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Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Halbleiter-Umwandlungsvorrichtung, die Halbleiterschaltelemente in einer
Hauptschaltung aufweist, die als eine Brückenschaltung konfiguriert
sind, und betrifft insbesondere die Konfiguration einer
Treiberschaltung, die Treibersignale liefert, die die
Schaltelemente dazu veranlaßt, Schaltoperationen durchzuführen.
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Halbleiter-Umwandlungsvorrichtungen, die
Halbleiterschaltelemente in einer Hauptschaltung aufweisen, die als eine
Brückenchaltung konfiguriert sind, und Gleichströme in
Wechselströme und umgekehrt umwandeln, um umgewandelte Ströme an
Lasten zu liefern, sind schon als Wechselrichter oder
dergleichen für elektrische Leistung und viele andere Anwendungen
verwendet worden. Solche Halbleiter-Umwandlungsvorrichtungen
weisen im allgemeinen Dreiphasen-Wechselrichterschaltungen
auf, die Gleichströme in Dreiphasen-Wechselströme mit einer
variablen Frequenz umwandeln. Fig. 3 der begleitenden
Zeichnungen zeigt ein Beispiel einer solchen
Dreiphasen-Wechselrichterschaltung. Dieser Dreiphasen-Wechselrichter ist eine
Halbleiter-Umwandlungsvorrichtung, die eine
Dreiphasen-Brückenschaltungs-Konfiguration aufweist, und die unter Verwendung
einer Hauptgleichstromversorgung Ud Dreiphasen-Wechselströme
an einen elektrischen Motor 9 liefert. Der
Dreiphasen-Wechselrichter besteht aus einer Schaltung 10 eines oberen Zweiges,
die die Seite hohen elektrischen Potentials der Dreiphasen-
Wechselspannung steuert, und einer Schaltung des unteren
Zweiges 30, die die Seite niedrigen elektrischen Potentials der
Dreiphasen-Wechselspannung steuert.
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Die Schaltung des oberen Zweiges 10 weist eine
Hauptschaltung und eine Treiberschaltung auf. Die Hauptschaltung in der
Schaltung 10 des oberen Zweiges besteht aus bipolaren
Transi
storen 20 bis 22, die als Halbleiterschaltelemente bekannt sind
und jeweils für die U-, V-, und W-Zweige vorgesehen sind. Die
Treiberschaltung in der Schaltung 10 des oberen Zweiges besteht
aus einzelnen Treiberschaltungen 14 bis 16 (als DU, DV und DW
in der Figur bezeichnet), die einzeln Treibersignale liefern,
die die jeweiligen Transistoren 20 bis 22 veranlassen,
Schaltoperationen durchzuführen. Zusatzgleichstromversorgungen 17
bis 19 sind getrennt vom Äußeren isoliert und (nicht gezeigte)
Steuersignale werden den jeweiligen einzelnen
Treiberschaltungen 14 bis 16 zugeführt.
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Die Schaltung 30 des unteren Zweiges weist fast dieselbe
Konfiguration wie die Schaltung des oberen Zweiges 10 auf. Die
Hauptschaltung in der Schaltung des unteren Zweiges 30 besteht
aus bipolaren Transistoren 40 bis 42, die als
Halbleiterschaltelemente bekannt sind und jeweils für die X-, Y-, und Z-Zweige
vorgesehen sind. Die Treiberschaltung in der Schaltung 30 des
unteren Zweiges besteht aus einzelnen Treiberschaltungen 34
bis 36 (als DX DY und DZ in der Figur bezeichnet), die einzeln
Treibersignale liefern, die die jeweiligen Transistoren 40 bis
42 dazu veranlassen, Schaltoperationen durchzuführen. Eine
gemeinsame äußere Zusatzgleichstromversorgung 37 und (nicht
gezeigte) Steuersignale werden den jeweiligen einzelnen
Treiberschaltungen 34 bis 36 zugeführt.
