WO2004001967A1 - Semiconductor switching device - Google Patents

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WO2004001967A1
WO2004001967A1 PCT/DE2003/001901 DE0301901W WO2004001967A1 WO 2004001967 A1 WO2004001967 A1 WO 2004001967A1 DE 0301901 W DE0301901 W DE 0301901W WO 2004001967 A1 WO2004001967 A1 WO 2004001967A1
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circuit board
switching device
semiconductor switching
control
optical
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Walter Apfelbacher
Norbert Reichenbach
Johann Seitz
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/78—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
    • H03K17/79—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling bipolar semiconductor switches with more than two PN-junctions, or more than three electrodes, or more than one electrode connected to the same conductivity region
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    • H05K1/02—Details
    • H05K1/14—Structural association of two or more printed circuits
    • H05K1/144—Stacked arrangements of planar printed circuit boards

Definitions

  • the invention relates to a semiconductor switching device according to claim 1.
  • Such a semiconductor switching device is used in conjunction with and without a heat sink, for example as a solid-state contactor or as a semiconductor relay
  • 1 shows a component arrangement of a semiconductor switching device with galvanically isolated control and main circuits on separate circuit boards; 2 shows a circuit arrangement of a semiconductor switching device with a thyristor pair according to FIG. 1;
  • FIG. 3 shows a simplified circuit arrangement of a semiconductor switching device with a pair of thyristors and an opto-triac according to FIG. 1; and
  • FIG. 4 shows a simplified circuit arrangement of a semiconductor switching device with a triac and an opto-triac according to FIG. 1.
  • the control circuit board 2 has in particular a hard paper and the power circuit board 3 in particular a ceramic substrate as the carrier material.
  • both the control printed circuit board 2 and the power printed circuit board 3 can be formed with paper impregnated with glass fiber or with epoxy resin.
  • the control circuit board 2 of this type is also referred to as a printed circuit board (PCB) and the power circuit board 3 of this type is also referred to as direct copper bonded or direct bonded copper (DCB).
  • PCB printed circuit board
  • DCB direct copper bonded or direct bonded copper
  • the hard paper as well as the ceramic substrate are provided with copper conductor tracks on one or on both sides of the respective carrier material.
  • the control circuit board 2 has a first connection pair 4 for control current lines and the power circuit board 3 is provided with a second connection pair 5 for main current lines.
  • the two connection pairs 4,5 can be in Form of different screw, plug, clamp or solder connections or bonding or the like. be executed.
  • Control current side i.e. On the control circuit board 2, a first series resistor 6, a first rectifier diode 7 and an optical transmission element 8 in the form of a light-emitting diode for transmitting control signals are arranged, which are in an electrically conductive connection to the first contact pair 4 according to FIG. 2.
  • the control signals are transmitted optically by a control signal transmission means 9 in the form of an optical fiber or optical waveguide according to FIG. 2 to an optical receiving element arranged on the main current side in the form of a photo diode, a photo transistor 10a or an opto-triac 10b; the optical receiving element is arranged on the power circuit board 3 and is in turn in an electrically conductive connection with the second pair of connections 5.
  • the takeover of the control signals by the optical receiving element is used to control a semiconductor arranged on the power circuit board 3, which is used as a power semiconductor, in particular as a thyristor pair
  • Transistors insulating layer bipolar transistors (IGBT) and metal oxide semiconductor field effect transistors (MOS-FET) can be used equally.
  • IGBT insulating layer bipolar transistors
  • MOS-FET metal oxide semiconductor field effect transistors
  • the structurally separate arrangement of the transmission element 8 from the control signal transmission means 9 and from the optical reception element forms a connection for signal transmission as a whole, so that advantageously a galvanic separation of the control and power circuit boards 2 and 3 and a separation of the voltage potentials between the control circuit and the main circuit - also called the ignition circuit - is given. Accordingly, there can be a complex, electrically conductive connection between the control and power circuit boards 2 or 3 and, moreover, also due to the separate arrangement of the components of the control circuit on the control circuit board 2 and the components of the Main circuit can be dispensed with on the power circuit board.
  • the power circuit board 3 is also equipped with further components on the main current side, in particular control elements.
