DD248226A1 - Anordnung zur isolierten montage eines leistungs-halbleiterschalters - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur isolierten Montage eines Leistungs-Halbleiterschalters auf einem Kuehlkoerper, insbesondere fuer Leistungstransistoren von Schaltnetzteilen und Motoransteuerungen. Ziel ist die Verbesserung des Schaltverhaltens, die Verringerung der Verlustleistung und die Erhoehung der Zuverlaessigkeit. Aufgabengemaess soll die parasitaere Montagekapazitaet keinen stoerenden Einfluss mehr auf das Einschaltverhalten besitzen und andererseits das Ausschaltverhalten des Halbleiterschalters vorteilhaft beeinflussen. Mit der Erfindung wird der Kuehlkoerper elektrisch mit dem Knotenpunkt eines an sich bekannten CRD-SOAR-Gliedes verbunden. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur isolierten Montage eines Leistungs-Halbleiterschalters, insbesondere eines Leistungstransistors in einem Schaltnetzteil, auf einem Kühlkörper mit elektrischem Anschlußpotential. Weitere Anwendungsmöglichkeiten derartig isoliert montierter Leistungs-Halbleiterschalter sind beispielsweise Motorsteuerungen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Große Impulsspannungen am Kollektor von Leistungstransistoren erfordern bei größeren Kühlkörpern einen isolierten Aufbau des Transistors vom Kühlkörper. Darüber hinaus ist es bekannt (z. B. Wüstehube, J. „Schaltnetzteile", Export-Verlag, Berlin 1979), neben der Isolierung auch eine Abschirmung zwischen Kühlkörper und Transistor einzufügen, um so die HF-Störungen gegen die Schaltungsmasse abzuleiten.

Zu diesem Zweck ist es auch bekannt (z.B. Rfe Nr.5/1977, S. 163), den Kühlkörper elektrisch mit dem Schutzleiterpotential zu verbinden.

Durch die isolierte Montage des Transistors auf dem Kühlkörper ggf. mit Zwischenlage entstehen unvermeidbare Kapazitäten zwischen diesen Elementen, die in den vorgenannten technischen Lösungen beim Einschalten des Transistors jeweils entladen werden müssen. Durch diese Entladeströme verschlechtert sich das Einschaltverhalten des Transistors und damit dessen Einschaltverlustleistung.

Ferner sind SOAR-Glieder bekannt (z. B. Wüstehube, J. „Schaltnetzteile", Expert-Verlag, Berlin 1979), die aus RCD-Netzwerken bestehen und den Anstieg der Kollektorspannung am Schalttransistor verlangsamen. Im.Äbschaltmoment übernimmt ein Kondensator am Kollektor den Transistorstrom. Beim Einschalten des Transistors wird dieser Kondensator durch einen Widerstand entladen. Dem Widerstand kann eine Diode parallelgeschaltet sein.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist die Verbesserung des Schaltverhaltens des Leistungs-Halbleiterschalters, insbesondere dessen Einschaltverhalten, die Verringerung der Verlustleistung und die Erhöhung der Zuverlässigkeit.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst einfachen Mitteln einerseits den störenden Einfluß der bei der isolierten Montage des Leistungs-Halbleiterschalters unvermeidbaren Kapazität zwischen dem Gehäuse des Leistungs-Halbleiterschalters und dem Kühlkörper auf das Einschaltverhalten des Halbleiterschalters zu verringern und andererseits die besagte parasitäre Kapazität zur Beeinflussung des Ausschaltverhaltens auszunutzen, ohne die HF-Störungsunterdrückung aufzuheben. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Anordnung zur isolierten Montage eines Leistungs-Halbleiterschalters, insbesondere eines Leistungstransistors in einem Schaltnetzteil, auf einem Kühlkörper mit elektrischem Anschlußpotential, dadurch gelöst, daß der Kühlkörper elektrisch mit dem Knotenpunkt des Kondensators, des Widerstandes und ggf. einer Diode eines an sich bekannten SOAR-Gliedes des Leistungs-Halbleiterschalters in Verbindung steht.

Erfindungsgemäß liegt der Kühlkörper nicht auf Masse- oder Schutzleiterpotential, sondern er ist mit dem Knotenpunkt des SOAR-Gliedes verbunden, von dem ein Kondensator zum Anschluß des Leistungs-Halbleiterschaliers und ein Entladungswiderstand zur Masse geschaltet ist. In der Regel, sofern der Widerstand nicht extrem niederohmig sein kann, liegt diesem eine Diode parallel. Durch diese schaltungstechnische Maßnahme wirkt di^aufgrund der isolierten Montage unvermeidbare Kapazität zwischen dem Gehäuse des Halbleiterschalters und dem Kühlkörper nicht unmittelbar auf den Eingang des Halbleiterschalters, da im Einschaltmoment keine hohen Entladeströme dieser parasitären Kapazität auftreten, welche das Einschaltverhalten und damit die Verlustleistung des Halbleiterschalters in hohem Maße beeinträchtigen. Die Entladung dieser parasitären Kapazität erfolgt ebenfalls über den Widerstand des SOAR-Gliedes, über den auch der SOAR-Kondensator jeweils entladen wird.

