DE102017219674A1 - Halbleiter-Leistungsmodul mit integriertem Kondensator - Google Patents

Halbleiter-Leistungsmodul mit integriertem Kondensator Download PDF

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf leistungselektronische Schaltungen, insbesondere leistungselektronische Schaltungen in einem Fahrzeug, die Halbleiter-Leistungsmodule und Zwischenkreiskondensatoren umfassen, beispielsweise die sogenannte Kommutierungszelle eines Inverters.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf leistungselektronische Schaltungen, insbesondere leistungselektronische Schaltungen in einem Fahrzeug, die Halbleiter-Leistungsmodule und Zwischenkreiskondensatoren umfassen, beispielsweise die sogenannte Kommutierungszelle eines Inverters. Ein Inverter versorgt die E-Maschine in einem Hybrid- oder Elektrofahrzeug mit Leistung.
  • Nach aktuellem Stand der Technik werden in sogenannten hart schaltenden Invertern Halbbrücken-Module oder dreiphasige Module eingesetzt. Diese werden oft über Stromschienen direkt mit einem Zwischenkreiskondensator verbunden, wie dies in 1 dargestellt ist. Der Abstand zwischen den Stromschienen wird auf Grund der parasitären Induktivitäten so gering wie möglich gehalten und die Führung der Schienen wird möglichst parallel oder übereinander ausgeführt. Die parasitären Induktivitäten für die Gesamtschleife liegen dann im Bereich von 50-100 nH.
  • Die relativ große Induktivität im Kommutierungspfad verursacht insbesondere bei schnell schaltenden Leistungshalbleitern mit di/dt > 3.000 A/µs große Spannungsspitzen („Spannungsüberschwinger“) beim Ausschaltvorgang. Aus diesem Grund muss die Schaltgeschwindigkeit (di/dt) begrenzt werden, damit die Sperrspannung der Leistungshalbleiter nicht erreicht bzw. überschritten wird. Da sich die Schaltverluste aus dem Produkt aus Strom und Spannung im Schaltvorgang errechnen, liefern solche Spannungsüberschwinger einen maßgeblichen Beitrag zu den Schaltverlusten. Zusätzlich limitiert die parasitäre Induktivität die Schaltgeschwindigkeiten, da eine größere Induktivität zu einer größeren Schwingneigung führt.
  • Bei Verwendung herkömmlicher IGBTs auf Siliziumbasis, die in Standard-Traktionsumrichtern zum Einsatz kommen, können die zuvor beschriebenen Phänomene beherrscht werden. Bei SiC-Leistungshalbleitern werden wesentlich höhere Schaltgeschwindigkeiten erreicht. Es werden für di/dt Werte im Bereich von 12.000 A/µs bis 40.000 A/µs erreicht. Daher führen die Spannungsüberschwinger beim Ausschalten und das sogenannte Ringing zu massiven Einschränkungen, so dass das SiC-Leistungshalbleitermaterial nicht vollständig ausgenützt werden kann.
  • Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung bestand darin, Anordnungen und Verfahren bereitzustellen, mit deren Hilfe die Summe der parasitären Induktivitäten bzw. die Gesamt-Streuinduktivität in leistungselektronischen Schaltungen verringert werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe gelöst durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 9. Ausgestaltungen der Vorrichtung und des Verfahrens ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
  • Ein Aspekt der erfindungsgemäßen Lösung ist es, einen in der leistungselektronischen Schaltung vorgesehenen Kondensator auf mehrere Komponenten aufzuteilen und eine kleinere Kapazität direkt im Leistungsmodul in der Nähe der Leistungshalbleiter bzw. direkt auf den Leistungshalbleitern zu platzieren, um die parasitären Induktivitäten zu reduzieren.
  • Das Aufbringen von Kondensatoren auf Halbleiterbauteile ist im Prinzip bekannt.
  • So offenbart die DE 199 40 200 A1 ein pyrotechnisches Zündsystem mit integrierter Zündschaltung, worin ein Halbleiterbauteil in Flip-Chip-Technik mit einem Zündkondensator verbunden ist. Das Halbleiterbauteil wird auf einen Kondensator aufgebracht, um eine kompaktere Gesamtschaltung zu realisieren.
  • Aus der DE 11 2005 002 373 T5 ist ein geteilter Dünnschichtkondensator für mehrere Spannungen bekannt. Der Dünnschichtkondensator ist mittels Flip-Chip-Technik mit dem Substrat eines weiteren Halbleiterbauteils verbunden.