  • a voltage divider consisting of a first and a second resistor 12 or 13, this is a second series resistor 14, a drive transistor 15, a drive thyristor 16, a rectifier module 17 and a third and a fourth series resistor 18 and 19, respectively.
  • FIG. 2 shows a circuit arrangement of the semiconductor switching device 1 with a pair of thyristors 11a according to FIG. 1.
  • the components such as the first series resistor 6 and the first rectifier diode 7 for the control circuit, are located on the control circuit board 2 according to FIG. 1, including the optical transmission element 8.
  • the other components for the main circuit are located on the receiver side on the power circuit board 3 according to FIG 1 including the optical receiving element in the form of the photo transistor 10a on which the power semiconductor, here the pair of thyristors 11a, is also arranged.
  • the two circuit parts - control circuit and main circuit - are thus located on spaced, spatially separate carrier materials.
  • the functional connection is made via the control signal transmission means 9, which is designed as a light guide.
  • the light guide is connected at one end to the optical transmission element 8 of the control circuit and at the other end to the optical reception element in the form of the photo transistor 10a of the main circuit.
  • the control circuit In order to switch on the main circuit, the control circuit is connected to a voltage source, so that the optical transmission element 8 emits light. The light is on the Transfer light guide to the optical receiving element in the main circuit.
  • the optical receiving element 10a thereby becomes conductive, so that the drive transistor 15 is blocked; as a result, the drive thyristor 16 is ignited by a current flowing into its base (gate), a current flowing depending on the polarity in the main circuit, which in turn causes either one or the other thyristor of the pair of thyristors 11a to ignite. If one of the two thyristors is ignited, the current through the drive thyristor 16 is zero and thus interrupted.
  • FIG. 3 shows a further simplified circuit arrangement of the semiconductor switching device 1 with a semiconductor switching device in the form of the thyristor pair 11a and the optical receiving element in the form of the opto-triac 10b according to FIG third rectifier diode 20 or 21 are used.
  • FIG. 4 shows an additionally simplified circuit arrangement of the semiconductor switching device 1 with the semiconductor in the form of a triac 11b and the optical receiving element in the form of an opto-triac 10b according to FIG.

Abstract

The aim of the invention is to provide a semiconductor switching device (1), with which a space-saving design can be obtained by using simple means while maintaining prescribed clearances and creeping distances between the control circuit and main circuit. To this end, the components of the control circuit and of the main circuit are arranged on separate interspaced printed circuit boards (2 and 3). In addition, a corresponding signal transmission is effected by a separately constructed optical transmitting element (8), a control signal transmission means (9), and by an optical receiving element.

Description

Beschreibungdescription
Halbleiter-SchaltvorrichtungSemiconductor switching device
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiter-Schaltvorrichtung gemäß Patentanspruch 1.The invention relates to a semiconductor switching device according to claim 1.
Eine derartige Halbleiter-Schaltvorrichtung findet in Verbindung mit und ohne Kühlkörper beispielsweise als Halbleiter- Schütz (solid-state contactor) bzw. als Halbleiter-RelaisSuch a semiconductor switching device is used in conjunction with and without a heat sink, for example as a solid-state contactor or as a semiconductor relay
(solid-state relay) Einsatz und dient zum kontaktlosen Schalten von gleich-, Wechsel- oder allstro beaufschlagten ohm- schen bzw. induktiven Lasten.(solid-state relay) Use and is used for contactless switching of DC, AC or all-current resistive or inductive loads.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Halbleiter-Schaltvorrichtung anzugeben, mit der bei Verwendung einfacher Mittel unter Einhaltung vorgeschriebener Luft- und Kriechstrecken zwischen Steuer- und Hauptstromkreis ein raumsparender Aufbau erzielt werden soll.It is the object of the present invention to specify a semiconductor switching device with which a space-saving construction is to be achieved when simple means are used, while maintaining prescribed air and creepage distances between the control and main circuit.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1; vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind jeweils Gegenstand der Unteransprüche.This object is achieved according to the invention by the features of patent claim 1; advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.
