特許 6196853 ３レベルコンバータハーフブリッジ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6196853

(24)【登録日】2017年8月25日

(45)【発行日】2017年9月13日

(54)【発明の名称】３レベルコンバータハーフブリッジ

(51)【国際特許分類】

   H02M 7/487 20070101AFI20170904BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20170904BHJP

【ＦＩ】

   H02M7/487

   H02M7/48 Z

【請求項の数】4

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2013-187201(P2013-187201)

(22)【出願日】2013年9月10日

(65)【公開番号】特開2014-73073(P2014-73073A)

(43)【公開日】2014年4月21日

【審査請求日】2016年6月3日

(31)【優先権主張番号】10 2012 217 905.4

(32)【優先日】2012年10月1日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】592221975

【氏名又は名称】ゼミクロン エレクトローニク ゲーエムベーハー ウント コンパニー カーゲー

(74)【代理人】

【識別番号】100091867

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 アキラ

(74)【代理人】

【識別番号】100154612

【弁理士】

【氏名又は名称】今井 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】インゴ シュタウト

(72)【発明者】

【氏名】アーレント ヴィントリッヒ

【審査官】 栗栖 正和

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１６６６９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−０６０１４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−０８９２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２８５９５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１４３８１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｍ ７／４８７

Ｈ０２Ｍ ７／４８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の基板（２）と、該第１の基板（２）と分かれて配置された第２の基板（３）とを備えて構成される３レベルコンバータハーフブリッジであって、第１の基板（２）が第１の絶縁材料体（６ａ）と該第１の絶縁材料体（６ａ）上に配置された導電性の第１の構造化伝導層（７ａ）とを有し、第１のパワー半導体スイッチ（Ｔ１）、第２のパワー半導体スイッチ（Ｔ２）、第１のダイオード（Ｄ１）及び第１のダイオード装置（１０）が第１の構造化伝導層（７ａ）上に配置され、該第１の構造化伝導層（７ａ）に接続されており、第２の基板（３）が第２の絶縁材料体（６ｂ）と該第２の絶縁材料体（６ｂ）上に配置された導電性の第２の構造化伝導層（７ｂ）とを有し、第３のパワー半導体スイッチ（Ｔ３）、第４のパワー半導体スイッチ（Ｔ４）、第２のダイオード（Ｄ２）及び第２のダイオード装置（１１）が第２の構造化伝導層（７ｂ）上に配置され、該第２の構造化伝導層（７ｂ）に接続されており、第１のパワー半導体スイッチ（Ｔ１）の第２の負荷電流接続部（Ｅ）が第２のパワー半導体スイッチ（Ｔ２）の第１の負荷電流接続部（Ｃ）に導電接続され、第４のパワー半導体スイッチ（Ｔ４）の第１の負荷電流接続部（Ｃ）が第３のパワー半導体スイッチ（Ｔ３）の第２の負荷電流接続部（Ｅ）に導電接続され、第１のダイオード（Ｄ１）のカソードが第１のパワー半導体スイッチ（Ｔ１）の第２の負荷電流接続部（Ｅ）に導電接続され、第２のダイオード（Ｄ２）のアノードが第３のパワー半導体スイッチ（Ｔ３）の第２の負荷電流接続部（Ｅ）に導電接続され、第２のパワー半導体スイッチ（Ｔ２）の第２の負荷電流接続部（Ｅ）が第１のダイオード装置（１０）のカソード接続部に導電接続され、第３のパワー半導体スイッチ（Ｔ３）の第１の負荷電流接続部（Ｃ）が第２のダイオード装置（１１）のアノード接続部に導電接続され、第１のパワー半導体スイッチ（Ｔ１）の第１の負荷電流接続部（Ｃ）が第２のダイオード装置（１１）のカソード接続部に導電接続され、第４のパワー半導体スイッチ（Ｔ４）の第２の負荷電流接続部（Ｅ）が第１のダイオード装置（１０）のアノード接続部に導電接続され、第１のダイオード（Ｄ１）のアノードが第２のダイオード（Ｄ２）のカソードに導電接続され、第２のパワー半導体スイッチ（Ｔ２）の第２の負荷電流接続部（Ｅ）が第３のパワー半導体スイッチ（Ｔ３）の第１の負荷電流接続部（Ｃ）に導電接続されている、３レベルコンバータハーフブリッジ。

