使用mosfet功率晶體管的開關(guān)單元的制作方法
【專利摘要】一種開關(guān)單元（1），包括：受控功率開關(guān)（T）和包括二極管或結(jié)的電流再循環(huán)器件（CRD）連接在供給直流電壓（VC）的電源（2）的端子之間，在受控功率開關(guān)（T）和再循環(huán)器件（CRD）之間限定單元（1）的公共端子（O）。跨電流再循環(huán)器件（CRD）存在著連接的受控電荷供應(yīng)裝置（TL，VL，DL；TH，VH，DH），包括：用于產(chǎn)生低電壓的第一發(fā)生器電路（TL，VL，DL），包括第一直流電壓源（VL），相關(guān)的第一受控開關(guān)（TL），和第一二極管（DL），第一發(fā)生器電路（TL，VL，DL）適于供應(yīng)足以導(dǎo)致電流再循環(huán)器件（CRD）的反向恢復(fù)的電荷；用于產(chǎn)生高電壓的第二發(fā)生器電路（TH，VH，DH），包括第二直流電壓源（VH），相關(guān)的第二受控開關(guān)（TH）和第二二極管（DH），第二發(fā)生器電路（TH，VH，DH）適于向再循環(huán)器件（CRD）注入作為高電壓的函數(shù)以非線性方式改變的電荷量（QD），而且，第二發(fā)生器電路（TH，VH，DH）還適于傳送當(dāng)閉合第一受控開關(guān)（TL）時足以導(dǎo)致第一二極管（DL）截止的電荷量。
【專利說明】使用MOSFET功率晶體管的開關(guān)單元
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明總體上涉及受控開關(guān)單元。
[0002]更特別地，本發(fā)明涉及權(quán)利要求1的前序部分所定義類型的受控開關(guān)單元。
【背景技術(shù)】
[0003]在A.Fratta 等人的 “Commutation losses reduction in high voltagepower MOSFETs by proper commutation circuit，，，2011IEEE 工業(yè)技術(shù)國際會議，2011年 3 月 15 日，第 127-132 頁，XP55009345，DOl: 10.1109/ICIT.2011.5754359，ISBN:978-1-42-449064-6)中，描述了此類型的開關(guān)單元。
[0004]通常，本發(fā)明涉及無論電流傳導(dǎo)中最有效的再循環(huán)器件的寄生動態(tài)現(xiàn)象(下面研究的雙重性質(zhì))如何，都需要使用以最小能耗在高開關(guān)頻率下進(jìn)行控制的此類型開關(guān)單元的設(shè)計方法和電路裝置。
[0005]特別地，一些用于高電壓的功率裝置具有特征寄生電容，該電容隨著電壓以非線性方式變化，并具有不太為人所知但不可忽略的損耗影響，其與眾所周知的、作為典型半導(dǎo)體結(jié)二極管的“反向恢復(fù)”現(xiàn)象相似，盡管“反向恢復(fù)”由截然不同的現(xiàn)象所致。
[0006]在附圖的圖1中示出了現(xiàn)有技術(shù)的受控開關(guān)單元，其中，用數(shù)字I表示整體。在此圖中，數(shù)字2表示適于傳送直流電壓V。的電源。在電源2的端子之間連接有受控開關(guān)T(例如晶體管)以及電流再循環(huán)器件CRD (具體地，是陽極與電源2的負(fù)極端子連接且陰極與受控開關(guān)T連接的二極管)。
[0007]用O表示的、開關(guān)T與再循環(huán)器件CRD之間的連接(connection)形成單元I的公共端子，用于與電感電路L連接，(輸出)電流Itj流過該電感電路L。通常，至少在單元I進(jìn)行開關(guān)的短時間間隔期間，可將此類型的電感電路L認(rèn)為是電流發(fā)生器。
[0008]根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)，再循環(huán)器件的特征是支配其斷開的非理想的動態(tài)行為，該斷開通常是通過單元(圖1中的I)的開關(guān)T的閉合來強制進(jìn)行的。
[0009]在半導(dǎo)體結(jié)二極管的情況中，主要由時間延遲(“儲存時間”)來支配總體上叫做“反向恢復(fù)”的現(xiàn)象，在該時間延遲期間，二極管盡管傳導(dǎo)反向電流仍相當(dāng)于極好的導(dǎo)體。此延遲高度依賴于溫度和進(jìn)行開關(guān)之前傳導(dǎo)的電流(反向且直流)。
[0010]在肖特基二極管的情況中，此現(xiàn)象在理論上不會出現(xiàn)，但是，已知必須“強加” 一定量的反向電荷，以截止二極管，盡管其理論上與溫度和電流無關(guān)。
[0011]本質(zhì)上是電容性的上述現(xiàn)象，由隨著施加于再循環(huán)器件的陰極和陽極之間的電壓而大幅變化的寄生電容所導(dǎo)致。
[0012]通常，以上兩個現(xiàn)象盡管本質(zhì)上完全不同，但是實際上是再循環(huán)器件的特征，特別是現(xiàn)有技術(shù)和新技術(shù)中的最有效的再循環(huán)器件。
[0013]例如，對于極低電壓應(yīng)用，并非是簡單的二極管，而是用MOSFET晶體管代替圖1中的單元I的電流再循環(huán)器件CRD，至少以瞬態(tài)方式使用其通常所說的本征二極管，或“體二極管”。然而，在高電壓應(yīng)用中并不使用此解決方案:當(dāng)工作電壓增加時，MOSFET晶體管的本征二極管變得越來越“慢”，特別是，與使用超快二極管相比，開關(guān)損耗增加。
[0014]然而，用MOSFET作為同步整流器(在下文中簡稱“SR”)可提供以下實例:證明新技術(shù)所期望的效率的特性，同時帶來為了在實踐中達(dá)到高的總效率而必須克服的開關(guān)問題。
[0015]附圖的圖2以定性的方式示出了 MOSFET晶體管的本征傳導(dǎo)特征，其是以漏極電流Id與漏極-源極電壓Vds之間的關(guān)聯(lián)形式。
[0016]在第一象限(其中，Id和Vds為正)，MOSFET作為晶體管進(jìn)行操作:圖2僅示出了傳導(dǎo)特征，因為其本質(zhì)上是基本上成比例的所以稱為“電阻性的”。