Durch die Anordnung des Sendegliedes des Steuerstromkreises auf der ersten Leiterplatte und des Empfangsgliedes des Hauptstromkreises auf der zweiten Leiterplatte sowie der Verbindung derselben durch ein Signalübertragungsmittel, kann eine Anordnung von Bauteilen des Hauptstromkreises auf der ersten Leiterplatte und eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem Steuer- und Hauptstromkreis vermieden sowie eine galvanische Trennung der Spannungspotentiale erreicht werden, so dass aufwendige Isolationsmaßnahmen hinfällig und die Leiterplatten klein und kompakt, also miniaturisiert, ausführbar sind. Die Erfindung sowie vorteilhafte Ausgestaltungen gemäß Merkmalen der Unteransprüche werden im Folgenden anhand in der Zeichnung schematisch dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert; darin zeigen:Due to the arrangement of the transmitting member of the control circuit on the first circuit board and the receiving member of the main circuit on the second circuit board and the connection thereof by a signal transmission means, an arrangement of components of the main circuit on the first circuit board and an electrically conductive connection between the control and main circuit avoided and a galvanic separation of the voltage potentials are achieved, so that complex insulation measures are not necessary and the circuit boards are small and compact, that is to say miniaturized. The invention and advantageous refinements according to the features of the subclaims are explained in more detail below with reference to exemplary embodiments schematically illustrated in the drawing; show in it:
FIG 1 eine Bauteileanordnung einer Halbleiter-Schaltvorrichtung mit galvanisch getrennten Steuer- und Hauptstromkreisen auf separaten Leiterplatten; FIG 2 eine Schaltungsanordnung einer Halbleiter-Schaltvor- richtung mit einem Thyristorenpaar gemäß FIG 1;1 shows a component arrangement of a semiconductor switching device with galvanically isolated control and main circuits on separate circuit boards; 2 shows a circuit arrangement of a semiconductor switching device with a thyristor pair according to FIG. 1;
FIG 3 eine vereinfachte Schaltungsanordnung einer Halbleiter- Schaltvorrichtung mit einem Thyristorenpaar und einem Opto-Triac gemäß FIG 1; und FIG 4 eine vereinfachte Schaltungsanordnung einer Halbleiter- Schaltvorrichtung mit einem Triac und einem Opto-Triac gemäß FIG 1.3 shows a simplified circuit arrangement of a semiconductor switching device with a pair of thyristors and an opto-triac according to FIG. 1; and FIG. 4 shows a simplified circuit arrangement of a semiconductor switching device with a triac and an opto-triac according to FIG. 1.
In FIG 1 ist der Aufbau einer Halbleiter-Schaltvorrichtung 1 mit einer Steuer-Leiterplatte 2 und mit einer Leistungs- Leiterplatte 3 gezeigt. Als Trägermaterial weisen die Steuer- Leiterplatte 2 insbesondere ein Hartpapier und die Leistungs- Leiterplatte 3 insbesondere ein Keramiksubstrat auf. Alternativ kann sowohl die Steuer-Leiterplatte 2 als auch die Leistungs-Leiterplatte 3 mit Glasfaser- bzw. mit Epoxydharz ge- tränktem Papier gebildet werden. Im Allgemeinen werden die derartige Steuer-Leiterplatte 2 auch als printed-circuit board (PCB) und die derartige Leistungs-Leiterplatte 3 auch als direct copper bonded bzw. direct bonded copper (DCB) bezeichnet. Das Hartpapier wie auch das Keramiksubstrat sind hierbei mit Kupferleiterbahnen auf einer bzw. auf beiden Seiten des jeweiligen Trägermaterials versehen.1 shows the structure of a semiconductor switching device 1 with a control circuit board 2 and with a power circuit board 3. The control circuit board 2 has in particular a hard paper and the power circuit board 3 in particular a ceramic substrate as the carrier material. Alternatively, both the control printed circuit board 2 and the power printed circuit board 3 can be formed with paper impregnated with glass fiber or with epoxy resin. In general, the control circuit board 2 of this type is also referred to as a printed circuit board (PCB) and the power circuit board 3 of this type is also referred to as direct copper bonded or direct bonded copper (DCB). The hard paper as well as the ceramic substrate are provided with copper conductor tracks on one or on both sides of the respective carrier material.
