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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Leistungselektronik. Sie betrifft ein Leistungshalbleiteranordnung, die eine Mehrzahl parallel zu verschaltender, gleichartiger, bevorzugt identisch ausgebildeter, in einer Ebene oder insbesondere Reihe angeordneter Leistungshalbleiter-Schaltelemente aufweist. Pro Schaltelement ist ein Laststromanschluss für die Laststromzufuhr und ein Laststromanschluss für die Laststromabfuhr vorgesehen. Zum schnellen und verlustarmen Schalten von Strömen kommen in der Energie, Umform- und Übertragungstechnik häufig Leistungstransistoren, insbesondere Bipolartransistoren mit isoliertem Gate (IGBTs), zum Einsatz. Um hohe Ströme (insbesondere in der Größenordnung 1 kA und darüber) schalten zu können, wird dabei eine Vielzahl einzelner Leistungshalbleiter-Schaltelemente, auch nachfolgend Leistungstransistoren genannt, elektrisch parallel geschaltet. Dabei werden die Leistungstransistoren häufig in Modulen zusammengefasst, was unter anderem eine vereinfachte Handhabung bei Einbau und Austausch ermöglicht, eine definierte und optimierte Kühlung erlaubt, einer Reihe von Sicherheitsaspekten dient usw. Innerhalb eines Moduls sind dabei häufig Bauelementgruppen oder Teilmodule aus Teilmengen der Vielzahl an Leistungstransistoren gebildet.
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Hinsichtlich des Schaltverhaltens der Leistungshalbleiteranordnung ist es im Allgemeinen gewünscht, dass ein Strom möglichst schnell ein- bzw. ausgeschaltet werden kann. Insbesondere bei spannungsgesteuerten Leistungstransistoren, bei welchen ein Strom zwischen einer ersten Leistungselektrode und einer zweiten Leistungselektrode mittels einer zwischen erster Leistungselektrode und einer Steuerelektrode anliegenden Steuerspannung schaltbar ist, wird dies unter anderem durch induktive Effekte erschwert. Diese induktiven Effekte betreffen nicht nur die Steuerspannung und bewirken eine Abweichung der wirksamen Steuerspannung von der vorgegebenen Steuerspannung sondern betreffen auch die Laststromabfuhr und Laststromzufuhr.
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So erfolgt ferner eine induktive Beeinflussung durch zeitlich veränderliche Ströme durch die restlichen Leistungstransistoren aufgrund von sogenannten Gegeninduktivitäten. In stromdurchflossenen Leitern, so auch um die Laststromanschlüsse bilden sich Magnetfelder aus. Der in den Anschlüssen fließende elektrische Strom führt zur Ausbildung eines magnetischen Flusses. Wie diese Magnetfelder sich im Raum um den stromdurchflossenen Leiter ausbreiten und wie groß der dadurch resultierende magnetische Fluss wird, hängt von den magnetischen Eigenschaften der Umgebung ab. Dabei spielen nicht nur die magnetischen Eigenschaften der Materialien in der Umgebung sondern auch das Vorhandensein weiterer Magnetfelder, verursacht durch andere Laststromanschlüsse, eine ausschlaggebende Rolle. Durch Parallelschaltung von mindestens zwei Leistungshalbleiter-Schaltelementen entsteht eine magnetische Beeinflussung der einzelnen laststromführenden Pfade derart, dass sich deren Induktivitäten stark unterscheiden können. Dies führt zu einer asymmetrischen Stromaufteilung vor allem während des Schaltaugenblicks, so dass das Schaltverhalten der gesamten Leistungshalbleiteranordnung hiervon beeinflusst wird.
