DE2742322C2

DE2742322C2 - Electrical voltage multiplier cascade

Info

Publication number: DE2742322C2
Application number: DE19772742322
Authority: DE
Inventors: Reinhard Dipl.-Phys. Behn; Gerhard Dipl.-Phys. Hoyler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-09-20
Filing date: 1977-09-20
Publication date: 1979-08-09
Also published as: DE2742322B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Spannungsvervidfacherkaskade, welche zwei Reihen in Serie geschalteter, einstückig miteinander verbundener Stapel- oder Schichtkondensatoren und Dioden enthält, wobei jeder einzelne der in Serie geschalteten Kondensatoren eine kapazitive Reihenschaltung von Belagsflächen enthält und einen Schlitz U-förmig umschließt, indem der Schlitz durch eine Stirnkontaktschicht und durch den kapazitiv wirksamen Bereich hindurchreicht und indem außerhalb des kapazitiv wirksamen Bereiches nicht mit äußeren Anschlüssen elektrisch leitend verbundene Metallschichten von Belägen nicht vollständig durchtrennt werden und wobei die Kondensatoren einer Reihe auf derselben Seite der Reihe stirnkontaktiert sind.The present invention relates to an electrical voltage multiplier cascade which has two rows in Contains a series of switched, integrally connected stacked or film capacitors and diodes, each one of the series-connected capacitors being a capacitive series circuit of Contains covering surfaces and encloses a slot in a U-shape by inserting the slot through an end contact layer and extends through the capacitively effective area and while outside the capacitive area effective area not electrically conductively connected to external connections of metal layers Deposits are not completely severed and the capacitors are placed in a row on the same Side of the row are face-to-face.

Derartige Spannungsvervielfacherkaskaden sind aus der DE-OS 23 14 674 bekannt Dort sind jeweils die Kondensatoren einer Reihe zu einem Kondensatorblock zusammengefaßt. Da die Einschnitte dort von beiden Seiten in den Kondensator reichen, ergibt sich eine Serienschaltung der Kondensatoren bereits über die Stirnkontaktscihichten. Hierbei geben die Stirnkontaktschichten dem Kondensatorblock die notwendige Festigkeit, so daß die an diese angrenzenden Stege der Kondensatorfolien, die von den Schlitzen nicht zertrennt werden, relativ schmal sein können. Die beiden Reihen von Kondensatoren sind räumlich relativ weit voneinander getrennt, eine Isolation der beiden Blöcke voneinander ist daher leicht möglich.Such voltage multiplier cascades are known from DE-OS 23 14 674 Capacitors in a row are combined to form a capacitor block. Since the incisions there from extend into the capacitor on both sides, there is already a series connection of the capacitors the forehead contact layers. The forehead contact layers give here the capacitor block the necessary strength, so that the webs adjoining them Capacitor foils, which are not severed by the slots, can be relatively narrow. The two Rows of capacitors are spatially separated by a relatively large distance from each other, an isolation of the two blocks from each other is therefore easily possible.

Die Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegt, besteht darin, daß eine Spannungsvervielfacherkaskade der eingangs beschriebenen Art verkleinert, mechanisch stabiler gestaltet und ihre Herstellung vereinfacht wird.The object on which the present invention is based is that a voltage multiplier cascade of the type described above, designed to be mechanically more stable and theirs Manufacturing is simplified.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß beide Reihen von Kondensatoren in einem Kondensatorblock einstückig miteinander verbunden und voneinander nur durch metallfreie Streifen auf den metallbeschichteten Kondensatorfolien getrennt sind, daß jeder Kondensator von den benachbarten Kondensatoren derselben Reihe durch Schlitze getrennt ist, welche durch die Stirnkontaktschichten dieser Reihe und alle Beläge hindurch bis in den metallfreien Streifen hineinreichen, und daß zur Hintereinanderschaltung der einzelnen Kondensatoren die äußeren Anschlüsse die entsprechenden Schlitze überbrücken.This object is achieved according to the invention in that both rows of capacitors in one Capacitor block connected to one another in one piece and from one another only by means of metal-free strips on the metal-coated capacitor foils that separate each capacitor from the adjacent capacitors of the same row is separated by slots through the end contact layers of this row and all coverings extend through to the metal-free strip, and that the individual capacitors bridge the outer connections over the corresponding slots.

