DE1865970U

DE1865970U - Baueinheit mit waermeempfindlichen elementen.

Info

Publication number: DE1865970U
Application number: DES42569U
Authority: DE
Original assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Current assignee: Siemens Schuckertwerke AG; Siemens AG
Priority date: 1962-09-18
Filing date: 1962-09-18
Publication date: 1963-01-24

Description

Baueinheit mit wärmeempfindlichen Elementen.

Die Erfindung bezieht sich auf den konstruktiven Aufbau von Baueinheiten, die neben stark wärmeempfindlichen Bauelementen auch solche enthalten, die viel Warme erzeugen. Derartige Betriebsbedingungen ko-mmen vor allem bei elektronischen Reglern vor, die außer den Meß- und Vorverstärkerkreisen auch Leistungsstufen enthalten, mit denen z,B. irgendweiche Stellglieder betätigt werden. Diese Leistungsstufen erzeugen im allgemeinen viel Verlustwärme, deren Abführung mitunter große Schwierigkeiten bereitet. Dies ist vor allem dann der Pa-Il, wenn in dem Regler stark temperaturempfindliche Bauelemente, wie Halbleiterdioden, Transistoren und derglei-

Ba/Wck

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" chen "verwendet werden, deren Kenndaten ja bekanntlich stark temperaturabhängig sind. In diesen Fällen wird nach konstruktiven Lösungen gesucht, bei denen die temperaturempfindlichen Teile gegen die Wärmeeinwirkung der Wärme erzeugenden Elemente geschützt sind. Die Lösung dieses Problems bereitet besondere Schwierigkeiten, ■ wenn die Gesamtkonstruktion auf engstem Raum untergebracht werden *·' soll, wie es beispielsweise immer gefordert ist, wenn derar-tige Geräte, in beweglichen Anlagen, vor allem auf Fahrzeugen, untergebracht werden sollen. Erschwerend kommt noch hinzu, daß meist zusätzliche Vorrichtungen zur'Kühlung der Eeistungsstufen erforder- lieh 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 Kühlmassnah-'* men, .wie Kühlbleche erforderlich machen.. Der.Aufwand für solche ■ Massnahmen ist vor allem dann verhältnismäßig groß, wenn bei Einsatz des Gerätes bei hohen Umgebungstemperaturen die.zulässige Differenz zwischen der maximal zulässigen Betriebstemperatur der. Halbleiterbauelemente und der Umgebungstemperatur klein ist.

Man steht somit vor der schwierigen Aufgabe, eine Lösung zu .finden, bei der die g-enannten, einander widersprechenden Bedingungen gleichzeitig erfüllt sind.

Eine derartige Lösung ist Gegenstand der Erfindung. Diese besteht darin, daß die-Wärme erzeugenden Elemente auf einer Trägerplatte montiert sind, die auf der einen (oberen) Seite mit Kühlrippen 'ver-

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sehen ist und daß die temperaturempfindlichen, übrigen Bauelemente in einem getrennten Gehäuse untergebracht sind, das parallel zu den Kühlrippen ebenfalls oben auf der Trägerplatte montiert ist. Dadurch wird eine Aufteilung in verschiedene Kühlzonen geschaffen.

Die Trägerplatte selbst ist vorzugsweise U-förmig gebogen, sodaß sich die im Verhältnis zur Länge und Breite der Trägerplatte/kurzen Schenkel und die Kühlrippen nach verschiedenen Seiten der Grund-flache 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 Leistungs-

jj transistoren 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 Schaltungseinbeit. 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, sodaß es durch die zu bei- « den 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

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"gesamte Baueinheit an einer vertikalen" Wand so montiert wird, daß die Kühlbleche senkrecht verlaufen. Bei einer solchen Konstruktion ■ können außerdem noch weitere, viel Y/ärme erzeugende, selbst aber temperaturunempfindliche Bauelemente (z.B. ?/iderstände) oberhalb $ der Kühlbieche auf der Trägerplatte montiert werden. Dadurch wird die Kaminwirkung unterstützt. Die Trägerplatte muß in diesem Falle 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," des-

