DE102022204400A1 - Inverter with at least one half bridge - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter (1) mit mindestens einer Halbbrücke (10), wobei die Halbbrücke (10) mindestens einen High-Side-Transistor (11) und mindestens einen Low-Side-Transistor (12) aufweist, wobei die Halbbrücke (10) mit mindestens einem Kühlkörper verbunden ist, wobei der Kühlkörper als quaderförmige Keramik (16) ausgebildet ist, die mindestens einen Kühlmittel-Kanal (17) aufweist, wobei der mindestens eine High-Side-Transistor (11) auf einer Oberseite (O) der Keramik (16) angeordnet ist und der mindestens eine Low-Side-Transistor (12) auf einer gegenüberliegenden Unterseite (U) angeordnet ist, wobei die Keramik (16) teilweise metallisiert ist, wobei die Metallisierungen (13-15) mindestens die Ein- und Ausgänge der Halbbrücke (10) bilden.The invention relates to an inverter (1) with at least one half-bridge (10), the half-bridge (10) having at least one high-side transistor (11) and at least one low-side transistor (12), the half-bridge (10 ) is connected to at least one heat sink, the heat sink being designed as a cuboid ceramic (16) which has at least one coolant channel (17), the at least one high-side transistor (11) being on a top side (O) of the Ceramic (16) is arranged and the at least one low-side transistor (12) is arranged on an opposite underside (U), the ceramic (16) being partially metallized, the metallizations (13-15) being at least the input and form outputs of the half bridge (10).
Description
Die Erfindung betrifft einen Wechselrichter mit mindestens einer Halbbrücke.The invention relates to an inverter with at least one half bridge.
Wechselrichter haben vielfältige Einsatzgebiete. Ein Einsatzgebiet ist die Verwendung in Traktionsnetzen eines Kraftfahrzeugs. Dabei wird beispielsweise eine 400 V - 800 V Gleichspannung typischerweise in eine dreiphasige Wechselspannung gewandelt, um eine dreiphasige Elektromaschine anzutreiben. Aufgrund der Schaltvorgänge kommt es dabei zu einer erheblichen Verlustwärme in den Leistungstransistoren.Inverters have a wide range of applications. One area of application is use in the traction networks of a motor vehicle. For example, a 400 V - 800 V DC voltage is typically converted into a three-phase AC voltage in order to drive a three-phase electric machine. Due to the switching processes, there is considerable heat loss in the power transistors.
Aus der
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Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, einen Wechselrichter zu schaffen, der eine kompakte Bauform bei guter Kühlleistung aufweist.The invention is based on the technical problem of creating an inverter that has a compact design with good cooling performance.
Die Lösung des technischen Problems ergibt sich durch einen Wechselrichter mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.The solution to the technical problem results from an inverter with the features of claim 1. Further advantageous embodiments of the invention result from the subclaims.