Es hat sich gezeigt, daß dieser Aufbau des Kondensatorblocks einerseits eine ausreichende Festigkeit besitzt, wozu neben dem durchgehenden metallfreien Streifen in der Mitte auch die beidseitig aufgebrachten Stirnkontaktschichten wesentlich beitragen, und daß andererseits die Isolation durch einen metallfreien Streifen in diesem Aufbau so gute Werte zeigt, daß gegenüber der aus zwei Blöcken aufgebauten Kaskade eine Materialersparnis erreicht werden kann. Durch die Überbrückung der entsprechenden Schlitze mittels der äußeren Anschlüsse wird die Festigkeit des Kondensatorblocks weiter erhöht, so daß die fertige Kaskade kleiner und stabiler gestaltet werden kann als eine Kaskade nach dem Stand der Technik. Auch bei derIt has been shown that this structure of the capacitor block on the one hand has sufficient strength in addition to the continuous metal-free strip in the middle, also the one applied on both sides Front contact layers contribute significantly, and that, on the other hand, the insulation by a metal-free Stripe in this structure shows such good values that compared to the cascade made up of two blocks a material saving can be achieved. By bridging the corresponding slots using the external connections, the strength of the capacitor block is further increased, so that the finished cascade can be made smaller and more stable than a cascade according to the prior art. Even with the

Herstellung der vorgeschlagenen Kaskade ergeben sich Vorteile, da nur 1 Mutterkondensator erforderlich ist, da anstelle der bisher erforderlichen vier metallisierten i'olien jetzt nur noch zwei metallisierte Folien nötig sind, da anstelle von zwei Blöcken nur ein Block abgesägt werden muß und da die Montage nur eines Blocks einfacher durchzufuhren ist als die Montage von zwei Blöcken. Die vorgeschlagene Ausführung des Kondensatorblocks kann außerdem gleichzeitig von beiden Seiten her mit Spritzmetallschichten kontaktiert werden, wodurch Arbeitszeit eingespart wird.Production of the proposed cascade results in advantages since only 1 mother capacitor is required because instead of the previously required four metallized foils, only two metallized foils are now required because only one block has to be sawn off instead of two blocks and only one block is installed Blocks is easier to do than assembling two blocks. The proposed execution of the Capacitor blocks can also be contacted with spray metal layers from both sides at the same time which saves working time.

Die überraschend hohe Festigkeit des vorgeschlagenen Kondensatorblocks beruht u.a. darauf, daß die einzelnen Kondensatorfolien im Bereich des durchgehenden metallfreien Streifens zwischen den beiden Reihen von Kondensatoren nach der üblichen Temperung des Mutterkondensators besonders fest aneinanderheften. Die Haftung wird hier nicht durch aufgebrachte Metallschichten geschwächtThe surprisingly high strength of the proposed capacitor block is based, inter alia, on the fact that the individual capacitor foils in the area of the continuous metal-free strip between the two Stick rows of capacitors together particularly tightly after the usual tempering of the mother capacitor. The adhesion is not weakened here by applied metal layers

Der vorgeschlagene Kaskadenaufbau zeigt auch eine besonders geringe Eingangskapazität.The proposed cascade structure also shows a particularly low input capacitance.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der vorgeschlagenen Kaskade besteht darin, daß die äußeren Anschlüsse Teile eines Montagegitters sind. Bei entsprechender Ausbildung der Dioden ist es vorteilhaft, daß die äußeren Anschlüsse durch die Anschlußelemente der verwendeten Dioden gebildet sind. Dieser Fall ist besonders vorteilhaft verwirklicht, indem ein Diodenstapel aus stoffschlüssig miteinander verbundenen Dioden verwendet wird, welcher bandförmige Anschlüsse besitzt, und indem die Abstände zwischen den entsprechenden Diodenanschlüssen und die Abstände der Schlitze zwischen den Einzelkondensatoren gleich groß sind. In diesem Fall liegen bereits nur noch zwei Bauteile vor, die miteinander verschaltet werden müssen. Insofern ist dies eine besonders kompakte und stabile Ausführungsform, deren Fertigung weitgehend automatisiert werden kann.An advantageous embodiment of the proposed cascade is that the external connections Are parts of a mounting grid. With an appropriate design of the diodes, it is advantageous that the external connections are formed by the connection elements of the diodes used. This case is realized particularly advantageously by a diode stack from cohesively connected to one another Diodes is used, which has ribbon-shaped connections, and by reducing the spacing between the corresponding diode connections and the spacing of the slots between the individual capacitors is the same are great. In this case, there are already only two components that are interconnected with one another have to. In this respect, this is a particularly compact and stable embodiment that is largely manufactured can be automated.