Die Steuer-Leiterplatte 2 weist ein erstes Anschlusspaar 4 für Steuerstromleitungen auf und die Leistungs-Leiterplatte 3 ist mit einem zweiten Anschlusspaar 5 für Hauptstromleitungen versehen. Die beiden Anschlusspaare 4,5 können hierbei in Form von unterschiedlichen Schraub-, Steck-, Klemm- oder Lötanschlüssen bzw. Bonden od.dgl. ausgeführt sein.The control circuit board 2 has a first connection pair 4 for control current lines and the power circuit board 3 is provided with a second connection pair 5 for main current lines. The two connection pairs 4,5 can be in Form of different screw, plug, clamp or solder connections or bonding or the like. be executed.
Steuerstromseitig, d.h. auf der Steuer-Leiterplatte 2, sind zudem ein erster Vorwiderstand 6, eine erste Gleichrichterdiode 7 und ein optisches Sendeglied 8 in Form einer Leuchtdiode zur Übertragung von Steuersignalen angeordnet, die in einer elektrisch leitenden Verbindung zu dem ersten Kontaktpaar 4 gemäß FIG 2 stehen. Die Steuersignale werden durch ein Steuersignal-Übertragungsmittel 9 in Form eines Lichtleiters oder auch Lichtwellenleiters gemäß FIG 2 optisch auf ein hauptstromseitig angeordnetes optisches Empfangsglied in Form einer Foto-Diode, eines Foto-Transistors 10a oder eines Opto- Triac 10b übertragen; das optische Empfangsglied ist auf der Leistungs-Leiterplatte 3 angeordnet und steht seinerseits mit dem zweiten Anschlusspaar 5 in einer elektrisch leitenden Verbindung. Die Übernahme der Steuersignale durch das optische Empfangsglied dient zur Ansteuerung eines auf der Leistungs-Leiterplatte 3 angeordneten Halbleiters, welcher als Leistungs-Halbleiter, insbesondere als ThyristorenpaarControl current side, i.e. On the control circuit board 2, a first series resistor 6, a first rectifier diode 7 and an optical transmission element 8 in the form of a light-emitting diode for transmitting control signals are arranged, which are in an electrically conductive connection to the first contact pair 4 according to FIG. 2. The control signals are transmitted optically by a control signal transmission means 9 in the form of an optical fiber or optical waveguide according to FIG. 2 to an optical receiving element arranged on the main current side in the form of a photo diode, a photo transistor 10a or an opto-triac 10b; the optical receiving element is arranged on the power circuit board 3 and is in turn in an electrically conductive connection with the second pair of connections 5. The takeover of the control signals by the optical receiving element is used to control a semiconductor arranged on the power circuit board 3, which is used as a power semiconductor, in particular as a thyristor pair
11a gemäß FIG 2 und 3 bzw. im Speziellen als Triac 11b gemäß FIG 4 ausgeführt sein kann. Anwendbar sind gleichermaßen Transistoren, Isolierschicht-Bipolar-Transistoren (IGBT) sowie Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren (MOS-FET) .11a according to FIGS. 2 and 3 or in particular as a triac 11b according to FIG. 4. Transistors, insulating layer bipolar transistors (IGBT) and metal oxide semiconductor field effect transistors (MOS-FET) can be used equally.
Die baulich getrennte Anordnung des Sendegliedes 8 von dem Steuersignal-Übertragungsmittel 9 und von dem optischen Empfangsglied bildet in der Gesamtheit eine Verbindung zur Signalübertragung, so dass vorteilhafterweise eine galvanische Trennung der Steuer- und Leistungs-Leiterplatten 2 bzw. 3 und eine Trennung der Spannungspotentiale zwischen dem Steuerstromkreis und dem Hauptstromkreis - auch Zündstromkreis genannt - gegeben ist. Demzufolge kann auf eine aufwendige e- lektrisch leitende Verbindung zwischen den Steuer- und Leistungs-Leiterplatten 2 bzw. 3 und darüber hinaus auch aufgrund der separierten Anordnung der Bauteile des Steuerstromkreises auf der Steuer-Leiterplatte 2 und der Bauteile des Hauptstromkreises auf der Leistungs-Leiterplatte verzichtet werden.The structurally separate arrangement of the transmission element 8 from the control signal transmission means 9 and from the optical reception element forms a connection for signal transmission as a whole, so that advantageously a galvanic separation of the control and power circuit boards 2 and 3 and a separation of the voltage potentials between the control circuit and the main circuit - also called the ignition circuit - is given. Accordingly, there can be a complex, electrically conductive connection between the control and power circuit boards 2 or 3 and, moreover, also due to the separate arrangement of the components of the control circuit on the control circuit board 2 and the components of the Main circuit can be dispensed with on the power circuit board.
