專利名稱：切換式電源裝置和使用其的逆變器、轉(zhuǎn)換器、空氣調(diào)節(jié)器、太陽能控制器、以及機(jī)動(dòng)車的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及切換式電源裝置，并且特別涉及切換損耗小的切換式電源裝置以及涉及使用該切換式電源裝置的逆變器、轉(zhuǎn)換器、空氣調(diào)節(jié)器、太陽能控制器、以及機(jī)動(dòng)車。
背景技術(shù)：
在過去，已經(jīng)存在把MOS晶體管寄生二極管用作逆變器中的續(xù)流二極管的情況。 在這樣的情況中，當(dāng)電流沿著正向方向流動(dòng)回到寄生二極管，并且在反向方向上把電源電壓施加到該寄生二極管時(shí)，恢復(fù)電流(反向恢復(fù)電流)流動(dòng)到寄生二極管，這產(chǎn)生大的切換損耗。
日本特開專利申請(qǐng)7 - 264876公開了通過下列方式防止恢復(fù)電流的流動(dòng)的方法在正向方向上在高壓側(cè)的節(jié)點(diǎn)和MOS晶體管的漏極之間連接防回流二極管，以及在正向方向上在MOS晶體管的源極和高壓側(cè)的節(jié)點(diǎn)之間連接續(xù)流二極管。
日本特開專利申請(qǐng)2010 — 29019公開了通過下列方式防止恢復(fù)電流的流動(dòng)的方法在高壓側(cè)的節(jié)點(diǎn)和低壓側(cè)的節(jié)點(diǎn)之間串聯(lián)地連接兩個(gè)MOS晶體管，和在正向方向上在低壓側(cè)的節(jié)點(diǎn)和高壓側(cè)的節(jié)點(diǎn)之間連接高耐受電壓續(xù)流二極管。
然而，在日本特開專利申請(qǐng)7 — 264876中遇到的問題是在防回流二極管中產(chǎn)生了傳導(dǎo)損耗。在日本特開專利申請(qǐng)2010 - 29019中遇到的問題是成本高，這是由于需要裝備兩個(gè)MOS晶體管和聞耐受:電壓續(xù)流_■極管。發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的主要目的是提供高效率、低成本的切換式電源裝置和使用該切換式電源裝置的逆變器、轉(zhuǎn)換器、空氣調(diào)節(jié)器、太陽能控制器、以及機(jī)動(dòng)車。
涉及本發(fā)明的切換式電源裝置配備有第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)；和第二晶體管，其第一電極連接到第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)。所述第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在所述第二和第一電極之間的寄生二極管。所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓。該切換式電源裝置還配備有如下的驅(qū)動(dòng)電路在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，并且在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管而關(guān)斷所述第二晶體管。因此，基本上不存在電流流動(dòng)至高耐受電壓第一晶體管的寄生二極管，因此高耐受電壓第一晶體管的恢復(fù)電流小。此外，低耐受電壓第二晶體管的恢復(fù)電流典型地小于高耐受電壓晶體管的恢復(fù)電流。因此，可以減小該恢復(fù)電流，并且可 以達(dá)到較高效率的切換式電源裝置。此外，由于不需要配備單獨(dú)的高耐受電壓續(xù)流二極管， 所以可以達(dá)到較低成本的切換式電源裝置。
涉及本發(fā)明的另一切換式電源裝置配備有；第一晶體管，其第一電極連接到第一 節(jié)點(diǎn)；和第二晶體管，其第一電極連接到第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第 二節(jié)點(diǎn)。所述第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在所述第二和第一電極 之間的寄生二極管。所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體 管的第一和第二電極之間的耐受電壓。該切換式電源裝置還配備有如下的驅(qū)動(dòng)電路在電 流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶 體管，以及在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所 述第一晶體管，以及當(dāng)電流已經(jīng)開始從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)時(shí)所述驅(qū)動(dòng)電路 接通所述第二晶體管，以及在電流停止從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)之前所述驅(qū)動(dòng) 電路關(guān)斷所述第二晶體管。在此情況中，執(zhí)行同步整流，因此可以進(jìn)一步增加效率。
在優(yōu)選實(shí)踐中，所述驅(qū)動(dòng)電路向所述第一晶體管的控制電極施加比通過把所述 第一晶體管的閾值電壓加到所述第二節(jié)點(diǎn)的電壓而獲得的電壓大的電壓，并且接通所述第 一晶體管。在此情況中，能夠基本上消除第一晶體管的第一電極和第二電極之間的電壓差， 因此，這使得以下成為可能流動(dòng)到第一晶體管的寄生二極管的電流得以減小，以最大程度 地發(fā)揮減小高耐受電壓第一晶體管的恢復(fù)電流的效果。
此外，在優(yōu)選實(shí)踐中，驅(qū)動(dòng)電路包括電容器，連接在第一晶體管的控制電極和第 二節(jié)點(diǎn)之間；和二極管，其陰極連接到第一晶體管的控制電極，其陽極接受比第一晶體管的 閾值電壓大的電壓。在此情況中，即使在當(dāng)切換式電源裝置工作時(shí)第二節(jié)點(diǎn)的電壓波動(dòng)的 情況下，由于通過電容器的電容耦合的原因，能夠?qū)⒊浞纸油ǖ谝痪w管的電位繼續(xù)施加 給第一晶體管的控制電極，因此能夠可靠地減小第一晶體管的恢復(fù)電流。
此外，在優(yōu)選實(shí)踐中，當(dāng)所述切換式電源裝置工作時(shí)所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第 一晶體管，以及當(dāng)所述切換式電源裝置停用時(shí)所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述第一晶體管。在此情 況中，由于當(dāng)切換式電源裝置停用時(shí)第一晶體管處于關(guān)斷，所以能夠提高安全性。
此外，在優(yōu)選實(shí)踐中，驅(qū)動(dòng)電路包括電容器，其連接在第一晶體管的控制電極和 第二節(jié)點(diǎn)之間；二極管，其陰極連接到第一晶體管的控制電極；以及第三晶體管，其第一電 極接受比第一晶體管的閾值電壓大的電壓，并且其第二電極連接到二極管的陽極；以及當(dāng) 該切換式電源裝置工作時(shí)，接通第三晶體管和接通第一晶體管，或者當(dāng)該切換式電源裝置 停用時(shí)，關(guān)斷第三晶體管和關(guān)斷第一晶體管。在此情況中，即使在當(dāng)驅(qū)動(dòng)電路工作時(shí)第二節(jié) 點(diǎn)的電壓波動(dòng)的情況下，由于通過電容器的電容耦合的原因，能將充分接通第一晶體管的 電位繼續(xù)施加給第一晶體管的控制電極。另一方面，當(dāng)切換式電源裝置停用時(shí)，第三晶體管 關(guān)斷，由此高電壓停止施加到第一晶體管的控制電極，并且由于通過電容器的電容耦合的 原因，第一晶體管的控制電極的電位在接近于第二節(jié)點(diǎn)的電位的電平處保持穩(wěn)定。鑒于此， 能夠防止第一晶體管由于浪涌等的原因而引起的不適當(dāng)?shù)亟油ǎ虼四軌蜻M(jìn)一步提高安全 性。
此外，在優(yōu)選實(shí)踐中，進(jìn)一步配備有線圈，其用于對(duì)電磁能量進(jìn)行累聚和釋放，并 且該線圈的一個(gè)端子連接到第一節(jié)點(diǎn)或第二節(jié)點(diǎn)。在此情況中，能實(shí)現(xiàn)高效率的逆變器或轉(zhuǎn)換器。
此外，在優(yōu)選實(shí)踐中，進(jìn)一步配備有變壓器，其包括初級(jí)和次級(jí)繞組，并且初級(jí)繞 組的一個(gè)端子連接到第一節(jié)點(diǎn)或第二節(jié)點(diǎn)。在此情況中，能實(shí)現(xiàn)高效率的逆變器或轉(zhuǎn)換器。
此外，在優(yōu)選實(shí)踐中，還配備有齊納二極管，其陽極連接到所述第二晶體管的第 二電極，以及其陰極連接到所述第二晶體管的第一電極。在此情況中，能夠防止第一晶體管 的第二電極和第二晶體管的第一電極的電位即中間電位，相對(duì)于第二節(jié)點(diǎn)的電位相當(dāng)可觀 地升高。具體而言，能夠減小低耐受電壓第二晶體管的第一和第二電極之間的電位差。因 此，可以提高第二晶體管的可靠性，通過降低第二晶體管的耐受電壓可以減小恢復(fù)電流，以 及甚至可以得到更高效率的切換式電源裝置。
涉及本發(fā)明的又一切換式電源裝置配備有第一晶體管，其第一電極連接到電源 電壓線；第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，并且其第二電極連接 到輸出節(jié)點(diǎn)；第三晶體管，其第一電極連接到輸出節(jié)點(diǎn)；第四晶體管，其第一電極連接到第 三晶體管的第二電極，并且其第二電極連接到基準(zhǔn)電壓線。所述第一至第四晶體管中的每 一個(gè)具有在正向方向上連接在所述第二和第一電極之間的寄生二極管。所述第一晶體管的 第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓。 所述第三晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第四晶體管的第一和第二電 極之間的耐受電壓。該切換式電源裝置還配備有如下的驅(qū)動(dòng)電路在電流要從所述電源電 壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，在電流要 從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述電源電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管，并 且關(guān)斷所述第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述基準(zhǔn)電壓線的情況中，所述 驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三和第四晶體管，以及在電流要從所述基準(zhǔn)電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié) 點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三晶體管并且關(guān)斷所述第四晶體管。在此情況中，能 夠?qū)崿F(xiàn)高效率的逆變器。
