[发明专利]尤其用于切换强电流的电开关设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种尤其用于切换强电流的电开关设备。 

背景技术

在现有技术中已知一种包括多个可控电子开关的电开关设备，每个可控电子开关包括第一初级电极、第二初级电极和控制电极。 

可控开关选自具有至少一个开关控制电极的所有电子元件。通常这些可控开关是半导体元件，诸如晶体管或闸流管。例如，每个可控开关可以是场效应晶体管，其中第一初级电极被称为“漏电极”、第二初级电极被称为“源电极”，以及控制电极被称为“栅电极”。 

在这种开关装置中，可控开关通常全部并联连接在其第一和第二初级电极之间，并且由共用的控制电路以其控制电极进行控制。 

当开关设备具有许多个可控开关时，则相距甚远的开关之间会产生比较大的切换时移。这种时移会给整体控制开关设备带来困难，从而降低这种设备的性能和可靠性。 

这种时移尤其与用于相互电连接各个开关的装置中存在的杂散阻抗有关。这种杂散阻抗可以是杂散电感和杂散电容的任意组合，并且尤其依赖于上述电连接装置的长度。 

然而，用于电连接电路中开关的装置都或多或少要依赖于电路中开关的位置。因此，与开关有关的杂散阻抗根据电路中开关的位置而不同。 

发明内容

本发明尤其是旨在通过提供一种能够快速切换的电开关设备来解决上述缺陷，其中，不管是否存在杂散阻抗，均可基本同时实现开关的切换操作。 

为此，本发明尤其涉及一种包括多个可控电子开关的电开关设备，每个可控电子开关包括第一初级电极、第二初级电极和控制电极，其特征在于： 

-所述开关设置为形成具有至少两列和至少两行的矩阵，每列包括至少两个开关以及每行包括每列的开关中的一个开关， 

-每列的每个开关的第一初级电极电连接到该列的第一电支路，各列的第一支路在第一电节点处相互电连接， 

-每列的每个开关的第二初级电极电连接到所述列的第二电支路，各列的第二电支路在第二电节点处相互电连接， 

-该设备包括至少两个不同的控制支路，每行的每个开关的控制电极均电连接到该行的同一控制支路。 

这种矩阵布置结构使得能够限制杂散阻抗之间的不一致性。 

实际上，同一行的开关均以相同方式设置在其相应列中，同时利用类似连接装置连接到该列的其它开关。通过这种方式，同一行开关与基本相同的杂散阻抗相关联。 

本发明规定利用不同的控制支路来按行地控制开关，从而使得每行的开关基本同时地进行切换，其中每行开关的相关杂散阻抗基本相同。 

矩阵布置结构的另一个优点是，各行相互独立，因此在某行出现故障时，开关设备可以以降级模式继续操作。 

而且，这种矩阵布置结构使得还能够限制在包括该电开关设备的电路中可能出现的回路电感。 

应当理解的是，该回路电感就是通过开关的第一和第二初级电极的电源电路中的杂散电感。这些回路电感通常在开关被切换时在开关接线端产生过电压。 

因为该矩阵布置结构，电流沿相同方向并行流过开关的初级电极。这种结构减小回路电感，同时使得能够并联连接许多个可控开关。 

根据本发明的开关设备还可以包括一个或多个以下特征，这些特征可以单独考虑或者在技术上可能的情况下进行组合： 

-每条控制支路采用共用的激励装置来激励； 

-每条控制支路包括控制元件，该控制元件电连接到对应行的每个开关的控制电极并且连接到供电装置； 

-每条控制支路包括相应的供电装置； 

-所述供电装置相互电绝缘； 

-每条控制支路连接到至少两个相邻行的开关的控制电极； 

-每列包括至少一个二极管，该二极管阳极和阴极，该阳极连接到第一电支路以及该阴极连接到第二电支路； 

-每个开关是晶体管； 

-每列包括第一基片和第二基片，该第一基片具有形成该列的第一电支路的第一导电迹线，该第二基片基本平行于第一基片布置并且包括形成该列的第二电支路的第二导电迹线； 

-每个开关的第二初级电极经由凸起连接到第二导电迹线； 

-第二基片具有下表面和上表面，该下表面支承第二导电迹线，该上表面与上表面相对并支承第三导电迹线，该第三导电迹线利用穿过第二基片的连接元件电连接到该第二迹线； 

-第一基片包括电连接到至少一个开关的控制电极的至少一个控制迹线，以及该设备包括连接到所述控制迹线的控制销，所述控制销从所述控制迹线垂直于第一基片延伸到控制板，该控制板包括一行的至少一个控制支路；