Streuinduktivität, ein Problem der Leistungselektronik

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Streuinduktivität in leistungselektronischen Schaltungen hat vielfältige Auswirkungen auf die Funktionsweise (Überspannungen, Veränderung des Schaltverhaltens von bipolaren Leistungshalbleitern, Asymmetrie in Parallelschaltungen, Schwingungen nach Abschaltvorgängen, etc.). Konzepte für den niederinduktiven Aufbau in der Leistungselektronik sind seit dem Einsatz von abschaltbaren Leistungshalbleitern bekannt und im Einsatz. Sie beinhalten die sog. Bandleitungsgeometrie für die Stromführung im Zwischenkreis von Umrichtern oder anderen Schaltungen. Es mangelt jedoch an der Umsetzung an Schnittstellen von Bauelementen zu den Bandleitungen in Form von laminierten „Bus-bars“ oder Leiterplatten sowie an der optimalen Orientierung von Parallelschaltungen. Parallelgeschaltete Bauelemente sollten in einer Richtung nebeneinander angeordnet werden und senkrecht dazu der Strom in Bandleitungen fließen. Dadurch kann die entscheidende Größe (LS*I) für verschieden große Stromstärken der Anordnung konstant gehalten werden, d.h. die Streuinduktivität sinkt proportional mit steigender Stromstärke der Anordnung. Neue Modulkonzepte erleichtern die Einhaltung solcher Regeln und führen zur besseren Auslastbarkeit der Leistungshalbleiter. In Zukunft dürften Leistungshalbleiter-Module mit integrierten Bandleitungen (integriert in mehrlagige Substrate oder mittels flexiblen Leiterplatten über den Leistungshalbleitern) Werte für LS*I von unter 1myVs ergeben. Die Maßnahmen zur Minimierung der Streuinduktivität sind nicht nur für schnell schaltende unipolare Leistungshalbleiter notwendig, sondern erlauben auch erhebliche weitere Optimierungen der bipolaren Leistungshalbleiter hin zu geringeren Verlusten von mehr als 20 %.