[0017]在第三象限(其中，Id為正，Vds為負(fù))，仍具有此“電阻性”特征，其是MOSFET的專有特性。然而，實際上，由于與MOSFET的受控電阻導(dǎo)電溝道并聯(lián)的本征二極管(體二極管)BD的傳導(dǎo)的原因，無法將其用作可變傳導(dǎo)率。因此，由于通過在傳導(dǎo)中控制M0SFET，傳導(dǎo)性在向下的方向上部分受控地下降，在第三象限中，MOSFET僅能作為二極管進(jìn)行操作:
[0018]-對于Vds在0與' (本征二極管的結(jié)的閾值電壓)之間的值，本征二極管BD中流動的電流被認(rèn)為是可忽略的，但是，沒有證據(jù)證明也可忽視與該可忽略的電流的傳導(dǎo)相關(guān)的反向恢復(fù)電荷；
[0019]-對于絕對值比Vj高的負(fù)值Vds，本征二極管BD中的電流在任何情況中都是不可忽略的；在這種情況中，反向恢復(fù)現(xiàn)象在開關(guān)中占據(jù)主導(dǎo)地位。
[0020]在Vds值的第一范圍內(nèi)，MOSFET理論上用作SR (同步整流器)，理論上，提供雙重好處:充分地小于結(jié)式二極管的壓降(和功率損耗)的壓降(和功率損耗)，同時，避免之前作為電流導(dǎo)體的本征二極管BD的截止?fàn)顟B(tài)的恢復(fù)中固有的動態(tài)影響(反向恢復(fù))的理論可能性。
[0021]對于極低電壓應(yīng)用，例如，在向輸出電壓為幾伏的CPU供電的電源中，在現(xiàn)有技術(shù)中使用圖3所示類型的開關(guān)單元，利用兩個MOSFET實現(xiàn)這些單元，一個用來形成功率開關(guān)T，而另一個用作受控再循環(huán)器件CRD，以同步模式驅(qū)動，換句話說，用作SR。通過能夠在所使用的兩個MOSFET的(互補)傳導(dǎo)狀態(tài)之間可靠地提供所需同步的集成驅(qū)動電路，來控制這些 MOSFET。
[0022]對于高電壓應(yīng)用(高于50V，甚至高達(dá)1000V以上，具有碳化硅(SiC)半導(dǎo)體)，此原理的實現(xiàn)目前純粹是假設(shè)的，在實踐中尚無法實現(xiàn)。與這種實現(xiàn)相關(guān)的問題難以解決，并且已經(jīng)發(fā)現(xiàn)其中一些問題隨著電壓的升高而具有越來越大的影響，如下所述:
[0023]-無法集成驅(qū)動電路，或者，至少貴得多并且經(jīng)歷更大且更多的不確定的延遲；
[0024]-MOSFET的電阻率以比與額定電壓成比例還要大的方式增加，因此，必須將其用作SR的操作限制于比額定水平低得多的電流；
[0025]-MOSFET溝道的電阻隨著工作溫度而增加，然而，本征二極管的閾值電壓減小，因此，在不允許本征二極管的傳導(dǎo)性的情況下，任何應(yīng)用MOSFET的特征是不實際且不可靠的。
[0026]根據(jù)一種已知的原理(例如，在以本 申請人:的名義，之前的意大利專利申請T02010A000822中公開的)，在附圖的圖4中示意性地示出，認(rèn)為可通過使用驅(qū)動電路來解決MOSFET用作SR的上述問題，該驅(qū)動電路具有普通的低電壓電源VS、低電壓受控開關(guān)Tl和高電壓二極管TOFWD，并且該電路能夠在閉合受控開關(guān)T的操作之前反向偏壓CRD (SR)的體二極管BD，從而限制其能量耗散。
[0027]如果我們考慮應(yīng)用圖4所示的解決方案的構(gòu)思所帶來的不期望影響，那么，可識別某些明顯情況，如下所述:
[0028]- 二極管I3DFWD是結(jié)型的，從而表現(xiàn)出反向恢復(fù)的現(xiàn)象，或者，是肖特基類型的，例如，碳化硅(SiC) 二極管，但是，具有低電壓降，從而，具有大面積且由此具有高寄生電容；
[0029]- 二極管PDFWD是串聯(lián)的低電壓肖特基二極管，或是一個高電壓肖特基二極管(例如SiC 二極管)，將其設(shè)計為具有減小的面積，以減小成本和寄生電容的現(xiàn)象，從而，在輸出電流(IJ處具有高電壓降，并且，發(fā)生器的電壓(VS)的大小是幾伏或幾十伏的等級，當(dāng)以常規(guī)方式驅(qū)動MOSFET時可用。
[0030]在兩種情況中，在T中存在的開關(guān)損耗(盡管其被降低)太高以至于無法證明驅(qū)動電路所吸收的能量、成本、和復(fù)雜性是合理的。尤其在第二種情況中，發(fā)現(xiàn)隨著VS電壓增加，T中的開關(guān)損耗可減小至令人非常滿意的最小值，但顯然，相應(yīng)的驅(qū)動電路SRMD變得更昂貴，并且，VS所吸收的能量完全無法忽略。
[0031]這些令人不滿意的結(jié)果是由阻止對再循環(huán)器件進(jìn)行有效截止的寄生現(xiàn)象的不同的雙重性質(zhì)而產(chǎn)生的:首先，已知的反向恢復(fù)現(xiàn)象需要非常高的電荷水平從而使非常好的電傳導(dǎo)狀態(tài)(儲存時間)停止；其次，由于啟動二極管和受控開關(guān)的反向偏壓所需的電荷位移的不太為人所知的現(xiàn)象，存在不同性質(zhì)和量的其他不可忽略的影響。特別地，所有MOSFET,尤其是針對高電壓設(shè)計的且具有非常低的電阻率的“溝槽柵極”類型的M0SFET，其特征在于非恒定的寄生電容，當(dāng)電壓Vds減小至零時，該寄生電容增加(可能增加兩個數(shù)量級)。
[0032]在圖5的圖表中總結(jié)了這些非線性電容現(xiàn)象的實質(zhì)特征，在對可用作SR的高電壓MOSFET的實驗發(fā)現(xiàn)的基礎(chǔ)上繪圖:水平軸示出了在零電流傳導(dǎo)之后(換句話說，當(dāng)確定不存在體二極管的反向恢復(fù)的現(xiàn)象時)重新施加給SR的電壓Vds ;垂直軸示出了漏極電流的積分，換句話說，是為了重新施加電壓Vds而位移的電荷量Qd (Vds)0此圖表揭示了，存在寄生電容行為的非常高的非線性(類似于不連續(xù)性)，該寄生電容行為實際上對開關(guān)的電磁兼容性有影響。此寄生電荷Qd對應(yīng)于受控功率開關(guān)T閉合操作中的高能耗，與已知的由反向恢復(fù)導(dǎo)致的類似，盡管具有根本上不同的來源和特征。實際上，為了證明本發(fā)明的功效，圖5的圖表示出，需要大于幾十伏的電壓Vds，來從外部電路供應(yīng)此非線性的寄生電荷Qd。應(yīng)將此量與可能足以提供反向恢復(fù)的幾伏(特別是為了在二極管中傳導(dǎo)，使反向?qū)w狀態(tài)終止所需的反向“儲存”電荷的量)進(jìn)行比較。
