CN105830327A - 用于切换的设备 - Google Patents

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Abstract

X射线管电源的逆变器的开关包括：平行排列的至少四个MOSFET；多个中间辐射体，定位在MOSFET之间，以便使两个连续的MOSFET分离；平行定位的至少四个缓冲器，每个缓冲器都定位在MOSFET附近；所述开关的控制单元，定位所述控制单元以便MOSFET的序列定位在缓冲器的排列与控制单元之间。

Description

用于切换的设备
技术领域
本发明的实施例涉及包含逆变器的X射线管电源，具体地，涉及包含逆变器开关的X射线管电源。
背景技术
金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）广泛地用于使用切换功能的半导体装置中，特别是用于逆变器开关中。这样的构件装配在取决于期望的应用而尺寸有限的印刷电路上。已知X射线管电源的逆变器，该逆变器应用具有并排地定位于印刷电路上的两个MOSFET的至少一个开关。
一个问题是，特别是在用于这样的逆变器中时，切换功能要求高性能（高工作频率、越来越短的过渡相）。因而，理想的是，能够将若干个MOSFET定位于印刷电路上，以便改进性能。
发明内容
根据本发明的实施例，用于X射线管电源的逆变器的开关包含：平行排列的至少两个MOSFET；至少一个中间辐射体，定位在MOSFET之间，以便使两个连续的MOSFET分离；平行定位的至少两个缓冲器，每个缓冲器都定位在MOSFET附近；所述开关的控制单元，定位所述控制单元以便MOSFET的序列定位在缓冲器的排列与控制单元之间。
单独地利用以下的特征或以这些特征的在技术上有可能实现的任何组合完成本发明的一些实施例：每个中间辐射体都包含使MOSFET成对地分离的第一部分和从第一部分延伸且突出的第二部分，布置第二部分以便定位于缓冲器的排列上方；包含定位用于将中间辐射体、缓冲器、控制单元以及MOSFET夹在中间的两个矩形末端辐射体；包含阻尼装置，该阻尼装置定位于一个中间或末端辐射体面上，以便维持与该面相邻的MOSFET与随后的中间或末端辐射体之间的接触；阻尼装置采用硅酮、或是金属带；包含将中间或末端辐射体连接在一起的两个螺栓，使得一个螺栓与中间辐射体交叉于第一部分上，而另一个螺栓与中间辐射体交叉于第二部分上；第一部分的螺栓处于缓冲器的高度；中间或末端辐射体具有相同的厚度，该厚度典型地被包含在3mm与10mm之间，典型地是6mm；每个末端辐射体都包含两个附接孔口，以便将所述末端辐射体附接到印刷电路上。
本发明存在多个优点。
根据本发明的开关的实施例的结构，有可能通过与现有技术的逆变器中的23mm相比而在MOSFET之间设置11mm的距离来将MOSFET平行定位。因而，有可能将更多开关定位于同一印刷电路上。
本发明的实施例导致有可能将MOSFET用作用于具有非常强的电流（>峰值500A）的逆变器的电源开关，并且，结果有可能制作具有非常强的电流和非常高的最大频率（300kHz）两者的逆变器。实际上，通常非常强的电流的概念暗示选择IGBT，而不是MOSFET，并且，因此低频的使用导致磁构件的体积和成本相当大。
本发明的实施例导致有可能使电源开关的电流阻断能力最大化，这在X射线逆变器的情况下是非常有利的，其中，功率/电流峰值是主要特性。
本发明的实施例使断开时的电源开关的终端上的过电压最小化，允许选择电压能力相对于使用的额定电压而不太高且将因此具有更好的导电性能的开关。
本发明的实施例导致有可能使缓冲器电容器的体积最大化且因此使缓冲器电容器在使用的有效电流及电压方面的能力最大化，然而，并非必须增加寄生连接件的长度。
本发明的实施例导致有可能使印刷电路在控制电路的区域上的路由选择最优化，以便允许以极其强的电流使开关断开时的最大的稳健性。
本发明的实施例导致有可能使热耗散最优化（针对每一功率晶体管而设置一个散热片，与附近的风扇所吹出的空气的热交换表面的面积大）。
本发明的实施例导致有可能通过选择允许与制造标准IPC610A推荐相容的波峰焊接的铜平面的组件而使印刷电路的可焊性最优化。
取决于应用，本发明的实施例允许根据应用而在逆变器中调制开关和缓冲器的数量。
附图说明
本发明的其他的特征、目标以及优点将从随后的描述显而易见，该描述只不过是说明的且非限制的，并且，应当参考附图而阅读，其中：
图1图示用于X射线管的电源的电气图；
图2图示根据本发明的实施例的开关的电气图；
图3图示根据本发明的实施例的开关的一部分的分解透视图；
图4图示根据本发明的实施例的开关的一部分的分解仰视图；
图5图示根据本发明的实施例的开关的透视图；
图6图示根据本发明的实施例的开关的仰视图；
图7图示根据本发明的实施例的开关的实现方案的俯视图；并且，
图8图示根据本发明的实施例的开关的实现方案的仰视图。
