DE1248170B

DE1248170B - Gehaeuse fuer auf Kuehlblechen angeordneten Leistungstransistoren

Info

Publication number: DE1248170B
Application number: DE1962S0081503
Authority: DE
Inventors: Herbert Poppinger; Dr Werner Volkmann; Hans-Peter Schweikardt; Gerhard Schmidt
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1962-09-18
Filing date: 1962-09-18
Publication date: 1967-08-24

Description

Gehäuse für auf Kühlblechen angeordneten Leistungstransistoren Die Erfindung bezieht sich auf den konstruktiven Aufbau von Baueinheiten, die neben stark wärineempfindlichen Bauelementen auch solche enthalten, die viel Wärme erzeugen. Derartige Betriebsbedingungen kommen vor allem bei elektronischen Reglern vor, die außer den Meß- und Vorverstärkerkreisen auch Leistungsstufen enthalten, mit denen z. B. irgendwelche Stellglieder betätigt werden. Diese Leistungsstufen erzeugen im allgemeinen viel Verhistwärine, deren Abführung mitunter große Schwierigkeiten bereitet. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn in dem Regler stark temperaturempfindliche Bauelemente, wie Halbleiterdioden, Transistoren u. dgl. verwendet werden, deren Kenndaten ja be- kanntlich stark temperaturabhängig sind. In diesen Fällen wird nach konstruktiven Lösungen gesucht, bei denen die temperaturempfindlichen Teile gegen die Wärmeeinwirkung der wärmeerzeugenden Elemente geschützt sind. Es ist bereits bekannt, zu diesem Zweck eine Aufteilung der einzelnen Bauelemente nach der Temperaturempfindlichkeit vorzunehmen. Damit ergeben sich verschiedene Baugruppen, die zweckmäßigerweise voneinander räumlich getrennt sind. Eine solche Anordnung ist jedoch nur dort verwendbar, wo genügend Platz zur Verfügung steht. Die Lösung des Problems, teniperaturempfindliche Teile gegen die Wärmeeinwirkung von wärmeerzeugenden Elementen zu schützen, bereitet jedoch dort besondere Schwierigkeiten, wo die Gesamtkonstruktion auf engstem Raum untergebracht werden soll, wie es beispielsweise immer erforderlich ist, wenn derartige Geräte in bewegliche Anlagen, vor allem auf Fahrzeugen, untergebracht werden sollen. Erschwerend kommt noch hinzu, daß meist zusätzliche Vorrichtungen zur Kühlung der Leistungsstufen erforderlich sind, da im allgemeinen die natürliche Wärmestrahlung und Konvektion allein nicht gewährleistet, daß die zulässige Betriebstemperatur dieser Leistungsstufen nicht überschritten wird. Besonders kritisch sind die Verhältnisse, wenn in den Endstufen Leistungstransistoren verwendet werden, die zwar nur geringen Raum in Anspruch nehmen, aber gerade deshalb zusätzliche Kühlmaßnahmen, wie Kühlbleche, erforderlich machen. Es ist nun ebenfalls bekannt, zur Verstärkung der Kühlwirkung neben den die Leistungstransistoren tragenden parallel zueinander verlaufenden Kühlblechen weitere Kühlbleche anzuordnen, mit deren Hilfe eine zusätzliche Kaminwirkung erreicht wird, wodurch die Wärmeabfuhr durch erhöhte Konvektion vergrößert wird. Eine solche Anordnung wird jedoch ebenfalls relativ groß, vor allen Dingen dann, wenn bei Einsatz des Gerätes bei hohen Umgebungstemperaturen die zulässige Differenz zwischen der maximal zulässigen Betriebstemperatur der Halbleiterbauelemente und der Umgebungstemperatur klein ist.
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für temperaturempfindliche, elektronische Bauelemente mit auf Kühlblechen angebrachten Leistungstransistoren auf möglichst geringem Raum, wobei eine Grundplatte vorgesehen ist, die auf einer Seite parallellaufende Kühlkörper trägt, wobei eine Grundplatte vorgesehen ist, die auf einer Seite parallellaufende Kühlkörper trägt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Lösung zu finden, bei der die genannten, einander widersprechenden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind.