在優(yōu)選實(shí)踐中，驅(qū)動(dòng)電路包括電容器，連接在第一晶體管的控制電極和輸出節(jié)點(diǎn) 之間；和二極管，其陰極連接到第一晶體管的控制電極，以及其陽極連接到第三晶體管的控 制電極。所述二極管的陽極接受比所述第一和第三晶體管的閾值電壓中的每一個(gè)高的電 壓。在此情況中，第一和第三晶體管接通，降低了流動(dòng)到第一和第三晶體管的寄生二極管的 電流，并且可以減小高耐受電壓第一和第三晶體管的恢復(fù)電流。此外，即使在當(dāng)切換式電源 裝置工作時(shí)輸出節(jié)點(diǎn)的電壓波動(dòng)的情況下，由于通過電容器的電容耦合的原因，能將充分 接通第一晶體管的電位繼續(xù)施加給第一晶體管的控制電極，因此能夠可靠地減小第一晶體 管的恢復(fù)電流。
涉及本發(fā)明的轉(zhuǎn)換器配備有前面提及的切換式電源裝置，并且被適配為對(duì)DC電 壓進(jìn)行遞升或遞降。
涉及本發(fā)明的逆變器配備有前面提及的切換式電源裝置，并且被適配為把DC功 率轉(zhuǎn)換為AC功率。
涉及本發(fā)明的空氣調(diào)節(jié)器配備有前面提及的切換式電源裝置。
涉及本發(fā)明的太陽能控制器配備有前面提及的切換式電源裝置。
涉及本發(fā)明的機(jī)動(dòng)車配備有前面提及的切換式電源裝置。



圖1圖是表示基于本發(fā)明的第一實(shí)施例的逆變器的結(jié)構(gòu)的電路框圖；2是表示使用了圖1中示出的逆變器的遞升斬波器的結(jié)構(gòu)的電路框圖；3是用于說明圖1中示出的逆變器的效果的時(shí)序圖；4是用于說明圖1中示出的逆變器的效果的另一時(shí)序圖；5是表示基于本發(fā)明的第二實(shí)施例的雙向斬波器的結(jié)構(gòu)的電路框圖；6是表不基于本發(fā)明的第三實(shí)施例的三相電動(dòng)機(jī)控制逆變器的結(jié)構(gòu)的電路框圖7是表示從圖6中示出的三相電動(dòng)機(jī)控制逆變器流動(dòng)到電動(dòng)機(jī)的電流的時(shí)序圖8是表示基于本發(fā)明的第四實(shí)施例的推挽DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的電路框圖； 圖9是表示空氣調(diào)節(jié)器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)示例的圖；圖1OA和圖1OB是表示太陽能控制器的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)示例的圖；圖11是表示機(jī)動(dòng)車的簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)示例的圖。
具體實(shí)施方式
(第一實(shí)施例)如圖1中所示，基于本發(fā)明的第一實(shí)施例的逆變器配備有N溝道MOS晶體管I至10、電 容器11和12、二極管13和14、柵極電源15和16、以及柵極驅(qū)動(dòng)器17和18。晶體管I至 10分別內(nèi)置有寄生二極管Ia至10a。
寄生二極管Ia至IOa的陽極分別連接到對(duì)應(yīng)晶體管I至10的源極，而寄生 二極管Ia至IOa的陰極分別連接到對(duì)應(yīng)晶體管I至10的漏極。
例如，晶體管1、3、5和7中的每一個(gè)是源極一漏極耐受電壓為600V的高耐受電壓 晶體管。例如，晶體管2、4、6和8中的每一個(gè)是源極一漏極耐受電壓為30 V的低耐受電壓 晶體管。典型地，低耐受電壓晶體管2、4、6和8的恢復(fù)電流低于高耐受電壓晶體管1、3、5 和7的恢復(fù)電流。低耐受電壓晶體管2、4、6和8的寄生二極管2a、4a、6a和8a中的每一個(gè) 作為續(xù)流二極管來工作。晶體管的源極一漏極耐受電壓隨著晶體管的源極和漏極之間的距離增大而增加。當(dāng) 晶體管的溝道的雜質(zhì)濃度低時(shí)，晶體管的源極一漏極耐受電壓增加。當(dāng)寄生二極管內(nèi)的雜 質(zhì)濃度高時(shí)，少數(shù)載流子的生命期更短，并且恢復(fù)電流更低。由于低耐受電壓晶體管2、4、6 和8的雜質(zhì)濃度大于聞耐受:電壓晶體管1、3、5和7的雜質(zhì)濃度，所以低耐受:電壓晶體管2、 4、6和8的恢復(fù)電流低于高耐受電壓晶體管1、3、5和7的恢復(fù)電流。
晶體管I和5的漏極都接受電源電壓VCC。晶體管2和6的漏極分別連接到 晶體管I和5的源極，而晶體管2和6的源極分別連接到輸出節(jié)點(diǎn)NI和N2。晶體管3和7 的漏極分別連接到輸出節(jié)點(diǎn)NI和N2。晶體管4和8的漏極分別連接到晶體管3和7的源 極，而晶體管4和8的源極都連接到接地電壓GND線。晶體管I和2構(gòu)成了左上臂，晶體管 3和4構(gòu)成了左下臂，晶體管5和6構(gòu)成了右上臂，以及晶體管7和8構(gòu)成了右下臂。負(fù)載 19連接在輸出節(jié)點(diǎn)NI和N2之間。二極管13的陰極連接到晶體管I的柵極。晶體管9的源極連接到二極管13的陽極并且連接到晶體管3的柵極。柵極電源15的輸出節(jié)點(diǎn)連接到晶體管9的漏極。柵極電源 15輸出DC電壓(例如，O. 2 50 V)，其高于與高耐受電壓晶體管I和3 (例如，O.1 7 V 的閾值電壓VTH的增強(qiáng)型晶體管沖的每一個(gè)的閾值電壓VTH和二極管13的正向遞降電壓 之和相等的電壓。
二極管14的陰極連接到晶體管5的柵極。晶體管10的源極連接到二極管14的 陽極并且連接到晶體管7的柵極。柵極電源16的輸出節(jié)點(diǎn)連接到晶體管10的漏極。柵極 電源16輸出DC電壓(例如，O. 2 50 V)，其高于與高耐受電壓晶體管5和7 (例如，具有O.1 7 V的閾值電壓VTH的增強(qiáng)型晶體管)中的每一個(gè)的閾值電壓VTH和二極管14的正 向遞降電壓之和相等的電壓。
電容器11連接在輸出節(jié)點(diǎn)NI和晶體管I的柵極之間。電容器12連接在輸出節(jié) 點(diǎn)N2和晶體管5的柵極之間。裝備了電容器11以便向晶體管I的柵極施加與輸出節(jié)點(diǎn)NI 的電壓和柵極電源15的輸出電壓的合計(jì)相等的電壓。裝備了電容器12以便向晶體管5的 柵極施加與輸出節(jié)點(diǎn)N2的電壓和柵極電源16的輸出電壓的合計(jì)相等的電壓。例如，當(dāng)輸 出節(jié)點(diǎn)NI處于接地電位時(shí)，經(jīng)由晶體管9和二極管13把柵極電源15的輸出電位施加到高 耐受電壓晶體管I的柵極。此后，即使當(dāng)輸出節(jié)點(diǎn)NI的電位上升時(shí)，由于電容器11的電容 耦合的原因，在輸出節(jié)點(diǎn)NI和高耐受電壓晶體管I的柵極之間保持了電位差。類似地，在 輸出節(jié)點(diǎn)N2和高耐受電壓晶體管5的柵極之間保持與柵極電源16的輸出電壓相等的電位 差。
晶體管I至4和9的柵極以及輸出節(jié)點(diǎn)NI連接到柵極驅(qū)動(dòng)器17。晶體管5至8 和10的柵極以及輸出節(jié)點(diǎn)N2連接到柵極驅(qū)動(dòng)器18。柵極驅(qū)動(dòng)器17和18控制晶體管I至 10的柵極電壓以便對(duì)晶體管I至10進(jìn)行開/關(guān)控制，并且把DC電源電壓VCC轉(zhuǎn)換為AC電 壓以及把該電壓供應(yīng)給負(fù)載19。
接下來，將說明逆變器的工作。在要向負(fù)載19供應(yīng)AC功率的情況中，晶體管9和 10接通，比高耐受電壓晶體管1、3、5和7的閾值電壓VTH大的DC電壓被施加到高耐受電壓 晶體管1、3、5和7中的每一個(gè)的柵極。在此狀態(tài)下，首先，低耐受電壓晶體管2和8接通。 在這樣做時(shí)，高耐受電壓晶體管I和7也接通，并且電流從電源電壓VCC線經(jīng)由晶體管I和2、負(fù)載19以及晶體管7和8流動(dòng)到接地電壓GND線。在負(fù)載19為電感負(fù)載的情況中，在 負(fù)載19中累聚了電磁能量。
接下來，低耐受電壓晶體管2和8關(guān)斷。在負(fù)載19為電感負(fù)載的情況中，由于在 負(fù)載19中累聚的電磁能量的原因，電流從接地電壓GND線經(jīng)由寄生二極管4a、晶體管3、負(fù) 載19、寄生二極管6a和晶體管5流動(dòng)回到電源電壓VCC線。
接下來，同時(shí)續(xù)流電流消失，低耐受電壓晶體管4和6接通。在這樣做時(shí)，高耐受 電壓晶體管3和5也接通，并且電流從電源電壓VCC線經(jīng)由晶體管5和6、負(fù)載19以及晶體 管3和4流動(dòng)到接地電壓GND線。
接下來，低耐受電壓晶體管4和6關(guān)斷。在負(fù)載19為電感負(fù)載的情況中，由于在 負(fù)載19中累聚的電磁能量的原因，電流從接地電壓GND線經(jīng)由寄生二極管8a、晶體管7、負(fù) 載19、寄生二極管2a和晶體管I流動(dòng)回到電源電壓VCC線。隨后，以類似方式向負(fù)載19供 應(yīng)AC功率。
在要中斷AC功率至負(fù)載19的供應(yīng)的情況中，晶體管9和10關(guān)斷,使晶體管1、3、5和7的柵極至“L”電平，并且晶體管1、3、5和7關(guān)斷。晶體管2、4、6和8也固定在關(guān)斷狀 態(tài)。任選地，單個(gè)電容器可以連接在晶體管3和4的柵極之間，并且單個(gè)電容器可以連接在 晶體管7和8的柵極之間。任選地，單個(gè)二極管的陰極和陽極可以分別連接到晶體管3和 4的柵極，并且分別把單個(gè)二極管的陰極和陽極連接到晶體管7和8的柵極。
在此種類的逆變器中，為了調(diào)整供應(yīng)到負(fù)載19的功率，存在這樣的情況，在所述 情況中以交替的方式執(zhí)行接通左上臂(晶體管I和2)以及接通和關(guān)斷右下臂(晶體管7和 8)的斬波工作以及接通右上臂(晶體管5和6)以及接通和關(guān)斷左下臂(晶體管3和4)的斬 波工作。
相反地，存在這樣的情況，在所述情況中以交替的方式執(zhí)行接通右下臂(晶體管7 和8)以及接通和關(guān)斷左上臂(晶體管I和2)的斬波工作以及接通左下臂(晶體管3和4) 以及接通和關(guān)斷右上臂(晶體管5和6)的斬波工作。
在執(zhí)行這樣的斬波工作的情況中，恢復(fù)電流就成為一個(gè)問題。圖1中所示出的逆 變器作為遞升斬波器進(jìn)行工作，同時(shí)測(cè)量恢復(fù)電流和損耗。圖2是示出遞升斬波器的結(jié)構(gòu) 的電流框圖。在圖2中的遞升斬波器中，DC電源20的輸出電壓(150V)被施加到晶體管5 的漏極，并且線圈21連接在輸出節(jié)點(diǎn)NI和N2之間。輸出端子22連接到晶體管I的漏極， 以及負(fù)載23和電容器24并聯(lián)連接在輸出端子22和接地電壓GND線之間。