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Der Dreiphasen-Wechselrichter, der die in Fig. 3 gezeigte
Schaltungskonfiguration aufweist, wird mit elektrischen
Hauptgleichströmen Ic von der Hauptgleichstromversorgung (Ud) durch
eine Hauptschaltungsleitung 100 der positiven Elektrode und
eine Hauptschaltungsleitung 101 der negativen Elektrode
versorgt. Die Schaltoperationen der Transistoren 20 bis 22 und 40
bis 42 gestatten es, daß die gleichstromseitigen elektrischen
Hauptströme von der positiven Elektrode der
Hauptgleichstromversorgung (Ud) ausgehen und durch die Hauptschaltungsleitung
100, einen der Transistoren 20 bis 22, den elektrischen Motor
9, einen der Transistoren 40 bis 42 und die
Hauptschaltungsleitung 101 in dieser Reihenfolge fließen, und zuletzt die
negative Elektrode der Hauptgleichstromversorgung (Ud) erreichen
und Dreiphasen-Wechselspannung an den elektrischen Motor 9
liefern.
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Zwei in Fig. 4 gezeigte Schaltungssubstrate werden häufig
verwendet, um einen Dreiphasen-Wechselrichter mit der obigen
Schaltungskonfiguration zu konfigurieren. Das heißt, die aus
Transistoren 20 bis 22 und 40 bis 42 zusammengesetzte
Hauptschaltung wird auf einem Hauptschaltungssubstrat 3
konfiguriert, auf dem ein Halbleiterchip 4, der die erforderlichen
Funktionen aufweist, angebracht ist. Zusätzlich sind die
einzelnen Treiberschaltungen 14 bis 15 und 34 bis 36 auf einem
Treiberschaltungssubstrat 5 konfiguriert, auf dem diese
einzelnen Treiberschaltungen integral angebracht sind. Sowohl das
Hauptschaltungssubstrat 3 als auch das
Treiberschaltungssubstrat 5 sind in einem Behälter eingebaut, der aus einem Mantel
1 und einer Grundplatte 2 besteht, die eine gute thermische
Leitfähigkeit aufweist. Das Hauptschaltungssubstrat 3 und
Treiberschaltungssubstrat 5 sind miteinander über eine interne
Verbindungsleitung 6 verbunden. Zusätzlich wird das
Treiberschaltungssubstrat 5 mit äußeren Steuersignalen und
Zusatzstromversorgungen 17 bis 19 und 37 über äußere Verbindungen
versorgt, die als Leitung 7 in der Figur gezeigt wird.
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Im herkömmlichen Dreiphasen-Wechselrichter ist das
Treiberschaltungssubstrat 5 wie in Fig. 5 gezeigt konfiguriert.
Das heißt, ein doppelseitiges gedrucktes Schaltungssubstrat
wird als Treiberschaltungssubstrat 5 verwendet und die
einzelnen Treiberschaltungen 14 bis 16 und 34 bis 36 werden zusammen
auf der oberen Oberfläche 5a des Treibarschaltungssubstrats 5
angebracht. In den einzelnen Treiberschaltungen 14 bis 16 sind
verschiedene elektrische Massepotentiale mit den verschiedenen
Transistoremittern 20 bis 22 verbunden, die in der Schaltung
des oberen Zweiges 10 vorgesehen sind. Folglich bestehen die
Leiterbereiche 11 bis 13, auf die die einzelnen
Treiberschaltungen angebracht sind, einzeln aus einem folienartigen Leiter
auf der oberen Oberfläche 5a des doppelseitigen gedruckten
Schaltungssubstrats. In, diesem Fall sind die Leiterbereiche
11, 12 für die einzelnen Treiberschaltungen 14, 15 integral
mit einem Anschlußteil ausgebildet, das mit den
Verbindungsleitungen 6, 7 verbunden ist. Jedoch weist der Leiterbereich
13 für die einzelne Treiberschaltung 16 einen getrennt
ausgebildeten Teil auf, einen Leiterbereich 51, der sich zu einem
Anschlußteil erstreckt, das mit den Verbindungsleitungen 6, 7
verbunden ist. Der Leiterbereich 51 besteht aus einem
folienartigen Leiter auf der unteren Oberfläche 5b des doppelseitigen
gedruckten Schaltungssubstrats.