Hierzu weist der Wechselrichter mindestens eine Halbbrücke auf, die mindestens einen High-Side-Transistor und mindestens einen Low-Side-Transistor aufweist, wobei die Halbbrücke mit mindestens einem Kühlkörper verbunden ist. Dabei ist der Kühlkörper als quaderförmige Keramik ausgebildet, die mindestens einen Kühlmittel-Kanal aufweist. Dabei ist der mindestens eine High-Side-Transistor auf einer Oberseite der Keramik angeordnet und der mindestens eine Low-Side-Transistor ist auf einer gegenüberliegenden Unterseite angeordnet. Die Keramik ist dabei teilweise metallisiert, wobei die Metallisierungen mindestens die Ein- und Ausgänge der Halbbrücke bilden. Somit lässt sich ein sehr kompaktes Design schaffen, wobei die beiden Hälften der Halbbrücke gleichmäßig gekühlt werden, wobei die Verbindungen sehr kurz sind, sodass parasitäre Induktivitäten minimiert werden. Darüber hinaus erlaubt diese Anordnung noch weitere vorteilhafte Ausgestaltungen, was noch erläutert wird. Die Metallisierungen sind vorzugsweise aus Kupfer. Dabei kann die Keramik auch mehrere Kühlmittel-Kanäle ggf. mit einer inneren Struktur aufweisen. Die High-Side- und Low-Side-Transistoren werden vorzugsweise als nackte Chips (Bare dies) auf der Keramik befestigt, beispielsweise verlötet oder gesintert, was die Abführung der Verlustwärme verbessert und die Kompaktheit erhöht.For this purpose, the inverter has at least one half-bridge, which has at least one high-side transistor and at least one low-side transistor, the half-bridge being connected to at least one heat sink. The heat sink is designed as a cuboid ceramic that has at least one coolant channel. The at least one high-side transistor is arranged on an upper side of the ceramic and the at least one low-side transistor is arranged on an opposite underside. The ceramic is partially metallized, with the metallization forming at least the inputs and outputs of the half bridge. This allows a very compact design to be created where the two halves of the half bridge are cooled evenly, with the connections being very short so that parasitic inductances are minimized. In addition, this arrangement allows further advantageous configurations, which will be explained later. The metallizations are preferably made of copper. The ceramic can also have several coolant channels, possibly with an internal structure. The high-side and low-side transistors are preferably attached to the ceramic as bare chips, for example soldered or sintered, which improves the dissipation of heat loss and increases compactness.
In einer Ausführungsform weist der Wechselrichter drei Halbbrücken auf, wobei die High-Side-Transistoren aller Halbbrücken auf der Oberseite einer gemeinsamen Keramik und die Low-Side-Transistoren aller Halbbrücken auf der gegenüberliegenden Unterseite der gemeinsamen Keramik angeordnet sind, was das Design weiter komprimiert, aber gewisse Anforderungen an die Länge der Keramik stellt. Es kann aber auch vorgesehen sein, dass beispielsweise die High-Side-Transistoren der ersten und dritten Halbbrücke sowie der Low-Side-Transistor der zweiten Halbbrücke auf der Oberseite der Keramik angeordnet sind und entsprechend der High-Side-Transistor der zweiten Halbbrücke und die Low-Side-Transistoren der ersten und dritten Halbbrücke auf der Unterseite angeordnet sind.In one embodiment, the inverter has three half-bridges, with the high-side transistors of all half-bridges arranged on the top of a common ceramic and the low-side transistors of all half-bridges on the opposite bottom of the common ceramic, further compressing the design. but places certain demands on the length of the ceramic. But it can also be provided that For example, the high-side transistors of the first and third half-bridge and the low-side transistor of the second half-bridge are arranged on the top of the ceramic and accordingly the high-side transistor of the second half-bridge and the low-side transistors of the first and third half bridge are arranged on the bottom.
In einer alternativen Ausführungsform weist der Wechselrichter drei Halbbrücken auf, wobei die Halbbrücken auf verschiedenen Keramiken angeordnet sind. Dabei kann weiter vorgesehen sein, dass die drei Keramiken vergossen werden, wobei die Kühlmittel-Kanäle zueinander fluchtend angeordnet sind und die Keramiken auf Stoß zueinander angeordnet sind. Hierdurch wird erreicht, dass nur eine Kühlmittelpumpe benötigt wird, wobei die Anforderungen an die Herstellung der Keramik reduziert sind.In an alternative embodiment, the inverter has three half-bridges, with the half-bridges being arranged on different ceramics. It can further be provided that the three ceramics are cast, with the coolant channels being arranged in alignment with one another and the ceramics being arranged in abutment with one another. This ensures that only one coolant pump is required, with the requirements for the production of the ceramic being reduced.
