DE19713984A1 - Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen - Google Patents
Baugruppe zum Schalten elektrischer LeistungenInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Baugruppe zum
Schalten elektrischer Leistungen, bei der wenigstens ein
Halbleiterschalter in einer Leistungselektronikbaugruppe
angeordnet ist.
Derartige Leistungselektronikbaugruppen sind z. B. in Form
von Halbbrückenanordnungen zur Bildung von Wechselrichtern
für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche, z. B. zur
Speisung von Drehfeldmaschinen, Permanentmagnetmotoren und
dergl. im Einsatz (siehe z. B. DE-A-40 27 969).
Allerdings besteht hier das Problem, daß die Leistungs
dichte, d. h. die abgegebene Leistung bezogen auf das Volu
men der Anordnung bei den herkömmlichen Anordnungen relativ
gering ist. Außerdem ist das Gewicht der herkömmlichen An
ordnungen relativ hoch.
Aus der US-PS 5,132,896 ist eine Wechselrichteranordnung
bekannt, die zur Verringerung der Wirkung verteilter Induktivitäten
der Leiter, die zum Verbinden der Kondensatoren
und der Halbleiterschalter verwendet werden, plattenförmige
Zuleitungen mit großer Fläche aufweist. Dadurch werden gro
ße Dämpfungskondensatoren zur Kompensation der Leitungsin
duktivitäten vermieden. Außerdem kann durch die großflächi
ge Gestaltung der plattenförmigen Zuleitungen die Wärmeab
strahlung verbessert werden. Des weiteren sind die platten
förmigen Zuleitungen so gestaltet, daß die Größe und die
Richtung des Stromflusses durch die plattenförmigen Zulei
tungen die Wirkung der verteilten Induktivitäten minimie
ren.
Allerdings dienen bei dieser Wechselrichteranordnung die
großflächigen Zuleitungen lediglich der Minderung von Stör
induktivitäten und sind als Zuleitungen zu großen Elektro
lytkondensatoren eingesetzt.
Aus der EP 586 793 B1 ist eine Halbbrückenanordnung be
kannt, die demgegenüber eine erheblich verbesserte Lei
stungsdichte hat. Dabei ist der eingangs beschriebene Halb
leiterschalter in einer Halbbrückenanordnung angeordnet,
die dahingehend weitergebildet ist, daß die Kondensatoran
ordnung durch wenigstens einen Flächenkondensator an einer
mehrere derartiger Halbleiterschalter tragenden Platine
und/oder durch wenigstens einen als Hohlwickel geformten
Wickelkondensator gebildet ist, wobei die Halbleiter
schalter in dem als Hohlwickel gebildeten Wickelkondensator
angeordnet sind und eine Fluidkühlung in dem Hohlwickel
vorgesehen ist. Auf den Inhalt dieser Druckschrift wird
hiermit ausdrücklich Bezug genommen.
Ausgehend hiervon betrifft die Erfindung Weiterentwicklun
gen dieser bekannten Anordnung, die dazu dienen die Lei
stungsdichte weiter zu steigern, die Anwendungsbereiche
dieser Anordnung zu vergrößern und die Herstellung und den
Betrieb dieser Anordnung kostengünstiger, einfach und si
cherer zu machen.
Dazu ist bei der erfindungsgemäßen Baugruppe ein Halblei
terschalter in einem Behälter angeordnet, der teilweise mit
einer Inertflüssigkeit (vorzugsweise Fluor(Chlor)kohlen
wasserstoff) gefüllt ist, um im Betrieb eine Fluidkühlung
des Halbleiterschalters zu bewirken weist der Halbleiter
schalter keine Ummantelung aus Kunststoff oder Keramik auf;
ist ein erster Anschluß des Halbleiterschalters durch eine
Lotschicht direkt mit einer ersten leitfähigen Schiene
elektrisch verbunden; ist ein zweiter Anschluß des Halblei
terschalters mit einer leitfähigen zweiten Schiene elek
trisch verbunden; und ein dritter Anschluß des Halbleiter
schalters mit einer leitfähigen dritten Schiene elektrisch
verbunden.
Damit wird die Abfuhr der Verlustwärme in die Inertflüssig
keit erheblich verbessert. Außerdem dienen dabei die elek
trisch leitfähigen Schienen auch als Kühlkörper bzw. als
Verteiler der Verlustwärme an die Inertflüssigkeit. Die
Schienen können aus Kupfer oder Aluminium gebildet sein.
Vorzugsweise ist der zweite Anschluß des Halbleiterschal
ters mit der leitfähigen zweiten Schiene durch eine erste
Leitung elektrisch verbunden; und der dritte Anschluß des
Halbleiterschalters ist mit der leitfähigen dritten Schiene
durch eine zweite Leitung elektrisch verbunden.
Weiterhin ist mit Vorteil die leitfähige dritte Schiene
über eine Isolierschicht mit der ersten leitfähigen Schiene
mechanisch verbunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
leitfähige zweite Schiene eine Leiterbahn, die auf einer
Platine angeordnet ist.
Außerdem kann ein weiteres Halbleiterbauteil mit einem er
sten und einem zweiten Anschluß (z. B. eine Diode oder ein
Diac) mit dem Halbleiterschalter verbunden ist, in dem ein
erster Anschluß des weiteren Halbleiterbauteils durch eine
Lotschicht direkt mit der ersten leitfähigen Schiene elek
trisch verbunden ist; und ein zweiter Anschluß des weiteren
Halbleiterbauteils mit der leitfähigen zweiten Schiene
elektrisch verbunden ist.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist bei der Bau
gruppe ein Halbleiterschalter in einem Behälter angeordnet,
der teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist, um im
Betrieb eine Fluidkühlung des Halbleiterschalters zu bewir
ken; ist an einer Platine eine magnetfeldempfindliche Sonde
angeordnet; ist an einem weiteren Bauteil eine stromführen
de Leitung angeordnet, die durch ein Bauteile zur Magnet
feldkopplung geführt ist; wobei die Platine mit der Sonde
und dem weiteren Bauteil durch die Montage so zueinander
ausgerichtet sind, daß die Sonde in das Bauelement zur Ma
gnetfeldkopplung eintaucht.
Diese Anordnung stellt eine sehr einfache und fehlerunan
fällige Anordnung zur Strommessung in der Halbbrückenanord
nung bereit, die kostengünstig ist, keinerlei Stecker er
fordert, da die Sonde und die Leitung durch das magnetfeld
koppelndes Bauteil verbunden werden, ohne daß eine elektri
sche Verbindung notwendig ist.