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Es hat sich gezeigt, dass der durch die Gegeninduktivität bewirkte Effekt bei Leistungshalbleiteranordnungen aus mehreren Leistungshalbleiter-Schaltelementen so gering wie möglich gehalten werden kann, wenn die Laststromanschlüsse für die Laststromzufuhr und die für die Laststromabfuhr geometrisch so nahe wie möglich benachbart angeordnet sind, so dass sich deren Magnetfelder induktivitätsmindernd wechselseitig beeinflussen können. Dies ist im Inneren einer solchen Anordnung problemlos möglich, aber es verbleiben aufgrund der geometrischen Anordnung immer äußere Laststromanschlüsse, denen kein Laststromanschluss entgegen gesetzter Stromrichtung zugeordnet werden kann, um so induktivitätsmindernd zu wirken. Insgesamt verbleibt so bei der Anordnung von mehreren Leistungshalbleiter-Schaltelementen das Problem, dass sich das einstellende, die bezogen auf den geometrischen Mittelpunkt der Anordnung äußeren Laststromanschlüsse oder äußere Paare davon umgebende Magnetfeld von dem der bezogen auf den geometrischen Mittelpunkt der Anordnung inneren Laststromanschlüsse oder innere Paare davon umgebende Magnetfeld unterscheidet, und somit aufgrund dieser Ungleichmäßigkeit, insbesondere Asymmetrie, das Schaltverhalten der äußeren Leistungshalbleiter-Schaltelemente unerwünscht anders ausfällt als das der inneren Leistungshalbleiter-Schaltelemente.
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Vor diesem Hintergrund besteht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nun darin, eine Mehrzahl parallel zu verschaltender, bevorzugt identisch ausgebildeter, in einer Ebene oder insbesondere Reihe angeordneter Leistungshalbleiter-Schaltelemente aufweisende Leistungshalbleiteranordnung bereitzustellen, deren Schaltverhalten verbessert ist, insbesondere bei der das Schaltverhalten der einzelnen Leistungshalbleiter-Schaltelemente besser aneinander angeglichen ist. Diese Aufgabe wird durch eine Leistungshalbleiteranordnung gemäß Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind jeweils Gegenstand der abhängigen Ansprüche. Es ist darauf hinzuweisen, dass die in den Ansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale in beliebiger, technologisch sinnvoller Weise miteinander kombiniert werden können und weitere Ausgestaltungen der Erfindung aufzeigen. Die Beschreibung, insbesondere im Zusammenhang mit den Figuren, charakterisiert und spezifiziert die Erfindung zusätzlich.
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Die Erfindung betrifft eine Leistungshalbleiteranordnung, welche eine Mehrzahl parallel zu verschaltender, in einer Ebene angeordneter, gleichartiger Leistungshalbleiter-Schaltelemente aufweist. Jedes Leistungshalbleiter-Schaltelement weist einen Laststromanschluss pro Laststromrichtung auf, d.h. einen Laststromanschluss für die Laststromzufuhr und einen Laststromanschluss für die entgegengesetzte Laststromrichtung, nämlich die Laststromabfuhr. Erfindungsgemäß ergeben sich somit betreffend die Leistungshalbleiteranordnung mehrere Laststromanschlüsse pro Laststromrichtung aus Laststromzufuhr und Laststromabfuhr. Der Begriff „gleichartig“ ist weit auszulegen und meint beispielsweise eine Übereinstimmung in der Bauweise aber nicht zwingend ein identisches Schaltverhalten. Beispielsweise handelt es sich bei dem Leistungshalbleiter-Schaltelement jeweils um ein IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor) oder jeweils einen MOSFET (Metalloxidhalbleiter-Feldeffekttransistor). Ferner kann eine zweite – unterschiedliche oder gleiche – Anzahl gegenparallel geschalteter Dioden, insbesondere als Schutzdioden (engl. „freewheeling", „snubber-" oder „flyback-"Dioden) vorgesehen sein, insbesondere in Leistungshalbleiter-Schaltelementen, die als oder für den Einsatz in Brücken- oder Halbbrückenschaltungen ausgelegt sind. Bevorzugt sind wenigstens Teilmengen der Leistungshalbleiter-Schaltelemente der Leistungshalbleiteranordnung identisch ausgebildet. Darunter wird in erster Linie ein identisches elektrisches Schaltverhalten bei isolierter Anordnung der betreffenden Leistungshalbleiter-Schaltelemente verstanden. Zusätzlich können ferner eine identische Bauweise und/oder eine identische Abmessung und/oder eine identisch elektrische Verschaltung vorgesehen sein.