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Zusätzlich sind in den einzelnen Treiberschaltungen 34 bis
36 jeweilige elektrische Massepotentiale mit einer Leitung 45
verbunden (siehe Fig. 3), mit der die jeweiligen Emitter der
Transistoren 40 bis 42, die in der Schaltung des oberen Zweiges
30 vorgesehen sind, verbunden sind. Die Leitung 45 ist eine
gemeinsame elektrische Massepotential-Leitung, die verwendet
wird, um ein elektrisches Massepotential bereitzustellen, das
gleich einem gemeinsamen elektrischen Bezugspotential für die
negative Elektrodenseite ist. Folglich sind die einzelnen
Treiberschaltungen 34 bis. 36 auf einem gemeinsamen
Leiterbereich 31 angebracht. Zusätzlich besteht der Leiterbereich 31
aus einem folienartigen Leiter auf der oberen Oberfläche 5a
des doppelseitigen gedruckten Schaltungssubstrats. In diesem
Fall weist der Leiterbereich 31 einen getrennt ausgebildeten
Teil, einen Leiterbereich 52 auf, der sich zu einem
Anschlußteil erstreckt, das mit Verbindungsleitungen 6, 7 verbunden
ist. Der Leiterbereich 52 besteht aus einem folienartigen
Leiter auf der unteren Oberfläche 5b des doppelseitigen gedruckten
Schaltungssubstrats.
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Das heißt, das in Fig. 5 gezeigte herkömmliche
Treiberschaltungssubstrat 5 weist Leiterbereiche sowohl aus der
oberen Oberfläche 5a und der unteren Oberfläche 5b auf. Jedoch
ermöglicht es das doppelseitige gedruckte Schaltungssubstrat,
daß die erforderliche elektrische Isolation zwischen den
einzelnen Treiberschaltungen 14 bis 16 und zwischen den einzelnen
Treiberschaltungen 14 bis 16 und dem Leiterbereich 31, der aus
den einzelnen Treiberschaltungen 34 bis 36 besteht,
ausreichend sichergestellt wird.
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Im Dreiphasen-Wechselrichter mit der in Fig. 3 gezeigten
Schaltungskonfiguration führen die oberen Transistoren 20 bis
22 und unteren Transistoren 40 bis 42 abwechselnd und
periodisch Schaltoperationen als Reaktion auf Steuersignale durch,
um die Hauptgleichstromversorgung (Ud) in
Dreiphasen-Wechselströme umzuwandeln. In diesem Fall führen die jeweiligen
Transistoren 20 bis 22 des oberen Zweiges Schaltoperationen in
Zeitintervallen durch, die einem elektrischen Phasenwinkel von
120º entsprechen, um die Dreiphasen-Wechselströme ausgeglichen
zu halten. Ferner muß die Gruppe der Transistoren 20 bis 22
des oberen Zweiges und die Gruppe der Transistoren 40 bis 42
des unteren Zweiges abwechselnd Schaltoperationen in
Zeitintervallen durchführen, die einem elektrischen Phasenwinkel von
180º entsprechen, so daß gegenüberliegende Transistoren, zum
Beispiel die Transistoren 20 und 40, nicht gleichzeitig
eingeschaltet werden.
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Eine der wichtigsten zu berücksichtigenden Tatsachen, wenn
man eine Halbleiter-Umwandlungsvorrichtung konfiguriert, ist
die Verhinderung von
Halbleiterschaltelement-Funktionsstörungen. Ein versagendes Halbleiterschaltelement wird bewirken,
daß ein Zweig kurzgeschlossen wird, was erlaubt, daß übermäßige
elektrische Ströme in der Schaltung fließen. Als Ergebnis
können ernste Defekte, wie die Zerstörung des
Halbleiterschaltelements oder des zu betreibenden Geräts, wie des elektrischen
Motors auftreten.