[0033]總之，可能聲稱，用于供應(yīng)這些電荷的電路并不代表截止再循環(huán)器件的問題的解決方案。
[0034]已經(jīng)提出了其他解決方案，其特征在于，充分幫助通過電感(可能與電容器(緩沖器)組合)受控施加低電壓所獲得的開關(guān)，以在理論上提供有效的諧振開關(guān)。然而，這些解決方案帶來額外的有源部件和無功部件的成本和總尺寸的各種問題，以及對于正確執(zhí)行連續(xù)開關(guān)操作所需的最小延遲進(jìn)行限制的問題。
[0035]正如從下文將更顯而易見的，對于高電壓應(yīng)用中的任何高效再循環(huán)器件，可由此總結(jié)本發(fā)明所基于的原理:
[0036]-為了再循環(huán)器件的有效且可靠的傳導(dǎo)，必不可少地是允許具有低電壓降的結(jié)二極管(例如，MOSFET的體二極管)的傳導(dǎo)，以在量和質(zhì)上減小所使用的半導(dǎo)體的傳導(dǎo)損耗和成本；并且[0037]-為此目的增加的電路具有能量成本和損耗，僅當(dāng)以非常有效的方式解決具有低導(dǎo)通電壓的再循環(huán)器件的動態(tài)缺陷的所有形式時，才可證明該能量成本和損耗是合理的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0038]基于在所使用的電量的量和部件的質(zhì)量中有區(qū)別的激活電路的嚴(yán)格地預(yù)定時間序列，本發(fā)明提出了具有最低成本和最大效率及可靠性的解決方案。
[0039]因此，本發(fā)明的目的是提出一種用于制造以非常高效率的狀態(tài)工作的受控開關(guān)單元的解決方案，使用非常高效地傳導(dǎo)(換句話說，具有比普通的超快結(jié)二極管中發(fā)現(xiàn)的壓降小的壓降)的電流再循環(huán)器件而不會受到反向恢復(fù)現(xiàn)象的影響或不會受到非線性寄生電容現(xiàn)象的影響。
[0040]一個相關(guān)且由此引起的目的是，允許最佳地使用將MOSFET用作SR的單元，使得能夠充分利用MOSFET的額定電流，從而使得MOSFET能夠在高電壓狀態(tài)中工作為SR，允許本征
二極管的傳導(dǎo)。
[0041]本發(fā)明的另一目的是，使得通過以下技術(shù)方案在成本方面能夠最佳地使用用于電流再循環(huán)的MOSFET晶體管:該方案還產(chǎn)生逆變器管腳或雙向單元，僅利用兩個作為單元的公共端子連接的電路中的電流的符號的函數(shù)來交替地用作受控功率開關(guān)和同步整流器以供電流再循環(huán)的MOSFET晶體管。
[0042]根據(jù)權(quán)利要求1中定義了其明顯特征的單向電流受控開關(guān)單元的本發(fā)明，來實現(xiàn)這些和其他目的。
[0043]在此類型的單元中，受控開關(guān)(也叫做功率開關(guān))和電流再循環(huán)器件(其特征在于，寄生電荷量作為跨該器件的電壓的函數(shù)以非線性方式變化)連接在直流電壓源的端子之間。單元的公共端子形成在受控開關(guān)與再循環(huán)器件之間。電流再循環(huán)器件由于反向恢復(fù)和非線性寄生電容的現(xiàn)象，而表現(xiàn)出高效的傳導(dǎo)和低效的開關(guān)動態(tài)，并且，開關(guān)單元包括跨再循環(huán)器件連接的差分器件，用于有效地控制提供不同的寄生現(xiàn)象所需的電荷量。
[0044]這些差分器件包括:
[0045]-第一低電壓發(fā)生器電路，包括第一直流電壓源和相關(guān)的第一受控開關(guān)，供電第一“快” 二極管，換句話說，用于以高開關(guān)頻率工作的二極管，其可能是或可能不是結(jié)型的，但是，其能夠以低電壓降傳導(dǎo)非常高脈沖的電流水平，從而快速地傳導(dǎo)強制再循環(huán)器件的反向恢復(fù)所需的電儲存電荷，由第一發(fā)生器電路提供此電荷，其特征在于，例如，幾伏的低電壓；以及
[0046]-第二更高電壓的發(fā)生器電路，其包括第二直流電壓源和相關(guān)的第二受控開關(guān)，并且，其供電優(yōu)選地具有比再循環(huán)器件的電容低的電容和可忽略的反向恢復(fù)現(xiàn)象的第二二極管，例如，肖特基二極管，或多個串聯(lián)的低電壓二極管，用于將一定量的非線性寄生電荷注入單元的再循環(huán)器件，并用于同時供應(yīng)足夠量的電荷，以當(dāng)閉合第一受控開關(guān)時，截止第一二極管，由第二發(fā)生器電路供應(yīng)這些量的電荷，其特征在于:對再循環(huán)器件供應(yīng)非線性電荷所需的更高的電壓，例如，幾十伏。
[0047]根據(jù)本發(fā)明的一個特征，閉合第二電壓發(fā)生器電路的受控開關(guān)必須不早于再循環(huán)器件中的電荷儲存現(xiàn)象的結(jié)束，并且，必須立即在此之后閉合單元的功率開關(guān)，從而將第一和第二發(fā)生器電路所吸收的能耗和在功率開關(guān)中耗散的能量減到最小。[0048]根據(jù)另ー特征，可按照一般方式應(yīng)用于功率再循環(huán)器件，由單個控制信號控制第一和第二電壓發(fā)生器的受控開關(guān)，供應(yīng)儲存電荷的第一受控開關(guān)與單個控制信號直接相關(guān)地閉合，第二受控開關(guān)被控制為在儲存結(jié)束之后(換句話說，在電流再循環(huán)器件的反向?qū)щ姞顟B(tài)結(jié)束之后)立即閉合。
[0049]通過電勢測量及比較電路，以反饋模式方便地檢測反向傳導(dǎo)的不連續(xù)性，特別是在第一和第二開關(guān)電壓發(fā)生器電路公共的再循環(huán)器件的至少ー個端子上。因此，該測量及比較電路能夠低成本地控制第二開關(guān)發(fā)生器電路的受控開關(guān)，在電流再循環(huán)器件的反向傳導(dǎo)狀態(tài)或儲存狀態(tài)結(jié)束之后，具有可忽略的延遲。
