DE102021102950A1 - Active filter in the semiconductor module - Google Patents

Active filter in the semiconductor module Download PDF

Info

Publication number
DE102021102950A1
DE102021102950A1 DE102021102950.3A DE102021102950A DE102021102950A1 DE 102021102950 A1 DE102021102950 A1 DE 102021102950A1 DE 102021102950 A DE102021102950 A DE 102021102950A DE 102021102950 A1 DE102021102950 A1 DE 102021102950A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
supply line
active filter
capacitor
heat sink
stage
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE102021102950.3A
Other languages
German (de)
Inventor
Bastian Arndt
Peter OLBRICH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AVL Software and Functions GmbH
Original Assignee
AVL Software and Functions GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by AVL Software and Functions GmbH filed Critical AVL Software and Functions GmbH
Priority to DE102021102950.3A priority Critical patent/DE102021102950A1/en
Publication of DE102021102950A1 publication Critical patent/DE102021102950A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/12Arrangements for reducing harmonics from ac input or output
    • H02M1/123Suppression of common mode voltage or current
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/44Circuits or arrangements for compensating for electromagnetic interference in converters or inverters
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/003Constructional details, e.g. physical layout, assembly, wiring or busbar connections
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Filters And Equalizers (AREA)

Abstract

Vorgeschlagen wird eine Leistungsstufe (1) zum Ansteuern eines Elektromotors, vorzugsweise Leistungsstufe (1) eines Spannungswandlers oder eines Umrichters oder eines Inverters oder eines Fahrtreglers zum Ansteuern eines Elektromotors oder Traktionsmotors eines Elektrofahrzeugs, umfassend einen steuerbaren oder schaltbaren Leistungshalbleiter (10), der über eine Versorgungsleitung (20) mit elektrischer Energie versorgt wird, und einen mit dem Leistungshalbleiter (10) thermisch verbundenen Kühlkörper (11), und ein Gehäuse (12) zum Haltern und/oder Aufnehmen des Leistungshalbleiters (10) und des Kühlkörpers (11), und einem ersten Kondensator (31) zum Unterdrücken hochfrequenter Störungen, wobei der erste Kondensator (31) zwischen der Versorgungsleitung (20) und dem Gehäuse (12) geschaltet ist. Wesentlich dabei ist, dass ein aktiver Filter (35) zwischen der Versorgungsleitung (20) des Leistungshalbleiters (10) und dem Kühlkörper (11) geschaltet ist.Proposed is a power stage (1) for driving an electric motor, preferably a power stage (1) of a voltage converter or a converter or an inverter or a cruise controller for driving an electric motor or traction motor of an electric vehicle, comprising a controllable or switchable power semiconductor (10) which has a Supply line (20) is supplied with electrical energy, and a heat sink (11) thermally connected to the power semiconductor (10), and a housing (12) for holding and/or accommodating the power semiconductor (10) and the heat sink (11), and a first capacitor (31) for suppressing high-frequency interference, the first capacitor (31) being connected between the supply line (20) and the housing (12). It is essential that an active filter (35) is connected between the supply line (20) of the power semiconductor (10) and the heat sink (11).

Description

Die Erfindung betrifft eine Leistungsstufe zum Ansteuern eines Elektromotors, insbesondere eines Traktionsmotors in einem Fahrzeug, mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.The invention relates to a power stage for controlling an electric motor, in particular a traction motor in a vehicle, having the features of the preamble of claim 1.

Zum Entstören von bekannten Leistungsstufen werden Y-Kondensatoren verwendet, welche zwischen einer Versorgungsleitung und einem Gehäuse angeordnet sind. Ein Nachteil bekannter Schaltungen mit Y-Kondensatoren zur Unterdrückung von Gleichtaktstörungen ist, dass die Y-Kondensatoren für eine hinreichende Störunterdrückung hohe Kapazitätswerte aufweisen müssen. Speziell in Hochvoltsystemen darf der Y-Kondensator aber innerhalb eines Systems nur einen bestimmten maximalen Kapazitäts-Wert annehmen, um aus Sicherheitsgründen die in dem Kondensator gespeicherte elektrische Energie unterhalb eines vorgeschriebenen Grenzwertes zu halten. Der daraus resultierende maximal mögliche Wert des Y-Kondensators hat zur Folge, dass eine hinreichende Entstörung nur in einem begrenzten Frequenzbereich möglich ist. Dadurch sind weitere kosten- und bauraumaufwendige Filtermaßnahmen notwendig.Y-capacitors, which are arranged between a supply line and a housing, are used to suppress interference from known power stages. A disadvantage of known circuits with Y-capacitors for suppressing common-mode interference is that the Y-capacitors must have high capacitance values for adequate interference suppression. In high-voltage systems in particular, however, the Y-capacitor within a system may only assume a certain maximum capacitance value in order to keep the electrical energy stored in the capacitor below a prescribed limit value for safety reasons. The resulting maximum possible value of the Y capacitor means that adequate interference suppression is only possible in a limited frequency range. As a result, additional filter measures that require a great deal of cost and installation space are necessary.

Weiter sind bereits aktive Filter bekannt, welche zwischen einer Versorgungsleitung und einem Gehäuse angeordnet sind, wobei zum Entstören der Leistungsstufe große simulierte Ströme notwendig sind.Furthermore, active filters are already known, which are arranged between a supply line and a housing, with large simulated currents being necessary to suppress interference from the power stage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leistungsstufe zum Ansteuern eines Elektromotors mit verbesserten Entstöreigenschaften zur Verfügung zu stellen, die vorzugsweise bei einem geringen Bauvolumen eine gute Unterdrückung für einen breiten Frequenzbereich, d.h. auch für hochfrequente Störsignale besitzt.The object of the invention is to provide a power stage for controlling an electric motor with improved interference suppression properties, which preferably has a small overall volume and good suppression for a wide frequency range, i.e. also for high-frequency interference signals.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Leistungsstufe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.According to the invention, this object is achieved by a power stage having the features of claim 1 .

Erfindungsgemäß ist eine Leistungsstufe zum Ansteuern eines Elektromotors vorgesehen, vorzugsweise eine Leistungsstufe eines Spannungswandlers oder eines Umrichters oder eines Inverters oder eines Fahrtreglers zum Ansteuern eines Elektromotors oder Traktionsmotors eines Elektrofahrzeugs. Die Leistungsstufe umfasst einen steuerbaren oder schaltbaren Leistungshalbleiter, der über eine Versorgungsleitung mit elektrischer Energie versorgt wird, und einen mit dem Leistungshalbleiter thermisch verbundenen Kühlkörper, und ein Gehäuse zum Haltern und/oder Aufnehmen des Leistungshalbleiters und des Kühlkörpers, und einem ersten Kondensator zum Unterdrücken hochfrequenter Störungen, wobei der erste Kondensator zwischen der Versorgungsleitung und dem Gehäuse geschaltet ist. Wesentlich dabei ist, dass ein aktiver Filter zwischen der Versorgungsleitung des Leistungshalbleiters und dem Kühlkörper geschaltet ist.According to the invention, a power stage for driving an electric motor is provided, preferably a power stage of a voltage converter or a converter or an inverter or a speed controller for driving an electric motor or traction motor of an electric vehicle. The power stage comprises a controllable or switchable power semiconductor, which is supplied with electrical energy via a supply line, and a heat sink thermally connected to the power semiconductor, and a housing for holding and/or accommodating the power semiconductor and the heat sink, and a first capacitor for suppressing high-frequency Disturbances, wherein the first capacitor is connected between the supply line and the housing. It is essential that an active filter is connected between the supply line of the power semiconductor and the heat sink.