Vorzugsweise ist die Sonde auf einer Platine angeordnet,
die eine Steuerschaltung (CPU) trägt oder mit einer Steuer
schaltung verbunden ist, wobei die Steuerschaltung dazu
eingerichtet ist, ein von der Sonde erzeugtes Signal zur
Bestimmung eines durch die stromführende Leitung fließenden
Stromes auszuwerten.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die
Sonde eine Hallsonde. Es sind jedoch auch andere Sensorty
pen einsetzbar.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
magnetfeldkoppelnde Bauteil ein Blechpaket, das eine Durch
führung für die stromführende Leitung und eine Koppelstelle
für die Sonde aufweist.
Vorzugsweise ist das Blechpaket im Querschnitt C-förmig,
wobei die beiden freien Schenkel soweit voneinander beab
standet sind, daß zwischen ihnen die Sonde eingreift. Au
ßerdem ist durch den freien Raum in dem im Querschnitt C-förmigen
Blechpaket die stromführenden Leitung gelegt.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
Blechpaket an einem Trägerbauteil angebracht, das zu der
Platine, die die Sonde trägt, im montierten Zustand in
räumlich festgelegter Beziehung steht. Beispielsweise kann
dieses Trägerbauteil ein Anschlußstecker oder eine An
schlußbuchse für die Strom einspeisenden oder abführenden
Leitungen in den/aus dem Behälter sein.
Erfindungsgemäß wird vor der ersten Inbetriebnahme, aber
auch im Falle von Wartungen oder Justagen folgendes Verfah
ren zur Kalibrierung der Strommessung in der vorstehend be
schriebenen Anordnung ausgeführt:
- a) räumliches Zusammenbringen und Fixieren der die Sonde tragenden Platine und des das magnetfeldkoppelnde Bauteil tragenden Trägerbauteils, wobei bei oder in dem magnetfeld koppelnden Bauteil die stromführende Leitung verläuft,
- b) Beschicken der Leitung mit einem Strom vorbestimmter Form, Amplitude und/oder Frequenz, und
- c) gleichzeitiges Erfassen eines Ausgangssignals der Sonde mittels der Steuerschaltung,
- d) das erfaßte Ausgangssignal mit der vorbestimmten Ampli tude und/oder Frequenz des Stroms in Beziehung setzen und in einem Speicher der Steuerschaltung abspeichern, und
- e) Wiederholen der Schritte b), c) und d), wobei der Schritt b) mit einem Strom wechselnder Amplitude und/oder Frequenz ausgeführt wird, bis eine ausreichende Anzahl von Stützstellen ermittelt ist, um eine Kalibrierkurve mit vor bestimmter Genauigkeit zu ermitteln.
Dabei versteht sich, daß der Schritt a) nur dann ausgeführt
werden muß, wenn die Platine mit der Sonde und das Träger
bauteil mit dem magnetfeldkoppelnden Bauteil in ihrer räum
lichen Beziehung verändert wurden.
Der Schritt b), bei dem die Leitung mit Strom beschickt
wird, kann durch unterschiedliche Maßnahmen bewirkt werden.
Eine erste Möglichkeit besteht darin, direkt den Strom der
Leitung von außen einzuprägen. Dies erfordert jedoch eine
externe Stromquelle.
Als Alternative zu dieser Lösung kann auch die Leistungse
lektronikbaugruppe so mit Strom bzw. Spannung gespeist wer
den, daß in der stromführenden Leistung ein bekannter Strom
hervorgerufen wird. Dieser bekannte Strom wird dann mit dem
Ausgangssignal der Sonde in Beziehung gesetzt.
Eine weitere Alternative besteht darin, die stromführende
Leitung mit einer definierten (induktiven, kapazitiven
und/oder ohmschen) Last abzuschließen und durch eine exter
ne Vergleichstrommessung Meßwerte zu erhalten, die mit den
Ausgangssignalen der Sonde in Beziehung gesetzt werden.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Halblei
terschalter in einem druckfesten Behälter angeordnet, der
teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist, um im Be
trieb eine Fluidkühlung des Halbleiterschalters zu bewir
ken, ist das Innere des Behälters mit einem Kühlkreislauf
gekoppelt, wobei wenigstens eine Dampfleitung von dem Be
hälter zu einem Kühler führt, und wenigstens eine Flüssig
keitsleitung von dem Kühler zu dem Behälter führt, wobei
die Flüssigkeitsleitung zumindest abschnittsweise im Innern
der Dampfleitung angeordnet ist und von einer Anschlußstel
le an den Behälter in das Innere des Behälters so weit ver
längert ist, daß ihr freies Ende unterhalb des Füssigkeits
spiegels der Kühlflüssigkeit mündet.
Damit ist der druckfeste Behälter für die Verbindungen mit
dem Kühlkreislauf nur einmal mit einem Durchbruch oder ei
ner Öffnung zu versehen. Außerdem ist der Platzbedarf für
die Leitungen zu/von dem Kühler verringert.
Bevorzugt ist die Anordnung derart weitergebildet, daß die
Dampfleitung kühlerseitig an einem Verteilerraum mündet,
und die Flüssigkeitsleitung kühlerseitig an einem Sammel
raum mündet, wobei zwischen dem Verteilerraum und dem Küh
lerraum wenigstens eine Kühlleitung angeordnet ist, an de
ren Innenwand Dampf aus der Dampfleitung kondensiert und
als Flüssigkeit in den Sammelraum fließt.
Die Kühlleitungen können auch zwangsgekühlt sein. Dazu kann
beim Einsatz der erfindungsgemäßen Anordnung in einem
Kraftfahrzeug der Fahrtwind und/oder ein Gebläse dienen.
Alternativ dazu kann auch eine Flüssigkeitskühlung als Wär
mesenke für die Kühlleitungen dienen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist an
dem Verteilerraum über eine Drosselstelle ein Ausgleichsbe
hälter angeschlossen.
Gemäß der Erfindung ist der Halbleiterschalter in einem
druckfesten, im wesentlichen zylindrischen Behälter ange
ordnet, der teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt
ist, um im Betrieb eine Fluidkühlung des Halbleiterschal
ters zu bewirken; weist der zylindrische Behälter einen
seine Wandung schneidenden Flansch auf, der zur Aufnahme
eines Anschlusses eines Kühlers eingerichtet ist, wobei der
Anschluß mit dem Flansch durch Verschraubungen verbunden
ist, und sind an den Verschraubungen jeweils Federelemente
vorgesehen, die den Anschluß federnd gegen den Flansch vor
spannen.
