[发明专利]功率电子设备

说明书

功率电子设备(10)包括散热体(12)、至少两个安装在散热体(12)的一侧上的半桥模块(14)、安装到半桥模块(14)上的电路板(16)和至少一个安装到电路板(16)上的电容器(18)；其中，半桥模块(14)中的每个半桥模块具有壳体(21)，壳体具有安装到散热体(12)上的散热侧(22)，并且壳体(21)具有联接侧(28)，半桥模块(14)的各直流电压联接部的多个联接针(30)从联接侧突出，这些联接针与电路板(16)连接；并且其中，电路板(16)中的导体(44)被实施为将半桥模块(14)并联并且与至少一个电容器(18)连接成中间回路。

技术领域

本发明涉及功率电子设备和由多个此功率电子设备构建的多相功率电子设备。

背景技术

也称为逆变器的电压中间回路转换器通常包括多个半桥，半桥在DC侧与中间回路电容器并联。在AC侧，半桥可以与电机连接，可以从逆变器提供多相交流电流用于所述电机。

为构建此类的功率电子电路，可以将分别提供此半桥的半桥模块并排布置在共同的散热板上，并且可以通过例如单件实施的中间回路电容器电连接在DC侧上。也可以使用多个半桥整合到其中的单个功率模块来代替多个分别带有半桥的半桥模块。中间回路电容器与半桥的组合形成电网络，其被称为换向单元。处在此网格中的寄生电感表示换向单元的漏电感或换向电感。

半桥模块通常具有壳体，在壳体中容纳有形成半桥的功率半导体开关。在通用的半桥模块中，功率联接部从壳体的一个或多个窄侧突出。如果现在在半桥模块的窄侧旁布置中间回路电容器，并且在此处将其与DC侧的功率联接部连接，则通常在换向电路中出现20～50nH的漏电感。尽管此值对于基于硅半导体的逆变器来说问题不很严重，但是此类漏电感阻止最佳地利用新型宽带隙半导体的，如碳化硅(SiC)或氮化镓(GaN)的电特性。宽带隙半导体的由于漏电感而需要的人为减慢的切换通常导致更高的切换损耗，因此可能因此损害逆变器的可实现的效率。

多个因素可能导致漏电感。例如，如果每个半桥使用带有两个联接部的中间回路电容器，所述电容器在DC侧上与逆变器的半桥通过各两个接触位置(DC正和DC负)连接，则此瓶颈导致漏电感增大。

为了增加载流能力，可以在半桥模块中并联多个功率半导体。由于几何条件决定地，各个半导体通常不能等同地与中间回路电容器电连接。这可能导致不对称的切换过程，并且半导体可能不传导理论上最大可能的负载电流。因此，这不对称性可能要求功率电子电路过尺寸设计。

为了实现带有不同的电流等级的逆变器，可能必须针对待实现的最大电流等级来构造半桥模块。较少件数的半桥模块可以带来成本优势，但是无法节省结构空间。

发明内容

本发明的任务是克服以上所述的问题。本发明的另外的任务是提供带有用于功率电子电路的低结构空间的机械结构，所述机械结构具有低漏电感和高对称性，但是在此可容易地扩大规模到更高的电流强度。

此任务通过独立权利要求的对象解决。本发明的另外的实施方案由从属权利要求和如下的说明书中得到。

本发明的方面涉及功率电子设备。功率电子设备可以是由彼此机械连接的部件构成的组件，该组件提供带有中间回路的逆变器。例如，功率电子设备可以用作电动车辆的逆变器。应理解的是功率电子器件或功率半导体的概念可以涉及如下电部件，这些电部件被实施为处理超过10A的电流强度和/或超过100V的电压。

根据本发明的一个实施方案，功率电子设备包括散热体；至少两个安装在散热体的一侧上的半桥模块；电路板，其安装到半桥模块上；和至少一个电容器，其安装到电路板上。散热体可以是板和/或包含中空室，通过中空室可以泵送散热介质。半桥模块也可以与散热体一起形成中空室。散热体可以由陶瓷制成。

半桥模块可以例如以螺钉与散热体连接。但是也可具有另外的连接形式，如铆接或粘合。