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Jüngste Fortschritte in der Halbleitertechnologie haben
die Funktionsstörung von Halbleiterschaltelementen wesentlich
vermindert, und haben die Zuverlässigkeit von
Halbleiter-Umwandlungsvorrichtungen verbessert. Jedoch können solche
Funktionsstörungen durch andere Faktoren als die
Halbleiterschaltelemente verursacht werden. Unter ihnen ist die Konfiguration
des Treiberschaltungssubstrats. In einem
Dreiphasen-Wechselrichter variieren die elektrischen Potentiale der Emitter der
Transistoren 20 bis 22 zu unterschiedlichen Zeiten als Reaktion
auf die oben erwähnten Schaltoperationen der Transistoren 20
bis 22 und 40 bis 42. Folglich ändern sich im
Treiberschaltungssubstrat, das im Dreiphasen-Wechselrichter vorgesehen
ist, die elektrischen Potentiale der jeweiligen
Leiterbereiche, die mit den Transistoren 20 bis 22 verbunden sind,
fortwährend.
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Für die Konfiguration des Treiberschaltungssubstrats 5,
das im oben beschriebenen bekannten Dreiphasen-Wechselrichter
vorgesehen ist, sollte der Leiterbereich 13, auf den die
einzelne Treiberschaltung 16 angebracht ist, und der
Leiterbereich 51, der elektrisch damit verbunden ist, beachtet werden.
Das heißt, die Leiterbereiche 13 und 52 oder die Leiterbereiche
51 und 12 weisen. Teile auf, die sich über dieselben Bereiche
des Substrats, aber auf unterschiedlichen Oberflächen des
Substrats mit dem isolierenden Substrat des doppelseitigen
gedruckten Schaltungssubstrat dazwischen erstrecken. Diese
gegenüberliegenden Teile stellen eine verhältnismäßig große
parasitäre Kapazität bereit, da sie eine Konfiguration
aufwei
sen, die ähnlich zu jener eines Kondensators ist.
Hochfrequenzströme gehen leicht durch eine solch große parasitäre
Kapazität. Folglich können, wenn sich das elektrische Potential des
Emitters des Transistors 22 schnell ändert, Hochfrequenzströme
jeweils von den Leiterbereichen 13 und 51 zu den
Leiterbereichen 31 und 12 über die parasitäre Kapazität fließen.
Hochfrequenzströme werden eine Quelle von Störungen und können
bewirken, daß die Transistoren 21 und 40 bis 42 versagen, die durch
die einzelnen Treiberschaltungen 15 und 34 bis 36 getrieben
werden, die auf den Leiterbereiche 12, 31 angebracht sind.
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Zusätzlich ist der Stromweg im Leiterbereich 31 länger als
jener der Leiterbereiche 11 bis 13, da er die darauf integral
angebrachten einzelnen Treiberschaltungen 34 bis 36 aufweist.
Ferner ist der Stromweg des Leiterbereiches 52 länger als jener
des Leiterbereiches 31, da er den gesamten Umfang des
Leiterbereiches 31 abdecken muß und sich zum Anschlußteil erstreckt,
das mit den Verbindungsleitungen 6, 7 verbunden ist. Der
Leiterbereich 52 weist einen Leiterbereich 52a (siehe Fig. 7) für
die gemeinsame elektrische Massepotential-Leitung 45 auf, die
darin ausgebildet ist. Der Leiterbereich 52a ist im
peripherischen Teil des Leiterbereich 52 ausgebildet, der den Bereich
des Leiterbereichs 52 umgibt, wie in Fig. 7 gezeigt. Die
elektrische Massepotential-Leitung 45 stellt ein gemeinsames
elektrisches Bezugspotential für die einzelnen Treiberschaltungen
34 bis 36 bereit, und ist elektrisch mit den Emittern der
Transistoren 40 bis 42 und der negativen Elektrodenseite der
Zusatzstromversorgung 37 verbunden. Daher ist die elektrische
Massepotential-Leitung 45 elektrisch mit den Emittern der
jeweiligen Transistoren 40 bis 42 und der Hauptschaltungsleitung
101 verbunden.