In einer weiteren Ausführungsform ist der Halbbrücke jeweils mindestens ein Kurzschlussring zugeordnet, der durch eine umlaufende Metallisierung auf der Keramik gebildet ist. Dieser Kurzschlussring reduziert durch gegenläufige Magnetfelder in Folge der in ihm induzierten Ströme die parasitäre Induktivität der Halbbrücke auf der DC-Seite, sodass Spannungsspitzen aufgrund der Schaltvorgänge reduziert werden.In a further embodiment, the half bridge is assigned at least one short-circuit ring, which is formed by a circumferential metallization on the ceramic. This short-circuit ring reduces the parasitic inductance of the half-bridge on the DC side by opposing magnetic fields as a result of the currents induced in it, so that voltage peaks due to the switching processes are reduced.
In einer weiteren Ausführungsform ist der mindestens eine Kurzschlussring mit dem Wechselspannungs-Anschluss der Halbbrücke elektrisch verbunden.In a further embodiment, the at least one short-circuit ring is electrically connected to the AC voltage connection of the half bridge.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Halbbrücke jeweils vier High-Side-Transistoren und vier Low-Side-Transistoren auf, wobei die vier High-Side-Transistoren und die vier Low-Side-Transistoren jeweils parallel verschaltet sind, wobei die High-Side-Transistoren und die Low-Side-Transistoren in zwei Reihen angeordnet sind, wobei die Metallisierung des positiven Gleichspannungsanschlusses und die Metallisierung des Wechselspannungsanschlusses derart strukturiert sind, dass sich ein zentraler Einspeisepunkt für alle High-Side-Transistoren und ein zentraler Einspeisepunkt für alle Low-Side-Transistoren ergibt. Hierdurch wird der Stromfluss symmetriert.In a further embodiment, the half bridge has four high-side transistors and four low-side transistors, with the four high-side transistors and the four low-side transistors each being connected in parallel, with the high-side transistors being connected in parallel. Transistors and the low-side transistors are arranged in two rows, with the metallization of the positive DC voltage connection and the metallization of the AC voltage connection being structured in such a way that there is a central feed point for all high-side transistors and a central feed point for all low-side -Transistors results. This symmetrizes the current flow.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Metallisierung des Wechselspannungs-Anschlusses jeweils zwei T-förmige Strukturen auf, die links und rechts an den High-Side-Transistoren und/oder links und rechts an den Low-Side-Transistoren angeordnet sind, sodass der Stromfluss symmetriert wird, da die Verbindungslängen symmetriert sind.In a further embodiment, the metallization of the AC voltage connection has two T-shaped structures, which are arranged left and right on the high-side transistors and/or left and right on the low-side transistors, so that the current flow is symmetrical because the connection lengths are symmetrical.
In einer weiteren Ausführungsform weisen die Gleichspannungsanschlüsse metallische Laschen auf. Diese Laschen können aus der Keramik ausgeformt und metallisiert werden oder aber sind separate Bauteile, die mit der Metallisierung der Keramik beispielsweise verlötet werden. Vorzugsweise sind die Laschen derart ausgebildet, dass diese einen sehr geringen Abstand zueinander aufweisen, sodass die Verbindungen eines Zwischenkreiskondensators zwischen den beiden Anschlüssen sehr kurz sind und eine kleine Fläche aufspannen, sodass parasitäre Induktivitäten reduziert werden. Vorzugsweise wird der Zwischenkreiskondensator zwischen die Laschen geschoben, sodass die zwischen den Anschlüssen aufgespannte Fläche auf ein Minimum reduziert wird.In a further embodiment, the DC voltage connections have metallic tabs. These tabs can be formed from the ceramic and metallized or they can be separate components that are, for example, soldered to the metallization of the ceramic. The tabs are preferably designed in such a way that they are at a very small distance from one another, so that the connections of an intermediate circuit capacitor between the two connections are very short and span a small area, so that parasitic inductances are reduced. The intermediate circuit capacitor is preferably pushed between the tabs so that the area spanned between the connections is reduced to a minimum.