Da der Druck im Innern des Behälters im Betrieb der Anord
nung ansteigt, wenn die Verlustwärme der Halbleiterschalter
die Inertflüssigkeit zum Sieden bringt, muß durch geeignete
Maßnahmen eine Sicherung gegen Bersten des Behälters be
reitgestellt werden. Üblicherweise eingesetzte Berstschei
ben sind sehr teuer und benötigen Einzeltypprüfungen.
Die Erfindung stellt damit eine Anordnung bereit, die sehr
einfach montierbar ist. Da der Anschluß für den Kühler
nicht an den Behälter angeschweißt werden muß, sondern mon
tiert werden kann, fallen aufwendige Schweißarbeiten weg.
Falls die Anordnung bisher aus Aluminium hergestellt wurde,
fällt auch die teure und praktisch kaum durchführbare Alu
minium-Schweißnahtprüfung weg. Außerdem können die einzel
nen Komponenten vor ihrer Montage geprüft werden. Weiterhin
ist eine Oberflächenbehandlung der einzelnen Komponenten
einfacher möglich. Ein weiterer Vorteil ist der im Ver
gleich zu Berstscheiben wesentlich größere Öffnungsquer
schnitt im Fall eines Überdrucks, da praktisch der gesamte
Anschluß von dem Flansch abhebt. Außerdem verschließt die
Federkraft der Federanordnung den Behälter wieder, sobald
der Druck im Innern des Behälters unter den vorbestimmten
Wert fällt.
Vorzugsweise sind die Federelemente durch wenigstens eine
Tellerfeder oder ein Tellerfederpaket gebildet. Diese Fe
dern sind sehr preiswert und ihre Kraft/Wegkennlinie ist
sehr präzise einstellbar.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Verschrau
bungen durch Schraubenbolzen gebildet, die im Schaftbereich
durch die Federelemente umgeben sind.
Erfindungsgemäß sind die Federelemente so dimensioniert und
durch Einschrauben der Verschraubungen so vorgespannt, daß
bei einem vorbestimmten Fluiddruck im Innern des Behälters
der Anschluß von dem Flansch freikommt.
Bevorzugt ist zwischen dem Flansch und dem Anschluß ein
Dichtelement angeordnet.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Halblei
terschalter in einem druckfesten Behälter angeordnet, der
teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist, um im Be
trieb eine Fluidkühlung des Halbleiterschalters zu bewir
ken; ist das Innere des Behälters mit einem Kühlkreislauf
gekoppelt, wobei ein Auslaß zur Atmosphäre hin in dem Kühl
kreislauf vorgesehen ist, der durch eine Filteranordnung
verschlossen ist, die für Luft durchlässig und für Dampf
aus der Inertflüssigkeit undurchlässig ist.
Durch diese Anordnung ist es möglich, die Befüllung der An
ordnung mit Inertflüssigkeit einfach durchzuführen: Bei
diesem Vorgang in den Behälter miteingeschlossene Luft, die
im Betrieb die Funktion eines K(ondensationsk)ühlers beein
trächtigen könnte, wird während des Betriebes durch die
Filteranordnung hindurch aus dem Behälter getrieben.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Filteranord
nung durch ein Molekularfilter, vorzugsweise durch eine
Kunststoff-Folie gebildet.
Außerdem ist auf der dem Innern des Behälters zugewandten
Seite und/oder der dem Innern des Behälters abgewandten
Seite der Filteranordnung ein Stabilisator angeordnet.
Zusätzlich kann auf der dem Innern des Behälters abgewand
ten Seite der Filteranordnung eine Ventilanordnung angeord
net sein.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Halblei
terschalter in einem druckfesten Behälter angeordnet, der
teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist, um im Be
trieb eine Fluidkühlung des Halbleiterschalters zu bewir
ken; ist zur Ansteuerung der Halbleiterschalter im Innern
des Behälters eine Ansteuerschaltung mit einer Rechnerein
heit vorgesehen, die Sollwertvorgaben durch Steuerleitungen
von außerhalb des Behälters erhält und den Halbleiterschal
ter so ansteuert, daß die Sollwertvorgaben in Leistungs
signale für einen angeschlossenen Verbraucher umgesetzt
werden.
Damit können Ansteuerleitungen kürzer und somit weniger
störanfällig gestaltet werden. Außerdem ist die ohnehin
durch den Behälter gewährleistete HF-Abschirmung sowohl
hinsichtlich Immissionen als auch Emissionen auch für die
Ansteuerschaltung mit der Rechnereinheit nutzbar.
Weiterhin können genormte Signale für die Sollwertvorgaben
(z. B. CAN-BUS) eingesetzt werden um die Anordnung anzusteu
ern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Halblei
terschalter in einem druckfesten Behälter angeordnet, der
teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist, um im Be
trieb eine Fluidkühlung der Halbleiterschalter zu bewirken;
weist daß der Halbleiterschalter keine Ummantelung aus
Kunststoff oder Keramik auf und ist vollständig in der
Inertflüssigkeit eingetaucht.
Dies ermöglicht eine erheblich höhere Leistungsdichte und
damit eine kompaktere und damit preiswertere Bauweise der
Gesamtanordnung. In der Inertflüssigkeit sind die Halblei
ter im Innern des Behälters hervorragend gekühlt und gegen
die Umgebungsatmosphäre geschützt.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Halblei
terschalter in einem druckfesten Behälter angeordnet, der
teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist, um im Be
trieb eine Fluidkühlung des Halbleiterschalters zu bewir
ken; und sind Leistungssignale führende oder stromversor
gende Leitungen im Innern des Behälters so verlegt, daß sie
im wesentlichen vollständig in der Inertflüssigkeit einge
taucht sind.
Dies ermöglicht ebenfalls eine erheblich höhere Leistungs
dichte und damit eine kompaktere und damit preiswertere
Bauweise der Gesamtanordnung. Wegen der Inertflüssigkeit
sind die Leitungen im Innern des Behälters hervorragend ge
kühlt und gegen die Umgebungsatmosphäre geschützt. Außerdem
isoliert die Inertflüssigkeit die Leitungen gegeneinander.