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Folglich zweigt ein Teil der elektrischen
Hauptgleichströme (Ic) von der Hauptschaltungsleitung 101 ab und fließt
zur elektrischen Massepotential-Leitung 45. Insbesondere wird,
wenn die elektrischen Hauptgleichströme. (Ic)
Hochfrequenzkomponenten enthalten, die Induktivität der
Hauptschaltungsleitung 101 bewirken, daß mehr Hochfrequenzkomponenten zur
elektrischen Massepotential-Leitung 45 abzweigen. Fig. 6 zeigt den
wichtigen Teil der elektrischen Massepotential-Leitung 45 mit
den umgebenden Schaltungen im Detail. Wie in dieser Figur
gezeigt, beginnen, wenn der Transistor 41 eingeschaltet wird,
gleichstromseitige elektrische Hauptströme IcY, die zur
negativen Elektrodenseite der Hauptgleichstromversorgung (Ud)
vordringen, durch die Hauptschaltungsleitung 10 zu fließen, mit
dem der Emitter des Transistors 41 verbunden ist. Unmittelbar,
nachdem der Transistor 41 eingeschaltet wird, nehmen die Werte
der Hauptgleichströme (IcY) schnell zu, was anzeigt, daß die
Ströme eine große Anzahl von Hochfrequenzkomponenten
enthalten. Zusätzlich gibt es entweder absichtlich oder
unabsichtlich immer eine parasitäre Induktivität L1 auf der
Hauptschaltungsleitung 101 zwischen dem Teil, mit dem der Emitter des
Transistors 41 der Hauptschaltungsleitung 101 verbunden ist,
und dem Teil, mit dem der Emitter des Transistors 40 verbunden
ist. Die Existenz der parasitären Induktivität (L1) ermöglicht
es, daß ein abgeleiteter Fluß IL1 zur elektrischen
Massepotential-Leitung 45 fließt, wie unten beschrieben. Das heißt, der
abgeleitete Fluß (IL1) geht über die elektrische
Massepotential-Leitung 45, wenn er von der Hauptschaltungsleitung 101
startet, geht durch eine Verbindung mit dem Emitter des
Transistors 41, die elektrische Massepotential-Leitung 45 und eine
tVerbindung mit dem Emitter des Transistors 40 in jener
Reihenfolge, wobei er zuletzt zur Hauptschaltungsleitung 101
zurückkehrt. Der abgeleitete Fluß (IL1) erzeugt eine
Hochfrequenzspannung an den parasitären Induktivitäten L2, L3 L4 der
elektrischen Massepotential-Leitung 45. Folglich werden
Schal
tungselemente, die ein elektrisches Massepotential aufweisen
und zwischen die Induktivitäten geschaltet sind, sich
unterscheidende elektrische Massepotentiale aufweisen (die
Schaltungselemente werden nicht gezeigt, bilden jedoch die
einzelnen Treiberschaltungen 34, 35). Diese sich unterscheidenden
elektrische Massepotentiale können die ursprünglichen
Funktionen des elektrischen Massepotential verhindern, was zu einer
Funktionsstörung der Schaltungselemente führt. In diesem Fall
kann eine solche unwillkommene Funktionsstörung in den
Transistoren 40, 41 auftreten, da die einzelnen Treiberschaltungen
34, 35 fehlerhafte Treibersignale liefern. Dies trifft auch
für die einzelne Treiberschaltung 36 für den Transistor 42 zu.
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In Hinblick auf die obigen Probleme, ist es die Aufgabe
dieser Erfindung, eine Halbleiter-Umwandlungsvorrichtung
bereitzustellen, die die Nachteile des Stands der Technik darin
vermeidet, daß sie selten versagt.