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Erfindungsgemäß weist die Leistungshalbleiteranordnung ferner wenigstens eine Kontaktierungseinrichtung zur elektrischen Kontaktierung mehrerer, insbesondere aller, Laststromanschlüsse derselben Laststromrichtung aus Laststromzufuhr oder Laststromabfuhr auf. Beispielsweise sind zwei Kontaktierungseinrichtungen, eine für die Laststromzufuhr und eine für die Laststromabfuhr vorgesehen. Die Kontaktierungseinrichtung ist beispielsweise aus einem leitfähigen Material, wie einem Metall oder einer metallischen Legierung. Die Kontaktierungseinrichtung weist mehrere Anschlusszungen auf, die jeweils zur Befestigung an einem zugehörigen Laststromanschluss ausgebildet und vorgesehen sind. Mit Befestigung ist beispielsweise eine Befestigung am zugehörigen Laststromanschluss mittels Schraubbefestigungsmittel gemeint. Als Anschlusszunge wird der Teil der Kontaktierungseinrichtung verstanden, der wenigstens den für die unmittelbar angrenzende Anordnung an den zugehörigen Laststromanschluss bestimmten Abschnitt umfasst. Bevorzugt weist die Kontaktierungseinrichtung einen bezogen auf die Laststromabfuhr oder Laststromzufuhr bezogenen gemeinsamen Leiterabschnitt auf und die Anschlusszungen sind der verbleibende zwischen diesem gemeinsamen Leiterabschnitt und dem betreffenden Laststromanschluss vorgesehene für die Stromabzweigung zu oder aus dem betreffenden Laststromanschluss bestimmte Abschnitt. Bevorzugt sind die Kontaktierungseinrichtungen der Lastromabfuhr und Laststromzufuhr zueinander symmetrisch ausgebildet.
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Die Anschlusszunge ist beispielsweise ein ausgelaserter oder ausgestanzter und gegebenenfalls durch Prägen geformter Flachleiter, beispielsweise eine Metallblechstreifen.
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Erfindungsgemäß definiert die Leistungshalbleiteranordnung, d.h. die geometrische und räumliche Anordnung der mehreren Leistungshalbleiter-Schaltelemente, für die jeweilige Laststromrichtung betrachtet, wenigstens einen äußeren Laststromanschluss und wenigstens einen inneren Laststromanschluss auf. Die Begriffe „äußerer“ und „innerer“ beziehen sich jeweils auf den Abstand des jeweiligen Laststromanschlusses vom geometrischen Mittelpunkt der Leistungshalbleiteranordnung, so dass der Abstand des äußeren vom Betrag größer ist als die des inneren Laststromanschlusses jeweils zum geometrischen Mittelpunkt der Leistungshalbleiteranordnung.
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Zur Verbesserung des Schaltverhaltens wenigstens der inneren Leistungshalbleiterschaltelemente ist bevorzugt vorgesehen, dass bis auf die äußersten Laststromanschlüsse, d.h. die vom geometrischen Mittelpunkt der Leistungshalbleiteranordnung am weitesten entfernt angeordneten Laststromanschlüsse, die verbleibenden Laststromanschlüsse der Laststromanordnung so angeordnet sind, dass die Lastromzufuhr eines Leistungshalbleiter-Schaltelements nächstbenachbart mit einer Laststromabfuhr eines anderen Leistungshalbleiter-Schaltelements angeordnet ist. Durch die geometrische Paarung der Laststromanschlüsse unterschiedlicher Leistungshalbleiter-Schaltelemente kann deren Schaltverhalten durch Verringerung des induktiven Widerstandes verbessert werden.