^ sen Seitenfläche im wesentlichen denen der Kühlrippen entspricht.. Die Breite b·-dieses Gehäuses ist verhältnismäßig, klein gegenüber der. Länge' (l) und der Höhe (h) . In dem Gehäuse 3 sind vor allem . die temperaturempfindlichen 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, sodaß 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 and der Transistor in dieser Aussparung so montiert werden, daß er zu beiden Seiten eines Kühlbleches liegt.

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.Am oberen Ende der Kühlbleche ist noch ein Montagewinkel 4 auf der Trägerplatte 1 befestigt, unter dessen Deckplatte 41 solche Bauelemente montiert werden können, die. sehr viel Wärme erzeugen, selbst aber nicht temperaturempfindlich sind. Hierher gehören bei-▼ spielsweise Leistungswiderstände, die im Betrieb viel Verlust^

wärme erzeugen. Diese Verlustwärme 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 Kühlbiechen liegenden Schächte vertikal ver- _ laufen.

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 War-'^ me erzeugen und selbst nicht temperaturempfindlich sind. Zum Schutz dieser Anlagenteile ist der Raum unterhalb der Trägerplatte mit einem Deckel 13 abgeschlossen.

1 Figur . ' „· '*

Ansprüche

Claims

Pa tentansprüche

.1. Baueinheit, die stark wärme empfind Ii ehe Bauelemente, insbesondere Halbleiterbauelemente, und andere Bauelemente ..enthält, die viel Wärme erzeugen, selbst aber nur begrenzte Temperaturen-ver-, tragen (Leistungstransistoren), dadurch gekennzeichnet, daß die

einzelnen Bauelemente nach ihrer Temperaturempfindlichkeit in. getrennte Baugruppen zusammengefasst sind.
2."Baueinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme erzeugenden Elemente auf einer Trägerplatte (1) montiert sind, die auf einer Seite (oben) mit Kühlrippen (2) versehen ist und daß die temperaturempfindlichen übrigen Bauelemente.,in einem getrennten Gehäuse (3) untergebracht sind, das parallel zu den Kühlrippen ebenfalls oben auf der Trägerplatte montiert % ist. - '
3. Baueinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte U-förmig gebogen ist, sodaß sich die im Terhältnis zur Länge und Breite der Trägerplatte kurzen Schenkel (H, 12) und die Kühlrippen (2) nach verschiedenen Seiten der Grundfläche der Trägerplatte erstrecken.
4. Baueinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf der den Kühlrippen abgewandten Seite der Trägerplatte (unten)

■? temperaturunempfindliche Bauelemente sowie die Verbindungsdrähte der Bauelemente untergebracht ist.

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5. Baueinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärme erzeugenden Bauelemente (Leistungstransistoren) so auf der Trägerplatte montiert sind, daß ihre Anschlüsse unterhalb der Trägerplatte liegen.
6. Baueinheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das

Gehäuse (3), in dem aie 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.
7". Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der freie Innenraum des Gehäuses mit einem Gießharz ausgefüllt ist.
8. Baueinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse in der Mitte der Trägerplatte montiert ist, aodaß- es durch die zu beiden Seiten liegenden Kühlbleche mechanisch geschützt ist.
9. Baueinheit nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß sie im Betrieb an einer senkrechten Wand derart montiert ist, daß die Kühlrippen vertikal verlaufen, sodaß sich eine natürliche Luftströmung ergibt.
10. Baueinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte etwas länger als die Kühlrippen ausgeführt ist und auf diesem freien Stück oberhalb der Kühlrippen solche etwa erforderliche Bauelemente montiert 'sind, die viel Wärme erzeugen, selbst aber praktisch unbegrenzt temperaturunempfindlich sind· (Vorwiderstände).