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Erfindungsgemäß wird die obige Aufgabe durch Bereitstellen
einer Halbleiter-Umwandlungsvorrichtung gelöst, die eine
Dreiphasen-Brückenschaltungs-Konfiguration aufweist, und aus
einer Hauptschaltung, die ein Halbleiterschaltelement für jeden
von mindestens zwei oberen Zweigen und zwei unteren Zweige
aufweist, und einer Treiberschaltung besteht, die einzelne
Treiberschaltungen aufweist, die auf den Leiterbereichen eines
folienartigen Leiters auf einem gedruckten Schaltungssubstrat
angebracht sind, und für die jeweiligen
Halbleiterschaltelemente vorgesehen sind, um zu bewirken, daß die
Halbleiterschaltelemente Schaltoperationen ausführen, wobei die
Treiberschaltung auf demselben gedruckten Schaltungssubstrat die
einzelnen Treiberschaltungen aufweist, die die
Halbleiterschaltelemente treiben, die für die oberen und/oder unteren Zweige
vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen
einzelnen Treiberschaltungen, die die jeweiligen
Halbleiter
schaltelemente für die oberen oder unteren Zweige treiben,
jeweilige einzelne elektrische Bezugspotential-Leitungen
aufweisen, die ein zugeordnetes elektrisches Bezugspotential
bereitstellen, und wobei die Treiberschaltung aus einer
gemeinsamen elektrischen Bezugspotential-Leitung besteht, die ein
gemeinsames elektrisches Bezugspotential für jeweiligen
einzelnen Treiberschaltungen der oberen oder unteren Zweige
bereitstellt, während die jeweiligen einzelnen elektrischen
Bezugspotential-Leitungen, die für die einzelnen
Treiberschaltungen der oberen bzw. unteren Zweige vorgesehen sind, jeweils
an einem einzigen Punkt mit der gemeinsamen elektrischen
Bezugspotential-Leitung für den entsprechenden Zweig verbunden
sind.
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Vorzugsweise ist die Brückenschaltung eine Dreiphasen-
Brückenschaltung.
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Wie oben beschrieben, besteht die Treiberschaltung aus
gemeinsamen elektrischen Bezugspotential-Leitungen, die
gemeinsame elektrisch Bezugspotentiale für die jeweiligen einzelnen
Treiberschaltungen für die oberen oder unteren Zweige
bereitstellen, bestehen die jeweiligen einzelnen Treiberschaltungen,
die die jeweiligen Halbleiterschaltelemente für die oberen
oder unteren Zweige treiben, aus einzelnen elektrischen
Bezugspotential-Leitungen, die zugeordnete elektrische
Bezugspotentiale bereitstellen, und sind die einzelnen elektrischen
Bezugspotential-Leitungen jeweils an nur einem Punkt mit der
gemeinsamen elektrischen Bezugspotential-Leitung verbunden,
die das elektrische Bezugspotential für den entsprechenden
Zweig bereitstellt.
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Daher werden, wenn der abgezweigte Fluß der elektrischen
Hauptgleichströme, die von der Hauptgleichstromversorgung (Ud)
an die Hauptschaltung der Halbleiter-Umwandlungsvorrichtung
geliefert werden, über die gemeinsame elektrische
Bezugspoten
tial-Leitung gehen, die elektrischen Potentiale der jeweiligen
elektrisch Bezugspotential-Leitungen gleich dem elektrischen
Potential des Punktes, mit dem die gemeinsame elektrisches
Bezugspotential-Leitung verbunden ist. In diesem Fall ist das
elektrische Potential in jeder einzelnen elektrischen
Bezugspotential-Leitung einheitlich. Dies hindert das elektrische
Bezugspotential daran, sich von einer einzelnen
Treiberschaltung zu einer anderen zu unterscheiden. Dies wiederum hindert
die einzelne Treiberschaltung daran, fehlerhafte
Treibersignale infolge des uneinheitlichen elektrischen Potentials
innerhalb der einzelnen Treiberschaltung zu liefern.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nun im Detail unter
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es
zeigen:
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Fig. 1 eine schematische Zeichnung, die die Konfiguration des
Treiberschaltungssubstrats eines erfindungsgemäßen
Dreiphasen-Wechselrichters darstellt;
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Fig. 2 eine erklärende Zeichnung, die die Konfiguration einer
elektrischen Massepotential-Leitung mit
Peripherieschaltungen im wichtigen Teil des erfindungsgemäßen
Dreiphasen-Wechselrichters darstellt;
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Fig. 3 ein Schaltbild, das die Schaltungskonfiguration des
Dreiphasen-Wechselrichters darstellt;
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Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die die Konfiguration des
Dreiphasen-Wechselrichters darstellt;
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Fig. 5 eine schematische Zeichnung, die die Konfiguration des
Treiberschaltungssubstrats eines bekannten
Dreiphasen-Wechselrichters darstellt;
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Fig. 6 eine schematische Zeichnung, die die Konfiguration
einer elektrischen Massepotential-Leitung mit
Peripherieschaltungen im wichtigen Teil eines bekannten
Dreiphasen-Wechselrichters darstellt; und
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Fig. 7 eine schematische Zeichnung, die die Anordnung des
wichtigen Teils des Leiterbereiches der elektrischen
Massepotential-Leitung darstellt, die auf dem
Treiberschaltungssubstrat eines bekannten
Dreiphasen-Wechselrichters vorgesehen ist.
