專利名稱：用于脈沖控制的逆變器的功率輸出級(jí)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于脈沖控制的逆變器的功率輸出級(jí)。
背景技術(shù)：
已經(jīng)公知，例如在工業(yè)驅(qū)動(dòng)裝置中、在混合動(dòng)力車輛中以及在電動(dòng)車輛中使用脈沖控制的逆變器(Pulswechselrichter)。這種脈沖控制的逆變器具有在使用半導(dǎo)體開關(guān)的情況下實(shí)現(xiàn)的功率輸出級(jí)。通常，在公知的功率輸出級(jí)中使用IGBT半橋。圖1中示出了公知的IGBT半橋的例子。那里所示的IGBT半橋具有控制端子Sl和 S2、第一 IGBT Tl、第二 IGBT T2、第一二極管D1、第二二極管D2以及功率端子Plus、Phase 和Minus。功率端子Plus是用于正供給電壓的端子，功率端子Phase是相電壓端子，功率端子Minus是用于負(fù)供給電壓的端子。IGBT Tl的柵極與控制端子Sl連接。IGBT T2的柵極與控制端子S2連接?？刂贫俗覵l和S2由未示出的控制單元供應(yīng)控制信號(hào)。IGBT Tl的集電極與功率端子Plus連接，IGBT Tl的發(fā)射極與功率端子Phase連接。此外，在功率端子Wiase與功率端子Plus之間設(shè)置有二極管D1，該二極管的陽(yáng)極與功率端子Phase連接，該二極管的陰極與功率端子Plus連接。IGBT T2的集電極與功率端子Phase連接，IGBT T2的發(fā)射極與功率端子Minus連接。此外，在功率端子Minus與功率端子Phase之間設(shè)置有二極管D2，該二極管的陽(yáng)極與功率端子Minus連接，該二極管的陰極與功率端子Phase連接。此外已經(jīng)公知，將多個(gè)半橋并聯(lián)連接，以便提供較大的輸出電流。圖2中示出了這種并聯(lián)連接兩個(gè)半橋HB1、HB2的例子。半橋HBl具有控制端子Sl和S2、第一 IGBT T3、第二 IGBT T4、第一二極管D3、第二二極管D4以及功率端子Plus、Phase和Minus。第一 IGBT T3的柵極與控制端子Sl連接，IGBT T4的柵極與控制端子S2連接。第一 IGBT T3的集電極與功率端子Plus連接，第一 IGBT T3的發(fā)射極與功率端子Wmse連接。 此外，在功率端子Wiase與功率端子Plus之間設(shè)置有二極管D3，該二極管的陽(yáng)極與功率端子Phase連接，該二極管的陰極與功率端子Plus連接。第二 IGBT T4的集電極與功率端子I^hase連接，第二 IGBT T4的發(fā)射極與功率端子Minus連接。此外，在功率端子Minus與功率端子Wiase之間設(shè)置有二極管D4，該二極管的陽(yáng)極與功率端子Minus連接，該二極管的陰極與功率端子Phase連接。就控制端子和功率端子而言，半橋HB2與半橋HBl并聯(lián)連接。因此，第二半橋HB2的第一控制端子與第一半橋HBl的控制端子Sl連接，第二半橋HB2的第二控制端子與第一半橋的控制端子S2連接。另外，第二半橋HB2具有第三IGBT T5、第四IGBT T6、第三二極管D5、第四二極管D6以及功率端子Plus、Phase和Minus，其中， 這些功率端子中的每個(gè)分別與第一半橋的一個(gè)所屬的功率端子連接。第三IGBT T5的柵極與控制端子Sl連接，第四IGBT T6的柵極與控制端子S2連接。第三IGBT T5的集電極與功率端子Plus連接，第三IGBT T5的發(fā)射極與功率端子Wiase 連接。此外，在功率端子Wiase與功率端子Plus之間設(shè)置有二極管D5，該二極管的陽(yáng)極與功率端子Phase連接，該二極管的陰極與功率端子Plus連接。第四IGBT T6的集電極與功率端子Phase連接，第四IGBT T6的發(fā)射極與功率端子Minus連接。此外，在功率端子Minus與功率端子Wiase之間設(shè)置有二極管D6，該二極管的陽(yáng)極與功率端子Minus連接，該二極管的陰極與功率端子Phase連接。當(dāng)這樣并聯(lián)連接多個(gè)半橋時(shí)，會(huì)產(chǎn)生可能嚴(yán)重影響IGBT開關(guān)特性甚至可能引起一個(gè)或多個(gè)IGBT受損的補(bǔ)償電流和波動(dòng)。

發(fā)明內(nèi)容
與此相比，具有權(quán)利要求1中給出的特征的功率輸出級(jí)具有優(yōu)點(diǎn)由于使用半控制的(halbgesteuerter)半橋，不再產(chǎn)生可能影響IGBT開關(guān)特性甚至可能引起一個(gè)或多個(gè) IGBT受損的瞬變電流和振動(dòng)。該優(yōu)點(diǎn)應(yīng)歸因于與現(xiàn)有技術(shù)不同，IGBT的控制端子不再并聯(lián)連接。因此，不會(huì)出現(xiàn)接地回路。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于對(duì)于所使用的每個(gè)半控制的半橋僅還設(shè)置一個(gè)IGBT。 因?yàn)榭傮w上需要很少的構(gòu)件，所以，所需構(gòu)件可設(shè)計(jì)得較大。本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于一個(gè)IGBT的控制導(dǎo)線僅還須引到一個(gè)外部端子。因此可在沒有并聯(lián)連接控制端子的情況下獲得較大的IGBT面積。由于寄生電感較小而得到本發(fā)明的又另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。寄生電感在功率輸出級(jí)的半橋的開關(guān)過程中產(chǎn)生過電壓。該過電壓在使用半控制的半橋的情況下降低。借助于其它附圖由本發(fā)明的以下描述得到本發(fā)明的其它有利特征。


圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)彼此連接的半控制的半橋的草圖，以及
圖4是一個(gè)曲線圖，在該曲線圖中解釋了相電流的變化曲線及其在半控制的半橋的構(gòu)件上的分布。
具體實(shí)施例方式圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)彼此連接的半控制的半橋HB3、HB4的草圖。半橋 HB3具有控制端子Si、唯——個(gè)IGBT T7、二極管D8以及功率端子Plus、Phase和Minus。IGBT T7的柵極與控制端子Sl連接，IGBT Τ7的集電極與功率端子Plus連接，IGBT T7的發(fā)射極與功率端子Phase連接。二極管D8連接在功率端子Minus與功率端子Phase 之間，其中，二極管D8的陽(yáng)極與功率端子Minus連接，二極管D8的陰極與功率端子Wiase 連接。半橋HB4具有控制端子S2、唯——個(gè)IGBT T10、二極管D9以及功率端子Plus、 Phase和Minus。IGBT TlO的柵極與控制端子S2連接，IGBT TlO的集電極與功率端子Wiase 連接。IGBT TlO的發(fā)射極與功率端子Minus連接。二極管D9連接在功率端子Phase與功率端子Plus之間，其中，二極管D9的陽(yáng)極與功率端子Phase連接，二極管D9的陰極與功率端子Plus連接。
第一半橋HB3的功率端子Plus與第二半橋HB4的功率端子Plus連接。第一半橋HB3的功率端子Phase與第二半橋HB4的功率端子Phase連接。第一半橋HB3的功率端子Minus與第二半橋HB4的功率端子Minus連接。因此，第二半橋HB4的功率端子分別與第一半橋的一個(gè)所屬的功率端子連接。這相應(yīng)于兩個(gè)半橋的功率端子的并聯(lián)連接。兩個(gè)半橋的控制端子Sl和S2彼此不連接。兩個(gè)半橋分別是一個(gè)半控制的半橋， 因?yàn)橄鄳?yīng)的半橋的用作開關(guān)元件的二極管不是從外部控制的結(jié)構(gòu)元件。其結(jié)果是，每個(gè)半橋僅需要唯一一個(gè)控制端子。前面描述的半控制的半橋例如可在混合動(dòng)力車輛中以及電動(dòng)車輛中的逆變器中使用。這種半控制的半橋的優(yōu)點(diǎn)尤其是在于這種半控制的半橋不具有并聯(lián)連接的控制端子，由此避免出現(xiàn)接地回路。此外，與現(xiàn)有技術(shù)相比，可實(shí)現(xiàn)更大的芯片面積。另外，在相應(yīng)的半橋內(nèi)部以及就相應(yīng)的半橋的外部端子而言半橋的布線投入也降低。另外，與IGBT分別具有并聯(lián)連接的二極管的現(xiàn)有技術(shù)相比，存在較小的有效寄生電感。圖4示出了一個(gè)曲線圖，在該曲線圖中解釋了流過半橋的相端子的相電流的變化曲線及其在所屬的半控制的半橋的構(gòu)件上的分布。在該曲線圖中，沿著縱坐標(biāo)繪制了比例 iPhasyiMax，沿著橫坐標(biāo)繪制了時(shí)間ντ?？梢钥吹?，相電流具有正弦形的變化曲線并且僅分別在各個(gè)半橋的IGBT與二極管之間變換。僅當(dāng)相電流過零時(shí)進(jìn)行從一個(gè)半橋到另一個(gè)半橋的電流變換。因此，在所示的實(shí)施例中，在t/T=0與t/T=0. 5之間的第一正半波期間，電流流過晶體管TlO和二極管D9，在t/T=0. 5與t/T=l之間的第一負(fù)半波期間，電流流過晶體管T7和二極管D8，在t/T=l與t/T=l. 5之間的第二正半波期間，電流又流過晶體管TlO和二極管D9。因此，僅一個(gè)半橋內(nèi)部的寄生電感起作用。所述寄生電感明顯小于在兩個(gè)半橋之間的連接部分中會(huì)出現(xiàn)的寄生電感。
權(quán)利要求
1.用于脈沖控制的逆變器的功率輸出級(jí)，其特征在于所述功率輸出級(jí)具有半控制的半橋。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的功率輸出級(jí)，其特征在于所述半控制的半橋具有控制端子和功率端子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的功率輸出級(jí)，其特征在于所述功率端子包括用于正供給電壓的端子(Plus)、用于負(fù)供給電壓的端子(Minus)以及相電壓端子(Phase)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的功率輸出級(jí)，其特征在于所述半控制的半橋(HB3)具有唯一一個(gè)IGBT (T7)，所述IGBT的柵極與所述控制端子(Si)連接，所述IGBT的集電極與所述用于正供給電壓的端子(Plus)連接，所述IGBT的發(fā)射極與所述相電壓端子(Phase)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4的功率輸出級(jí)，其特征在于所述半控制的半橋(HB3)具有唯一一個(gè)二極管(D8)，所述二極管的陽(yáng)極與所述用于負(fù)供給電壓的端子(Minus)連接，所述二極管的陰極與所述相電壓端子(Phase)連接。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求之一的功率輸出級(jí)，其特征在于所述功率輸出級(jí)具有一個(gè)另外的半控制的半橋(HB4)，所述另外的半控制的半橋的功率端子分別與所述半控制的半橋 (HB3)的一個(gè)所屬的功率端子連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的功率輸出級(jí)，其特征在于所述另外的半控制的半橋(HB4)具有唯一一個(gè)IGBT (T10)，所述IGBT的柵極與另一個(gè)控制端子(S2)連接，所述IGBT的集電極與所述相電壓端子(Phase)連接，所述IGBT的發(fā)射極與所述功率端子(Minus)連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7的功率輸出級(jí)，其特征在于所述另外的半控制的半橋(HB4) 具有唯一一個(gè)二極管(D9)，所述二極管的陽(yáng)極與所述相電壓端子(Phase)連接，所述二極管的陰極與所述功率端子(Plus)連接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于脈沖控制的逆變器的功率輸出級(jí)，其中所述功率輸出級(jí)具有半橋。其包括控制端子和功率端子。所述功率端子包括用于正供給電壓的端子、用于負(fù)供給電壓的端子和相電壓端子。所述功率輸出級(jí)尤其具有兩個(gè)半控制的半橋，其功率端子并聯(lián)連接，其控制端子沒有彼此連接。
文檔編號(hào)H02M7/48GK102197578SQ200980141874
公開日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者施瓦茨 A., 屈納 J. 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司