晶體管9和10接通，并且比高耐受電壓晶體管的閾值電壓VTH大的DC電壓被施 加到高耐受電壓晶體管1、3、5和7中的每一個(gè)的柵極。低耐受電壓晶體管2和8關(guān)斷，低 耐受電壓晶體管6接通，以及低耐受電壓晶體管4接通和關(guān)斷。也就是說，右上臂接通，以 及左下臂接通和關(guān)斷。
接下來將說明遞升斬波器的工作。當(dāng)晶體管4接通時(shí)，電流從DC電源20經(jīng)由晶 體管5和6、線圈21、和晶體管3和4流動(dòng)到接地電壓GND線，并且電磁能量在線圈21中累聚。
此時(shí)，在右上臂中，電流從DC電源20朝向輸出節(jié)點(diǎn)N2 (在圖2中是向下方向)流 動(dòng)，并且晶體管5和晶體管6都處于接通狀態(tài)。在左下臂中，電流從輸出節(jié)點(diǎn)NI朝向接地 電壓GND線(在圖2中是向下方向)流動(dòng)，并且晶體管3和晶體管4都處于接通狀態(tài)。
接下來，當(dāng)晶體管4關(guān)斷時(shí)，電流停止流動(dòng)至晶體管4，但是電流繼續(xù)從線圈21流 動(dòng)，由此晶體管3的源極電壓上升，因此晶體管3呈關(guān)斷狀態(tài)。由于即使在晶體管3和4處 于關(guān)斷之后電流繼續(xù)從線圈21流動(dòng)，所以晶體管2的源極電壓上升。與晶體管2的源極電 壓的上升有關(guān)，從柵極驅(qū)動(dòng)器17施加給晶體管2的柵極的電壓也上升，并且晶體管2保持 在關(guān)斷狀態(tài)。當(dāng)晶體管2的源極電壓變?yōu)榇笥诼O電壓時(shí)，續(xù)流電流從晶體管2的源極經(jīng) 由寄生二極管2a流動(dòng)到晶體管2的漏極。
此時(shí)，晶體管I的源極電壓低于晶體管2的源極電壓。此外，由于電容器11的電 容耦合的原因，晶體管I的柵極電壓保持在比晶體管2的源極電壓大出由柵極電源2所生 成的電壓(例如，12V)的等價(jià)體的電壓，因此晶體管I進(jìn)入接通狀態(tài)。鑒于此，電流流動(dòng)到晶 體管I的溝道，而流動(dòng)到寄生二極管Ia的電流維持為低電平。晶體管3起到電壓遞降元件 的作用，所述電壓遞降元件用于使晶體管4的源極一漏極電壓遞降。
此時(shí)，電流從DC電源20經(jīng)由晶體管5和6、線圈21、寄生二極管2a和晶體管I流 動(dòng)到輸出端子22，并且線圈21的電磁能量被釋放。
此時(shí)，在右上臂中，電流從DC電源20朝向輸出節(jié)點(diǎn)N2 (在圖2中是向下方向)流 動(dòng)，并且晶體管5和晶體管6都處于接通狀態(tài)。在左上臂中，電流從輸出節(jié)點(diǎn)NI朝向輸出 端子22 (圖2中的向上方向)流動(dòng)，晶體管I處于接通狀態(tài)，而晶體管2處于關(guān)斷狀態(tài)。
接下來，當(dāng)晶體管4接通時(shí)，電流流動(dòng)至晶體管4，晶體管3的源極電壓下降，而晶 體管3也進(jìn)入接通狀態(tài)。鑒于此，晶體管3和4接通，線圈21的電流開始流動(dòng)到晶體管3和 4，并且晶體管2的源極電壓下降。當(dāng)晶體管2的源極電壓下降至低于漏極電壓時(shí)，恢復(fù)電 流流動(dòng)到晶體管2，并且同時(shí)或者隨后，恢復(fù)電流流動(dòng)到晶體管I。此后，一旦晶體管2的源 極電壓已經(jīng)充分地下降了，電流就從DC電源20經(jīng)由晶體管5和6、線圈21、和晶體管3和 4流動(dòng)到接地電壓GND線，并且電磁能量在線圈21中累聚。當(dāng)在50%占空比的情況下以此 方式接通和關(guān)斷晶體管4時(shí)，遞升斬波器的輸出電壓Vout大約為300V。
在遞升斬波器的工作期間，測(cè)量晶體管3的漏極電壓Vd(V)和漏極電流Id(A)。作 為比較例，準(zhǔn)備了在其中每個(gè)臂單獨(dú)由高耐受電壓晶體管構(gòu)成的常規(guī)遞升斬波器。在該比 較例中使用了與第一實(shí)施例中的高耐受電壓晶體管等同的高耐受電壓晶體管。該比較例的 遞升斬波器類似于第一實(shí)施例進(jìn)行工作，同時(shí)測(cè)量左下臂的高耐受電壓晶體管的漏極電壓 Vd(V)和漏極電流Id(A)。
圖3是表示測(cè)量的結(jié)果的圖。結(jié)果，發(fā)現(xiàn)了第一實(shí)施例中的恢復(fù)電流的電荷量被 減小到該比較例中的恢復(fù)電流的電荷量的五分之一。在本文中，措辭“恢復(fù)電流的減小”嚴(yán) 格地指恢復(fù)電流的電荷量的減小。在圖3中，第一實(shí)施例的恢復(fù)電流的峰值超過了該比較 例中的恢復(fù)電流的峰值。然而，在第一實(shí)施例中，恢復(fù)電流的時(shí)間積分，具體而言恢復(fù)電流 的電荷量壓倒性地更小。圖4是表示切換期間功率損耗的圖。由斜線指示的部分的面積示 出了在切換單個(gè)時(shí)間期間發(fā)生的功率損耗。發(fā)現(xiàn)了第一實(shí)施例中的功率損耗被減小到該比 較例中的功率損耗的八分之一。在該比較例中，整個(gè)逆變器的損耗為4. 1%，而在第一實(shí)施例 中，整個(gè)逆變器的損耗被減小到1. 3%。
獲得這些結(jié)果的理由考慮如下。具體而言，由于來自線圈21的續(xù)流電流流動(dòng)到低 耐受電壓晶體管2的寄生二極管2a，所以當(dāng)晶體管4接通時(shí)，恢復(fù)電流流動(dòng)到該低耐受電壓 晶體管2，但是低耐受電壓晶體管2的恢復(fù)電流典型地小于高耐受電壓晶體管的恢復(fù)電流。 此外，在第一實(shí)施例中，來自線圈21的續(xù)流電流流動(dòng)到高耐受電壓晶體管I的溝道，流動(dòng)到 寄生二極管Ia的電流小，因此高耐受電壓晶體管I的恢復(fù)電流小。以另一種方式來表達(dá)， 在左上臂中，由于在電流從輸出節(jié)點(diǎn)NI朝向輸出端子22 (圖1中的向上方向)流動(dòng)期間， 晶體管I處于接通狀態(tài)，因此流動(dòng)到寄生二極管Ia的電流小，其結(jié)果，高耐受電壓晶體管I 的恢復(fù)電流小。
與此相反，在該比較例中，來自線圈的所有續(xù)流電流都流動(dòng)到左上臂的高耐受電 壓晶體管的寄生二極管，因此當(dāng)左下臂已經(jīng)接通時(shí)大的恢復(fù)電流流動(dòng)到高耐受電壓晶體 管。其結(jié)果，基于第一實(shí)施例，與僅由高耐受電壓晶體管構(gòu)成的常規(guī)逆變器相比，能使恢復(fù) 電流更小，并且能使功率損耗更小。
如圖3中所示出的，在第一實(shí)施例中，恢復(fù)電流小，因此晶體管3的漏極電壓Vd快 速地下降；而在該比較例中，恢復(fù)電流大，因此左下臂的晶體管的漏極電壓Vd的下降被延 遲。此外，在第一實(shí)施例中，當(dāng)晶體管3的漏極電壓Vd從大約250V下降時(shí)，它瞬間停止在 180V附近。這是因?yàn)榈谝粚?shí)施例中的切換速度快，從而由于該電路的寄生電感的原因引起至70V電壓遞降。
在第一實(shí)施例中，不需要單獨(dú)地配備高耐受電壓續(xù)流二極管，并且因此與在日本 特開專利申請(qǐng)7 — 264876和日本特開專利申請(qǐng)2010 — 29019中公開的現(xiàn)有技術(shù)相比，該 裝置能夠以較低的成本來實(shí)現(xiàn)。
低耐受電壓晶體管2、4、6和8的源極和漏極之間的耐受電壓優(yōu)選處于3 200V 的范圍內(nèi)。當(dāng)?shù)湍褪茈妷壕w管2、4、6和8的源極和漏極之間的耐受電壓超過200V時(shí)，低 耐受電壓晶體管2、4、6和8的恢復(fù)電流增加。在低耐受電壓晶體管2、4、6和8的源極和漏 極之間的耐受電壓小于3V的情況中，低耐受電壓晶體管2、4、6和8對(duì)該電源電路的噪聲的 容限下降。
高耐受電壓晶體管1、3、5和7的源極和漏極之間的耐受電壓優(yōu)選處于3倍至100 倍于低耐受電壓晶體管2、4、6和8的源極和漏極之間的耐受電壓的范圍內(nèi)。在高耐受電壓 晶體管1、3、5和7的源極和漏極之間的耐受電壓小于3倍低耐受電壓晶體管2、4、6和8的 源極和漏極之間的耐受電壓的情況中，高耐受電壓晶體管的恢復(fù)電流與低耐受電壓晶體管 的恢復(fù)電流之間的差將是小的，并且第一實(shí)施例的效果將是小的。在高耐受電壓晶體管1、3、5和7的源極和漏極之間的耐受電壓大于100倍低耐受電壓晶體管2、4、6和8的源極和 漏極之間的耐受電壓的情況中，低耐受電壓晶體管對(duì)切換噪聲的容限下降。
在本示例中，把比通過把高耐受電壓晶體管1、3、5和7的相應(yīng)閾值電壓加到低耐 受電壓晶體管2、4、6和8的相應(yīng)源極電位所獲得的電壓大的電壓施加到高耐受電壓晶體管1、3、5和7的柵極。鑒于此，高耐受電壓晶體管1、3、5和7的源極和漏極之間的電位差能被 相當(dāng)大地消除。因此，能夠最大程度地發(fā)揮減小高耐受電壓晶體管1、3、5和7的恢復(fù)電流 的效果。
在本實(shí)施例中，電容器11和12分別連接在高耐受電壓晶體管I和5的柵極與輸 出節(jié)點(diǎn)NI和N2之間。此外，二極管13和14的陰極分別連接到高耐受電壓晶體管I和5 的柵極。該配置是藉此把比高耐受電壓晶體管I和5的相應(yīng)閾值電壓大的電壓施加到二極 管13和14的陽極的一個(gè)配置。在這樣做時(shí)，即使在向負(fù)載19供應(yīng)AC功率時(shí)輸出節(jié)點(diǎn)NI 和N2的電壓波動(dòng)的情況下，由于通過電容器11和12的電容耦合的原因，充分用來接通高 耐受電壓晶體管I和5的電位繼續(xù)被施加到高耐受電壓晶體管I和5的柵極，因此高耐受 電壓晶體管I和5的恢復(fù)電流能夠被可靠地減小。
此外，在本實(shí)施例中，該配置是藉此在沒有功率供應(yīng)到負(fù)載19的情況中高耐受電 壓晶體管1、3、5和7能夠被關(guān)斷的一個(gè)配置。因此，即使在柵極驅(qū)動(dòng)器17或18已經(jīng)故障 的情況中，穿越電流流動(dòng)到晶體管I至4或者晶體管5至8，這防止了火災(zāi)或爆炸發(fā)生并且 增強(qiáng)了安全性。
在更具體的方面，假設(shè)為了把等于或大于耐受晶體管1、3、5和7的閾值電壓的電 壓施加到高耐受電壓晶體管1、3、5和7的柵極的目的，晶體管9和10分別被配置在二極管 13和14與柵極電源15和16之間。在功率供應(yīng)到負(fù)載19的情況中，把晶體管9和10設(shè)置 成接通狀態(tài)，并且供應(yīng)了足夠來接通高耐受電壓晶體管1、3、5和7的電壓。另一方面，在沒 有功率供應(yīng)到負(fù)載19的情況中，把晶體管9和10設(shè)置成關(guān)斷狀態(tài)，并且把高耐受電壓晶體 管1、3、5和7設(shè)置成關(guān)斷狀態(tài)，這確保了安全性。
此外，在沒有功率供應(yīng)到負(fù)載19的情況中，通過電容器11的電容耦合，在高耐受電壓晶體管I和5的柵極處的電位穩(wěn)定在接近于輸出節(jié)點(diǎn)NI和N2的相應(yīng)電位的電位處。 因此，高耐受電壓晶體管I和5能夠防止由于浪涌等的原因而不適當(dāng)?shù)亟油?，因此能夠進(jìn)一 步增強(qiáng)安全性。
