EP1364449A1

EP1364449A1 - Schaltungsaufbau für eine schaltung zum schalten von strömen

Info

Publication number: EP1364449A1
Application number: EP02719648A
Authority: EP
Inventors: Reinhard Allwang; Volker Eichenseher; Volker Karrer; Martin GÖTZENBERGER; Dirk Hofmann
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2001-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-11-26
Also published as: US6989658B2; JP4170763B2; JP2004526395A; DE10109548A1; WO2002069482A1; DE10109548B4; US20040039999A1

Abstract

Schaltungsaufbau für eine Schaltung zum Schalten von Strömen, mit wenigstens einem Schaltelement (T1...Tn, T1'...Tn'), mit je einem Hauptstromleiter (D, S, A) zum Verbinden des Schaltelements, der Pole (V+, GND) einer Stromquelle und eines E-nergiespeichers (C) untereinander, wobei zur Verringerung des Ohm'schen und des induktiven Widerstandes zu wenigstens einem dieser Hauptstromleiter (D, S, A) ein Nebenstromleiter (D1, S1, A1) mit geringerer Stromtragfähigkeit als der Hauptstromleiter parallelgeschaltet ist.

Description

Beschreibung Schaltungsaufbau für eine Schaltung zum Schalten von Strömen Die Erfindung betrifft einen Schaltungsaufbau für eine Schaltung zum Schalten von Strömen, insbesondere einen Umrichter als DC/DC-Wandler oder Wechselrichter für Wechselstrom oder Drehstrom.

Der Schaltungsaufbau zum Schalten von grossen Strömen-beispielsweise bei einem Umrichter-auf engstem Raum, mit niedrigen Kosten und massenproduzierbar, ist besonders kritisch.

Dazu ist eine Anordnung diskreter Leistungshalbleiter (Schalttransistoren) mit Stromleitungen hoher Stromtragfähigkeit und Kühlung der Leistungshalbleiter, beispielsweise mittels eines Wasserkühlers, erforderlich.

Beim schnellen Schalten der Leistungshalbleiter kommt es auf eine niederohmige und niederinduktive Verbindung der Bauelemente an. Dies ist jedoch nur bei einfachen Anordnungen von Zwischenkreiskondensatoren und Leistungshalbleitern möglich.

Werden zusätzliche Bauelemente, beispielsweise Gatewiderstände, erforderlich, kann eine niederinduktive Anbindung der Leistungshalbleiter an die Zwischenkreiskondensatoren nicht mehr in allen Fällen gewährleistet werden, da durch die Widerstände die stromführenden Kupferflächen"zerschnitten" werden und damit deren Widerstand und Induktivität erhöht werden.

Mit grösser werdenden Streuinduktivitäten erhöht sich die an den Leistungshalbleitern auftretende Überspannung. Gleichzeitig wird die in den Streuinduktivitäten gespeicherte Energie in Wärme umgesetzt. Diese Wärme wird umso grösser, je grösser die zu schaltenden Ströme sind, da die Energie mit dem Quadrat des Stromes ansteigt. Bei grossen Strömen müssen deshalb die Streuinduktivitäten minimiert werden, da sonst die Leistungshalbleiter zerstört werden können. Dies gilt aber, ska liert, auch für Schaltungen, in denen geringere Ströme flie ssen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Schaltungsaufbau zum Schalten von Strömen zu schaffen, der auf engstem Raum und mit niedrigen Kosten massenproduzierbar ist und sowohl eine niederinduktive als auch niederohmige Anbindung der Leistungshalbleiter an einen Zwischenkreis und eine niederohmige Anbindung an einen oder mehrere Zwischenkreiskondensatoren ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch einen Schaltungsaufbau mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Bei Verwendung von"dicken"Stromleitern mit hoher Stromtragfähigkeit (für die Stromstärke des Laststroms ausgelegt), Hauptstromleiter genannt, die niederohmig, aber höherinduktiv sind, wird erfindungsgemäss wenigstens einem dieser Hauptstromleiter ein weiterer,"dünner"Stromleiter, Nebenstromleiter genannt, mit geringerer Stromtragfähigkeit als der Hauptstromleiter, der niederinduktiv, aber höherohmig ist, parallelgeschaltet.

Beide Ziele, nämlich"niederohmig"und"niederinduktiv", werden getrennt erreicht. Im Schaltmoment wirkt dabei zunächst die höherohmige, aber niederinduktive Verbindung, und mit Verzögerung dann die niederohmige, höherinduktive Verbindung.

Mit dieser Massnahme werden Induktivität und Ohm'scher Widerstand der Stromleiter-Anordnung (parallelgeschaltete Hauptund Nebenstromleiter) gesenkt, es wird eine Verkürzung des transienten Ausschaltvorgangs der Leistungshalbleiter erreicht, und es wird auch die in den Leistungshalbleitern umgesetzte Energie während des Ausschaltvorgangs geringer-die Verlustleistung wird gesenkt-und die Wärme über den gesamten Schaltzyklus besser verteilt.

Im folgenden werden zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen : Figur 1 eine bekannte Schaltung zum Ansteuern einer Last mittels eines Schaltelements, Figur 2 einen bekannten Schaltungsaufbau dazu, Figur 3 eine bekannte Schaltung eines Umrichters, Figur 4a ein erstes Ausführungsbeispiel eines Schaltungsauf baus für den Umrichter nach Figur 3, Figur 4b einen Querschnitt durch die dazugehörige Leiter platte, Figur 5a ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schaltungs aufbaus für den Umrichter nach Figur 3, und Figur 5b einen Querschnitt durch die dazugehörige Leiter platte.

Wenn im folgenden von einem Stromleiter die Rede ist, so kann dies ein Leitungsdraht, eine Leiterplatte, ein Leadframe, ein Bus-Bar oder ähnliches sein. Bei den folgenden Ausführungsbeispielen sollen die Stromleiter der Einfachheit halber beispielsweise als an sich bekannte Leiterplatten (auf einem elektrisch isolierenden Trägermaterial aufgebrachte Stromleitschichten) ausgeführt sein.

Figur 1 zeigt eine bekannte Schaltung zum Ansteuern einer Last L, die mit einem Schaltelement T, in der Regel ein als bipolarer Transistor oder MOSFET ausgebildeter Leistungshalb- leiter, in Reihe an den Polen V+ und GND einer Energiequelle liegt. Wird das Schaltelement in rascher Folge geschaltet, ist ein Zwischenkreiskondensator C parallel zur Reihenschaltung aus Schaltelement T und Last L erforderlich.

Die Stromleiter, durch welche die Elemente T, L und C miteinander und mit der Energiequelle verbunden sind, sind mit D, A, S und G bezeichnet. Über den Stromleiter G erhält der Ga teanschluss g sein Steuersignal zum Ein-und Ausschalten des Schaltelements T.

In Figur 2 ist ein bekannter Schaltungsaufbau der Schaltung nach Figur 1 auf einer im Querschnitt gezeigten Mehrfachleiterplatte dargestellt. Die Leiterplatte besteht aus zwei dicken Aussenlagen, einer oberen Aussenlage D und einer unteren Aussenlage, auf welcher zwei elektrisch voneinander getrennte Hauptstromleiter S und A angeordnet sind. Dazwischen liegt eine dünne Innenlage G, die durch nichtleitende Isolierplatten I1 und I2 von den Aussenlagen elektrisch getrennt ist.

Zusammenhängende elektrisch leitende Flächen sind schraffiert gekennzeichnet und dick umrandet. Sie sind ggf. durch nichtschraffierten Bohrungen zum Durchleiten von Anschlussdrähten unterbrochen. Grössere elektrisch nichtleitende Flächen sind ebenfalls nicht schraffiert. Die Mehrfachleiterplatte ist nicht massstäblich dargestellt. Die Schichtdicken seien beispielsweise : D, S, A = 400um, G = 35um und I1, 12 = 1mm. Die dünne Innenlage G dient hier ausschliesslich zur Zuführung des Steuersignals zum Gateanschluss g des Schaltelements T.

. Figur 3 zeigt einen Teilschaltplan eines bekannten Umrichters, beispielsweise in einem integrierten Starter/Generator (ISG) eines Kraftfahrzeugs, nämlich eine Phase eines Wechselrichters zur Erzeugung von Drehstrom aus Gleichstrom. Diese Schaltung kann beispielsweise auch als DC/DC-Wandler arbeiten.

