DE102021131508A1 - Dämpfungsvorrichtung und stromrichter - Google Patents

Dämpfungsvorrichtung und stromrichter Download PDF

Info

Publication number
DE102021131508A1
DE102021131508A1 DE102021131508.5A DE102021131508A DE102021131508A1 DE 102021131508 A1 DE102021131508 A1 DE 102021131508A1 DE 102021131508 A DE102021131508 A DE 102021131508A DE 102021131508 A1 DE102021131508 A1 DE 102021131508A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
positive
negative
capacitor
side capacitor
path
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.)
Pending
Application number
DE102021131508.5A
Other languages
English (en)
Inventor
Qichen WANG
Ryuji Yamada
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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 Fuji Electric Co Ltd filed Critical Fuji Electric Co Ltd
Publication of DE102021131508A1 publication Critical patent/DE102021131508A1/de
Pending 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
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34Snubber circuits
    • H02M1/346Passive non-dissipative snubbers
    • 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
    • H02M1/32Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/34Snubber circuits
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L23/00Details of semiconductor or other solid state devices
    • H01L23/58Structural electrical arrangements for semiconductor devices not otherwise provided for, e.g. in combination with batteries
    • H01L23/62Protection against overvoltage, e.g. fuses, shunts
    • 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
    • H02M7/53Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387Conversion 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 using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L28/00Passive two-terminal components without a potential-jump or surface barrier for integrated circuits; Details thereof; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L28/40Capacitors
    • H01L28/60Electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Abstract

Eine Stoßspannung wird weiter reduziert. Bereitgestellt wird eine Dämpfungsvorrichtung, umfassend: N (N ist eine ganze Zahl größer als oder gleich 1) parallele Ladewege, die jeweils einen Kondensator der positiven Seite, eine erste Diode und einen Kondensator der negativen Seite aufweisen, die der Reihe nach in Serie zwischen einem Pluspol und einem Minuspol angeschlossen sind, und die es einem Strom erlauben, von der Pluspol-Seite zur Minuspol-Seite zu fließen; und (N+1) parallele Entladewege, die jeweils eine zweite Diode, die zwischen dem Minuspol oder dem Kondensator der negativen Seite im k-ten Ladeweg (k ist eine ganze Zahl größer als oder gleich 0 und kleiner als N) der N Ladewege und dem Kondensator der positiven Seite im (k+1)-ten Ladeweg der N Ladewege oder dem Pluspol angeschlossen ist, und die es einem Strom erlauben, von der Minuspol-Seite über mindestens einen des Kondensators der negativen Seite und des Kondensators der positiven Seite zur Pluspol-Seite zu fließen, wobei mindestens einer der Ladewege eine Vielzahl von Abschnitten aufweist, die gedreht sind und nebeneinander liegen.

Description

  • TECHNISCHER HINTERGRUND
  • 1. TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Dämpfungsvorrichtung und einen Stromrichter.
  • 2. STAND DER TECHNIK
  • Bisher wurden verschiedene Techniken vorgeschlagen, um Schaltverluste zu verringern und gleichzeitig eine Zerstörung der Vorrichtung durch Spannungsüberschwingen zu verhindern (siehe z.B. Patentdokumente 1 bis 3).
    • Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldung Nr. 2016-144340
    • Patentdokument 2: WO 2012/111397
    • Patentdokument 3: WO 2016/140008
  • KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Technische Aufgabe
  • Eine weitere Reduzierung der Stoßspannung wurde in den letzten Jahren gewünscht.
  • LÖSUNG DER AUFGABE
  • Um die oben genannte Aufgabe zu lösen wird gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Dämpfungsvorrichtung bereitgestellt. Die Dämpfungsvorrichtung kann N (N ist eine ganze Zahl größer als oder gleich 1) parallele Ladewege umfassen, die jeweils einen Kondensator der positiven Seite, eine erste Diode und einen Kondensator der negativen Seite aufweisen, die der Reihe nach in Serie zwischen einem Pluspol und einem Minuspol angeschlossen sind, und die konfiguriert sind, Strom zu erlauben, von der Pluspol-Seite zur Minuspol-Seite zu fließen. Die Dämpfungsvorrichtung kann (N+1) parallele Entladewege umfassen, die jeweils eine zweite Diode aufweisen, die zwischen dem Minuspol oder dem Kondensator der negativen Seite im k-ten Ladeweg (k ist eine ganze Zahl größer als oder gleich 0 und kleiner als N) der N Ladewege und dem Kondensator der positiven Seite im (k+1)-ten Ladeweg der N Ladewege oder dem Pluspol angeschlossen ist, und die konfiguriert sind, Strom zu erlauben, von der Minuspol-Seite über mindestens einen des Kondensators der negativen Seite und des Kondensators der positiven Seite zur Pluspol-Seite zu fließen. Mindestens einer der Ladewege kann eine Vielzahl von Abschnitten aufweisen, die gedreht sind und nebeneinander liegen.
  • Die mindestens zwei Abschnitte der Vielzahl von Abschnitten können auf einer Oberfläche einer Karte angeordnet sein.
  • Die mindestens zwei Abschnitte können in derselben Schicht auf der einen Oberfläche angeordnet sein.
  • Die mindestens zwei Abschnitte können in unterschiedlichen Schichten auf der einen Oberfläche angeordnet sein.
  • Zwei oder mehr der Abschnitte der Vielzahl von Abschnitten können mit einer Karte dazwischen angeordnet sein.
  • Der Ladeweg kann ausgebildet sein, ein Leitungsmuster zu enthalten. Ein Abstand zwischen Mittellinien der Vielzahl von Abschnitten kann das 4-fache oder weniger einer Breite des Leitungsmusters betragen.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Stromrichter bereitgestellt. Der Stromrichter kann die Dämpfungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt aufweisen. Der Stromrichter kann einen Umschaltkreis aufweisen, der mit dem Pluspol und dem Minuspol verbunden ist.
  • Ein Teil einer Verdrahtung zwischen dem Pluspol des Umschaltkreises und dem Pluspol der Dämpfungsvorrichtung und ein Teil einer Verdrahtung zwischen dem Minuspol des Umschaltkreises und dem Minuspol der Dämpfungsvorrichtung können nebeneinander liegen.
  • Die Zusammenfassung beschreibt nicht notwendigerweise alle notwendigen Merkmale der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Die vorliegende Erfindung kann auch eine Unterkombination der oben beschriebenen Merkmale sein.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein Schaltplan eines Stromrichters 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel.
    • 2 zeigt einen Stromfluss bei abgeschalteter Schalteinrichtung 11.
    • 3 zeigt einen Stromfluss bei eingeschalteter Schalteinrichtung 11.
    • 4 zeigt Spannungen, die an die Schalteinrichtung 11 angelegt werden, wenn die Schalteinrichtung 11 ausgeschaltet ist und nichtleitend wird.
    • 5 zeigt einen Ladeweg 21.
    • 6 zeigt eine gesamte Anordnung einer Dämpfungsschaltung 2.
    • 7 zeigt einen Stromfluss in 6 auf einem Schaltplan.
    • 8 zeigt eine Beziehung zwischen einer Leiterinduktivität und einem Abstand zwischen Leitern.
    • 9 zeigt eine Abwandlung der Anordnung des Ladewegs 21.
    • 10 zeigt eine weitere Abwandlung der Anordnung des Ladewegs 21.
  • BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen der Erfindung beschrieben, wobei die folgenden Ausführungsbeispiele die beanspruchte Erfindung nicht einschränken. Auch sind nicht alle Kombinationen von Merkmalen, die in den Ausführungsbeispielen beschrieben werden, notwendig für die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe.
  • [1. Schaltungsanordnung eines Stromrichters]
  • 1 ist ein Schaltplan eines Stromrichters 1 gemäß dem Ausführungsbeispiel. Der Stromrichter 1 ist eine Phase eines Schaltkreises, der einen Gleichstrom in einen mehrphasigen Wechselstrom umwandelt. Der Stromrichter 1 gibt an einer Stromversorgung-Ausgangsklemme 19 die umgewandelte Spannung aus, durch Schalten einer Verbindung zwischen jeder Elektrode eines Stromversorgung-Kondensators 10 und der Stromversorgung-Ausgangsklemme 19. Man beachte, dass ein Rückweg eines auszugebenden Wechselstroms die Stromversorgung-Ausgangsklemme 19 einer andere Phase sein kann. Ein induktive Last 106 (nicht dargestellt) kann mit der Stromversorgung-Ausgangsklemme 19 verbunden sein. Der Stromrichter 1 umfasst den Stromversorgung-Kondensator 10, einen Umschaltkreis 3 und eine Dämpfungsschaltung 2 („Snubber Circuit“). Der Stromrichter 1 kann mit dem Umschaltkreis 3 den Gleichstrom in einphasigen Wechselstrom konvertieren. In diesem Fall kann der Stromrichter 1 zwei Stromversorgung-Kondensatoren 10 aufweisen, die zusammen in Reihe geschaltet sind, und der Rückweg des an der Stromversorgung-Ausgangsklemme 19 ausgegebenen Wechselstroms kann ein Mittelpunkt des Stromversorgung-Kondensators 10 sein.
  • Der Stromversorgung-Kondensator 10 fungiert als Gleichstromquelle. Eine Verdrahtung 101 der positiven Seite ist mit einer Anschlussklemme des Stromversorgung-Kondensators 10 verbunden und eine Verdrahtung 102 der negativen Seite ist mit der anderen Anschlussklemme verbunden. Man beachte, dass 1 einen Stromversorgung-Kondensator 10 zeigt aber der Stromrichter 1 kann eine Vielzahl von Stromversorgung-Kondensatoren 10 aufweisen, die zusammen in Reihe oder parallelgeschaltet sind.
  • Der Umschaltkreis 3 ist zwischen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Verdrahtung 102 der negativen Seite angeschlossen. Infolgedessen ist der Umschaltkreis 3 zwischen einem Pluspol 201 und einem Minuspol 202 der Dämpfungsschaltung 2, die später beschrieben wird, angeschlossen. Der Schalterkreis 3 gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann ein Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichter sein und umfasst Schalteinrichtungen 11 und 12, die als ein Oberarm und ein Unterarm im Stromrichter 1 dienen, und Freilaufdioden 13 und 14.
  • Die Schalteinrichtungen 11 und 12 sind der Reihe nach in Serie zwischen der Verdrahtung 102 der negativen Seite und der Verdrahtung 101 der positiven Seite angeschlossen. Jede der Schalteinrichtungen 11 und 12 umfasst eine Drainklemme, die mit der Seite der Verdrahtung 101 der positiven Seite verbunden ist, und eine Sourceklemme, die mit der Seite der Verdrahtung 102 der negativen Seite verbunden ist. Eine Gatter-Treiberschaltung (nicht dargestellt) ist mit Gatterklemmen der Schalteinrichtungen 11 und 12 verbunden und steuert Ein/Aus-Zustände der Schalteinrichtungen 11 und 12. Beispielsweise können die Schalteinrichtungen 11 und 12 so gesteuert werden, dass sie abwechselnd in einen verbundenen Zustand versetzt werden, vor und nach einer Totzeit, wenn bei abschaltet sind. Die Schalteinrichtungen 11 und 12 können mittels PWM-Verfahren gesteuert werden. Die Stromversorgung-Ausgangsklemme 19 ist mit einem Mittelpunkt zwischen der Schalteinrichtung 11 und der Schalteinrichtung 12 verbunden.
  • Die Schalteinrichtungen 11 und 12 können Silizium-Halbleitervorrichtungen sein, die Silizium als Grundmaterial verwenden, oder können Halbleitervorrichtung mit breiter Bandlücke sein. Eine Halbleitervorrichtung mit breiter Bandlücke ist eine Halbleitervorrichtung , bei der die Bandlücke größer als die einer Silizium-Halbleitervorrichtung ist, und ist zum Beispiel eine Halbleitervorrichtung, die SiC, GaN, Diamant, ein Galliumnitrid-basiertes Material, ein Galliumoxidbasiertes Material, AIN, AlGaN, ZnO oder dergleichen enthält. Man beachte, dass die Schalteinrichtungen 11 und 12 MOSFET oder Halbleitervorrichtung mit einem anderen Aufbau, wie z.B. ein IGBT oder ein Bipolartransistor sein können.
  • Die Freilaufdioden 13 und 14 sind anti-parallel zu den Schalteinrichtungen 11 und 12 verbunden, so dass die Seite der Verdrahtung 101 der positiven Seite als eine Kathode dient. Die Freilaufdioden 13 und 14 können Schottky-Barrieredioden sein. Die Freilaufdioden 13 und 14 können Silizium-Halbleitervorrichtungen oder Halbleitervorrichtungen mit breiter Bandlücke sein.
  • Mindestens zwei der Schalteinrichtungen 11 und 12 und der Freilaufdioden 13 und 14 können als ein Halbleitermodul 5 modularisiert sein. Im diesem Ausführungsbeispiel sind die Schalteinrichtungen 11 und 12 und die Freilaufdioden 13 und 14 beispielsweise als das Halbleitermodul 5 modularisiert. In diesem Fall kann die Drainklemme der Schalteinrichtung 11 auf der positiven Seite ein Pluspol 51 des Halbleitermoduls 5 sein und die Sourceklemme der Schalteinrichtung 12 auf der negativen Seite kann ein Minuspol 52 des Halbleitermoduls 5 sein.
  • [1.1. Dämpfungsschaltung 2]
  • Die Dämpfungsschaltung 2 schützt jede Vorrichtung des Stromrichters 1 durch Absorbieren einer Stoßspannung, die erzeugt wird, wenn die Schalteinrichtungen 11 und 11 einen Strom unterbrechen. Die Dämpfungsschaltung 2 kann zwischen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Verdrahtung 102 der negativen Seite über den Pluspol 201 und den Minuspol 202 angeschlossen sein. Als ein Beispiel in dieser Ausführungsform kann die Dämpfungsschaltung 2 als Dämpfungsvorrichtung 7 befestigt werden, die am Pluspol 51 und am Minuspol 52 des Halbleitermoduls 5 befestigt ist. Man beachte, dass es eine Leiterinduktivität 1011 gemäß der Verdrahtungslänge einer Verdrahtung (eine Verdrahtung einschließlich der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Verdrahtung 102 der negativen Seite) zwischen der Dämpfungsschaltung 2 und dem Stromversorgung-Kondensator 10 geben kann. Außerdem kann es eine Leiterinduktivität 1012 gemäß der Verdrahtungslänge einer Verdrahtung (die Verdrahtung einschließlich der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Verdrahtung 102 der negativen Seite) zwischen der Dämpfungsschaltung 2 und den Schalteinrichtungen 11 und 12 geben. Die Leiterinduktivität 1012 kann ferner eine interne Induktivität der Dämpfungsschaltung 2 umfassen.
  • Die Dämpfungsschaltung 2 umfasst N parallele Ladewege 21 und N+1 parallele Entladewege 22. Die Zahl N ist ein ganze Zahl größer als oder gleich 1 und beträgt in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise 3. Außerdem werden als Beispiel dieser Ausführungsform drei Ladewege 21 als ein erster Ladeweg 21(1), ein zweiter Ladeweg 21(2) und ein dritter Ladeweg 21(3) von der linken Seite der Abbildung aus beschrieben. Ferner werden vier Entladewege 22 als ein erster Entladeweg 22(1), ein zweiter Entladeweg 22(2), ein dritter Entladeweg 22(3) und ein vierter Entladeweg 22(4) von der linken Seite der Abbildung aus beschrieben.
  • Jeder Ladeweg 21 umfasst einen Kondensator 211 der positiven Seite, eine erste Diode 212 und einen Kondensator 213 der negativen Seite, die der Reihe nach in Serie zwischen dem Pluspol 201 und dem Minuspol 202 angeschlossen sind. Der Kondensator 211 der positiven Seite und der Kondensator 213 der negativen Seite dienen jeweils als Dämpfungskondensator und können eine Stoßspannung (eine in einem Zeitraum länger als beispielsweise 10 ns und kürzer als 10 µs an die Vorrichtung angelegte Stoßspannung) absorbieren, die sofort erzeugt wird, wenn die Schalteinrichtungen 11 und 12 angesteuert werden. Zum Beispiel können der Kondensator 211 der positiven Seite und der Kondensator 213 der negativen Seite Schwingungen größer als 100 kHz und kleiner als 100 MHz unterdrücken. Der Kondensator 211 der positiven Seite und der Kondensator 213 der negativen Seite können beispielsweise Folienkondensatoren oder laminierte Keramikkondensatoren sein.
  • Die erste Diode 212 ist so angeordnet, dass ihre Anode dem Pluspol 201 zugewandt ist und ihre Kathode dem Minuspols 202 zugewandt ist. Infolgedessen erlaubt jeder Ladeweg 21 dem Strom von der Seite des Pluspols 201 zur Seite des Minuspols 202 zu fließen.
  • Jeder Entladeweg 22 hat eine zweite Diode 221. Die zweite Diode 221 ist zwischen dem Minuspol 202 oder dem Kondensator 213 der negativen Seite im k-ten Ladeweg 21 (k ist eine ganze Zahl größer als oder gleich 0 und kleiner als oder gleich N) der N Ladewege 21 und dem Kondensator 211 der positiven Seite im (k+1)-ten Ladeweg 21 der N Ladewege 21 oder dem Pluspol 201 angeschlossen. Zum Beispiel ist die zweite Diode 221 des ersten Entladewegs 22(1) zwischen dem Minuspol 202 und dem Kondensator 211 der positiven Seite des ersten Ladewegs 21(1) angeschlossen. Die zweite Diode 221 des zweiten Entladewegs 22(2) ist zwischen dem Kondensator 213 der negativen Seite des ersten Ladewegs 21(1) und dem Kondensator 211 der positiven Seite des zweiten Ladewegs 21(2) angeschlossen. Die zweite Diode 221 des dritten Entladewegs 22(3) ist zwischen dem Kondensator 213 der negativen Seite des zweiten Ladewegs 21(2) und dem Kondensator 211 der positiven Seite des dritten Ladewegs 21(3) angeschlossen. Die zweite Diode 221 des vierten Entladewegs 22(4) ist zwischen dem Kondensator 213 der negativen Seite des dritten Ladewegs 21(3) und dem Pluspol 201 angeschlossen. Die zweite Diode 221 ist so angeordnet, dass ihre Anode zum k-ten Ladeweg 21(k) oder zum Minuspol 202 zeigt, und ihre Kathode zum (k+1)-ten Ladeweg 21(k+1) oder zum Pluspol 201 zeigt. Infolgedessen erlaubt jeder Entladeweg 22, dem Strom von der Seite des Minuspols 202 über den Kondensator 213 der negativen Seite und/oder den Kondensator 211 der positiven Seite zur Seite des Pluspols 201 zu fließen.
  • Eine Leiterinduktivität jedes Ladewegs 21 kann kleiner als eine Leiterinduktivität jedes Entladewegs 22 sein. Eine Verdrahtungslänge von jedem Ladeweg 21 kann beispielsweise kürzer als eine Verdrahtungslänge von jedem Entladeweg 22 sein. Genauer gesagt kann die Verdrahtungslänge von jedem Ladeweg 21 zwischen Pluspol 201 und Minuspol 202 kürzer sein als die Verdrahtungslänge von jedem Entladeweg 22 zwischen Pluspol 201 und Minuspol 202.
  • [1.2. Betrieb der Dämpfungsschaltung 2]
  • Zunächst wird der Betrieb mit abgeschalteter Schalteinrichtung 11 beschrieben nach einem Zustand, in dem die Schalteinrichtung 11 eingeschaltet ist und die Schalteinrichtung 12 abgeschaltet ist. Im Zustand, in dem die Schalteinrichtung 11 eingeschaltet ist und die Schalteinrichtung 12 abgeschaltet ist fließt ein Ausgangsstrom durch einen Weg des Stromversorgung-Kondensators 10, der Verdrahtung 101 der positiven Seite, der Schalteinrichtung 11 und der Stromversorgung-Ausgangsklemme 19. Zu diesem Zeitpunkt fließt der Ausgangsstrom durch die Leiterinduktivität 1012, in der Energie gespeichert wird.
  • 2 zeigt einen Stromfluss, wenn die Schalteinrichtung 11 nach diesem Zustand abgeschaltet wird. In der Abbildung bezeichnet ein gestrichelter Pfeil einen Stromfluss und ein durchgezogener Pfeil bezeichnet Spannungen des Stromversorgung-Kondensators 10, des Kondensators 211 der positiven Seite, des Kondensators 213 der negativen Seite und dergleichen oder Spannungen, die durch die Leiterinduktivität 1012 oder dergleichen erzeugt werden.
  • Wenn die Schalteinrichtung 11 ausgeschaltet ist, wird der Ausgangsstrom umgeleitet, fließt vom Stromversorgung-Kondensator 10 und der Verdrahtung 101 der positiven Seite zum Kondensator 211 der positiven Seite, zur ersten Diode 212 und zum Kondensator 213 der negativen Seite jedes Ladewegs 21 fließt und wird von der Stromversorgung-Ausgangsklemme 19 über eine Freilaufdiode14 ausgegeben. Infolgedessen wird eine aktuelle Leistung der Leiterinduktivität 1012 durch Laden des Kondensators 211 der positiven Seite und des Kondensators 213 der negativen Seite des Ladewegs 21 absorbiert. Letztendlich wird der gesamte Ausgangsstrom zu einem Weg des Stromversorgung-Kondensators 10, der Verdrahtung 102 der negativen Seite, der Freilaufdiode 14 und der Stromversorgung-Ausgangsklemme 19 umgeleitet. Infolgedessen wird die mit dem Abschaltvorgang der Schalteinrichtung 11 in Zusammenhang stehende Umverteilung vollendet.
  • 3 zeigt einen Stromfluss, wenn die Schalteinrichtung 11 nach einem Zustand, in dem der Abschaltvorgang der Schalteinrichtung 11 vollendet wurde, wieder eingeschaltet wird.
  • Wenn die Schalteinrichtung 11 wieder eingeschaltet wird, wird der Ausgangsstrom, der durch den Weg des Stromversorgung-Kondensators 10, der Verdrahtung 102 der negativen Seite, der Freilaufdiode 14 und der Stromversorgung-Ausgangsklemme 19 floss, auf einen Weg des Stromversorgung-Kondensators 10, der Verdrahtung 102 der negativen Seite, der zweiten Diode 221 jedes Entladewegs 22, der Schalteinrichtung 11 und der Stromversorgung-Ausgangsklemme 19 umgeleitet. Zu diesem Zeitpunkt wird die Energie, die während des Abschaltvorgangs im Kondensator 211 der positiven Seite und/oder im Kondensator 213 der negativen Seite auf der Anodenseite/Kathodenseite der zweiten Diode 221 gespeichert wurde, freigegeben. Letztendlich wird der Ausgangsstrom auf den Weg des Stromversorgung-Kondensators 10, der Verdrahtung 101 der positiven Seite, der Schalteinrichtung 11 und der Stromversorgung-Ausgangsklemme 19 umgeleitet. Infolgedessen wird die mit dem Einschaltvorgang der Schalteinrichtung 11 in Verbindung gebrachte Umleitung abgeschlossen.
  • Nun werden Spannungen des Kondensators 211 der positiven Seite und des Kondensators 213 der negativen Seite während dem Zeitpunkt der Ein- und Abschaltvorgänge der Schalteinrichtung 11 beschrieben. Eine Beziehung zwischen den Spannungen des Kondensators 211 der positiven Seite und dem Kondensator 213 der negativen Seite jedes Ladewegs 21 zum Zeitpunkt des Abschaltvorgangs wird durch die folgende Formel (1) beschrieben. Man beachte jedoch, dass in dieser Abbildung E die Spannung des Stromversorgung-Kondensators 10 ist und Vdc-off eine Zwischenklemmenspannung zwischen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und dem Minuspol 202 zum Zeitpunkt des Abschaltvorgangs ist. Ferner sind Vp(1) bis Vp(3) die Spannungen der Kondensatoren 211 der positiven Seite im ersten Ladeweg 21(1) bis zum dritten Ladeweg 21(3). Ferner sind VN(1) bis VN(3) die Spannungen der Kondensatoren 213 der negativen Seite im ersten Ladeweg 21(1) bis zum dritten Ladeweg 21(3).
  • E ( V p ( 1 ) + V N ( 1 ) ) = ( V p ( 2 ) + V N ( 2 ) ) = ( V p ( 3 ) + V N ( 3 ) ) V dc off
    Figure DE102021131508A1_0001
  • Außerdem wird eine Beziehung zwischen den Spannungen des Kondensators 211 der positiven Seite und dem Kondensator 213 der negativen Seite jedes Ladewegs 21 zum Zeitpunkt des Einschaltvorgangs durch die folgende Formel (2) beschrieben. Man beachte jedoch, dass Vdc-oN in dieser Abbildung eine Zwischenklemmenspannung zwischen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und dem Minuspol 202 zum Zeitpunkt des Einschaltvorgangs ist.
  • E V p ( 1 ) = ( V N ( 1 ) + V p ( 2 ) ) = ( V N ( 2 ) + V p ( 3 ) ) = V N ( 3 ) = V dc-oN
    Figure DE102021131508A1_0002
  • Gemäß der Formel (1) und der Formel (2) wird eine Beziehung zwischen den Spannungen jedes Kondensators 211 der positiven Seite und jedes Kondensators 213 der negativen Seite durch die folgende Formel (3) ausgedrückt (siehe auch die Spannungen in 2 und 3). Man beachte jedoch, dass Vdc in dieser Abbildung eine Zwischenklemmenspannung zwischen dem Pluspol 51 und dem Minuspol 52 in einem Gleichgewichtszustand ist.
  • E = V dc V p ( 1 ) = V N ( 3 ) = 1,5 × V p ( 2 ) = 1,5 × V N ( 2 ) = 3 × V N ( 1 ) = 3 × V p ( 3 )
    Figure DE102021131508A1_0003
  • Aus Formel (3) kann man lernen, dass eine Ladespannung (z.B. 4E/3 in 3) in jedem Ladeweg 21 für den Fall, dass ein Kondensatorstrom unterbrochen wird, höher ist als eine Entladespannung (z.B. E in 3) in jedem der Entladewege 22. Da wegen der Symmetrieeigenschaft des Schaltkreises eine ähnliche Wirkung erzielt wird, wird bei Einschalt- und Abschaltvorgängen der Schalteinrichtung 12 für den Fall, dass der Ausgangsstroms in entgegengesetzter Richtung fließt, auf eine detaillierte Beschreibung verzichtet.
  • Gemäß der oben beschriebenen Dämpfungsschaltung 2 sind N parallele Ladewege 21 vorgesehen, die jeweils den Kondensator 211 der positiven Seite und den Kondensator 213 der negativen Seite aufweisen. Wenn somit der Strom durch das Halbleitermodul 5 unterbrochen wird, geht die in der Leiterinduktivität 1012 gespeicherte Energie durch jeden Ladeweg 21 und lädt den Kondensator 211 der positiven Seite und den Kondensator 213 der negativen Seite auf eine Spannung auf, die höher ist als die Spannung zwischen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und dem Minuspol 202. Die verhindert eine Zerstörung der Vorrichtung aufgrund eines Spannungsüberschwingens.
  • Ferner umfasst die Dämpfungsschaltung 2 (N+1) Entladewege 22, die es dem Strom erlauben, von der Seite des Minuspols 202 zur Seite des Pluspols 201 über den Kondensator 213 der negativen Seite und/oder den Kondensator 211 der positiven Seite zu fließen. Wenn der Strom durch das Halbleitermodul 5 fließt, wird daher die im Kondensator 211 der positiven Seite und im Kondensator 213 der negativen Seite gespeicherte Energie entladen und die Entladespannung jedes Entladewegs 22 fällt auf die Spannung zwischen dem Pluspol 201 und dem Minuspol 202.
  • Da die Ladespannung in jedem der N Ladewege 21, für den Fall, dass der Strom unterbrochen wird, höher als die Entladespannung in jedem der Entladewege 22 ist, kann die Energie, welche den Ladeweg 21 lädt, wenn der Strom unterbrochen wird, nicht weiter den Ladeweg 21 laden, selbst wenn sie durch den Entladeweg 22 entladen wird. Daher wird die Energie, die den Kondensator 211 der positiven Seite und den Kondensator 213 der negativen Seite aufgeladen hat, wenn der Strom unterbrochen wird, im Kondensator 211 der positiven Seite und im Kondensator 213 der negativen Seite geladen und regeneriert wird, ohne als Schaltkreisverlust in Folge eines Ladens und Entladens aufgrund eines Resonanzbetriebs zwischen der Leiterinduktivität 1011 und dem Kondensator 211 der positiven Seite und dem Kondensators 213 der negativen Seite verbraucht zu werden. Dies reduziert die Schaltkreisverluste aufgrund des Resonanzbetriebs.
  • Da es auf diese Weise möglich ist, die Zerstörung der Vorrichtung aufgrund des Überschwingens der Spannung bei Unterbrechen des Stroms zu verhindern und den Schaltkreisverlust zu verringern, kann eine erlaubte Induktivitätsmenge einer Verdrahtung, die mit dem Pluspol 51 und dem Minuspol 52 des Halbleitermoduls 5 verbunden ist, erhöht werden. Das heißt, ein Freiheitsgrad der Leiterlängen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Verdrahtung 102 der negativen Seite kann verbessert werden.
  • Wie oben beschrieben beträgt die Ladespannung in jedem Ladeweg 21 in der Dämpfungsschaltung 2, wenn der Strom unterbrochen wird, 4E/3(V). Daher wird eine Spannung AV1, die aufgrund der Leiterinduktivität 1012 erzeugt wird, einer Stoßspannung, die sofort zwischen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Verdrahtung 102 der negativen Seite erzeugt wird, wird auf Grundlage von 4E/3(V) erzeugt, in einer Form, die zu 4E/3(V) addiert wird.
  • Wenn dagegen ein einzelner Dämpfungskondensator zwischen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Verdrahtung 102 der negativen Seite angeschlossen ist, wird die Spannung ΔV1, die aufgrund der Leiterinduktivität 1012 erzeugt wird, der Stoßspannung in einer Weise erzeugt, die zu E(V) addiert wird, da eine Ladespannung des Dämpfungskondensators E(V) ist.
  • Daher wird in der Dämpfungsschaltung 2 ein gesamte Stoßspannung augenblicklich zwischen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Verdrahtung 102 der negativen Seite aufgrund der Leiterinduktivität 1012 erzeugt, d.h. eine Summenspannung aus der Spannung ΔV1 und Spannung als Basis ist größer, als wenn der einzelne Dämpfungskondensator zwischen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Verdrahtung 102 der negativen Seite angeschlossen ist.
  • [1.3. Betriebswellenform]
  • 4 zeigt Spannungen, die an die Schalteinrichtung 11 angelegt werden, wenn die Schalteinrichtung 11 ausgeschaltet ist und nichtleitend wird. In der Abbildung bezeichnet die senkrechte Achse eine Spannung und die horizontale Achse bezeichnet Zeit. Außerdem ist ein Diagramm auf der linken Seite der Abbildung eine Betriebswellenform, wenn der einzelne Dämpfungskondensator zwischen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Verdrahtung 102 der negativen Seite angeschlossen ist. Ein Diagramm auf der rechten Seite der Abbildung eine Betriebswellenform, wenn die Dämpfungsschaltung 2 zwischen der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Verdrahtung 102 der negativen Seite angeschlossen ist.
  • Wie im Schaubild auf der linken Seite der Abbildung dargestellt, wird die Spannung ΔV1 aufgrund der Leiterinduktivität 1012 in Form einer Addition zur Spannung E(V) des Stromversorgung-Kondensators 10 erzeugt, und Energie einer Spannung ΔV2 aufgrund der Leiterinduktivität 1011 geht durch die Resonanz zwischen der Leiterinduktivität 1011 und dem Dämpfungskondensator verloren, wenn der einzelne Dämpfungskondensator angeschlossen ist.
  • Wenn außerdem wie im Diagramm auf der rechten Seite der Abbildung dargestellt die Dämpfungsschaltung 2 angeschlossen ist, wird die Energie der Spannung ΔV2 ohne Verlust regeneriert, da die Resonanz zwischen der Leiterinduktivität 1011 und dem Dämpfungskondensator nicht erzeugt wird. Die Spannung ΔV1 (ein Spitzenwert der Stoßspannung, die aufgrund der Leiterinduktivität 1012 als Folge des Umleitens zur Dämpfungsschaltung 2 während dem Abschaltvorgang der Schalteinrichtung 11 oder 12 erzeugt wird) wird jedoch in Form einer Addition zur Spannung 4E/3(V) des Ladewegs 21 erzeugt. In der Dämpfungsvorrichtung 7 gemäß diesem Ausführungsbeispiel wird der Ladeweg 21 jedoch so ausgebildet, dass solche eine Stoßspannung ΔV1 reduziert wird.
  • [1.4. Anordnung des Ladewegs 21]
  • 5 zeigt den Ladeweg 21. Ein gepunkteter Pfeil in der Abbildung bezeichnet Strom, der durch den Ladeweg 21 fließt, wenn die Schalteinrichtung 21 abgeschaltet ist. Außerdem werden in dieser Abbildung der Kondensator 211 der positiven Seite, der Kondensator 213 der negativen Seite und die erste Diode 212 als Vorrichtungen dargestellt, die auf einer gedruckten Schaltung oberflächenmontiert sind. Außerdem ist der Ladeweg 21 in dieser Abbildung so ausgebildet, dass er ein z.B. Leitungsmuster 210 aufweist mit einem Verdrahtungselement mit Ausnahme der Vorrichtungen als Leitungsmuster 210, kann aber auch einen Leiterdraht aus Metall wie z.B. Kupfer aufweisen. In dieser Abbildung sind die Verdrahtung 101 der positiven Seite und die Verdrahtung 102 der negativen Seite nicht dargestellt aber die Verdrahtung 101 der positiven Seite und die Verdrahtung 102 der negativen Seite können so angeordnet sein, dass sie sich entlang der senkrechten Richtung der Abbildung erstrecken und in horizontaler Richtung voneinander beabstandet sind, oder können so angeordnet sein, dass sie sich entlang der horizontalen Richtung der Abbildung erstrecken und in senkrechter Richtung voneinander beabstandet sind.
  • Mindestens ein Ladeweg 21 der Vielzahl von Ladewegen 21 in der Dämpfungsschaltung 2 kann eine Vielzahl von Abschnitten (als benachbarte Abschnitte 215 bezeichnet) aufweisen, die verdreht sind und nebeneinander liegen. „Benachbart angeordnet“ bedeutet nebeneinander in einer Richtung, die sich von einer Richtung unterscheidet, in welcher Strom fließt (z.B. eine Richtung senkrecht zur Richtung, in welcher der Strom fließt). Die benachbarten Abschnitte 215 können in gegensätzlichen Richtungen verlaufen und können es dem Strom erlauben, in gegensätzlichen Richtungen zu fließen. Infolgedessen können die benachbarten Abschnitte 215 wechselseitig aufeinander einwirken, so dass sich die Magnetfelder gegenseitig aufheben.
  • Die Vielzahl benachbarter Abschnitte 215 kann zwei oder mehr Abschnitte aufweisen unter einem Abschnitt, der zwischen dem Pluspol 201 und der ersten Diode 212 enthalten ist, einem Abschnitt, der zwischen dem Kondensator 211 der positiven Seite und dem Kondensator der negativen Seite 213 enthalten ist, einem Abschnitt, der zwischen dem Pluspol 201 und dem Kondensator 211 der positiven Seite enthalten ist, einem Abschnitt, der zwischen der ersten Diode 212 und dem Kondensator 213 der negativen Seite enthalten ist, einem Abschnitt, der zwischen dem Kondensator 213 der negativen Seite und dem Minuspol 202 enthalten ist. Jeder der benachbarten Abschnitte 215 kann eine gerade Form oder eine gekrümmte Form aufweisen.
  • Beispielsweise in dieser Abbildung hat der Ladeweg 21 drei benachbarte Abschnitte 215. Die benachbarten Abschnitte 215 sind der Abschnitt, der zwischen dem Pluspol 201 und der ersten Diode 212 enthalten ist, der Abschnitt, der zwischen dem Kondensator 211 der positiven Seite und dem Kondensator 213 der negativen Seite enthalten ist, und der Abschnitt, der zwischen der ersten Diode 212 und dem Minuspol 202 enthalten ist.
  • Mindestens zwei der Vielzahl benachbarter Abschnitte 215, die in einem Ladeweg 21 enthalten sind, können auf einer Oberfläche der Karte angeordnet sein, auf welcher die Dämpfungsschaltung 2 ausgebildet ist. In diesem Fall können die mindestens zwei benachbarten Abschnitte 215 in derselben Schicht (z.B. eine äußerste Schicht) auf der einen Oberfläche angeordnet sein oder können in unterschiedlichen Schichten auf der einen Oberfläche angeordnet sein. Wenn die benachbarten Abschnitte 215 in den unterschiedlichen Schichten auf der einen Oberfläche der Karte angeordnet sind, kann jede der Schichten mit einer dazwischenliegen Isolierschicht laminiert und über ein leitendes Via elektrisch verbunden sein.
  • Da der Ladeweg 21 gemäß der oben beschriebenen Dämpfungsvorrichtung 7 mit dem Ladeweg 21 die Vielzahl benachbarter Abschnitte 215 umfasst, die gedreht sind und nebeneinander liegen, wirken diese benachbarten Abschnitte 215 wechselseitig aufeinander ein, um die Magnetfelder aufzuheben, und die Induktivität des Ladewegs 21 und schließlich die innere Induktivität und die Leiterinduktivität 1012 der Dämpfungsschaltung 2 werden verringert. Daher ist es möglich, eine Stoßspannung zu reduzieren, wenn der Umschaltkreis 3 abgeschaltet ist.
  • Da außerdem die mindestens zwei benachbarten Abschnitte 215 auf der einen Oberfläche der Karte angeordnet sind, können die benachbarten Abschnitte 215 einfach ausgebildet werden.
  • Wenn außerdem die mindestens zwei benachbarten Abschnitte 215 in derselben Schicht auf der einen Oberfläche angeordnet sind, kann der Ladeweg 21 einfach erzeugt werden, da die benachbarten Abschnitte 215 in derselben Schicht ausgebildet werden können, um den Ladeweg 21 zu bilden.
  • Wenn außerdem die mindestens zwei benachbarten Abschnitte 215 in den unterschiedlichen Schichten auf der einen Oberfläche angeordnet sind, kann sichergestellt werden, dass die benachbarten Abschnitte 215 wechselseitig aufeinander einwirken, um gegenseitig Magnetfelder aufzuheben, und die Induktivität des Ladewegs 21 wird verringert.
  • [1.5. Gesamte Anordnung der Dämpfungsschaltung 2]
  • 6 zeigt eine gesamte Anordnung der Dämpfungsschaltung 2.
  • Jeder Ladeweg 21 der Dämpfungsschaltung 2 kann die Vielzahl benachbarter Abschnitte 215 aufweisen, die verdreht sind und nebeneinander liegen. Auf eine Darstellung von Bezugszeichen wird in dieser Abbildung beispielsweise verzichtet, aber jeder der drei Ladewege 21(1) bis 21(3) kann drei benachbarte Abschnitte 215 aufweisen wie in 5.
  • Jeder Entladeweg 22 der Dämpfungsschaltung 2 kann beliebig angeordnet werden, um den Ladeweg 21 zu umgehen. Als ein Beispiel in dieser Ausführungsform kann der Entladeweg 22 mit einem Leitungsmuster 220 auf einer von der des Leitungsmusters 210 des Ladewegs 21 verschiedenen Schicht ausgebildet sein. Eine Spule kann in einem mittleren Teil des Entladewegs 22 angeordnet sein, um die Induktivität zu erhöhen. Ein leitendes Via (nicht dargestellt) kann in einem elektrisch verbundenen Teil zwischen dem Leitungsmuster 210 und dem Leitungsmuster 220 angeordnet sein. Außerdem zeigt ein Pfeil in jeder Linienart in der Abbildung einen Strom, der fließt, wenn die Schalteinrichtung 11 eingeschaltet ist.
  • 7 zeigt einen Stromfluss in 6 auf einem Schaltplan. Wie in dieser Abbildung dargestellt zeigt ein gepunkteter Pfeil einen Strom, der durch den ersten Entladeweg 22(1) fließt, ein durchgezogener Pfeil zeigt einen Strom, der durch den zweiten Entladeweg 22(2) fließt, ein Pfeil mit einer doppelt gepunkteten Kettenlinie zeigt einen Strom, der durch den dritten Entladeweg 22(3) fließt und ein gestrichelter Pfeil zeigt einen Strom, der durch den vierten Entladeweg 22(4) fließt.
  • Wie in 6 dargestellt, können ein Teil der Verdrahtung 101 der positiven Seite zwischen dem Pluspol 51 des Umschaltkreises 3 und dem Pluspol 201 der Dämpfungsvorrichtung 7 und ein Teil der Verdrahtung 102 der negativen Seite zwischen dem Minuspol 52 des Umschaltkreises 3 und dem Minuspol 202 der Dämpfungsvorrichtung 7 nebeneinander liegen. Beispielsweise können der Teil der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Teil der Verdrahtung 102 der negativen Seite in derselben Schicht auf der einen Oberfläche der Karte nebeneinander liegend angeordnet sein oder können in den unterschiedlichen Schichten nebeneinander liegend angeordnet sein. Beispielsweise können der Teil der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Teil der Verdrahtung 102 der negativen Seite in flacher Form in den unterschiedlichen Schichten der Karte nebeneinander liegend angeordnet sein. Der Teil der Verdrahtung 101 der positiven Seite und der Teil der Verdrahtung 102 der negativen Seite die nebeneinander liegen können wechselseitig aufeinander einwirken, um gegenseitig Magnetfelder aufzuheben. Infolgedessen wird die Leiterinduktivität 1012 zwischen der Dämpfungsschaltung 2 und den Schalteinrichtungen 11 und 12 weiter reduziert, so dass die Stoßspannung beim Abschalten des Umschaltkreises 3 weiter reduziert werden kann.
  • [1.6. Abstand zwischen benachbarten Abschnitten 215]
  • 8 zeigt eine Beziehung zwischen einer Leiterinduktivität und einem Abstand zwischen Leitern. In der Abbildung bezeichnet eine horizontale Achse ein Verhältnis zwischen dem Abstand (D) zwischen Leitern, für den Fall, dass die Leiter nebeneinander angelegt sind, sowie einen Leiterradius (a). Die Abstand zwischen Leitern kann ein Abstand zwischen Mitten der Leiter sein. Außerdem bezeichnet die senkrechte Achse ein Verhältnis zwischen der Leiterinduktivität (L) und eine Referenzinduktivität (Lo). Die Referenzinduktivität (Lo) kann eine Induktivität sein, wenn der Abstand zwischen Leitern groß genug ist, und ist beispielsweise in dieser Abbildung die Induktivität bei D/a=20 (siehe Kreisdiagramm in der Abbildung). Der Leiterradius kann eine Länge der halben Breite des Leitungsmusters haben.
  • Wie in dieser Abbildung dargestellt, wenn der Abstand zwischen Leitern verringert wird, wird die Leiterinduktivität verringert, und wenn D/a gleich 4 wird (d.h. der Abstand zwischen Leitern (D) wird das 4-fache des Leiterradius (a)), wird einer Verringerungsrate der Induktivität ungefähr 50% (siehe Dreiecksdiagramm in der Abbildung). Somit kann als Beispiel in dieser Ausführungsform der Abstand (D) zwischen Mittellinien der benachbarten Abschnitte 215 das 4-fache oder weniger der Breite (a) des Leitungsmusters betragen.
  • [2. Abwandlung]
  • 9 zeigt eine Abwandlung der Anordnung des Ladewegs 21. In der Abbildung bezeichnet die obere Seite einer gestrichpunkteten Linie eine Vorderseite der Karte und die untere Seite bezeichnet eine Rückeseite der Karte.
  • Wie in dieser Abbildung dargestellt können zwei oder mehr benachbarte Abschnitte 215 der Vielzahl benachbarter Abschnitte 215 im Ladeweg 21 mit einer Karte dazwischen angeordnet sein. Infolgedessen kann sichergestellt werden, dass die benachbarten Abschnitte 215 wechselseitig aufeinander einwirken, um gegenseitig Magnetfelder aufzuheben, und die Induktivität des Ladewegs 21 wird verringert. In der Abbildung wirken beispielsweise zwei benachbarte Abschnitte 215, die mit einem Kreis markiert sind, d.h. zwei Abschnitte, welche der Abschnitt zwischen dem Pluspol 201 und der ersten Diode 212 und der Abschnitt zwischen dem Kondensator 213 der negativen Seite und dem Minuspol 202 sind, wechselseitig aufeinander ein, um die Induktivität zu verringern, und zwei benachbarte Abschnitte 215, die mit einem Dreieck markiert sind, d.h. zwei Abschnitte, welche der Abschnitt zwischen dem Kondensator 211 der positiven Seite und dem Kondensator 213 der negativen Seite und der Abschnitt zwischen der ersten Diode 212 und dem negativseitigen Anschluss 202 sind, wirken wechselseitig aufeinander ein, um die Induktivität zu verringern.
  • 10 zeigt eine weitere Abwandlung der Anordnung des Ladewegs 21. Der Ladeweg 21 kann eine gerade Anzahl benachbarter Abschnitte 215 aufweisen. Dies erlaubt es, die Induktivität des Ladewegs 21 effektiv zu reduzieren. Beispiels weise umfasst der Ladeweg 21 in der Abbildung vier benachbarte Abschnitte 215: den Abschnitt zwischen dem Pluspol 201 und der ersten Diode 212, den Abschnitt zwischen dem Kondensator 211 der positiven Seite und dem Kondensator 213 der negativen Seite, den Abschnitt zwischen der ersten Diode 212 und dem Kondensator 213 der negativen Seite und den Abschnitt zwischen der ersten Diode 212 und dem Minuspol 202.
  • Während die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben wurden, ist der technische Umfang der Erfindung nicht auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Für den Fachmann ist es offensichtlich, dass zu den oben beschriebenen Ausführungsformen verschiedene Änderungen und Verbesserungen hinzugefügt werden können. Aus dem Schutzbereich der Ansprüche ergibt sich auch, dass die mit solchen Änderungen oder Verbesserungen hinzugefügten Ausführungsformen in den technischen Umfang der Erfindung einbezogen werden können.
  • Die Vorgänge, Prozeduren, Schritte und Stufen jedes Prozesses, die von einer Vorrichtung, einem System, einem Programm und einem Verfahren durchgeführt werden, die in den Ansprüchen, Ausführungsbeispielen oder Zeichnungen dargestellt sind, können in beliebiger Reihenfolge ausgeführt werden, solange die Reihenfolge nicht durch „vorher“, „vor“ oder ähnlichen Begriffen angegeben ist und solange die Ausgabe eines vorhergehenden Prozesses nicht in einem späteren Prozess verwendet wird. Selbst wenn der Prozessablauf in den Ansprüchen, Ausführungsbeispielen oder Figuren durch Begriffe wie „erste“ oder „nächste“ beschrieben wird, bedeutet dies nicht unbedingt, dass der Prozess in dieser Reihenfolge durchgeführt werden muss.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Stromrichter
    2
    Dämpfungsschaltung
    3
    Umschaltkreis
    4
    Spannung
    5
    Halbleitermodul
    7
    Dämpfungsvorrichtung
    10
    Stromversorgungskondensator
    11
    Schalteinrichtung
    12
    Schalteinrichtung
    13
    Freilaufdiode
    14
    Freilaufdiode
    19
    Stromversorgung-Ausgangsklemme
    21
    Ladeweg
    22
    Entladeweg
    51
    Pluspol
    52
    Minuspol
    101
    Verdrahtung positiver Seite
    102
    Verdrahtung negativer Seite
    201
    Pluspol
    202
    Minuspol
    210
    Leitungsmuster
    211
    Kondensator der positiven Seite
    212
    erste Diode
    213
    Kondensator der negativen Seite
    215
    benachbarte Abschnitte
    220
    Leitungsmuster
    221
    zweite Diode
    1011
    Leiterinduktivität
    1012
    Leiterinduktivität
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2016144340 [0002]
    • WO 2012/111397 [0002]
    • WO 2016/140008 [0002]

Claims (8)

  1. Dämpfungsvorrichtung, umfassend: N (N ist eine ganze Zahl größer als oder gleich 1) parallele Ladewege, die jeweils einen Kondensator der positiven Seite, eine erste Diode und einen Kondensator der negativen Seite aufweisen, die der Reihe nach in Serie zwischen einem Pluspol und einem Minuspol angeschlossen sind, und die konfiguriert sind, Strom zu erlauben, von der Pluspol-Seite zur Minuspol-Seite zu fließen; und (N+1) parallele Entladewege, die jeweils eine zweite Diode aufweisen, die zwischen dem Minuspol oder dem Kondensator der negativen Seite im k-ten Ladeweg (k ist eine ganze Zahl größer als oder gleich 0 und kleiner als N) der N Ladewege und dem Kondensator der positiven Seite im (k+1)-ten Ladeweg der N Ladewege oder dem Pluspol angeschlossen ist, und die konfiguriert sind, Strom zu erlauben, von der Minuspol-Seite über mindestens einen des Kondensators der negativen Seite und des Kondensators der positiven Seite zur Pluspol-Seite zu fließen, wobei mindestens einer der Ladewege eine Vielzahl von Abschnitten aufweist, die gedreht sind und nebeneinander liegen.
  2. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die mindestens zwei Abschnitte der Vielzahl von Abschnitten auf einer Oberfläche einer Karte angeordnet sind.
  3. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die mindestens zwei Abschnitte in derselben Schicht auf der einen Oberfläche angeordnet sind.
  4. Dämpfungsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die mindestens zwei Abschnitte in verschiedenen Schichten auf der einen Oberfläche angeordnet sind.
  5. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei zwei oder mehr der Abschnitte der Vielzahl von Abschnitten mit einer Karte dazwischen angeordnet sind.
  6. Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Ladeweg ausgebildet ist, ein Leitungsmuster zu enthalten, und ein Abstand zwischen Mittellinien der Vielzahl von Abschnitten das 4-fache oder weniger einer Breite des Leitungsmusters beträgt.
  7. Stromrichter, umfassend: die Dämpfungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6; und einen Umschaltkreis, der mit dem Pluspol und dem Minuspol verbunden ist.
  8. Stromrichter nach Anspruch 7, wobei ein Teil einer Verdrahtung zwischen einem Pluspol des Umschaltkreises und einem Pluspol der Dämpfungsvorrichtung und ein Teil einer Verdrahtung zwischen einem Minuspol des Umschaltkreises und einem Minuspol der Dämpfungsvorrichtung nebeneinander liegen.
DE102021131508.5A 2021-01-14 2021-12-01 Dämpfungsvorrichtung und stromrichter Pending DE102021131508A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-004218 2021-01-14
JP2021004218A JP2022108967A (ja) 2021-01-14 2021-01-14 スナバ装置および電力変換装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102021131508A1 true DE102021131508A1 (de) 2022-07-14

Family

ID=82116287

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102021131508.5A Pending DE102021131508A1 (de) 2021-01-14 2021-12-01 Dämpfungsvorrichtung und stromrichter

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11632038B2 (de)
JP (1) JP2022108967A (de)
CN (1) CN114765414A (de)
DE (1) DE102021131508A1 (de)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012111397A1 (ja) 2011-02-17 2012-08-23 富士電機株式会社 半導体装置の内部配線構造
JP2016144340A (ja) 2015-02-03 2016-08-08 株式会社サムスン日本研究所 スナバ回路
WO2016140008A1 (ja) 2015-03-05 2016-09-09 富士電機株式会社 半導体装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2658427B2 (ja) * 1989-01-17 1997-09-30 富士電機株式会社 電力変換用半導体素子のスナバ回路とそのモジュール装置
WO2016103324A1 (ja) * 2014-12-22 2016-06-30 三菱電機株式会社 電力変換装置および電力用半導体モジュール

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2012111397A1 (ja) 2011-02-17 2012-08-23 富士電機株式会社 半導体装置の内部配線構造
JP2016144340A (ja) 2015-02-03 2016-08-08 株式会社サムスン日本研究所 スナバ回路
WO2016140008A1 (ja) 2015-03-05 2016-09-09 富士電機株式会社 半導体装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11632038B2 (en) 2023-04-18
US20220224221A1 (en) 2022-07-14
JP2022108967A (ja) 2022-07-27
CN114765414A (zh) 2022-07-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP0166968B1 (de) Halbleiter-Modul für eine schnelle Schaltanordnung
EP3278441B1 (de) Verlustarmer modularer multilevelkonverter
EP2432109B1 (de) Modularer Schalter für einen elektrischen Umrichter, elektrischer Umrichter sowie Verfahren zum Betreiben eines elektrischen Umrichters
DE60127027T2 (de) Halbleiterelement mit Leistungsverdrahtungsstruktur
DE102018106357A1 (de) Leistungsumwandlungsgerät
DE202011111042U1 (de) Elektronische Schaltung
DE112015005718T5 (de) Leistungswandlungsvorrichtung
EP0660496B1 (de) Umrichteranordnung mit niederinduktivem Kommutierungskreis
DE102015223002A1 (de) Leistungsumsetzungsvorrichtung und Eisenbahnfahrzeug mit derselben
DE102013209556A1 (de) Gleichspannungswandler
DE102018217867A1 (de) Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Ansteuern derselben
EP2989660B1 (de) Halbleiterstapel für umrichter mit snubber-kondensatoren
DE102017219674A1 (de) Halbleiter-Leistungsmodul mit integriertem Kondensator
DE102009039195A1 (de) N-stufiger elektrischer Stromrichter
CH668518A5 (de) Inverter.
DE102020105507A1 (de) Spannungsbegrenzermodul, spannungsbegrenzervorrichtung und leistungsumsetzvorrichtung
DE19523095A1 (de) Stromrichterschaltungsanordnung
DE102014213784A1 (de) Umrichter
DE102021131508A1 (de) Dämpfungsvorrichtung und stromrichter
DE102017106626A1 (de) Boost Chopper Schaltung
DE102017101726A1 (de) Boost-Chopper-Schaltung
DE102017202130A1 (de) DC/DC-Wandler mit Vollbrückenansteuerung
DE102015101087A1 (de) Schaltungsanordnung
DE102020207668A1 (de) Dämpfungsschaltung und stromrichter
DE102019132702A1 (de) Begrenzungsvorrichtung und leistungsumsetzungsvorrichtung

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed