用于切換的設(shè)備的制造方法
【專利摘要】X射線管電源的逆變器的開關(guān)包括：平行排列的至少四個(gè)MOSFET；多個(gè)中間輻射體，定位在MOSFET之間，以便使兩個(gè)連續(xù)的MOSFET分離；平行定位的至少四個(gè)緩沖器，每個(gè)緩沖器都定位在MOSFET附近；所述開關(guān)的控制單元，定位所述控制單元以便MOSFET的序列定位在緩沖器的排列與控制單元之間。
【專利說明】
用于切換的設(shè)備
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及包含逆變器的X射線管電源，具體地，涉及包含逆變器開關(guān)的X射線管電源。
【背景技術(shù)】
[0002]金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)廣泛地用于使用切換功能的半導(dǎo)體裝置中，特別是用于逆變器開關(guān)中。這樣的構(gòu)件裝配在取決于期望的應(yīng)用而尺寸有限的印刷電路上。已知X射線管電源的逆變器，該逆變器應(yīng)用具有并排地定位于印刷電路上的兩個(gè)MOSFET的至少一個(gè)開關(guān)。
[0003]—個(gè)問題是，特別是在用于這樣的逆變器中時(shí)，切換功能要求高性能(高工作頻率、越來越短的過渡相)。因而，理想的是，能夠?qū)⑷舾蓚€(gè)MOSFET定位于印刷電路上，以便改進(jìn)性能。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，用于X射線管電源的逆變器的開關(guān)包含:平行排列的至少兩個(gè)MOSFET ；至少一個(gè)中間輻射體，定位在MOSFET之間，以便使兩個(gè)連續(xù)的MOSFET分離;平行定位的至少兩個(gè)緩沖器，每個(gè)緩沖器都定位在MOSFET附近;所述開關(guān)的控制單元，定位所述控制單元以便MOSFET的序列定位在緩沖器的排列與控制單元之間。
[0005]單獨(dú)地利用以下的特征或以這些特征的在技術(shù)上有可能實(shí)現(xiàn)的任何組合完成本發(fā)明的一些實(shí)施例:每個(gè)中間輻射體都包含使MOSFET成對(duì)地分離的第一部分和從第一部分延伸且突出的第二部分，布置第二部分以便定位于緩沖器的排列上方;包含定位用于將中間輻射體、緩沖器、控制單元以及MOSFET夾在中間的兩個(gè)矩形末端輻射體;包含阻尼裝置，該阻尼裝置定位于一個(gè)中間或末端輻射體面上，以便維持與該面相鄰的MOSFET與隨后的中間或末端輻射體之間的接觸;阻尼裝置采用硅酮、或是金屬帶;包含將中間或末端輻射體連接在一起的兩個(gè)螺栓，使得一個(gè)螺栓與中間輻射體交叉于第一部分上，而另一個(gè)螺栓與中間輻射體交叉于第二部分上;第一部分的螺栓處于緩沖器的高度；中間或末端輻射體具有相同的厚度，該厚度典型地被包含在3 mm與10 mm之間，典型地是6 mm;每個(gè)末端福射體都包含兩個(gè)附接孔口，以便將所述末端輻射體附接到印刷電路上。
[0006]本發(fā)明存在多個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)的實(shí)施例的結(jié)構(gòu)，有可能通過與現(xiàn)有技術(shù)的逆變器中的23mm相比而在MOSFET之間設(shè)置11 mm的距離來將MOSFET平行定位。因而，有可能將更多開關(guān)定位于同一印刷電路上。
[0008]本發(fā)明的實(shí)施例導(dǎo)致有可能將MOSFET用作用于具有非常強(qiáng)的電流(>峰值500A)的逆變器的電源開關(guān)，并且，結(jié)果有可能制作具有非常強(qiáng)的電流和非常高的最大頻率(300kHz)兩者的逆變器。實(shí)際上，通常非常強(qiáng)的電流的概念暗示選擇IGBT，而不是M0SFET，并且，因此低頻的使用導(dǎo)致磁構(gòu)件的體積和成本相當(dāng)大。
[0009]本發(fā)明的實(shí)施例導(dǎo)致有可能使電源開關(guān)的電流阻斷能力最大化，這在X射線逆變器的情況下是非常有利的，其中，功率/電流峰值是主要特性。
[0010]本發(fā)明的實(shí)施例使斷開時(shí)的電源開關(guān)的終端上的過電壓最小化，允許選擇電壓能力相對(duì)于使用的額定電壓而不太高且將因此具有更好的導(dǎo)電性能的開關(guān)。