Die Schaltung besteht aus einer Halbbrücke aus Leistungsschaltern, nämlich der Reihenschaltung eines Highside-Schalters Tl und eines Lowside-Schalters T1', die an einer Energiequelle mit den Polen V+ und GND liegt. Dieser Halbbrücke sind zum Schalten hoher Stromstärken weitere solcher Reihenschaltungen T2-T2'... Tn-Tn' parallelgeschaltet.

Die Drainanschlüsse dl bis dn aller Highside-Schalter T1 bis
Tn sind über einen ersten Hauptstromleiter D miteinander und mit dem Pluspol V+ der Energiequelle verbunden ; die Sourceanschlüsse sl'bis sn'aller Lowside-Schalter T1' bis Tn'sind über einen zweiten Hauptstromleiter S mit einander und mit dem Minuspol GND der Energiequelle ver bunden ; die miteinander verbundenen Sourceanschlüsse sl bis sn aller
Highside-Schalter T1 bis Tn und Drainanschlüsse dl'bis dn'aller Lowside-Schalter T1'bis Tn'sind über einen dritten Hauptstromleiter A miteinander verbunden ; die Gateanschlüsse gl bis gn aller Highside-Schalter T1 bis
Tn sind über einen ersten weiteren Stromleiter Gl, Steuer stromleiter genannt, miteinander verbunden ;

die Gateanschlüsse gl'bis gn'aller Lowside-Schalter T1'bis
Tn'sind über einen zweiten Steuerstromleiter G2 miteinan der verbunden ; zwischen den Hauptstromleitern D und S ist wenigstens ein
Zwischenkreiskondensator C angeordnet, und die Last liegt zwischen den Hauptstromleitern A und S.

Werden die Highside-Schalter T1 bis Tn abwechselnd mit den Lowside-Schaltern T1'bis Tn'leitend gesteuert, so wird aus der Gleichspannung, die zwischen dem ersten und dem zweiten Hauptstromleiter D und S anliegt, eine Wechselspannung, die zwischen drittem und zweitem Hauptstromleiter A und S abgreifbar ist.

Werden drei solcher Phasenschaltungen verwendet und entsprechend angesteuert, so kann an deren drei Ausgängen Drehstrom/-spannung abgegriffen werden.

Die Schaltung nach Figur 3 ist gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel auf einer Mehrschichtleiterplatte aufgebaut, welche schematisch in Figur 4b im Schnitt und in Figur 4a zu sammen mit den auf ihr angeordneten Bauelementen in Draufsicht dargestellt ist.

Die Mehrschichtleiterplatte nach Figur 4b besteht aus vier elektrisch leitenden, voneinander isolierten Schichten, beispielsweise aus Kupfer, wobei die erste (oberste) Schicht, die den ersten Hauptstromleiter D trägt, und die vierte (unterste) Schicht, auf der sich der zweite und dritte Hauptstromleiter S und A befinden, jeweils den Laststrom aufnehmen und deshalb eine ausreichende Schichtdicke, beispielsweise 400um, aufweisen. Die zweite und dritte Schicht weisen eine Schichtdicke von beispielsweise 35um auf. Darauf wird später noch eingegangen werden.

Figur 4a zeigt in Draufsicht die auf der ersten und vierten Schicht angeordneten drei Hauptstromleiter A, D und S ohne die zweite und dritte Schicht und ohne die dazwischenliegenden Isolierschichten, zusammen mit den auf ihr angeordneten Bauelementen,-den Highside-und Lowside-Schaltern T1 bis Tn, T1'bis Tn', einem Zwischenkreiskondensator C und der Last L.

Die Highsideschalter Tl... Tn und die Lowside-Schalter Tl'... Tn' bilden jeweils eine Reihe, wobei die beiden Reihen einander so gegenüberliegen, dass die Anschlüsse der Leistungsschalter in zwei Reihen, ineinander verzahnt, angeordnet sind, und dass deren miteinander verbundene Anschlüsse sl-dl'... sn-dn' nebeneinander liegen.

Dazu sind die Anschlüsse der Highside-und Lowside-Schalter so gebogen, dass jeweils die äusseren Anschlüsse (Sourceanschluss s und Gateanschluss g) in kurzer Entfernung vom Halbleitergehäuse abgebogen sind und der mittlere Anschluss (Drainanschluss d) in grösserer Entfernung vom Halbleitergehäuse abgebogen ist, so dass die Gehäuse auf der Mehrschichtleiterplatte liegend angeordnet werden können.