【請求項2】

第１のダイオード装置（１０）が第５のダイオード（Ｄ５）と第６のダイオード（Ｄ６）を有し、第６のダイオード（Ｄ６）のカソードが第５のダイオード（Ｄ５）のアノードと導電接続され、第２のダイオード装置（１１）が第３のダイオード（Ｄ３）と第４のダイオード（Ｄ４）を有し、第４のダイオード（Ｄ４）のカソードが第３のダイオード（Ｄ３）のアノードと導電接続されることを特徴とする、請求項１に記載の３レベルコンバータハーフブリッジ。

【請求項3】

第１のダイオード（Ｄ１）のカソードが第４のダイオード（Ｄ４）のカソードに導電接続されず、第６のダイオード（Ｄ６）のカソードが第２のダイオード（Ｄ２）のアノードに導電接続されないことを特徴とする、請求項２に記載の３レベルコンバータハーフブリッジ。

【請求項4】

第１のダイオード装置（１０）が個別ダイオード（Ｄ７）の様式で具現化され、第２のダイオード装置が個別ダイオード（Ｄ８）の様式で具現化されることを特徴とする、請求項１に記載の３レベルコンバータハーフブリッジ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、３レベルコンバータハーフブリッジ（three-level converter half-bridge）に関するものである。

【背景技術】

【0002】

広く用いられている従来のコンバータと比べて３レベルコンバータ（整流器）は、インバータとして操作されるならば、（従来のコンバータのように）ＡＣ電圧側での負荷接続部（load connections）ＡＣで、中間回路電圧（intermediate circuit voltage）Ｕｄの電気的に正の又は負の電圧に実質的に対応する電圧値を有する電気ＡＣ電圧を生じるだけでなく、ＡＣ電圧側での負荷接続部ＡＣで、中間回路電圧Ｕｄの電気的に正の又は負の電圧の半分に実質的に対応する電圧値を有する電気電圧（electrical voltage）を付加的に生じることによって、区別される。

【0003】

その結果、例えばＡＣ電圧側での負荷接続部ＡＣでコンバータによって生じた電圧は、シヌソイドのＡＣ電圧に良好に近似可能である。
この場合、３レベルコンバータは、多数の３レベルコンバータハーフブリッジを有し、これらは３レベルコンバータを実現するために互いに電気的に相互接続されている。

【0004】

３レベルコンバータの場合、３レベルコンバータを実現するのに要する全てのパワー半導体スイッチやダイオードが個別基板上に配置され、基板の導体層とボンディングワイヤによって互いに導電接続されることが公知である。しかしながら、３レベルコンバータを実現するのに要する全てのパワー半導体スイッチやダイオードが個別基板上に配置される３レベルコンバータにおいて実現可能である電力は、個別基板の熱散逸能が限定されているために、制限されている。

【0005】

さらに、３レベルコンバータを実現するために、特に高い電力を有する３レベルコンバータを実現するために、パワー半導体スイッチやダイオードが互いに分かれた多数の基板上に配置され、基板が例えば電気線によって互いに導電接続されることも知られている。この場合、基板上に配置されたパワー半導体スイッチやダイオードは、通常、電気的な電圧や電流を調整し逆転するのに用いられる複数の所謂ハーフブリッジ回路を形成するために、電気的に相互接続されている。基板は一般的にヒートシンクに直接、あるいは間接的に接続される。基板が接続される電気線は、比較的高い寄生インダクタンスを有し、それによって転流（整流）プロセス中に高いスイッチング過電圧が生じ、パワー半導体スイッチにとって実現可能なスイッチングスピードとスイッチング頻度を減らす欠点を有する。

【0006】

パワー半導体スイッチは一般的に、例えばＩＧＢＴ（絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）やＭＯＳＦＥＴ（金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）のようなトランジスタの形態で、あるいは制御して消すことができるサイリスターの形態で存在する。

【0007】

特許文献１は、寄生インダクタンスを低下させたパワー半導体モジュールを開示する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】ＥＰ １ ６７０ １３１ Ａ２（特開2006-166696に対応する）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