  • Aus der DE 10 2005 009 508 A1 geht die Herstellung eines an einer Oberfläche eines Bauteils montierbaren Flip-Chip-Kondensators hervor. Der Flip-Chip-Kondensator ist durch Leiterbahnen mit einem leitfähigen Pulver verbunden.
  • Gegenstand der Erfindung ist eine leistungselektronische Schaltung, die mindestens einen Leistungshalbleiter und mindestens zwei parallel geschaltete Kondensatoren Cbig und Csmall umfasst, wobei Cbig außerhalb eines den mindestens einen Leistungshalbleiter umfassenden Leistungsmoduls angeordnet ist und Csmall innerhalb des den mindestens einen Leistungshalbleiter umfassenden Leistungsmoduls angeordnet ist. In einer Ausführungsform weist Cbig eine größere Kapazität auf als Csmall . In einer weiteren Ausführungsform sind die Kondensatoren Cbig und Csmall Keramikkondensatoren. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt in der Minimierung der parasitären Induktivitäten bzw. der Streuinduktivität.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist der mindestens eine Leistungshalbleiter ein IGBT. In einer anderen Ausführungsform ist der mindestens eine Leistungshalbleiter ein MOSFET. In einer Ausführungsform der Erfindung umfasst das Leistungsmodul mindestens einen Silizium-Leistungshalbleiter. In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Leistungsmodul mindestens einen Siliziumkarbid-Leistungshalbleiter.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Leistungsmodul eine Halbbrückenschaltung, welche zwei Leistungshalbleiter und einen Kondensator Csmall umfasst. In einer weiteren Ausführungsform ist die leistungselektronische Schaltung eine Kommutierungszelle eines Inverters und umfasst mindestens eine Halbbrückenschaltung und einen Zwischenkreiskondensator Cbig . In einer weiteren Ausführungsform umfasst die leistungselektronische Schaltung mehrere, insbesondere drei, Halbbrückenschaltungen und einen Zwischenkreiskondensator Cbig , mit dem die Halbbrückenschaltungen verbunden sind. In einer anderen Ausführungsform umfasst die leistungselektronische Schaltung einen Zwischenkreiskondensator Cbig und ein dreiphasiges Invertermodul.
  • In einer Ausführungsform der Erfindung wird mindestens ein Keramikkondensator Csmall im Leistungsmodul zwischen HV+ und HVangeordnet, z.B. eingeklemmt. Der äußere Kondensator Cbig ist am Leistungsmodul angeschlossen. Die Kapazität des Kondensators Cbig kann jedoch auf Grund der modulinternen Kapazität reduziert werden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird der Kondensator Csmall direkt auf zwei Leistungshalbleitern angebracht, die Bestandteile einer Halbbrückenschaltung sind. Einer der beiden Leistungshalbleiter muss dann geflippt auf dem Substrat platziert werden.
  • In einer Variante der Erfindung werden die Stromschleifen der Kondensatoren so gekoppelt, dass sich deren magnetische Flüsse kompensieren und dadurch die wirksame Streuinduktivität verringern. In einer Ausführungsform werden die Stromschleifen für Csmall und Cbig gekreuzt und die Kopplung zwischen den parasitären Induktivitäten wird ausgenutzt, damit sich die magnetischen Flüsse kompensieren und die wirksame Induktivität weiter verringert werden kann.
  • Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Verringerung der Streuinduktivität in leistungselektronischen Schaltungen, welche mindestens ein Leistungsmodul und mindestens eine Kapazität C umfassen. Das Leistungsmodul umfasst mindestens einen Leistungshalbleiter.
  • Im erfindungsgemäßen Verfahren wird die mindestens eine Kapazität C durch zwei parallel geschaltete Kondensatoren Cbig und Csmall gebildet, wobei die Summe der Kapazitäten der Kondensatoren Cbig und Csmall der Kapazität C entspricht. In einer Ausführungsform wird der Kondensator Cbig außerhalb des Leistungsmoduls angeordnet und der Kondensator Csmall innerhalb des Leistungsmoduls. In einer weiteren Ausführungsform werden die Stromschleifen der Kondensatoren Cbig und Csmall parallel geführt und durch die eine der beiden Schleifen wird der Strom in entgegengesetzter Richtung zu der Stromrichtung durch die andere Schleife geführt.