Vorteilhaft ist, dass neben dem ersten Kondensator ein aktiver Filter nahe dem Leistungshalbleiter ausgebildet ist. So werden Störsignale durch den ersten Kondensator zwischen der Versorgungsleitung und dem Gehäuse zur Störquelle zurückgeleitet oder unterdrückt. Entsprechend der Kapazität des ersten Kondensators kann dieser bei größerer Kapazität eher niedrigere Störfrequenzen dämpfen, und bei kleinerer Kapazität eher Störsignale mit höherer Frequenz dämpfen. Störsignale mit höheren Frequenzen und/oder in einem breiteren Frequenzband, beispielsweise in einem Bereich von 10 KHz bis 100 MHz, vorzugsweise in einem Bereich von 20KHz bis 50 MHz, werden durch den aktiven Filter zwischen der Versorgungsleitung und dem Kühlkörper abgeleitet bzw. unterdrückt. Dadurch können Störungen in einem breiten Frequenzband effektiv unterdrückt werden. Die Frequenz, ab der Störsignale eher von dem ersten Kondensator oder dem aktiven Filter abgeleitet oder unterdrückt werden, hängt von den Kapazitätswerten und dem Verhältnis der beiden Bauteile zueinander ab. Insbesondere kann der erste Kondensator als ein Y-Kondensator ausgebildet sein.It is advantageous that an active filter is formed close to the power semiconductor in addition to the first capacitor. In this way, interference signals are returned to the interference source or suppressed by the first capacitor between the supply line and the housing. According to the capacitance of the first capacitor, it can tend to dampen lower interference frequencies with a larger capacitance, and tend to dampen interference signals with a higher frequency with a smaller capacitance. Interference signals with higher frequencies and/or in a wider frequency band, for example in a range from 10 kHz to 100 MHz, preferably in a range from 20 kHz to 50 MHz, are diverted or suppressed by the active filter between the supply line and the heat sink. As a result, interference in a wide frequency band can be effectively suppressed. The frequency above which interference signals are more likely to be derived or suppressed by the first capacitor or the active filter depends on the capacitance values and the ratio of the two components to one another. In particular, the first capacitor can be in the form of a Y capacitor.

Es kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen sein, dass der aktive Filter in unmittelbarer Nähe zum Leistungshalbleiter angeordnet ist. Vorzugsweise ist außer der Versorgungsleitung kein weiteres Bauteil zwischen aktivem Filter und dem Leistungshalbleiter ausgebildet. Vorzugsweise ist außer dem Kühlkörper und/oder einem Isolator kein weiteres Bauteil zwischen aktivem Filter und dem Leistungshalbleiter ausgebildet. Durch die Nähe des aktiven Filters zum Leistungshalbleiter können im Vergleich zu bereits bekannten Schaltungen mit aktivem Filter die notwendigen Ströme zum Unterdrücken der Störsignale kleiner gehalten werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die kurzen Leitungen zwischen Leistungshalbleiter, also der Störquelle, und dem aktiven Filter eine Abstrahlung der Störungen minimiert wird. Dadurch wird eine bessere Entstörung, insbesondere im höheren Frequenzbereich, vorzugsweise im Frequenzbereich größer 1 MHz, erhalten. Unter kurzen Leitungen werden insbesondere Leitungen kürzer als 1 0cm, vorzugsweise 5cm verstanden, oder Leitungen kürzer als 1/10 oder 1/30 oder 1/50 der Wellenlänge einer Störstrahlung, entsprechend der Grundschwingung der Schaltfrequenz, vorzugsweise der maximalen Schaltfrequenz, des Leistungshalbleiters verstanden, also insbesondere ohne Betrachtung von Oberwellen.In an advantageous embodiment, provision can be made for the active filter to be arranged in the immediate vicinity of the power semiconductor. Apart from the supply line, no further component is preferably formed between the active filter and the power semiconductor. Apart from the heat sink and/or an insulator, no further component is preferably formed between the active filter and the power semiconductor. Due to the proximity of the active filter to the power semiconductor, the currents required to suppress the interference signals can be kept smaller in comparison to already known circuits with an active filter. Another advantage is that the short lines between the power semiconductor, i.e. the source of interference, and the active filter minimize the emission of interference. As a result, better interference suppression is obtained, particularly in the higher frequency range, preferably in the frequency range greater than 1 MHz. Short lines mean in particular lines shorter than 10 cm, preferably 5 cm, or lines shorter than 1/10 or 1/30 or 1/50 of the wavelength of an interference radiation, corresponding to the fundamental oscillation of the switching frequency, preferably the maximum switching frequency, of the power semiconductor. i.e. in particular without considering harmonics.

Vorzugsweise umfasst der aktive Filter einen Verstärker und kann als ein einstufiger oder mehrstufiger aktiver Filter ausgebildet sein. Insbesondere bewirkt der aktive Filter, dass ein an einer Versorgungsleitung abgegriffenes Störsignal in einer Verstärkerschaltung verstärkt und mit entgegengesetzter Polarität als Korrektursignal wieder in die Versorgungsleitung eingespeist wird. Dadurch wird das Störsignal gedämpft bzw. unterdrückt. Auch eine Kombination aus einer passiven Filterschaltung mit einem aktiven Filter ist denkbar.Preferably, the active filter includes an amplifier and may be a single-stage or multi-stage active filter. In particular, the active filter causes an interference signal picked up on a supply line to be amplified in an amplifier circuit and fed back into the supply line with the opposite polarity as a correction signal. This dampens or suppresses the interference signal. A combination of a passive filter circuit with an active filter is also conceivable.

In einer Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der aktive Filter auf derselben Leiterplatte bzw. derselben Platine wie der Leistungshalbleiter angeordnet ist.In one configuration it can be provided that the active filter is arranged on the same circuit board or the same circuit board as the power semiconductor.

Es kann vorgesehen sein, dass der aktive Filter elektrisch gut leitend mit dem Kühlkörper verbunden ist, und dass der aktive Filter zugleich gut thermisch isolierend mit dem Kühlkörper verbunden ist. Also dass der aktive Filter elektrisch leitend mit dem Kühlkörper verbunden ist und thermisch gegen den Kühlkörper isoliert ist. Elektrisch gut leitende Verbindungen sind beispielsweise Verbindungen mit einem elektrischen Widerstand von weniger als 1 Ohm, vorzugsweise weniger als 0,5 Ohm, höchst vorzugsweise weniger als 0,1 Ohm. Thermisch gut isolierende Verbindungen sind beispielsweise Anordnungen oder Verbindungen mit einem Wärmewiderstand von 1 KAN, vorzugsweise 0,5 K/W, höchst vorzugsweise 0,1 K/W. Vorteilhafterweise wird durch die schlechte thermische Leitung ein Aufheizen des aktiven Filters vermieden. Insbesondere ist der aktive Filter derart angeordnet und/oder mit dem Kühlkörper verbunden, dass die Temperatur des aktiven Filters kleiner ist als die Temperatur des Kühlkörpers. Beispielsweise kann der aktive Filter mit einem eigenen Kühlkörper verbunden sein, insbesondere um die Temperatur des aktiven Filters gering zu halten.Provision can be made for the active filter to be connected to the heat sink in a manner that provides good electrical conductivity, and for the active filter to be connected to the heat sink in a manner that is good thermal insulation at the same time. This means that the active filter is electrically conductively connected to the heat sink and is thermally insulated from the heat sink. Connections with good electrical conductivity are, for example, connections with an electrical resistance of less than 1 ohm, preferably less than 0.5 ohm, most preferably less than 0.1 ohm. Connections with good thermal insulation are, for example, arrangements or connections with a thermal resistance of 1 KAN, preferably 0.5 K/W, most preferably 0.1 K/W. Advantageously, the poor thermal conduction prevents the active filter from heating up. In particular, the active filter is arranged and/or connected to the heat sink in such a way that the temperature of the active filter is lower than the temperature of the heat sink. For example, the active filter can be connected to its own heat sink, in particular to keep the temperature of the active filter low.

Es kann vorgesehen sein das der Leistungshalbleiter elektronisch isoliert an dem Kühlkörper befestigt ist, beispielsweise verschraubt ist, oder verklebt ist, oder verklemmt ist.Provision can be made for the power semiconductor to be attached to the heat sink in an electronically insulated manner, for example screwed, or glued, or clamped.

Die Versorgungsleitung kann eine Hochspannungsleitung sein. Insbesondere kann die Versorgungsleitung eine Spannung ≥ 50 V, vorzugsweise eine Spannung ≥ 200 V, höchst vorzugsweise eine Spannung ≥ 400 V aufweisen.The supply line can be a high-voltage line. In particular, the supply line can have a voltage of ≧50 V, preferably a voltage of ≧200 V, most preferably a voltage of ≧400 V.

Vorteilhafterweise kann vorgesehen sein, dass zwischen Kühlkörper und dem Gehäuse ein Isolator ausgebildet ist, um den Kühlkörper und das Gehäuse galvanisch derart zu trennen, dass der Kühlkörper und das Gehäuse mit dem Isolator einen zweiten Kondensator ausbilden. Alternativ oder ergänzend kann zwischen dem Kühlkörper und dem Gehäuse ein zweiter Kondensator angeordnet sein. Der zweite Kondensator schafft für Wechselspannungen oder hochfrequente Störungen einen geringen Übergangswiderstand bzw. eine Überbrückung zwischen Isolator und Gehäuse.Provision can advantageously be made for an insulator to be formed between the heat sink and the housing in order to electrically isolate the heat sink and the housing in such a way that the heat sink and the housing with the insulator form a second capacitor. Alternatively or additionally, a second capacitor can be arranged between the heat sink and the housing. The second capacitor creates a low contact resistance or a bridge between the insulator and the housing for AC voltages or high-frequency interference.