[0050]根據(jù)另ー特征，用于測量及比較跨電流再循環(huán)器件的電壓的電路產(chǎn)生邏輯控制信號，該信號被傳送至開關(guān)單元的控制及調(diào)制單元，按照以下方式使得開關(guān)單元的受控功率開關(guān)被驅(qū)動為在測量及比較電路檢測到儲存現(xiàn)象的結(jié)束并發(fā)送相應(yīng)信號的瞬時之后的預(yù)定延遲閉合，從而截止第二電壓發(fā)生器電路的ニ極管，從而限制第二開關(guān)電壓發(fā)生器電路的工作時間和能量吸收。
[0051]根據(jù)另ー特征，限于MOSFET用作SR并由此用作開關(guān)單元的電流再循環(huán)器件的情況，使上述第一和第二電壓發(fā)生器電路與此MOSFET的(由此，與其體ニ極管的)漏極和源極端子耦接，上述第一和第二電壓發(fā)生器和用于測量井比較漏極與源極之間的電壓的電路都叫做MOSFET (SR)的源極端子，從而能夠集成在包括用于MOSFET的柵極控制電路的單個電路中。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0052]通過以下詳細(xì)描述，將使得本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點更清楚，參考附圖，僅通過非限制性實例提供該詳細(xì)描述，其中:
[0053]圖1如上所述是已知類型的標(biāo)準(zhǔn)單向電流開關(guān)單元的電路圖；
[0054]圖2同樣如上所述示出了 MOSFET晶體管的理論特征；
[0055]圖3同樣如上所述是現(xiàn)有技術(shù)受控開關(guān)單元的電路圖，部分以框圖形式示出；
[0056]圖4如上所述是基于已知原理工作的單向電流開關(guān)單元的電路圖；
[0057]圖5同樣如上所述示出了在隨著施加至有效的電流再循環(huán)器件的電壓的增加而位移的電荷的量方面，取決于寄生電容的電壓的現(xiàn)象；
[0058]圖6是部分為框圖形式的根據(jù)本發(fā)明的單向開關(guān)單元的電路圖；
[0059]圖7是示出了作為水平軸上所示的時間t的函數(shù)的、圖6的開關(guān)單元中的電量的示例性理想變化的一系列圖表；
[0060]圖8和圖9是部分為框圖形式的根據(jù)本發(fā)明具有優(yōu)化控制的單向開關(guān)單元的另ー電路圖；
[0061]圖10是部分為框圖形式的根據(jù)本發(fā)明的單向開關(guān)單元的電路圖，其使用MOSFET作為SR，并且其中，將該電路集成至單個電路，包括驅(qū)動作為SR工作的MOSFET ；
[0062]圖11是部分為框圖形式的根據(jù)本發(fā)明的雙向開關(guān)單元的電路圖，其使用兩個MOSFET,由于將根據(jù)本發(fā)明的電路集成在相應(yīng)的驅(qū)動電路中，所以兩個MOSFET都能夠用作SR ；
[0063]圖12是根據(jù)本發(fā)明的另ー開關(guān)單元的電路圖；以及[0064]圖13是示出了可在圖12的開關(guān)單元中使用的電壓發(fā)生器電路的實施方式的電路圖。
【具體實施方式】
[0065]參考圖6，根據(jù)本發(fā)明的單向電流受控開關(guān)單元I包括:由驅(qū)動電路TD控制的開關(guān)T，例如，其可以是雙極或場效應(yīng)晶體管；以及任何類型的電流再循環(huán)器件CRD，表現(xiàn)出功率再循環(huán)ニ極管(power recirculation diode)FWD的動態(tài)現(xiàn)象和功率半導(dǎo)體(由具有非恒定電容的電容器Cnl表示)典型的非線性電容現(xiàn)象。用K表示電流再循環(huán)ニ極管FWD的陰極，而用A表示其陽極。
[0066]整體上由HLPD表示的低電壓發(fā)生器電路通過兩個高電壓ニ極管DH和DL跨再循環(huán)器件CRD連接，連接至CRD，具體是連接至其ニ極管FWD，使得所有三個ニ極管都具有ー個公共的同種端子，而ニ極管DH和DL的另一端子連接至電路HLPD。
[0067]在圖6中，該公共端子是陰極(K)。因此，ニ極管DH和DL的陽極分別通過由11和10表示的兩個端子連接至電路HLPD，而ニ極管FWD的陽極通過端子12連接至電路HLPD。
[0068]ニ極管DL是被設(shè)計為傳導(dǎo)比單元I的輸出電流I。高得多的脈沖電流的ニ極管，原因在于其必須以最小可能的壓降供給針對ニ極管FWD的反向恢復(fù)的電荷。因此，將發(fā)生器的電壓VL最小化，將此發(fā)生器設(shè)計為經(jīng)由低電壓受控開關(guān)TL的閉合來供應(yīng)FWD的反向恢復(fù)電荷。因此，特別地，DL必須是具有大面積的單個ニ極管，并且，必須是半導(dǎo)體結(jié)型，具有相應(yīng)的不可忽略的反向恢復(fù)和寄生電容的現(xiàn)象，盡管這些現(xiàn)象比ニ極管FWD的現(xiàn)象小。
[0069]通過例如以用于高電壓的小肖特基ニ極管形式制成或通過串聯(lián)組成的多個超快低電壓ニ極管制成的ニ極管DH的后續(xù)操作，使得可以節(jié)省成本和能量，在兩種情況中，都具有可忽略的反向恢復(fù)和寄生電容現(xiàn)象。該ニ極管被設(shè)計為在FWD的端子K和A之間施加發(fā)生器VH的電壓(其也是正的)，此電壓比ん產(chǎn)生的電壓高得多，以在CRD中提供Cnl的寄生電荷，從而，同時提供ニ極管DL的反向恢復(fù)(盡管這只是很短的)，并提供其寄生電容。
[0070]為了執(zhí)行此一系列操作，通過信號CH和CL來控制電路HLPD，以分別閉合低電壓開關(guān)TL和TH。這些命令是由控制單元CTHL基于確定整個單元I的狀態(tài)并且例如由未示出的脈沖寬度調(diào)制器PWM提供的命令Cl進(jìn)行定時的，該控制單元CTHL還產(chǎn)生用于單元的功率開關(guān)T的驅(qū)動器TD的控制信號CT。
[0071]參考圖6的電路，圖7示出了這些命令在時間上的示例性變化，以及在開始導(dǎo)致命令CT前沿以閉合開關(guān)T的控制信號Cl的前沿之后的基本電變量的隨后示例性波形。