通過以如下的方式使用被設(shè)計(jì)為輸出DC電壓的柵極電源15、16，可以取消晶體 管9和10，即，在AC功率要被供應(yīng)給負(fù)載19的情況中高耐受電壓晶體管1、3、5和7接通， 而在要停止AC功率到負(fù)載19的供應(yīng)的情況中關(guān)斷高耐受電壓晶體管1、3、5和7。
此外，在已經(jīng)采用了諸如熔絲、中繼器等之類的其他安全性措施的情況中，可接受 的是高耐受電壓晶體管1、3、5和7要經(jīng)常處于接通。例如，可以裝配一電池(cell)來代替 晶體管9和10以及柵極電源，并且可以把該電池的輸出電壓直接施加給二極管13和14的 陽極以及給晶體管3和7的柵極。
盡管本第一實(shí)施例已經(jīng)說明了逆變器和配備有臂的遞升斬波器(非絕緣型DC/DC 轉(zhuǎn)換器)，該臂包括串聯(lián)連接的高耐受電壓晶體管和低耐受電壓晶體管，然而存在用于采用 所述臂的切換式電源裝置的其他可能配置。其他切換式電源裝置包括絕緣型DC/DC轉(zhuǎn)換 器、功率因子校正(power factor correction, PFC)電路等。
(第二實(shí)施例)圖5是表示基于本發(fā)明的第二實(shí)施例的雙向斬波器的結(jié)構(gòu)的電路框圖，并且該圖是與 圖2對(duì)比的圖。在圖5中，雙向斬波器配備有圖2中的晶體管5至8、電容器12、二極管14、 柵極電源16、柵極驅(qū)動(dòng)器18和線圈21、二極管30至35、電容器36和37、和輸入/輸出端 子Tl和T2。
高耐受電壓晶體管5和低耐受電壓晶體管6串聯(lián)地連接在輸入/輸出端子T2和 節(jié)點(diǎn)N2之間。高耐受電壓晶體管7和低耐受電壓晶體管8串聯(lián)地連接在節(jié)點(diǎn)N2和接地電 壓GND線之間。電容器12連接在晶體管5的柵極和節(jié)點(diǎn)N2之間。二極管14的陰極連接 到晶體管5的柵極，并且該陽極連接到晶體管7的柵極以及到柵極電源16的輸出節(jié)點(diǎn)。晶 體管5至8的柵極和節(jié)點(diǎn)N2連接到柵極驅(qū)動(dòng)器18。
二極管30和31的陽極相互連接，并且其陰極分別連接到晶體管5的柵極和源 極。晶體管30和31優(yōu)選是齊納二極管。由于當(dāng)晶體管5的柵極一源極電壓超過預(yù)定電壓 時(shí)二極管30和31接通，能夠把晶體管5的柵極一源極電壓限制為處于或低于預(yù)定電壓，使 該電路能夠穩(wěn)定進(jìn)行工作。
二極管32的陽極和陰極分別連接到晶體管6的源極和漏極。當(dāng)晶體管6的源極一 漏極電壓超過二極管32的閾值電壓時(shí)，二極管32接通，藉此晶體管6的源極一漏極電壓能 夠被限制為處于或低于二極管32的閾值電壓，使該電路能夠穩(wěn)定地進(jìn)行工作。二極管32 的閾值電壓被設(shè)定為低于晶體管6的源極一漏極耐受電壓。為了下面所論述的原因，對(duì)于 二極管32而言優(yōu)選采用齊納二極管。
類似地，二極管33和34的陽極相互連接，并且其陰極分別連接到晶體管7的柵極 和源極。二極管33和34優(yōu)選是齊納二極管。當(dāng)晶體管7的柵極一源極電壓超過預(yù)定電壓 時(shí)，二極管33和34接通，藉此晶體管7的柵極一源極電壓能夠被限制為處于或低于該預(yù)定 電壓，使該電路能夠穩(wěn)定地進(jìn)行工作。
二極管35的陽極和陰極分別連接到晶體管8的源極和漏極。當(dāng)晶體管8的源極一 漏極電壓超過二極管35的閾值電壓時(shí)，二極管35接通，藉此晶體管8的源極一漏極電壓能夠被限制為處于或低于二極管35的閾值電壓，使該電路能夠穩(wěn)定地進(jìn)行工作。二極管35 的閾值電壓被設(shè)定為低于晶體管8的源極一漏極耐受電壓。為了下面所論述的原因，對(duì)于 二極管35而言優(yōu)選采用齊納二極管。
線圈21連接在輸入/輸出端子Tl和節(jié)點(diǎn)N2之間。電容器36連接在輸入/輸 出端子Tl和接地電壓GND線之間。電容器37連接在輸入/輸出端子T2和接地電壓GND 線之間。接下來，將說明通過該雙向斬波器的遞升工作。例如在把140V施加到輸入/輸 出端子Tl并且把280V輸出到輸入/輸出端子T2的情況中，比高耐受電壓晶體管的閾值電 壓VTH大的DC電壓(例如，12V)被施加到高耐受電壓晶體管5和7中的每一個(gè)的柵極。低 耐受電壓晶體管6關(guān)斷，由對(duì)應(yīng)于增壓比(boost ratio)(兩倍)的占空比(例如，50%)使 低耐受電壓晶體管8接通和關(guān)斷。
當(dāng)晶體管8接通時(shí)，電流從輸入/輸出端子Tl經(jīng)由線圈21、和晶體管7和8流動(dòng)到 接地電壓GND線，并且電磁能量在線圈21中累聚。接下來，當(dāng)晶體管8關(guān)斷時(shí)，電流從線圈 21經(jīng)由寄生二極管6a和晶體管5流動(dòng)回到輸入/輸出端子T2，并且輸入/輸出端子T2的 電壓遞升。輸入/輸出端子T2的電壓達(dá)到280V，其高于輸入/輸出端子Tl的電壓(140V)。
當(dāng)電流從線圈21經(jīng)由寄生二極管6a和晶體管5流動(dòng)回到輸入/輸出端子T2時(shí)， 晶體管8接通，據(jù)此恢復(fù)電流流動(dòng)到低耐受電壓晶體管6的寄生二極管6a。然而，低耐受電 壓晶體管6的恢復(fù)電流小于高耐受電壓晶體管的恢復(fù)電流。此外，基本上不存在至高耐受 電壓晶體管5的寄生二極管5a的續(xù)流電流的流動(dòng)，所以高耐受電壓晶體管5的恢復(fù)電流也 小。因此，在遞升工作中恢復(fù)電流被抑制到低水平。
當(dāng)晶體管8接通時(shí)，節(jié)點(diǎn)N2的電位下降。于是，通過電容器12電容耦合到節(jié)點(diǎn) N2的晶體管5的柵極的電位也下降。晶體管6進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，并且由于晶體管5的源極的 電位未改變，所以晶體管5進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)。這樣，晶體管5和6都進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，并且晶體 管5的源極和晶體管6的漏極的電位(中間電位)通過由周圍寄生電容的原因所引起的電容 耦合來確定。為了此原因，由于節(jié)點(diǎn)N2的電位繼續(xù)下落，所以在低耐受電壓晶體管6的源 極和漏極之間出現(xiàn)大的電壓。在二極管32是齊納二極管的情況下，可以防止節(jié)點(diǎn)N2和中 間電位的電位差高于固定值。齊納二極管的反向耐受電壓優(yōu)選小于晶體管6的源極一漏極 耐受電壓。
類似地，在二極管35是齊納二極管的情況下，當(dāng)晶體管8關(guān)斷時(shí)，可以限制接地 電位與晶體管7的源極和晶體管8的漏極的電位(中間電位)之間的差。當(dāng)晶體管8關(guān)斷 時(shí)，中間電位上升。因此，由于晶體管7的源極電位的上升的原因，晶體管7最終進(jìn)入關(guān)斷 狀態(tài)。晶體管7和8都進(jìn)入關(guān)斷狀態(tài)，并且中間電位通過由周圍寄生電容的原因而引起的 電容耦合來確定。為了此原因，由于節(jié)點(diǎn)N2的電位繼續(xù)上升，所以中間電位由于電容耦合 的原因也上升，并且在低耐受電壓晶體管8的源極和漏極之間出現(xiàn)大的電壓。在二極管35 是齊納二極管的情況下，可以防止接地電位和中間電位的電位差高于固定值。齊納二極管 的反向耐受電壓優(yōu)選小于晶體管8的源極一漏極耐受電壓。
根據(jù)前述，將清楚地知道通過采用齊納二極管作為晶體管32、35，其陽極分別連 接到低耐受電壓晶體管6和8的源極，并且其陰極分別連接到低耐受電壓晶體管6和8的 漏極，能夠提高低耐受電壓晶體管6和8的可靠性，通過降低低耐受電壓晶體管6和8的耐受電壓可以減小恢復(fù)電流，以及此外，可以實(shí)現(xiàn)高效率的切換式電源裝置。
接下來，將說明通過該雙向斬波器的遞降工作。例如在把280 V施加到輸入/輸 出端子T2并且140 V從輸入/輸出端子Tl輸出的情況中，比高耐受電壓晶體管的閾值電 壓VTH大的DC電壓(例如，12V)被施加到高耐受電壓晶體管5和7中的每一個(gè)的柵極。低 耐受電壓晶體管8關(guān)斷，由對(duì)應(yīng)于增壓比(boost ratio)(兩倍)的占空比(例如，50%)使 低耐受電壓晶體管6接通和關(guān)斷。
當(dāng)晶體管6接通時(shí)，電流從輸入/輸出端子T2經(jīng)由晶體管5和6以及線圈21流 動(dòng)到輸入/輸出端子Tl，并且電磁能量在線圈21中累聚。接下來，當(dāng)晶體管6關(guān)斷時(shí)，電流 從接地電壓GND線經(jīng)由寄生二極管8a、晶體管7和線圈21流動(dòng)回到輸入/輸出端子Tl，并 且輸入/輸出端子Tl的電壓遞降。輸入/輸出端子Tl的電壓達(dá)到140V,其低于輸入/輸 出端子T2的電壓(280V)。
當(dāng)電流從接地電壓GND線經(jīng)由寄生二極管8a、晶體管7和線圈21流動(dòng)回到輸入/ 輸出端子Tl時(shí)，晶體管6接通，由此恢復(fù)電流流動(dòng)到低耐受電壓晶體管8的寄生二極管8a。 然而，低耐受電壓晶體管8的恢復(fù)電流小于高耐受電壓晶體管的恢復(fù)電流。此外，基本上不 存在至高耐受電壓晶體管7的寄生二極管7a的續(xù)流電流的流動(dòng)，因此高耐受電壓晶體管7 的恢復(fù)電流也小。因此，在遞降工作中恢復(fù)電流被抑制到低水平。
也在遞降工作的情況中，通過采用齊納二極管作為晶體管32、35，可以限制低耐受 電壓晶體6和8的源極和漏極之間的電壓。因此，可以提高低耐受電壓晶體管6和8的可 靠性，通過降低低耐受電壓晶體管6和8的耐受電壓可以減小恢復(fù)電流，進(jìn)一步可以實(shí)現(xiàn)高 效率的切換式電源裝置。
基于此第二實(shí)施例，如在第一實(shí)施例中，可以減小恢復(fù)電流，并且可以減小功率損 耗。此外，由于可以使用MOS晶體管而不是絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)作為高耐受電壓晶 體管5和7，所以能夠減小高耐受電壓晶體管的接通狀態(tài)的功率損耗(傳導(dǎo)損耗)。
盡管始終關(guān)斷未切換的低耐受電壓晶體管6 (或者8)并且電流流動(dòng)到寄生二極 管6a (或8a)，但是并不限于此，并且任選地可以執(zhí)行同步整流。在同步整流中，一旦電流 開始流動(dòng)到寄生二極管6a (或8a)，低耐受電壓晶體管6 (或者8)就接通，并且只在接通切 換式低耐受電壓晶體管8 (或者6)之前，具體而言，只在電流停止流動(dòng)到低耐受電壓晶體管 6 (或者8)之前，低耐受電壓晶體管6 (或者8)關(guān)斷。在這樣做時(shí)，可以進(jìn)一步減小功率損 耗。
盡管本第二實(shí)施例已經(jīng)說明了具備臂的雙向斬波器，該臂包括串聯(lián)連接的高耐 受電壓晶體管和低耐受電壓晶體管，但是存在用于采用所述臂的單向斬波器的其他結(jié)構(gòu)。
(第三實(shí)施例)圖6是表示基于本發(fā)明的第三實(shí)施例的三相電動(dòng)機(jī)控制逆變器的結(jié)構(gòu)的電 路框圖。在圖6中，逆變器配備有U相驅(qū)動(dòng)器41、V相驅(qū)動(dòng)器42和W相驅(qū)動(dòng)器43。
U相驅(qū)動(dòng)器41包括圖1中所示出的逆變器中的晶體管I至4、電容器11、二極管 13、柵極電源15以及柵極驅(qū)動(dòng)器17。高耐受電壓晶體管I和低耐受電壓晶體管2串聯(lián)地連 接在DC電源40和節(jié)點(diǎn)NI之間。高耐受電壓晶體管3和低耐受電壓晶體管4串聯(lián)地連接 在節(jié)點(diǎn)NI和接地電壓GND線之間。節(jié)點(diǎn)NI連接到電動(dòng)機(jī)44的U相端子(U相線圈的端子 之一)。
電容器11連接在晶體管I的柵極和節(jié)點(diǎn)NI之間。二極管13的陰極連接到晶體 管I的柵極，而其陽極連接到晶體管3的柵極以及柵極電源15的輸出節(jié)點(diǎn)。晶體管I至4 的柵極以及節(jié)點(diǎn)NI連接到柵極驅(qū)動(dòng)器17。
V相驅(qū)動(dòng)器42等價(jià)于在柵極電源15被移除的情況下的U相驅(qū)動(dòng)器41。晶體管I 至4的柵極以及V相驅(qū)動(dòng)器42的節(jié)點(diǎn)NI連接到柵極驅(qū)動(dòng)器17。二極管13的陽極連接到 U相驅(qū)動(dòng)器41的柵極電源15的輸出節(jié)點(diǎn)。V相驅(qū)動(dòng)器42的節(jié)點(diǎn)NI連接到電動(dòng)機(jī)44的V 相端子(V相線圈的端子之一)。
V相驅(qū)動(dòng)器43等價(jià)于在柵極電源15被移除的情況下的U相驅(qū)動(dòng)器41。晶體管I 至4的柵極和V相驅(qū)動(dòng)器43的節(jié)點(diǎn)NI連接到柵極驅(qū)動(dòng)器17。二極管13的陽極連接到U 相驅(qū)動(dòng)器41的柵極電源15的輸出節(jié)點(diǎn)。W相驅(qū)動(dòng)器43的節(jié)點(diǎn)NI連接到電動(dòng)機(jī)44的W相 端子(W相線圈的端子之一)。電動(dòng)機(jī)44的U相線圈、V相線圈和W相線圈的其他端子彼此 連接。
在此逆變器中，通過所謂的120度通電方式把功率供應(yīng)到電動(dòng)機(jī)44以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 44的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。在120度通電方式中，采用120度增量來順序地接通U相驅(qū)動(dòng)器41、V相 驅(qū)動(dòng)器42和W相驅(qū)動(dòng)器43的上臂(晶體管I和2);以及，以相對(duì)于其的180度延遲，采用 120度增量順序地接通U相驅(qū)動(dòng)器41、V相驅(qū)動(dòng)器42和W相驅(qū)動(dòng)器43的下臂(晶體管3和 4)。在這樣做時(shí)，把三相AC功率供給電動(dòng)機(jī)44以驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)44的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。
接下來，說明在電流要從DC電源40經(jīng)由U相驅(qū)動(dòng)器41的上臂、電動(dòng)機(jī)44和V相 驅(qū)動(dòng)器42的下臂流動(dòng)到接地電壓GND線的情況。在此情況中，把大于高耐受電壓晶體管I 和3的閾值電壓的電壓(例如，12V)施加到驅(qū)動(dòng)器41和42的高耐受電壓晶體管I和3的 柵極。U相驅(qū)動(dòng)器41的低耐受電壓晶體管4關(guān)斷，V相驅(qū)動(dòng)器42的低耐受電壓晶體管2關(guān) 斷，而V相驅(qū)動(dòng)器42的低耐受電壓晶體管4接通。在此狀態(tài)下，U相驅(qū)動(dòng)器41的低耐受電 壓晶體管2接通和關(guān)斷。
當(dāng)U相驅(qū)動(dòng)器41的低耐受電壓晶體管2接通時(shí)，電流從DC電源40經(jīng)由U相驅(qū)動(dòng) 器41的晶體管I和2、電動(dòng)機(jī)44的U相線圈和V相線圈以及V相驅(qū)動(dòng)器42的晶體管3和 4而流動(dòng)到接地電壓GND線。
接下來，當(dāng)U相驅(qū)動(dòng)器41的低耐受電壓晶體管2關(guān)斷時(shí)，電流繼續(xù)流動(dòng)通過電動(dòng) 機(jī)的U相線圈和V相線圈。鑒于此，續(xù)流電流從接地電壓GND線經(jīng)由U相驅(qū)動(dòng)器41的寄生 二極管4a和高耐受晶體管3、電動(dòng)機(jī)44以及V相驅(qū)動(dòng)器42的晶體管3和4流動(dòng)到接地電 壓GND線。
類似地，通過三個(gè)驅(qū)動(dòng)器41至44的控制，能給電動(dòng)機(jī)44供應(yīng)如圖7中所示的正 弦波狀的電流。在圖7中，為了圖示的簡(jiǎn)單化，僅示出了 U相電流的波形和V相電流的波形， 省略了 W相電流的波形。
在此第三實(shí)施例中，也與第一和第二實(shí)施例一樣，恢復(fù)電流能夠得以減小，功率 損耗減小。
此外，在此第三實(shí)施例中，也與第二實(shí)施例一樣，作為高耐受電壓晶體管I和3 可以使用MOS晶體管來代替IGBT，由此可以減小高耐受電壓晶體管的接通狀態(tài)的功率損耗 (傳導(dǎo)損耗)。任選地，可以類似于第二實(shí)施例來執(zhí)行低耐受電壓晶體管2和4的同步整流。
(第四實(shí)施例)圖8是表示基于本發(fā)明的第四實(shí)施例的推挽DC/DC轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)的電路框圖。在圖 8中，轉(zhuǎn)換器配備有柵極電源50、柵極驅(qū)動(dòng)器51、DC電源52、N溝道MOS晶體管53和54、 變壓器55、驅(qū)動(dòng)器56和57以及負(fù)載58。
柵極電源50輸出門電壓。變壓器55包括初級(jí)繞組55a和次級(jí)繞組55b。DC電源 52的正電極連接到初級(jí)繞組55a的中點(diǎn)。晶體管53連接在初級(jí)繞組55a的一個(gè)端子和DC 電源52的負(fù)電極之間。晶體管54連接在初級(jí)繞組55a的另一個(gè)端子和DC電源52的負(fù)電 極之間。晶體管53和54的柵極連接到柵極驅(qū)動(dòng)器51。柵極驅(qū)動(dòng)器51以交替的方式把柵 極電源50的門電壓施加給晶體管53和54的柵極。在這樣做時(shí)，晶體管53和54以交替的 方式接通，并且在變壓器55的次級(jí)繞組55b中生成AC電壓。
驅(qū)動(dòng)器56包括圖1中所示出的逆變器中的晶體管I至4、電容器11、二極管13、柵 極電源15以及柵極驅(qū)動(dòng)器17。高耐受電壓晶體管I和低耐受電壓晶體管2串聯(lián)連接在負(fù) 載58和節(jié)點(diǎn)NI之間。高耐受電壓晶體管3和低耐受電壓晶體管4串聯(lián)連接在節(jié)點(diǎn)NI和 接地電壓GND線之間。節(jié)點(diǎn)NI連接到變壓器55的次級(jí)繞組55b的一個(gè)端子。
電容器11連接在晶體管I的柵極和節(jié)點(diǎn)NI之間。二極管13的陰極連接到晶體 管I的柵極，而其陽極連接到晶體管3的柵極以及柵極電源15的輸出節(jié)點(diǎn)。晶體管I至4 的柵極以及節(jié)點(diǎn)NI連接到柵極驅(qū)動(dòng)器17。
驅(qū)動(dòng)器57等價(jià)于在柵極電源15被移除的情況下的驅(qū)動(dòng)器56。晶體管I至4的 柵極和驅(qū)動(dòng)器57的節(jié)點(diǎn)NI連接到柵極驅(qū)動(dòng)器17。二極管13的陽極連接到驅(qū)動(dòng)器56的柵 極電源15的輸出節(jié)點(diǎn)。驅(qū)動(dòng)器57的節(jié)點(diǎn)NI連接到變壓器55的次級(jí)繞組55b的另一個(gè)端子。
接下來，將說明此轉(zhuǎn)換器的工作。把大于高耐受電壓晶體管的閾值電壓VTH的DC 電壓(例如，12V)施加到驅(qū)動(dòng)器56和57的高耐受電壓晶體管I和3中的每一個(gè)的柵極。驅(qū) 動(dòng)器56和57的低耐受電壓晶體管2和4關(guān)斷，并且晶體管53和54以交替的方式接通。
在晶體管54處于關(guān)斷狀態(tài)的情況下，當(dāng)晶體管53接通時(shí)，電流從DC電源52流動(dòng) 到變壓器55的初級(jí)繞組55a以及晶體管53，并且在變壓器55的次級(jí)繞組55b中感應(yīng)了正 電壓。在這樣做時(shí)，電流從接地電壓GND線經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器56的寄生二極管4a和高耐受電壓 晶體管3、次級(jí)繞組55b、驅(qū)動(dòng)器57的寄生二極管2a和高耐受電壓晶體管I以及負(fù)載58流 動(dòng)到接地電壓GND線。依賴于變壓器55的匝數(shù)比的值的電壓被施加到負(fù)載58。
接下來，當(dāng)晶體管53關(guān)斷時(shí)，電流從DC電源52至變壓器55的初級(jí)繞組55a的流 動(dòng)被中斷，并且電流至次級(jí)繞組55b的流動(dòng)也被中斷。此時(shí)，流動(dòng)到驅(qū)動(dòng)器56的寄生二極 管4a和驅(qū)動(dòng)器57的寄生二極管2a的電荷以及在該電路的寄生電容中累聚的電荷作為恢 復(fù)電流流動(dòng)。
在晶體管53處于關(guān)斷狀態(tài)的情況下，當(dāng)晶體管54接通時(shí)，電流從DC電源52流動(dòng) 到變壓器55的初級(jí)繞組55a以及晶體管54，并且在變壓器55的次級(jí)繞組55b中感應(yīng)了負(fù) 電壓。在這樣做時(shí)，電流從接地電壓GND線經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器57的寄生二極管4a和高耐受電壓 晶體管3、次級(jí)繞組55b、驅(qū)動(dòng)器56的寄生二極管2a和高耐受電壓晶體管I以及負(fù)載58流 動(dòng)到接地電壓GND線。依賴于變壓器55的匝數(shù)比的值的電壓被施加到負(fù)載58。
接下來，當(dāng)晶體管54關(guān)斷時(shí)，電流從DC電源52至變壓器55的初級(jí)繞組55a的流 動(dòng)被中斷，并且電流至次級(jí)繞組55b的流動(dòng)也被中斷。此時(shí)，流動(dòng)到驅(qū)動(dòng)器57的寄生二極管4a和驅(qū)動(dòng)器56的寄生二極管2a的電荷以及在該電路的寄生電容中累聚的電荷作為恢復(fù)電流流動(dòng)。
在此第四實(shí)施例中，基本上不存在電流至高耐受電壓晶體管I和3的寄生二極管 Ia和3a的流動(dòng)，因此能夠大幅地減小恢復(fù)電流，并且能夠?qū)崿F(xiàn)高效率的轉(zhuǎn)換器。
此外，在此第四實(shí)施例中，與在第二實(shí)施例中一樣，可以使用MOS晶體管而不是IGBT作為高耐受電壓晶體管I和3，因此能夠減小高耐受電壓晶體管的接通狀態(tài)的功率損耗(傳導(dǎo)損耗)。任選地，可以類似于第二實(shí)施例，來執(zhí)行低耐受電壓晶體管2和4的同步整流。
可能的是，把前面提及的第一至第四實(shí)施例的切換式電源裝置(逆變器、變換器) 用在空氣調(diào)節(jié)器、太陽能控制器、機(jī)動(dòng)車等中。通過在空氣調(diào)節(jié)器、太陽能控制器、機(jī)動(dòng)車等中使用前面提及的第一至第四實(shí)施例的切換式電源裝置(逆變器、變換器)，能夠得到高效率的空氣調(diào)節(jié)器、太陽能控制器、機(jī)動(dòng)車等。如在圖9中所示出的結(jié)構(gòu)例中，例如，空氣調(diào)節(jié)器配備有整流/平滑電路101，其用于對(duì)從商用AC電源輸出的AC電壓進(jìn)行整流和平滑； 逆變器102，其用于把從整流/平滑電路101輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓；以及壓縮機(jī)三相電動(dòng)機(jī)103，其用于通過從逆變器102輸出的三相AC電壓來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)。如在圖1OA所示出的結(jié)構(gòu)例中，例如，太陽能控制器可以配備有太陽能面板104，其具有多個(gè)太陽能電池單元；和轉(zhuǎn)換器105，其用于對(duì)從太陽能面板104輸出的DC電壓進(jìn)行遞升或遞降，其中，從轉(zhuǎn)換器105輸出的DC電壓被供應(yīng)到DC負(fù)載(接受DC電壓的負(fù)載；包括諸如電池等的儲(chǔ)存裝置)106?；蛘?，如在圖1OB所示出的結(jié)構(gòu)例中，例如，太陽能控制器可以配備有 太陽能面板107，其具有多個(gè)太陽能電池單元；轉(zhuǎn)換器108，其用于對(duì)從太陽能面板107輸出的DC電壓進(jìn)行遞升或遞降；以及逆變器109，其用于把從轉(zhuǎn)換器108輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓，其中，從逆變器109輸出的三相AC電壓被供應(yīng)到AC負(fù)載(接受三相AC電壓的負(fù)載)110。如在圖11中所示出的結(jié)構(gòu)例中，例如，機(jī)動(dòng)車可以配備有電池111 ;逆變器 112，其用于把從電池111輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓；三相電動(dòng)機(jī)103，其用于通過從逆變器103輸出的三相AC電壓進(jìn)行驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)；以及驅(qū)動(dòng)輪114，其鏈接到三相電動(dòng)機(jī)103 的旋轉(zhuǎn)軸。在前面提及的示例中，優(yōu)選的是，轉(zhuǎn)換器105和108具有用于以使由太陽能面板 104和107生成的功率最大化的方式來控制太陽能面板104和107的工作點(diǎn)的最大功率點(diǎn)追蹤(MPPT)控制功能。此外，盡管在前面提及的示例中，逆變器102、109和112把DC電壓轉(zhuǎn)換為三相AC電壓，但是變更為把DC電壓轉(zhuǎn)換為單相AC電壓的結(jié)構(gòu)也是可能的，其中根據(jù)該變更對(duì)電動(dòng)機(jī)、AC負(fù)載的規(guī)格進(jìn)行變更。
本文所公開的實(shí)施例在所有方面僅僅是示例性的并且不應(yīng)當(dāng)被解釋為是限制性的。本發(fā)明的范圍通過權(quán)利要求書示出，而不是通過前面提及的`說明示出，并且意圖包括權(quán)利要求書的等同物以及落入其范圍的所有變更。
權(quán)利要求
1.一種切換式電源裝置，其配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，所述第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生二極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，并且在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管而關(guān)斷所述第二晶體管。
2.如權(quán)利要求1所述的切換式電源裝置， 所述驅(qū)動(dòng)電路向所述第一晶體管的控制電極施加比通過把所述第一晶體管的閾值電壓加到所述第二節(jié)點(diǎn)的電壓而獲得的電壓大的電壓，并且接通所述第一晶體管。
3.如權(quán)利要求2所述的切換式電源裝置， 所述驅(qū)動(dòng)電路包括 電容器，其連接在所述第一晶體管的控制電極和所述第二節(jié)點(diǎn)之間；和二極管，其陰極連接到所述第一晶體管的控制電極，并且其陽極接受比所述第一晶體管的閾值電壓大的電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的切換式電源裝置， 當(dāng)所述切換式電源裝置工作時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管，以及當(dāng)所述切換式電源裝置停用時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述第一晶體管。
5.如權(quán)利要求4所述的切換式電源裝置， 所述驅(qū)動(dòng)電路包括 電容器，其連接在所述第一晶體管的控制電極和所述第二節(jié)點(diǎn)之間； 二極管，其陰極連接到所述第一晶體管的控制電極；和 第三晶體管，其第一電極接受比所述第一晶體管的閾值電壓大的電壓，以及其第二電極連接到所述二極管的陽極；和 當(dāng)所述切換式電源裝置工作時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三晶體管和接通所述第一晶體管，以及當(dāng)所述切換式電源裝置停用時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述第三晶體管和關(guān)斷所述第一晶體管。
6.如權(quán)利要求1所述的切換式電源裝置，其還配備有 線圈，其用于對(duì)電磁能量進(jìn)行累聚和釋放， 所述線圈的一個(gè)端子連接到所述第一或第二節(jié)點(diǎn)。
7.如權(quán)利要求1所述的切換式電源裝置，其還配備有 變壓器，其包括初級(jí)繞組和次級(jí)繞組， 所述初級(jí)繞組的一個(gè)端子連接到所述第一或第二節(jié)點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求1所述的切換式電源裝置，其還配備有齊納二極管，其陽極連接到所述第二晶體管的第二電極，以及其陰極連接到所述第二晶體管的第一電極。
9.一種切換式電源裝置，其配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，所述第一晶體管和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生二極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管和第二晶體管，以及在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管，當(dāng)電流已經(jīng)開始從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)時(shí)所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第二晶體管，以及在電流停止從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)之前所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述第二晶體管。
10.如權(quán)利要求9所述的切換式電源裝置， 所述驅(qū)動(dòng)電路向所述第一晶體管的控制電極施加比通過把所述第一晶體管的閾值電壓加到所述第二節(jié)點(diǎn)的電壓而獲得的電壓大的電壓，并且接通所述第一晶體管。
11.如權(quán)利要求10所述的切換式電源裝置， 所述驅(qū)動(dòng)電路包括 電容器，其連接在所述第一晶體管的控制電極和所述第二節(jié)點(diǎn)之間；和 二極管，其陰極連接到所述第一晶體管的控制電極，并且其陽極接受比所述第一晶體管的閾值電壓大的電壓。
12.如權(quán)利要求9所述的切換式電源裝置， 當(dāng)所述切換式電源裝置工作時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管，以及當(dāng)所述切換式電源裝置停用時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述第一晶體管。
13.如權(quán)利要求12所述的切換式電源裝置， 所述驅(qū)動(dòng)電路包括 電容器，其連接在所述第一晶體管的控制電極和所述第二節(jié)點(diǎn)之間； 二極管，其陰極連接到所述第一晶體管的控制電極；和 第三晶體管，其第一電極接受比所述第一晶體管的閾值電壓大的電壓，以及其第二電極連接到所述二極管的陽極；和 當(dāng)所述切換式電源裝置工作時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三晶體管和接通所述第一晶體管，以及當(dāng)所述切換式電源裝置停用時(shí)，所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述第三晶體管和關(guān)斷所述第一晶體管。
14.如權(quán)利要求9所述的切換式電源裝置，其還配備有 線圈，其用于對(duì)電磁能量進(jìn)行累聚和釋放， 所述線圈的一個(gè)端子連接到第一或第二節(jié)點(diǎn)。
15.如權(quán)利要求9所述的切換式電源裝置，其還配備有 變壓器，其包括初級(jí)繞組和次級(jí)繞組， 所述初級(jí)繞組的一個(gè)端子連接到第一或第二節(jié)點(diǎn)。
16.如權(quán)利要求9所述的切換式電源裝置，其還配備有 齊納二極管，其陽極連接到所述第二晶體管的第二電極，以及其陰極連接到所述第二晶體管的第一電極。
17.一種切換式電源裝置，其配備有 第一晶體管，其第一電極連接到電源電壓線； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到輸出節(jié)點(diǎn)； 第三晶體管，其第一電極連接到所述輸出節(jié)點(diǎn)； 第四晶體管，其第一電極連接到所述第三晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到基準(zhǔn)電壓線；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，所述第一至第四晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生二極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓； 其中，所述第三晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第四晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述電源電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述電源電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管并且關(guān)斷所述第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述基準(zhǔn)電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三和第四晶體管，以及在電流要從所述基準(zhǔn)電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三晶體管并且關(guān)斷所述第四晶體管。
18.如權(quán)利要求17所述的切換式電源裝置， 所述驅(qū)動(dòng)電路包括 電容器，其連接在所述第一晶體管的控制電極和所述輸出節(jié)點(diǎn)之間；和二極管，其陰極連接到所述第一晶體管的控制電極，并且其陽極連接到所述第三晶體管的控制電極；和 所述二極管的陽極接受比所述第一和第三晶體管的各個(gè)閾值電壓高的電壓。
19.一種轉(zhuǎn)換器，其被適配為對(duì)DC電壓進(jìn)行遞升或遞降，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路；其中，第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生_■極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，并且在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管而關(guān)斷所述第二晶體管。
20.一種轉(zhuǎn)換器，其被適配為對(duì)DC電壓進(jìn)行遞升或遞降，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生_■極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，以及在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管，當(dāng)電流已經(jīng)開始從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)時(shí)所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第二晶體管，以及在電流停止從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)之前所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述第二晶體管。
21.一種轉(zhuǎn)換器，其被適配為對(duì)DC電壓進(jìn)行遞升或遞降，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到電源電壓線； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到輸出節(jié)點(diǎn)； 第三晶體管，其第一電極連接到所述輸出節(jié)點(diǎn)； 第四晶體管，其第一電極連接到所述第三晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到基準(zhǔn)電壓線；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一至第四晶體管中的每一個(gè)均具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生二極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓； 其中，所述第三晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第四晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和其中，在電流要從所述電源電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述電源電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管并且關(guān)斷所述第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述基準(zhǔn)電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三和第四晶體管，以及在電流要從所述基準(zhǔn)電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三晶體管并且關(guān)斷所述第四晶體管。
22.一種逆變器，其被適配為把DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生_■極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，并且在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管而關(guān)斷所述第二晶體管。
23.一種逆變器，其被適配為把DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生_■極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，以及在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管，當(dāng)電流已經(jīng)開始從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)時(shí)所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第二晶體管，以及在電流停止從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)之前所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述第二晶體管。
24.一種逆變器，其被適配為把DC電壓轉(zhuǎn)換為AC電壓，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有第一晶體管，其第一電極連接到電源電壓線； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到輸出節(jié)點(diǎn)； 第三晶體管，其第一電極連接到所述輸出節(jié)點(diǎn)； 第四晶體管，其第一電極連接到所述第三晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到基準(zhǔn)電壓線；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一至第四晶體管中的每一個(gè)均具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生二極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓； 其中，所述第三晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第四晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述電源電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述電源電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管并且關(guān)斷所述第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述基準(zhǔn)電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通第三和第四晶體管，以及在電流要從所述基準(zhǔn)電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三晶體管并且關(guān)斷所述第四晶體管。
25.—種空氣調(diào)節(jié)器，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生_■極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，并且在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管而關(guān)斷所述第二晶體管。
26.—種空氣調(diào)節(jié)器，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生二極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，以及在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管，以及當(dāng)電流已經(jīng)開始從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)時(shí)所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第二晶體管，以及在電流停止從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)之前所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述第二晶體管。
27.一種空氣調(diào)節(jié)器，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到電源電壓線； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到輸出節(jié)點(diǎn)； 第三晶體管，其第一電極連接到所述輸出節(jié)點(diǎn)； 第四晶體管，其第一電極連接到所述第三晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到基準(zhǔn)電壓線；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一至第四晶體管中的每一個(gè)均具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生二極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓； 其中，所述第三晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第四晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述電源電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述電源電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管并且關(guān)斷所述第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述基準(zhǔn)電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通第三和第四晶體管，以及在電流要從所述基準(zhǔn)電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三晶體管并且關(guān)斷所述第四晶體管。
28.—種太陽能控制器，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路；其中，第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生_■極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，并且在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管而關(guān)斷所述第二晶體管。
29.一種太陽能控制器，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生_■極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓;和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，以及在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管，當(dāng)電流已經(jīng)開始從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)時(shí)所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第二晶體管，以及在電流停止從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)之前所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述第二晶體管。
30.一種太陽能控制器，其配備有 切換式電源裝置； 第一晶體管，其第一電極連接到電源電壓線； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到輸出節(jié)點(diǎn)； 第三晶體管，其第一電極連接到所述輸出節(jié)點(diǎn)； 第四晶體管，其第一電極連接到所述第三晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到基準(zhǔn)電壓線；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一至第四晶體管中的每一個(gè)均具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生二極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓； 其中，所述第三晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第四晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述電源電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述電源電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管并且關(guān)斷所述第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述基準(zhǔn)電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三和第四晶體管，以及在電流要從所述基準(zhǔn)電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三晶體管并且關(guān)斷所述第四晶體管。
31.ー種機(jī)動(dòng)車，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一和第二晶體管中的每ー個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生_■極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，并且在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管而關(guān)斷所述第二晶體管。
32.—種機(jī)動(dòng)車，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)； 第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；和驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一和第二晶體管中的每ー個(gè)具有在正向方向上連接在第二和第一電極之間的寄生_■極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓；和 其中，在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，以及在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管，當(dāng)電流已經(jīng)開始從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)時(shí)所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第二晶體管，以及在電流停止從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)之前所述驅(qū)動(dòng)電路關(guān)斷所述第二晶體管。
33.ー種機(jī)動(dòng)車，其配備有 切換式電源裝置； 其中，所述切換式電源裝置配備有 第一晶體管，其第一電極連接到電源電壓線；第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到輸出節(jié)點(diǎn)； 第三晶體管，其第一電極連接到所述輸出節(jié)點(diǎn)； 第四晶體管，其第一電極連接到所述第三晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到基準(zhǔn)電壓線；和 驅(qū)動(dòng)電路； 其中，第一至第四晶體管中的每ー個(gè)均具有在正向方向上連接在所述第二和第一電極之間的寄生ニ極管； 其中，所述第一晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第二晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓； 其中，所述第三晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓高于所述第四晶體管的第一和第二電極之間的耐受電壓； 和 其中，在電流要從所述電源電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述電源電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管并且關(guān)斷所述第二晶體管，在電流要從所述輸出節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述基準(zhǔn)電壓線的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通第三和第四晶體管，以及在電流要從所述基準(zhǔn)電壓線流動(dòng)到所述輸出節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第三晶體管并且關(guān)斷所述第四晶體管。
全文摘要
本發(fā)明提供一種切換式電源裝置，該切換式電源裝置配備有高耐受電壓第一晶體管，其第一電極連接到第一節(jié)點(diǎn)；低耐受電壓第二晶體管，其第一電極連接到所述第一晶體管的第二電極，以及其第二電極連接到第二節(jié)點(diǎn)；以及驅(qū)動(dòng)電路。所述第一和第二晶體管中的每一個(gè)具有在正向方向上連接在所述第二和第一電極之間的寄生二極管。在電流要從所述第一節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第二節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一和第二晶體管，并且在電流要從所述第二節(jié)點(diǎn)流動(dòng)到所述第一節(jié)點(diǎn)的情況中，所述驅(qū)動(dòng)電路接通所述第一晶體管而關(guān)斷所述第二晶體管。
文檔編號(hào)B60L11/18GK103036466SQ20121036823
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者小宮健治, 若生周治, 柴田晃秀, 巖田浩 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社