Die Leistungs-Leiterplatte 3 ist darüber hinaus mit weiteren hauptstromseitigen Bauteilen, insbesondere Ansteuergliedern, ausgerüstet. Neben einem Spannungsteiler, bestehend aus einem ersten und einem zweiten Widerstand 12 bzw. 13, handelt es sich hierbei um einen zweiten Vorwiderstand 14, einen Ansteu- er-Transistor 15, einen Ansteuer-Thyristor 16, einen Gleich- richterbaustein 17 sowie um einen dritten und einen vierten Vorwiderstand 18 bzw. 19.The power circuit board 3 is also equipped with further components on the main current side, in particular control elements. In addition to a voltage divider, consisting of a first and a second resistor 12 or 13, this is a second series resistor 14, a drive transistor 15, a drive thyristor 16, a rectifier module 17 and a third and a fourth series resistor 18 and 19, respectively.
In FIG 2 ist eine Schaltungsanordnung der Halbleiter-Schaltvorrichtung 1 mit einem Thyristorenpaar 11a gemäß FIG 1 ge- zeigt. Hierbei befinden sich die Bauteile, wie der erste Vorwiderstand 6, die erste Gleichrichterdiode 7 für den Steuerstromkreis auf der Steuer-Leiterplatte 2 gemäß FIG 1 inklusive des optischen Sendegliedes 8. Empfängerseitig befinden sich die weiteren Bauteile für den Hauptstromkreis auf der Leistungs-Leiterplatte 3 gemäß FIG 1 inklusive des optischen Empfangsgliedes in Form des Foto-Transistors 10a auf der auch der Leistungs-Halbleiter, hier das Thyristorenpaar 11a, angeordnet ist.FIG. 2 shows a circuit arrangement of the semiconductor switching device 1 with a pair of thyristors 11a according to FIG. 1. The components, such as the first series resistor 6 and the first rectifier diode 7 for the control circuit, are located on the control circuit board 2 according to FIG. 1, including the optical transmission element 8. The other components for the main circuit are located on the receiver side on the power circuit board 3 according to FIG 1 including the optical receiving element in the form of the photo transistor 10a on which the power semiconductor, here the pair of thyristors 11a, is also arranged.
Die beiden Schaltungsteile - Steuerstromkreis und Hauptstromkreis - befinden sich somit auf beabstandeten, räumlich getrennten Trägermaterialien. Die funktioneile Verbindung erfolgt über das Steuersignal-Übertragungsmittel 9, welches als Lichtleiter ausgeführt ist. Der Lichtleiter ist hierbei mit seinem einen Ende mit dem optischen Sendeglied 8 des Steuerstromkreises und mit seinem anderen Ende mit dem optischen Empfangsglied in Form des Foto-Transistors 10a des Hauptstromkreises verbunden.The two circuit parts - control circuit and main circuit - are thus located on spaced, spatially separate carrier materials. The functional connection is made via the control signal transmission means 9, which is designed as a light guide. The light guide is connected at one end to the optical transmission element 8 of the control circuit and at the other end to the optical reception element in the form of the photo transistor 10a of the main circuit.