Gegenüber herkömmlichen Anordnungen können die Leitungen
erheblich mit erheblich dünneren Querschnitten dimensio
niert werden. z. B. ist eine Verringerung des Querschnitts
in der Weise möglich, so daß Leitungen mit bis zum 200
Ampère/mm2 Dauerbelastung betrieben werden können, während
bei einem Dauerbetrieb dieser Leitungen in Luftatmosphäre
nur eine Stromdichte von 15 Ampère/mm2 möglich wäre.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung ist der Halblei
terschalter in einem druckfesten Behälter angeordnet, der
teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist, um im Be
trieb eine Fluidkühlung des Halbleiterschalters zu bewir
ken; sind im Innern des Behälters wenigstens zwei Tempera
tursensoren derart angeordnet, daß in der Betriebsstellung
des Behälters bei ausreichendem Füllstand der Inertflüssig
keit beide Temperatursensoren von der Inertflüssigkeit um
geben sind und bei Unterschreiten des ausreichenden Füll
standes nur einer der beiden Temperatursensoren von der
Inertflüssigkeit umgeben ist.
Diese Anordnung ermöglicht eine sehr einfache und preiswer
te Füllstandsüberwachung für die Inertflüssigkeit, da keine
Absolutmessung, sondern lediglich eine Differenzmessung er
folgt, die mit preiswerten Sensoren und einer einfachen
Auswerteschaltung möglich ist.
Vorzugsweise ist eine Auswerteschaltung für Signale der
beiden Temperatursensoren vorgesehen, die eine Differenz
der Signale der beiden Temperatursensoren bildet und bei
Überschreiten einer vorbestimmten Maximaldifferenz ein
Warnsignal erzeugt.
Weitere Eigenschaften, Merkmale und alternative Ausgestal
tungen der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen erläutert, in denen derzeit bevorzugte
Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschau
licht sind.
Fig. 1 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung ei
nes ersten Aspektes der Erfindung.
Fig. 2 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung ei
nes zweiten Aspektes der Erfindung.
Fig. 3 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung ei
nes dritten Aspektes der Erfindung.
Fig. 4 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung ei
nes vierten Aspektes der Erfindung.
Fig. 5 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung ei
nes fünften Aspektes der Erfindung.
Fig. 6 zeigt eine schematische Querschnittsdarstellung ei
nes sechsten Aspektes der Erfindung.
Die erfindungswesentlichen Aspekte sind beispielhaft in ei
ner Halbbrückenanordnung verwirklicht, wobei als ein mögli
ches Anwendungsbeispiel für eine solche Halbbrückenanord
nung ein einphasiger Wechselrichter dienen kann, der mit
zwei identischen Halbbrückenanordnungen aufgebaut ist. Le
diglich zur Erläuterung wird daher nachstehend der prinzi
pielle Aufbau einer solchen Anordnung erläutert.
Die Halbbrückenanordnung weist parallel geschaltete Paare
MOSFETs auf, die als Halbleiterschalter wirken. Jeweils
zwei der MOSFETs sind in Serie geschaltet, so daß jeweils
der erste MOSFET jedes Paares mit seinem Source-Anschluß
auf einem hohen Spannungspotential VSS liegt, und jeder
zweite MOSFET jedes Paares mit seinem Drain-Anschluß auf
einem niedrigen Spannungspotential VDD liegt. Dabei ist zur
Bildung eines Ausgangsanschlusses der Drain-Anschluß jedes
der ersten MOSFETs mit dem Source-Anschluß jedes der zwei
ten MOSFETs verbunden. Jeweils eine Ansteuereinrichtung für
die Gruppe der ersten MOSFETs bzw. der Gruppe der zweiten
MOSFETs ist mit den parallel geschalteten Steuereingängen
jeder Gruppe der ersten und zweiten N-Kanal MOSFETs verbun
den.
Zwischen dem hohen und dem niedrigen Spannungspotential VSS
und VDD ist ein Kondensator angeordnet, der als Stützkon
densator wirkt. Die Kondensatoranordnung ist zum einen
durch einen Flächenkondensator an einer die MOSFETs tragen
den Platine gebildet. Zum anderen ist die Kondensatoranord
nung durch einen als Hohlwickel geformten Wickelkondensator
gebildet. Der Hohlwickel ist im wesentlichen zylinderförmig
gestaltet und besteht aus mehreren Lagen von Kupfer
schichten und jeweils einer Isolierschicht. Im Innern des
als Hohlwickel ausgebildeten Wickelkondensators sind mehre
re Platinen mit einzelnen Halbleiteranordnungen übereinan
dergeschichtet. Der Hohlwickel ist an einem Ende fluiddicht
mit einer konvexen Abdeckkappe verschlossen, während er
sich am anderen Ende flaschenförmig verjüngt, um in einem
Ansatzstutzen auszulaufen, an dem die Anschlüsse für die
Versorgungsspannungen, die Ausgangsleitungen, und die Steu
erleitungen nach außen treten.
Der Hohlwickel bildet einen Behälter 10, der bis etwa 15
bar druckfest ausgebildet ist. Das Innere des Hohlwickels
ist mit einem flüssigen Fluorkohlenwasserstoff gefüllt, wo
bei die Flüssigkeit die Halbleiterschalter 12 bedeckt. Da
bei ist ein freier Raum zwischen dem Flüssigkeitsspiegel 14
(siehe z. B. Fig. 3) und der Innenwand des Behälters 10, so
daß eine gasförmige Phase des Fluorkohlenwasserstoffs aus
der flüssigen Phase austreten kann. Der Gasdruck in dem
Hohlwickel ist entsprechend der Gasdruckkurve des Fluorkoh
lenwasserstoffs zwischen 50 mbar und 3 bar so eingestellt,
daß bereits bei geringfügiger Erwärmung der MOSFETs im Be
trieb die flüssige Phase der Fluorkohlenwasserstoffs zu
sieden beginnt. So ist erreichbar, daß die Temperaturdiffe
renz zwischen den Halbleiterschaltern und der den Hohlwickel
umgebenden Atmosphäre lediglich etwa 10°C beträgt.
Die Gasphase der Inertflüssigkeit wird von außen durch eine
an den Behälter angeschlossene Konvektionskühlung oder
durch Gebläsekühlung gekühlt (siehe z. B. Fig. 3). Dabei
kondensiert die Gasphase des Fluorkohlenwasserstoffs an der
von außen gekühlten Innenwand der Kühlleitungen und wird in
flüssiger Form über eine Flüssigkeitsleitung wieder dem
flüssigen Fluorkohlenwasserstoff im Innern des Behälters
zugeführt, der die MOSFETs umgibt.