本発明の目的は、動作過電圧（スイッチング過電圧）を減少させた３レベルコンバータハーフブリッジを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的は、第１の基板と、該第１の基板と分かれて配置された第２の基板とを備えて構成される３レベルコンバータハーフブリッジであって、第１の基板が第１の絶縁材料体（insulating material body）と該第１の絶縁材料体上に配置された導電性の第１の構造化伝導層（structured conduction layer）とを有し、第１のパワー半導体スイッチ、第２のパワー半導体スイッチ、第１のダイオード及び第１のダイオード装置（diode arrangement）が第１の構造化伝導層上に配置され、該第１の構造化伝導層に接続されており、第２の基板が第２の絶縁材料体と該第２の絶縁材料体上に配置された導電性の第２の構造化伝導層とを有し、第３のパワー半導体スイッチ、第４のパワー半導体スイッチ、第２のダイオード及び第２のダイオード装置が第２の構造化伝導層上に配置され、該第２の構造化伝導層に接続されており、第１のパワー半導体スイッチの第２の負荷電流接続部（load current connection）が第２のパワー半導体スイッチの第１の負荷電流接続部に導電接続され、第４のパワー半導体スイッチの第１の負荷電流接続部が第３のパワー半導体スイッチの第２の負荷電流接続部に導電接続され、第１のダイオードのカソードが第１のパワー半導体スイッチの第２の負荷電流接続部に導電接続され、第２のダイオードのアノードが第３のパワー半導体スイッチの第２の負荷電流接続部に導電接続され、第２のパワー半導体スイッチの第２の負荷電流接続部が第１のダイオード装置のカソード接続部に導電接続され、第３のパワー半導体スイッチの第１の負荷電流接続部が第２のダイオード装置のアノード接続部に導電接続され、第１のパワー半導体スイッチの第１の負荷電流接続部が第２のダイオード装置のカソード接続部に導電接続され、第４のパワー半導体スイッチの第２の負荷電流接続部が第１のダイオード装置のアノード接続部に導電接続され、第１のダイオードのアノードが第２のダイオードのカソードに導電接続され、第２のパワー半導体スイッチの第２の負荷電流接続部が第３のパワー半導体スイッチの第１の負荷電流接続部に導電接続されている、３レベルコンバータハーフブリッジによって達成される。

【0011】

本発明の有利な実施形態は、従属請求項から明らかである。
第１のダイオード装置が第５のダイオードと第６のダイオードを有し、第６のダイオードのカソードが第５のダイオードのアノードと導電接続され、第２のダイオード装置が第３のダイオードと第４のダイオードを有し、第４のダイオードのカソードが第３のダイオードのアノードと導電接続されるならば、有利であると分かる。このやり方によって、３レベルコンバータハーフブリッジの全てのダイオードのために同じ逆電圧（reverse voltage）を有するダイオードの使用が可能である。

【0012】

さらに、第１のダイオードのカソードが第４のダイオードのカソードに導電接続されず、第６のダイオードのカソードが第２のダイオードのアノードに導電接続されないならば、有利であると分かる。なぜならば、３レベルコンバータハーフブリッジが結果として、より簡単に構成可能だからである。

【0013】

さらに、第１のダイオード装置が個別ダイオードの様式で具現化され、第２のダイオード装置が個別ダイオードの様式で具現化され、３レベルコンバータハーフブリッジを実現するのに要するダイオードの数を減らすことができるならば、有利であると分かる。
本発明の例示的な実施形態は図面に示され、以下でより詳細に説明される。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】工業技術的に通例の３レベルコンバータハーフブリッジの電気回路図を示す。

【図2】本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジの電気回路図と、第１の基板と第２の基板の間の、本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジのパワー半導体スイッチとダイオードの本発明に係る区分とを示す。

【図3】本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジの第１の基板と、該第１の基板に配置されたパワー半導体スイッチとダイオードを概略図で示す。

【図4】本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジの第２の基板と、該第２の基板に配置されたパワー半導体スイッチとダイオードを概略図でを示す。

【図5】本発明に係る更なる３レベルコンバータハーフブリッジの電気回路図と、第１の基板と第２の基板の間の、本発明に係る更なる３レベルコンバータハーフブリッジのパワー半導体スイッチとダイオードの本発明に係る区分とを示す。