Sollen alle Kondensatoren die gleiche Kapazität besitzen, die beiden Reihen aber eine unterschiedliche Zahl von Kondensatoren aufweisen und die beiden Reihen der Kondensatoren trotzdem gleich lang sein, so ist es vorteilhaft, wenn der metallfreie Streifen zwischen den beiden Reihen von Kondensatoren parallel, aber so weit unsymmetrisch zu den Kanten des Kondensatorblocks liegt, daß die Belagsflächen aller Kondensatoren gleich groß sind, obwohl die beiden Reihen eine unterschiedliche Zahl von Kondensatoren enthalten.Should all capacitors have the same capacitance, but the two rows should have a different one Have number of capacitors and the two rows of capacitors still be of the same length, so it is advantageous if the metal-free strip between the two rows of capacitors in parallel, but so far unsymmetrical to the edges of the capacitor block lies in the fact that the coating areas of all capacitors are the same, although the two rows are one contain different numbers of capacitors.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der vorgeschlagenen Kaskade besteht darin, daß auf zumindest eine der Kunststoffolien eine Widerstandsschicht aufgebracht ist, welche nur mit Stirnkontaktschichten einer Reihe von Kondensatoren, zumindest aber mit den Abgriffen für die Hochspannung elektrisch leitend verbunden ist. Diese Widerstandsschicht liegt somit parallel zur Ausgangsspannung als Lastwiderstand. Solche Lastwiderstände werden üblicherweise als Bleeder bezeichnet und dienen zur Reduzierung von Spannungsschwankungen. An diesen Bleeder werden hohe Anforderungen gestellt, c-r wird nach dem Stand der Technik als eigenes Bauelement ausgeführt Bei dem vorgeschlagenen Aufbau des Kondensatorblocks genügt das Aufbringen einer Widerstandsschicht auf eine seiner Folien. Insbesondere ist es vorteilhaft die Widerstandsschicht auf eine Deckfolie aufzubringen. Soll der Schutz der Widerstandsschicht vor mechanischer Beschädigung erhöht werden, empfiehlt es sich, die Widerstandsschicht auf eine gesonderte FolieAnother advantageous embodiment of the proposed cascade is that on at least one of the plastic films has a resistive layer applied, which only has front contact layers a number of capacitors, but at least electrically conductive with the taps for the high voltage connected is. This resistance layer is thus parallel to the output voltage as a load resistance. Such load resistances are usually referred to as bleeder and are used to reduce Voltage fluctuations. High demands are placed on this bleeder, c-r becomes according to the stand technology designed as a separate component In the proposed structure of the capacitor block is sufficient applying a resistive layer to one of its foils. In particular, it is advantageous Apply resistance layer to a cover sheet. Is intended to protect the resistance layer from mechanical If the damage is increased, it is advisable to put the resistance layer on a separate film

ίο aufzubringen und zwischen beliebigen Schichten des Kondensatorblocks anzuordnen.ίο to be applied and between any layers of the To arrange capacitor blocks.

Zur Isolation und zum Zwecke einer guten Kühlung der Dioden ist es vorteilhaft, wenn die Kaskade in einer tiefgezogenen Form aus Kunststoffolie liegt und vergossen ist und wenn die Form Kühlrippen aufweist in denen die Dioden liegen.For insulation and for the purpose of good cooling of the diodes, it is advantageous if the cascade is in one Deep-drawn form made of plastic film lies and is encapsulated and if the form has cooling fins in which the diodes are located.

Die Erfindung wird anhand zweier Figuren näher erläutert; sie ist nicht auf das in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiel beschränktThe invention is explained in more detail with reference to two figures; it is not different from that shown in the figures Embodiment limited

Dabei zeigtIt shows

F i g. 1 eine erfindungsgemäße Spannungsvervielfacherkaskade schematisch undF i g. 1 a voltage multiplier cascade according to the invention schematically and

F i g. 2 die Kaskade von F i g. 1 aus der Blickrichtung II, wobei die Dioden über dem Kondensatorblock abgetrennt wurden.F i g. 2 the cascade of FIG. 1 from viewing direction II, with the diodes above the capacitor block were separated.

Ein Kondensatorblock 1 enthält metallisierte Kunststoffolien 2 und 13, wobei die Metallisierung in Streifen 3 bzw. 14 aufgebracht ist Ein Streifen 14 überdeckt jeweils zwei Streifen 3, wodurch sich eine Reihenschal-A capacitor block 1 contains metallized plastic films 2 and 13, the metallization in strips 3 or 14 is applied. A strip 14 covers two strips 3 each time, creating a series of