Die Erfindung besteht darin, daß zwischen den Kühlkörpern und parallel zu ihnen ein kühlkörperartiges schmales Gehäuse auf der Grundplatte befestigt ist, in dem die temperaturempfindlichen Bauelemente untergebracht sind. Die Trägerplatte selbst ist vorzugsweise U-förmig gebogen, so daß sich die im Verhältnis zur Länge und Breite der Trägerplatte kurzen Schenkel und die Kühlrippen nach verschiedenen Seiten der Grundfläche der Trägerplatte erstrecken. Auf diese Weise entsteht unter der Trägerplatte ein Raum, in dem weitere temperaturunempfindliche Bauelemente sowie die gesamten Verbindungsleitungen untergebracht werden können.
Die Wärme erzeugenden Bauelemente, beispielsweise die Leistungstransistoren, werden deshalb vorzugsweise so auf der Trägerplatte montiert, daß ihre Anschlüsse unterhalb der Trägerplatte liegen. Das gleiche gilt für die Anschlüsse der in dem getrennten Gehäuse untergebrachten Schaltungseinheit. Der freie Innenraum dieses Gehäuses, in dem sich die temperaturempfindlichen Bauelemente befinden, kann vorzugsweise mit Gießharz ausgefüllt werden.
Dieses Gehäuse besitzt zweckmäßig gleich große Seitenflächen wie die Kühlrippen und eine Breite, die, verglichen mit seiner Länge und Tiefe, verhältnismäßig klein ist. Das Gehäuse wird zweckmäßig in der Mitte der Trägerplatte montiert, so daß es durch die zu beiden Seiten liegenden Kühlbleche mechanisch geschützt ist.
Ein derartiger Aufbau hat neben den geringen Abmessungen vor allem den Vorteil, daß sich eine natürliche Kaminwirkung ergibt, wenn die gesamte Baueinheit an einer vertikalen Wand so montiert wird, daß die Kühlbleche senkrecht verlaufen. Bei einer solchen Konstruktion können außerdem noch weitere, viel Wärme erzeugende, selbst aber temperaturunempfindliche Bauelemente (z. B. Widerstände) oberhalb der Kühlbleche auf der Trägerplatte montiert werden. Dadurch wird die Kaminwirkung unterstützt. Die Trägerplatte muß in diesem Fall etwas länger als die Kühlbleche sein.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt.
Die Trägerplatte - mit 1 bezeichnet - besteht aus einem Blech mit U-förmigem Profil mit den beiden Schenkeln 11 und 12. Auf der Oberseite dieser Trägerplatte sind mehrere (6) Kühlrippen 2 angebracht. Außerdem ist zwischen den Kühlrippen ein Gehäuse 3 montiert, dessen Seitenfläche im wesentlichen denen der Kühlrippen entspricht. Die Breite b dieses Gehäuses ist verhältnismäßig klein gegenüber der Länge 1 und der Höhe h. In dem Gehäuse 3 sind vor allem die temperaturempfindliehen Bauelemente untergebracht. Die Wärmeableitung dieser Elemente kann noch dadurch verbessert werden, daß der Innenraum dieses Gehäuses mit einem Gießharz ausgefüllt wird. Außerdem kann zwischen der Trägerplatte und dem Gehäuse eine wärmeisolierende Zwischenlage, z. B. aus Asbest, vorgesehen sein. Die Wärme erzeugenden Elemente, vor allem die Leistungstransistoren, können zwischen den Kühlrippen auf die Trägerplatte 1 montiert werden, so daß ihre Anschlüsse unterhalb der Trägerplatte liegen. Falls der Platz zwischen den Kühlrippen nicht ausreicht, kann auch eine (oder mehrere) Kühlrippen mit einer Aussparung versehen werden und der Transistor in dieser Aussparung so montiert werden, daß er zu beiden Seiten eines Kühlbleches liegt.
Am oberen Ende der Kühlbleche, ist noch ein, Montagewinke14 auf der Trägerplattel befestigt, unter dessen Deckplatte 41 solche Bauelemente montiert werden können, die sehr viel Wärme erzeugen, selbst aber nicht temperaturempfindlich sind. Hierher gehören beispielsweise Leistungswiderstände, die im Betrieb viel Verlustwärme erzeugen. Diese Verlustwärine unterstützt bei der gezeigten Anordnung die durch Kaminwirkung erzeugte Luftströmung zwischen den Kühlrippen. Diese Strömung kann dadurch gefördert werden, daß die gesamte Baueinheit so an einer senkrechten Wand montiert wird, daß die zwischen den Kühlblechen liegenden Schächte vertikal verlaufen.
Der unterhalb der Trägerplatte liegende Raum dient vor allem zur Aufnahme der Verbindungsdrähte für die Bauelemente. In ihm können aber auch weitere Bauelemente untergebracht werden, die keine Wärme erzeugen und selbst nicht temperaturempfindlich sind. Zum Schutz dieser Anlagenteile ist der Raum unterhalb der Trägerplatte mit einem Deckel 13 abgeschlossen.

