DE102018201844A1

DE102018201844A1 - Leistungsmodul und leistungselektronische Schaltung mit einem solchen Leistungsmodul

Info

Publication number: DE102018201844A1
Application number: DE102018201844.8A
Authority: DE
Inventors: Rene Blank; Martin Franke; Peter Frühauf; Matthias Heimann; Nora Jeske; Rüdiger Knofe; Bernd Müller; Stefan Nerreter; Jörg Strogies; Klaus Wilke; Ulrich Wittreich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2018-02-06
Filing date: 2018-02-06
Publication date: 2019-08-08

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul (11) mit mindestens einem leistungselektronischen Bauelement (44, 45) und vorzugsweise einem Kondensatoraufbau (14) zur Ausbildung einer leistungselektronischen Schaltung, welche ebenfalls unter Schutz gestellt ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Leistungsmodul (11) mindestens ein erstes elektrisches Verbindungselement (111) und ein zweites elektrisches Verbindungselement (112) aufweist, so dass die Leistungsmodule (11) über die elektrischen Verbindungselemente zu der leistungselektronischen Schaltung zusammengesetzt werden können. Dabei entsteht mit geringem Montageaufwand die elektrische Verbindung zwischen den einzelnen Leistungsmodulen (11), welche für sich funktionsfähige Einheiten bilden können. Vorteilhaft kann zusätzlich ein Kühlelement (39) an den Leistungsmodulen (11) vorgesehen werden, welches über fluidische Verbinder (121) ebenfalls während des Zusammenschiebens der Leistungsmodule (11) zu einer einzigen Kühlstruktur zusammengeführt wird.

Description

Die Erfindung betrifft ein Leistungsmodul mit einem leistungselektronischen Bauelement, welches auf einer Substratplatte montiert ist. Außerdem betrifft die Erfindung eine leistungselektronische Schaltung mit einer Vielzahl von Leistungsmodulen.
Leistungselektronische Schaltungen sind üblicherweise auf einen zugehörigen gegebenen Anwendungsfall anzupassen. Diese Anwendungsfälle unterscheiden sich individuell, wodurch bei der Auslegung der leistungselektronischen Schaltungen und bei deren Herstellung ein beträchtlicher Aufwand entsteht. Die individuellen Anwendungsfälle stehen insbesondere einer Automatisierbarkeit der Herstellung von Leistungsmodulen im Wege. Insbesondere erzeugt die Verwendung von Kondensatoren einen erhöhten Montageaufwand, da erforderliche Kapazitätswerte nur durch eine Parallelschaltung mehrerer Kondensatoren erreicht werden können, wobei diese alle in die leistungselektronische Schaltung integriert werden müssen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Leistungsmodul bzw. eine leistungselektronische Schaltung anzugeben, wobei sich mit dem Leistungsmodul leistungselektronische Schaltungen mit einem verringerten Aufwand bei der Konzeption bzw. bei der Herstellung erzeugen lassen sollen, insbesondere bei Einzelanfertigungen von Leistungsmodulen bzw. geringen Stückzahlen.
Diese Aufgabe wird mit dem eingangs angegebenen Leistungsmodul erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Leistungsmodul mit einem ersten elektrischen Verbindungselement und einem zweiten elektrischen Verbindungselement ausgestattet ist. Das erste elektrische Verbindungselement passt zu dem zweiten elektrischen Verbindungselement. Mit anderen Worten kann das erste Verbindungselement grundsätzlich mit dem zweiten Verbindungselement unter Ausbildung einer elektrischen Verbindung verbunden werden. Dabei können die elektrischen Verbindungselemente unterschiedlich ausgebildet sein (beispielsweise ein Steckverbinder mit dazu passender Steckeraufnahme), oder die Verbindungselemente weisen dieselbe Geometrie auf, welche eine Verbindung der Verbindungselemente erlaubt.
Erfindungsgemäß sind das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement jedoch so am Leistungsmodul angeordnet, dass an das erste Verbindungselement und an das zweite Verbindungselement gleichzeitig jeweils ein weiteres Leistungsmodul derselben Bauart anschließbar ist. Es ist also nicht Ziel der Erfindung, dass das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement ein und desselben Leistungsmoduls untereinander verbunden werden, sondern dass das erste Verbindungselement mit einem zweiten Verbindungselement eines benachbarten Leistungsmoduls und das zweite Verbindungselement mit einem ersten Verbindungselement eines benachbarten Leistungsmoduls verbunden wird, wodurch die Leistungsmodule elektrisch miteinander kontaktiert werden.
Dadurch, dass erfindungsgemäß jedes Leistungsmodul ein erstes Verbindungselement und ein zweites Verbindungselement aufweist, ist es möglich, eine beliebige Anzahl von Leistungsmodulen untereinander zu verbinden. Die geometrische Anordnung des ersten Verbindungselements und des zweiten Verbindungselements muss dabei erfindungsgemäß derart erfolgen, dass jeweils genügend Platz an dem betreffenden Leistungsmodul zur Verfügung steht, damit ein Leistungsmodul derselben Bauart durch Schließen der betreffenden Verbindungselemente angeordnet werden kann (das erste elektrische Verbindungselement und das zweite elektrische Verbindungselement werden im Folgenden kurz auch erstes Verbindungselement und zweites Verbindungselement genannt). Das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement sowie ein drittes elektrisches Verbindungselement und ein viertes Verbindungselement werden außerdem auch kurz Verbindungselemente genannt).
Außerdem ist erfindungsgemäß ein Anschluss des leistungselektronischen Bauelements mit dem ersten Verbindungselement und/oder dem zweiten Verbindungselement elektrisch kontaktiert. Durch das mindestens eine leistungselektronische Bauelement ist eine leistungselektronische Funktion des Leistungsmoduls realisiert. Um eine Kontaktierung dieses mindestens einen leistungselektronischen Bauelements über die Verbindungselemente zu gewährleisten, ist die elektrische Kontaktierung notwendig.
Die erfindungsgemäße Ausprägung des Leistungsmoduls mit einem ersten Verbindungselement und einem zweiten Verbindungselement hat den Vorteil, dass sich dieses Leistungsmodul mit Leistungsmodulen derselben Bauart zu leistungselektronischen Schaltungen kombinieren lässt, deren Funktion sich mit geringem Aufwand an unterschiedliche Anwendungsfälle anpassen lässt. Insbesondere kann durch Parallelschalten mehrerer Leistungsmodule erreicht werden, dass sich die durch die Leistungsmodule erzeugte leistungselektronische Schaltung an verschiedene geforderte Leistungsbereiche anpassen lässt.
Demgemäß wird die oben angegebene Aufgabe auch durch eine leistungselektronische Schaltung gelöst, in der die beschriebenen Leistungsmodule verwendet werden, wobei zwei benachbarte Leistungsmodule jeweils durch Zusammenschluss eines ersten elektrischen Verbindungselements des einen Leistungsmoduls mit einem zweiten elektrischen Verbindungselement des anderen Leistungsmoduls verbunden sind. Die so erzeugte leistungselektronische Schaltung lässt sich aufgrund des modularen Aufbaus mit einer Vielzahl von Gleichteilen erzeugen, was den Fertigungsaufwand vorteilhaft minimiert. Die Verbindungselemente ermöglichen außerdem eine einfache Montage mit vorteilhaft geringem Montageaufwand. Zusätzlich ergibt sich der Vorteil, dass auch eine Demontage der leistungselektronischen Schaltung mit einfachen Mitteln durchgeführt werden kann. Daher können beispielsweise defekte Leistungsmodule mit geringem Aufwand ausgetauscht werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement an gegenüberliegenden Rändern der Substratplatte angebracht sind. Hierdurch wird die Montage vorteilhaft vereinfacht, da die Leistungsmodule durch Zusammenfügen miteinander verbunden werden können. Dabei braucht die Richtung des Zusammenfügens nicht verändert zu werden, weswegen die Fügebewegung leicht automatisiert werden kann. Vorzugsweise sind die Substratplatten rechteckig ausgeführt. Hierbei ergibt sich vorteilhaft eine platzsparende Möglichkeit, die Leistungsmodule anzuordnen, weil diese mit den jeweils gegenüberliegenden Rändern zusammengeschoben werden können und der zur Verfügung stehende Bauraum dabei optimal ausgenutzt wird.
Gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Leistungsmodul mit einem dritten elektrischen Verbindungselement und einem vierten elektrischen Verbindungselement (im Folgenden kurz drittes Verbindungselement und viertes Verbindungselement genannt) ausgestattet ist. Hierbei können das dritte Verbindungselement und das vierte Verbindungselement vorzugsweise an den noch freien Seiten einer rechteckigen Substratplatte vorgesehen werden. Diese Seiten stehen auch nach einer Kontaktierung der Leistungsmodule über das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement noch zur Verfügung, um weitere für die Funktion der leistungselektronischen Schaltung erforderliche elektrische Verbindungen herzustellen.
Über das dritte elektrische Verbindungselement und das vierte elektrische Verbindungselement können beispielsweise andere Leistungsmodule kontaktiert werden, wodurch sich vorteilhaft auch komplexere leistungselektronische Schaltungen realisieren lassen. Das dritte elektrische Verbindungselement und das vierte elektrische Verbindungselement können aber auch dazu verwendet werden, um weitere Leistungsanschlüsse des betreffenden Leistungsmoduls mit externen Anschlüssen zu kontaktieren (hierzu im Folgenden noch mehr).
Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung kann vorgesehen werden, dass das Leistungsmodul mit einem Kühlelement ausgestattet ist. Dies hat den Vorteil, dass das Leistungsmodul mit einer höheren Leistung betrieben werden kann, ohne thermisch überlastet zu werden. Vorteilhaft ist das Kühlelement mit einem Kühlkanal ausgestattet, welcher die Durchleitung eines Kühlmediums erlaubt. Dieses kann vorzugsweise flüssig sein, wobei flüssige Kühlmedien vorteilhaft einen hohen Wärmetransport bei geringem Bauvolumen des Kühlelements erlauben.
Der modulare Gedanke bei der Gestaltung der Leistungsmodule wird gemäß dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung aufgegriffen, indem der Kühlkanal eine erste Anschlussstruktur und eine zweite Anschlussstruktur aufweist, wobei an die erste Anschlussstruktur und an die zweite Anschlussstruktur gleichzeitig jeweils ein weiteres Leistungsmodul derselben Bauart anschließbar sind. Die Leistungsmodule können dann miteinander kombiniert werden, wobei das Leistungsmodul derart gestaltet ist, dass benachbarte Leistungsmodule über deren zweite Anschlussstruktur mit der ersten Anschlussstruktur des betreffenden Leistungsmoduls und ein anderes benachbartes Leistungsmodul mit der zweiten Anschlussstruktur an die erste Anschlussstruktur des betreffenden Leistungsmoduls angeschlossen werden kann. Wie die elektrischen Verbindungsstrukturen können auch die erste Anschlussstruktur und die zweite Anschlussstruktur mit übereinstimmender, zueinander passender Geometrie ausgestaltet sein. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, wenn die erste Anschlussstruktur und die zweite Anschlussstruktur unterschiedliche Geometrien aufweisen. Beispielsweise kann die erste Anschlussstruktur als Rohrstutzen und die zweite Anschlussstruktur als Loch ausgebildet sein, wobei sich vorteilhaft hierdurch eine einfache Geometrie ergibt, die sich leicht abdichten lässt und mit einem geringen Fertigungsaufwand herstellbar ist.