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Erfindungsgemäß unterscheiden sich die Geometrie und/oder der Verlauf der Anschlusszunge wenigstens eines äußeren Laststromanschlusses von der Geometrie bzw. dem Verlauf der Anschlusszunge eines inneren Laststromanschlusses derselben Kontaktierungseinrichtung. Der Begriff Geometrie ist weit auszulegen und betrifft beispielsweise die Bemaßung. Durch die Variation der Geometrie oder den Verlauf der Anschlusszungen oder Kombinationen daraus ist es möglich, der eingangs beschriebenen, sich aus der Anordnung der Anschlüsse ergebenden Ungleichmäßigkeit insbesondere Asymmetrie der die Lastströme umgebenden Magnetfelder und der sich daraus ergebenden Induktivitäten entgegenzuwirken und somit das Schaltverhalten der mehreren Leistungshalbleiter-Schaltelemente einander anzugleichen.
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Bevorzugt unterscheiden sich die Geometrie und/oder der Verlauf der Anschlusszunge wenigstens eines äußersten Laststromanschlusses einer Kontaktierungsungseinrichtung von der Geometrie bzw. dem Verlauf der Anschlusszunge eines inneren Laststromanschlusses. Noch Bevorzugter unterscheiden sich die Geometrie und/oder der Verlauf der Anschlusszunge wenigstens eines äußersten Laststromanschlusses einer Kontaktierungsungseinrichtung von der Geometrie bzw. dem Verlauf der Anschlusszunge aller verbleibenden Laststromanschlüsse derselben Kontaktierungseinrichtung. Als äußerster Laststromanschluss wird der Laststromanschluss derselben Laststromrichtung und damit durch dieselbe Kontaktierungseinrichtung zu kontaktierende Lastromanschluss mit dem größten Abstand zum geometrischen Mittelpunkt der Anordnung verstanden. Dies kann einen oder mehrere Laststromanschlüsse pro Laststromrichtung betreffen, üblicherweise einen.
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Bevorzugt weist die am inneren Laststromanschluss befestigte Anschlusszunge einen im Vergleich zu der am äußeren Laststromanschluss befestigte Anschlusszunge derselben Kontaktierungseinrichtung einen anderen, bevorzugt geringeren, Minimalquerschnitt auf. Als Minimalquerschnitt wird der kleinste Leiterquerschnitt senkrecht zur Laststromrichtung im Verlauf der jeweiligen Anschlusszunge in Laststromrichtung verstanden. Bevorzugt ist der Minimalquerschnitt in Kombination mit einem metallischen Flachleiter vorgesehen, beispielsweise sind alle Anschlusszungen der Leistungshalbleiteranordnung als Flachleiter aus Metallblech, wie Kupferblech, ausgebildet. Bevorzugt sind die Kontaktierungseinrichtungen jeweils als Flachleiter aus Metallblech, wie Kupferblech, beispielsweise durch Stanzen, ausgebildet.
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Bevorzugt weist der Verlauf der am inneren Laststromanschluss befestigten Anschlusszunge im Vergleich zu der am äußeren Laststromanschluss befestigten Anschlusszunge eine andere, bevorzugt größere, Anzahl Knicke und/oder eine andere, bevorzugt größere, Anzahl Krümmungen und/oder eine andere, bevorzugt größere Krümmung, anders ausgedrückt einen anderen, bevorzugt kleineren Krümmungsradius, auf. Beispielsweise ist die äußere Anschlusszunge eben ausgestaltet und die innere Anschlusszunge ist mehrfach geknickt. Als Knicke oder Krümmung werden Richtungswechsel oder Richtungsänderungen des Verlaufs der betreffenden Anschlusszunge in Laststromrichtung verstanden.
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Bevorzugt weist die am inneren Laststromanschluss befestigte Anschlusszunge im Vergleich zu der am äußeren Laststromanschluss befestigten Anschlusszunge eine andere, bevorzugt größere, Anzahl von Schlitzen und/oder eine andere, bevorzugt größere, Anzahl von Einschnürungen auf.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die am inneren Laststromanschluss befestigte Anschlusszunge im Vergleich zu der am äußeren Laststromanschluss befestigten Anschlusszunge derselben Kontaktierungseinrichtung der einen Laststromrichtung eine andere, bevorzugt geringere Überlappung mit einer Anschlusszunge einer anderen Kontaktierungsrichtung mit entgegengesetzter Laststromrichtung auf.