[0072]在Cl的前沿之前，跨電流再循環(huán)器件CRD的電壓Vka具有稍微為負(fù)的值(可在圖7中看到)，等于CRD (或FWD)的導(dǎo)通電壓，與在Iesil的圖表中看到的輸出電流レ的傳導(dǎo)相對應(yīng)。
[0073]圖7所示的序列是基本的:
[0074]-在Cl的前沿，命令CL閉合開關(guān)TL，以截止FWD并強制其反向恢復(fù)；
[0075]-在截止FWD的延遲周期Dtsg(叫做“儲存時間”)期間，F(xiàn)WD保持高電導(dǎo)率的先前狀態(tài)，發(fā)生器VL通過DL提供電流，其等于FWD中的反向電流し(可在I?的圖表中看至IJ)與輸出電流レ的和；
[0076]-在儲存時間Dtsg期間提供的儲存電荷等于Irr*Dtsg；[0077]-為了本發(fā)明的目的，最佳地，在儲存時間結(jié)束時立即閉合開關(guān)TH，在圖7中，在閉合TH時具有延遲的時間間隔，其防止(即使是部分地)從發(fā)生器VH供應(yīng)反向恢復(fù)電荷；
[0078]-因此，用信號CH來控制開關(guān)TH的閉合，以將VH產(chǎn)生的最高電壓通過二極管DH施加至CRD，從而為其寄生電容Cnl提供非線性電荷；
[0079]-同時，TH的閉合也提供二極管DL的截止電荷(包括用于其反向恢復(fù)的電荷)，最終導(dǎo)致反向電壓值等于兩個發(fā)生器VH和VL之間的壓差；
[0080]-最后，単元的受控開關(guān)T閉合，幾乎沒有反向寄生現(xiàn)象，原因在于二極管DH是沒有反向恢復(fù)且具有可忽略的寄生電容(部分地由于其更小的半導(dǎo)體面積)的二極管。[0081]因此，實際上以不消耗的方式進(jìn)行單元的開關(guān)T的閉合操作，電路HLH)如下所述吸收能量:
[0082]-從發(fā)生器VL吸收高電荷，此電荷等于電流Im的積分，其在儲存時間內(nèi)具有非常大的值(1?+1。)，并且在閉合TH的延遲周期的剰余時間內(nèi)具有值I。，但是，由于VL的非常低的電壓的原因，減小了吸收的能量EL(EL=V / Idl dt)；
[0083]-從發(fā)生器VH吸收通常更小的電荷，此電荷等于Idh的積分值，但是，由于VH的更高電壓，吸收的能量(Eh=Vh* f Ih dt)比EL大。
[0084]圖8是根據(jù)本發(fā)明的另ー開關(guān)單元I的示圖，其通過用于監(jiān)測并比較電流再循環(huán)器件CRD (或FWD)的端子K與A之間的電壓的另ー單元MCKA而提供了之前在圖7的圖表中描述并示出的功能，単元MCKA能夠以反饋模式產(chǎn)生控制信號CH，換句話說，恰好在儲存時間間隔Dtsg結(jié)束時，或者，在CRD (換句話說，其二極管FWD)的高電導(dǎo)率狀態(tài)中止吋。
[0085]從圖6的示圖中推導(dǎo)出圖8的示圖，唯一的差異是用單元CTHLFB代替控制單元CTHL,在此情況中，直接由用于監(jiān)測并比較電壓Vka的單元MCKA以反饋模式產(chǎn)生用于控制TH的信號CH。還將單元CTHLFB產(chǎn)生的用于控制開關(guān)TL的控制信號CL發(fā)送至單元MCKA，作為用于閉合TH的(由以此方式由CL使能的MCKA的電壓比較器本地產(chǎn)生的)命令CH的使能和最終截止信號。
[0086]理想地，將電壓Vka與預(yù)定閾值比較足以確定儲存時間的結(jié)束，因為反向電流從非常高的水平下降至幾乎為零，從而大幅度減小串聯(lián)電路VL+TL+DL中的壓降，使得電壓Vka以不連續(xù)的方式達(dá)到其最大值，例如，如圖7所示，在從發(fā)生器VL供應(yīng)的第一階段期間。因此，獲得最佳的效率和最大的工作可靠性，原因在于儲存時間高度取決于溫度和輸出電流レ以及反向恢復(fù)電流1?。
[0087]為了達(dá)到最大效率，參考圖8，根據(jù)本發(fā)明，還以反饋模式將MCKA本地產(chǎn)生的命令CH發(fā)送至控制單元CTHLFB，該控制単元用其作為使能信號用于產(chǎn)生信號CT的前沿，從而，通過閉合単元的開關(guān)T，來終止開關(guān)操作的序列，其反向偏壓二極管DH并導(dǎo)致低電壓電路HLPD的任何能耗的中止。
[0088]參考圖7，CH的前沿與CT的后沿之間的延遲可以是故意的，或者，簡單地由信號傳輸鏈(實際上肯定隨著電絕緣而出現(xiàn))中的一系列延遲產(chǎn)生；在任何情況中，涉及的時間都非常短，最重要地是，可預(yù)先確定。這是因為提供給CRD (或其非恒定的電容Cnl)的電荷的量幾乎是恒定的，換句話說，幾乎與溫度和電流無關(guān)。
[0089]為了進(jìn)ー步增加可靠性，參考圖8的示圖，根據(jù)本發(fā)明，在圖9的示圖中，用単元MCKADL以理論上冗余的方式執(zhí)行儲存時間結(jié)束的測量，單元MCKADL還測量并比較由二極管DL傳導(dǎo)的電流，其必須不大于單元的輸出電流‘以改進(jìn)儲存時間的結(jié)束的確定性。特別地，在圖9的示圖中，由于測量其陽極AL (MCKADL的輸入端子20)與其與再循環(huán)器件CRD的陰極K (端子21)重合的陰極之間的壓降，因此更簡單地測量二極管DL中的電流Im。這是因為DL是超快結(jié)器件，因此，其壓降可代表電流的精確測量，在根據(jù)本發(fā)明所需的高閾值電流水平下，該測量也可能與溫度關(guān)系不大。
[0090] 在単元MCKADL中示意性地示出了兩個比較器和隨后的產(chǎn)生命令CH的邏輯AND功能，該邏輯AND功能具有接收信號CL (作為用于產(chǎn)生信號CH的使能信號)的三個輸入端。
[0091]任何之前的解決方案使用于M0SFET，在圖10中用M表示，其可用作SR，從而用作電流再循環(huán)器件CRD，單獨增加已知類型的其驅(qū)動電路MD，該驅(qū)動電路MD控制此MOSFET M的柵極-源極電壓。驅(qū)動電路MD和根據(jù)本發(fā)明的電路(換句話說，對二極管DH和DL供電的電路HLPD，連同MCKA或MCKADL)的整個設(shè)備(用HLMD表示)是低電壓電路同類組件由此可輕松集成。因此，將根據(jù)本發(fā)明提供的完整功能示意性地示出為包括，在所使用的半導(dǎo)體的數(shù)量和質(zhì)量上有所區(qū)別的MOSFET SR的驅(qū)動器及測量電路HLMD和二極管DH及DL，但是整體上能夠承受與根據(jù)本發(fā)明的截止中存在的相同的MOSFET SR額定電壓。
