DE102017120507A1 - Leistungsmodulanordnung mit reduzierter Induktivität - Google Patents

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Abstract

Eine Leistungsmodulanordnung weist eine Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten auf, einschließlich einer ersten Schicht und einer dritten Schicht. Eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten sind mit jeder der Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten operativ verbunden. Die elektrisch isolierenden Schichten umfassen eine zweite Schicht, die zwischen ihnen positioniert und konfiguriert ist, um die ersten und die dritten Schichten elektrisch zu isolieren. Die erste Schicht ist so konfiguriert, dass sie einen ersten Strom transportiert, der in eine erste Richtung fließt. Die dritte Schicht ist so konfiguriert, dass sie einen zweiten Strom transportiert, der in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung fließt, wodurch eine Induktivität der Anordnung verringert wird. Die elektrisch isolierenden Schichten können eine vierte Schicht umfassen, die zwischen ihnen positioniert und konfiguriert ist, um die dritten und die fünften Schichten elektrisch zu isolieren. Die Anordnung ergibt eine kombinierte Substrat- und Kühlkörperstruktur. Die Anordnung eliminiert die Anforderungen an Verbindungen zwischen getrennten Substrat- und Kühlkörperstrukturen.

Description

  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft eine Leistungsmodulanordnung mit einer reduzierten Induktivität.
  • HINTERGRUND
  • Leistungsmodule mit Halbleitervorrichtungen werden in einer Vielzahl von Umgebungen eingesetzt. Beispielweise können Hybridfahrzeuge Leistungsmodule verwenden, um einen Motor/Generator anzutreiben. Leistungsmodule umfassen im Allgemeinen separate Substrat- und Kühlkörperstrukturen, die über verschiedene Mittel miteinander verbunden sind. So können beispielsweise die separaten Substrat- und Kühlkörperstrukturen durch Löten verbunden sein.
  • ZUSAMMENFASSUNG DER OFFENBARUNG
  • Eine Leistungsmodulanordnung weist eine Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten auf, einschließlich einer ersten Schicht und einer dritten Schicht. Eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten sind mit jeder der Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten operativ verbunden. Die elektrisch isolierenden Schichten umfassen eine zweite Schicht, die zwischen ihnen positioniert und konfiguriert ist, um die ersten und die dritten Schichten elektrisch zu isolieren. Die erste Schicht ist so konfiguriert, dass sie einen ersten Strom transportiert, der in eine erste Richtung fließt. Die dritte Schicht ist so konfiguriert, dass sie einen zweiten Strom transportiert, der in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung fließt, wodurch eine Induktivität der Anordnung verringert wird. Anders ausgedrückt, die Nettoinduktivität wird durch einen Aufhebungseffekt des Stroms, der in den ersten und dritten Schichten in entgegengesetzte Richtungen verläuft, reduziert.
  • Die Anordnung ergibt eine kombinierte Substrat- und Kühlkörperstruktur. Die mehrschichtige Anordnung eliminiert die Anforderungen an Verbindungen, wie z. B. eine Lötverbindung, zwischen separaten Substrat- und Kühlkörperstrukturen. Die Leistungsmodulanordnung ist so konfiguriert, dass sie einen hohen Schaltfrequenzbetrieb unterstützt und eine hohe Leistungsdichte mit einer niedrigen parasitären Induktivität bereitstellt. Zusätzlich verringert die Beseitigung der Lötverbindung zwischen einem Substrat und einem Kühlkörper einen Montageschritt, was auch die thermische Leistung der Leistungsmodulanordnung verbessert.
  • Die Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten beinhaltet eine fünfte Schicht. Die elektrisch isolierenden Schichten umfassen eine vierte Schicht, die zwischen ihnen positioniert und konfiguriert ist, um die dritten und die fünften Schichten elektrisch zu isolieren. Die Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten und die elektrisch isolierenden Schichten können einteilig als ein einziges Teil gegossen sein. Jede der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Schichten ist so konfiguriert, dass sie thermisch leitend ist, sodass Wärme von der ersten Schicht zu der fünften Schicht über jede der zweiten, dritten und vierten Schichten geleitet wird. Die fünfte Schicht kann eine Vielzahl von Stiften umfassen, die konfiguriert sind, um die Wärme abzuführen.
  • Mindestens eine der ersten, dritten und fünften Schichten können jeweils aus Aluminium und Kupfer bestehen. Die zweiten und die vierten Schichten können jeweils aus Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid oder Siliziumnitrid bestehen. Die ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Schichten definieren jeweils eine erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Breite W1, W2, W3, W4, W5. Die ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Breiten nehmen in aufsteigender Reihenfolge zu, wobei die erste Breite die kleinste Breite ist, W1 < W2 < W3 < W4 < W5.
  • Die zweite Schicht kann mehrere Seiten umfassen. Die ersten und die zweiten Schichten sind auf einer ersten Höhe (h1) und einer zweiten Höhe (h2) jeweils von einem Referenzniveau aus zentriert. Die dritte Schicht kann einen Basisabschnitt umfassen, der auf einer dritten Höhe (h3) von dem Referenzniveau aus zentriert ist, einen ersten Umwicklungsabschnitt, der auf der ersten Höhe (h1) zentriert ist, und einen zweiten Umwicklungsabschnitt, der auf der zweiten Höhe (h2) von dem Referenzniveau aus zentriert ist. Die ersten und zweiten Umwicklungsabschnitte können so konfiguriert sein, dass sie mindestens eine der mehreren Seiten der zweiten Schicht umwickeln. Die ersten und die zweiten Umwicklungsabschnitte können so konfiguriert sein, dass sie die zweite Schicht in mindestens drei Richtungen umwickeln.
  • Die Anordnung kann eine Vielzahl von flexiblen Schaltungen umfassen, die operativ mit der ersten Schicht verbunden und so konfiguriert sind, dass sie eine niedrige Induktivität für einen Gate-Regelkreis bereitstellen. Jede der Vielzahl von flexiblen Schaltungen beinhaltet ein jeweiliges in der Nähe platziertes und voneinander elektrisch isoliertes Drain-, Gate- und Source-flexibles Element. Mehrere Kondensatoren können operativ mit der ersten Schicht verbunden sein. Eine einzelne Sammelschiene ist operativ mit jeder der Vielzahl von Kondensatoren verbunden. Die einzelne Sammelschiene beinhaltet eine erste Polklemme und eine zweite Polklemme. Die erste Polklemme hat eine entgegengesetzte Polarität relativ zu der zweiten Polklemme.
  • Die erste Schicht kann ein erstes leitendes Element und ein zweites leitendes Element umfassen, die jeweils auf einer ersten Höhe (h1) von einem Referenzniveau aus zentriert sind. Die ersten und zweiten leitenden Elemente sind in einer Richtung senkrecht zu der ersten Höhe voneinander beabstandet. Die ersten und zweiten leitenden Elemente können ein entsprechendes Schaltungsmuster aufweisen. Die Anordnung kann so konfiguriert sein, dass sie den Betrieb bei hohen Schaltfrequenzen unterstützt. In einem nicht einschränkenden Beispiel beträgt die hohe Schaltfrequenz mindestens 75 kHz. Der Betrieb bei hohen Frequenzen ist für das Gesamtsystemdesign vorteilhaft, da es die Verringerung von Volumen, Masse und Größe ermöglicht. Die Leistungsmodulanordnung ist so ausgelegt, dass sie Halbleitervorrichtungen mit breitem Bandabstand aufnimmt, was die damit verbundenen Energieverluste der Vorrichtung verringert. Das Leistungsmodul ist für die Verwendung rückwärtsleitender Gesenke konfiguriert.
  • Die vorstehend genannten Funktionen und Vorteile sowie andere Funktionen und Vorteile der vorliegenden Offenbarung gehen aus der folgenden ausführlichen Beschreibung der bestmöglichen praktischen Umsetzung der dargestellten Offenbarung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen hervor.
  • KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht einer Leistungsmodulanordnung;
  • 2 ist eine schematische Schnittansicht der in 1 gezeigten Anordnung durch die Achse 2-2;
  • 3 ist eine schematische perspektivische vergrößerte Ansicht eines ersten Untermoduls der in 1 gezeigten Anordnung; und 4 ist ein schematisches Dreiphasen-Wechselrichter-Steuerdiagramm für die Anordnung von 1.
  • BESCHREIBUNG
  • Bezugnehmend auf die Zeichnungen, worin sich gleiche Referenznummern auf gleiche Komponenten beziehen, veranschaulicht 1 eine schematische Ansicht einer Leistungsmodulanordnung 10. 2 ist eine schematische Schnittansicht der Anordnung 10 durch die Achse 2-2 von 1. Die Anordnung 10 kann verwendet werden, um eine oder mehrere Komponenten einer Vorrichtung 14 zu versorgen (siehe 2). Die Vorrichtung 14 kann eine mobile Plattform sein und umfasst beispielsweise unter anderem Standard-Pkw, Sportfahrzeug, Leichtlastfahrzeug, Schwerlastfahrzeug, ATV, Minivan, Bus, Transitfahrzeug, Fahrrad, Roboter, landwirtschaftliche Fahrzeuge, Sport-bezogene Ausrüstung, Boot, Flugzeug, Zug oder jede andere Transportvorrichtung. Die Vorrichtung 14 kann verschiedene Formen annehmen und mehrere und/oder alternative Komponenten und Einrichtungen beinhalten. Die Figuren sind nicht maßstäblich.
  • Unter Bezugnahme auf 2 weist die Anordnung 10 eine Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten 16 auf, die eine erste Schicht 18 und eine dritte Schicht 20 beinhalten. Eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten 22 sind operativ mit jeder der Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten 16 verbunden. Die elektrisch isolierenden Schichten 22 umfassen eine zweite Schicht 24, die zwischen ihnen positioniert und konfiguriert ist, um die ersten und dritten Schichten 18, 20 elektrisch zu isolieren. Die erste Schicht 18 ist so konfiguriert, dass sie einen ersten Strom 26 transportiert, der in eine erste Richtung fließt. Die dritte Schicht 20 ist so konfiguriert, dass sie einen zweiten Strom 28 transportiert, der in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung fließt, wodurch eine Induktivität der Anordnung 10 verringert wird. Anders ausgedrückt, die Nettoinduktivität wird durch einen Aufhebungseffekt des Stroms, der in der ersten und dritten Schicht 18, 20 in entgegengesetzte Richtungen verläuft, reduziert. Die erste Schicht 18 kann entweder positiv oder negativ sein.
  • Unter Bezugnahme auf die 1–2 umfassen die elektrisch leitenden Schichten 16 („Vielzahl von“ wird nachfolgend weggelassen) eine fünfte Schicht 30. Die elektrisch isolierenden Schichten 22 umfassen eine vierte Schicht 32, die zwischen ihnen positioniert und konfiguriert ist, um die dritten und die fünften Schichten 20, 30 elektrisch zu isolieren. Die dritte Schicht 20 kann als Rückführpfad für den Schaltstrom verwendet werden, was einen Verzögerungsweg mit niedriger Induktivität ermöglicht. Das Layout bietet überlegene thermische, mechanische und elektrische Leistung. Mindestens eine der ersten, dritten und fünften Schichten 18, 20, 30 können jeweils aus Aluminium und Kupfer bestehen. Die zweiten und die vierten Schichten 24, 32 können jeweils aus einem beliebigen Material bestehen, das Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Aluminiumnitrid, Aluminiumoxid und Siliziumnitrid.
  • Unter Bezugnahme auf 2 ist jede der ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Schichten 18, 24, 20, 32, 30 so konfiguriert, dass sie thermisch leitend ist, sodass Wärme von der ersten Schicht 18 zu der fünften Schicht 30 über jede der zweiten, dritten und vierten Schichten 24, 20, 32 in Reihenfolge geleitet wird. Die fünfte Schicht 30 ist so konfiguriert, dass sie die Wärme auf ein Kühlmedium (nicht dargestellt) ableitet. Die fünfte Schicht 30 kann eine Vielzahl von Stiften 36 beinhalten, um eine effizientere Wärmeableitung zu ermöglichen.
  • Die elektrisch leitenden Schichten 16 und die elektrisch isolierenden Schichten 22 können einteilig ausgebildet oder einteilig gegossen sein. Die Anordnung 10 mit den elektrisch leitenden Schichten 16 und den elektrisch isolierenden Schichten 22 führt zu einer kombinierten Substrat- und Wärmesenkenstruktur. Die Anordnung 10 eliminiert die Anforderungen an Verbindungen, wie eine Lötverbindung, zwischen getrennten Substrat- und Kühlkörperstrukturen. Die Anordnung 10 ist so konfiguriert, dass sie einen hohen Schaltfrequenzbetrieb unterstützt und eine hohe Leistungsdichte mit einer niedrigen parasitären Induktivität bereitstellt. Zusätzlich verringert die Beseitigung der Lötverbindung zwischen einem Substrat und einem Kühlkörper einen Montageschritt, was auch die thermische Leistung der Leistungsmodulanordnung 10 verbessert.
  • Unter Bezugnahme auf 2 kann eine Klemme 40 operativ mit der fünften Schicht 30 verbunden sein, um die Anordnung 10 zu befestigen. Die Klemme 40 kann sich um einen ganzen Umfang (alle Seiten) der fünften Schicht 30 erstrecken, wodurch eine gleichmäßige Klemmlast und reduzierende Spannungen in den vier Ecken der fünften Schicht 30 bereitgestellt werden. Die Klemme 40 eliminiert die Notwendigkeit von Schrauben zum Montieren der Anordnung 10, wodurch reduzierte Abmessungen in der Ebene der fünften Schicht 30 ermöglicht werden.
  • Unter Bezugnahme auf 2 kann ein Dichtungsring 44 (wie ein O-Ring) verwendet werden, um die fünfte Schicht 30 relativ zu einem Befestigungselement (nicht dargestellt) abzudichten. Der Dichtungsring 44 kann in einer ersten Nut 46 auf der Unterseite der fünften Schicht 30 angeordnet sein. Der Dichtungsring 44 kann in einer zweiten Nut 48 auf der Seite der fünften Schicht 30 angeordnet sein.
  • Unter Bezugnahme auf 2 definieren die ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Schichten 18, 24, 20, 32, 30 jeweils eine erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Breite W1, W2, W3, W4, W5. Die ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Breiten nehmen in aufsteigender Reihenfolge zu, wobei die erste Breite die kleinste Breite ist, W1 < W2 < W3 < W4 < W5. Diese Konfiguration sorgt für mechanische Unterstützung und hat den technischen Vorteil, die Spannungsbruchlinie zu verlängern.
  • Unter Bezugnahme auf 2, kann die erste Schicht 18 ein erstes leitendes Element 50 und ein zweites leitendes Element 52 umfassen, die jeweils auf einer ersten Höhe (h1) von einem Referenzpegel R zentriert sind. Die ersten und zweiten leitenden Elemente 50, 52 sind in einer Richtung senkrecht zu der ersten Höhe (h1) voneinander beabstandet. Die ersten und zweiten leitenden Elemente 50, 52 können ein jeweiliges Schaltungsmuster aufweisen, das geätzt oder anderweitig daran befestigt ist.
  • Unter Bezugnahme auf 1 kann die Anordnung 10 eine Vielzahl von Untermodulen umfassen, wie beispielsweise erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste Untermodule 56, 58, 60, 62, 64, 66. Jedes der Vielzahl von Untermodulen enthält mindestens ein Leistungsgesenk 68. 3 ist eine schematische perspektivische vergrößerte Ansicht des ersten Untermoduls 56. Unter Bezugnahme auf 3 kann das Leistungsgesenk 68 mit einer Kupferkissen 70 zur Metallisierung operativ verbunden sein. Das Leistungsgesenk 68 kann auf beliebige Weise, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist, verpackt oder metallisiert werden. Unter Bezugnahme auf 3 können Drahtverbindungen 72 verwendet werden, um das Kupferkissen 70 und die Quellenkomponente zu verbinden. Das Leistungsgesenk 68 kann aus einem Halbleiterwafer, wie einem Siliziumwafer, bestehen. Das Leistungsgesenk 68 kann ein IGBT-Transistor (Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT) sein. Das Leistungsgesenk 68 kann eine Vorrichtung mit breitem Bandabstand sein, wie beispielsweise ein VJFET (Vertical Junction Field Effect Transistors) oder jede andere Vorrichtung, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt ist. Die Anordnung 10 kann so konfiguriert sein, dass sie den Betrieb bei hohen Schaltfrequenzen unterstützt. In einem nicht einschränkenden Beispiel beträgt die hohe Schaltfrequenz mindestens 75 kHz. Der Betrieb bei hohen Frequenzen ist für das Gesamtsystemdesign vorteilhaft, da es die Verringerung von Volumen, Masse und Größe ermöglicht. Die Leistungsmodulanordnung 10 ist so ausgelegt, dass sie Halbleitervorrichtungen mit breitem Bandabstand aufnimmt, was die damit verbundenen Energieverluste der Vorrichtung verringert. Leistungsgesenk 68 kann ein rückwärtsleitendes Gesenk sein.
