КОНСТРУКЦИЯ СИЛОВОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО МОДУЛЯ НА ОХЛАДИТЕЛЕ

Конструкция силового полупроводникового модуля на охладителе.
Полезная модель относится к силовой полупроводниковой технике и может быть использована при создании новых приборов силовой полупроводниковой электроники.
Известна конструкция силового полупроводникового модуля по патенту № US 4 499 485 от 12.02.85, состоящая из: а корпуса модуля, а основания, на котором смонтированы керамические электрические
изоляторы, а нижней шины, расположенной на керамических электрических изоляторах,
являющейся одним из электродов модуля, а полупроводниковых выпрямительных эпементов, размещенных на нижней
шине, каждый из которых имеет не менее двух электродов, а направляющих контактов, расположенных на полупроводниковых
выпрямительных элементах, являющих другими электродами модуля, а изоляторов, плоских шайб, тарельчатых пружин, траверсы, одетых на направляющие контакты, с помощью которых обеспечивается прижимной электрический контакт между составными частями модуля.
Причины, препятствующие получению требуемых технических решений в модуле по патенту № US 4 499 485 являются следующими :
а несущим элементом конструкции модуля является его основание, с помощью которого монтируется модуль на охладителе. Поскольку основание является достаточно протяженным телом и имеет неплоскостность поверхности, поэтому при монтаже модуля на охладителе возникает повышенное
контактное тепловое сопротивление, приводящие к снижению токовой нафузки модуля,
Q диаметр внешнего торца направляющих контактов должен быть достаточно большим, поскольку в них вкручиваются винты, с помощью которых крепятся внешние подводящие проводники, что приводится к необходимости увеличения размеров деталей модуля, одеваемых не направляющие контакты.
Задача, на которую направлена заявляемая полезная модель, состоит в том, чтобы устранить указанные недостатки и создать полезную модель силового полупроводникового модуля, имеющегоулучшенные эксплуатационные
характеристики, повышенную токовую нагрузку за счет снижения внутреннего теплового сопротивления, уменьшенные весовые и габаритные параметры. Сущность предлагаемых технических решений состоит в том, что конструкция силового полупроводникового модуля на охладителе состоит из: а корпуса модуля, а крышки корпуса, а основания, Q полупроводниковых выпрямительных элементов, каждый из которых имеет не
менее двух электродов,
а нижних и верхних шин, являющихся электродами модуля, а направляющих контактов, расположенных на полупроводниковых выпрямительных элементах.
и электричесжих изоляторов, одетых на направляющие контакты, с установленными на них плоскими шайбами, тарельчатыми пружинами, траверсами.
Основанием модуля является оребренный охладитель, имеющий плоскую область, на которой смонтированы полупроводниковые выпрямительные элементы модуля, верхние шины модуля одеты на направляющие контакты, находятся с ним в электрическом контакте и изолированы от траверс электрическими изоляторами. Управляющий электрод выпрямительного элемента установлен в полости направляющего контакта, при этом его внешний вывод проходит через отверстия в направляющем контакте, электрическом изоляторе направляющего контакта и траверсе.
Управляющий электрод выпрямительного элемента соединен с катодным электродом фоточувствительного полупроводникового выпрямительного элемента, размещенного в корпусе модуля.
Общими признаками заявляемого технического решения и известного являются наличие:
а корпуса модуля,
о крышки корпуса,
а основания,
о полупроводниковых выпрямительных элементов, каждый из которых имеет не менее двух электродов,
а нижних и верхних шин, являющихся электродами модуля,
а направляющих контактов, расположенных на полупроводниковых выпрямительных элементах.
а эле1стричесжих изоляторов, одетых на направляющие контакты, с
установленными на них плоскими шайбами, тарельчатыми пружинами,
траверсами,
Отличительными признаками заявляемого технического решения и известного являются наличие:
Q основанием модуля является оребренный охладитель, имеющий плоскую
область, на которой смонтированы полупроводниковые выпрямительные
элементы модуля, о верхние шины модуля одеты на направляющие контакты, находятся с ними в
электрическом контакте и изолированы от траверс электрическими
изоляторами. Q управляющий электрод выпрямительного элемента установлен в полости
направляющего контакта, при этом его внешний вывод проходит через
отверстия в направляющем контакте,электрическом изоляторе
направляющего контакта и траверсе, а управляющий электрод соединен с катодным электродом
фоточувствительного полупроводникового выпрямительного элемента,
размещенного в корпусе модуля.