Als Isolator kann vorzugweise Aluminiumoxid, thermisches Silizium, PPL (Polypropylen), PE (Polyethylen), Kunststoffe, Teflon (Polytetrafluorethylen), Luft und/oder Luftschaum verwendet werden. Vorzugweise gilt bei Ausgestaltungen, bei welchen der Kühlkörper und das Gehäuse mit dazwischenliegendem Isolator einen Kondensator ausbilden, als Obergrenze des Abstands zwischen Kühlkörper und Gehäuse eine Größe von maximal 2 cm. Höchst vorzugweise darf der Abstand maximal 10 % der Kantenlänge des Kühlkörpers sein. Beispielsweise kann der Abstand zwischen Kühlkörper und Gehäuse im Bereich zwischen 0,5 mm und 5 mm liegen.Aluminum oxide, thermal silicon, PPL (polypropylene), PE (polyethylene), plastics, Teflon (polytetrafluoroethylene), air and/or air foam can preferably be used as the insulator. Preferably, in configurations in which the heat sink and the housing form a capacitor with an insulator lying between them, the upper limit of the distance between the heat sink and the housing is a maximum of 2 cm. Most preferably, the distance may be a maximum of 10% of the edge length of the heat sink. For example, the distance between the heat sink and the housing can be in the range between 0.5 mm and 5 mm.

In einer vorzugsweisen Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass der erste Kondensator und/oder der aktive Filter und/oder der zweite Kondensator jeweils ein Entstörmodul bildet.In a preferred embodiment, it can be provided that the first capacitor and/or the active filter and/or the second capacitor each form an interference suppression module.

Insbesondere kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass ein Entstörmodul oder eine Entstöranordnung aus einer Reihenschaltung des aktiven Filters und zweiten Kondensators, und einer Parallelschaltung des ersten Kondensators mit dem in Reihe geschalteten aktiven Filter mit dem zweiten Kondensator gebildet ist. Dabei kann der erste Kondensator zur Unterdrückung höherer Frequenzen ausgebildet sein. Die Kapazität des Kondensators kann insbesondere geringer sein als die Kapazität eines vergleichbaren herkömmlichen Y-Kondensators. Der erste Kondensator kann so beispielsweise Störsignale mit höherer Frequenz unterdrücken. Über das aktive Filter können niedrige Frequenzen gedämpft werden. Dadurch kann ein breites Band an Störfrequenzen, insbesondere von niedrigen Störfrequenzen, beispielsweise im KHz Bereich, bis hin zu hohen Störfrequenzen, beispielsweise im Bereich von 100 MHz oder 1 GHz, gedämpft werden. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die in dem ersten Kondensator gespeicherte elektrische Energie auch bei hohen Spannungen auf der Versorgungsleitung unterhalb eines bestimmten Grenzwertes bleibt. Dadurch kann auch bei hohen Versorgungsspannungen und guter Störsignaldämpfung eine hohe Sicherheit gewährleistet werden. Der aktive Filter kann zur effektiven Unterdrückung eines breiten Frequenz-Bandes eingesetzt werden. Durch die Reihenschaltung des aktiven Filters mit dem kapazitätsmäßig relativ kleinen zweiten Kondensator bleibt die aus dieser Reihenschaltung für die Versorgungsleitung resultierende Kapazität gering, so dass die insgesamt gespeicherte Energie auch bei hohen Spannungen der Versorgungsleitung unterhalb eines bestimmten Grenzwertes bleibt.In particular, one configuration can provide that an interference suppression module or an interference suppression arrangement is formed from a series connection of the active filter and second capacitor, and a parallel connection of the first capacitor with the series-connected active filter with the second capacitor. In this case, the first capacitor can be designed to suppress higher frequencies. In particular, the capacitance of the capacitor can be lower than the capacitance of a comparable conventional Y-capacitor. The first capacitor can thus, for example, suppress interference signals with a higher frequency. Low frequencies can be attenuated via the active filter. As a result, a wide range of interference frequencies, in particular from low interference frequencies, for example in the KHz range, to high interference frequencies, for example in the 100 MHz or 1 GHz range, can be damped. At the same time, it is ensured that the electrical energy stored in the first capacitor remains below a specific limit value even in the case of high voltages on the supply line. As a result, a high level of safety can be guaranteed even with high supply voltages and good interference signal damping. The active filter can be used to effectively suppress a wide frequency band. Due to the series connection of the active filter with the second capacitor, which has a relatively small capacitance, the capacitance resulting from this series connection for the supply line remains low, so that the total energy stored remains high even with high spans ments of the supply line remains below a certain limit value.

Durch den Isolator, also der galvanischen Trennung zwischen Kühlkörper und Gehäuse werden Störungen, insbesondere niederfrequente Störungen nicht ungehindert von dem Kühlkörper in die Grundplatte oder das Gehäuse geleitet und können demzufolge von dort nicht in weitere Bauteile eingestrahlt werden. Störungen hoher Frequenz können zwar den zweiten Kondensator passieren, werden jedoch durch den ersten Kondensator und/oder den aktiven Filter wirkungsvoll unterdrückt. Dadurch wird die Entstörung auch für hohe Frequenzen weiter verbessert.The insulator, i.e. the galvanic separation between the heat sink and the housing, means that interference, in particular low-frequency interference, cannot be conducted unhindered from the heat sink into the base plate or the housing and can therefore not be radiated from there into other components. Although high-frequency interference can pass through the second capacitor, it is effectively suppressed by the first capacitor and/or the active filter. This further improves the interference suppression, even for high frequencies.

Es kann vorgesehen sein, dass der erste Kondensator eine Kapazität im Bereich von 100 nF bis 5 nF aufweist, vorzugsweise eine Kapazität im Bereich von 80 nF bis 10 nF aufweist, höchst vorzugweise eine Kapazität im Bereich von 50 nF bis 20 nF aufweist.It can be provided that the first capacitor has a capacitance in the range from 100 nF to 5 nF, preferably has a capacitance in the range from 80 nF to 10 nF, most preferably has a capacitance in the range from 50 nF to 20 nF.

Es kann vorgesehen sein, dass der zweite Kondensator eine Kapazität im Bereich zwischen 10 pF und 100 nF, vorzugsweise eine Kapazität im Bereich zwischen 20 pF und 20 nF aufweist.Provision can be made for the second capacitor to have a capacitance in the range between 10 pF and 100 nF, preferably a capacitance in the range between 20 pF and 20 nF.

Es kann vorgesehen sein, dass die Kapazität des zweiten Kondensators derart bemessen ist, dass die in den Entstörmodulen maximal gespeicherte Energie ≤ 300 mJ ist, vorzugsweise ≤ 200 mJ ist, höchst vorzugsweise ≤ 150 mJ ist. Die in den Entstörmodulen maximal gespeicherte Energie kann einem vorgegebenen Grenzwert entsprechen oder unterhalb desselben liegen.Provision can be made for the capacitance of the second capacitor to be dimensioned in such a way that the maximum energy stored in the interference suppression modules is ≦300 mJ, preferably ≦200 mJ, most preferably ≦150 mJ. The maximum energy stored in the interference suppression modules can correspond to a predetermined limit value or be below it.

Üblicherweise wird der erste Kondensator oder der aktive Filter über Anschlussleitungen kontaktiert, die ihrerseits eine bestimmte Induktivität aufweisen. Durch diese Induktivität kann es bei bestimmten Frequenzen, insbesondere höheren Frequenzen, zu unerwünschten Resonanzeffekten kommen. Daher ist man bemüht die Anschlussinduktivität möglichst gering zu halten, beispielsweise durch entsprechende, insbesondere geradlinige Leitungsführung und/oder der Verwendung entsprechend großer Leitungsquerschnitte. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Anschlussinduktivität des aktiven Filters zum Kühlkörper jeweils im Bereich von 1 nH bis 100 nH liegt, vorzugsweise im Bereich zwischen 5 nH und 50 nH liegt.Contact is usually made with the first capacitor or the active filter via connection lines, which in turn have a specific inductance. This inductance can lead to undesired resonance effects at certain frequencies, particularly higher frequencies. Efforts are therefore made to keep the connection inductance as low as possible, for example by appropriate, in particular straight line routing and/or the use of correspondingly large line cross sections. In particular, it can be provided that the connection inductance of the active filter to the heat sink is in the range from 1 nH to 100 nH, preferably in the range between 5 nH and 50 nH.