Mit den gleichen Abmessungen wie der erste Hauptstromleiter D in der ersten Schicht (400um) und genau unter ihm ist in der zweiten Schicht (35um) ein erster Nebenstromleiter D1 ange ordnet, wobei durch die Durchkontaktierungen der Anschlüsse der mit dem ersten Hauptstromleiter D verbundenen Bauelemente zum ersten Nebenstromleiter D1 beide Stromleiter D und D1 zueinander parallelgeschaltet sind.

Ebenso sind oberhalb der in der vierten Schicht (400um) angeordneten beiden Hauptstromleiter S und A und genau über ihnen in der dritten Schicht (35um) ein zweiter und ein dritter Nebenstromleiter S1 und AI angeordnet, wobei durch die Durchkontaktierungen der Anschlüsse der mit dem zweiten bzw. dritten Hauptstromleiter S bzw. A verbundenen Bauelemente die Stromleiter S mit S1 und A mit AI zueinander parallelgeschaltet sind.

Diese Parallelschaltungen jeweils eines"dicken"Haupt-und eines"dünnen"Nebenstromleiters D-D1, S-S1 und A-A1 sind in Figur 3 durch dicke und dünne, die Stromleiter darstellende, parallele Linien angedeutet und auch aus Figur 4b ersichtlich.

In diesem ersten Ausführungsbeispiel sind die parallelen Stromleiter D-Dl oberhalb der parallelen Stromleiter S-S1 angeordnet.

Durch diese Massnahmen werden Induktivität und Ohm'scher Widerstand der in diesem Ausführungsbeispiel als Leiterplatten ausgebildeten Stromleiter-Anordnungen D-D1, S-S1 und A-Al auch zu einem oder mehreren Zwischenkreiskondensatoren C und zur Last L, gesenkt, wie bereits weiter oben erläutert.

Der erste und zweite Steuerstromleiter G1 und G2, welche die Gateanschlüsse der Highside-und Lowside-Schalter mit nicht dargestellten Steuerschaltungen verbinden, und die in Figur 4a nicht dargestellt sind, sind auf dem Teil der zweiten, dünnen Schicht angeordnet, der nicht vom ersten Nebenstromleiter Dl belegt ist. Für diese Steuersignale sind nur dünne Stromleiter erforderlich, die auch zwischen den Anschlüssen der Leistungsschalter hindurchgeführt werden können (im Gegensatz zu den hohe Ströme führenden Hauptstromleitern D, S und A).

Die Steuerstromleiter G1 und G2 könnten aber auch auf der ersten, dicken Schicht, soweit diese nicht vom Hauptstromlei- ter D belegt ist, angeordnet sein, oder auf diese und die darunter liegende zweite, dünne Schicht verteilt sein.

In einem zweiten Ausführungsbeispiel wird ebenfalls eine Mehrschichtleiterplatte verwendet, die im Aufbau der Leiterplatte nach Figur 4b, jedoch mit anderer Aufteilung, entspricht. Die Highside-und Lowside-Schalter liegen wieder einander gegenüber, ihre Anschlüsse sind aber nicht ineinander verzahnt angeordnet. Durch diese Anordnung wird die Verbindung zu den Zwischenkreiskondensatoren niederinduktiver, und damit weiter verbessert.

Die Mehrschichtleiterplatte ist schematisch in Figur 5b im Schnitt und in Figur 5a zusammen mit den auf ihr angeordneten Bauelementen in Draufsicht dargestellt.

Die Mehrschichtleiterplatte nach Figur 5b besteht wieder aus vier elektrisch leitenden, voneinander isolierten Schichten, beispielsweise aus Kupfer, wobei die erste (oberste) Schicht, die den ersten Hauptstromleiter D repräsentiert, und die vierte (unterste) Schicht, auf der sich der zweite und dritte Hauptstromleiter S und A befinden, jeweils den Laststrom aufnehmen und deshalb eine ausreichende Schichtdicke, beispielsweise 400um, aufweisen. Die zweite und dritte Schicht weisen eine Schichtdicke von beispielsweise 35um auf.

In diesem zweiten Ausführungsbeispiel sind die parallelgeschalteten Stromleiter D-Dl über den parallelgeschalteten Stromleitern A-A1 angeordnet.

