DE3312896C2

DE3312896C2 - Spannungsversorgungsgerät

Info

Publication number: DE3312896C2
Application number: DE3312896A
Authority: DE
Inventors: Niels-Olef Nordborg Harvest
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1983-04-11
Filing date: 1983-04-11
Publication date: 1985-12-05
Also published as: DE3312896A1

Abstract

Bei einem Spannungsversorgungsgerät weist ein Halbleiter-Stromrichter auf einer gemeinsamen Montagefläche angeordnete Thyristorblöcke, deren elektrische Hauptanschlüsse (a, b, c) durch Schienen (9 bis 13, 16, 17) verbunden sind, und weitere, auf einer Leiterplatte (18) angeordnete elektrische Bauelemente auf. Die Schienen (9 bis 13, 16, 17) sind an der Leiterplatte (18) befestigt. Die Leiterplatte (18) weist im Bereich der elektrischen Hauptanschlüsse (a, b, c) der Thyristorblöcke Durchbrüche (21, 22) auf. Auf diese Weise wird die Montage und das Auswechseln von Thyristorblöcken erleichtert.

Description

lung von elektrischen Störimpulsen. Die Spannungsverluste sind klein. Die Induktivität dieser Leitungsverbindungen ist vernachlässigbar.

Der letztgenannte Vorteil ist besonders ausgeprägt, wenn die Schienen auf der der MontagefläAe abgewandten Seite der Leiterplatte verlaufen und die Durchbrüche von den Thyristorblöcken oder von den Anschlußteilen der Schienen durchsetzt sind. Auf diese Weise läßt sich nämlich die Leiterplatte besonders dicht neben den elektrischen Hauptanschlüssen anordnen.

Mit besonderem Vorteil sind die Schienen durch Verlöten mit einer Leiterbahn an der Leiterplatte befestigt. Auf diese Weise dient die mechanische Befestigung gleichzeitig der elektrischen Verbindung. Es sind daher keine zusätzlichen Leitungen zwischen Schiene und Leiterplatte zu verlegen.

Hierbei können an den Schienen Stege angeformt sein, die in Löcher der Leiterplatte greifen. Dies stellt schon beim Zusammenbau von Schiene und Leiterplatte die korrekte Lage der Schienen sicher.

Bei einer bevorzugten Ausgestaltung liegt zumindest eine Schiene flach auf der Leiterplatte auf und ihre Anschlußteile haben die Form einer federnd nachgiebigen Zunge. Eine solche Schiene versteift die Leiterplatte. Da die Zungen eine gewisse Beweglichkeit haben, können etwaige Toleranzunterschiede ausgeglichen werden. Hierdurch wird die Montage und Demontage erheblich erleichtert Sind die Zungen, vorzugsweise durch Verschrauben, mit den Thyristor-Hauptanschlüssen verbunden, bilden die Schienen ein starres Gerüst, das die Leiterplatte trägt

In weiterer Ausgestaltung kann zumindest eine Schiene mit Abstand über der Leiterplatte verlaufen und mit den Anschlußteilen verbundene und mit der Leiterplatte verbundene Stege tragen. Diese Schiene verlaufen daher in einer gegenüber der Leiterplatte versetzte Ebene. Sie können daher über Leiterbahnen, Bauelemente oder andere Schienen hinweggeführt werden.

Günstig ist es ferner, die Leiterplatte auch im Bereich der Steueranschlüsse der Thyristorblöcke mit Durchbrüchen zu versehen, um Stecker einer Steuerleitung ungehindert aufstecken zu können.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist dafür gesorgt, daß mindestens ein Lösch-Thyristorblock auf der gemeinsamen Montagefläche und mindestens eine zugehörige Drosselspule auf der Leiterplatte vorgesehen sind und daß deren elektrische Verbindung über zusätzliche, mit der Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbundene Schieben erfolgt Löschströme, die bei durch Wechselrichter angetriebenen Motoren in der Größenordnung des Laststroms liegen, werden daher über widerstandsarme und kurze Stromschienen zu dem zu löschenden Thyristor geführt, wobei sich der Vorteil ergibt, daß Eigeninduktivitäten und Spannungsabfälle vernachlässigbar sind.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Draufsicht auf die Montagefläche mit den darauf angeordneten Thyristorblöcken,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Leiterplatte mit zugehörigen Schienen,

F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie HI-HI der F i g. 2, F i g. 4 einen Schnitt längs der Linie IV-IV der F i g. 2,

Fig. 5 eine'1 Schnitt längs der Linie V-V der Fig.2 und

F i g. 6 das Schaltbild eines Thyristorblockes.