Es kann vorgesehen sein, dass die Versorgungsleitung mehrpolig ist und dass zwischen dem Gehäuse und den mehreren Polen der Versorgungsleitung, vorzugsweise allen Polen der Versorgungsleitung, jeweils ein erster Kondensator geschaltet ist, und dass zwischen dem Kühlkörper und mehreren Polen der Versorgungsleitung, vorzugsweise allen Polen der Versorgungsleitung, jeweils ein aktiver Filter geschaltet ist. Durch diese Anordnung können sowohl einpolige Versorgungsleitungen wie auch mehrpolige Versorgungsleitungen entstört werden.It can be provided that the supply line is multi-pole and that a first capacitor is connected between the housing and the several poles of the supply line, preferably all poles of the supply line, and that between the heat sink and several poles of the supply line, preferably all poles of the Supply line, in each case an active filter is connected. With this arrangement, both single-pole supply lines and multi-pole supply lines can be suppressed.

Es kann vorgesehen sein, dass der aktive Filter eine Verstärkerschaltung mit einer Vorstufe umfasst, deren Eingang mittels eines galvanisch getrennten Abgriffs symmetrisch mit der Versorgungsleitung verbunden ist, um ein Störsignal abzugreifen, und mit einer von der Vorstufe angesteuerten Endstufe, deren Ausgang über jeweils einen Ausgangskondensator mit dem Kühlkörper symmetrisch verbunden ist, um ein Korrektursignal einzuspeisen, wobei der Abgriff des Störsignals und die Einspeisung des Korrektursignals jeweils an derselben Stelle einer Versorgungsleitung erfolgt. Der Abgriff und die Einspeisung erfolgen galvanisch getrennt. Die galvanische Trennung zwischen dem Verstärker und der Versorgungsleitung im Abgriff des Störsignales sowie bei der Einkopplung des Korrektursignales ermöglicht, dass der Verstärker auf einem niedrigeren Spannungslevel betrieben wird als die zu filternde Versorgungsleitung. Dadurch ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch bei hohen Spannungen möglich.It can be provided that the active filter comprises an amplifier circuit with a preliminary stage, the input of which is connected symmetrically to the supply line by means of a galvanically isolated tap in order to tap off an interference signal, and with an output stage controlled by the preliminary stage, whose output is connected via an output capacitor in each case is symmetrically connected to the heat sink in order to feed in a correction signal, the interference signal being tapped off and the correction signal being fed in in each case at the same point on a supply line. The tap and the feed are galvanically isolated. The galvanic isolation between the amplifier and the supply line where the interference signal is picked up and when the correction signal is coupled in allows the amplifier to be operated at a lower voltage level than the supply line to be filtered. As a result, the device according to the invention can also be used at high voltages.

Unter Abgriff des Störsignales und der Einspeisung des Korrektursignals an derselben Stelle einer Versorgungsleitung oder des Kühlkörpers versteht man, dass der Abgriff des Störsignals sowie die Einspeisung des Korrektursignals am selben Potential erfolgt, vorzugweise am selben räumlichen Punkt, vorzugsweise über denselben Anschlusspunkt erfolgt. Unter derselben Stelle ist somit das gleiche Wechselstrompotential, das gleiche Gleichstrompotential und die gleiche mechanische Stelle zu verstehen.When the interference signal is tapped and the correction signal is fed in at the same point on a supply line or the heat sink, it is understood that the interference signal is tapped off and the correction signal is fed in at the same potential, preferably at the same spatial point, preferably via the same connection point. Thus, the same location means the same AC potential, the same DC potential, and the same mechanical location.

Es kann vorgesehen sein, dass die Verstärkerschaltung einen aktiven Filter mit diskreten Halbleitern, vorzugsweise Transistoren, aufweist. Dadurch fallen die Komponenten des aktiven Filters deutlich kleiner und auch billiger aus und können in bevorzugten Ausführungen auf der Platine des Leistungshalbleiters angeordnet werden.It can be provided that the amplifier circuit has an active filter with discrete semiconductors, preferably transistors. As a result, the components of the active filter are significantly smaller and also cheaper and, in preferred embodiments, can be arranged on the circuit board of the power semiconductor.

Um bei dem Abgriff des Sensorsignales und der Einspeisung des Korrektursignales an derselben Stelle eine hohe Störsignalunterdrückung zu erzielen ist vorzugsweise vorgesehen, dass der Verstärker eine kleine Signallaufzeit aufweist. Dadurch werden Phasenverschiebungen zwischen dem Störsignal und dem Korrektursignal minimiert. Auf diese Weise können insbesondere auch transiente oder stochastische Störungen sehr gut unterdrückt werden. Übliche aktive Filter weisen eine entsprechend lange Einschwingzeit auf und sind zur Unterdrückung von transienten oder stochastischen Störungen nicht geeignet. Es kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Verstärkerschaltung eine Signallaufzeit zwischen Eingang und Ausgang aufweist, die kleiner gleich 20 ns, vorzugsweise kleiner gleich 10 ns, höchst vorzugsweise kleiner gleich 6 ns, ist. Dadurch ist eine gute Unterdrückung von Störsignalen bis in einen hohen Frequenzbereich, vorzugsweise bis 4 MHz und darüber möglich. Der Frequenzbereich mit der besten Störsignalunterdrückung kann vorzugsweise zwischen 1 Hz und 10 MHz liegen, höchst vorzugsweise zwischen 100 kHz und 4 MHz liegen.In order to achieve high interference signal suppression when the sensor signal is tapped and the correction signal is fed in at the same point, it is preferably provided that the amplifier has a short signal propagation time. This minimizes phase shifts between the interference signal and the correction signal. In this way, in particular, transient or stochastic interference can also be suppressed very well. Conventional active filters have a correspondingly long settling time and are not suitable for suppressing transient or stochastic interference. In particular, it can be provided that the amplifier circuit has a signal propagation time between input and output which is less than or equal to 20 ns, preferably less than or equal to 10 ns, most preferably less than or equal to 6 ns. This enables good suppression of interference signals up to a high frequency range, preferably up to 4 MHz and above. The frequency range with the best interference signal suppression can preferably be between 1 Hz and 10 MHz, most preferably between 100 kHz and 4 MHz.

Es kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Vorstufe als einstufiger oder zweistufiger Verstärker aufgebaut ist. Vorzugsweise kann vorgesehen sein, dass die Vorstufe einen Tiefpass oder Bandpass bildet. Der Verstärker kann als aktiver Filter mit diskreten Halbleitern, vorzugsweise Transistoren und/oder Feldeffekttransistoren aufgebaut sein. Der Bandpass, vorzugsweise durch RC-Glieder oder LC-Glieder im Übertragungsweg, beschränkt nach unten (niedrige Frequenzen) die Nutzfrequenz der Vorrichtung und verhindert nach oben (höhere Frequenzen) die Schwingungsneigungen des Verstärkers, indem die Verstärkung im hohen Frequenzbereich abgesenkt wird. In one embodiment, it can be provided that the preliminary stage is constructed as a single-stage or two-stage amplifier. Provision can preferably be made for the preliminary stage to form a low-pass filter or band-pass filter. The amplifier can be constructed as an active filter with discrete semiconductors, preferably transistors and/or field effect transistors. The bandpass filter, preferably using RC elements or LC elements in the transmission path, limits the useful frequency of the device below (low frequencies) and prevents the amplifier from oscillating when it increases (higher frequencies) by lowering the gain in the high frequency range.

Es kann vorgesehen sein, dass die Endstufe als Gegentaktendstufe und/oder als Stromspiegel ausgebildet ist.Provision can be made for the output stage to be designed as a push-pull output stage and/or as a current mirror.

Zur Erhöhung des Ausgangsstromes kann vorgesehen sein, dass die Endstufe kaskadierbar ist bzw. dass die Vorstufe mehrere kaskadierbare Endstufen ansteuert. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die Vorstufe zwei kaskadierte Endstufen oder bis zu acht kaskadierte Endstufen ansteuert.In order to increase the output current, it can be provided that the output stage can be cascaded or that the pre-stage controls a plurality of cascaded output stages. In particular, it can be provided that the preliminary stage controls two cascaded output stages or up to eight cascaded output stages.

Die Aufgabe wird weiter gelöst durch ein Traktionsnetz eines Fahrzeugs, umfassend eine Batterie oder einen aufladbaren Akku, einen Traktionsmotor und einen mit dem Traktionsmotor verbundenen Inverter zum Steuern des Traktionsmotors sowie eine zwischen Batterie und Inverter verlaufende Versorgungsleitung, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass der Inverter eine Leistungsstufe nach einem der vorangehenden Ausführungsbeispielen aufweist.The object is further achieved by a traction network of a vehicle, comprising a battery or a rechargeable battery, a traction motor and an inverter connected to the traction motor for controlling the traction motor, and a supply line running between the battery and the inverter, it being provided in particular that the inverter has a Has power stage according to one of the preceding embodiments.