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Durch die vorgenannten Maßnahmen, jeweils einzeln oder in Kombination angewandt, wird somit durch vergleichsweise einfache, konstruktive Mittel der sich aus der Anordnung der Anschlüsse ergebenden Ungleichmäßigkeit der die Lastanschlüsse umgebenden Magnetfelder und der dadurch hervorgerufenen Ungleichmäßigkeit im Schaltverhalten der Leistungshalbleiter-Schaltelemente entgegengewirkt.
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Gemäß einer bevorzugten Variante definieren die Befestigungspunkte der mehreren Laststromanschlüsse einer der Laststromrichtungen aus Laststromabfuhr und Laststromzufuhr eine gemeinsame Linie oder Ebene und die am inneren Laststromanschluss befestigte Anschlusszunge weist eine von dem zugehörigen Laststromanschluss weggerichtete Überhöhung im Vergleich zu der am äußeren Laststromanschluss befestigten Anschlusszunge bezogen auf die Linie oder Ebene auf. Beispielsweise ist der äußere Laststromanschluss flach ausgebildet und in der Ebene angeordnet und der innere Laststromanschluss weist eine buckelförmige Überhöhung auf.
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Erfindungsgemäß ist ferner eine leitfähige Schicht zur magnetischen Schirmung vorgesehen. Als leitfähige Schicht zur magnetischen Schirmung werden solche Schichten verstanden, die aufgrund ihres Anordnungsverhältnisses zu wenigstens einem zugehörigen Laststromanschluss geeignet sind, das durch den jeweiligen Laststrom erzeugte Magnetfeld, beispielsweise durch Beugung der Feldlinien, wenigstens zu beeinflussen. Bevorzugt ist die leitfähige Schicht zur magnetischen Schirmung angeordnet, den magnetischen Fluss, welcher durch einen den zugehörigen Laststromanschluss durchströmenden Laststrom bewirkt wird, in Richtung dieses Laststromanschlusses zu drängen im Vergleich zur Magnetfeldsituation, die sich ohne das Vorsehen dieser leitfähige Schicht zur magnetischen Schirmung einstellen würde.
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Bevorzugt ist die Schicht im Wesentlichen aus weichmagnetischem, wie ferromagnetischem, Material, aus einem Metall, wie Kupfer, Aluminium, Eisen, und/oder aus einer metallischen Legierung, wie Stahl oder einer Nickel-Eisen-Legierung, wie Mu-Metall. Beispielsweise handelt es sich um ein Blech, beispielsweise ein U-fömig gebogenes Blech, oder eine Beschichtung, die durch mechanische, chemische, thermische oder thermomechanische Verfahren, insbesondere physikalische oder chemische Gasphasenabscheidung oder Sputtern aufgebracht wurde. In einer anderen Ausgestaltung handelt es sich um eine Schicht einer Folie oder eines Folienschichtaufbaus. Die Verwendung von leitfähigen, metallischen Materialien, sorgt aufgrund der Wirbelstrominduktion für eine elektromagnetische Schirmung. Zur elektrischen Isolation ist die Schicht beispielsweise bevorzugt von einem Isolationsmaterial, wie Kunststoff, umgeben.
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Dabei ist wenigstens ein äußerer Laststromanschluss vorgesehen, der sich wenigstens hinsichtlich seines Minimalabstands zu den Mitteln zur magnetischen Schirmung von einem inneren Laststromanschluss derselben Laststromrichtung unterscheidet. Durch diese Variation des Abstandes zu den magnetisch schirmend wirkenden Mitteln ist es möglich, der eingangs beschriebenen, sich aus der Anordnung der Anschlüsse ergebenden Asymmetrie der die Lastströme umgebenden Magnetfelder entgegenzuwirken und somit das Schaltverhalten der mehreren Leistungshalbleiter-Schaltelemente anzugleichen.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, dass der Minimalabstand eines äußeren Laststromanschlusses zur leitfähigen Schicht geringer ist als der Minimalabstand eines inneren Laststromanschlusses zur leitfähigen, elektrisch isolierten Schicht.