Fig. 1 zeigt eine Montageplatte 1 aus gut wärmeleitendem Material, deren Vorderseite «ine Montagefläche 2 bildet und deren Rückseite mit vertikal verlaufenden Kühlrippen 3 versehen ist Auf der Montagefläche 2 sind neun Thyristorblöcke Mo 1 bis Mo 9 montiert Diese weisen je ein Gehäuse 4 aus wärmeleitendem Material auf, das mittels Schrauben 5 und 6 auf der Montageplatte 1 montiert ist Das Gehäuse enthält wie F i g. 6 zeigt zwei Thyristoren 7 und 8 mit den zugehörigen Hauptanschlüssen a, b und c sowie den Steueranschlüssenöfunde.

Die Thyristorblöcke Mo 1 bis Mo 6 sind mit Hilfe von Schienen 9 bis 13 zu einem Wechselrichter zusammengeschaltet bei dem jeweils der Thyristor 7 als gesteuerter Gleichrichter und der Thyristor 8 als Freilaufdiode wirken. Zu diesem Zweck verbindet die Schiene 9 die Hauptanschlüsse a der Thyristorblöcke Mo 1 bis Mo 3 miteinander und mit einem Anschluß 14 für die positive Gleichspannung. Die Schiene 10 verbindet die Hauptanschlüsse b und c der Thyristorblöcke Mo 4 bis Mo 6 miteinander und mit einem Anschluß 15 für die negative Gleichspannung. Verbindungsschienen 11, 12 und 13 verbinden jeweils die Hauptanschlüsse b und c der ersten Gruppe von Thyristorblöcken mit dem Hauptanschluß cder zweiten Gruppe von Thyristorblöcken. Die Thyristorblöcke Mo 7 bis Mo 9 gehören zu einer Löschschaltung, bei der die Hauptanschlüsse c die Ausgänge bilden und die Hauptanschlüsse a mittels einer Schiene 16 und die Hauptanschlüsse b mittels einer Schiene 17 miteinander verbunden sind. Die Löschschaltung weist außerdem Drosselspulen L 1 und L 2 (F i g. 2) sowie weitere nicht näher veranschaulichte Bauelemente auf.

In den F i g. 2 bis 5 ist eine Leiterplatte 18 veranschaulicht, die als gedruckte Schaltung mit Leiterbahnen 19 an der Oberseite und Leiterbahnen 20 an der Unterseite ausgeführt ist. Die Leiterplatte trägt Steckleisten und zahlreiche elektrisch Bauelemente für Steuer-, Schutz-, Hilfs- und Löschschaltungen, die bis auf die Drosselspulen L 1 und L 2 nicht näher gekennzeichnet sind. Die Leiterplatte 18 weist im Bereich der Hauptanschlüsse der einzelnen Thyristorblöcke Durchbrüche 21 und 22 auf, über die die als Gewindestutzen ausgeführten Hauptanschlüsse a, b und c zugänglich sind, wenn die Leiterplatte 18 auf die Thyristorblöcke Mo 1 bis Mo 9 aufgelegt worden ist Die Durchbrüche 21 sind so groß, daß auch noch die Steueranschlüsse e und d mittels eines Steckers 23 erreicht werden können.

Die in F i g. 1 nur schematisch dargestellten Schienen 9 bis 13, 16 und 17 sind in den Fig.2 bis 5 genauer veranschaulicht. Sie greifen mit verschieden geformten Anschlußteilen 24 bis 27 durch die Durchbrüche 21 und 22. Außerdem sind sie jeweils an zwei Stellen A und B fest mit der Leiterplatte 18 verbunden.

Die Schienen 9,10,16 und 17 stehen hochkant, wie es für die Schiene 10 in den Fig.3 und 4 veranschaulicht ist. Die Schiene 10 ist über Stege 28 mit ihren Anschlußteilen 27 verbunden. Diese greifen über die Hauptanschlüsse c und b und sind an ihnen mittels Muttern 33 befestigt. Außerdem sind zwei Stege 29 vorgesehen, die im Bereich einer Leiterbahn 19 durch die Leiterplatte 18 greifen und mittels einer Lötung 30 damit verbunden sind, so daß sich eine Befestigungsstelle A ergibt.