Fig. 1 zeigt ein Detail in einer Halbbrückenanordnung gemäß
der Erfindung, bei der wenigstens zwei Halbleiterschalter
unter Bildung einer Halbbrücke in Serie geschaltet sind;
und die Halbleiterschalter in einem Behälter angeordnet
sind, der teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist,
um im Betrieb eine Fluidkühlung der Halbleiterschalter zu
bewirken. Insbesondere in ein Halbleiterschalter 12 ge
zeigt, der keine Ummantelung aus Kunststoff oder Keramik
aufweist. Vielmehr wird hier das Halbleiterbauteil ohne Um
mantelung in der Schaltung verbaut. Dabei ist ein erster
Anschluß a des Halbleiterschalters 12 durch eine Lotschicht
14 direkt mit einer ersten leitfähigen Schiene 16 elek
trisch verbunden. Ein zweiter Anschluß b des Halbleiter
schalters 12 ist mit einer leitfähigen zweiten Schiene 18
elektrisch verbunden ist. Ein dritter Anschluß c des Halb
leiterschalters 12 ist mit einer leitfähigen dritten Schie
ne 20 elektrisch verbunden ist.
Dazu ist der zweite Anschluß b des Halbleiterschalters 12
mit der leitfähigen zweiten Schiene 18 durch eine erste
Leitung 22 elektrisch verbunden und der dritte Anschluß c
des Halbleiterschalters 12 mit der leitfähigen dritten
Schiene 20 durch eine zweite Leitung 24 elektrisch verbun
den.
Die leitfähige dritte Schiene 20 ist über eine Isolier
schicht, z. B. aus Keramik mit der ersten leitfähigen Schie
ne 16 mechanisch verbunden.
Die leitfähige zweite Schiene 18 ist eine (Kupfer-)Leiter
bahn ist, die auf einer Platine 26 angeordnet ist.
Ohne weitere Darstellung kann die erfindungsgemäße Anord
nung ein weiteres Halbleiterbauteil aufweisen, das mit ei
nem ersten und einem zweiten Anschluß mit dem Halbleiter
schalter verbunden ist, in dem ein erster Anschluß des wei
teren Halbleiterbauteils durch eine Lotschicht direkt mit
der ersten leitfähigen Schiene elektrisch verbunden ist.
Ein zweiter Anschluß des weiteren Halbleiterbauteils ist
dabei mit der leitfähigen zweiten Schiene elektrisch ver
bunden.
In Fig. 2 ist ein Detail der Erfindung veranschaulicht,
wobei auf einer Platine 30 eine magnetfeld-empfindliche
Sonde 32 angeordnet ist. Von der Sonde 32 räumlich getrennt
ist eine stromführende Leitung 34 geführt. Dabei ist die
Sonde 32 mit der Leitung 34 durch ein magnetfeldkoppelndes
Bauteil 36 verbunden.
Die Sonde 32 ist auf einer Platine angeordnet, die eine
Steuerschaltung (CPU) trägt, wobei die Steuerschaltung
(CPU) dazu eingerichtet ist, ein von der Sonde 32 erzeugtes
Signal zur Bestimmung eines durch die stromführende Leitung
34 fließenden Stromes auszuwerten.
Die Sonde 32 ist eine Hallsonde. Das magnetfeldkoppelnde
Bauteil 36 ist ein Blechpaket, ein Ferritkern oder ein Ei
senpulverteil, das eine Durchführung für die stromführende
Leitung 34 und eine Koppelstelle für die Sonde 32 aufweist.
Ein Eisenpulverteil erlaubt die Verteilung des Luftspaltes
im gesamten Teil 36, so daß die Sonde 32 praktisch form
schlüssig in eine Öffnung in dem Teil 36 hineinragen kann.
Das Koppelteil 36 ist im Querschnitt C-förmig, wobei die
beiden freien Schenkel 36a, 36b soweit voneinander beab
standet sind, daß zwischen ihnen die Sonde 32 hineinragen
kann. Das Koppelteil 36 ist an einem Trägerbauteil 38 ange
bracht, das zu der Platine 30, die die Sonde 32 trägt, im
montierten Zustand in räumlich festgelegter Beziehung
steht.
Die in dem Bauteil 36 symmetrisch zu der Sonde 32 angeord
nete Schwächungsstelle 37 bewirkt eine Meßbereichtssprei
zung des zu messenden Stromes, da in dem bei der Schwä
chungsstelle 37 verbleibenden Eisenmaterial die magnetische
Sättigung früher eintritt. Damit steigt der durch die Sonde
32 meßbare magnetische Fluß zunächst linear mit dem Strom
durch die Leitung 34 an. Sobald die Sättigung im Bereich
der Schwächungsstelle 37 eintritt, steigt der magnetische
Fluß nicht mehr in gleichem Maß wie der Strom durch die
Leitung 34. Damit kann eine höhere Empfindlichkeit der Son
de 32 für niedrige Ströme und eine verringerte Empfindlich
keit der Sonde für höhere Strome realisiert werden.
Zur Kalibrierung der vorstehend beschriebenen Anordnung für
eine Strommessung im Betrieb der Anordnung wird erfindungs
gemäß folgendes Verfahren verwendet:
- a) räumliches Zusammenbringen und Fixieren der die Sonde tragenden Platine und des das magnetfeldkoppelnde Bauteil tragenden Trägerbauteils, wobei bei oder in dem magnetfeld koppelnden Bauteil die stromführende Leitung verläuft,
- b) Beschicken der Leitung mit einem Strom vorbestimmter Form, Amplitude und/oder Frequenz, und
- c) gleichzeitiges Erfassen eines Ausgangssignals der Sonde mittels der Steuerschaltung,
- d) das erfaßte Ausgangssignal mit der vorbestimmten Ampli tude und/oder Frequenz des Stroms in Beziehung setzen und in einem Speicher der Steuerschaltung abspeichern, und
- e) Wiederholen der Schritte b), c) und d), wobei der Schritt b) mit einem Strom wechselnder Amplitude und/oder Frequenz ausgeführt wird, bis eine ausreichende Anzahl von stützstellen ermittelt ist, um eine Kalibrierkurve mit vor bestimmter Genauigkeit zu ermitteln.