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform wird im folgenden
unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 der Zeichnungen
erläutert.
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Fig. 1 zeigt die Konfiguration des
Treiberschaltungssubstrats eines erfindungsgemäßen Dreiphasen-Wechselrichters.
Der erfindungsgemäße Dreiphasen-Wechselrichter weist dieselbe
Schaltungskonfiguration wie der oben in Fig. 3 beschriebene
Stand der Technik auf. Daher ist keine weitere Beschreibung
der Arbeitsweise der Schaltung gerechtfertigt. Der
erfindungsgemäße Dreiphasen-Wechselrichter besteht aus einem
Hauptschaltungssubstrat 3, das eine Konfiguration aufweist, die ähnlich
zu jener des Stands der Technik ist, die oben in Fig. 4
beschrieben wird, und einem erfindungsgemäßen
Treiberschaltungssubstrat, auf dem die einzelnen Treiberschaltungen 14 bis 16
und 34 bis 36 integral angebracht sind.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1, wird diese Erfindung in
Verbindung mit einem Dreiphasen-Wechselrichter beschrieben, in
dem herkömmliche bipolare NPN-Transistoren als
Halbleiterschaltelemente verwendet werden, obwohl sie nicht auf einen
solchen Wechselrichter beschränkt sein braucht. Ähnliche
Wirkungen können durch Verwendung bipolarer PNP-Transistoren,
MOSFETs, IGBTs, spannungsgetriebener Transistoren oder
Thyristoren als Halbleiterschaltelemente erhalten werden.
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Zusätzlich ist Fig. 2 eine erklärende Zeichnung, die die
Konfiguration einer elektrischen Massepotential-Leitung im
wichtigen Teil eines erfindungsgemäßen
Dreiphasen-Wechselrichters darstellt. Wie in Fig. 2 gezeigt, besteht der
Drei
phasen-Wechselrichter aus einzelnen elektrischen
Massepotential-Leitungen 46, 47, die einzeln elektrische
Massepotentiale, die elektrische Bezugspotentiale der negativen
Elektrodenseite sind, für die einzelnen Treiberschaltungen
bereitstellen, die Treibersignale an die Transistoren 40, 41 des
unteren Zweiges liefern. Zusätzlich weist das im
erfindungsgemäßen Dreiphasen-Wechselrichter vorgesehene
Treiberschaltungssubstrat 5 graphische oder Verdrahtungsmuster auf, die
den einzelnen darauf ausgebildeten Treiberschaltungen 46, 47
entsprechen. Diese einzelnen elektrischen
Massepotential-Leitungen 46, 47 sind jeweils an einem einzigen Punkt an den
Verbindungsleitungen 46a, 47a, mit der elektrische
Massepotential-Leitung 45 verbunden. Die einzelne Treiberschaltung 36,
die Treibersignale an den Transistor 42 des unteren Zweiges
liefert, weist auch eine einzelne elektrische Massepotential-
Leitung auf, die darauf ausgebildet ist, und diese einzelne
elektrische Massepotential-Leitung ist an einem einzigen Punkt
mit der elektrischen Massepotential-Leitung 45 verbunden, wie
in den einzelnen Treiberschaltungen 34, 35, obwohl dies in Fig.
2 nicht gezeigt wird.
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Folglich werden in der erfindungsgemäßen Treiberschaltung,
in der zugeordnete einzelne elektrische
Massepotential-Leitungen für einzelne Treiberschaltungen 34 bis 36 vorgesehen sind,
wenn einabgezweigter Fluß (nur eine abgezweigter Fluß IL1 wird
in Fig. 2 gezeigt) der von der Hauptgleichstromversorgung (Ud)
an die Dteiphasen-Wechselrichterhauptschaltung gelieferten
Hauptgleichströme (Ic) über die elektrische Massepotential-
Leitung 45 fließt, die elektrischen Massepotentiale der
einzelnen elektrischen Massepotential-Leitungen 46 bis 48 gleich
dem elektrischen Potential des Punktes der gemeinsamen
elektrischen Massepotential-Leitung 45, mit der die
Verbindungsleitungen 46a, 47a, usw. verbunden sind. Das elektrische
Po
tential kann unter den einzelnen elektrischen Massepotential-
Leitungen 46 bis 48 variieren, ist jedoch innerhalb derselben
einzelnen elektrischen Massepotential-Leitung 46, 47 oder 48
einheitlich. Folglich variiert, selbst wenn der Fluß über die
parasitären Induktivitäten (L2, L3, L4) der elektrischen
Massepotential-Leitung 45 abgezweigt wird, und das elektrische
Massepotential unter den einzelnen Treiberschaltungen
variiert, es nicht innerhalb jeder einzelnen Treiberschaltung 46,
47, 48. Dies hindert die einzelnen Treiberschaltungen 46 bis
48 daran, infolge eines nicht einheitlichen elektrischen
Massepotentials innerhalb jeder einzelnen Treiberschaltung zu
versagen.
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Diese Erfindung ist soweit in Verbindung mit einem Fall
beschrieben worden, in dem bipolare NPN-Transistoren als
Halbleiterschaltelemente verwendet werden. Jedoch werden, wenn ein
Dreiphasen-Wechselrichter PNP-Transistoren für mindestens den
Schaltungsteil des oberen Zweiges verwendet, die elektrischen
Potentiale der Emitter der Transistoren, die im Schaltungsteil
des oberen Zweiges vorgesehen sind, gemeinsam sein. Daher kann
die Fehlfunktion der einzelnen Treiberschaltungen durch
Vorsehen einer zugeordneten einzelnen elektrischen
Bezugspotential-Leitung reduziert werden, die ein elektrisches
Emitterpotential für jede einzelne Treiberschaltung festlegt, wie
oben beschrieben.
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Ferner ist diese Erfindung soweit in Verbindung mit einem
Fall beschrieben worden, in dem eine
Halbleiter-Umwandlungsvorrichtung ein Wechselrichter ist; jedoch braucht sie nicht
auf ein solches Gerät beschränkt sein. Das heißt, Wandler, die
Wechselströme in Gleichströme wendeln, können auch verwendet
werden, solange sie Halbleiter-Umwandlungsvorrichtungen sind,
die Halbleiterschaltelemente in einer Hauptschaltung mit einer
Brückenschaltungs-Konfiguration aufweisen.
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Für einzelne Treiberschaltungen, die eine Verbindung zu
einem elektrischen Bezugspotential erfordern, kann ein
einheitliches elektrisches Bezugspotential innerhalb jeder
einzelnen Treiberschaltung durch Versehen jeder einzelnen
Treiberschaltung mit einer zugeordneten elektrischen
Bezugspotential-Leitung erreicht werden, die einzeln ein elektrisches
Bezugspotential, wie ein elektrisches Massepotential
bereitstellt. Diese Konfiguration läßt nicht zu, daß einzelne
Treiberschaltungen infolge des nicht einheitlichen elektrischen
Bezugspotentials innerhalb jeder einzelnen Treiberschaltung
versagen.
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Eine solche Halbleiter-Umwandlungsvorrichtung kann zum
Beispiel auf einen Wechselrichter angewendet werden, der eine
Wechselspannung variabler Frequenz an einen elektrischen Motor
liefert, um ihn zu steuern, indem die verminderte Möglichkeit
einer Funktionsstörung von einzelnen Treiberschaltungen dazu
dient, die Zuverlässigkeit der Vorrichtung zu verbessern und
die Wahrscheinlichkeit von ernsthaften Defekten, wie
Zweigkurzschlüssen zu beseitigen.