[0092]在圖10中，具體地使用N溝道M0SFET，其源極S是與其體二極管BD的陽極重合的參考端子;因此，根據(jù)本發(fā)明，二極管DH和DL的公共連接是相應(yīng)陰極與N溝道MOSFET的體二極管BD的陰極D的連接。由本身已知的控制電路PWM提供在HLMD的輸入處的命令CP，當(dāng)由根據(jù)本發(fā)明的測量和比較單元MCKA或MCKADL在內(nèi)部產(chǎn)生時，其可使用信號CH以最佳的方式使受控開關(guān)的開關(guān)同步，將受控開關(guān)與用作開關(guān)單元中的CRD的MOSFET SR組合。
[0093]圖11示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明的雙向開關(guān)單元1，其使用兩個N溝道M0SFET，每個MOSFET具有驅(qū)動電路HLMDP和HLMDN，以及二極管DHP，DLP和DHN，DLN,根據(jù)本發(fā)明，其能夠最好地使用用作SR并由此用作再循環(huán)器件，以及用作根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的受控開關(guān)的MOSFET0在使用中，根據(jù)進(jìn)入或離開單元I的公共端子0的電流I。的方向，上述MOSFET中的一個用作功率開關(guān)，另ー個用作再循環(huán)器件。
[0094]在圖11中，對M0SFET，并對根據(jù)本發(fā)明的與其連接的電路，增加下標(biāo)P和N，其分別與開關(guān)單元I的電源電壓^的正極和負(fù)極連接。
[0095]特別地，在圖11中，使用開關(guān)單元CMHLFB，其能夠在反饋模式中，作為連接至用作SR或用作再循環(huán)器件的MOSFET的電路HLMD產(chǎn)生的信號CH的函數(shù)，使用作受控開關(guān)的MOSFET的閉合同步。
[0096]在兩種可能的情況中，根據(jù)輸出電流ら的符號:
[0097]-1tj輸出表示，MP是受控開關(guān)，MN是再循環(huán)器件；CN是Cl的“負(fù)”，CP與Cl重合但是在CP的前沿具有延遲，因為，根據(jù)本發(fā)明，使其與CHN的前沿同步；
[0098]-1。輸入表示，匪是受控開關(guān)，MP是再循環(huán)器件；CP與Cl重合，CN與Cl的“負(fù)”重合，但是在CN的前沿具有延遲，因為，根據(jù)本發(fā)明，使其與CHP的前沿同歩。
[0099]圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)單元的變型實施方式。在此圖中，之前描述的部件和元件同樣已經(jīng)給出之前使用的參考符號。
[0100]在圖12所示的變型中，在電壓源VL和VH與相應(yīng)的第一和第二二極管DL和DH之間存在相應(yīng)的電感LL和LH。這些電感LL和LH可僅僅是該連接的“寄生”電感，和/或可實現(xiàn)為介于電壓源VL，VH和二極管DL，DH之間的電感的形式。[0101 ] 使第一和第二電容CCL和CCH分別與電路的分支(其包括ニ極管DL和再循環(huán)器件CRD)并聯(lián)，與ニ極管DH并聯(lián)。
[0102]使另一二極管DS與包括ニ極管DH和再循環(huán)器件CRD的電路分支并聯(lián)。特別地，在圖12中，此ニ極管DS的陰極與ニ極管DH的陽極連接，代表FWD，DH和DL的公共端子是陰極的情況。
[0103]整體上，圖12示出了根據(jù)本發(fā)明的另ー解決方案，其在通過電感確定注入電流的動態(tài)的所有情況中是最佳的，該電感寄生于連接本身上和/或故意設(shè)置。
[0104]在這些情況中，在電感LH和LL中累積的能量與根據(jù)本發(fā)明適當(dāng)?shù)靥峁┑碾娙軨CH和CCL組合，提供開關(guān)效率的進(jìn)一步增強。
[0105]電感LL中的電流必須能夠達(dá)到比開關(guān)電流ら高得多的值，以強制斷開再循環(huán)器件CRD。因此，將電容分支CCL設(shè)計為，將從FWD的實際斷開產(chǎn)生的電壓的導(dǎo)數(shù)限制于設(shè)計值。特別地，電容分支CCL允許使用更簡單且更有效的結(jié)ニ極管，其在儲存周期結(jié)束時表現(xiàn)出不連續(xù)的(“快速的”)行為。
[0106]相反，在LH中累積的能量提供T的閉合操作的效率的增強，在該操作的過程中，T必須傳導(dǎo)減小的電流(等于輸出電流和由LH傳導(dǎo)的電流IDH之間的差)。當(dāng)跨CRD的電壓超過發(fā)生器VH的電壓時通過閉合T，能夠可靠地使此差異接近于零，由于存在電容分支CCL的原因，這可有效地強制CRD中的電壓增加，還提供電容分支CCL，以由于強制的結(jié)果而阻止CRD中的電壓增加，CRD中的電流可能過量，其由發(fā)生器VL所提供的電路產(chǎn)生。因此，作為時間上單調(diào)函數(shù)和増加的導(dǎo)數(shù)，以最佳的方式產(chǎn)生CRD上的電壓過渡，對于快速或軟類型的ニ極管FWDJf CRD上的應(yīng)カ和完成其斷開的效率減到最小。
[0107]ニ極管DL有助于隨著其反向恢復(fù)而實現(xiàn)電壓過渡，其自動地提供與CRD并聯(lián)的CCL分支的初始連接，CRD在DL的儲存結(jié)束時終止。這使得，制造結(jié)ニ極管形式的DL甚至更有利，其是更有效且更經(jīng)濟的。
[0108]當(dāng)自然地保持在CRD的過渡中累積的電荷且不放電時，提供了根據(jù)本發(fā)明的電容分支CCL的另一功能。這樣，在T的下ー斷開操作中，通過開關(guān)電流‘將分支CCL的電壓有用地發(fā)電，從而將T處的斷開電壓的導(dǎo)數(shù)限制于抵消代表切斷的過量電壓的點。