  • Zu den Vorteilen der vorliegenden Erfindung gehört es, dass sich die Streuinduktivität in einer leistungselektronischen Schaltung, beispielsweise einer Kommutierungsschleife, deutlich verringern lässt. Dadurch ergeben sich geringere Leistungsverluste. Ist die leistungselektronische Schaltung beispielsweise ein Inverter in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug, so resultiert ein geringerer Zyklusverbrauch.
  • Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass der Bauraumbedarf und das Gewicht einer leistungselektronischen Schaltung verringert werden können.
  • Die vorliegende Erfindung ermöglicht zudem eine maximale Ausnutzung der Leistungshalbleiter und Vorteile im EMV Verhalten. Die erfindungsgemäßen leistungselektronischen Schaltungen lassen sich mit einem geringeren Sicherheitsabstand zur Sperrspannung der Leistungshalbleiter betreiben, was Vorteile bei Kosten und Leistungsverlusten nach sich zieht.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in den Figuren illustriert und wird unter Bezugnahme auf die Figuren weiter beschrieben. Es zeigt:
    • 1 drei mit einem Zwischenkreiskondensator verbundene Halbbrückenmodule in perspektivischer Darstellung;
    • 2 ein elektrisches Ersatzschaltbild einer Halbbrücke inklusive Kondensator;
    • 3 den Strom- und Spannungsverlauf bei einem Ausschaltvorgang in einem Halbbrückenmodul des Standes der Technik;
    • 4 ein elektrisches Ersatzschaltbild einer erfindungsgemäßen Halbbrücke inklusive Kondensatoren ;
    • 5 ein elektrisches Ersatzschaltbild einer anderen erfindungsgemäßen Halbbrücke inklusive Kondensatoren ;
    • 6 eine perspektivische Darstellung einer Anordnung eines Keramikkondensators auf zwei MOSFETs in Flip-Chip-Technik mit gekreuzten Stromflüssen;
    • 7 a) eine schematische Draufsicht einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls; 7 b) den DC-Leitungspfad in dem Leistungsmodul; 7 c) den Leitungspfad zu dem Kondensator des Leistungsmoduls;
    • 8 a) eine schematische Seitenansicht einer anderen Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls; 8 b) eine perspektivische Darstellung des Leistungsmoduls; 8 c) den DC-Leitungspfad in dem Leistungsmodul; 8 d) den Leitungspfad zu dem Kondensator des Leistungsmoduls;
    • 9 a) eine schematische Draufsicht einer weiteren Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Leistungsmoduls; 9 b) den DC-Leitungspfad in dem Leistungsmodul; 9 c) den Leitungspfad zu dem Kondensator des Leistungsmoduls.
  • 1 zeigt schematisch drei mit einem Zwischenkreiskondensator 12 verbundene Halbbrückenmodule 11 in perspektivischer Darstellung. Die Halbbrückenmodule 11 sind über Stromschienen 13 mit dem Zwischenkreiskondensator 12 verbunden.
  • 2 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild einer Halbbrücke inklusive Kondensator Cbig , wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist. Die Halbbrücke umfasst zwei MOSFETs, MOSFET1 (high side) und MOSFET2 (low side). Eingezeichnet sind auch die im Modul auftretenden Streuinduktivitäten L1 , L2 , L3 .
  • 3 zeigt den Strom- und Spannungsverlauf bei einem Ausschaltvorgang in einem Halbbrückenmodul des Standes der Technik. Die Kurven zeigen den bei einem exemplarischen Ausschaltvorgang gemessenen Verlauf von Strom und Spannung über die Zeit. Wie aus dem Diagramm ersichtlich, beträgt die maximale Änderung der Stromstärke di/dt = -3000 A/µs. Es entsteht eine Spannungsspitze mit einer Überspannung ΔU von ca. 160 V.
  • In 4 ist ein elektrisches Ersatzschaltbild einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halbbrücke gezeigt. Anstelle eines einzigen Kondensators Cbig sind zwei parallel geschaltete Kondensatoren Cbig und Csmall vorhanden. Der Kondensator Csmall ist direkt an den Leistungshalbleitern angebracht und weist eine wesentlich geringere Kapazität auf als Cbig . Auch die im Leitungspfad des Kondensators Csmall auftretenden Streuinduktivitäten L3 und L4 sind wesentlich kleiner als die im Leitungspfad des Kondensators Cbig auftretenden Streuinduktivitäten L1 und L5, (L1 >> L3 und L5 >> L4).