In einer weiteren Ausführungsform sind Gate-Treiber-Leiterplatten auf der Keramik angeordnet. Die Verbindung von den Gate-Treiber-Leiterplatten zu den High-Side- und Low-Side-Transistoren kann dabei durch Bonddrähte hergestellt werden oder durch die Keramik geführt werden.In a further embodiment, gate driver circuit boards are arranged on the ceramic. The connection from the gate driver circuit boards to the high-side and low-side transistors can be made using bonding wires or routed through the ceramic.
Die High-Side- und Low-Side-Transistoren sind vorzugsweise als Silizium -Karbid (SiC)-MOSFETs ausgebildet. Bei einer Parallelschaltung von mehreren Transistoren (z.B. vier oder sechs) können diese gleichartig angesteuert werden, indem alle Gate-Anschlüsse miteinander (ggf. über Widerstände) verbunden sind. Es ist alternativ möglich, die Transistoren voneinander unabhängig anzusteuern, was eine größere Flexibilität zur Einstellung der Spannungsverläufe ermöglicht.The high-side and low-side transistors are preferably designed as silicon carbide (SiC) MOSFETs. If several transistors (e.g. four or six) are connected in parallel, they can be controlled in the same way by connecting all gate connections to one another (possibly via resistors). Alternatively, it is possible to control the transistors independently of each other, which allows greater flexibility for setting the voltage curves.
Ein bevorzugtes Anwendungsgebiet ist der Einsatz in einem Traktionsnetz eines Kraftfahrzeugs.A preferred area of application is use in a traction network of a motor vehicle.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Figuren zeigen:
-
1 eine schematische Darstellung einer Halbbrücke mit einem Zwischenkreiskondensator, -
2 eine schematische Darstellung einer Halbbrücke auf einer Keramik in einer perspektivischen Draufsicht, -
3 eine schematische Darstellung der Halbbrücke gemäß2 in einer perspektivischen Unteransicht, -
4 eine Detailansicht der Gleichspannungsanschlüsse, -
5 eine alternative Ausführungsform mit gebogenen Laschen, -
6 eine Seitenansicht einer alternativen Ausführungsform, -
7 eine Draufsicht auf die Ausführungsform gemäß6 , -
8 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform mit drei Halbbrücken und -
9 eine Draufsicht auf eine weitere Ausführungsform mit drei Halbbrücken.
-
1 a schematic representation of a half bridge with an intermediate circuit capacitor, -
2 a schematic representation of a half bridge on a ceramic in a perspective top view, -
3 a schematic representation of the half bridge according to2 in a perspective bottom view, -
4 a detailed view of the DC voltage connections, -
5 an alternative embodiment with curved tabs, -
6 a side view of an alternative embodiment, -
7 a top view of the embodiment according to6 , -
8th a top view of another embodiment with three half bridges and -
9 a top view of another embodiment with three half bridges.