Claims

- Patentansprüche: 1. Gehäuse für temperaturempfindliche elektronische Bauelemente mit auf Kühlblechen angebrachten Leistungstransistoren auf möglichst geringem Raum, wobei eine Grundplatte (1) vorgesehen ist, die auf einer Seite parallellaufende Kühlkörper (2) trägt, dadurch gekennz e i c h n e t, daß zwischen den Kühlkörpem und parallel zu ihnen ein kühlkörperartiges schmales Gehäuse (3) auf der Grundplatte befestigt ist, in dein die temperaturempfindlichen Bauelemente untergebracht sind.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte U-förmig gebogen ist, so daß sich die im Verhältnis zur Länge und Breite der Trägerplatte kurzen Schenkel (11, 12) und die Kühlrippen (2) nach verschiedenen Seiten der Grundfläche der Trägerplatte erstrecken. 3. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Kühlrippen abgewandten Seite der Trägerplatte (unten) temperaturunempfindliche Bauelemente sowie die Verbindungsdrähte der Bauelemente untergebracht sind. 4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme erzeugenden Bauelemente (Leistungstransistoren) so auf der Trägerplatte montiert sind, daß ihre Anschlüsse unterhalb der Trägerplatte liegen. 5. Gehäuse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (3), in dem die temperaturempfindlichen Bauelemente untergebracht sind, annähernd gleich große Seitenflächen hat, wie die Kühlrippen und daß die Breite (b) dieses Gehäuses, verglichen mit seiner Länge und Tiefe, verhältnismäßig klein ist. 6. Gehäuse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Innenraum des Gehäuses mit einem Gießharz ausgefüllt ist. 7. Gehäuse nach Ansprach 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in der Mitte der Trägerplatte montiert ist, so daß es durch die zu beiden Seiten liegenden Kühlbleche mechanisch geschützt ist. 8. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es im Betrieb an einer senkrechten Wand derart montiert ist, daß die Kühlrippen vertikal verlaufen, so daß sich eine natürliche Luftströmung ergibt. 9. Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte etwas länger als die Kühlrippen ausgeführt ist und auf diesem freien Stück oberhalb der Kühlrippen solche etwa erforderlichen Bauelemente montiert sind, die viel Wärme erzeugen, selbst aber praktisch unbegrenzt temperaturunempfindlich sind (Vorwiderstände). In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 046 199; deutsches Gebrauchsmuster Nr. 1814 467.