  • 5 zeigt ein elektrisches Ersatzschaltbild einer anderen Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Halbbrücke. Bei dieser Ausführungsform kreuzen sich die Schleifen mit den beiden parallel geschalteten Kondensatoren Cbig und Csmall . Dadurch sind die Stromrichtungen in den beiden Kondensatoren gegenläufig, die Kopplung zwischen den parasitären Induktivitäten L1 und L3 sowie L5 und L4 führt zu einer Kompensation des erzeugten magnetischen Flusses und einer weiteren Verringerung der wirksamen Streuinduktivität. Auch bei dieser Ausführungsform ist der Kondensator Csmall direkt an den Leistungshalbleitern angebracht.
  • 6 ist eine perspektivische Prinzipdarstellung einer Anordnung eines Keramikkondensators 61 auf zwei MOSFETs in Flip-Chip-Technik mit gekreuzten Stromflüssen. Der Keramikkondensator 61, der Csmall entspricht, ist über die Anschlüsse 62 und 63 mit den Leistungshalbleitern verbunden. Der Zwischenkreiskondensator Cbig wird über die Anschlüsse 64 und 65 mit dem Modul verbunden und ist in der Zeichnung nicht dargestellt.
  • Nachfolgend werden drei Bauartvarianten für erfindungsgemäße leistungselektronische Module beschrieben und untereinander verglichen. Jedes Modul umfasst zwei MOSFETs, die eine Halbbrücke bilden. Eine Entstörschaltung mit Kondensatoren (snubber circuit) wird eingesetzt, um den schnellen Spannungsanstieg über einen Transistor zu dämpfen. Ein Kondensator ist direkt in dem Modul angeordnet. Die Simulation der Module erfolgte mit der Software ANSYS Q3D. Es wurden die Gesamtinduktivität für Gleichstrom und der Gesamtwiderstand für Gleichstrom jedes Moduls berechnet.
  • Ein erstes Moduldesign ist in 7 gezeigt. Bei dieser Variante sind die Leistungshalbleiter (MOSFET1, MOSFET2) koplanar angeordnet. Die Anschlüsse DC+ und DC- des Moduls sind dicht beieinander angeordnet, damit die erzeugten Magnetfelder sich überlagern und auslöschen. Ein Kondensator (nicht gezeigt) ist über die Anschlüsse 71 mit dem Modul verbunden. Die MOSFETs sind über dünne Folien 74 mit den Kupferplatten 76, 77 verbunden. Anschlussfolien 74 verbinden MOSFET1 (high side) mit einem Anschluss 75 auf der Kupferplatte 78 und MOSFET2 (low side) mit einem Anschluss 75 auf der Kupferplatte 77. In dem Design werden keine Verbindungsdrähte eingesetzt, um das von den Drähten erzeugte Magnetfeld zu vermeiden und elektromagnetische Interferenzen zu verringern.
  • Nachfolgend sind die Dimensionen der Einzelkomponenten zusammengefasst:
    • • Kupferplatte 76: 10 mm x 20 mm x 0,2 mm;
    • • Kupferplatte 78: 10 mm x 9 mm x 0,2 mm;
    • • Kupferplatte 77: 14 mm x 10 mm x 0,2 mm + 3 mm x 10 mm x 0,2 mm;
    • • MOSFET1: 7 mm x 7 mm x 0,3 mm;
    • • MOSFET2: 7 mm x 7 mm x 0,3 mm;
    • • DC+ / DC- Anschlüsse (Kupfer): 2 mm x 1 mm x 4,6 mm;
    • • Anschlussfolien 74: 4 mm x 7 mm x 0,5 mm.
  • In 7 b) ist der Stromfluss in dem Modul von der Quelle 72 zur Senke 73 durch Pfeile symbolisiert. Die Gesamtinduktivität der Anordnung wird zu 15,332 nH berechnet, der Gesamtwiderstand zu 0,507 mΩ. In 7 c) ist der Leitungspfad zu dem im Bild nicht eingezeichneten Kondensator, der über die Anschlüsse 71 mit dem Modul verbunden ist, durch Pfeile symbolisiert. Mit der Software ANSYS Q3D wurden auch Wechselstrom induktivitäten und Wechselstromwiderstände bei verschiedenen Frequenzen für das Modul berechnet, jeweils für den Strompfad und den Leitungspfad zu dem internen Kondensator. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
    Strompfad Leitungspfad
    Frequenz Induktivität Widerstand Induktivität Widerstand
    10 kHz 14,480 nH 0,567 mΩ 3,028 nH 0,159 mΩ
    100 kHz 12,709 nH 1,067 mΩ 2,704 nH 0,254 mΩ
    1 MHz 11,837 nH 2,872 mΩ 2,512 nH 0,685 mΩ
  • Ein zweites Moduldesign ist in 8 gezeigt. Bei dieser Variante sind die Leistungshalbleiter (MOSFET1, MOSFET2) aufeinander angeordnet. Die Abmessungen des Moduls sind deutlich kleiner, das gesamte Modul ist sehr kompakt. Das Modul kann von beiden Seiten gekühlt werden. Der Strom fließt durch die parallelen Kupferplatten 86, 87 in entgegengesetzten Richtungen, wodurch die erzeugten Magnetfelder sich überlagern und auslöschen. Ein Kondensator (nicht gezeigt) ist über die Anschlüsse 81 mit dem Modul verbunden. Die MOSFETs sind über die Kupferplatten 88 miteinander verbunden.