Vorteilhaft können die erste Anschlussstruktur und die zweite Anschlussstruktur derart am Leistungsmodul angeordnet sein, dass diese gleichzeitig mit dem ersten Verbindungselement und dem zweiten Verbindungselement oder alternativ gleichzeitig mit dem dritten Verbindungselement und dem vierten Verbindungselement gekoppelt werden, wenn benachbarte Leistungsmodule an dem betreffenden Leistungsmodul montiert werden. Hierdurch wird der Montageaufwand vorteilhaft weiter verringert.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, dass das Kühlelement auf die der Substratplatte abgekehrte Seite des leistungselektronischen Bauelements aufgesetzt ist. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, die durch das leistungselektronische Bauelement erzeugte Wärme auf direktem Wege über den Kühler abzuführen. Das Leistungsmodul kann deswegen effizient vor einer Erwärmung geschützt werden, wodurch sich der Betrieb bei höheren elektrischen Leistungen verwirklichen lässt. Außerdem kann das Kühlelement leicht an den leistungselektronischen Bauelementen montiert werden, wodurch der Montageaufwand vorteilhaft verringert wird. Besonders vorteilhaft ist es, wenn auf dem Kühlelement Kontaktstrukturen für das leistungselektronische Bauelement vorgesehen sind. Dies ermöglicht es, dass das leistungselektronische Bauelement nicht nur mit Substrat elektrisch kontaktiert werden kann, sondern auch auf der anderen Seite des leistungselektronischen Bauelements elektrische Kontakte vorgesehen werden können. Hierdurch können auch komplizierte Schaltungen mit einfachen Montageschritten montiert werden. Insbesondere leistungselektronische Bauelemente, die als Nacktchips (Bare Dies) ausgeführt sind, können hierdurch sowohl an ihrer Oberseite als auch an ihrer Unterseite kontaktiert werden.
Eine besondere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das leistungselektronische Bauelement mit mindestens einem Kondensator, bevorzugt einer Vielzahl von Kondensatoren, elektrisch kontaktiert ist. Die Kondensatoren können parallel geschaltet werden, um eine Kondensatoranordnung mit einer höheren Kapazität zu erzeugen. Kondensatoren werden in leistungselektronischen Schaltungen verwendet, um geschaltete Leistungssignale zu vergleichmäßigen (Glättungsfunktion). Die Zuordnung von Kondensatoren zum jeweiligen Leistungsmodul hat dabei den Vorteil, dass der modulare Gedanke auf weitere Bauelemente ausgedehnt wird. Hierdurch kann der Montageaufwand bei der Herstellung von leistungselektronischen Schaltungen aus den Leistungsmodulen gering gehalten werden. Vorteilhaft kann der mindestens eine Kondensator auf der dem leistungselektronischen Bauelement abgekehrten Seite der Substratplatte montiert werden. Wenn eine Vielzahl von Kondensatoren für das Leistungsmodul erforderlich ist, können die Kondensatoren besonders vorteilhaft auf dieser Seite der Substratplatte auch gestapelt werden. Die Funktionseinheiten der Leistungsmodule können daher mit einem vorteilhaft geringen Flächenbedarf hergestellt werden, was deren Einbau als Leistungsmodule zur Erzeugung einer leistungselektronischen Schaltung und deren Verbindung über Verbindungselemente begünstigt.
Außerdem kann gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen werden, dass das Leistungsmodul einen Prozessor aufweist. Dieser Prozessor dient einer Informationsverarbeitung auf elektronischem Wege. Beispielsweise kann der Prozessor eine Treiberschaltung beinhalten, mit der das mindestens eine leistungselektronische Bauelement des Leistungsmoduls angesteuert wird. Außerdem kann der Prozessor Daten verarbeiten, die mit einem Betriebsverhalten oder einem Betriebszustand des Leistungsmoduls zusammenhängen und diese Daten beispielsweise über eine Schnittstelle an einen Computer weiterleiten. Auf diesem Weg können die Leistungsmodule hinsichtlich ihrer Funktionstauglichkeit überwacht werden. Dabei können auch Signale von Sensoren ausgewertet werden, welche in das Leistungsmodul integriert sind.
Eine Ausgestaltung der bereits erwähnten leistungselektronischen Schaltung sieht vor, dass die Leistungsmodule je zwei als erstes Schaltelement und als zweites Schaltelement ausgebildete leistungselektronische Bauelemente aufweisen. Mit anderen Worten ist das eine elektronische Bauelement als erstes Schaltelement und das zweite elektronische Bauelement als zweites Schaltelement ausgebildet. Das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement sind zu einem gemeinsamen Leistungsanschluss zusammengeschlossen, der insbesondere einen Phasenkontakt für eine Phase eines elektrischen Drehstroms ausbilden kann. Ein solcher gemeinsamer Leistungsanschluss wird auch als Halbbrücke bezeichnet. Das erste Schaltelement weist außerdem einen als Pluspol ausgeführten ersten Leistungsanschluss und das zweite Schaltelement einen als Minuspol ausgeführten zweiten Leistungsanschluss auf. Damit ist es möglich, den Leistungsanschluss durch die Schaltelemente abwechselnd auf den Minuspol und den Pluspol zu schalten, wodurch sich ein Wechselstrom erzeugen lässt. Die leistungselektronische Schaltung lässt sich damit vorteilhaft als modular aufgebauter Frequenzumrichter betreiben.
Gemäß einer Ausgestaltung der leistungselektronischen Schaltung kann vorgesehen werden, dass die Leistungsmodule in drei Gruppen mit jeweils gleich vielen Leistungsmodulen unterteilt sind, wobei in jeder der drei Gruppen die gemeinsamen Leistungsanschlüsse elektrisch miteinander verbunden sind und drei gemeinsame Leistungsanschlüsse mit je einem gemeinsamen Phasenkontakt ausbilden. Mit dieser Schaltung lässt sich vorteilhaft daher ein Drei-Phasen-Drehstrom erzeugen, wobei die Zusammenschaltung der Leistungsmodule zu Gruppen auch das Schalten höherer Ströme zulässt. Dabei werden so viele Leistungsmodule parallel geschaltet, dass der erforderliche Strom geschaltet werden kann. Damit die Leistungsmodule auch mit einer Gleichspannung versorgt werden können, müssen die ersten Leistungsanschlüsse aller Schaltelemente elektrisch miteinander verbunden werden und einen gemeinsamen Minuspol bilden, während die zweiten Leistungsanschlüsse aller Schaltelemente ebenfalls elektrisch miteinander verbunden werden, um einen gemeinsamen Pluspol zu bilden.
Vorteilhaft kann auch vorgesehen werden, dass die elektrische Verbindung der gemeinsamen Leistungsanschlüsse durch die ersten elektrischen Verbindungselemente und die zweiten elektrischen Verbindungselemente ausgebildet ist. Diese Konfiguration lässt sich einfach montieren, indem die Leistungsmodule in Reihen hintereinander angeordnet werden, wodurch sich die elektrische Verbindung durch die ersten elektrischen Verbindungselemente und die zweiten elektrischen Verbindungselemente automatisch ausbildet. Bei der Aneinanderreihung von Leistungsmodulen muss dabei berücksichtigt werden, dass die elektrischen Verbindungselemente konstruktionsbedingt nur bis zu einem Maximalstrom belastet werden dürfen. Sollte für eine Anwendung die Verwendung von mehr als den maximal in einer Reihe verbindbaren Leistungsmodulen erforderlich sein, müssen die Leistungsmodule in mehreren Reihen angeordnet werden.