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Bevorzugt ist vorgesehen, dass für jede Laststromrichtung der äußerste Laststromanschluss den geringsten Minimalabstand zu den Mitteln zur magnetischen Schirmung aufweist, um an diesem Laststromanschluss, der in der Regel den größten Abstand zu Laststromanschlüssen der entgegen gerichteten Stromrichtung oder die wenigstens Laststromanschlüssen der entgegen gerichteten Stromrichtung in seiner Nachbarschaft aufweist, effektiv eine Verringerung des induktiven Widerstandes und damit eine Verbesserung des Einschaltverhaltens des betroffenen äußersten Leistungshalbleiter-Schaltelements zu bewirken.
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Gemäß einer bevorzugten Variante erstreckt sich die leifähige Schicht wenigstens abschnittsweise entlang einer der Erstreckungsrichtungen der Leistungshalbleiteranordnung, noch bevorzugter erstreckt sie sich ausschließlich entlang einer der Erstreckungsrichtungen der Leistungshalbleiteranordnung.
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Bevorzugt umfasst die Leistungshalbleiteranordnung einen Kühlkörper und die leitfähige Schicht zur magnetischen Schirmung ist am Kühlkörper befestigt oder wird von diesem ausgebildet.
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Bevorzugt wird die Schicht durch weitere elektrische Anschlusseinrichtungen der Leistungshalbleiteranordnung bereitgestellt. Beispielsweise ist die leitfähige Schicht Bestandteil einer eine Wechselspannung führenden Anschlusseinrichtung der Leistungshalbleiteranordnung.
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Bevorzugt weist die Leistungshalbleiteranordnung mehrere, eine Teilmenge aus einem oder mehreren Leistungshalbleiter-Schaltelementen beinhaltende Module auf, und die Module weisen jeweils ein die jeweilige Teilmenge umgebendes Modulgehäuse auf. Die leitfähige Schicht zur magnetischen Schirmung wird beispielsweise durch wenigstens ein Modulgehäuse bereitgestellt oder ist daran befestigt, beispielsweise kraft-, form- oder stoffschlüssig. Beispielsweise weisen die Teilmengen eine identische Anzahl von Leistungshalbleiter-Schaltelementen auf.
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Bevorzugt sind die Modulgehäuse der Leistungshalbleiteranordnung identisch ausgebildet. Das Material des Modulgehäuses beinhaltet einen Kunststoff, wie einen glasfaserverstärkten und/oder thermoplastischen Kunststoff.
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Bevorzugt weisen die Modulgehäuse lange und kurze, jeweils zu der durch die Leistungshalbleiteranordnung definierten Ebene senkrechte Flanken auf, die so angeordnet sind, dass bis auf eine Flanke des äußersten Modulgehäuses jeweils eine lange Flanke eines Modulgehäuses nächstbenachbart, beispielsweise angrenzend, mit einer Flanke eines anderen Modulgehäuses angeordnet ist.
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Bei der vorgenannten Anordnung ist die leitfähige Schicht zur magnetischen Schirmung bevorzugt an einer langen Flanke des Modulgehäuses befestigt oder wird von einer langen Flanke des Modulgehäuses ausgebildet, bevorzugt sind sie ausschließlich an einer langen Flanke des Modulgehäuses befestigt oder ausschließlich von einer langen Flanke des Modulgehäuses ausgebildet.
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Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung der Leistungshalbleiteranordnung in einer der zuvor beschriebenen Ausführungsformen als Stromrichter. Als Stromrichter werden ruhende elektrische Geräte bzw. Anlagen – das heißt ohne bewegliche Teile, aber nicht notwendig stationär – zur Umwandlung einer eingespeisten elektrischen Stromart (Gleichstrom, Wechselstrom) in die jeweils andere, oder zur Änderung charakteristischer Parameter wie der Spannung und der Frequenz verstanden.