Figur 5a zeigt in Draufsicht die auf der ersten und vierten Schicht angeordneten Hauptstromleiter A, D und S ohne die zweite und dritte Schicht und ohne die dazwischenliegenden Isolierschichten, zusammen mit den auf ihr angeordneten Bauelementen,-den Highside-und Lowside-Schaltern Tl... Tn, Tl'... Tn', einem Zwischenkreiskondensator C und der Last L.

Die Highsideschalter Tl... Tn und die Lowside-Schalter Tl'... Tn' bilden jeweils eine Reihe, wobei die beiden Reihen, nicht wie bei dem Ausführungsbeispiel nach 4a ineinander verzahnt, einander so gegenüberliegen, dass die miteinander verbundenen Anschlüsse sl-dl'... sn-dn'der Leistungsschalter einander gegenüberliegend angeordnet sind. Dazu sind alle Anschlüsse der Highside-und Lowside-Schalter in gleicher, kurzer Entfernung vom Halbleitergehäuse abgebogen, damit die Gehäuse auf der Mehrschichtleiterplatte liegend angeordnet werden können.

Mit den gleichen Abmessungen wie der erste Hauptstromleiter D in der ersten Schicht (400um) und genau unter ihm ist in der zweiten Schicht (35um) ein erster Nebenstromleiter D1 angeordnet, wobei durch die Durchkontaktierungen der Anschlüsse der mit dem ersten Hauptstromleiter D verbundenen Bauelemente zum ersten Nebenstromleiter D1 beide Stromleiter D und D1 zueinander parallelgeschaltet sind.

Ebenso sind oberhalb der in der vierten Schicht (400um) angeordneten beiden Hauptstromleiter S und A und genau über ihnen in der dritten Schicht (35um) ein zweiter und dritter Nebenstromleiter S1 und A1 angeordnet, wobei durch die Durchkontaktierungen der Anschlüsse der mit dem Hauptstromleiter S bzw. A verbundenen Bauelemente die Stromleiter S mit S1 und D mit D1 zueinander parallelgeschaltet sind.

Für die Steuerstromleiter Gl und G2 gilt auch hier, was bereits beim ersten Ausführungsbeispiel gesagt wurde.

Patentansprüche 1. Schaltungsaufbau für eine Schaltung zum Schalten von Strömen, mit wenigstens einem Schaltelement (Tl... Tn, Tl'... Tn'), mit je einem Hauptstromleiter (D, S, A) zum Verbinden des Schaltelements (Tl... Tn, Tl'... Tn'), der Pole (V+, GND) einer Stromquelle, eines Energiespeichers (C) und einer Last (L) untereinander, dadurch gekennzeichnet, dass zu jedem wenigstens zwischen den Schaltelementen (Tl...

Tn, Tl'... Tn') oder zwischen den Polen (V+, GND) der Stromquelle und den Schaltelementen (Tl... Tn, Tl'... Tn') oder dem Energiespeicher (C) angeordneten Hauptstromleiter (D, S, A) mit hoher Stromtragfähigkeit jeweils ein weiterer Nebenstromleiter (D1, Sl, A1) mit geringerer Stromtragfähig- keit als der Hauptstromleiter (D, S, A) parallelgeschaltet ist.

2. Schaltungsaufbau nach Anspruch 1, insbesondere für einen Umrichter zur Gewinnung von Wechselstrom aus einem Gleichstrom, mit einer an den Polen (V+, GND) einer Gleichstromquelle liegenden Halbbrückenschaltung aus wenigstens einer oder einer vorgegebenen Zahl von zueinander parallelen Reihenschaltungen aus je einem Highside-Schalter (T1... Tn) und je einem Lowside-Schalter (Tl'... Tn'), deren miteinander verbundene Verbindungspunkte (sl-dl'... sn-dn') den wechselstromführenden Ausgang (A) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass die Drainanschlüsse (dl...

dn) aller Highside-Schalter (Tl... Tn) über einen ersten Hauptstromleiter (D), dem ein erster Nebenstromleiter (D1) mit geringerer Stromtragfähig keit als der Hauptstromleiter (D) parallelgeschaltet ist, miteinander und mit dem einen Anschluss wenigstens eines
Zwischenkreiskondensators (C) verbunden sind, dass die Sourceanschlüsse (sl'bis sn') aller Lowside
Schalter (T1'bis Tn') über einen zweiten Hauptstromleiter (S), dem ein zweiter Nebenstromleiter (S1) mit geringerer
Stromtragfähigkeit als der Hauptstromleiter (S) parallelge schaltet ist, miteinander, mit dem anderen Anschluss des wenigstens einen Zwischenkreiskondensators (C) und mit ei nem Anschluss der Last (L) verbunden sind, dass die miteinander verbundenen Sourceanschlüsse (sl bis sn)