【発明を実施するための形態】

【0015】

図１は、従来技術に係る３レベルコンバータハーフブリッジの電気回路図を示す。３レベルコンバータハーフブリッジは第１のパワー半導体スイッチＴ１と、第２のパワー半導体スイッチＴ２と、第３のパワー半導体スイッチＴ３と、第４のパワー半導体スイッチＴ４と、第１のダイオードＤ１と、第２のダイオードＤ２と、第３のダイオードＤ３と、第４のダイオードＤ４と、第５のダイオードＤ５と、第６のダイオードＤ６とを有し、これらは図１に示したように、電気的に相互接続されていて、所謂ハーフブリッジ回路を形成する。３レベルコンバータハーフブリッジは、２つの電圧源（図１に図示せず）によって給電される。これら電圧源は夫々、半分の中間回路電圧Ｕｄ／２を生じる（中間回路電圧Ｕｄは２つのＤＣ電圧接続部ＤＣ＋とＤＣ−の間に存する）。

【0016】

図１において、パワー半導体スイッチはＩＧＢＴとして具現化され、制御入力部Ｇを介してオン・オフされる。相応してパワー半導体スイッチをオン・オフすることによって、ＡＣ電圧側での負荷接続部ＡＣで、中間回路電圧Ｕｄの電気的電圧に基本的に対応する絶対値か半分の電気的中間回路電圧Ｕｄ／２に基本的に対応する絶対値を有する電気的電圧を生じることが可能で、パワー半導体スイッチの対応する駆動で、ＡＣ電圧側での負荷接続部ＡＣで対応する電圧が半分の中間回路電圧Ｕｄ／２の２つか、中間回路電圧Ｕｄから生成される。３レベルコンバータの電気的作用は、一般的に既知の従来技術である。

【0017】

３レベルコンバータは多数の３レベルコンバータハーフブリッジを有することが特筆されるべきである。それゆえ、３レベルコンバータは例えば３つの３レベルコンバータハーフブリッジを有して、それらによって、３レベルコンバータハーフブリッジのパワー半導体スイッチの対応する駆動の結果として、半分の中間回路電圧Ｕｄ／２の２つからか中間回路電圧Ｕｄから、例えば電気モータを駆動するための三相ＡＣ電圧を生成することが可能である。しかしながら、３レベルコンバータはまた整流器として作動可能であることも言うまでもない。

【0018】

図１にしたがう３レベルコンバータハーフブリッジの一般的な作動の間、パワー半導体スイッチがオン・オフされる際、電流の転流（current commutations）のみが第１のパワー半導体スイッチＴ１、第２のパワー半導体スイッチＴ２、第１のダイオードＤ１、第５のダイオードＤ５及び第６のダイオードＤ６の間と、第３のパワー半導体スイッチＴ３、第４のパワー半導体スイッチＴ４、第２のダイオードＤ２、第３のダイオードＤ３及び第４のダイオードＤ４の間で生じる。第１のパワー半導体スイッチＴ１、第２のパワー半導体スイッチＴ２、第１のダイオードＤ１、第５のダイオードＤ５及び第６のダイオードＤ６はそれゆえ、第１の転流群を形成し、第３のパワー半導体スイッチＴ３、第４のパワー半導体スイッチＴ４、第２のダイオードＤ２、第３のダイオードＤ３及び第４のダイオードＤ４はそれゆえ、第２の転流群を形成する。パワー半導体スイッチがオン・オフされる際、第１の転流群と第２の転流群のパワー半導体スイッチとダイオードの間で電流の転流は生じない。

【0019】

この技術的見識が、本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジを実現するために用いられる。図２は、本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジ１の電気回路図と、第１の基板２と第２の基板３の間の、本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジ１のパワー半導体スイッチとダイオードの本発明に係る区分とを示す。図３は、本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジ１の第１の基板２と、該第１の基板２に配置されたパワー半導体スイッチとダイオードを概略図で示す。図４は、本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジ１の第２の基板３と、該第２の基板３に配置されたパワー半導体スイッチとダイオードを概略図でを示す。

【0020】

本発明によれば、第１の転流群のパワー半導体スイッチとダイオードは、第１の基板２上に配置され、第２の転流群のパワー半導体スイッチとダイオードは、第２の基板３上に配置される。したがって、本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジ１の操作の間、第１の基板２上に配置されたパワー半導体スイッチ及びダイオードと、第２の基板３上に配置されたパワー半導体及びダイオードの間で電流の転流は起こらないので、第１の基板と第２の基板を相互に導電接続する電気接続線の寄生インダクタンスの重要性は著しく減少し、したがって本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジ１の場合における動作過電圧（switching overvoltages）は、パワー半導体スイッチとダイオードが多数の基板上に異なる形態で分配された従来の３レベルコンバータハーフブリッジに比べて著しく減少する。

【0021】

既に記載したように、本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジ１は、第１の基板２と、該第１の基板２から分かれて配置されている第２の基板３とを有する。第１の基板２と第２の基板３とは共通のハウジング内に配置可能であり、また互いに分かれた２つのハウジング内に配置されることも可能である。第１の基板２は、第１の絶縁材料体６ａと、該第１の絶縁材料体６ａ上に配置され且つその構造のために電気導体トラックを形成する導電性の第１の構造化伝導層とを有する。図３には、明瞭さの目的のため、僅かに３つの導体トラック７ａのみに参照符号が与えられている。好ましくは、第１の基板２は導電性の、好ましくは構造化されていない更なる伝導層を有し、絶縁材料体６ａが第１の構造化伝導層と更なる伝導層の間に配置される。第１の基板２上に配置された要素を冷却するのに供せられるヒートシンクが一般的に第１の基板２の更なる伝導層に配置される。第１の基板２の更なる伝導層は、第１の絶縁材料体６ａの裏側に配置されていて、図３における描写では見ることができない。第１の基板２の第１の構造化伝導層は、例えば銅で構成可能である。第１の基板はＤＣＢ基板の形態で存することができ、また例えば絶縁金属基板の形態で存することもできる。ＤＣＢ基板の場合、第１の絶縁材料体６ａは例えばセラミックで構成可能であり、第１の基板の更なる伝導層は銅で構成可能である。絶縁金属基板の場合、第１の絶縁材料体６ａは例えばポリイミド又はエポキシの層で構成可能であり、第１の基板の更なる伝導層は金属成形体で構成可能である。金属形成体は例えばアルミニウム又はアルミニウム合金で構成可能である。

【0022】

第２の基板３は、第２の絶縁材料体６ｂと、該第２の絶縁材料体６ｂ上に配置され且つその構造のために電気導体トラックを形成する導電性の第２の構造化伝導層とを有する。図４には、明瞭さの目的のため、僅かに３つの導体トラック７ｂのみに参照符号が与えられている。好ましくは、第２の基板３は導電性の、好ましくは構造化されていない更なる伝導層を有し、絶縁材料体６ｂが第２の構造化伝導層と更なる伝導層の間に配置される。第２の基板３上に配置された要素を冷却するのに供せられるヒートシンクが一般的に第２の基板３の更なる伝導層に配置される。第２の基板３の更なる伝導層は、第２の絶縁材料体６ｂの裏側に配置されていて、図４における描写では見ることができない。第２の基板３の第２の構造化伝導層は、例えば銅で構成可能である。第２の基板はＤＣＢ基板の形態で存することができ、また例えば絶縁金属基板の形態で存することもできる。ＤＣＢ基板の場合、第２の絶縁材料体６ｂは例えばセラミックで構成可能であり、第２の基板の更なる伝導層は銅で構成可能である。絶縁金属基板の場合、第２の絶縁材料体６ｂは例えばポリイミド又はエポキシの層で構成可能であり、第２の基板の更なる伝導層は金属成形体で構成可能である。金属形成体は例えばアルミニウム又はアルミニウム合金で構成可能である。

【0023】

第１のパワー半導体スイッチＴ１、第２のパワー半導体スイッチＴ２、第１のダイオードＤ１及び第１のダイオード装置１０が第１の基板２の第１の構造化伝導層上に配置され、該第１の構造化伝導層に接続される。図２〜４に示された実施形態に関連して、第１のダイオード装置１０は第５のダイオードＤ５と第６のダイオードＤ６を有し、第６のダイオードＤ６のカソードは、実施形態においてボンディングワイヤによって、第５のダイオードＤ５のアノードと導電接続されている。図３には、明瞭さの目的のため、僅かに３つのボンディングワイヤ８ａのみに参照符号が与えられている。第１のパワー半導体スイッチＴ１、第２のパワー半導体スイッチＴ２、第１のダイオードＤ１、及び第５のダイオードＤ５と第６のダイオードＤ６は、実施形態において、第１の基板２に面した側で、例えば溶接、半田付け又は焼結接続によって夫々割り当てられた導体トラック７ａに接続する電気負荷電流接続部（electrical load current connection）を有し、第１の基板２と逆の側で、ボンディングワイヤによって夫々割り当てられた導体トラックに接続する電気負荷電流接続部を有する。

【0024】

第３のパワー半導体スイッチＴ３、第４のパワー半導体スイッチＴ４、第２のダイオードＤ２及び第２のダイオード装置１１が第２の基板３の第２の構造化伝導層上に配置され、該第２の構造化伝導層に接続される。図２〜４に示された実施形態に関連して、第２のダイオード装置１１は第３のダイオードＤ３と第４のダイオードＤ４を有し、第４のダイオードＤ４のカソードは、実施形態においてボンディングワイヤによって、第３のダイオードＤ３のアノードと導電接続されている。図４には、明瞭さの目的のため、僅かに３つのボンディングワイヤ８ｂのみに参照符号が与えられている。第３のパワー半導体スイッチＴ３、第４のパワー半導体スイッチＴ４、第２のダイオードＤ２、及び第３のダイオードＤ３と第４のダイオードＤ４は、実施形態において、第２の基板３に面した側で、例えば溶接、半田付け又は焼結接続によって夫々割り当てられた導体トラック７ｂに接続する電気負荷電流接続部を有し、第２の基板３と逆の側で、ボンディングワイヤによって夫々割り当てられた導体トラックに接続する電気負荷電流接続部を有する。

【0025】

関連した要素は、ボンディングワイヤによる代わりに、他の電気接続手段を介した互いに導電接続されることも可能である。
第１のパワー半導体スイッチＴ１の第２の負荷電流接続部Ｅは、第２のパワー半導体スイッチＴ２の第１の負荷電流接続部Ｃに導電接続されている。さらに、第４のパワー半導体スイッチＴ４の第１の負荷電流接続部Ｃは、第３のパワー半導体スイッチＴ３の第２の負荷電流接続部Ｅに導電接続されている。

【0026】

第１のダイオードＤ１のカソードは第１のパワー半導体スイッチＴ１の第２の負荷電流接続部Ｅに導電接続され、第２のダイオードＤ２のアノードは第２のパワー半導体スイッチＴ３の第２の負荷電流接続部Ｅに導電接続されている。さらに第２のパワー半導体スイッチＴ２の第２の負荷電流接続部Ｅは、第１のダイオード装置１０のカソード接続部に導電接続されており、第１のダイオード装置１０のカソード接続部は、本発明のこの実施形態において第５のダイオードＤ５のカソードによって形成されている。

【0027】

さらに第３のパワー半導体スイッチＴ３の第１の負荷電流接続部Ｃは、第２のダイオード装置１１のアノード接続部に導電接続されており、本発明のこの実施形態において、第２のダイオード装置１１のアノード接続部は第４のダイオードＤ４のアノードによって形成されている。

【0028】

第１のパワー半導体スイッチＴ１の第１の負荷電流接続部Ｃは、第２のダイオード装置１１のカソード接続部に導電接続されており、本発明のこの実施形態において、第２のダイオード装置１１のカソード接続部は第３のダイオードＤ３のカソードによって形成されている。さらに、第４のパワー半導体スイッチＴ４の第２の負荷電流接続部Ｅは、第１のダイオード装置１０のアノード接続部に導電接続されており、本発明のこの実施形態において、第１のダイオード装置１０のアノード接続部は第６のダイオードＤ６のアノードによって形成されている。

【0029】

さらに第１のダイオードＤ１のアノードは第２のダイオードＤ２のカソードに導電接続されていて、第２のパワー半導体スイッチＴ２の第２の負荷電流接続部Ｅは第３のパワー半導体スイッチＴ３の第１の負荷電流接続部Ｃに導電接続されている。

【0030】

実施形態に関して、第１又は第２の基板に接続された負荷接続要素によって、第１及び第２の基板はケーブル及び／又はバスバー１３によって互いに導電接続されている。明瞭さの目的のため、図３，４には、僅かに２つの負荷接続要素９ａ，９ｂのみに参照符号が与えられている。

【0031】

本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジ１において、図２にて点線で示された導電性の接続部４，５は必要でなく、省略可能である。したがって、第１のダイオードＤ１のカソードは好ましくは、第４のダイオードＤ４のカソードに導電接続されず、第６のダイオードＤ６のカソードは好ましくは、第２のダイオードＤ２のアノードに導電接続されない。

【0032】

この際、実施形態に関連して、パワー半導体スイッチがＩＧＢＴの形式で存在し、夫々のパワー半導体スイッチの第１の負荷電流接続部Ｃは夫々のＩＧＢＴのコレクタの形式で存在し、夫々のパワー半導体スイッチの第２の負荷電流接続部Ｅは夫々のＩＧＢＴのエミッタの形式で存在することに言及されるべきである。明瞭さの目的のため、パワー半導体スイッチの制御接続部Ｇは図３、図４に示されておらず、実施形態において夫々のＩＧＢＴのゲートの形式で存在する。

【0033】

さらにこの際、本発明の意義の範囲内で、「２つの要素が導電接続される」なる表現は、例えば２つの要素の間に配された溶接、半田付け又は焼結接続による２つの要素の直接的な導電接続を意味し、また例えば１つ以上の接続要素、２つの要素を互いに導電接続して互いに導電接続した２つの要素の間で電気的な流れを可能とする例えば導体トラック、ボンディングワイヤ、導電フォイルコンポジット、バスバー（busbar）やケーブルのようなものによる間接的な導電接続を意味すると言及されるべきである。

【0034】

図５は、本発明に係る更なる３レベルコンバータハーフブリッジ１’の電気回路図と、第１の基板２と第２の基板３の間の、本発明に係る更なる３レベルコンバータハーフブリッジ１’のパワー半導体スイッチとダイオードの本発明に係る区分とを示す。この場合、３レベルコンバータハーフブリッジ１’は、機能と構造に関して、図２〜４に従う３レベルコンバータハーフブリッジ１に対応し、第１のダイオード装置１０が個別ダイオード（以下、第７のダイオードＤ７と称する）の様式で具現化され、第２のダイオード装置１１が個別ダイオード（以下、第８のダイオードＤ８と称する）の様式で具現化される点で相違する。本発明のこの実施形態において、第５のダイオードＤ５と第６のダイオードＤ６は組み合わされて第７のダイオードＤ７を形成し、第３のダイオードＤ３と第４のダイオードＤ４は組み合わされて第８のダイオードＤ８を形成する。

【0035】

このやり方の結果として、３レベルコンバータハーフブリッジを実現するのに要するダイオードの数を減らすことができ、それゆえ３レベルコンバータハーフブリッジ１’は３レベルコンバータハーフブリッジ１に比べて、構造が小さくなる。

【0036】

好ましくは、この場合、第７のダイオードＤ７と第８のダイオードＤ８は第３、第４、第５及び第６のダイオードに比べて高い逆電圧を有するはずである。
この際、適切であるならば、本発明に係る３レベルコンバータハーフブリッジの電流容量を増すために、１つ又は複数の更なるパワー半導体スイッチが夫々、パワー半導体スイッチと並列に電気接続され得ることに言及されるべきである。

【符号の説明】

【0037】

１ ３レベルコンバータハーフブリッジ
２ 第１の基板
３ 第２の基板
６ａ 第１の絶縁材料体
６ｂ 第２の絶縁材料体
７ａ 第１の構造化伝導層
７ｂ 第２の構造化伝導層
１０ 第１のダイオード装置
１１ 第２のダイオード装置
Ｔ１ 第１のパワー半導体スイッチ
Ｔ２ 第２のパワー半導体スイッチ
Ｔ３ 第３のパワー半導体スイッチ
Ｔ４ 第４のパワー半導体スイッチ
Ｄ１ 第１のダイオード
Ｄ２ 第２のダイオード
Ｃ 第１の負荷電流接続部
Ｅ 第２の負荷電流接続部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】