CN107078628A

CN107078628A - 具二半导体开关以操作负载的半桥

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Publication number: CN107078628A
Application number: CN201580056072.0A
Authority: CN
Inventors: 乌瑟·普鲁斯迈尔
Original assignee: Beckhoff Automation GmbH and Co KG
Current assignee: Beckhoff Automation GmbH and Co KG
Priority date: 2014-10-15
Filing date: 2015-10-15
Publication date: 2017-08-18
Anticipated expiration: 2035-10-15
Also published as: US20170207781A1; US10033373B2; CN107078628B; WO2016059134A1; EP3192173A1; DE102014114954A1; EP3192173B1

Abstract

本发明涉及一种用于操作负载的半桥，包括具有高端半导体开关(T1)和低端半导体开关(T2)的开关装置，所述开关通过其各自的电流连接之一而彼此串联连接。控制端口通过其控制连接而与每个半导体开关相关联，其根据控制信号将相应的半导体开关切换为导电或被抑制。负载可以连接在高端半导体开关和低端半导体开关之间，并且连接到连接到开关装置的负载释放装置(L1，C1)，以便在开关装置中的开关操作中收集电流。本发明还涉及具有至少一个半桥的电路装置。

Description

具二半导体开关以操作负载的半桥

技术领域

本发明涉及用于操作负载、包括切换装置的半桥，切换装置包括高端半导体开关以及低端半导体开关，在其每个例子中通过它们的其中一个电流端子串联地连接至彼此，其中每个半导体开关可通过控制端子被指派至驱动系统，驱动系统根据驱动信号将各自的半导体开关切换为开或关，且其中负载在高端以及低端半导体开关之间可连接；以及负载释放装置，被连接至切换装置以在切换装置中在切换过程期间收集能量。

背景技术

功率电子电路常包括使用以把功率供应给负载的半导体开关。在一些例子中，如果高电流流经半导体开关且在此同时高电压存在横跨所述组件，在半导体开关中高功率损失可被耗散。这样的功率损失特别在切换过程期间出现。

为了避免由于耗散的功率损失对于半导体开关寿命的损害及/或不利效果，可限制切换半导体开关的切换频率。然而，这样的限制与允许改进负载控制的最高可能切换频率的需求不一致。

降低切换损失的进一步可能性在于切换时间的降低。然而，在某些情况下，较高的切换时间在电路的EMC性能(electromagnetic compatibility EMC)上具有负面效果，且因此较高的切换损失于实务上常被接受。

此外，可使用负载释放网络，其确保电压以及电流的产物在切换过程尽可能地低。

利用范例的方式，已知与晶体管并联地连接电容器，电容器在在切换为关期间接受负载电流，使得晶体管变得没有电流且以无功率损失的方式被切换为关。

为了降低切换损失，US 5341004A提出了并联地与第一半导体开关(IGBT(绝缘栅双极晶体管，IGBT))、第二半导体开关(同样为IGBT)互连。第二IGBT具有比第一IGBT高的饱和电压以及较短的下降时间，且因此当第一IGBT被关闭时接受电流，使得电流不再流经第一IGBT，并因此建立了功率损失。

为了降低用于半导体开关的缓冲器网络中的功率损失，DE 3542751A1提出了串联连接可饱和抽头电感器与半导体开关、并提供与其并联的欧姆电阻器。由此达成的是，在当半导体开关切换为开时流动的向前方向中的阶跃电流较低且因此造成较低的损失。

利用所提及的解决方案，虽然在半导体开关中直接降低功率损失是可能的，如果流失了被提供用于降低功率损失的那些能量存储，相对应的功率损失一般可能在半桥的另外部分发生。因此，例如如果不能以被控制的方式足够快速地耗散相对应的功率，也可能限制了半导体开关中用于降低功率损失的测量的有效性。

DE693 12 585T2公开了一种同属的类型的半桥，包括串联连接的半导体开关以及负载释放装置，以在半导体开关中在切换过程期间收集能量。

发明内容

本发明的一个目的是能够在半桥中更有效率地操作半导体开关。

利用根据权利要求1的半桥以及根据权利要求6包括至少一个这种半桥的电路布置来达成此目的。在从属权利要求中具体说明了优选的发展。

根据本发明的用于操作负载的半桥包括切换装置，切换装置包括高端半导体开关以及低端半导体开关。在每个例子中，半导体开关通过它们的电流端子的其中一个串联地连接至彼此，其中每个半导体开关可通过其控制端子被指派至驱动系统，驱动系统根据驱动信号将各自的半导体开关切换为开或关，且其中负载可在高端以及低端半导体开关之间连接。

根据本发明，半桥包括连接至切换装置的负载释放装置，以在切换装置中在切换过程期间收集能量。

根据本发明，半桥包括能量恢复电路，能量恢复电路用于在切换装置中、在进一步的切换过程期间、在负载释放装置的进一步能量收集(特别是电流收集)之前将由负载释放装置收集的能量(特别是电流)馈送至能量存储装置。