[0011]本發(fā)明的實(shí)施例導(dǎo)致有可能使緩沖器電容器的體積最大化且因此使緩沖器電容器在使用的有效電流及電壓方面的能力最大化，然而，并非必須增加寄生連接件的長度。
[0012]本發(fā)明的實(shí)施例導(dǎo)致有可能使印刷電路在控制電路的區(qū)域上的路由選擇最優(yōu)化，以便允許以極其強(qiáng)的電流使開關(guān)斷開時(shí)的最大的穩(wěn)健性。
[0013]本發(fā)明的實(shí)施例導(dǎo)致有可能使熱耗散最優(yōu)化(針對(duì)每一功率晶體管而設(shè)置一個(gè)散熱片，與附近的風(fēng)扇所吹出的空氣的熱交換表面的面積大)。
[0014]本發(fā)明的實(shí)施例導(dǎo)致有可能通過選擇允許與制造標(biāo)準(zhǔn)IPC610A推薦相容的波峰焊接的銅平面的組件而使印刷電路的可焊性最優(yōu)化。
[0015]取決于應(yīng)用，本發(fā)明的實(shí)施例允許根據(jù)應(yīng)用而在逆變器中調(diào)制開關(guān)和緩沖器的數(shù)量。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的其他的特征、目標(biāo)以及優(yōu)點(diǎn)將從隨后的描述顯而易見，該描述只不過是說明的且非限制的，并且，應(yīng)當(dāng)參考附圖而閱讀，其中:
圖1圖示用于X射線管的電源的電氣圖；
圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的開關(guān)的電氣圖；
圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的開關(guān)的一部分的分解透視圖；
圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的開關(guān)的一部分的分解仰視圖；
圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的開關(guān)的透視圖；
圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的開關(guān)的仰視圖；
圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的開關(guān)的實(shí)現(xiàn)方案的俯視圖；并且，
圖8圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的開關(guān)的實(shí)現(xiàn)方案的仰視圖。
[0017]在所有的附圖上，類似的元件具有相同的參考符號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0018]在圖1中，圖示X射線管電源，該X射線管電源包含逆變器10，逆變器10與高壓變壓器20連接，高壓變壓器20與X射線管30連接。逆變器包含至少一個(gè)開關(guān)100。
[0019]結(jié)合圖2，X射線管電源的逆變器的開關(guān)大體上包含若干個(gè)MOSFET1、數(shù)量與MOSFET I的數(shù)量相同的緩沖器3(即，用于幫助切換的電容器)以及配置成用于對(duì)開關(guān)的各種構(gòu)件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的控制單元4。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，這樣的開關(guān)的結(jié)構(gòu)如此，使得開關(guān)包含(參見圖3、圖4、圖5以及圖6):平行排列的四個(gè)MOSFET I;若干個(gè)中間輻射體2，定位在MOSFET I之間，以便使兩個(gè)連續(xù)的MOSFET I分離，以便典型地形成MOSFET I的交替布置和中間輻射體2的交替布置；平行定位的四個(gè)緩沖器3，每個(gè)緩沖器3都定位在MOSFET I附近。
[0021]而且，開關(guān)包含開關(guān)的控制單元4，定位控制單元4以便MOSFETI的序列定位在緩沖器3的排列與控制單元4之間(應(yīng)當(dāng)注意到，為了清楚起見，在圖3和圖4中省略了緩沖器3)0