  • 8 b) zeigt eine perspektivische Darstellung des Moduls mit eingezeichneten Abmessungen a-e. Die Abmessungen betragen:
    • • a 16 mm;
    • • b 12 mm;
    • • c 6,7 mm;
    • • d 10 mm;
    • • e 5,6 mm.
  • In 8 c) ist der Stromfluss in dem Modul von der Quelle 82 zur Senke 83 durch Pfeile symbolisiert. Die Gesamtinduktivität des Moduls wurde zu 10,489 nH berechnet, der Gesamtwiderstand zu 0,315 mΩ. In 8 d) ist der Leitungspfad zu dem im Bild nicht eingezeichneten Kondensator, der über die Anschlüsse 81 mit dem Modul verbunden ist, durch Pfeile symbolisiert. Mit der Software ANSYS Q3D wurden auch Wechselstrom induktivitäten und Wechselstromwiderstände bei verschiedenen Frequenzen für das Modul berechnet, jeweils für den Strompfad und den Leitungspfad zu dem internen Kondensator. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
    Strompfad Leitungspfad
    Frequenz Induktivität Widerstand Induktivität Widerstand
    10 kHz 10,054 nH 0,345 mΩ 1,818 nH 0,105 mΩ
    100 kHz 9,218 nH 0,605 mΩ 1,667 nH 0,161 mΩ
    1 MHz 8,708 nH 1,734 mΩ 1,536 nH 0,492 mΩ
  • Ein drittes Moduldesign ist in 9 gezeigt. Bei dieser Variante sind die Leistungshalbleiter (MOSFET1, MOSFET2) nebeneinander angeordnet und MOSFET1 ist auf den Rücken gedreht („geflippt“). Der Strom fließt durch die Kupferplatten 96, 97 und die parallele Kupferplatte 98 in entgegengesetzten Richtungen, wodurch die erzeugten Magnetfelder sich überlagern und auslöschen, wodurch elektromagnetische Interferenzen reduziert werden. Ein Kondensator (nicht gezeigt) ist über die Anschlüsse 91 mit dem Modul verbunden. Die Gates 94, 95 der MOSFETs sind seitlich aus dem Modul herausgeführt. Das Modul kann von beiden Seiten gekühlt werden.
  • Nachfolgend sind die Dimensionen der Einzelkomponenten zusammengefasst:
    • • Kupferplatte 96: 8 mm × 8,5 mm × 0,2 mm;
    • • Kupferplatte 98: 10 mm × 17 mm × 0,2 mm;
    • • Kupferplatte 97: 8 mm × 8 mm × 0,2 mm;
    • • MOSFET1: 7 mm × 7 mm × 0,3 mm;
    • • MOSFET2: 7 mm × 7 mm × 0,3 mm;
    • • DC+ / DC- Anschlüsse (Kupfer): 1 mm × 1 mm × 1,8 mm.