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Diese und weitere Aufgaben, Vorteile und Merkmale der Erfindung werden aus der nachfolgenden, detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele der Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen offensichtlich.
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1 zeigt eine Leistungshalbleiteranordnung aus drei parallelgeschalteten identischen, in einer gemeinsamen Ebene, linienförmig angeordneten Halbbrückenmodulen 2a, 2b, 2c, die identische Gehäuse mit darin aufgenommenen identischen und identisch angeordneten und verschalteten Leistungshalbleiter-Schaltelementen aufweisen. Die Laststromanschlüsse 3a dienen der Laststromzufuhr und die Laststromanschlüsse 3b der Laststromabfuhr. Die Laststromanschlüsse 3a und die Laststromanschlüsse 3b werden jeweils über eine nicht dargestellte Kontaktierungseinrichtung kontaktiert, und die Lastströme jeweils darüber zugeführt bzw. abgeführt. In 1 wurde auf die Darstellung der Kontaktierungseinrichtung verzichtet. Durch die Kreise 10a, bzw. 10i sind die zugehörigen durch die Lastströme hervorgerufenen Magnetflusslinien angedeutet. Die Anordnung der Module 2a, 2b, 2c, bei der die Laststromanschlüsse 3a, 3b entgegengesetzter Laststromrichtung soweit möglich benachbart angeordnet sind, führt dazu, dass die Dichte der inneren Magnetfeldlinien 10i d.h. für die dem geometrischen Mittelpunkt der Anordnung näheren Lastanschlüsse 3a, 3b, höher ist als die Dichte der Magnetflusslinien 10a der äußeren Lastanschlüsse 3a, 3b. Diese Magnetfeldsituation führt zu einem anderen magnetischen Widerstand bei einem inneren Laststromanschluss der Laststromanschlüsse 3a bzw. 3b im Vergleich zu einem äußeren Laststromanschluss. Die resultierende Induktivität ist indirekt proportional zum magnetischen Widerstand, d.h. die innere Induktivität ist kleiner als eine Induktivität an den äußeren Laststromanschlüssen der Laststromanschlüsse 3a, 3b. Es kommt zu nachteiligen Asymmetrien im Schaltverhalten der schaltenden, in den Modulen 2a, 2b, 2c vorgesehenen Leistungshalbleiter-Schaltelemente. Zur Kompensation bzw. zum Ausgleich dieser unterschiedlichen Induktivitäten wird gemäß der Lehre dieser Erfindung jeweils, wie in 2 gezeigt, eine spezielle Kontaktierungseinrichtung 5 bzw. 5‘ zur gemeinsamen elektrischen Kontaktierung aller Laststromanschlüsse derselben Laststromrichtung aus Laststromzufuhr S und Laststromabfuhr S‘ verwendet. Die Kontaktierungseinrichtung 5 bzw. 5‘ weist jeweils mehrere Anschlusszungen 5a, 5b, 5c auf. Im Folgenden wird exemplarisch nur die für die Laststromzufuhr S vorgesehene Kontaktierungseinrichtung 5 beschrieben, wobei die Ausführungen gleichermaßen für die Kontaktierungseinrichtung 5‘ der Laststromabfuhr S‘ gelten. Die Anschlusszungen 5a, 5b, 5c sind jeweils an einem zugehörigen Laststromanschluss gleicher Laststromrichtung befestigt, unterscheiden sich aber bei der in 2 gezeigten Ausführungsform in der Geometrie der einzelnen Anschlusszungen, so weist der bezüglich der geometrischen Mitte der Anordnung 1 äußere, hier der äußerste Laststromanschluss 5a, einen zur Stromrichtung senkrechten, größeren Leitungsquerschnitt als die Anschlusszunge 5b eines inneren Laststromanschlusses aber auch als die Anschlusszunge 5c und damit gegenüber allen verbleibenden Anschlusszungen der Kontaktierungseinrichtung 5 auf. Die für die entgegengesetzte Stromrichtung vorgesehene Kontaktierungseinrichtung 5‘ ist entsprechend ausgebildet und weist eine Anschlusszunge 5a‘ eines äußersten Laststromanschluss mit einem gegenüber den Anschlusszungen 5b‘ und 5c‘ der verbleibenden Laststromanschlüsse derselben Kontaktierungseinrichtung 5‘ größeren Leitungsquerschnitt auf. Im vorliegenden Fall wird dieser Querschnittunterschied durch eine größere Breite Ba beziehungsweise B‘a der äußeren Anschlusszungen 5a beziehungsweise 5a‘ im Vergleich zu den inneren Anschlusszungen 5b, 5c bzw. 5b‘, 5c‘ erreicht.