利用能量恢复电路，特别地，有利地将来自负载释放装置的能量从半导体开关导离，使得所述能量在半导体开关中可不再被耗散。额外地或替代地，有利地利用能量恢复电路，来自负载释放装置的能量可以用被控制的方式所耗散、存储用于之后的使用、或反馈回供应能量来源中。因此，达成了本发明所基于的目的并提供了更有效率的半桥。

根据本发明，提供了将负载释放装置连接至能量存储装置的电流信道。能量存储装置包括连接至电流信道的第一电容。第一电容可特别由电容器形成。电容被连接至电流通道，特别地使其可从负载释放装置连接能量，特别是电流。特别地，如果负载释放装置包括电容，能量存储装置的第一电容被配置，使其可收集负载释放装置的电容的电流。特别地，能量存储装置的第一电容被定出规模，使其等于或大于负载释放装置的电容，特别是大2倍，优选地大10倍且特别优选地大100倍。

根据本发明，能量存储装置包括第二电容，其连接至电流通道并与能量存储装置的第一电容并联地连接。电容特别地是由电容器形成。特别地，电容用于收集并特别地缓冲来自负载释放装置的一个、多个或所有能量存储的存储能量。优选地，所述第二电容大于第一电容，特别是大10倍，优选地大100倍且特别优选地大1000倍。

根据第一优选的发展，负载释放装置包括电容。电容可特别地由电容器形成。电容与切换装置的高端半导体开关并联地连接。特别地，横跨电容降低的电压实质上与横跨高端半导体开关降低的电压相同。特别地，电容防止横跨高端MOSFET(金属-氧化物-半导体场效应晶体管，MOSFET)的高频率电压改变。这也特别地适用于所使用的其他半导体开关。特别地，电容连接至低端半导体开关以及负载。因此，其可通过感性负载有利地收集在低端半导体开关的切换为关时仍会通过低端半导体开关的能量。

此外，负载释放装置包括电感。电感可特别地由线圈形成。电感可或已经连接至供应电位端子和/或在半导体开关的电流路径中串联连接。特别地，电感连接至高端半导体开关的漏极端子。额外地或替代地，电感的另一个端子可连接至能量来源的正供应电位端子。因此，有利地，当高端半导体开关被切换为开时，由于线圈避免了快速的电流上升，可避免在所述半导体开关中的过高电流。

根据进一步优选的发展，能量恢复电路包括用于将来自能量存储装置的电能量反馈回能量供应器(特别是电压供应器)的电压转换器，其中能量供应器特别地提供了用于操作半桥的负载的能量。电压转换器可特别是DC/DC转换器。特别地，电压转换器可包括将输入电压转换成较低的输出电压的buck转换器。额外地或替代地，电压转换器可包括将输入电压转换成较高的开路电压的升压转换器。电压转换器可包括特别是用于平滑化和/或稳定输出电压的一或多个电路群组。特别地，电压转换器用以将能量从负载释放装置转移至中间电路或某些其他的存储位置中，例如可再充电的电池。

根据进一步优选的发展，能量恢复电路的电流信道包括彼此串联地互连的第一、第二以及第三二极管。电流信道将负载释放装置连接至能量存储装置。特别地，连接一或多个、优选地所有的电流通道的二极管，使得没有电流可通过电流通道至半导体开关，特别是至高端半导体开关，但只可从半导体开关流出，特别是高端半导体开关。这有利地使其可能确保特别地是半桥的所有阶段，特别地是高端半导体开关的切换为开和/或切换为关和/或低端半导体开关的切换为开和/或切换为关，没有不是来自供应能量来源的电流流经半导体开关的其中一个且特别地产生功率损失。

此外，电流信道连接至负载释放装置以及切换装置之间的节点。特别地，电流通道连接至节点，对于所述节点，负载释放装置的电感也连接至此和/或高端半导体开关也连接至此。因此，有利地，特别地是在切换过程期间，通过线圈的电流可在其流经高端半导体开关并在那里被转换成功率损失之前通过电流信道而分支。额外地或替代地，电流通道可连接至与高端半导体开关并联连接的电容。因此，电流通道可有利地收集存储在电容中的能量，且可将所述能量传至能量存储装置。优选地，二极管连接一个或多个、特别是所有节点的下游，来自在负载释放装置和/或能量存储装置的电流在节点被导入电流通道中，具体而言特别地使得来自电流通道的电流不能流回至切换装置中，特别地是高端半导体开关、不能流回至位在相关节点上游的负载释放装置的能量存储中，和/或不能流回至位在相关节点上游的能量存储装置的能量存储中。

此外，电流信道包括与能量存储装置的第二电容串联配置的电感。特别地，电感是由线圈形成。优选地，此电感少于负载释放装置的电感，特别是少了0.5倍，优选地少了0.25倍，且特别优选地少了0.1倍。特别地，线圈连接至能量供应器，且优选地以二极管保护，使得没有电流可流动至能量供应器中。电流通道的电感可有利地平滑化能量存储装置的第二电容中的电流跃变。此外，如果来自电流通道的电流突然消退，作为排流线圈的线圈可降低存储在其中的能量而无任何干扰。线圈然后从能量供应器漏出电流，直到其本身不再存储能量。优选地，此能量，特别是此电流，也被收集在能量存储装置的第二电容中。这有利地防止了电流通道内、特别是被突然的电流降低和/或突然的电流上升所激发的振动。