In Fig. 3 ist der mit Inertflüssigkeit gefüllte Behälter 10
gezeigt, dessen Inneres mit einem Kühlkreislauf gekoppelt
ist. Dabei führt eine Dampfleitung 40 von dem Behälter 10
zu einem Kühler 42, und eine Flüssigkeitsleitung 44 von dem
Kühler 42 zu dem Behälter 10. Die Flüssigkeitsleitung 44
ist abschnittsweise im Innern der Dampfleitung 40 angeord
net und von einer Anschlußstelle 46 an den Behälter 10 in
das Innere des Behälters 10 so weit verlängert, daß ihr
freies Ende unterhalb des Flüssigkeitsspiegels der Inert
flüssigkeit mündet. Die Dampfleitung 40 mündet kühlerseitig
an einem Verteilerraum 50 und die Flüssigkeitsleitung mün
det kühlerseitig an einem Sammelraum. Alternativ dazu kann
die Dampfleitung 40 auch am Sammelraum 52 münden. In diesem
Fall steigt der Dampf in den Kühlleitungen 50 nach oben und
die Flüssigkeit in den Kühlleitungen 50 nach unten. Zwi
schen dem Verteilerraum 50 und dem Sammelraum 52 sind meh
rere parallel verlaufenden Kühlleitungen 56 angeordnet, an
deren Innenwand Dampf aus der Dampfleitung 40 kondensiert
und als Flüssigkeit in den Sammelraum 52 und von dort in
den Behälter 10 fließt.
An dem Verteilerraum 50 ist über eine Drosselstelle 60 ein
Ausgleichsbehälter 62 angeschlossen.
Wie in Fig. 4 veranschaulicht, hat der zylindrische Behäl
ter 10 einen seine Wandung längs der Mantelfläche schnei
denden, in der Draufsicht rechteckigen Flansch 70, der zur
Aufnahme eines entsprechend gestalteten und bemessenen An
schlusses 72 eines Kühlers (wie z. B. in Fig. 3 gezeigt)
eingerichtet ist. Der Anschluß 72 ist mit dem Flansch 70
durch Verschraubungen 74 verbunden. Dabei sind an den Ver
schraubungen 74 jeweils Federelemente 76 vorgesehen, die
den Anschluß 72 federnd gegen den Flansch 70 vorspannen.
Die Federelemente 76 sind durch ein Tellerfederpaket gebil
det.
Die Verschraubungen 74 sind durch Schraubenbolzen gebildet,
die im Schaftbereich der Bolzen durch die Federelemente 76
umgeben sind. Die Federelemente 76 sind so dimensioniert
und durch Einschrauben der Verschraubungen vorgespannt, daß
bei einem vorbestimmten Fluiddruck im Innern des Behälters
10 der Anschluß 72 von dem Flansch 70 freikommt. Schließ
lich ist zwischen dem Flansch 70 und dem Anschluß 72 ein
Dichtelement 78 angeordnet ist.
Entsprechend einem weiteren, in Fig. 5 veranschaulichten
Aspekt der Erfindung ist das Innere des Behälters 10 mit
einem Kühlkreislauf gekoppelt, wobei ein Auslaß 80 zur At
mosphäre hin in dem Kühlkreislauf vorgesehen ist, der durch
eine Filteranordnung 82 verschlossen ist, die für Luft
durchlässig und für Dampf aus der Inertflüssigkeit undurch
lässig ist. Die Filteranordnung 82 ist durch ein Molekular
filter aus Kunststoff-Folie gebildet. Zur mechanischen Ent
lastung des Molekularfilters sind auf der dem Innern des
Behälters 10 zugewandten Seite und der dem Innern des Be
hälters 10 abgewandten Seite der Filteranordnung 82 jeweils
ein Stabilisator 84, 86 in Form einer Luftdurchlässigen Ke
ramikplatte oder dergl. angeordnet.
Zusätzlich ist auf der dem Innern des Behälters 10 abge
wandten Seite der Filteranordnung 82 eine Ventilanordnung
bestehend aus einem Ventilglied 88, einem Ventilsitz 90 und
einer das Ventilglied 88 gegen den Ventilsitz 90 pressenden
Federanordnung 92 angeordnet. Die Federanordnung 92 ist so
dimensioniert, daß sie bei Überdruck im Innern des Behäl
ters 10 öffnet.
Im Betriebszustand der Anordnung ist der Molekularfilter 82
oberhalb des Stabilisators 84 positioniert.
Die zur Ansteuerung der Halbleiterschalter im Innern des
Behälters 10 angeordnete Ansteuerschaltung ist mit einer
Rechnereinheit ausgestattet, die Sollwertvorgaben durch
Steuerleitungen von außerhalb des Behälters erhält und die
Halbleiterschalter so ansteuert, daß die Sollwertvorgaben
in Leistungssignale für einen an die Halbbrückenanordnung
angeschlossenen Verbraucher umgesetzt werden.
Leistungssignale führende oder stromversorgende Leitungen
sind im Innern des Behälters so verlegt, daß sie im wesent
lichen vollständig in der Inertflüssigkeit eingetaucht
sind.
Wie in Fig. 6 veranschaulicht, sind im Innern des Behälters
10 zwei Temperatursensoren 100, 102 derart angeordnet, daß
in der Betriebsstellung des Behälters 10 bei ausreichendem
Füllstand der Inertflüssigkeit beide Temperatursensoren
100, 102 von der Inertflüssigkeit umgeben sind und bei Un
terschreiten des ausreichenden Füllstandes nur einer der
beiden Temperatursensoren 102 von der Inertflüssigkeit um
geben ist. Weiterhin ist im Innern des Behälters 10 eine
Auswerteschaltung 104 für Signale der beiden Temperatursen
soren 100, 102 vorgesehen, die eine Differenz der Signale
der beiden Temperatursensoren bildet und bei Überschreiten
einer vorbestimmten Maximaldifferenz ein Warnsignal er
zeugt.
Claims (29)
1. Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen, bei der
- - wenigstens ein Halbleiterschalter in einer Leistungselek tronikbaugruppe angeordnet ist; und
- - die Halbleiterschalter in einem Behälter angeordnet sind,
der teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist, um im
Betrieb eine Fluidkühlung der Halbleiterschalter zu bewir
ken;
dadurch gekennzeichnet, daß - - wenigstens einer der Halbleiterschalter keine Ummantelung aus Kunststoff oder Keramik aufweist;
- - ein erster Anschluß des Halbleiterschalters durch eine Lotschicht direkt mit einer ersten leitfähigen Schiene elektrisch verbunden ist;
- - ein zweiter Anschluß des Halbleiterschalters mit einer leitfähigen zweiten Schiene elektrisch verbunden ist; und
- - ein dritter Anschluß des Halbleiterschalters mit einer leitfähigen dritten Schiene elektrisch verbunden ist.
2. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- - der zweite Anschluß des Halbleiterschalters mit der leit fähigen zweiten Schiene durch eine erste Leitung elektrisch verbunden ist; und
- - der dritte Anschluß des Halbleiterschalters mit der leit fähigen zweiten Schiene durch eine zweite Leitung elek trisch verbunden ist.
3. Baugruppe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die leitfähige dritte Schiene über eine Isolierschicht mit der ersten leitfähigen Schiene mechanisch verbunden ist.
4. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß
- - die leitfähige zweite Schiene eine Leiterbahn ist, die auf einer Platine angeordnet ist.
5. Baugruppe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß
- - ein weiteres Halbleiterbauteil mit einem ersten und einem zweiten Anschluß mit dem Halbleiterschalter verbunden ist, in dem
- - ein erster Anschluß des weiteren Halbleiterbauteils durch eine Lotschicht direkt mit der ersten leitfähigen Schiene elektrisch verbunden ist; und
- - ein zweiter Anschluß des weiteren Halbleiterbauteils mit der leitfähigen zweiten Schiene elektrisch verbunden ist.
6. Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen, bei der
- - ein Halbleiterschalter in einem Behälter angeordnet sind,
der teilweise mit einer Inertflüssigkeit gefüllt ist, um im
Betrieb eine Fluidkühlung des Halbleiterschalters zu bewir
ken;
dadurch gekennzeichnet, daß - - an einer Platine eine magnetfeldempfindliche Sonde ange ordnet ist;
- - an einem weiteren Bauteil eine stromführende Leitung an geordnet ist, die durch ein Bauelement zur Magnetfeldkopp lung geführt ist; wobei
- - die Platine mit der Sonde und dem weiteren Bauteil durch die Montage so zueinander ausgerichtet sind, daß die Sonde in das Bauelement zur Magnetfeldkopplung eintaucht.
7. Baugruppe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Sonde auf einer Platine angeordnet ist, die eine Steuerschaltung (CPU) trägt oder mit einer Steuerschaltung verbunden ist, wobei die Steuerschaltung dazu eingerichtet ist, ein von der Sonde erzeugtes Signal zur Bestimmung ei nes durch die stromführende Leitung fließenden Stromes aus zuwerten.
8. Baugruppe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn
zeichnet, daß
- - die Sonde ein magnetfeldempfindliches Bauteil, z. B. ein magnetfeldempfindlicher Widerstand, eine Hallsonde oder Feldplatte ist.
9. Baugruppe nach einem der Ansprüche 7-8, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- - das magnetfeldkoppelnde Bauteil ein Blechpaket ist, ein Ferritkern oder dergl., das eine Durchführung für die strom führende Leitung und eine Koppelstelle für die Sonde auf weist.
10. Baugruppe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Blechpaket im Querschnitt C-förmig ist, wobei die beiden freien Schenkel soweit voneinander beabstandet sind, daß zwischen ihnen die Sonde eingreift.
11. Baugruppe nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- - das Blechpaket an einem Trägerbauteil angebracht ist, das zu der Platine, die die Sonde trägt, im montierten Zustand in räumlich festgelegter Beziehung steht.
12. Verfahren zur Kalibrierung der Strommessung in der An
ordnung nach einem der Ansprüche 6-11,
gekennzeichnet durch folgende Schritte:
- a) räumliches Zusammenbringen und Fixieren der die Sonde tragenden Platine und des das Bauelementes zur Magnetfeld kopplung weiteren (?) Bauteils, wobei in dem Bauelement zur Magnetfeldkopplung die stromführende Leitung verläuft,
- b) Beschicken der Leitung mit einem Strom vorbestimmter Form, Amplitude und/oder Frequenz, und
- c) gleichzeitiges Erfassen eines Ausgangssignals der Sonde mittels einer Steuerschaltung,
- d) das erfaßte Ausgangssignal mit der vorbestimmten Form, Amplitude und/oder Frequenz des Stroms in Beziehung setzen und in einem Speicher der Steuerschaltung abspeichern, und
- e) Wiederholen der Schritte b), c) und d), wobei der Schritt b) mit einem Strom wechselnder Amplitude und/oder Frequenz ausgeführt wird, bis eine ausreichende Anzahl von Stützstellen ermittelt ist, um eine Kalibrierkurve mit vor bestimmter Genauigkeit zu ermitteln.
13. Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen, bei der
- - ein Halbleiterschalter in einem druckfesten Behälter an
geordnet ist, der teilweise mit einer Inertflüssigkeit ge
füllt ist, um im Betrieb eine Fluidkühlung des Halbleiter
schalters zu bewirken;
dadurch gekennzeichnet, daß - - das Innere des Behälters mit einem Kühlkreislauf gekop pelt ist, wobei
- - wenigstens eine Dampfleitung von dem Behälter zu einem Kühler führt, und
- - wenigstens eine Flüssigkeitsleitung von dem Kühler zu dem Behälter führt, wobei
- - die Flüssigkeitsleitung zumindest abschnittsweise im In nern der Dampfleitung angeordnet ist und von einer An schlußstelle an den Behälter in das Innere des Behälters so weit verlängert ist, daß ihr freies Ende unterhalb des Flüs sigkeitsspiegels der Kühlflüssigkeit mündet.
14. Baugruppe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Dampfleitung kühlerseitig an einem Verteilerraum mün det,
- - die Flüssigkeitsleitung kühlerseitig an einem Sammelraum mündet, wobei
- - zwischen dem Verteilerraum und dem Kühlerraum wenigstens eine Kühlleitung angeordnet ist, an deren Innenwand Dampf aus der Dampfleitung kondensiert und als Flüssigkeit in den Sammelraum fließt.
15. Baugruppe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß
- - an dem Verteilerraum über eine Drosselstelle ein Aus gleichsbehälter angeschlossen ist.
16. Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen, bei der
- - ein Halbleiterschalter in einem druckfesten Behälter an
geordnet ist, der teilweise mit einer Inertflüssigkeit ge
füllt ist, um im Betrieb eine Fluidkühlung des Halbleiter
schalters zu bewirken;
dadurch gekennzeichnet, daß - - der Behälter einen seine Wandung schneidenden Flansch aufweist, der zur Aufnahme eines Anschlusses eines Kühlers eingerichtet ist, wobei
- - der Anschluß mit dem Flansch durch Verschraubungen ver bunden ist, und wobei
- - an den Verschraubungen jeweils Federelemente vorgesehen sind, die den Anschluß federnd gegen den Flansch vorspan nen.