[0022]以補(bǔ)充的方式，開關(guān)包含大體的矩形形狀的兩個(gè)末端輻射體21、22，定位兩個(gè)末端輻射體21、22以便將中間輻射體2、控制單元4以及緩沖器3夾在中間。因而，末端輻射體21及22兩者都典型地優(yōu)先地定位于中間輻射體2的交替布置和MOSFET I的交替布置的任一側(cè)上，以便一個(gè)MOSFET I定位在末端輻射體21及22中的每個(gè)和定位成與末端輻射體相對(duì)的中間輻射體2之間。
[0023]每個(gè)中間輻射體2都包含使MOSFET I成對(duì)地分離的第一部分203和從第一部分203延伸且突出的第二部分204，布置第二部分204以便定位于緩沖器3的排列上方。因而，中間輻射體2的部分203及204兩者都具有大體的L形狀。
[0024]輻射體優(yōu)選地采用鋁，并且，具有相同的厚度。而且，為了促進(jìn)熱耗散，輻射體優(yōu)選地包含輻射體的每個(gè)面上的經(jīng)機(jī)械加工而成的槽200。
[0025]末端輻射體21、22及中間輻射體2旨在使MOSFETI所生成的熱耗散，因而，應(yīng)當(dāng)確保相接觸的MOSFET I與末端輻射體21或22或中間輻射體2之間的受控制的緊密接觸。為此，開關(guān)包含若干個(gè)阻尼裝置5。每個(gè)阻尼裝置5都定位于中間輻射體2或末端輻射體21或22上，以便維持MOSFET I與隨后的中間輻射體2或末端輻射體21或22之間的接觸。
[0026]優(yōu)選地，阻尼裝置5是金屬帶(如附圖中所圖示)。備選地，阻尼裝置5可以是硅酮球團(tuán)(silicone pellet，未不出)。
[0027]為了將開關(guān)的不同的元件保持在一起，開關(guān)包含兩個(gè)螺栓61、62，螺栓61、62將中間輻射體2和末端輻射體21、22連接在一起。
[0028]使得螺栓61與末端輻射體21、22及中間輻射體2交叉于中間輻射體2的第一部分203處，并且，另一個(gè)螺栓62與末端輻射體21、22及中間輻射體2交叉于中間輻射體的第二部分204處。
[0029]因而，與中間輻射體2和末端輻射體21、22交叉于第二部分204處的螺栓62相對(duì)于印刷電路7的表面而定位于緩沖器3上方，其中，開關(guān)能夠附接到印刷電路7的表面上。
[0030]優(yōu)選地，如圖所示，與末端輻射體及中間輻射體交叉于第一部分處的螺栓61處于比螺栓62更低的高度，優(yōu)先地處于緩沖器3的高度。因而，有可能獲得更穩(wěn)健的附接。開關(guān)并因此及其全部構(gòu)件旨在附接到印刷電路上，典型地，附接到印刷電路7上。為此，每個(gè)輻射體(中間輻射體2或末端輻射體21、22 )都包含兩個(gè)附接孔口 201、202，其中，螺栓旨在插入附接孔口 201、202 中。
[0031]因而，上述的開關(guān)由以下的元件的序列組成:第一末端輻射體21、第一MOSFET 1、第一阻尼裝置5、第一中間輻射體2、第二MOSFET 1、第二阻尼裝置5、第二中間輻射體2、第三MOSFET 1、第三阻尼裝置5、第三中間輻射體2、第四MOSFET 1、第四阻尼裝置5、第二末端輻射體22。
[0032]在圖7中圖示印刷電路7上的開關(guān)的構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)方案的俯視圖。在該圖中，為了清楚起見，省略了中間輻射體2。
[0033]在該圖中，特別地圖示印刷電路7的頂面7a上的構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)方案。
[0034]在圖7中，圖示如從印刷電路7的底面7b看到的開關(guān)的不同的構(gòu)件的連接件的定位的仰視圖。
[0035]在該圖中，還圖示MOSFET的引腳BI的位置、橋式電阻器(柵極)R163、R165、R166、尺169、1?171、1?178、1?179、1?181的位置以及平衡電阻器1?164、1?168、1?173、1?180的位置，這些部件的位置局限于緩沖器下方(并因此在前面的圖中不可見)。
[0036]還在該圖中圖示橢圓形孔71，橢圓形孔71用于維持所要求的絕緣距離，以便滿足設(shè)計(jì)印刷電路的醫(yī)學(xué)標(biāo)準(zhǔn)。
[0037]如可以從圖7和圖8看到這點(diǎn)，利用開關(guān)的不同的構(gòu)件的實(shí)現(xiàn)方案，有可能獲得開關(guān)的緊湊的結(jié)構(gòu)，這促進(jìn)將開關(guān)集成到逆變器中。
[0038]而且，該緊湊性使不同的構(gòu)件的連接件簡化。
[0039]而且，為了便于使用連接件，采用印刷電路7的厚度。在這點(diǎn)上，印刷電路包含八個(gè)銅層，從而允許將印刷電路的整個(gè)厚度用于制作將不同的構(gòu)件彼此連接，但不導(dǎo)致這些構(gòu)件的任何重疊。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種X射線管電源的逆變器的開關(guān)，包含: 平行排列的至少兩個(gè)MOSFET (I)； 至少一個(gè)中間輻射體(2)，定位在所述MOSFET(I)之間，以便使兩個(gè)連續(xù)的MOSFET(I)分離； 平行定位的至少兩個(gè)緩沖器(3)，每個(gè)緩沖器(3)都定位在MOSFET(I)附近；以及所述開關(guān)的控制單元(4)，定位所述控制單元(4)使得MOSFET(I)的序列定位在所述緩沖器(3)的排列與所述控制單元(4)之間。2.如權(quán)利要求1所述的開關(guān)，其中，每個(gè)中間輻射體(2)都包含使所述M0SFET(I)成對(duì)地分離的第一部分(203)和從所述第一部分(203)延伸且突出的第二部分(204)，布置所述第二部分(204)以便定位于所述緩沖器(3)的排列上方。3.如先前的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的開關(guān)，進(jìn)一步包含定位用于將所述中間輻射體(2)、所述緩沖器(3)、所述控制單元(4)以及所述MOSFET(I)夾在中間的兩個(gè)矩形末端輻射體(21、22)。4.如先前的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的開關(guān)，進(jìn)一步包含阻尼裝置(5)，該阻尼裝置(5)定位于中間輻射體(2)或末端輻射體(21、22)面上，以便將與該面相鄰的所述MOSFET(I)維持為與隨后的中間輻射體(2)或末端輻射體(21、22)接觸。5.如先前的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的開關(guān)，其中，所述阻尼裝置(5)采用硅酮、或是金屬帶。6.如先前的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的開關(guān)，進(jìn)一步包含兩個(gè)螺栓(201、202)，所述兩個(gè)螺栓(201、202 )將所述中間輻射體(2)和所述末端輻射體(21、22 )連接在一起，使得一個(gè)螺栓與所述中間輻射體(2)交叉于所述第一部分(203)上，而另一個(gè)螺栓與所述中間輻射體(2)交叉于所述第二部分(204)上。7.如先前的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的開關(guān)，其中，所述第一部分(203)的所述螺栓(201)處于所述緩沖器(3)的高度。8.如先前的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的開關(guān)，其中，所述末端輻射體(21、22)和所述中間福射體(2)具有相同的厚度，該厚度典型地被包含在3 mm與10 mm之間，典型地是6 _。9.如先前的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的開關(guān)，其中，每個(gè)末端輻射體(21、22)都包含兩個(gè)附接孔口，以便將所述末端輻射體(21、22)附接到印刷電路(7)上。10.—種X射線管的電源的逆變器，包含多個(gè)如先前的權(quán)利要求中的任一項(xiàng)所述的開關(guān)。
【文檔編號(hào)】H02M7/00GK105830327SQ201480070674
【公開日】2016年8月3日
【申請(qǐng)日】2014年9月10日
【發(fā)明人】N.勒維利, D.佩里拉-阿默德, P.菲特, D.杜謀里爾, E.赫夫
【申請(qǐng)人】通用電氣公司