Die Schienen 11 bis 13 liegen auf der Leiterplatte 18 auf, wie es für die Schiene 13 in F i g. 5 gezeigt ist. Abgewinkelte Stege 31 greifen durch die Leiterplatte und werder auf der Rückseite mittels einer Lötung 3? mit der dort befindlichen Leiterbahn 20 verbunden, so daß sich eine Befestigungssteile B ergibt. Der Anschlußteil 26 ist nach unten abgekröpft, so daß er in den Durch-

bruch 21 greift, und über den Hauptanschluß a gelegt, wo er wiederum mit einer Mutter 33 befestigt wird. Der Anschlußteil 26 bildet eine federnde Zunge, die ToIeranzunterschiede auszugleichen vermag.

Bei der Herstellung wird so vorgegangen, daß die Schienen 9 bis 13, 16 und 17 bei der Bestückung der Leiterplatte mit angebracht werden. Diese kann daher als Ganzes auf die bereits auf der Montageplatte 1 angeordneten Thyristorblöcke Mo ί bis Mo 9 aufgesetzt werden. Alsdann brauchen lediglich die Muttern 33 aufgeschraubt zu werden, da alle Verbindungsschienen bereits die richtige Lage haben und nicht mehr einzeln gehalten zu werden brauchen.

In der Praxis hängt die Zahl der Schienen und deren Verlauf von dem gewünschten Schaltungsaufbau des Stromrichters ab. Auf diese Weise können nicht nur — wie veranschaulicht — Wechselrichter, sondern auch mehrphasige Gleichrichter, Umrichter u. dgl. aufgebaut werden.

Der durch eine Erweiterung des Durchbruches 21 greifende Stecker 23 für die Steueranschlüsse d und e kann auch durch Einzelstecker ersetzt werden, die durch eigene kleine Durchbrüch'e in der Leiterplatte 18 greifen.

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Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

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Claims

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auf einer zur Montagefläche parallelen Leiterplatte anPatentansprüche: geordnete, elektrische Bauelemente aufweist

Bei einem bekannten Spannungsversorgungsgerät

1. Spannungsversorgungsgerät mit wenigstens ei- dieser Art (DE-OS 28 05 019) sind jeweils zwei Thyristo-

nem Halbleiter-Stromrichter, der auf einer gemein- 5 ren ζμ einem Thyristorblock zusammengefaßt, der ein

samen Montagefläche angeordnete Thyristorblöcke, wärmeleitfähiges Gehäuse besitzt Diese Gehäuse sind

deren gegenüber der Montagefläche vorgesehene, auf einer mit Kühlrippen versehenen Montagefläche

elektrische Hauptanschlüsse durch daran befestigte montiert Die Schienen, mit denen die Thyristoren zur

Schienen verbunden sind, und weitere, auf einer zur gewünschten Stromrichterschaltung zusammengefaßt

Montagefläche parallelen Leiterplatte angeordnete, io werden, liegen in der Ebene der Thyristor-Hauptan-

elektrisehe Bauelemente aufweist, dadurch ge- schlosse. Es ist mindestens eine Leiterplatte vorgesehen,

kennzeichnet, daß die Schienen (9 bis 13, 16, welche die zum Stromrichter gehörende Elektronik

17) an der Leiterplatte (18) befestigt sind und diese trägt Diese Leiterplatte ist mit Abstand vor den Schie-

durch Abstützung auf den Thyristorblöcken (Mo 1 nen angeordnet

bis Mo 9) hält, und daß die Leiterplatte im Bereich 15 Bei der Montage müssen die Schienen einzeln und der elektrischen Hauptanschlüsse (a. b, c) der Thyri- sinnrichtig mit den Hauptanschlüssen der Thyristorstorblöcke Durchbrüche (21,22) aufweist blöcke verbunden werden. Dies ist mühsam und birgt

2 Spannungsversorgungsgerät nach Anspruch 1, Fehlermöglichkeiten in sich. Das gleiche gilt auch, wenn dadurch gekennzeichnet, daß die Schienen (9 bis 13, ein Thyristorblock defekt ist und ausgetauscht werden 16,17) auf der der Montagefläche (2) abgewandten 20 soll, weil auch dann ein großer Teil der Schienen entSeite der Leiterplatte (18) verlaufen und die Durch- fernt und anschließend wieder montiert werden muß. brüche (21,22) vor. den Thyristorblöcken (Mo 1 bis Bei komplexen elektronischen Geräten ist es bekannt Mo 9) oder von Anschlußteilen (24 bis 27) der Schie- (US- PS 36 76 746), Leiterplatten, die durch Führungsnunen(9bisl3,16,17) durchsetzt sind, ten in einem Rahmen gehalten sind, mit Steckern zu