jo tung von Belagsflächen ergibt Metallfreie Streifen 4 und 15 auf den beiden Kunststoffolien 2 bzw. 13 liegen übereinander und bilden einen metallfreien Bereich, durch den die beiden Reihen von Kondensatoren voneinander getrennt sind. Schlitze 8 verlaufen durch die Stirnkontaktschichten 12 und den kapazitiv wirksamen Bereich, der durch die Belagsflächen 14 begrenzt ist, nicht aber vollständig durch die Belagsflächen 3. So entsteht eine U-förmige Ausbildung eines Kondensators, welcher den Schlitz 8 umschließt Von dem jeweiligen Nachbarkondensator ist dieser durch Schlitze 9 getrennt, welche durch die Belagsflächen 3 und 14 hindurch bis in den metallfreien Streifen 4 hineinreichen. Die Kontaktschichten !2 sind durch das Schoopsche Metallspritzverfahren aufgebracht. Parallel zum metall-Joining of pavement surfaces results in metal-free strips 4 and 15 on the two plastic films 2 and 13 are on top of each other and form a metal-free area, by which the two rows of capacitors are separated from each other. Slots 8 run through the front contact layers 12 and the capacitively effective area which is delimited by the covering surfaces 14 is, but not completely through the pavement surfaces 3. This creates a U-shaped design of a capacitor, which encloses the slot 8 From the respective adjacent capacitor, this is through slots 9 separated, which extend through the covering surfaces 3 and 14 into the metal-free strip 4. The contact layers! 2 are applied by the Schoop metal spraying process. Parallel to the metal

4-> freien Streifen 4 ist ein Diodenstapel 5 angeordnet, dessen bandförmige Anschlüsse 6, 7 um 90° verdreht und abgewinkelt sind und mit den Kontaktflächen 12 elektrisch leitend verbunden, vorzugsweise verschweißt sind. Die Anschlüsse 7 überbrücken die Schlitze 9.4-> free strip 4 a diode stack 5 is arranged, whose band-shaped connections 6, 7 are rotated and angled by 90 ° and with the contact surfaces 12 are electrically connected, preferably welded. The connections 7 bridge the slots 9.

")(i Mit den Abgriffen 16 und 17 für die Hochspannung ist eine Widerstandsschicht 11 elektrisch leitend verbunden. Die Widerstandsschicht 11 ist in F i g. 1 gestrichelt und in F i g. 2 als Schraffur dargestellt. Sie kann beispielsweise aus einem schwach elektrisch leitenden") (i With the taps 16 and 17 for the high voltage is a resistance layer 11 connected in an electrically conductive manner. The resistive layer 11 is shown in FIG. 1 dashed and in Fig. 2 shown as hatching. You can, for example, from a weakly electrically conductive

» Lack bestehen. Ihr Widerstandswert kann beispielsweise durch Abtrennen von Teilen der Widerstandsschicht zwischen denjenigen Schlitzen 8 bzw. 9, die den Anschlüssen 16,17 für die Hochspannung gegenüberliegen, genau und einfach abgeglichen werden.»Paint exist. Your resistance value can for example by severing parts of the resistive layer between those slots 8 and 9, which the Connections 16, 17 opposite for the high voltage can be adjusted precisely and easily.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electrical voltage multiplier cascade, which consists of two rows connected in series, in one piece interconnected stacked or film capacitors and diodes, each individual the series-connected capacitors contains a capacitive series connection of covering surfaces and encloses a slot in a U-shape by ι ο the slot through a contact layer and through the capacitively effective area extends through and by outside of the capacitively effective area Metal layers of coverings that are not electrically conductively connected to external connections are not be completely severed and with the capacitors in a row all on the same side the row are end-to-end, characterized in that both rows of capacitors in a condenser block (1) integrally connected to each other and from each other only through metal-free strips (4,15) on the metal-coated capacitor foils are separated that each The capacitor is separated from the adjacent capacitor in the same row by slots (9), which through the front contact layers (12) and all associated covering surfaces (3, 14) through to the metal-free strips (4, 15) reach into it, and that for the series connection of the individual capacitors the outer connections (7) bridge the corresponding slots (9).

2. Cascade according to 1, characterized in that the outer connections are parts of an assembly line are.

3. Cascade according to claim i, characterized in that the outer connections through the Connection elements of the diodes used are formed.

4. Cascade according to claim 3, characterized in that a diode stack from btoffschlüssig to interconnected diodes is used, which has ribbon-shaped connections, and that the Distances between the corresponding diode connections and the distances between the slots the individual capacitors are the same size. ■ * ">

5. Cascade according to one of claims 1 to 4, characterized in that the metal-free Strips (4, 15) between the two rows of capacitors in parallel but unbalanced so far to the edges of the capacitor block are that the coating surfaces (3.14) of all capacitors are the same are large, although the two series contain different numbers of capacitors.

6. Cascade according to one of claims 1 to 5, characterized in that a resistance layer (11) is applied to at least one of the v> plastic films, which only with front contact layers (6,

7) a number of capacitors, but at least with the high voltage taps (16, 17) is electrically connected. <■> <>

7. Cascade according to claim 6, characterized in that the resistance layer on a Cover film is applied.

8. Cascade according to claim 6, characterized in that the resistance layer on a ■■> separate film is applied and lies between other layers of the capacitor.

9. Cascade according to one of claims 1 to 8,

characterized in that they are deep-drawn in a Form made of plastic film is and is potted and that the form has cooling fins in which the Diodes lie.