Es kann vorgesehen sein, dass in der Versorgungsleitung zwischen Batterie und Inverter eine Drossel zur Unterdrückung hochfrequenter Störungen angeordnet ist und/oder dass in einer Versorgungsleitung zwischen Inverter und Traktionsmotor eine Drossel zur Unterdrückung hochfrequenter Störungen angeordnet ist.Provision can be made for a choke to suppress high-frequency interference to be arranged in the supply line between the battery and inverter and/or for a choke to suppress high-frequency interference to be arranged in a supply line between the inverter and traction motor.

Es kann in einer Ausgestaltung vorgesehen sein, dass die Versorgungsleitung und der Kühlkörper jeweils zwischen der Stelle des Abgriffs des Störsignals und der Spannungsquelle entweder eine Drossel aufweist, und/oder eine höhere Impedanz als zwischen der Stelle des Abgriffs des Störsignals und einer Störquelle aufweist.In one configuration, it can be provided that the supply line and the heat sink either have a choke between the point at which the interference signal is picked up and the voltage source and/or have a higher impedance than between the point at which the interference signal is picked up and a source of interference.

Die Drossel stellt eine erhöhte Induktivität dar und verhindert, dass das eingespeiste Korrektursignal von einer kleinen Impedanz der Stromquelle belastet wird. Über die Drossel wird somit eine erhöhte Störsignalunterdrückung erzielt. Durch den Abgriff und die Einspeisung an derselben Stelle wird bei einer hohen Störsignalunterdrückung zugleich eine besonders einfache Implementierung der Vorrichtung in bestehende Systeme erreicht. Eine Anpassung oder eine Änderung von bestehenden Versorgungsleitungen ist nicht notwendig. Die Versorgungsleitung, auf der eine hohe Leistung transportiert wird, muss zudem nicht über den Verstärker geführt werden. Dies vermindert EMV-Probleme und eine Nachrüstung bestehender Systeme wird stark vereinfacht.The choke represents an increased inductance and prevents the supplied correction signal from being loaded by a small impedance of the power source. Increased interference signal suppression is thus achieved via the choke. By tapping and feeding at the same point, a particularly simple implementation of the device in existing systems is achieved at the same time with high interference signal suppression. An adjustment or a change of existing supply lines is not necessary. In addition, the supply line, on which high power is transported, does not have to be routed via the amplifier. This reduces EMC problems and retrofitting existing systems is greatly simplified.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Figuren gezeigt und nachstehend beschrieben. Dabei zeigen:

  • 1: ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsstufe mit einer Versorgungsleitung;
  • 2: ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsstufe mit mehreren Versorgungsleitungen;
  • 3: ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsstufe mit einer Versorgungsleitung und galvanisch isoliertem Kühlkörper;
  • 4: ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsstufe mit mehreren Versorgungsleitungen und galvanisch isoliertem Kühlkörper;
  • 5: Darstellung einer Schaltung des dritten Ausführungsbeispiels aus 3;
  • 6a: Simulation der Störunterdrückung ohne aktiven Filter;
  • 6b: Simulation der Störunterdrückung durch das dritte Ausführungsbeispiel aus 3;
  • 7: Simulation des Zeitverlaufs in dem dritten Ausführungsbeispiel aus 3.
Further configurations of the invention are shown in the figures and described below. show:
  • 1 : a first exemplary embodiment of a power stage according to the invention with a supply line;
  • 2 : a second exemplary embodiment of a power stage according to the invention with a plurality of supply lines;
  • 3 : a third exemplary embodiment of a power stage according to the invention with a supply line and a galvanically isolated heat sink;
  • 4 : a fourth exemplary embodiment of a power stage according to the invention with a plurality of supply lines and a galvanically isolated heat sink;
  • 5 : Representation of a circuit of the third embodiment 3 ;
  • 6a : simulation of interference suppression without an active filter;
  • 6b : simulation of noise suppression by the third embodiment 3 ;
  • 7 : Simulation of the passage of time in the third embodiment 3 .

1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsstufe 1. Ein Leistungshalbleiter 10 ist thermisch verbunden auf einem Kühlkörper 11 angeordnet und der Kühlkörper 11 auf einem Gehäuse 12. Zwischen dem Leistungshalbleiter 10 und dem Kühlkörper 11 kann vorzugsweise ein erster Isolator 13 angeordnet sein, wobei die Wärmeübertragung zwischen Leistungshalbleiter 10 und Kühlkörper 11 trotz Isolator 13 möglichst gut erhalten bleibt, um die Wärme des Leistungshalbleiters 10 über den Kühlkörper 11 abzuleiten. 1 shows a first exemplary embodiment of a power stage 1 according to the invention. A power semiconductor 10 is thermally connected to a heat sink 11 and the heat sink 11 is arranged to a housing 12. A first insulator 13 can preferably be arranged between the power semiconductor 10 and the heat sink 11, with heat transfer between Power semiconductor 10 and heat sink 11 are preserved as well as possible despite the insulator 13 remains to dissipate the heat of the power semiconductor 10 via the heat sink 11.

Der Leistungshalbleiter 10 in 1 wird über eine Versorgungsleitung 20 mit elektrischer Energie versorgt, beispielsweise durch eine Batterie. Zwischen der Versorgungsleitung 20 und dem Gehäuse 12 ist ein Entstörmodul 30 angeordnet.The power semiconductor 10 in 1 is supplied with electrical energy via a supply line 20, for example by a battery. An interference suppression module 30 is arranged between the supply line 20 and the housing 12 .

Das Endstörmodul 30 setzt sich in 1 aus einem ersten Kondensator 31 und einem aktiven Filter 35 zusammen, welche parallel zueinander geschaltet sind. The interference suppression module 30 sits in 1 composed of a first capacitor 31 and an active filter 35 which are connected in parallel to each other.

Der erste Kondensator 31 ist zwischen der Versorgungsleitung 20 und dem Gehäuse 12 angeordnet. Der aktive Filter 35 ist zwischen der Versorgungsleitung 20 und dem Kühlkörper 11 angeordnet. Dabei kann der erste Kondensator 31 zur Unterdrückung höherer Frequenzen ausgebildet sein. Die Kapazität des ersten Kondensators 31 kann insbesondere geringer sein als die Kapazität eines vergleichbaren herkömmlichen Y-Kondensators. Der erste Kondensator 31 kann so beispielsweise Störsignale mit höherer Frequenz unterdrücken. Über den aktive Filter 35 können niedrige Frequenzen gedämpft werden. Dadurch kann ein breites Band an Störfrequenzen, insbesondere von niedrigen Störfrequenzen, beispielsweise im KHz Bereich, bis hin zu hohen Störfrequenzen, beispielsweise im Bereich von 100 MHz oder 1 GHz, gedämpft werden. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass die in dem ersten Kondensator gespeicherte elektrische Energie auch bei hohen Spannungen auf der Versorgungsleitung unterhalb eines bestimmten Grenzwertes bleibt. Dadurch kann auch bei hohen Versorgungsspannungen und guter Störsignaldämpfung eine hohe Sicherheit gewährleistet werden. Der aktive Filter 35 kann zur effektiven Unterdrückung eines breiten Frequenz-Bandes eingesetzt werden.The first capacitor 31 is arranged between the supply line 20 and the housing 12 . The active filter 35 is arranged between the supply line 20 and the heat sink 11 . In this case, the first capacitor 31 can be designed to suppress higher frequencies. In particular, the capacitance of the first capacitor 31 can be lower than the capacitance of a comparable conventional Y-capacitor. The first capacitor 31 can thus, for example, suppress interference signals with a higher frequency. Low frequencies can be attenuated via the active filter 35 . As a result, a wide range of interference frequencies, in particular from low interference frequencies, for example in the KHz range, to high interference frequencies, for example in the 100 MHz or 1 GHz range, can be damped. At the same time, it is ensured that the electrical energy stored in the first capacitor remains below a specific limit value even in the case of high voltages on the supply line. As a result, a high level of safety can be guaranteed even with high supply voltages and good interference signal damping. The active filter 35 can be used to effectively suppress a wide frequency band.