[0109]對于根據(jù)本發(fā)明的多種功能，提供電容CCH。在閉合T后，截止ニ極管DH，其包括反向截止電流的必要傳導(dǎo)，用于結(jié)ニ極管的反向恢復(fù)，或者，簡單地用于肖特基ニ極管中的電荷轉(zhuǎn)移。因此，電容CCH在限制由DH的截止所導(dǎo)致的電壓的導(dǎo)數(shù)時是有用的或必要的。
[0110]然而，CCH的存在使得能夠以根據(jù)本發(fā)明的可控方式提供兩種其他的重要功能，如下所述:
[0111]-DH的反向電荷和CCH的電荷轉(zhuǎn)移形成發(fā)生器単元HLDP的電源，可將其設(shè)計為以受控方式從中獲益；
[0112]-如果適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)此供電步驟，電容器CCH在T的接通結(jié)束時有效地充電，在T的連續(xù)斷開時作為通過ニ極管DS并聯(lián)的電容分支進(jìn)行操作，其限制斷開電壓的導(dǎo)數(shù)，并由此限制相應(yīng)的開關(guān)損耗。
[0113]圖13示出了用于根據(jù)圖12的開關(guān)單元I的電壓發(fā)生器電路HDLP的有利實施方式的概念圖。
[0114]而且，在圖13中，已經(jīng)描述的元件同樣給出與之前使用的那些相同的參考符號。[0115]圖13定義了根據(jù)本發(fā)明對于HLDP単元中的所有電荷流動的有用調(diào)節(jié)所需的基本特征。與開關(guān)TH和TL串聯(lián)連接的ニ極管DTH和DTL箱與其串聯(lián)的發(fā)生器VH和VL指示他們能夠簡單地放電，以供根據(jù)本發(fā)明受控地強制斷開CRD。這是因為，二者的電壓都有利地低于開關(guān)電壓\，因此，其將是過量且不足以允許DH的反向傳導(dǎo)和發(fā)生器VH中直接對CCH充電。
[0116]在圖13中，根據(jù)圖12所示的解決方案，由發(fā)生器VS以及串聯(lián)相應(yīng)的ニ極管DVS的組成的分支由此被插入，表示該發(fā)生器VS可単獨地從DH的反向傳導(dǎo)以及從CCH的電荷中吸收電流和能量。根據(jù)本發(fā)明的目的，可以確定，此發(fā)生器VS的電壓必須大于或等于開關(guān)電壓\的一半；否則，在能量和瞬時的總時間方面，CCH的瞬時充電將變得無用地過量。
[0117]整體上，圖13示出了単元HLDP，其作為在能量方面自治的単元，根據(jù)本發(fā)明其是有用的。因此，適當(dāng)?shù)乇硎緸榭勺儼l(fā)生器的發(fā)生器VL，VH和VS實際上可由電容器網(wǎng)絡(luò)的形式實現(xiàn):VS可以是高電壓電容累加器，從中汲取必要的能量，以在形成可變發(fā)生器VH和VL的低電壓電容器中保持電荷。此調(diào)節(jié)與開關(guān)TH和TL的閉合的時間序列組合來負(fù)責(zé)根據(jù)本發(fā)明的CRD的斷開瞬時的部分精度，。
[0118]根據(jù)圖13，由發(fā)生單元HLDP的能量自治提供另一功能。根據(jù)本發(fā)明的斷開CRD所需的、由ニ端子發(fā)生器VH和VL吸收的能量是開關(guān)電流I。的單調(diào)遞增函數(shù)，同時，對ニ端子電路VS再充電的能量是T的接通結(jié)束時跨CCH的電壓變化的單調(diào)函數(shù)。因此，由CCH和ニ極管DS —起提供的輔助斷開T的的電容功能，隨著電流自治地累進(jìn)。根據(jù)本發(fā)明的此本征功能在功能和能量方面提供T的斷開操作的理想改進(jìn)，從而使根據(jù)本發(fā)明的閉合操作的結(jié)果更加完美。
[0119]可利用圖12所示的解決方案提供其他具體功能，如下所述:
[0120]-可方便地以可變或可飽和電感的形式實現(xiàn)電感LH，以使得隨著電流I。的函數(shù)的變化更漸進(jìn)，從而允許使用經(jīng)濟的沒有過量再充電電流的低電壓降ニ極管(其在反向恢復(fù)中更慢)；
[0121]- “H”型和“L”型電荷注入電路可以是多個，以按照更精確且漸進(jìn)的方式應(yīng)用根據(jù)本發(fā)明的所有效果，或者，可提供具有電容分支(例如CCH和CCL)的多個電路；
[0122]-可將ニ端子電壓發(fā)生器電路VL制造成簡單的在一個開關(guān)操作器和另ー個之間以根據(jù)本發(fā)明的調(diào)節(jié)低電流充電，并由于存在電感VL的結(jié)果而以脈沖但是受控的方式放電的簡單電容器的形式，電感VL通常完全由簡單連接的電感效應(yīng)提供。
[0123]關(guān)于根據(jù)圖13的単元HLDP的能量方面的自治結(jié)構(gòu)，存在非常經(jīng)濟的手段來調(diào)節(jié)ニ端子電容電路上的高電壓VS和使用者從ニ端子電容電路汲取的低電壓VH及VL之間的能流。特別地，ニ極管和電容器(量是NC)的一種簡單的網(wǎng)絡(luò)使得能夠在電壓VS下執(zhí)行充電，并在電壓VS/NC下放電。換句話說，容易提供類型VH=VS/NC的被動關(guān)系。
[0124]明顯地，假設(shè)保持本發(fā)明的原理，可從已經(jīng)純粹通過非限制性實例描述并示出的寬泛地改變應(yīng)用的形式和結(jié)構(gòu)的細(xì)節(jié)，從而不背離如所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種受控開關(guān)單元(1)，其中，受控功率開關(guān)(T)和包括二極管或結(jié)的電流再循環(huán)器件(CRD)連接在供給直流電壓(V。)