本發(fā)明涉及一種用于減小通過高電壓產(chǎn)生的、第一電子器件的最大的電場強度的電路裝置，所述第一電子器件布置在印刷電路板上并且處于高電壓電位上，并且涉及一種具有這樣的電路裝置的高電壓產(chǎn)生單元。

背景技術：

在一種電路裝置——在所述電路裝置中電子器件相對于參考電位（例如接地）處于高電壓上——中，在電子器件與參考電位之間出現(xiàn)高的電場強度。下面，“電子器件”理解為“電子器件或電器件”。

例如在倫琴射線發(fā)生器中使用高電壓電路裝置。為了產(chǎn)生倫琴射線輻射，倫琴射線發(fā)生器需要加速電壓，所述加速電壓單極地（最大+150kv或-150kv）或雙極地（對稱地最大-75kv和+75kv）施加在陽極和陰極之間。倫琴射線發(fā)生器（高頻發(fā)生器或多脈沖發(fā)生器）的高電壓產(chǎn)生鏈如在圖1中所示的那樣由電網(wǎng)輸入端1、振蕩電路逆變器2（逆變器）和高電壓產(chǎn)生單元3組成，所述高電壓產(chǎn)生單元給倫琴射線輻射器4提供所需的高電壓。

高電壓產(chǎn)生單元3通常具有充油的容器，在所述容器中布置有一個或多個高電壓變壓器5、簡單的或多級的（級聯(lián)）整流器電路6、用于阻尼瞬時過程（電阻式或電感式）元件和用于確定高電壓的測量分壓器?，F(xiàn)代的高電壓產(chǎn)生裝置3具有以下電路：所述電路能夠實現(xiàn)高電壓的經(jīng)組合的整流和倍增（例如維拉德氏電路、格賴納赫電路、德隆電路）。

已知的電路沒有針對在高電壓電位上的應用來設計。如果在高電壓部件中存在金屬尖端、角部或棱邊，則局部地產(chǎn)生高的場強度，所述場強度可能超出周圍的絕緣介質的電強度值。如果是這種情況，則可能觸發(fā)這些部位的所不期望的放電、電火花或擊穿，它們可能導致短暫的運行干擾直至高電壓產(chǎn)生裝置的或者倫琴射線發(fā)生器的失效。

在公開文獻de102007032808al中公開了用于減小電場強度和用于匹配高電壓部件的寄生電容的解決方案。尤其提出，將兩個導電板或有導電能力的板與高電壓產(chǎn)生單元的二極管鏈傾斜地布置在印刷電路板上。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務是，說明一種電路裝置、一種高電壓產(chǎn)生單元和一種倫琴射線發(fā)生器，它們減小最大的電場并且因此改善失效概率。

根據(jù)本發(fā)明，所提出的任務借助獨立權利要求所述的電路裝置、高電壓產(chǎn)生單元和倫琴射線發(fā)生器來解決。

有利的擴展方案在從屬權利要求中說明。

根據(jù)本發(fā)明，在印刷電路板上在承載高電壓的電子器件附近布置附加的電子器件，所述附加的電子器件處于高電壓電位上、被短接并且通過其在電子器件附近的位置來降低在電子器件與參考電位之間的最大的電場強度。相鄰意味著，在小于十毫米的間距中。

物理參量電場強度描述電場的強度和方向、即該電場施加力到電荷上的能力。電場強度始終出現(xiàn)在不同電位的點之間。

本發(fā)明要求保護一種電路裝置，所述電路裝置具有第一電子器件，所述第一電子器件布置在印刷電路板上并且處于高電壓電位上。所述裝置還具有：

處于高電壓電位上的、無功能的第二電子器件，

-所述第二電子器件在所述印刷電路板上與所述第一電子器件相鄰地布置，并且

-所述第二電子器件減小在所述第一器件與參考電位之間的和/或在所述印刷電路板的焊接面與所述參考電位之間的最大的電場強度。

通過附加的無功能的器件來減小高電壓上的電子器件與參考電位之間的最大的電場強度。

在所述電路裝置的一種擴展方案中，所述第二器件可以短接。

在另一種設計方案中，所述第二器件可以布置在以下部位處：在所述部位處出現(xiàn)所述最大的電場強度。

在一種優(yōu)選的實施方式中，所述第一和第二器件可以是表面貼裝器件。

在另一種形式中，所述第一器件可以是二極管，和/或，所述第二器件可以是電容器。

在另一種實施方式中，所述參考電位可以是殼體接地。

在另一種設計方案中，所述第二器件可以圓弧區(qū)段形地布置。

此外，電路裝置可以具有在所述印刷電路板中的處于高電壓電位上的通孔接觸，所述通孔接觸與所述第二器件相鄰。由此進一步改善場減小。

在一種擴展方案中，在所述印刷電路板上的焊接面為了接觸所述第一器件可以完全由所述第一器件覆蓋，由此進一步改善場控制。

本發(fā)明還要求保護一種高電壓產(chǎn)生單元，其具有至少一個高電壓變壓器和與所述高電壓變壓器電連接的、根據(jù)本發(fā)明的用于對高電壓進行整流的電路裝置。

此外，本發(fā)明要求保護一種倫琴射線發(fā)生器，其具有振蕩電路逆變器和根據(jù)本發(fā)明的高電壓產(chǎn)生單元。

附圖說明

本發(fā)明的其他特點和優(yōu)點由以下根據(jù)示意圖對多個實施例的闡述而可見。其中：

圖1示出根據(jù)現(xiàn)有技術的倫琴射線發(fā)生器的電路裝置；

圖2示出具有進行場控制的器件的電路裝置；

圖3示出具有進行場控制的器件和進行場控制的通孔接觸的電路裝置；

圖4示出具有圓弧形布置的、進行場控制的器件的電路裝置；以及

圖5示出電場強度的圖表。

具體實施方式

應示例性地針對高電壓產(chǎn)生單元的二極管組件描述本發(fā)明。二級管組件負責高電壓的整流。

印刷電路板上的具有在35μm的范圍內(nèi)的厚度的焊接面（也稱焊盤）用于電子器件的接觸。焊接面通常具有尖銳的金屬棱邊，其可以負責高電壓放電。二極管的內(nèi)部結構和其接觸部特別是由成本優(yōu)化的在毫米范圍內(nèi)的沖壓件組成，所述沖壓件具有微小的尖端和棱邊，它們又可以具有高的公差。通過表面貼裝技術預給定用于器件的焊接面的幾何結構，使得在焊接面上和在二極管上形成尖銳棱邊的結構，所述結構在高電壓的情況下可以導致在絕緣系統(tǒng)中的相對于參考電位的放電。

在借助電場強度的fem在具有二極管的平面組件的模型上進行場模擬時變得明顯的是，在二極管的棱邊上或者在焊接面的邊緣上可能出現(xiàn)約23kv/mm的最大的電場強度。

在圖2中示出，如何能夠在具有在高電壓電位上運行的用于整流的二極管7（=第一電子器件）的表面貼裝平面組件中成本適宜地并且節(jié)省空間地進行場控制（=最大的電場強度的減?。?。

圖2在上方示出具有二極管7的印刷電路板9的橫截面并且在中間示出所屬的俯視圖。為了進行場控制，對于二極管7附加地，在印刷電路板9上的關鍵部位上與二極管7相鄰地安裝四個第二電子器件8、優(yōu)選電容器，其不具有包含所選擇的用于場控制的幾何結構的功能。優(yōu)選地，在最后的二極管7的端側安裝以表面貼裝結構大?。?210、1206、0805、0603...）的電容器或電阻。在圖2中在下方示出具有兩個第二器件8的俯視圖，所述兩個第二器件同樣布置在端側。

以結構形式0805（長度=2.0mm，寬度=0.8mm，高度=1.25mm）的電容器被證明為特別有利，因為其具有大的金屬連接端，所述金屬連接端用于電場的均勻化。第二器件8可以需求而定地作為鏈或者單個地安裝在環(huán)境的側面或者端側。第二器件8不具有功能并且短接。

mlcc-電容器基于內(nèi)部結構而特別適合于側面的引入。用于提高內(nèi)部電容的金屬面承載兩個接觸部的電位并且因此使電場均勻化。

附加地，借助相對于環(huán)境被遮蓋的焊接面10可以改善場控制，其方式是，第一器件（二極管7）略微突出并且因此遮蓋焊接面10的尖銳的棱邊。

在圖3中以橫截面示出具有印刷電路板9的平面組件，其中對于第二器件8和二極管7附加地，在外部的焊接面10上設置通孔接觸11（所謂的vias：過孔）。通孔接觸11具有附加的場控制作用。

在圖4中示出在印刷電路板9上的具有二極管7和第二器件8的平面組件，其中進行場控制的第二器件8圓弧形地布置在端側。由此仿制成圓形，所述成圓形還進一步減小最大的電場強度。

在圖5中以圖表示出示例性地在具有3x5個并聯(lián)布置的二極管的二極管陣列的模型上的場控制效應，其中所有二極管在+15kv的電位上運行。與在接地電位上的殼壁的關鍵間距在該模型中是25mm?？梢钥闯龅谝磺€a，所述第一曲線示出在無減小場的第二器件的情況下沿著二極管陣列的電場強度e。

如果現(xiàn)在五個第二器件（在不移開表面貼裝二極管的情況下）類似于圖2中的電路裝置地安裝在二極管陣列的端側并且置于相同的高電壓電位+15kv上，則產(chǎn)生借助第二曲線b示出的、電場強度e的變化過程。沿著二極管陣列實現(xiàn)相同的場強度e，而在最后的二極管的區(qū)域中，與第二器件相鄰地、相對于周圍環(huán)境實現(xiàn)最大場強度的約40%（12kv/mm代替19kv/mm）的減小。

附圖標記列表

1電網(wǎng)輸入端

2振蕩電路逆變器

3高電壓產(chǎn)生單元

4倫琴射線輻射器

5高電壓變壓器

6整流器電路

7二極管（第一電子器件）

8第二電子器件

9印刷電路板

10焊接面

11通孔接觸

a第一曲線

b第二曲線