aller Highside-Schalter (T1 bis Tn) und Drainanschlüsse (dl'bis dn') aller Lowside-Schalter (Tl'bis Tn') über ei nen dritten Hauptstromleiter (A), dem ein dritter Neben stromleiter (A1) mit geringerer Stromtragfähigkeit als der
Hauptstromleiter (A) parallelgeschaltet ist, miteinander und mit dem anderen Anschluss der Last (L) verbunden sind, dass die Gateanschlüsse (gl bis gn) aller Highside-Schalter (T1 bis Tn) über einen ersten Steuerstromleiter (G1) mit einander verbunden sind, und dass die Gateanschlüsse (gl'bis gn') aller Lowside-Schalter (Tl'bis Tn') über einen zweiten Steuerstromleiter (G2) miteinander verbunden sind.

3. Schaltungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstromleiter (D, S, A), die Nebenstromleiter (D1, Sl, A1) und die Steuerstromleiter (G1, G2) in vier voneinander elektrisch isolierten Schichten übereinander angeordnet sind, wobei in der ersten, einer dicken Schicht, ein Hauptstromleiter (D,
S, A) liegt, in der zweiten, einer dünnen Schicht, der diesem Hauptstrom leiter zugeordnete Nebenstromleiter (D1, Sl, A1) und die
Steuerstromleiter (G1, G2) liegen, in der vierten, einer dicken Schicht, die beiden anderen
Hauptstromleiter (D, S, A) liegen, und in der dritten, einer dünnen Schicht,

die den in der vierten
Schicht liegenden Hauptstromleitern zugeordneten Neben stromleiter (S1, Al) liegen.

4. Schaltungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Highsideschalter (Tl... Tn) und die Lowside-Schalter (Tl'... Tn') jeweils eine Reihe bilden, wobei die beiden Reihen einander so gegenüberliegen, dass die miteinander verbundenen Anschlüsse (sl-dl'... sn-dn') dieser Schalter in zwei Reihen, ineinander verzahnt, angeordnet sind, wobei die Anschlüsse der Schalter (Tl... Tn, Tl'... Tn') so gebogen sind, dass jeweils die äusseren Anschlüsse (sl... sn, gl... gn, sl'... sn', gl'... gn') in kurzer Entfernung vom Halbleitergehäuse abgebogen sind und der mittlere Anschluss (dl...

dn, dl'... dn') in grösserer Entfernung vom Halbleitergehäuse abgebogen ist.

5. Schaltungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Highsideschalter (Tl... Tn) und die Lowside-Schalter (Tl'... Tn') jeweils eine Reihe bilden, wobei die beiden Reihen einander so gegenüberliegen, dass die miteinander verbundenen Anschlüsse (sl-dl'... sn-dn') dieser Schalter, die alle in gleicher, kurzer Entfernung vom Halbleitergehäuse abgebogen sind, einander gegenüberliegen.

Claims

Patentansprüche

1. Schaltungsaufbau für eine Schaltung zum Schalten von Strömen, mit wenigstens einem Schaltelement (Tl...Tn, Tl'...Tn'), mit je einem Hauptstromleiter (D, S, A) zum Verbinden des Schaltelements (Tl...Tn, Tl'...Tn'), der Pole (V+, GND) einer Stromquelle, eines Energiespeichers (C) und einer Last (L) untereinander,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,

dass zu jedem wenigstens zwischen den Schaltelementen (Tl...Tn, Tl'...Tn') oder zwischen den Polen (V+, GND) der Stromquelle und den Schaltelementen (Tl...Tn, Tl'...Tn') oder dem Energiespeicher (C) angeordneten Hauptstromleiter (D, S, A) mit hoher Stromtragfähigkeit jeweils ein weiterer Nebenstromleiter (Dl, Sl, AI) mit geringerer Stromtragfähigkeit als der Hauptstromleiter (D, S, A) parallelgeschaltet ist.