Um den Hauptstromkreis einzuschalten, wird der Steuerstromkreis mit einer Spannungsquelle verbunden, so dass das optische Sendeglied 8 Licht emittiert. Das Licht wird über den Lichtleiter zu dem optischen Empfangsglied im Hauptstromkreis übertragen. Das optische Empfangsglied 10a wird dadurch leitend, so dass der Ansteuer-Transistor 15 gesperrt wird; dadurch wird der Ansteuer-Thyristor 16 durch einen in seine Ba- sis (Gate) fließenden Strom gezündet, wobei ein Stromfluss je nach Polarität im Hauptstromkreis zum Fließen kommt, der wiederum entweder den einen oder den anderen Thyristor des Thyristorenpaares 11a zum Zünden bringt. Ist einer der beiden Thyristoren gezündet, wird der Strom über den Ansteuer- Thyristor 16 zu Null und somit abgebrochen. Der Stromfluss über den jeweiligen Thyristor des Thyristorenpaares 11a bleibt bis zum nächsten Stromnulldurchgang erhalten. Nach Erlöschen des Stromes wiederholt sich der Vorgang in entgegengesetzter Richtung. Wird nun der Stromkreis im Steuerstrom- kreis unterbrochen, fließt der Strom im Hauptstromkreis bis zum nächsten Stromnulldurchgang weiter. Danach bleiben jedoch wieder beide Thyristoren des Thyristorenpaares 11a ausgeschaltet.In order to switch on the main circuit, the control circuit is connected to a voltage source, so that the optical transmission element 8 emits light. The light is on the Transfer light guide to the optical receiving element in the main circuit. The optical receiving element 10a thereby becomes conductive, so that the drive transistor 15 is blocked; as a result, the drive thyristor 16 is ignited by a current flowing into its base (gate), a current flowing depending on the polarity in the main circuit, which in turn causes either one or the other thyristor of the pair of thyristors 11a to ignite. If one of the two thyristors is ignited, the current through the drive thyristor 16 is zero and thus interrupted. The current flow through the respective thyristor of the pair of thyristors 11a is maintained until the next current zero crossing. After the current has gone out, the process is repeated in the opposite direction. If the circuit in the control circuit is now interrupted, the current in the main circuit continues to flow until the next zero crossing. Thereafter, however, both thyristors of the pair of thyristors 11a remain switched off.
In FIG 3 ist eine weitere vereinfachte Schaltungsanordnung der Halbleiter-Schaltvorrichtung 1 mit einer in der Ansteue- rung aufwandreduzierten Halbleiter-Schaltvorrichtung in Form des Thyristorenpaares 11a und dem optischen Empfangsglied in Form des Opto-Triacs 10b gemäß FIG 1 gezeigt, wobei eine zweite und eine dritte Gleichrichterdiode 20 bzw. 21 zum Einsatz kommen.FIG. 3 shows a further simplified circuit arrangement of the semiconductor switching device 1 with a semiconductor switching device in the form of the thyristor pair 11a and the optical receiving element in the form of the opto-triac 10b according to FIG third rectifier diode 20 or 21 are used.
In FIG 4 ist eine zusätzlich vereinfachte Schaltungsanordnung der Halbleiter-Schaltvorrichtung 1 mit dem Halbleiter in Form eines Triacs 11b und dem optischen Empfangsglied in Form eines Opto-Triacs 10b gemäß FIG 1 gezeigt.FIG. 4 shows an additionally simplified circuit arrangement of the semiconductor switching device 1 with the semiconductor in the form of a triac 11b and the optical receiving element in the form of an opto-triac 10b according to FIG.
Die zuvor erläuterte Erfindung kann wie folgt zusammengefasst werden: Um eine Halbleiter-Schaltvorrichtung 1 anzugeben, mit der bei Verwendung einfacher Mittel unter Einhaltung vorgeschriebener Luft- und Kriechstrecken zwischen Steuer- und Hauptstromkreis ein raumsparender Aufbau erzielt werden soll, ist vorgesehen, dass die Bauteile des Steuer- und des Hauptstromkreises auf eigenständigen zueinander beabstandeten Leiterplatten 2 bzw. 3 angeordnet werden und eine entsprechende Signalübertragung mittels eines separat aufgebauten optischen Sendegliedes 8, eines Steuersignal-Übertragungsmittels 9 und eines optischen Empfangsgliedes gegeben ist; hierbei werden zum einen keine elektrisch leitenden Verbindung zwischen den beiden Stromkreisen benötigt und zum anderen können hohe Spannungen des Hauptstromkreises von dem Steuerstromkreis ferngehalten werden, so dass vorteilhafterweise hohe Kriech- und Luftstrecken erzielt werden. The invention explained above can be summarized as follows: In order to specify a semiconductor switching device 1, with which a space-saving structure is to be achieved when using simple means while maintaining prescribed air and creepage distances between the control and main circuit, it is provided that the components of the control circuit and the main circuit are arranged on independent, mutually spaced printed circuit boards 2 and 3 and a corresponding signal transmission is provided by means of a separately constructed optical transmission element 8, a control signal transmission means 9 and an optical reception element; on the one hand, no electrically conductive connection between the two circuits is required, and on the other hand high voltages of the main circuit can be kept away from the control circuit, so that advantageously large creepage distances and clearances are achieved.