在所有的附图上，类似的元件具有相同的参考符号。
具体实施方式
在图1中，图示X射线管电源，该X射线管电源包含逆变器10，逆变器10与高压变压器20连接，高压变压器20与X射线管30连接。逆变器包含至少一个开关100。
结合图2，X射线管电源的逆变器的开关大体上包含若干个MOSFET1、数量与MOSFET1的数量相同的缓冲器3（即，用于帮助切换的电容器）以及配置成用于对开关的各种构件进行驱动的控制单元4。
根据本发明的实施例，这样的开关的结构如此，使得开关包含（参见图3、图4、图5以及图6）：平行排列的四个MOSFET1；若干个中间辐射体2，定位在MOSFET1之间，以便使两个连续的MOSFET1分离，以便典型地形成MOSFET1的交替布置和中间辐射体2的交替布置；平行定位的四个缓冲器3，每个缓冲器3都定位在MOSFET1附近。
而且，开关包含开关的控制单元4，定位控制单元4以便MOSFET1的序列定位在缓冲器3的排列与控制单元4之间（应当注意到，为了清楚起见，在图3和图4中省略了缓冲器3）。
以补充的方式，开关包含大体的矩形形状的两个末端辐射体21、22，定位两个末端辐射体21、22以便将中间辐射体2、控制单元4以及缓冲器3夹在中间。因而，末端辐射体21及22两者都典型地优先地定位于中间辐射体2的交替布置和MOSFET1的交替布置的任一侧上，以便一个MOSFET1定位在末端辐射体21及22中的每个和定位成与末端辐射体相对的中间辐射体2之间。
每个中间辐射体2都包含使MOSFET1成对地分离的第一部分203和从第一部分203延伸且突出的第二部分204，布置第二部分204以便定位于缓冲器3的排列上方。因而，中间辐射体2的部分203及204两者都具有大体的L形状。
辐射体优选地采用铝，并且，具有相同的厚度。而且，为了促进热耗散，辐射体优选地包含辐射体的每个面上的经机械加工而成的槽200。
末端辐射体21、22及中间辐射体2旨在使MOSFET1所生成的热耗散，因而，应当确保相接触的MOSFET1与末端辐射体21或22或中间辐射体2之间的受控制的紧密接触。为此，开关包含若干个阻尼装置5。每个阻尼装置5都定位于中间辐射体2或末端辐射体21或22上，以便维持MOSFET1与随后的中间辐射体2或末端辐射体21或22之间的接触。
优选地，阻尼装置5是金属带（如附图中所图示）。备选地，阻尼装置5可以是硅酮球团（siliconepellet，未示出）。
为了将开关的不同的元件保持在一起，开关包含两个螺栓61、62，螺栓61、62将中间辐射体2和末端辐射体21、22连接在一起。
使得螺栓61与末端辐射体21、22及中间辐射体2交叉于中间辐射体2的第一部分203处，并且，另一个螺栓62与末端辐射体21、22及中间辐射体2交叉于中间辐射体的第二部分204处。
因而，与中间辐射体2和末端辐射体21、22交叉于第二部分204处的螺栓62相对于印刷电路7的表面而定位于缓冲器3上方，其中，开关能够附接到印刷电路7的表面上。
优选地，如图所示，与末端辐射体及中间辐射体交叉于第一部分处的螺栓61处于比螺栓62更低的高度，优先地处于缓冲器3的高度。因而，有可能获得更稳健的附接。开关并因此及其全部构件旨在附接到印刷电路上，典型地，附接到印刷电路7上。为此，每个辐射体（中间辐射体2或末端辐射体21、22）都包含两个附接孔口201、202，其中，螺栓旨在插入附接孔口201、202中。
因而，上述的开关由以下的元件的序列组成：第一末端辐射体21、第一MOSFET1、第一阻尼装置5、第一中间辐射体2、第二MOSFET1、第二阻尼装置5、第二中间辐射体2、第三MOSFET1、第三阻尼装置5、第三中间辐射体2、第四MOSFET1、第四阻尼装置5、第二末端辐射体22。
在图7中图示印刷电路7上的开关的构件的实现方案的俯视图。在该图中，为了清楚起见，省略了中间辐射体2。
在该图中，特别地图示印刷电路7的顶面7a上的构件的实现方案。
在图7中，图示如从印刷电路7的底面7b看到的开关的不同的构件的连接件的定位的仰视图。
在该图中，还图示MOSFET的引脚B1的位置、桥式电阻器（栅极）R163、R165、R166、R169、R171、R178、R179、R181的位置以及平衡电阻器R164、R168、R173、R180的位置，这些部件的位置局限于缓冲器下方（并因此在前面的图中不可见）。
还在该图中图示椭圆形孔71，椭圆形孔71用于维持所要求的绝缘距离，以便满足设计印刷电路的医学标准。
如可以从图7和图8看到这点，利用开关的不同的构件的实现方案，有可能获得开关的紧凑的结构，这促进将开关集成到逆变器中。
而且，该紧凑性使不同的构件的连接件简化。
而且，为了便于使用连接件，采用印刷电路7的厚度。在这点上，印刷电路包含八个铜层，从而允许将印刷电路的整个厚度用于制作将不同的构件彼此连接，但不导致这些构件的任何重叠。