的電源(2)的端子之間，在所述受控功率開關(guān)(T)和所述再循環(huán)器件(CRD)之間限定所述單元(I)的公共端子(O)； 使得跨所述電流再循環(huán)器件(CRD)存在著連接的受控電荷供應(yīng)裝置(TL，VL, DL ；TH,VH, DH)的所述單元(I)包括: -用于產(chǎn)生低電壓的第一發(fā)生器電路(TL，VL, DL)，包括第一直流電壓源(VL)，相關(guān)的第一受控開關(guān)(TL)，和第一二極管(DL)，所述第一發(fā)生器電路(TL，VL，DL)適于供應(yīng)足以導(dǎo)致所述電流再循環(huán)器件(CRD)的反向恢復(fù)的電荷； 所述單元的特征在于，所述受控電荷供應(yīng)裝置進(jìn)一步包括: -用于產(chǎn)生高電壓的第二發(fā)生器電路(TH，VH, DH)，包括第二直流電壓源(VH)，相關(guān)的第二受控開關(guān)(TH)和第二二極管(DH)，所述第二發(fā)生器電路(TH，VH, DH)適于向所述再循環(huán)器件(CRD)注入作為所述高電壓的函數(shù)以非線性方式改變的電荷量(QD)，而且，所述第二發(fā)生器電路(TH，VH，DH)還適于傳送當(dāng)閉合所述第一受控開關(guān)(TL)時足以導(dǎo)致所述第一二極管(DL)截止的電荷量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的受控開關(guān)單元，其中，所述第一二極管(DL)是半導(dǎo)體結(jié)二極管，所述第二二極管(DH)是肖特基二極管或由串聯(lián)的多個二極管形成。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的開關(guān)單元，其中，所述第一二極管和所述第二二極管(DL，DH)均具有與所述電流再循環(huán)器件(CRD)的所述二極管或結(jié)(FWD)的同種端子(K或A)連接的相應(yīng)同種端子(陰極或陽極)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的開關(guān)單元，進(jìn)一步包括控制裝置(CTHL)，所述控制裝置被設(shè)計為按照以下預(yù)定方式控制所述受控功率開關(guān)(T)以及所述第一受控開關(guān)和第二受控開關(guān)(TL，TH):在閉合所述受控功率開關(guān)(T)之前，最初閉合所述第一開關(guān)(TL)，以截止所述電流再循環(huán)器件(CRD)的所述二極管或結(jié)(FWD)，隨后，在比所述二極管或結(jié)(FffD)的儲存時間(Dtsg)長的時間間隔之后，閉合所述第二開關(guān)(TH)，最終閉合所述受控功率開關(guān)(T)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的開關(guān)單元，其中，所述控制裝置(CTHLFB)與用于比較并監(jiān)測跨所述電流再循環(huán)器件(CRD，F(xiàn)WD)的電壓(Vka)的比較和監(jiān)測裝置(MCKA)相關(guān)，并且其中，所述控制裝置(CTHLFB)被設(shè)計為使得能夠與針對所述第一受控開關(guān)(TL)的閉合命令同時地操作所述比較和監(jiān)測裝置(MCKA)，并且，所述比較和監(jiān)測裝置(MCKA)被設(shè)計為使所述第二受控開關(guān)(TH)根據(jù)監(jiān)測到的跨所述電流再循環(huán)器件(CRD，F(xiàn)WD)的所述電壓(Vka)進(jìn)行開關(guān)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的開關(guān)單元，其中，所述比較和監(jiān)測裝置(MCKA)進(jìn)一步連接至所述控制裝置(CTHLFB)的使能輸入端，用于向所述控制裝置(CTHLFB)傳遞用于閉合所述功率開關(guān)(T)的使能信號。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的開關(guān)單元，其中，所述比較和監(jiān)測裝置(MCKADL)還被設(shè)計為監(jiān)測在所述第一二極管(DL)中流動的電流，并且所述比較和監(jiān)測裝置包括使能邏輯裝置(AND)，所述使能邏輯裝置適于在監(jiān)測的跨所述電流再循環(huán)器件(CRD，F(xiàn)ffD)的所述電壓(Vka)和所述第一二極管(DL)中的電流都符合預(yù)定條件的情況下允許閉合所述第二受控開關(guān)(TH)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的開關(guān)單元，其中，所述電流再循環(huán)器件(CRD)包括具有相關(guān)的體二極管(BD)的至少一個MOSFET晶體管。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的開關(guān)單元，包括具有各自的驅(qū)動電路(HLMDP，HLMDN)和各自的第一及第二二極管(DLP，DHL ；DLN, DHN)的兩個MOSFET晶體管(MP，MN)；由開關(guān)控制裝置(CMHLFB)按照以下方式控制所述驅(qū)動電路(HLMDP，HLMDN):根據(jù)所述單元Cl)的所述公共端子(O)處的電流(I。)是輸入的還是輸出的，所述MOSFET晶體管(MP，麗)中的一個MOSFET晶體管作為受控功率開關(guān)(CT)進(jìn)行操作，所述MOSFET晶體管(MP，MN)中的另一個MOSFET晶體管作為電流再循環(huán)器件(CRD)進(jìn)行操作。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項所述的開關(guān)單元，其中，所述第一發(fā)生器電路和所述第二發(fā)生器電路(TL，VL, DL, LL ；TH, VH, DH, LH)包括: 分別位于相應(yīng)的電壓源(VL，VH)和相應(yīng)的第一二極管及第二二極管(DL，DH)之間的第一電感裝置和第二電感裝置(LL，LH), 分別與包括所述第一二極管(DL)和所述再循環(huán)器件(CRD)的電路分支并聯(lián)并分別與所述第二二極管(DH)并聯(lián)的第一電容裝置和第二電容裝置(CL，CH);并且其中 與包括所述第二 二極管(DH)和所述再循環(huán)器件(CRD)的電路分支并聯(lián)的分支二極管(DS)。
【文檔編號】H03K17/00GK103597745SQ201280025931
【公開日】2014年2月19日 申請日期:2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月29日
【發(fā)明者】安東尼諾·弗雷塔, 保羅·古格利米, 埃里克·賈科莫·阿爾曼多 申請人:Et99有限公司