2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsstufe 1. Die Leistungsstufe 1 in 2 unterscheidet sich von der Leistungsstufe 1 in 1 nur darin, dass der Leistungshalbleiter 10 über zwei Versorgungsleitungen 20 mit elektrischer Energie versorgt wird und weiter zwei erste Kondensatoren 31 und zwei aktive Filter 35 ausgebildet sind. 2 shows a second exemplary embodiment of a power stage 1 according to the invention. The power stage 1 in 2 differs from power level 1 in 1 only in that the power semiconductor 10 is supplied with electrical energy via two supply lines 20 and, furthermore, two first capacitors 31 and two active filters 35 are formed.

Die ersten Kondensatoren 31 in 2 sind jeweils zwischen der ersten Versorgungsleitung 20 und dem Gehäuse 12 angeordnet. Die aktiven Filter 35 in 2 sind jeweils zwischen der ersten Versorgungsleitung 20 und dem Kühlkörper 11 angeordnet. Wesentlich dabei ist, dass jede Versorgungsleitung 20 über jeweils einen ersten Kondensatoren 31 und einen aktiven Filter 35 einmal mit dem Gehäuse 12 und einmal mit dem Kühlkörper 11 verbunden ist. Vorzugsweise können auch mehr als zwei Versorgungsleitungen 20 mit dem Leistungshalbleiter 10 verbunden sein, wobei jede Versorgungsleitung 20 über einen ersten Kondensator 31 und einen aktiven Filter 35 mit dem Kühlkörper 11 und dem Gehäuse 12 verbunden ist.The first capacitors 31 in 2 are each arranged between the first supply line 20 and the housing 12 . The active filters 35 in 2 are each arranged between the first supply line 20 and the heat sink 11 . What is essential here is that each supply line 20 is connected once to the housing 12 and once to the heat sink 11 via a respective first capacitor 31 and an active filter 35 . More than two supply lines 20 can preferably also be connected to the power semiconductor 10 , with each supply line 20 being connected to the heat sink 11 and the housing 12 via a first capacitor 31 and an active filter 35 .

3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsstufe 1. Die Leistungsstufe 1 in 3 unterscheidet sich von der Leistungsstufe 1 in 1 nur darin, dass der Kühlkörper 11 vom Gehäuse 12 galvanisch isoliert ausgebildet ist. Zwischen dem Kühlkörper 11 und dem Gehäuse 12 ist ein zweiter Isolator 14 angeordnet. 3 shows a third exemplary embodiment of a power stage 1 according to the invention. The power stage 1 in 3 differs from power level 1 in 1 only in that the heat sink 11 is galvanically isolated from the housing 12 . A second insulator 14 is arranged between the heat sink 11 and the housing 12 .

In 3 ist ein zweiter Kondensator 32 zwischen dem Kühlkörper 11 und dem Gehäuse 12 ausgebildet. Dieser zweite Kondensator 32 kann durch die Anordnung des Kühlkörpers 11 und des Gehäuses 12 und den dazwischenliegenden zweiten Isolator 14 ausgebildet sein. Es sind auch Ausführungen möglich, in denen zwischen dem Kühlkörper 11 und dem Gehäuse 12 der zweite Kondensator 32 angeordnet ist.In 3 a second capacitor 32 is formed between the heat sink 11 and the case 12 . This second capacitor 32 can be formed by the arrangement of the heat sink 11 and the housing 12 and the second insulator 14 lying therebetween. Embodiments are also possible in which the second capacitor 32 is arranged between the heat sink 11 and the housing 12 .

In 3 wird das Entstörmodul 30 aus einer Parallelschaltung des ersten Kondensators 31 mit dem in Reihe geschalteten aktiven Filter 35 und zweiten Kondensatoren 32 gebildet. Die Kapazität des zweiten Kondensators 32 ist dabei so bemessen, dass die im Entstörmodul 30 maximal gespeicherte Energie ≤ 300 mJ ist, vorzugsweise ≤ 200 mJ ist, höchst vorzugsweise ≤ 150 mJ ist.In 3 the interference suppression module 30 is formed from a parallel circuit of the first capacitor 31 with the series-connected active filter 35 and second capacitors 32 . The capacitance of the second capacitor 32 is dimensioned such that the maximum energy stored in the interference suppression module 30 is ≦300 mJ, preferably ≦200 mJ, most preferably ≦150 mJ.

4 ist ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Leistungsstufe 1. Die Leistungsstufe 1 in 4 unterscheidet sich von der Leistungsstufe 1 in 3 nur darin, dass der Leistungshalbleiter 10 über zwei Versorgungsleitungen 20 mit elektrischer Energie versorgt wird und weiter zwei erste Kondensatoren 31 und zwei aktive Filter 35 ausgebildet sind. 4 is a fourth exemplary embodiment of a power stage 1 according to the invention. The power stage 1 in 4 differs from power level 1 in 3 only in that the power semiconductor 10 is supplied with electrical energy via two supply lines 20 and, furthermore, two first capacitors 31 and two active filters 35 are formed.

Die ersten Kondensatoren 31 in 4 sind jeweils zwischen der ersten Versorgungsleitung 20 und dem Gehäuse 12 angeordnet. Die aktiven Filter 35 in 4 sind jeweils zwischen der ersten Versorgungsleitung 20 und dem Kühlkörper 11 angeordnet. Wesentlich dabei ist, dass jede Versorgungsleitung 20 über jeweils einen Kondensatoren 31 einmal mit dem Gehäuse 12 und über den aktiven Filter 35 einmal mit dem Kühlkörper 11 verbunden ist. Vorzugsweise können auch mehr als zwei Versorgungsleitungen 20 mit dem Leistungshalbleiter 10 verbunden sein, wobei jede Versorgungsleitung 20 über einen ersten Kondensator 31 und einen aktiven Filter 35 mit dem Kühlkörper 11 und dem Gehäuse 12 verbunden ist.The first capacitors 31 in 4 are each arranged between the first supply line 20 and the housing 12 . The active filters 35 in 4 are each arranged between the first supply line 20 and the heat sink 11 . It is essential that each supply line 20 is connected to the housing 12 via a respective capacitor 31 and to the heat sink 11 via the active filter 35 . More than two supply lines 20 can preferably also be connected to the power semiconductor 10 , with each supply line 20 being connected to the heat sink 11 and the housing 12 via a first capacitor 31 and an active filter 35 .

Das Entstörmodul 30 der ersten Versorgungsleitung 20 in 4 wird gebildet aus einer Parallelschaltung des ersten Kondensators 31 der ersten Versorgungsleitung 20 mit dem in Reihe geschalteten aktiven Filter 35 der ersten Versorgungsleitung 20 und dem zweiten Kondensator 32. Das Entstörmodul 30 der zweiten Versorgungsleitung 20 in 4 wird gebildet aus einer Parallelschaltung des ersten Kondensators 31 der zweiten Versorgungsleitung 20 mit dem in Reihe geschalteten aktiven Filter 35 der zweiten Versorgungsleitung 20 und dem zweiten Kondensator 32.The interference suppression module 30 of the first supply line 20 in 4 is formed from a Parallel connection of the first capacitor 31 of the first supply line 20 with the series-connected active filter 35 of the first supply line 20 and the second capacitor 32. The interference suppression module 30 of the second supply line 20 in 4 is formed from a parallel connection of the first capacitor 31 of the second supply line 20 with the series-connected active filter 35 of the second supply line 20 and the second capacitor 32.

5 ist eine Darstellung einer Schaltung des dritten Ausführungsbeispiels aus 3. Die Leistungsstufe 1 ist zwischen einer Batterie 40 und einem Motor 41 angeordnet und mit diesen über die Versorgungsleitung 20 verbunden. In 5 bilden die Spulen die parasitären Induktivitäten der Leitungen, Anschlüsse und Stromschienen ab. 5 FIG. 14 is a circuit diagram of the third embodiment of FIG 3 . The power stage 1 is arranged between a battery 40 and a motor 41 and is connected to them via the supply line 20 . In 5 the coils represent the parasitic inductances of the lines, connections and busbars.

Der vorzugsweise ausgebildete erste Isolator 13 zwischen dem Leistungshalbleiter 10 und dem Kühlkörper 11 in den 1 bis 5 trennt den Kühlkörper und das Gehäuse galvanisch voneinander. Es sind Ausführungen möglich, bei denen durch die Anordnung des Leistungshalbleiters 10, des Kühlkörpers 11 und des ersten Isolators 13 ein dritter Kondensator 33 ausgebildet wird.The preferably formed first insulator 13 between the power semiconductor 10 and the heat sink 11 in the 1 until 5 galvanically separates the heat sink and the housing from each other. Embodiments are possible in which a third capacitor 33 is formed by the arrangement of the power semiconductor 10, the heat sink 11 and the first insulator 13.