17. Baugruppe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Federelemente durch jeweils wenigstens eine Tellerfe der oder ein Tellerfederpaket gebildet sind.
18. Baugruppe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Verschraubungen durch Schraubenbolzen gebildet sind, die im Schaftbereich durch die Federelemente umgeben sind.
19. Baugruppe nach einem der Ansprüche 16-18, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- - die Federelemente so dimensioniert und durch Einschrauben der Verschraubungen vorgespannt sind, daß bei einem vorbe stimmten Druck im Innern des Behälters der Anschluß von dem Flansch freikommt.
20. Baugruppe nach einem der Ansprüche 16-19, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- - zwischen dem Flansch und dem Anschluß ein Dichtelement angeordnet ist.
21. Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen, bei der
- - ein Halbleiterschalter in einem druckfesten Behälter an
geordnet ist, der teilweise mit einer Inertflüssigkeit ge
füllt ist, um im Betrieb eine Fluidkühlung des Halbleiter
schalters zu bewirken;
dadurch gekennzeichnet, daß - - das Innere des Behälters mit einem Kühlkreislauf gekop pelt ist, wobei
- - ein Auslaß zur Atmosphäre hin in dem Kühlkreislauf vorge sehen ist, der durch eine Filteranordnung verschlossen ist, die für Luft durchlässig und für Dampf aus der Inertflüs sigkeit undurchlässig ist.
22. Baugruppe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß
- - die Filteranordnung durch ein Molekularfilter, vorzugs weise durch eine Kunststoff-Folie gebildet ist.
23. Baugruppe nach einem der Ansprüche 20-22, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- - auf der dem Innern des Behälters zugewandten Seite und/oder der dem Innern des Behälters abgewandten Seite der Filteranordnung ein Stabilisator angeordnet ist.
24. Baugruppe nach einem der Ansprüche 20-23, dadurch ge
kennzeichnet, daß
- - auf der dem Innern des Behälters abgewandten Seite der Filteranordnung eine Ventilanordnung angeordnet ist.
25. Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen, bei der
- - ein Halbleiterschalter in einem druckfesten Behälter an
geordnet ist, der teilweise mit einer Inertflüssigkeit ge
füllt ist, um im Betrieb eine Fluidkühlung des Halbleiter
schalters zu bewirken;
dadurch gekennzeichnet, daß - - zur Ansteuerung des Halbleiterschalters im Innern des Be hälters eine Ansteuerschaltung mit einer Rechnereinheit vorgesehen ist, die Sollwertvorgaben durch Steuerleitungen von außerhalb des Behälters erhält und den Halbleiterschal ter so ansteuert, daß die Sollwertvorgaben in Leistungs signale für einen mit dem Halbleiterschalter verbundenen Verbraucher umgesetzt werden.
26. Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen, bei der
- - ein Halbleiterschalter in einem druckfesten Behälter an
geordnet ist, der teilweise mit einer Inertflüssigkeit ge
füllt ist, um im Betrieb eine Fluidkühlung des Halbleiter
schalters zu bewirken;
dadurch gekennzeichnet, daß - - der Halbleiterschalter keine Ummantelung aus Kunststoff oder Keramik aufweist und vollständig in der Inertflüssig keit eingetaucht ist.
27. Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen, bei der
- - ein Halbleiterschalter in einem druckfesten Behälter an
geordnet ist, der teilweise mit einer Inertflüssigkeit ge
füllt ist, um im Betrieb eine Fluidkühlung des Halbleiter
schalters zu bewirken;
dadurch gekennzeichnet, daß - - Leistungssignale führende oder stromversorgende Leitungen im Innern des Behälters so verlegt sind, daß sie im wesent lichen vollständig in der Inertflüssigkeit eingetaucht sind.
28. Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen, bei der
- - ein Halbleiterschalter in einem druckfesten Behälter an
geordnet ist, der teilweise mit einer Inertflüssigkeit ge
füllt ist, um im Betrieb eine Fluidkühlung des Halbleiter
schalters zu bewirken;
dadurch gekennzeichnet, daß - - im Innern des Behälters wenigstens zwei Temperatursenso ren derart angeordnet sind, daß in der Betriebsstellung des Behälters bei ausreichendem Füllstand der Inertflüssigkeit beide Temperatursensoren von der Inertflüssigkeit umgeben sind und bei Unterschreiten des ausreichenden Füllstandes nur einer der beiden Temperatursensoren von der Inertflüs sigkeit umgeben ist.
29. Baugruppe nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß
- - eine Auswerteschaltung für Signale der beiden Temperatur sensoren vorgesehen ist, die eine Differenz der Signale der beiden Temperatursensoren bildet und bei Überschreiten ei ner vorbestimmten Maximaldifferenz ein Warnsignal erzeugt.
Priority Applications (11)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19713984A DE19713984A1 (de) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen |
DE19758444A DE19758444C2 (de) | 1997-04-04 | 1997-04-04 | Fluidgekühlte, Rechnereinheit - gesteuerte Baugruppe zum Schalten elektrischer Leistungen |
EP98909455A EP0972295B1 (de) | 1997-04-04 | 1998-02-12 | Baugruppe zum schalten elektrischer leistungen |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1401089A1 (de) * | 2002-09-18 | 2004-03-24 | Continental ISAD Electronic Systems GmbH & Co. KG | Elektrische Maschine, ausgebildet als Starter, Generator oder Starter-Generator für ein Kraftfahrzeug |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1723199U (de) * | 1952-01-28 | 1956-05-30 | Licentia Gmbh | Trokkengleichrichteranordnung, insbesondere fuer grosse leistungen. |
US2810870A (en) * | 1955-04-22 | 1957-10-22 | Ibm | Switching transistor |
-
1997
- 1997-04-04 DE DE19713984A patent/DE19713984A1/de not_active Withdrawn
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1723199U (de) * | 1952-01-28 | 1956-05-30 | Licentia Gmbh | Trokkengleichrichteranordnung, insbesondere fuer grosse leistungen. |
US2810870A (en) * | 1955-04-22 | 1957-10-22 | Ibm | Switching transistor |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1401089A1 (de) * | 2002-09-18 | 2004-03-24 | Continental ISAD Electronic Systems GmbH & Co. KG | Elektrische Maschine, ausgebildet als Starter, Generator oder Starter-Generator für ein Kraftfahrzeug |
US6894411B2 (en) | 2002-09-18 | 2005-05-17 | Continental Isad Electronic Systems Gmbh & Co., Ohg | Electric machine designed as a starter, generator or starter-generator for a motor vehicle |
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