2. Schaltungsaufbau nach Anspruch 1, insbesondere für einen Umrichter zur Gewinnung von Wechselstrom aus einem Gleich- ström, mit einer an den Polen (V+, GND) einer Gleichstromquelle liegenden Halbbrückenschaltung aus wenigstens einer o- der einer vorgegebenen Zahl von zueinander parallelen Reihenschaltungen aus je einem Highside-Schalter (Tl...Tn) und je einem Lowside-Schalter (Tl'...Tn'), deren miteinander verbun- dene Verbindungspunkte (sl-dl ' ... sn-dn' ) den wechselstromführenden Ausgang (A) bilden,

d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass die Drainanschlüsse (dl...dn) aller Highside-Schalter (Tl...Tn) über einen ersten Hauptstromleiter (D) , dem ein erster Nebenstromleiter (Dl) mit geringerer Stromtragfähigkeit als der Hauptstromleiter (D) parallelgeschaltet ist, miteinander und mit dem einen Anschluss wenigstens eines Zwischenkreiskondensators (C) verbunden sind, dass die Sourceanschlüsse (sl' bis sn') aller Lowside- Schalter (Tl' bis Tn') über einen zweiten Hauptstromleiter (S) , dem ein zweiter Nebenstromleiter (Sl) mit geringerer Stromtragfähigkeit als der Hauptstromleiter (S) parallelgeschaltet ist, miteinander, mit dem anderen Anschluss des wenigstens einen Zwischenkreiskondensators (C) und mit einem Anschluss der Last (L) verbunden sind, dass die miteinander verbundenen Sourceanschlüsse (sl bis sn) aller Highside-Schalter (Tl bis Tn) und Drainanschlüsse

(dl' bis dn') aller Lowside-Schalter (Tl' bis Tn ' ) über einen dritten Hauptstromleiter (A) , dem ein dritter Nebenstromleiter (AI) mit geringerer Stromtragfähigkeit als der Hauptstromleiter (A) parallelgeschaltet ist, miteinander und mit dem anderen Anschluss der Last (L) verbunden sind, dass die Gateanschlüsse (gl bis gn) aller Highside-Schalter (Tl bis Tn) über einen ersten Steuerstromleiter (Gl) miteinander verbunden sind, und dass die Gateanschlüsse (gl' bis gn') aller Lowside-Schalter (Tl' bis Tn') über einen zweiten Steuerstromleiter (G2) miteinander verbunden sind.

3. Schaltungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hauptstromleiter (D, S, A) , die Nebenstromleiter

(Dl, Sl, AI) und die Steuerstromleiter (Gl, G2) in vier voneinander elektrisch isolierten Schichten übereinander angeordnet sind, wobei in der ersten, einer dicken Schicht, ein Hauptstromleiter (D, S, A) liegt, in der zweiten, einer dünnen Schicht, der diesem Hauptstromleiter zugeordnete Nebenstromleiter (Dl, Sl, AI) und die Steuerstromleiter (Gl, G2) liegen, in der vierten, einer dicken Schicht, die beiden anderen Hauptstromleiter (D, S, A) liegen, und in der dritten, einer dünnen Schicht, die den in der vierten Schicht liegenden Hauptstromleitern zugeordneten Nebenstromleiter (Sl, AI) liegen.

4. Schaltungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Highsideschalter (Tl...Tn) und die Lowside-Schalter

(Tl'...Tn') jeweils eine Reihe bilden, wobei die beiden Reihen einander so gegenüberliegen, dass die miteinander verbun- denen Anschlüsse (sl-dl ' ... sn-dn ' ) dieser Schalter in zwei Reihen, ineinander verzahnt, angeordnet sind, wobei die Anschlüsse der Schalter (Tl...Tn, Tl'...Tn') so gebogen sind, dass jeweils die äußeren Anschlüsse (sl...sn, gl...gn, sl'...sn', gl'...gn') in kurzer Entfernung vom Halb- leitergehäuse abgebogen sind und der mittlere Anschluss

(dl...dn, dl'...dn') in größerer Entfernung vom Halbleitergehäuse abgebogen ist.

5. Schaltungsaufbau nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Highsideschalter (Tl...Tn) und die Lowside-Schalter

(Tl'...Tn') jeweils eine Reihe bilden, wobei die beiden Reihen einander so gegenüberliegen, dass die miteinander verbundenen Anschlüsse (sl-dl "... sn-dn' ) dieser Schalter, die alle in gleicher, kurzer Entfernung vom Halbleitergehäuse abgebo- gen sind, einander gegenüberliegen.