6b zeigt Simulationsergebnisse des dritten Ausführungsbeispiels aus 3 mit einer Schaltung gemäß 5, d.h. mit aktivem Filter 35, wobei dagegen die 6a Simulationsergebnisse ohne aktiven Filter 35 zeigt. 6b FIG. 12 shows simulation results of the third embodiment 3 with a circuit according to 5 ie with an active filter 35, whereas the 6a Simulation results without an active filter 35 shows.

7 zeigt die zeitliche Entwicklung eines Signals mit der hellgrauen Linie für eine Schaltung gemäß 5 mit aktivem Filter 35 und mit schwarzer Linie für eine Schaltung ohne aktiven Filter 35. 7 shows the time development of a signal with the light gray line for a circuit according to 5 with active filter 35 and with a black line for a circuit without active filter 35.

BezugszeichenlisteReference List

11
Leistungsstufe power level
1010
Leistungshalbleiterpower semiconductors
1111
Kühlkörperheatsink
1212
GehäuseHousing
1313
erster Isolatorfirst insulator
1414
zweiter Isolator second insulator
2020
Versorgungsleitung supply line
3030
Entstörmodulinterference suppression module
3131
erster Kondensatorfirst capacitor
3232
zweiter Kondensatorsecond condenser
3333
dritter Kondensatorthird capacitor
3535
aktiver Filter active filter
4040
Batteriebattery
4141
Motorengine

Claims (14)

Leistungsstufe (1) zum Ansteuern eines Elektromotors, vorzugsweise Leistungsstufe (1) eines Spannungswandlers oder eines Umrichters oder eines Inverters oder eines Fahrtreglers zum Ansteuern eines Elektromotors oder Traktionsmotors eines Elektrofahrzeugs, umfassend einen steuerbaren oder schaltbaren Leistungshalbleiter (10), der über eine Versorgungsleitung (20) mit elektrischer Energie versorgt wird, und einen mit dem Leistungshalbleiter (10) thermisch verbundenen Kühlkörper (11), und ein Gehäuse (12) zum Haltern und/oder Aufnehmen des Leistungshalbleiters (10) und des Kühlkörpers (11), und einem ersten Kondensator (31) zum Unterdrücken hochfrequenter Störungen, wobei der erste Kondensator (31) zwischen der Versorgungsleitung (20) und dem Gehäuse (12) geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein aktiver Filter (35) zwischen der Versorgungsleitung (20) des Leistungshalbleiters (10) und dem Kühlkörper (11) geschaltet ist. Power stage (1) for driving an electric motor, preferably power stage (1) of a voltage converter or a converter or an inverter or a speed controller for driving an electric motor or traction motor of an electric vehicle, comprising a controllable or switchable power semiconductor (10) which is connected via a supply line (20 ) is supplied with electrical energy, and a heat sink (11) thermally connected to the power semiconductor (10), and a housing (12) for holding and/or accommodating the power semiconductor (10) and the heat sink (11), and a first capacitor (31) for suppressing high-frequency interference, the first capacitor (31) being connected between the supply line (20) and the housing (12), characterized in that an active filter (35) is connected between the supply line (20) of the power semiconductor (10 ) and the heat sink (11) is connected. Leistungsstufe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Filter (35) in unmittelbarer Nähe zum Leistungshalbleiter (10) angeordnet ist, vorzugsweise ist außer der Versorgungsleitung (20) kein weiteres Bauteil zwischen aktiven Filter (35) und dem Leistungshalbleiter (10) ausgebildet, höchst vorzugsweise ist außer dem Kühlkörper (11) und/oder einem Isolator (12) kein weiteres Bauteil zwischen aktiven Filter (35) und dem Leistungshalbleiter (10) ausgebildet.Performance level (1) according to claim 1 , characterized in that the active filter (35) is arranged in the immediate vicinity of the power semiconductor (10), preferably no other component apart from the supply line (20) is formed between the active filter (35) and the power semiconductor (10), most preferably apart from the heat sink (11) and/or an insulator (12), no other component is formed between the active filter (35) and the power semiconductor (10). Leistungsstufe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Filter (35) einen Verstärker umfasst und als ein einstufiger oder mehrstufiger aktiver Filter (35) ausgebildet ist.Performance level (1) according to claim 1 or 2 , characterized in that the active filter (35) comprises an amplifier and is designed as a single-stage or multi-stage active filter (35). Leistungsstufe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Filter (35) auf derselben Leiterplatte oder derselben Platine wie der Leistungshalbleiter (10) angeordnet ist.Power stage (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the active filter (35) is arranged on the same circuit board or circuit board as the power semiconductor (10). Leistungsstufe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Filter (35) elektrisch gut leitend mit den Kühlkörper (11) verbunden ist, und dass der aktive Filter (35) gut thermisch isolierend mit dem Kühlkörper (11) verbunden ist, vorzugsweise dass der aktive Filter (35) thermisch gegen dem Kühlkörper (11) isoliert ist, und/oder dass der Leistungshalbleiter (10) elektronisch isoliert an dem Kühlkörper (11) befestigt, beispielsweise verschraubt, oder verklebt, oder verklemmt ist.Power stage (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the active filter (35) is connected to the heat sink (11) with good electrical conductivity, and that the active filter (35) is connected to the heat sink (11) with good thermal insulation preferably that the active filter (35) is thermally insulated from the heat sink (11) and/or that the power semiconductor (10) is attached to the heat sink (11) in an electronically insulated manner, for example screwed, or glued, or clamped. Leistungsstufe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (20) eine Hochspannungsleitung ist, vorzugsweise dass die Versorgungsleitung (20) eine Spannung ≥ 50 V, vorzugsweise eine Spannung ≥ 200 V, höchst vorzugsweise eine Spannung ≥ 400 V aufweist.Power stage (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the supply line (20) is a high-voltage line, preferably that the supply line (20) has a voltage ≥ 50 V, preferably a voltage ≥ 200 V, most preferably a voltage ≥ 400 V having. Leistungsstufe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Kühlkörper (11) und dem Gehäuse (12) ein Isolator (12) ausgebildet ist, um den Kühlkörper (11) und das Gehäuse (12) galvanisch derart zu trennen, dass der Kühlkörper (11) und das Gehäuse (12) mit dem Isolator (12) einen zweiten Kondensator (32) ausbilden, vorzugsweise dass zwischen dem Kühlkörper (11) und dem Gehäuse (12) ein zweiter Kondensator (32) angeordnet sein kann.Power stage (1) according to one of the preceding claims, characterized in that an insulator (12) is formed between the heat sink (11) and the housing (12) in order to electrically isolate the heat sink (11) and the housing (12) in such a way that the heat sink (11) and the housing (12) with the insulator (12) form a second capacitor (32), preferably that a second capacitor (32) can be arranged between the heat sink (11) and the housing (12). Leistungsstufe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (31) und/oder der aktive Filter (35) und/oder der zweite Kondensator (32) jeweils ein Entstörmodul (30) bildet, vorzugsweise dass das Entstörmodul (30) oder eine Entstöranordnung aus einer Reihenschaltung des aktiven Filters (35) und des zweiten Kondensators (32), und einer Parallelschaltung des ersten Kondensators (31) mit dem in Reihe geschalteten aktiven Filter (35) mit dem zweiten Kondensator (32) gebildet ist.Power stage (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first capacitor (31) and/or the active filter (35) and/or the second capacitor (32) each form an interference suppression module (30), preferably that the interference suppression module (30) or an interference suppression arrangement formed from a series circuit of the active filter (35) and the second capacitor (32), and a parallel circuit of the first capacitor (31) with the active filter (35) connected in series with the second capacitor (32). is. Leistungsstufe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Kondensator (31) eine Kapazität im Bereich von 100 nF bis 5 nF aufweist, vorzugsweise eine Kapazität im Bereich von 80 nF bis 10 nF aufweist, höchst vorzugweise eine Kapazität im Bereich von 50 nF bis 20 nF aufweist, und/oder dass der zweite Kondensator (32) eine Kapazität im Bereich zwischen 10 pF und 100 nF, vorzugsweise eine Kapazität im Bereich zwischen 20 pF und 20 nF aufweist, und/oder dass die Kapazität des zweiten Kondensators (32) derart bemessen ist, dass die in den Entstörmodulen (20) maximal gespeicherte Energie ≤ 300 mJ ist, vorzugsweise ≤ 200 mJ ist, höchst vorzugsweise ≤ 150 mJ ist, und/oder dass die Anschlussinduktivität des aktiven Filters (35) zum Kühlkörper (11) jeweils im Bereich von 1 nH bis 100 nH liegt, vorzugsweise im Bereich zwischen 5 nH und 50 nH liegt.Power stage (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the first capacitor (31) has a capacitance in the range from 100 nF to 5 nF, preferably a capacitance in the range from 80 nF to 10 nF, most preferably a capacitance in the range from 50 nF to 20 nF, and/or that the second capacitor (32) has a capacitance in the range between 10 pF and 100 nF, preferably a capacitance in the range between 20 pF and 20 nF, and/or that the capacitance of the second capacitor (32) is dimensioned such that the maximum energy stored in the interference suppression modules (20) is ≦300 mJ, preferably ≦200 mJ, most preferably ≦150 mJ, and/or that the connection inductance of the active filter (35) to the heat sink (11) is in the range from 1 nH to 100 nH, preferably in the range between 5 nH and 50 nH. Leistungsstufe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Versorgungsleitung (20) mehrpolig ist und dass zwischen dem Gehäuse (12) und den mehreren Polen der Versorgungsleitung (20), vorzugsweise allen Polen der Versorgungsleitung (20), jeweils ein erster Kondensator (31) geschaltet ist, und dass zwischen dem Kühlkörper (11) und mehreren Polen der Versorgungsleitung (20), vorzugsweise allen Polen der Versorgungsleitung (20), jeweils ein aktiver Filter (35) geschaltet ist.Power stage (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the supply line (20) has multiple poles and that between the housing (12) and the plurality of poles of the supply line (20), preferably all poles of the supply line (20), one first capacitor (31) is connected, and in that an active filter (35) is connected between the heat sink (11) and several poles of the supply line (20), preferably all poles of the supply line (20). Leistungsstufe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der aktive Filter (35) eine Verstärkerschaltung mit einer Vorstufe umfasst, deren Eingang mittels eines galvanisch getrennten Abgriffs symmetrisch mit der Versorgungsleitung (20) verbunden ist, um ein Störsignal abzugreifen, und mit einer von der Vorstufe angesteuerten Endstufe, deren Ausgang über jeweils einen Ausgangskondensator mit dem Kühlkörper (11) symmetrisch verbunden ist, um ein Korrektursignal einzuspeisen, wobei der Abgriff des Störsignals und die Einspeisung des Korrektursignals jeweils an derselben Stelle einer Versorgungsleitung (20) erfolgt.Power stage (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the active filter (35) comprises an amplifier circuit with a pre-stage, the input of which is connected symmetrically to the supply line (20) by means of a galvanically isolated tap in order to tap off an interference signal, and with an output stage controlled by the pre-stage, the output of which is symmetrically connected to the heat sink (11) via an output capacitor in each case in order to feed in a correction signal, the interference signal being tapped off and the correction signal being fed in each time at the same point on a supply line (20). Leistungsstufe (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstärkerschaltung einen aktiven Filter (35) mit diskreten Halbleitern, vorzugsweise Transistoren, aufweist.Power stage (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the amplifier circuit has an active filter (35) with discrete semiconductors, preferably transistors. Traktionsnetz eines Fahrzeugs, umfassend eine Batterie (40) oder einen aufladbaren Akku, einen Traktionsmotor (41) und einen mit dem Traktionsmotor (41) verbundenen Inverter zum Steuern des Traktionsmotors (41) sowie eine zwischen Batterie (40) und Inverter verlaufende Versorgungsleitung (20), dadurch gekennzeichnet, dass der Inverter eine Leistungsstufe (1) nach einem der vorangehenden Ausführungsbeispielen aufweist.Traction network of a vehicle, comprising a battery (40) or a rechargeable battery, a traction motor (41) and an inverter connected to the traction motor (41) for controlling the traction motor (41) and a supply line (20 ), characterized in that the inverter has a power stage (1) according to one of the preceding exemplary embodiments. Traktionsnetz nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass in der Versorgungsleitung (20) zwischen Batterie (40) und Inverter eine Drossel zur Unterdrückung hochfrequenter Störungen angeordnet ist und/oder dass in einer Versorgungsleitung (20) zwischen Inverter und Traktionsmotor (41) eine Drossel zur Unterdrückung hochfrequenter Störungen angeordnet ist.traction network Claim 13 , characterized in that a choke for suppressing high-frequency interference is arranged in the supply line (20) between the battery (40) and the inverter and/or in that a choke for suppressing high-frequency interference is arranged in a supply line (20) between the inverter and traction motor (41). is.
DE102021102950.3A 2021-02-09 2021-02-09 Active filter in the semiconductor module Withdrawn DE102021102950A1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021102950.3A DE102021102950A1 (en) 2021-02-09 2021-02-09 Active filter in the semiconductor module