In der
Die Balken mit den unterschiedlichen Schraffierungen sollen dabei helfen, in den nachfolgenden Figuren die verschiedenen Metallisierungen 13, 14, 16 besser zuordnen zu können. Die Verwendung von mehreren parallel geschalteten Transistoren hat dabei den Vorteil, dass sich die Ströme aufteilen. Insbesondere bei SiC-Transistoren sind die bisher erreichbaren Chipflächen nicht ausreichend, um beispielsweise 150 kW-Leistung ohne Parallelisierung zu schalten. Durch die Verwendung mehrerer paralleler Transistoren wird dieses Problem umgangen. Aus Vereinfachungsgründen ist hier eine Gate-Ansteuerung nicht dargestellt. Dabei können die Gates aller High-Side-Transistoren 11 ein gemeinsames Steuersignal erhalten (wie in
In
Entsprechend sind die auf der Unterseite des Transistors befindlichen, nicht sichtbaren Drain-Anschlüsse der Low-Side-Transistoren 12 mit der Metallisierung 15 des Wechselspannungs-Anschlusses AC-OUT verbunden und die Source-Anschlüsse S über Bond-Drähte 19 mit der Metallisierung 14 verbunden. Dabei weisen die Gleichspannungsanschlüsse DC+, DC- und der Wechselspannungs-Anschluss AC-OUT jeweils Laschen 20-22 auf, die über den quaderförmigen Teil der Keramik herausragen, wobei die Laschen 20-22 separate Teile sein können oder aber aus der Metallisierung der Keramik 16 herausgeformt sein können. Die Metallisierungen 13-15 sind vorzugsweise aus Kupfer. Weiter dargestellt sind drei Gate-Anschlüsse G der Transistoren 11, 12, die entweder mit externen Anschlüssen des Leistungsmoduls verbunden sind oder aber ebenfalls über Bonddrähte mit Gate-Treiber-Bausteinen verbunden sind, die vorzugsweise auf einer Leiterplatte angeordnet sind, die ebenfalls auf der Keramik 16 angeordnet ist. Weiter dargestellt ist ein umlaufender geschlossener Kurzschlussring 23, der mit dem Wechselspannungs-Anschluss AC-OUT verbunden ist und Bestandteil der Metallisierung 15 ist. Die High-Side-Transistoren 11 und die Low-Side-Transistoren 12 sind vorzugsweise nackte Chips (Bare dies) ohne Gehäuse und werden direkt mit den Metallisierungen 13, 15 durch Löten oder Sintern verbunden.Accordingly, the invisible drain connections of the low-
In der
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In
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In der
BezugszeichenlisteReference symbol list
- 11
- WechselrichterInverter
- 1010
- HalbbrückeHalf bridge
- 1111
- High-Side-TransistorHigh side transistor
- 1212
- Low-Side-TransistorLow side transistor
- 1313
- MetallisierungMetallization
- 1414
- MetallisierungMetallization
- 1515
- MetallisierungMetallization
- 1616
- KeramikCeramics
- 1717
- Kühlmittel-KanalCoolant channel
- 1818
- Stirnseitefront side
- 1919
- Bond-DrahtBond wire
- 2020
- Laschetab
- 2121
- Laschetab
- 2222
- Laschetab
- 2323
- KurzschlussringShort circuit ring
- 2424
- Einlassinlet
- 2424
- Auslassoutlet
- 2525
- EinspeisepunktEntry point
- 2626
- T-förmige StrukturT-shaped structure
- OO
- OberseiteTop
- UU
- Unterseitebottom
- SS
- Source-AnschlussSource connection
- GG
- Gate-AnschlussGate connector
- DC+DC+
- GleichspannungsanschlussDC voltage connection
- DC-DC
- GleichspannungsanschlussDC voltage connection
- AC-OUTAC OUT
- Wechselspannungs-AnschlussAC voltage connection
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---|---|---|---|---|
US5892279A (en) | 1995-12-11 | 1999-04-06 | Northrop Grumman Corporation | Packaging for electronic power devices and applications using the packaging |
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EP3206468A1 (en) | 2016-02-15 | 2017-08-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Converter with an intermediate d.c. circuit |
DE102017209515A1 (en) | 2017-06-06 | 2018-12-06 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Power converter module and method of making the same |
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5892279A (en) | 1995-12-11 | 1999-04-06 | Northrop Grumman Corporation | Packaging for electronic power devices and applications using the packaging |
DE102010056431A1 (en) | 2010-12-28 | 2012-06-28 | Epcos Ag | Component and method for manufacturing a device |
EP3206468A1 (en) | 2016-02-15 | 2017-08-16 | Siemens Aktiengesellschaft | Converter with an intermediate d.c. circuit |
DE102017209515A1 (en) | 2017-06-06 | 2018-12-06 | Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft | Power converter module and method of making the same |
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