Vorteilhaft vorgesehen werden kann auch, dass die ersten Leistungsanschlüsse dritte elektrische Verbindungselemente aufweisen, die mit einer Leitstruktur verbunden sind und die zweiten Leistungsanschlüsse vierte elektrische Verbindungselemente aufweisen, die mit einer zweiten Leitstruktur verbunden sind. Die erste Leitstruktur führt damit die ersten Leistungsanschlüsse über die dritten elektrischen Verbindungselemente zu dem Minuspol zusammen und die zweite Leitstruktur die zweiten Leistungsanschlüsse über die vierten elektrischen Verbindungselemente zu dem Pluspol. Die Leitstrukturen können beispielsweise aus Stromschienen bestehen, können aber auch aus einer Leiterbahn auf einem Schaltungsträger bestehen, auf den Verbindungsstrukturen für die dritten Verbindungselemente und die vierten Verbindungselemente vorgesehen sind. Vorteilhaft sind die dritten Verbindungselemente und die vierten Verbindungselemente bei Modulen, die auf rechteckigen Substratplatten angeordnet sind, an den Seiten angebracht, an denen nicht das erste Verbindungselement und das zweite Verbindungselement befestigt sind.
Die leistungselektronischen Bauelemente sind vorzugsweise als Nacktchip ausgeführt. Dieser lässt sich direkt mit der Substratplatte kontaktieren, beispielsweise durch eine Sinterverbindung, die auch einen elektrischen Kontakt gewährleistet. Die Substratplatte kann vorzugsweise aus einer Keramik hergestellt sein. Diese leitet den elektrischen Strom nicht, so dass gleichzeitig eine elektrische Isolation gewährleistet ist. Daher kann eine elektronische Schaltung durch Strukturieren einer elektrisch leitenden Beschichtung auf der Substratplatte realisiert werden. Hierdurch werden beispielsweise Kontaktflächen zur Kontaktierung der leistungselektronischen Bauelemente zur Verfügung gestellt.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Gleiche oder sich entsprechende Zeichnungselemente sind jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nur insoweit mehrfach erläutert, wie sich Unterschiede zwischen den einzelnen Figuren ergeben.
Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden und damit auch einzeln oder in einer anderen als der gezeigten Kombination als Bestandteil der Erfindung anzusehen sind. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
Es zeigen:

1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls in dreidimensionaler Ansicht, teilweise geschnitten,
2 das Detail II gemäß 1, teilweise aufgeschnitten,
3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen leistungselektronischen Schaltung mit einer Vielzahl von Leistungsmodulen, die gemäß 1 oder ähnlich aufgebaut sein können, als Aufsicht,
4 schematisch einen Schaltplan für eine Kontaktierung von Leistungsmodulen gemäß 1 in einer leistungselektronischen Schaltung gemäß 3,
5 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen leistungselektronischen Schaltung mit zusätzlichen Kühlmodulen als Seitenansicht und
6 eine teilweise aufgeschnittene Aufsicht eines Leistungsmoduls gemäß 5, wobei zusätzlich Stromschienen als Leitstrukturen vorgesehen sind.

Ein Leistungsmodul 11 gemäß 1 weist eine Substratplatte 12 auf, auf deren sichtbarer Oberseite 13 ein Kondensatoraufbau 14 montiert wurde. Der Kondensatoraufbau weist acht Kondensatoren 15 auf, von denen in 1 jedoch nur sieben dargestellt sind (der rechts oben angeordnete Kondensator fehlt; hierzu im Folgenden noch mehr). Die Kondensatoren 15 weisen jeweils erste Kondensatorelektroden 16 und zweite Kondensatorelektroden 17 auf, wobei die ersten Kondensatorelektroden 16 mit einer ersten Elektrode 18 und die zweiten Kondensatorelektroden 17 mit einer zweiten Elektrode 19 durch nicht näher dargestellte Lötverbindungen oder andere stoff- oder formschlüssige Verbindungen elektrisch kontaktiert sind. Die erste Elektrode 18 und die zweite Elektrode 19 weisen überdies je eine Kontaktstruktur 20 auf, die mit ihren unteren Seiten an der ersten Elektrode eine erste Anschlussfläche und an der zweiten Elektrode eine zweite Anschlussfläche bilden (in 1 nicht zu erkennen, da der Oberseite 13 zugewandt). Mit der ersten Anschlussfläche und der zweiten Anschlussfläche, die gemeinsam die Montageseite des Kondensatoraufbaus 14 ausbilden, ist dieser auf die Oberseite der Substratplatte 12 mittels einer nicht näher dargestellten Verbindung 21 (vgl. 2) montiert.
Die erste Elektrode 18 und die zweite Elektrode 19 bilden gemeinsam eine Haltestruktur für die Kondensatoren 15 aus. Da die Kondensatoren 15 mit ihren ersten Kontaktelektroden 16 und ihren zweiten Kontaktelektroden 17 mit Seitenwänden 22 der ersten Elektrode 18 und zweiten Elektrode 19 verbunden sind, entsteht der selbsttragende Kondensatoraufbau 14, obwohl die erste Elektrode 18 und die zweite Elektrode 19 nicht direkt miteinander verbunden sind. Zusätzliche Stabilität erlangt der Kondensatoraufbau 11 durch Montage auf der Substratplatte 12. Außerdem ist auf Aufnahmestrukturen 23 der ersten Elektrode 18 und der zweiten Elektrode 19 ein Schaltungsträger 24 als zusätzliche Baustruktur befestigt, wobei der Schaltungsträger 24 eine Verbindung zwischen der ersten Elektrode 18 und der zweiten Elektrode 19 herstellt und damit die Haltestruktur stabilisiert.
In der Seitenwand 22 der ersten Elektrode 18 (nicht zu erkennen in 1) und der zweiten Elektrode 19 sind Fenster 28 eingestanzt. Diese eröffnen die Möglichkeit, Zungen 29 in den Innenraum der Haltestruktur hinein zu biegen, die eine Positionierung der Kondensatoren 15 erleichtern und überdies die elektrische Kontaktfläche vergrößern. Da der rechts oben befindliche Kondensator hinter der Seitenwand 22 weggelassen wurde, kann die Zunge 29 dort dargestellt werden. In den anderen Fenstern sind die Zungen von den zweiten Kondensatorelektroden 17 verdeckt.
Auf dem Schaltungsträger 24 ist ein Sensorelement 25a befestigt, wobei es sich beispielsweise um einen Temperatursensor, einen Feuchtesensor, einen Gassensor oder einen Beschleunigungssensor handelt. Über Leiterbahnen 26 auf dem Schaltungsträger 24 ist das Sensorelement 25a mit einer Auswertungsschaltung in Form eines integrierten Schaltkreises 27 verbunden. Der integrierte Schaltkreis 27 kann das Sensorsignal auswerten und in nicht näher dargestellter Weise für eine Weiterverarbeitung zur Verfügung stellen (beispielsweise über nicht dargestellte Leitungsverbindungen oder eine schnurlose Schnittstelle, also über Funk oder Infrarot).
Folgende Sensorprinzipien können vorteilhaft für die Leistungsmodule oder die leistungselektronischen Schaltungen verwendet werden. Temperatursensoren kommen beispielsweise zum Einsatz, damit die Betriebstemperatur der Leistungsmodule überwacht werden kann. Dies ermöglicht beispielsweise ein rechtzeitiges Abschalten, um eine Überlastung oder Beschädigung des Leistungsmoduls zu verhindern. Ein Temperatursensor kann aber auch zum Einsatz kommen, um die Umgebungstemperatur der leistungselektronischen Schaltung zu bestimmen, und beispielsweise das voraussichtliche Kühlungsverhalten zu bestimmen. Feuchtigkeitssensoren können verwendet werden, um die Betriebsbedingungen für die leistungselektronische Schaltung zu überwachen. Bei einer zu hohen Feuchtigkeit muss die leistungselektronische Schaltung getrocknet werden, bevor ein Betrieb oder Weiterbetrieb möglich ist. Eine zu hohe Feuchtigkeit kann beispielsweise bei niedrigen Außentemperaturen durch die Bildung von Tau entstehen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass eine Wasserkühlung undicht geworden ist.
Stromsensoren kommen zum Einsatz, um den Betriebszustand der leistungselektronischen Schaltung zu überwachen. Beispielsweise kann die Strombelastung in den einzelnen Leistungsmodulen miteinander verglichen werden. Eine Strommessung kann beispielsweise auch für einen Betrieb einer Treiberschaltung für die Leistungsmodule erforderlich sein (hierzu im Folgenden noch mehr).
Das Sensorelement kann vorteilhaft auch als Beschleunigungssensor ausgebildet sein. Beschleunigungssensoren ermöglichen vorteilhaft die Ermittlung von mechanischen Beanspruchungen der leistungselektronischen Schaltung. Beispielsweise können Ereignisse aufgezeichnet werden, welche einen Weiterbetrieb der leistungselektronischen Schaltung ausschließen, bevor eine Wartung vorgenommen wurde, beispielsweise weil die leistungselektronische Schaltung bei einem mobilen Einsatz heruntergefallen ist. Beschleunigungssensoren können aber auch verwendet werden, um beispielsweise Vibrationen zu ermitteln. Abhängig von Häufigkeit und Stärke der Vibration können z. B. flexible Wartungsintervalle für die leistungselektronische Schaltung ausgegeben werden.
Als weitere Baustruktur sind an den Seitenkanten der Seitenwand 22 Rippen 30 als Versteifungsstruktur hergestellt. Diese können durch Umbiegen der Seitenkanten der Seitenwände 22 erzeugt werden. Die erste Elektrode 18 und die zweite Elektrode 19 können somit kostengünstig als Stanzgitter (Leadframe) durch Stanzen und anschließendes Biegen erzeugt werden. Durch Biegen können auch jeweils die Aufnahmestrukturen 23 und die Kontaktstrukturen 20 hergestellt werden.
In 1 sind außerdem ein erstes elektrisches Verbindungselement 111 und ein zweites elektrisches Verbindungselement 112, ein drittes elektrisches Verbindungselement 113 und ein viertes elektrisches Verbindungselement 114 zu erkennen. Das erste Verbindungselement 111 ist in seiner montierten Position dargestellt, wobei die Position sich auf der Substratplatte 12 befindet. Das zweite Verbindungselement 112 ist vor der Montage dargestellt. Dieses wird in Pfeilrichtung auf die Substratplatte 12 aufgesetzt und befindet sich dann gegenüberliegend von dem ersten Verbindungselement 111. Wie in 1 dargestellt ist, sind das erste Verbindungselement 111 und das zweite Verbindungselement 112 genau gleich aufgebaut, wobei eine Verbindungsschnittstelle jeweils sowohl einen Steckkontakt als auch eine dazu passende Aufnahme aufweist. Deswegen können die beiden Verbindungselemente ineinander gesteckt werden, wobei ein Pin 115 (Steckkontakt) in ein passendes Loch 116 (Aufnahme) eingeführt wird.
Das dritte Verbindungselement 113 und das vierte Verbindungselement 114 sind ebenfalls gleich aufgebaut, wobei diese nicht mit gleichen Verbindungselementen benachbarter Leistungsmodule verbunden werden sollen, sondern mit einer Leitstruktur 117 in Form einer Stromschiene (vgl. 2). In 1 ist das vierte Verbindungselement 114 an seiner Position am Rand der Substratplatte 12 dargestellt. Das dritte Verbindungselement 113 wird in Pfeilrichtung auf den gegenüberliegenden Rand der Substratplatte 12 aufgesetzt. Die Verbindung der genannten Verbindungselemente 111, 112, 113, 114 mit der Substratplatte 12 kann durch eine Oberflächenmontage z. B. durch Ausbilden von Lötverbindungen 21 (vgl. 2) erfolgen.
In 2 ist dargestellt, wie eine Kontaktierung der Kondensatoranordnung 14 gemäß 1 mit einem als Transistor ausgeführten leistungselektronischen Bauelement 31 erfolgen kann. Zu diesem Zweck ist die Kontaktstruktur 20 über die Lötverbindung 21 mit einem Kontaktpad 32a kontaktiert, wobei das Kontaktpad 32a über eine Durchkontaktierung 33a mit einer Sourceelektrode 34 des leistungselektronischen Bauelements 31 kontaktiert ist. Die Sourceelektrode 34 ist außerdem über eine Leiterbahn 35 mit einem Distanzstück 36 verbunden, welches dieselbe Höhe wie das leistungselektronische Bauelement 31 aufweist.
Eine Drainelektrode 37 des leistungselektronischen Bauelements 31 ist über eine Kontaktfläche 38a und das Distanzstück 36 ist über eine Kontaktfläche 38b mit einem Kühlelement 39 verbunden, welches auch als Basisschaltungsträger für eine mit dem leistungselektronischen Bauelement realisierte Schaltung dient. Das Kühlelement 39 stellt eine Grundplatte zur Verfügung, auf der die ganze elektronische Schaltung, bestehend aus mehreren Leistungsmodulen gemäß 1, montiert ist (vgl. auch 3).
Bei dem leistungselektronischen Bauelement gemäß 2 handelt es sich um einen Transistor. Damit dieser geschaltet werden kann, ist weiterhin eine Gateelektrode 40 notwendig. Damit diese angesteuert werden kann, ist in der Substratplatte 12 eine Durchkontaktierung 33b vorgesehen, die von einem Kontaktpad 32b zu einem Kontaktpad 32c führt. Sourceelektrode 34, Gateelektrode 40, Drainelektrode 37 sowie Fügeschichten 41 am Distanzstück 36 sind als z.B. Sinterverbindungen ausgebildet.
Der 2 lässt sich außerdem entnehmen, wie das dritte Verbindungselement 113 in eine hierfür vorgesehene Aufnahme 118 einer Leitstruktur 117 in Form einer Stromschiene eingeschoben werden kann. Die Leitstruktur ist in ein elektrisch isolierendes Gehäuse 119 aus Kunststoff eingebettet, wobei die Aufnahme 118 durch die Leitstruktur 117 und das Gehäuse 119 gebildet wird.
Das Kühlelement 39 weist eine erste Anschlussstruktur 121 auf, die in Form eines Stutzens mit einer Dichtung 123 ausgeführt ist. Das Kühlelement 39 kann auf der gegenüberliegenden Seite eine zweite Anschlussstruktur 122 aufweisen, die in Form eines Lochs ausgebildet ist, so dass ein Kühlelement eines benachbarten Leistungsmoduls mit seiner ersten Anschlussstruktur (nicht dargestellt) dort eingeschoben werden kann. Eine solche Konfiguration ist in 5 dargestellt (hierzu im Folgenden noch mehr). Allerdings könnte die zweite Anschlussstruktur 122 auch analog zu der ersten Anschlussstruktur 121 ausgebildet sein. Dies ermöglicht auch die Verbindung des Kühlelements mit einer Kanalstruktur 124 zum Zuführen bzw. Abführen des Kühlmediums über einen zentralen Einlass bzw. Auslass 125.
In 3 ist dargestellt, wie mehrere Leistungsmodule 11 gemäß 2 zu einer leistungselektronischen Schaltung 42 kombiniert werden können. Fünf Leistungsmodule 11 sind jeweils zu einer Reihe 43 konfiguriert, wobei insgesamt sechs Reihen vorgesehen sind. Wie 2 zu entnehmen ist, ist von der Substratplatte 12 nur die linke Seite dargestellt, wobei die rechte Seite ein weiteres leistungselektronisches Bauelement 31 aufweist (wie in 6 dargestellt). Dies bedeutet, dass auf der nicht dargestellten Seite der Substratplatte gemäß 2 ebenfalls ein Transistor als leistungselektronisches Bauelement verbaut ist. Hieraus ergibt sich eine Kontaktierungsmöglichkeit, die in 3 für jedes Leistungsmodul 11 realisiert ist und in 4 schematisch als Schaltbild dargestellt ist.
In 3 sind außerdem die jeweiligen ersten Verbindungselemente 111 und die zweiten Verbindungselemente 112 der Leistungsmodule 11 schematisch eingezeichnet. Die ersten Verbindungselemente 111 weisen eine andere Gestalt auf, als die zweiten Verbindungselemente 112. Diese können beispielsweise wie in 6 dargestellt aufgebaut sein, so dass das erste Verbindungselement 111 beispielsweise als Steckverbinder und das zweite Verbindungselement 112 als dazu passende Steckeraufnahme ausgestaltet sind. Die dritten Verbindungselemente 113 und die vierten Verbindungselemente 114 sind nicht dargestellt, können aber ebenfalls gemäß 6 ausgebildet sein.
In 4 ist der Kondensator 15 als Ersatz für den gesamten Kondensatoraufbau gemäß 1 dargestellt. Dies dient der Vereinfachung der Darstellung, wobei alternativ auch eine Vielzahl parallel geschalteter Kondensatoren zum Einsatz kommen kann. Der Kondensator 15 gemäß 4 wie auch der Kondensatoraufbau 14 ist lediglich schematisch dargestellt. Genauso verhält es sich mit der Substratplatte 12 und den darauf montierten leistungselektronischen Bauelementen, die durch einen ersten Transistor 44 und einen zweiten Transistor 45 ausgebildet sind. Der erste Transistor 44 ist mit seiner Source-Elektrode an den auch als High-Side bezeichneten Pluspol 46 angeschlossen, während der zweite Transistor 45 mit seiner Drain-Elektrode an den auch als Low-Side bezeichneten Minuspol 47 angeschlossen ist. Die Drain-Elektrode des ersten Transistors 44 ist mit der Source-Elektrode des zweiten Transistors 45 sind miteinander verbunden, wobei hierdurch eine Halbbrücke 64 mit einem Phasenkontakt 48 entsteht.
Zur Ansteuerung des Leistungsmoduls 11 ist der Kondensatoraufbau 14 mit einer Treiberschaltung 49 versehen, die gemäß 5 beispielsweise auf einer Oberseite 50 des Kondensatoraufbaus 14 untergebracht sein kann.
Die Treiberschaltung gemäß 4 ist nur schematisch dargestellt, um deren Funktion im Grundsatz zu beschreiben. Die Treiberschaltung weist eine Controllerfunktion C auf sowie eine Sensorfunktion S. Die Controllerfunktion wird durch Kontaktleitungen 51 als Schnittstelle zu den Gate-Elektroden des ersten Transistors 44 und des zweiten Transistors 45 gewährleistet. Damit kann die Treiberschaltung beide Transistoren als Schalter intelligenter ansteuern. Die für diese Funktion notwendigen Informationen werden durch die Sensorfunktion S zur Verfügung gestellt. Die Sensorfunktion wird über Signalleitungen 52 gewährleistet, mit denen ein Stromfluss vor und hinter dem Kondensator 15 sowie vor und hinter dem Phasenkontakt 48 in der Halbbrücke 64 abgegriffen werden kann.
Der Kondensator 15 ist mit dem Pluspol 46 und dem Minuspol 47 verbunden und erfüllt damit eine Glättungsfunktion, die für einen mehrphasigen Betrieb der leistungselektronischen Schaltung 42 gemäß 3 erforderlich ist.
Wie in 3 zu erkennen ist, ist die leistungselektronische Schaltung 42 gemäß 3 modular aufgebaut. Mittels der durch die Leistungsmodule 11 gemäß 4 realisierten Schaltung können diese in drei Gruppen jeweils gemeinsam verwendet werden, um aus einer am gemeinsamen Pluspol 46p und am gemeinsamen Minuspol 47m anliegenden Gleichspannung eine dreiphasige Wechselspannung zu erzeugen, die an den gemeinsamen Phasenkontakten 48a, 48b, 48c abgegriffen werden kann. Die Höhe des zu schaltenden maximalen Stroms bestimmt, wie viele der Leistungsmodule 11 pro Phase zum Einsatz kommen müssen. Gemäß 3 handelt es sich um jeweils zehn Leistungsmodule 11 pro Phase.
Wie zu erkennen ist, sind die Elektroden 53m, 53p des Pluspols 46p und des Minuspols 47m kammartig ausgebildet, so dass jeweils durch die den Pluspol 46p bildende Elektrode 53p jeder erste Transistor 44 jedes Leistungsmoduls 11 und mit der den Minuspol 53m Elektrode 53m jeder zweite Transistor 45 jedes Leistungsmoduls 11 kontaktiert werden kann. Die Phasenkontakte 48a, 48b, 48c sind jeweils mit U-förmigen Elektroden 54a, 54b, 54c verbunden, welche jeweils im mittleren Bereich der Leistungsmodule 11 sowohl den ersten Kondensator 44 als auch den zweiten Kondensator 45 kontaktieren und auf diese Weise jeweils eine der drei Gruppen von je zehn Leistungsmodulen 11 über eine Halbbrücke (64 in 4) kontaktieren. Damit ist für jedes der Leistungsmodule 11 eine Schaltung gemäß 4 realisiert, wobei jede Gruppe von Leistungsmodulen 11 parallel geschaltet ist.
Der 5 lässt sich entnehmen, dass die Module 11 auf einfache Weise in einer Reihe angeordnet werden können, indem diese zusammengeschoben werden. Dabei wird über die ersten Verbindungselemente 111 und die zweiten Verbindungselemente 112 eine elektrisch leitende Steckverbindung erzeugt, die beispielsweise für einen Phasenabgriff über einen der U-förmigen Elektroden 54a, 54b, 54c gemäß 3 genutzt werden kann. Jedes der Module 11 stellt dabei eine selbständig funktionstüchtige Einheit dar, die über eine Treiberschaltung 49 angesteuert wird. Zu erkennen sind weiterhin die vierten Verbindungselemente 114, die sich seitlich an den Leistungsmodulen 11 befinden.
Die Leistungsmodule sind auf den Substratplatten 12 aufgebaut. Oberhalb der Substratplatten befindet sich jeweils der Kondensatoraufbau 14, während auf der Unterseite der Substratplatten jeweils der erste Transistor 44 und der zweite Transistor 45 montiert sind. Mit den Leistungsmodulen 11 gemäß 5 lässt sich ein Schaltplan gemäß 3 verwirklichen, wobei eine Verbindung der Transistoren 44, 45 mit den Verbindungselementen 111, 112, 113, 114 nicht näher dargestellt ist. Diese Verbindung kann durch Leiterbahnen auf den Substratplatten sowie Durchkontaktierungen (beispielsweise als Vias ausgeführt) in den Substratplatten 12 erfolgen.
Die Transistoren 44, 45 sind in der in 2 beschriebenen Weise auf den Kühlelementen 39 montiert. Die Kühlelemente 39 weisen als fluidische Verbindung, wie in 2 dargestellt, erste Anschlussstrukturen 121 und als Löcher für die ersten Anschlussstrukturen 121 ausgebildete zweite Anschlussstrukturen (nicht dargestellt) auf, wobei gemäß 5 die Kühlelemente 39 untereinander verbunden sind. Die Herstellung der fluidischen Verbindungen sowie die Herstellung der elektrischen Verbindungen erfolgt also gemeinsam durch Zusammenschieben der Leistungsmodule 11.
In 6 ist dargestellt, wie die elektrischen Verbindungselemente ausgestaltet sein können. Diese sind zur Verdeutlichung ihres Aufbaus geschnitten dargestellt. Die ersten Verbindungselemente 111 und die zweiten Verbindungselemente 112 dienen zur Verkettung der Reihe von Leistungsmodulen 11 gemäß 3 und 5. Jedes Leistungsmodul 11 weist deswegen jeweils ein erstes Verbindungselement 111 und an der gegenüberliegenden Kante der Substratplatte 12 ein zweites Verbindungselement 112 auf. Das erste Verbindungselement 111 trägt den Pin 115, der in das durch eine metallische Buchse 126 gebildete Loch 116 eingeschoben wird. Sowohl der Pin 115 als auch die Buchse 126 sind in nicht näher dargestellter Weise mit einem elektrischen Leitpfad zu den betreffenden Transistoren 44, 45 (vgl. 5) beispielsweise durch Löten verbunden. Dies gilt auch für die Pins 115 des dritten Verbindungselements 113 und des vierten Verbindungselements 114.
Die Pins 115 des dritten Verbindungselements 113 und des vierten Verbindungselementes 114 sind in Buchsen 126 eingeschoben, welche als Teil von Stromschienen 120 ausgebildet sind. Die Stromschienen 120 weisen die erste Leitstruktur 117 und die zweite Leitstruktur 127 auf, welche elektrisch mit den Buchsen 126 verbunden sind. Die elektrisch leitenden Teile (Pins 115, Buchsen 126, Leitstrukturen 117,127) sind in Kunststoff 128 eingegossen und damit nach außen elektrisch isoliert. Dies gilt auch für die Pins 115 und die Buchsen 126 der Verbindungselemente 111, 112, 113, 114.
Der Kunststoff 128 dient außerdem zur Ausbildung von mechanischen Verbindern 129, die gemäß 6 jeweils einem Loch beispielsweise in dem Verbindungselement 112 und einem in dieses Loch passenden Formstück beispielsweise am Verbindungselement 111 bestehen. Das Formstück sowie das Loch sind derart ausgebildet, dass diese eine Hinterschneidung aufweisen. Diese Hinterschneidung führt zu einer formschlüssigen Verbindung durch die Verbinder 129, wobei die Elastizität des Kunststoffs 128 ein Lösen und Schließen der Verbinder 129 gewährleistet. Hierbei ist allerdings eine Montagekraft bzw. Demontagekraft aufzubringen, die ein versehentliches Lösen der Verbinder während des Betriebs der leistungselektronischen Schaltung verhindert.

Claims

Leistungsmodul (11) mit einem leistungselektronischen Bauelement (31), welches auf einer Substratplatte (12) montiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsmodul (11) mit einem ersten elektrischen Verbindungselement (111) und einem zu dem ersten Verbindungselement (111) passenden zweiten elektrischen Verbindungselement (112) ausgestattet ist, wobei • an das erste Verbindungselement (111) und an das zweite Verbindungselement (112) gleichzeitig jeweils ein weiteres Leistungsmodul (11) derselben Bauart anschließbar sind, • ein Anschluss des leistungselektronischen Bauelements (31) mit dem ersten Verbindungselement (111) und/oder dem zweiten Verbindungselement (112) elektrisch kontaktiert ist.
Leistungsmodul (11) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Verbindungselement (111) und das zweite Verbindungselement (112) an gegenüberliegenden Rändern der Substratplatte (12) angebracht sind.
Leistungsmodul (11) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsmodul (11) mit einem dritten elektrischen Verbindungselement (113) oder einem dritten elektrischen Verbindungselement (113) und einem vierten elektrischen Verbindungselement (114) ausgestattet ist.
Leistungsmodul (11) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass dieses mit einem Kühlelement (39) ausgestattet ist.
Leistungsmodul (11) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (39) mit einem Kühlkanal ausgestattet ist, wobei • der Kühlkanal eine erste Anschlussstruktur (121) und eine zweite Anschlussstruktur (122) aufweist, • an die erste Anschlussstruktur (121), und an die zweite Anschlussstruktur (122) gleichzeitig jeweils ein weiteres Leistungsmodul (11) derselben Bauart anschließbar sind.
Leistungsmodul (11) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kühlelement (39) auf die der Substratplatte (12) abgekehrte Seite des leistungselektronischen Bauelements (31) aufgesetzt ist.
Leistungsmodul (11) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Kühlelement Kontaktstrukturen (38a, 38b) für das leistungselektronische Bauelement (31) vorgesehen sind.
Leistungsmodul (11) nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das leistungselektronische Bauelement (31) mit mindestens einem Kondensator (15) elektrisch kontaktiert ist.
Leistungsmodul (11) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Kondensator (15) auf der dem leistungselektronischen Bauelement (31) abgekehrten Seite der Substratplatte (12) montiert ist.
Leistungsmodul (11) nach einem der voranstehenden Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Leistungsmodul (11) einen Prozessor (27, 49) aufweist.
Leistungselektronische Schaltung mit einer Vielzahl von Leistungsmodulen, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsmodule (11) nach einem der voranstehenden Ansprüche aufgebaut sind und benachbarte Leistungsmodule (11) jeweils durch Zusammenschluss eines ersten elektrischen Verbindungselements (111) des einen Leistungsmoduls (11) mit einem zweiten elektrischen Verbindungselement (112) des anderen Leistungsmoduls (11) verbunden sind.
Leistungselektronische Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsmodule (11) je zwei als erstes Schaltelement und als zweites Schaltelement ausgebildete leistungselektronische Bauelemente (31) aufweisen, wobei • das erste Schaltelement und das zweite Schaltelement zu einem gemeinsam Leistungsanschluss, insbesondere einem Phasenkontakt (48), zusammengeschlossen sind, • das erste Schaltelement einen als Pluspol (46) ausgeführten ersten Leistungsanschluss und das zweite Schaltelement einen als Minuspol (47) ausgeführten zweiten Leistungsanschluss aufweisen.
Leistungselektronische Schaltung (42) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsmodule (11) in drei Gruppen mit jeweils gleich vielen Leistungsmodulen (11) unterteilt sind, wobei • die ersten Leistungsanschlüsse aller Schaltelemente elektrisch miteinander verbunden sind und einen gemeinsamen Minuspol (47m) bilden, • die zweiten Leistungsanschlüsse aller Schaltelemente elektrisch miteinander verbunden sind und einen gemeinsamen Pluspol (46p), • in jeder der drei Gruppen die gemeinsamen Leistungsanschlüsse elektrisch miteinander verbunden sind und drei gemeinsame Leistungsanschlüsse mit je einem gemeinsamen Phasenkontakt (48a, 48b, 48c) ausbilden.
Leistungselektronische Schaltung (42) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrische Verbindung der gemeinsamen Leistungsanschlüsse durch die ersten elektrischen Verbindungselemente (111) und die zweiten elektrischen Verbindungselemente (112) ausgebildet ist.
Leistungselektronische Schaltung (42) nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass • die ersten Leistungsanschlüsse dritte elektrische Verbindungselemente (113) aufweisen, die mit einer ersten Leitstruktur (117) verbunden sind, • die zweiten Leistungsanschlüsse vierte elektrische Verbindungselemente (114) aufweisen, die mit einer zweiten Leitstruktur (127) verbunden sind.