Durch den relativ niederohmigen Entladewiderstand des SOAR-Gliedes liegt der Kühlkörper noch nahezu auf Massepotential, zumal bei Vorhandensein einer SOAR-Diode, die in der Ausschaltphase geöffnet ist, das Potential des Kühlkörpers lediglich um den Wert der Flußspannung vom Massepotential abweicht, so daß zumindest in dieser Schaltphase, in der die Störprobleme der Schaltungsanordnung wesentlich kritischer sind als in der Einschaltphase, die Störunterdrückung infolge der Störsignalableitung gegen Masse in der gleichen Größenordnung gewährleistet ist.

Dadurch, daß der Kühlkörper nicht unmittelbar auf Masse liegt, sondern mit dem SOAR-Glied verbunden ist, übernimmt dieser Kondensatorzwischen Gehäuse des Halbleiters und Kühlkörper in der Ausschaltphase des Halbleiters einen Teil dessen Stromes und wirkt demzufolge mit als „SOAR-Kapazität", so daß der Kondensator des SOAR-Gliedes kapazitätsmäßig verkleinert werden oder für bestimmte Anwendungsfälle sogar gänzlich entfallen kann. Die bisher lediglich parasitäre Kapazität besitzt damit'durch ihren Einfluß auf die Begrenzung der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit einen nützlichen Effekt für das sichere und zuverlässige Ausschaltverhalten des Halbleiterschalters.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Ein Leistungstransistor 1 eines nicht näher dargestellten Schaltnetzteiles ist unter Zwischenlage einer elektrisch trennenden Isolationsschicht 2 auf einem Kühlkörper 3 befestigt. Der Emitter des Leistungstransistors 1 liegt an Masse des Schaltnetzteiles. An den Kollektor des Leistungstransistors 1, der intern elektrisch mit dessen Gehäuse verbunden ist, ist ein Kondensator 4 eines an sich bekannten SOAR-Gliedes 5 angeschlossen, das einen Widerstand 6 und eine zu diesem parallelgeschaltete Diode 7 aufweist. Das SOAR-Glied 5 dient in bekannter Weise zur Begrenzung der Spannungsanstiegsgeschwindigkeit der Spannung am Leistungstransistor 1 bei dessen Ausschalten. Erfindungsgemäß ist der Kühlkörper 3 elektrisch mit einem Knotenpunkt 8 des SOAR-Gliedes 5 zwischen dem Kondensator 4, dem Widerstand 6 und der Anode der Diode 7 verbunden. Die aufgrund der isolierten Montage des Leistungstransistors 1 sich zwischen diesem und dem Kühlkörper 3 ausbildende parasitäre Kapazität entlädt sich in der Einschaltphase des Leistungstransistprs nicht unmittelbar über dem Schaltelement des Schaltnetzteiles, so daß die Einschaltverluste des Leistungstransistors verringert werden. Die Entladung der parasitären Kapazität erfolgt über den Widerstand 6, der zur gesteuerten Entladung des Kondensators 4 in der Ausschaltphase vorgesehen ist. Schältungsmäßig liegt die parasitäre Montagekapazität des Leistungstransistors 1 nicht unmittelbar gegen Masse, sondern wirkt in der Ausschaltphase des Leistungstransistors 1 parallel zum Kondensator 4 und besitzt damit die Eigenschaften einer SOAR-Kapazität, so daß der Kondensator 4 kapazitätsmäßig verkleinert werden oder für bestimmte Anwendungsfälle auch gänzlich entfallen kann. Der Widerstand 6 ist relativ niederohmig; außerdem ist die Diode 7 in der Ausschaltphase geöffnet, so daß eine HF-mäßige Störgrößenableitung des Leistungstransistors 1 gegen Masse, zumindest in der gleichen Größenordnung wie bisher, bestehen bleibt.

Claims (1)

1. Anordnung zur isolierten Montage eines Leistungs-Halbleiterschalters, insbesondere eines Leistungstransistors in einem Schaitnetzteii, auf einem Kühlkörper mit elektrischem Anschlußpotential, gekennzeichnet dadurch, däß der Kühlkörper elektrisch mit dem Knotenpunkt des Kondensators, des Widerstandes und ggf. einer Diode eines an sich bekannten SOAR-Gliedes des Leistungs-Halbleiterschalters in Verbindung steht.

   Hierzu 1 Seite Zeichnung