Claims (10)

1.一种X射线管电源的逆变器的开关，包含：
平行排列的至少两个MOSFET（1）；
至少一个中间辐射体（2），定位在所述MOSFET（1）之间，以便使两个连续的MOSFET（1）分离；
平行定位的至少两个缓冲器（3），每个缓冲器（3）都定位在MOSFET（1）附近；以及
所述开关的控制单元（4），定位所述控制单元（4）使得MOSFET（1）的序列定位在所述缓冲器（3）的排列与所述控制单元（4）之间。
2.如权利要求1所述的开关，其中，每个中间辐射体（2）都包含使所述MOSFET（1）成对地分离的第一部分（203）和从所述第一部分（203）延伸且突出的第二部分（204），布置所述第二部分（204）以便定位于所述缓冲器（3）的排列上方。
3.如先前的权利要求中的任一项所述的开关，进一步包含定位用于将所述中间辐射体（2）、所述缓冲器（3）、所述控制单元（4）以及所述MOSFET（1）夹在中间的两个矩形末端辐射体（21、22）。
4.如先前的权利要求中的任一项所述的开关，进一步包含阻尼装置（5），该阻尼装置（5）定位于中间辐射体（2）或末端辐射体（21、22）面上，以便将与该面相邻的所述MOSFET（1）维持为与随后的中间辐射体（2）或末端辐射体（21、22）接触。
5.如先前的权利要求中的任一项所述的开关，其中，所述阻尼装置（5）采用硅酮、或是金属带。
6.如先前的权利要求中的任一项所述的开关，进一步包含两个螺栓（201、202），所述两个螺栓（201、202）将所述中间辐射体（2）和所述末端辐射体（21、22）连接在一起，使得一个螺栓与所述中间辐射体（2）交叉于所述第一部分（203）上，而另一个螺栓与所述中间辐射体（2）交叉于所述第二部分（204）上。
7.如先前的权利要求中的任一项所述的开关，其中，所述第一部分（203）的所述螺栓（201）处于所述缓冲器（3）的高度。
8.如先前的权利要求中的任一项所述的开关，其中，所述末端辐射体（21、22）和所述中间辐射体（2）具有相同的厚度，该厚度典型地被包含在3mm与10mm之间，典型地是6mm。
9.如先前的权利要求中的任一项所述的开关，其中，每个末端辐射体（21、22）都包含两个附接孔口，以便将所述末端辐射体（21、22）附接到印刷电路（7）上。
10.一种X射线管的电源的逆变器，包含多个如先前的权利要求中的任一项所述的开关。
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