  • In 9 b) ist der Stromfluss in dem Modul von der Quelle 92 zur Senke 93 durch Pfeile symbolisiert. Die Gesamtinduktivität des Moduls wurde zu 3,779 nH berechnet, der Gesamtwiderstand zu 0,519 mΩ. In 9 c) ist der Leitungspfad zu dem im Bild nicht eingezeichneten Kondensator, der über die Anschlüsse 91 mit dem Modul verbunden ist, durch Pfeile symbolisiert. Mit der Software ANSYS Q3D wurden auch Wechselstrominduktivitäten und Wechselstromwiderstände bei verschiedenen Frequenzen für das Modul berechnet, jeweils für den Strompfad und den Leitungspfad zu dem internen Kondensator. Es wurden folgende Ergebnisse erhalten:
    Strompfad Leitungspfad
    Frequenz Induktivität Widerstand Induktivität Widerstand
    10 kHz 3,599 nH 0,53 mΩ 1,686 nH 0,219 mΩ
    100 kHz 3,133 nH 0,71 mΩ 1,577 nH 0,273 mΩ
    1 MHz 2,775 nH 1,52 mΩ 1,431 nH 0,653 mΩ
  • Die folgende Tabelle zeigt einen Vergleich der parasitären Induktivitäten, die in den in den 7 bis 9 dargestellten Leistungsmodulen auftreten, berechnet für verschiedene Leitungspfade im jeweiligen Modul:
    Pfad Induktivität [nH]
    7 8 9
    DC+ zu DC- 15,332 10,489 3,779
    Gate-Source-Schleife 1,524 1,95 3,336
    DC+ zu Drain 6,185 5,036 1,862
    DC- zu Source 9,103 5,443 1,862
  • Bezugszeichenliste
    • 11
    Leistungsmodul
    12
    Zwischenkreiskondensator
    13
    Stromschiene
    61
    Keramikkondensator
    62
    HV+ Csmall
    63
    HV- Csmall
    64
    Anschluss HV+ Cbig
    65
    Anschluss HV- Cbig
    71
    Anschluss Kondensator
    72
    Quelle
    73
    Senke
    74
    leitfähige Folie
    75
    Anschluss MOSFET
    76
    Kupferplatte
    77
    Kupferplatte
    78
    Kupferplatte
    81
    Anschluss Kondensator
    82
    Quelle
    83
    Senke
    86
    Kupferplatte
    87
    Kupferplatte
    88
    Kupferplatte
    91
    Anschluss Kondensator
    92
    Quelle
    93
    Senke
    94
    Gate MOSFET1
    95
    Gate MOSFET2
    96
    Kupferplatte
    97
    Kupferplatte
    98
    Kupferplatte
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 19940200 A1 [0009]
    • DE 112005002373 T5 [0010]
    • DE 102005009508 A1 [0011]

Claims (10)

  1. Leistungselektronische Schaltung, welche mindestens einen Leistungshalbleiter und mindestens zwei parallel geschaltete Kondensatoren Cbig und Csmall umfasst, wobei Cbig außerhalb eines den mindestens einen Leistungshalbleiter umfassenden Leistungsmoduls angeordnet ist und Csmall innerhalb des den mindestens einen Leistungshalbleiter umfassenden Leistungsmoduls angeordnet ist.
  2. Leistungselektronische Schaltung nach Anspruch 1, worin das Leistungsmodul mindestens eine Halbbrückenschaltung umfasst, welche zwei Leistungshalbleiter und einen Kondensator Csmall aufweist.
  3. Leistungselektronische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, welche eine Kommutierungszelle eines Inverters bildet und mindestens eine Halbbrückenschaltung und einen Zwischenkreiskondensator Cbig umfasst.
  4. Leistungselektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin die Kondensatoren Cbig und Csmall Keramikkondensatoren sind.
  5. Leistungselektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der mindestens eine Leistungshalbleiter ein IGBT ist.
  6. Leistungselektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der mindestens eine Leistungshalbleiter ein MOSFET ist.
  7. Leistungselektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, worin der Kondensator Csmall direkt auf zwei Leistungshalbleitern angebracht ist, die Bestandteile einer Halbbrückenschaltung sind.
  8. Leistungselektronische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, worin die Stromschleifen der Kondensatoren Cbig und Csmall so gekoppelt sind, dass sich die Streuinduktivitäten der Stromschleifen zumindest teilweise gegenseitig aufheben.
  9. Verfahren zur Verringerung der Streuinduktivität in einer leistungselektronischen Schaltung, welche mindestens ein mindestens einen Leistungshalbleiter umfassendes Leistungsmodul und mindestens eine Kapazität C umfasst, worin die mindestens eine Kapazität C durch zwei parallel geschaltete Kondensatoren Cbig und Csmall gebildet wird, wobei die Summe der Kapazitäten der Kondensatoren Cbig und Csmall der Kapazität C entspricht, und wobei der Kondensator Cbig außerhalb des Leistungsmoduls angeordnet wird und der Kondensator Csmall innerhalb des Leistungsmoduls angeordnet wird.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die Stromschleifen der Kondensatoren Cbig und Csmall parallel geführt sind und worin durch die eine der beiden Schleifen der Strom in entgegengesetzter Richtung zu der Stromrichtung durch die andere Schleife geführt wird.
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