Claims

Patentansprüche claims
1. Halbleiter-Schaltvorrichtung zum kontaktlosen Schalten von Lasten - mit einer Steuer-Leiterplatte (2) mit einer Abgabe von zumindest einem Steuersignal; mit einer zu der Steuer-Leiterplatte (2) beabstandeten Leistungs-Leiterplatte (3) mit einer Aufnahme zumindest des einen zur Ansteuerung zumindest eines auf dieser ange- ordneten leistungsschaltenden Halbleiters vorgesehenen Steuersignals; mit zumindest einem optischen Steuersignal-Übertragungsmittel (9) zwischen der Steuer-Leiterplatte (2) und der Leistungs-Leiterplatte (3) .1. Semiconductor switching device for contactless switching of loads - with a control circuit board (2) with a delivery of at least one control signal; with a power circuit board (3) spaced apart from the control circuit board (2) with a receptacle for at least the one control signal provided for controlling at least one power switching semiconductor arranged thereon; with at least one optical control signal transmission means (9) between the control circuit board (2) and the power circuit board (3).
2. Halbleiter-Schaltvorrichtung nach Anspruch 1,2. The semiconductor switching device according to claim 1,
- mit einem Lichtwellenleiter als optisches Steuersignal- Übertragungsmittel (9) .- With an optical fiber as an optical control signal transmission means (9).
3. Halbleiter-Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, mit einem optischen Sendeglied (8) zur Übertragung der Steuersignale auf der Steuer-Leiterplatte (2) und mit einem zugeordneten, baulich von dem optischen Sendeglied (8) getrennten, optischen Empfangsglied (9) zum Empfangen der Steuersignale auf der Leistungs-Leiterplatte (3) .3. Semiconductor switching device according to claim 1 and / or 2, with an optical transmission element (8) for transmitting the control signals on the control circuit board (2) and with an associated, structurally separate from the optical transmission element (8), optical receiving element ( 9) for receiving the control signals on the power circuit board (3).
4. Halbleiter-Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, mit einer Leuchtdiode als optisches Sendeglied (8).4. Semiconductor switching device according to claim 3, with a light-emitting diode as an optical transmission element (8).
5. Halbleiter-Schaltvorrichtung nach Anspruch 3 und/oder 4, mit einem Opto-Triac (10b) als optisches Empfangsglied (9) .5. Semiconductor switching device according to claim 3 and / or 4, with an opto-triac (10b) as an optical receiving element (9).
6. Halbleiter-Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem Thyristorenpaar bzw. Triac (11a bzw. 11b) als Halbleiter. 6. Semiconductor switching device according to one of the preceding claims, with at least one pair of thyristors or triac (11a or 11b) as a semiconductor.
7. Halbleiter-Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit zumindest einem auf der zweiten Leiterplatte (3) ange- ordneten Ansteuerglied zur Ansteuerung zumindest des einen Halbleiters .7. Semiconductor switching device according to one of the preceding claims, with at least one on the second printed circuit board (3) arranged control element for controlling at least one semiconductor.
8. Halbleiter-Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, - mit einem Trägermaterial der Steuer-Leiterplatte und der Leistungs-Leiterplatte (2 bzw. 3) aus Hartpapier bzw. aus Keramiksubstrat . 8. Semiconductor switching device according to one of the preceding claims, - with a carrier material of the control circuit board and the power circuit board (2 or 3) made of hard paper or ceramic substrate.
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