  • Unter Bezugnahme auf 2 sind die ersten und die zweiten Schichten 18, 24 auf einer ersten Höhe (h1) bzw. einer zweiten Höhe (h2) von einem Referenzpegel R zentriert. Die dritte Schicht 20 weist Teile in unterschiedlichen Abständen von dem Referenzpegel R auf. Die dritte Schicht 20 beinhaltet einen Basisabschnitt 74 auf, der auf einer dritten Höhe (h3 von dem Bezugsniveau R zentriert ist, einen ersten Umwicklungsabschnitt 76, der auf der ersten Höhe (h1) zentriert ist, und einen zweiten Umwicklungsabschnitt 78, der auf der zweiten Höhe (h2) von der Referenzstufe R zentriert ist. Die zweite Schicht 24 kann mehrere Seiten 80 (siehe 1) umfassen, wie beispielsweise die ersten und die zweiten Seiten 80A, B (siehe 2). Die ersten und zweiten Umwicklungsabschnitte 76, 78 können so konfiguriert sein, dass sie mindestens eine oder jede der Mehrfachseiten 80 der zweiten Schicht 24 umwickeln.
  • Wie oben erwähnt können die Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten 16 und die elektrisch isolierenden Schichten 22 einteilig ausgebildet oder einteilig gegossen sein. Die ersten und zweiten Umwicklungsabschnitte 76, 78 stellen eine gegossene Verbindung zwischen den oberen zwei leitenden Schichten, d. h. den ersten und dritten Schichten, 18, 20, an den Enden und Seiten, wie in 2 gezeigt, bereit, was zu einer signifikant niedrigeren parasitären Induktivitätsschleife führt. Anders ausgedrückt, „umwickelt“ die dritte Schicht 20 (über die ersten und zweiten Umwicklungsabschnitte 76, 78) die zweite Schicht 24 in einer oder mehreren der ersten, zweiten und dritten Richtungen 79A, B und C (siehe 1).
  • Unter Bezugnahme auf 1 kann die Anordnung 10 eine Vielzahl von Kondensatoren 82 umfassen, die mit der ersten Schicht 18 operativ verbunden sind, wie beispielsweise den ersten, zweiten und dritten Kondensator 82A–C. Jeder der ersten, zweiten und dritten Kondensatoren 82A–C ist operativ mit jeweiligen Polklemmen verbunden. Unter Bezugnahme auf 1 kann eine einzelne Sammelschiene 84 mit jedem der Vielzahl von Kondensatoren 82 operativ verbunden sein. Unter Bezugnahme auf die 1–2 enthält die einzelne Sammelschiene 84 eine erste Polklemme 86 (die positiv oder negativ sein kann) und eine zweite Polklemme 88 (die negativ oder positiv sein kann). Die erste Polklemme 86 hat eine entgegengesetzte Polarität relativ zu der zweiten Polklemme 88. Die ersten und zweiten Polklemmen 86, 88 können aus Kupferblechen bestehen. Im Allgemeinen hat jedes Untermodul/jeder Kondensator 82 eine separate oder einzelne Sammelschiene. Durch die Verwendung einer einzelnen Sammelschiene 84 wird die Induktivität aufgrund der erhöhten Verbindung der Bleche, die die ersten und zweiten Polklemmen 86, 88 bilden, weiter reduziert. Eine niedrigere Induktivität wird erreicht, wenn die Gleichstrom-Sammelschienenströme in die entgegengesetzten Richtungen fließen und die Aufhebung des elektromagnetischen Feldes durch einen breiteren Verbindungsbereich effektiv erreicht wird. Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 kann während des Betriebs die einzelne Sammelschiene 84 Signale, die von einer Gleichstromquelle (nicht dargestellt) empfangen werden, zu jedem Leistungsgesenk 68 übertragen, wodurch ein Wechselstromsignal erzeugt wird, das über die Ausgangsknoten 90A, 90B und 90C zu einer Komponente der Vorrichtung 14 übertragen werden kann.
  • Unter Bezugnahme auf 1 kann die Anordnung 10 eine Vielzahl von flexiblen Schaltungen umfassen, die mit der ersten Schicht 18 operativ verbunden sind, wie beispielsweise erste, zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste flexible Schaltungen 92A–F. Die ersten, zweiten flexiblen Schaltungen 92A–B sind ebenfalls in 2 gezeigt. Es kann eine beliebige Anzahl von flexiblen Schaltkreisen verwendet werden, die für die vorliegende Anwendung geeignet sind. Die flexiblen Schaltungen 92A–F sind so konfiguriert, dass sie eine niedrige Induktivität für den Gate-Regelkreis bereitstellen. Jede der flexiblen Schaltungen 92A–F enthält jeweilige Drain-, Gate- und Source-flexible Elemente.
  • Unter Bezugnahme auf 3 enthält die erste flexible Schaltung 92A Drain-, Gate- und Source-flexible Elemente D1flx, G1flx, S1flx. Wie von den Fachleuten auf dem Gebiet verstanden wird, tritt der Stromträger an dem Source-flexiblen Element S1flx ein und tritt an dem Drain-flexiblen Element D1flx aus, während das Gate-flexible Element G1flx Stromleitfähigkeit moduliert. Die Drain-, Gate- und Source-flexiblen Elemente D1flx, G1flx, S1flx sind in relativ dichter Nähe zueinander positioniert und über relativ dünne isolierende Polymere 94 elektrisch voneinander isoliert. Die Drain-, Gate- und Source-flexiblen Elemente D1flx, G1flx, S1flx umfassen leitfähige Schaltungsmuster, die an ihnen befestigt sind. Die leitfähigen Schaltungsmuster können durch Ätzen von Metallfolienummantelungen (wie Kupfer) aus Polymerbasen, Plattieren von Metall, Drucken von leitfähigen Tinten und anderen Verfahren, die Fachleuten auf dem Gebiet bekannt sind, gebildet werden. Die Drain-, Gate- und Source-flexiblen Elemente D1flx, G1flx, S1flx sind relativ breit und relativ kurz ausgebildet, um die Induktivität zu reduzieren. In einem Beispiel haben die Drain-, Gate- und Source-flexiblen Elemente D1flx, G1flx, S1flx jeweils eine Länge von 3 cm und eine Dicke von 0,25 mm.
  • Unter Bezugnahme auf 4 ist ein exemplarisches schematisches Dreiphasen-Wechselrichter-Steuerdiagramm für die Anordnung 10 gezeigt. Die in 4 gezeigte Konfiguration ergibt niedrige Parasitäre in dem Regelkreis und der Messschleife zur Minimierung der Regelkreisinduktivität und Kopplung an den Leistungskreis. Wie in 1 und 4 gezeigt, umfassen die ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Untermodule 56, 58, 60, 62, 64, 66 jeweils eine Drain-Elektrode D1, D2, D3, D4, D5 und D6. Wie in 1 und 4 gezeigt, umfassen die ersten, zweiten, dritten, vierten, fünften und sechsten Untermodule 56, 58, 60, 62, 64, 66 jeweils eine jeweilige Source-Elektrode S1, S2, S3, S4, S5, und S6. Die Buchstaben „N” und „P” in 4 beziehen sich auf die negativen und positiven Knoten, d. h. die erste Polklemme 86 und die zweite Polklemme 88 oder umgekehrt. Die Buchstaben U, V und W beziehen sich auf die drei Phasen. Die jeweiligen Drain-, Gate- und Source-flexiblen Elemente für die zweite, dritte, vierte, fünfte und sechste flexible Schaltung 92A, B, C, D, E und F sind in 4 jeweils angegeben als: (D1flx, G1flx, S1flx); (D2flx, G2flx, S2flx); (D3flx, G3flx, S3flx); (D4flx, G4flx, S4flx); (D5flx, G5flx, S5flx); (D6flx, G6flx, S6flx). Jede andere Konfiguration, die dem Fachmann auf dem Gebiet bekannt ist, kann verwendet werden.
  • Bezugnehmend auf 2 beinhaltet die Anordnung 10 eine Steuerung C, die operativ mit der Anordnung 10 verbunden ist oder mit ihr in elektrischer Kommunikation steht. Unter Bezugnahme auf 1 enthält die Steuerung C mindestens einen Prozessor P und mindestens einen Speicher M (oder ein beliebiges nicht-flüchtiges, konkretes, computerlesbares Speichermedium), auf dem Anweisungen aufgezeichnet werden können, um die von der Anordnung 10 erzeugte Leistung zu steuern. Der Speicher M kann von der Steuerung ausführbare Anweisungssätze speichern, und der Prozessor P kann die auf dem Speicher M gespeicherten und von der Steuerung ausführbaren Anweisungssätze ausführen.
  • Die Steuerung C beinhaltet ein computerlesbares Medium (auch als prozessorlesbares Medium bezeichnet), einschließlich aller nicht-flüchtigen (z. B. konkreten) Medien, die an der Bereitstellung von Daten (z. B. Anweisungen) beteiligt sind, die von einem Computer gelesen werden könnten (z. B. durch den Prozessor eines Computers). Ein derartiges Medium kann in einem beliebigen Format vorliegen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf nicht-flüchtige Medien und flüchtige Medien. Nicht-flüchtige Medien können beispielsweise optische oder magnetische Disketten und andere persistente Speicher sein. Flüchtige Medien können zum Beispiel dynamische Direktzugriffsspeicher (DRAM) beinhalten, die einen Hauptspeicher darstellen können. Derartige Anweisungen können von einem oder mehreren Übertragungsmedien, einschließlich Koaxialkabel, Kupferdraht und Faseroptik übertragen werden, einschließlich der Drähte, die einen mit dem Prozessor gekoppelten Systembus beinhalten. Einige Formen von einem computerlesbaren Medium beinhalten beispielsweise eine Floppy Disk, eine flexible Platte, Festplatte, Magnetband, ein anderes magnetisches Medium, eine CD-ROM, DVD, ein anderes optisches Medium, Lochkarten, Lochstreifen, ein anderes physisches Medium mit Lochmustern, einen RAM, einen PROM, einen EPROM, einen FLASH-EEPROM, einen anderen Speicherchip oder eine Speicherkassette oder ein anderes Medium, von dem ein Computer lesen kann.
  • Nachschlagetabellen, Datenbanken, Datendepots oder andere hier beschriebene Datenspeicher können verschiedene Arten von Mechanismen zur Speicherung, zum Zugriff und zum Abrufen verschiedener Arten von Daten beinhalten, einschließlich einer hierarchischen Datenbank, eines Satzes von Dateien in einem Dateisystem, einer Anwendungsdatenbank in einem proprietären Format, eines relationalen Datenbankverwaltungssystems (RDBMS) usw. Jeder dieser Datenspeicher kann in einem Computergerät beinhaltet sein, das ein Computerbetriebssystem, wie beispielsweise eines der vorstehend aufgeführten, einsetzt und auf das über ein Netzwerk in einer oder mehreren der Vielzahl von Arten zugegriffen werden kann. Ein Dateisystem kann durch ein Computerbetriebssystem zugänglich sein und Dateien beinhalten, die in verschiedenen Formaten gespeichert sind. Ein RDBMS kann die Structured Query Language (SQL) zusätzlich zu einer Sprache zum Erstellen, Speichern, Bearbeiten und Ausführen gespeicherter Prozeduren, wie beispielsweise die vorstehend aufgeführte PL/SQL-Sprache, einsetzen.
  • Die ausführliche Beschreibung und die Zeichnungen oder Figuren unterstützen und beschreiben die Offenbarung, während der Umfang der Offenbarung jedoch einzig und allein durch die Patentansprüche definiert wird. Während einige der besten Modi und weitere Ausführungsformen der beanspruchten Offenbarung ausführlich beschrieben wurden, gibt es verschiedene alternative Konzepte und Ausführungsformen zur Umsetzung der in den hinzugefügten Ansprüchen definierten Offenbarung. Darüber hinaus sollen die in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen oder die Merkmale von verschiedenen Ausführungsformen, die in der vorliegenden Beschreibung erwähnt sind, nicht unbedingt als voneinander unabhängige Ausführungsformen aufgefasst werden. Vielmehr ist es möglich, dass jedes der in einem der Beispiele einer Ausführungsform beschriebenen Merkmale mit einem oder mehreren gewünschten Merkmalen aus anderen Ausführungsformen kombiniert werden kann, was andere Ausführungsformen zur Folge hat, die nicht in Worten oder durch Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben sind. Dementsprechend fallen derartige andere Ausführungsformen in den Rahmen des Schutzumfangs der angehängten Ansprüche.

Claims (10)

  1. Leistungsmodulanordnung umfassend: eine Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten, einschließlich einer ersten Schicht und einer dritten Schicht; eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten, die operativ mit jeder der Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten verbunden sind, worin eine oder mehrere elektrisch isolierende Schichten eine zweite Schicht beinhalten, die zwischen ihnen positioniert und konfiguriert ist, um die ersten und die dritten Schichten elektrisch zu isolieren; worin die erste Schicht dafür konfiguriert ist, einen ersten Strom zu transportieren, der in eine erste Richtung fließt; und worin die dritte Schicht dafür konfiguriert ist, einen zweiten Strom zu transportieren, der in eine zweite Richtung entgegengesetzt zu der ersten Richtung fließt.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, worin: die Vielzahl von elektrisch leitenden Schichten eine fünfte Schicht beinhaltet; und eine oder mehrere elektrisch isolierenden Schichten eine vierte Schicht beinhalten, die zwischen ihnen positioniert und konfiguriert ist, um die dritten und die fünften Schichten elektrisch zu isolieren.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, worin: die ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Schichten so konfiguriert sind, dass sie thermisch leitend sind, sodass Wärme von der ersten Schicht zu der fünften Schicht über jede der zweiten, dritten und vierten Schichten geleitet wird; und das fünfte Schicht eine Vielzahl von Stiften beinhaltet, die konfiguriert sind, um die Wärme abzuführen.
  4. Anordnung nach Anspruch 2, worin: die ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Schichten jeweils eine erste, zweite, dritte, vierte und fünfte Breite W1, W2, W3, W4, W5 definieren; und die ersten, zweiten, dritten, vierten und fünften Breiten in aufsteigender Reihenfolge zunehmen, wobei die erste Breite die kleinste Breite ist, W1 < W2 < W3 < W4 < W5.
  5. Anordnung nach Anspruch 1, worin: die zweite Schicht mehrere Seiten umfassen kann; die ersten und die zweiten Schichten auf einer ersten Höhe (h1) und einer zweiten Höhe (h2) jeweils von einem Referenzniveau aus zentriert sind; die dritte Schicht einen Basisabschnitt umfasst, der auf einer dritten Höhe (h3) von dem Referenzniveau aus zentriert ist, einen ersten Umwicklungsabschnitt, der auf der ersten Höhe (h1) zentriert ist, und einen zweiten Umwicklungsabschnitt, der auf der zweiten Höhe (h2) von dem Referenzniveau aus zentriert ist; und die ersten und zweiten Umwicklungsabschnitte konfiguriert sind, dass sie mindestens eine der mehreren Seiten der zweiten Schicht umwickeln.
  6. Anordnung nach Anspruch 5, worin: die ersten und die zweiten Umwicklungsabschnitte so konfiguriert sind, dass sie die zweite Schicht in mindestens drei Richtungen umwickeln.
  7. Anordnung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine Vielzahl von flexiblen Schaltungen, die operativ mit der ersten Schicht verbunden sind; worin jeder der Vielzahl von flexiblen Schaltungen ein jeweiliges in der Nähe platziertes Drain-, Gate- und Source-flexibles Element beinhaltet; und worin die jeweiligen Drain-, Gate- und Source-flexiblen Elemente gegeneinander elektrisch isoliert sind.
  8. Anordnung nach Anspruch 1, worin: die erste Schicht ein erstes leitendes Element und ein zweites leitendes Element beinhaltet, die jeweils auf einer ersten Höhe (h1) von einem Referenzniveau aus zentriert sind; und die ersten und zweiten leitenden Elemente in einer Richtung senkrecht zu der ersten Höhe voneinander beabstandet sind, wobei das erste leitende Element relativ zu dem zweiten leitenden Element elektrisch isoliert ist.
  9. Anordnung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine Vielzahl von Kondensatoren, die operativ mit der ersten Schicht verbunden sind; eine einzelne Sammelschiene, die operativ mit jedem der Vielzahl von Kondensatoren verbunden ist; und worin die einzelne Sammelschiene eine erste Polklemme und eine zweite Polklemme beinhaltet, worin die erste Polklemme eine entgegengesetzte Polarität relativ zu der zweiten Polklemme hat.
  10. Anordnung nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend: eine Klemme, die operativ mit der fünften Schicht verbunden ist und sich um einen gesamten Umfang der fünften Schicht erstreckt, wobei die Klemme so konfiguriert ist, dass sie eine gleichmäßige Klemmlast auf der fünften Schicht bereitstellt.
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