3. Spannungsversorgungsgerät nach Anspruch 1 2s versehen und die Steckerstifte mit Hilfe von kleinen oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schiene.i (9 Verbindungsplatten elektrisch mit der Leiterplatte zu bis 13,16, 17) durch Verlöten mit einer Leiterbahn verbinden. Die Verbindungsplatte hat die Form einer (19,20) an der Leiterplatte (18) befestigt sind. gedruckten Schaltung mit Löchern, durch die die Stifte

4. Spannungsversorgungsgerät nach Anspruch 2 eines Steckers greifen, und mit überstehenden Leitern, oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an den Schie- 30 welche in Locher der Leiterplatte greifea Die Verbinnen (9 bis 13,16,17) Stege (29,31) angeformt sind, dungsplatte, die keine weiteren Bauelemente trägt wird die in Löcher der Leiterplatte (18) greifen. durch die Lötverbindungen mit den Stiften und der Lei-

5. Spannungsversorgungsgerät nach einem der terplatte gehalten.

Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zu- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Span-

mindest eine Schiene (13) flach auf der Leiterplatte 35 nungsversorgungsgerät der eingangs beschriebenen Art

(18) aufliegt und ihre Anschlußteile (26) die Form anzugeben, bei dem die Montage der Schienen verein-

einer federnd nachgiebigen Zunge haben. facht ist und Fehlverbindungen vermieden werden.

6. Spannungsversorgungsgerät nach einem der Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß zu- daß die Schienen an der Leiterplatte befestigt sind und mindest eine Schiene (10) mit Abstand über der Lei- 40 diese durch Abstützung auf den Thyristorblöcken hält terplatte (18) verläuft und mit den Anschlußteilen und daß die Leiterplatte im Bereich der elektrischen (27) verbundene und mit der Leiterplatte verbun- Hauptanschlüsse der Thyristorblöcke Durchbrüche aufdene Stege (28,29) trägt weist.

7. Spannungsversorgungsgerät nach einem der Bei dieser Konstruktion brauchen die Schienen nicht Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die 45 mehr einzeln gehandhabt zu werden. Vielmehr sind sie Leiterplatte (18) auch im Bereich der Steueran- durch die Befestigung an der Leiterplatte in ihrer gegenschlüsse (d, e) der Thyristerblöcke (Mo 1 bis Mo 9) seitigen Lage eindeutig festgelegt. Da alle Schienen als Durchbrüche (21) aufweist, um Stecker (23) einer Einheit gehandhabt werden, braucht bei der Montage Steuerleitung aufstecken zu können. lediglich einmal die richtige Lage der. Gesamtanord-

8. Spannungsversorgungsgerät nach einem der so nung gewählt zu werden; alsdann sind lediglich noch die Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Anschlußteile der Schienen .nit den Hauptanschlüssen mindestens ein Lösch-Thyristorblock (Mo 7 bis der Thyristorblöcke zu verbinden zu werden. Da ein Mo 9) auf der gemeinsamen Montagefläche (2) und Vertauschen der Schienen nicht möglich ist sind Fehlmindestens eine zugehörige Drosselspule (L 1, L 2) verbindungen ausgeschlossen. Die in der Leiterplatte auf der Leiterplatte (18) vorgesehen sind und daß 55 vorgesehenen Durchbrüche ermöglichen es, die Hauptderen elektrische Verbindung über zusätzliche, mit anschlüsse der Thyristorblöcke trotz des Vorhandender Leiterplatte elektrisch und mechanisch verbun- seins der Leiterplatte bequem zu erreichen.

dene Schienen (16,17) erfolgt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß für das Halten

der Leiterplatte keine zusätzlichen Befestigungsmittel

60 erforderlich sind. Vielmehr wird die Leiterplatte über

die Schienen an den Thyristorblöcken abgestützt

Außerdem kann auf diese Weise die Leiterplatte we-

Die Erfindung bezieht sich auf ein Spannungsversor- sentlich näher an den elektrischen Anschlüssen der Thygungsgerät mit wenigstens einem Halbleiter-Stromrich- ristorblöcke angeordnet werden als es bisher möglich ter, der auf einer gemeinsamen Montagefläche angeord- 65 war. Die elektrischen Verbindungen zwischen den Annete Thyristorblöcke, deren gegenüber der Montageflä- Schlüssen und auf der Leiterplatte angeordneten Teilen ehe vorgesehene, elektrische Hauptanschlüsse durch von Steuer-, Lösch-, Schutz- und Hilfsschaltungen sind daran befestigte Schienen verbunden sind, und weitere, daher sehr kurz. Entsprechend gering ist die Abstrah-