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102021102950.3A DE102021102950A1 (en) 2021-02-09 2021-02-09 Active filter in the semiconductor module

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021102950A1 true DE102021102950A1 (en) 2022-08-11

Family

ID=82493403

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021102950.3A Withdrawn DE102021102950A1 (en) 2021-02-09 2021-02-09 Active filter in the semiconductor module

Country Status (1)

Country Link
DE (1) DE102021102950A1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117811353A (en) * 2024-03-01 2024-04-02 上海纳微格半导体科技有限公司 Power semiconductor module and power conversion system
CN117811353B (en) * 2024-03-01 2024-05-31 上海纳微格半导体科技有限公司 Power semiconductor module and power conversion system

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011013247A1 (en) 2010-09-09 2012-03-15 Esw Gmbh Device for suppressing asymmetric electromagnetic interference on asymmetric electric high power line e.g. direct current line, has compensation circuit generating compensation signal and comprising passive filter component
US20180342947A1 (en) 2017-05-24 2018-11-29 Hanon Systems Arrangement for actively suppressing interference signals

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102011013247A1 (en) 2010-09-09 2012-03-15 Esw Gmbh Device for suppressing asymmetric electromagnetic interference on asymmetric electric high power line e.g. direct current line, has compensation circuit generating compensation signal and comprising passive filter component
US20180342947A1 (en) 2017-05-24 2018-11-29 Hanon Systems Arrangement for actively suppressing interference signals

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN117811353A (en) * 2024-03-01 2024-04-02 上海纳微格半导体科技有限公司 Power semiconductor module and power conversion system
CN117811353B (en) * 2024-03-01 2024-05-31 上海纳微格半导体科技有限公司 Power semiconductor module and power conversion system

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102015115271B4 (en) ELECTRONICS ASSEMBLY WITH SUPPRESSION CAPACITORS AND METHOD FOR OPERATING THE ELECTRONICS ASSEMBLY
DE112013006313B4 (en) PCB layout design to reduce parasitic inductances for multilayer semiconductor components
DE102013226537B4 (en) Power supply system with multiple amplifier paths and method for exciting a plasma
EP3580825B1 (en) Active filter for bipolar voltage sources
DE60011874T2 (en) POWER SUPPLIES WITH PROTECTIVE SWITCHES
DE102015212220A1 (en) RF amplifier arrangement
WO2009012868A1 (en) Plasma supply system
EP1968188A1 (en) Class D amplifier assembly
DE102017209456B4 (en) Modular DC link circuit of an inverter, converter circuit, energy converter and vehicle
DE102006023353A1 (en) Integrated resonant circuit
DE102017104382A1 (en) LC network for a power amplifier with selectable impedance
EP2997801A1 (en) Device and electrical assembly for converting a direct voltage into an alternating voltage
DE102007060031B4 (en) Semiconductor device
DE102011082986A1 (en) INTEGRATED CIRCUIT ASSEMBLY WITH REDUCED PARASITOR GRINDING INDUCTIVITY
DE102018132214A1 (en) Control circuit for an oscillator circuit for operating parallel-fed oscillators
DE3942560C2 (en) High frequency generator for a plasma generating consumer
DE102021102950A1 (en) Active filter in the semiconductor module
DE4107166C2 (en) Microwave oscillator circuit
DE102008027422B4 (en) Integrated circuit with multi-stage matching circuit and method for producing an integrated circuit with multi-stage matching circuit
DE102015101087A1 (en) CIRCUIT
WO2003049185A2 (en) Semiconductor component circuit with a reduced oscillation tendency
DE212019000343U1 (en) High frequency power amplifier
DE10255475A1 (en) Decoupling module for decoupling high-frequency signals from a voltage supply line with an inductance
DE102020113132B4 (en) Arrangement for reducing parasitic capacitances
DE102005021329A1 (en) Current supply unit for an induction oven or inductor has two intermediate circuits having galvanically separated rectifiers intermediate circuits and inverters connected in parallel to the inductive load

Legal Events

Date Code Title Description
R163 Identified publications notified
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee