平提供至輸出端2002。
[0124] 中性開關(guān)電路2300中包括由第一中性二極管2302和第H開關(guān)元件2306形成的 第一串聯(lián)電路，該第一串聯(lián)電路連接在中性輸入端2008與輸出端2002之間，用于在負(fù)預(yù)充 電的輸出端2002的情況下將中性電壓電平提供至輸出端2002。
[0125] 中性開關(guān)電路2300中還包括由第二中性二極管2304和第四開關(guān)元件2308形成 的第二串聯(lián)電路，該第二串聯(lián)電路連接在中性輸入端2008與輸出端2002之間，用于在正預(yù) 充電的輸出端2002的情況下將中性電壓電平提供至輸出端2002。
[0126] 因此，中性開關(guān)電路2300提供兩個(gè)不同路徑，用于將在中性輸入端2008提供的中 性電壓電平提供至輸出端2002。首先，在輸出端2002被正預(yù)充電的情況下，第二中性二極 管2304和第四開關(guān)元件2308將中性電壓電平提供至輸出端2002。其次，在輸出端2002被 負(fù)預(yù)充電的情況下，第一中性二極管2302和第H開關(guān)元件2306將中性電壓電平提供至輸 出端2002。
[0127] 有利地，因?yàn)檎拓?fù)開關(guān)電路1100、1200直接連接在相應(yīng)的正和負(fù)輸入端2004、 2006與輸出端2002之間，所W相對(duì)于第一實(shí)施例進(jìn)一步減小了 NPC轉(zhuǎn)換器2000的傳導(dǎo)損 耗。
[012引具體地，在NPC轉(zhuǎn)換器2000中，正和負(fù)開關(guān)電路1100、1200的僅兩個(gè)開關(guān)元件（而 非H個(gè)開關(guān)元件）將相應(yīng)的正和負(fù)電壓電平提供至輸出端2002,使得NPC轉(zhuǎn)換器2000的總 體效率提高。
[0129] 然而，同時(shí)，NPC轉(zhuǎn)換器2000的正和負(fù)開關(guān)電路1100、1200的組件必須承受比第 一實(shí)施例中更高的DC電壓。例如，在NPC轉(zhuǎn)換器2000在相應(yīng)的正和負(fù)輸入端2004、2006 被提供+600伏特的正電壓電平和-600伏特的負(fù)電壓電平的情況下，正和負(fù)開關(guān)電路1100、 1200在提供相應(yīng)的負(fù)和正半波期間經(jīng)受+/-1200伏特。
[0130] 特別地，在NPC轉(zhuǎn)換器2000中，正和負(fù)開關(guān)電路1100、1200的第一開關(guān)元件1102、 1202必須承受全部DC電壓，例如，為+/-1200伏特。類似地，正和負(fù)開關(guān)電路1100、1200的 旁路二極管1106、1206也必須承受全部DC電壓，例如，為+/-1200伏特。
[0131] 在該個(gè)方面，在NPC轉(zhuǎn)換器2000中，第一開關(guān)元件1102、1202和旁路二極管1106、 1206相對(duì)于NPC轉(zhuǎn)換器2000的其它組件需要不同的額定電壓，該不是第一實(shí)施例的NPC轉(zhuǎn) 換器的組件的情況。
[0132] 第二實(shí)施例的NPC轉(zhuǎn)換器2000的操作對(duì)應(yīng)于第一實(shí)施例的NPC轉(zhuǎn)換器的操作，具 體地；W與第一實(shí)施例的相應(yīng)的第H和第四開關(guān)元件1302U304相同的方式控制中性開關(guān) 電路2300的第H和第四開關(guān)元件2302、2304,其中唯一區(qū)別在于；在無功功率期間，中性開 關(guān)電路2300的第H /第四開關(guān)元件2306/2308不被控制為分別在正/負(fù)半波的持續(xù)時(shí)間 內(nèi)處于接通狀態(tài)中。
[0133] 總之，由于第二實(shí)施例的NPC轉(zhuǎn)換器2000與第一實(shí)施例的NPC轉(zhuǎn)換器在結(jié)構(gòu)和操 作上的相似性，相同NPC轉(zhuǎn)換器2000實(shí)現(xiàn)關(guān)于第一實(shí)施例指出的優(yōu)點(diǎn)，特別是減小傳導(dǎo)損 耗、W及無功功率時(shí)由反向恢復(fù)效應(yīng)引起的開關(guān)損耗。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種用于在電源模塊中使用的中性點(diǎn)謝位NPC轉(zhuǎn)換器，包括： 正和負(fù)開關(guān)電路，被配置為向輸出端分別提供在正和負(fù)輸入端提供的正和負(fù)電壓電 平；W及 中性開關(guān)電路，被配置為向所述輸出端提供在中性輸入端提供的中性電壓電平； 其中，所述正和負(fù)開關(guān)電路的每個(gè)包括用于控制所述正和負(fù)電壓電平向所述輸出端的 提供的兩個(gè)開關(guān)元件的串聯(lián)電路與反向偏置的旁路二極管的并聯(lián)電路； 其中，所述正和負(fù)開關(guān)電路中包括的所述串聯(lián)電路的每個(gè)由具有體二極管的第一開關(guān) 元件W及用于同步整流的第二開關(guān)元件形成； 其中，對(duì)于同步整流，所述正和負(fù)開關(guān)電路中包括的第二開關(guān)元件被配置為阻止反向 漏極電流（Ids)流過相應(yīng)的正和負(fù)開關(guān)電路中包括的第一開關(guān)元件的體二極管。
2. 如權(quán)利要求1所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中，所述正和負(fù)開關(guān)電路中包括的第二開關(guān)元件 具有體二極管，并且所述第二開關(guān)元件的體二極管相對(duì)于相應(yīng)的正和負(fù)開關(guān)電路中包括的 第一開關(guān)元件的體二極管具有相反方向。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中，所述正和負(fù)開關(guān)電路中包括的第二開關(guān) 元件具有比相應(yīng)的正和負(fù)開關(guān)電路中包括的旁路二極管的闊值電壓（Vth)更高的漏極電 壓（Vds)阻斷能力。
4. 如權(quán)利要求1所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中，所述正和負(fù)開關(guān)電路中包括的第一開關(guān)元件 是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOSFET。
5. 如權(quán)利要求1所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中，所述正和負(fù)開關(guān)電路中包括的第二開關(guān)元件 是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管MOS陽T、GaN型MISFET、或GaN型肥MT。
6. 如權(quán)利要求1所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中，所述正和負(fù)開關(guān)電路中包括的第一和第二開 關(guān)元件的柵極被連接。
7. 如權(quán)利要求1所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中，所述正和負(fù)開關(guān)電路的每個(gè)的旁路二極管被 配置用于快速開關(guān)速度。
8. 如權(quán)利要求1所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中，所述正和負(fù)開關(guān)電路中包括的旁路二極管是 SiC肖特基二極管。
9. 如權(quán)利要求1所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中， 所述正開關(guān)電路連接在所述正輸入端與第一中間節(jié)點(diǎn)之間，用于將所述正電壓電平提 供至所述第一中間節(jié)點(diǎn)；W及 所述負(fù)開關(guān)電路連接在所述負(fù)輸入端與第二中間節(jié)點(diǎn)之間，用于將所述負(fù)電壓電平提 供至所述第二中間節(jié)點(diǎn)；W及 其中，所述中性開關(guān)電路包括： -第一中性二極管，連接在所述中性輸入端與所述第一中間節(jié)點(diǎn)之間，用于將所述中性 電壓電平提供至所述第一中間節(jié)點(diǎn)； -第二中性二極管，連接在所述中性輸入端與所述第二中間節(jié)點(diǎn)之間，用于將所述中性 電壓電平提供至所述第二中間節(jié)點(diǎn)； -第H開關(guān)元件，連接在所述第一中間節(jié)點(diǎn)與所述輸出端之間，用于將所述中性電壓電 平和所述正電壓電平提供至所述輸出端；W及 -第四開關(guān)元件，連接在所述第一中間節(jié)點(diǎn)與所述輸出端之間，用于將所述中性電壓電 平和所述負(fù)電壓電平提供至所述輸出端。
10. 如權(quán)利要求1所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中， 所述正開關(guān)電路連接在所述正輸入端與所述輸出端之間，用于將所述正電壓電平提供 至所述輸出端；W及 所述負(fù)開關(guān)電路連接在所述負(fù)輸入端與所述輸出端之間，用于將所述負(fù)電壓電平提供 至所述輸出端；W及 其中，所述中性開關(guān)電路包括： -由第一中性二極管和第H開關(guān)元件形成的第一串聯(lián)電路，所述第一串聯(lián)電路連接在 所述中性輸入端與所述輸出端之間，用于在負(fù)預(yù)充電的輸出端的情況下將所述中性電壓電 平提供至所述輸出端；W及 -由第二中性二極管和第四開關(guān)元件形成的第二串聯(lián)電路，所述第二串聯(lián)電路連接在 所述中性輸入端與所述輸出端之間，用于在正預(yù)充電的輸出端的情況下將所述中性電壓電 平提供至所述輸出端。
11. 如權(quán)利要求9或10之一所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中， 所述中性開關(guān)電路的第一中性二極管和第一開關(guān)元件被配置為在所述輸出端已經(jīng)被 預(yù)先提供了負(fù)電壓電平的情況下，將所述中性電壓電平提供至所述輸出端；W及 所述中性開關(guān)電路的第二中性二極管和第二開關(guān)元件被配置為在所述輸出端已經(jīng)被 預(yù)先提供了正電壓電平的情況下，將所述中性電壓電平提供至所述輸出端。
12. -種電源模塊，包括如權(quán)利要求1所述的NPC轉(zhuǎn)換器。
13. 如權(quán)利要求12所述的電源模塊，其中，所述NPC轉(zhuǎn)換器的輸出端（1002)連接電感 器。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種改進(jìn)的中性點(diǎn)鉗位NPC轉(zhuǎn)換器、以及包含該NPC轉(zhuǎn)換器的電源模塊。所述NPC轉(zhuǎn)換器的正和負(fù)開關(guān)電路被配置為向輸出端分別提供在正和負(fù)輸入端提供的正和負(fù)電壓電平。所述NPC轉(zhuǎn)換器的中性開關(guān)電路被配置為向所述輸出端提供在中性輸入端提供的中性電壓電平。所述正和負(fù)開關(guān)電路的每個(gè)包括用于控制所述正和負(fù)電壓電平向所述輸出端的提供的兩個(gè)開關(guān)元件的串聯(lián)電路與反向偏置的旁路二極管的并聯(lián)電路。具體地，所述串聯(lián)電路的每個(gè)由具有體二極管的第一開關(guān)元件、以及用于同步整流的第二開關(guān)元件形成。
【IPC分類】H02M7-487
【公開號(hào)】CN104638959
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410635086
【發(fā)明人】E.特梅西, M.弗里施
【申請(qǐng)人】文科泰克(德國(guó))有限責(zé)任公司
【公開日】2015年5月20日
【申請(qǐng)日】2014年11月5日
【公告號(hào)】EP2871765A1