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Anhand der 3 bis 6 werden weitere Varianten erläutert, die verdeutlichen durch welche erfindungsgemäßen Maßnahmen, einzeln oder in Kombination an den betreffenden Anschlusszungen angewandt, eine Induktionsanpassung erreicht werden kann. 3 zeigt eine Ausführungsform, bei der mittels einer Einschnürung ES einer Anschlusszunge 5b für einen inneren Laststromanschluss die zugehörige Induktivität gegenüber einer Anschlusszunge 5a eines äußeren Laststromanschlusses variiert werden kann. 4 zeigt eine Ausführungsform, bei der mittels eines Abstandhalters ein Verlauf und damit eine Überhöhung H einer Anschlusszunge 5b für einen inneren Laststromanschluss gegenüber einer Anschlusszunge 5a eines äußeren Laststromanschlusses und damit einer durch die Befestigungspunkte 8 der Laststromanschlüsse definierten Ebene E erreicht werden kann. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei der mittels mehrerer Knicke ein Verlauf und damit eine Überhöhung H einer Anschlusszunge 5b für einen inneren Laststromanschluss gegenüber einer Anschlusszunge 5a eines äußeren Laststromanschlusses und damit einer durch die Laststromanschlüsse definierten Ebene E erreicht werden kann. 6 zeigt eine Ausführungsform bei der die Anschlusszungen 5’a eines äußeren Laststromanschlusses sich in der Geometrie dadurch von einer Anschlusszunge 5b‘ eines inneren Laststromanschlusses derselben Kontaktierungseinrichtung 5‘ derart unterscheiden, dass die Überlappung U mit den benachbarten Anschlusszungen 5a bzw. 5b der Kontaktierungseinrichtung 5 der entgegengesetzten Laststromrichtung unterschiedlich ausfällt. Die zuvor genannten Maßnahmen sind geeignet, die wirksame Induktivität in der Laststromzufuhr bzw. Laststromabfuhr zu beeinflussen und somit einer sich durch die Anordnung der Module ergebenden Ungleichmäßigkeit im Schaltverhalten aufgrund von magnetischen Wechselwirkungen entgegenzuwirken. Ergänzend zu diesen Maßnahmen sind weitere Maßnahmen denkbar, die anhand der 7 und 8 schematisch veranschaulicht werden sollen. Zur zusätzlichen Induktivitätsanpassung insbesondere der äußeren Leistungshalbleiter-Schaltelemente bzw. Module 2c ist beispielsweise eine leitfähige Schicht 6, beispielsweise in Form eines U-fömigen das betreffende Modul 2c abschnittsweise umgebendes Blech vorgesehen. 8 zeigt eine Ausführungsform bei der leitfähigen Schichten 6 an einem Kühlkörper 7 befestigt sind und sich jeweils parallel und nächst benachbart zu einer Flanke der äußeren Module 2c der Leistungshalbleiteranordnung 1 erstrecken. Durch Induktion von Wirbelströmen in die jeweilige Schicht 6 wird eine magnetische Schirmung bewirkt, die unterstützend bei der durch die Geometrie- und Verlaufsvariation der Anschlusszungen hervorgerufenen Induktivitätsanpassung wirkt.