Авторы считают, что заявляемые технические решения соответствуют критерию «существенного отличия, так как технические решения, имеющие признаки, сходные с признаками, отличающими заявляемое решение от прототипа, им не известны.
На фиг1. представлен общий вид силового полупроводникового модуля на охладителе в изометрии. На фиг.2 представлен разрез полупроводниковопэ модуля. На фиг.З приведена деталировка модуля.
Силовой полупроводниковый модуль на охладителе состоит из оребренного охладителя 1, на плоской области 12 которого смонтирован корпус модуля 2 с крышкой 3. Внутри корпуса модуля находятся нижние и верхние шины 4, 5, 6, которые выступают из корпуса и которые являются электродами модуля. Кроме того, на поверхность крышки выходят управляющие выводами модуля ,8,9.10.
На фиг.2 приведен разрез модуля с удаленными корпусом 2 и крышкой 3, подробная деталировка модуля приведена на фйг.З. На плоской области оребренных охладителей смонтированы электрические изоляторы 13 и 14, на которых размещены шины 4 и 6. Шина 6 является нижней шиной для выпрямительного элемента 34, шина 4 одновременно является нижней шиной для выпрямительного элемента 26 и верхней шиной для выпрямительного элемента 34. Шина 5 является верхней шиной для выпрямительного элемента 26. На выпрямительных элементах 26 и 34 , на прокладках 28 и 35 установлены направляющие контакты 30 и 36, в полости которых размещены прижимные управляющие электроды 27 с изоляторами 28. На фиг. 3 не видны управляющий электрод и его изолятор для выпрямительного элемента 34. Управляющие электроды выпрямительных элементов соединены с управляющими выводами модуля 7,8,9.10 проводниками 23 и 24, которые проходят через отверсшя в направляющих контактах, изоляторах направляющих контактов, шайб, тарельчатых пружин и траверс 19, 20.
На направляющих контактах 30 и 36 установлены шины 5 и 4, с этой целью в них изготовлены отверстия 41 и 42 ( на фиг.З для понимания конструкции шина 4 изображена снятой с направляющего контакта 36 ). На направляющие контактах 30 и 36 сверху шин 4 и 5 одеты электрические изоляторы 21 и 22, на которых размещены плоские шайбы 21, 37, тарельчатые пружины 32, 33, 38, 39, траверсы 19 и 20. Траверсы винтами 15, 16, 17, 18 механически соединены с оребренным охладителем 1 с помощью закладных плоских гаек 18 и 40, установленных между ребер 11 охладителя 1.
Проводники 23 и 24 управляющих электродов, проходящие через отверстия в траверсах 19 , 20, присоединяются или к управляющими выводами модуля 7, 8, 9, 10 или с катодными электродам фоточувствительных полупроводниковых выпрямительных элементов, например, фототиристорных или фототранзисторных, дополнительно установленных в модуле для обеспечения гальванической развязки управляющих цепей от силовых цепей модуля. В последнем случае анодные выпрямительные электроды фоточувствительных полупроводниковых элементов соединяются с анодными электродами основных выпрямительных элементов модуля, к управляющие выводам 7, 8, 9, 10 модуля присоединяются электроды управляющих излучающих диодов фототиристорных выпрямительных элементов.
В предложенной конструкции силового полупроводникового модуля возможны два исполнения: беспотенциальное исполнение, в котором применены изоляторы 13 и 14 и потенциальное, в котором отсутствую электрические изоляторы 13 и 14, то есть нижние шины и охладитель находятся под одним электрическим потенциалом
Предлагаемая конструкция силового полупроводникового блока имеет следующие преимущества перед прототипом:
а улучшены эксплуатационные характеристики силового полупроводникового блока,
а значительно упрощена конструкция силового полупроводникового блока применением оребренного охладителя в качестве несущего элемента конструкции модуля,
а обеспечен интенсивный отвод тела от полупроводниковых выпрямительных элементов модуля за счет исключения контактного теплого сопротивления между основание модуля и охладителем,
а уменьшены габариты модуля за счет применения плоских шин в качестве электродов модуля.