个别的发展以及实施例以及还有其个别的特征可彼此有利地结合。

附图说明

从与附图相关的下述的描述，作为本发明申请案的进一步的特征、优势以及可能性为明显的，其部分示意如下：

图1a示出了根据本发明一个实施例的电路。

图1b示出了根据本发明进一步实施例的电路。

图2示出了根据本发明一个实施例用于高端MOSFET的切换为开过程的电路的电压以及电流信号。

具体实施方式

目的是利用用于操作负载的半桥来达成，半桥包括切换装置，切换装置包括高端半导体开关以及低端半导体开关。

在此例子中，在本发明意义内的半桥可包括特别是2-象限控制器或同步整流器。根据本发明的半桥可被使用作为H桥中、B6电路或相对应类似的电路布置中的组件。特别地，半桥可包括降压转换器和/或升压转换器。

在本发明意义内的负载是电负载，例如是电动机。特别地，负载包括欧姆电阻和/或电感。这样的电感可包括特别是电动机的线圈电感。

在本发明意义内的半导体开关可为晶体管或似晶体管组件，特别是双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、场效应晶体管(FET)或金属-氧化物-半导体场效应晶体管(MOSFET)。额外地或替代地，半导体开关可为二极管、半电阻器(Triac)或类似的可切换组件。

半导体开关实质上包括三个端子：一个控制端子以及两个电流端子。可通过控制端子设定半导体开关的电流传导率；特别地，半导体开关可通过控制端子被切换为开(ON)(也就是说其被切换为导电)以及被切换为关(OFF)(也就是说被切换为阻断)。可通过两个电流端子操作负载电路。通过范例的方式，在MOSFET的例子中，控制端子为栅极端子。在MOSFET的例子中，电流端子首先为源极端子以及其次为漏极端子。

在每个例子中，多个半导体开关通过它们的电流端子的其中一个串联地连接至彼此。多个半导体开关可在第一供应电位端子以及第二供应电位端子之间串联地互连，第一供应电位端子至少间接地连接至高端半导体开关，以及第二供应电位端子至少间接地连接至低端半导体开关。

在本发明意义内的供应电位端子，特别地，是能量来源的端子，特别是电压来源的端子。或者，供应电位端子也可以是电流来源的端子。能量来源可以特别是中间电路。

每个半导体开关可以通过其控制端子而被指派驱动系统，驱动系统可以根据驱动信号将各自的半导体开关切换为开或关。

在本发明意义内的驱动系统，特别地，是栅极驱动器。驱动系统连接至半导体开关的栅极或相对应于栅极的控制端子。特别地，两个晶体管由单一驱动系统操作，特别地使得两个半导体开关不同时被切换为开。特别地，一个半导体开关被切换为关，而另一个半导体开关被切换为开；在此例子中，优选地，第一个半导体开关被切换为关且在之后不久另一个半导体开关被切换为开。

在本发明意义内的驱动信号，特别地，包括实质上恒常低以及高的水平。在此例子中，存在于控制端子的驱动信号的低水平，特别地，导致半导体开关的切换为关。额外地，或替代地，存在于控制端子的高水平导致半导体开关的切换为开。特别地，驱动信号是脉冲宽度调制信号。

负载在高端以及低端半导体开关之间为可连接。特别地，负载在高端半导体开关的源极端子以及低端半导体开关的漏极端子之间为至少间接地连接。

根据本发明的半桥包括连接至切换装置的负载释放装置，以在切换装置在切换过程期间收集电流。这样的电流可为，特别地，会流经没有负载释放装置的两个半导体开关的其中一者的电流。

在本发明意义内的负载释放装置，特别地，包括电路网络，电路网络包括被动组件。

在本发明意义内的的切换过程，特别地，是半导体开关从切换为开状态至切换为关状态的转换。额外地，或替代地，切换过程也可以包括从切换为关状态至切换为开状态的转换。特别地，切换过程包括在半导体开关被指定为既非切换为开也非切换为关中的阶段。特别地，半导体开关的切换为开阶段比所述半导体开关的切换为关阶段短。

图1a示出了包括由两个MOSFET晶体管T1、T2构成半桥的电路布置。MOSFET通过它们的各自的栅极端子G被驱动，其中驱动系统特别地提供了脉冲宽度调制信号。

MOSFET T1、T2是两个为，例如来自制造商美国圣荷西Fairchild半导体公司的FCB36N60N型的常关的n通道MOSFET。供应电压V_CC提供意欲由MOSFET控制的电流。第一MOSFET(高端MOSFET)T1通过电感L1由其漏极电流端子D连接至供应电压V_CC的供应电位端子。

第二MOSFET(低端MOSFET)T2串联地连接至高端MOSFET T1，使得高端MOSFET T1的源极电流端子连接至低端MOSFET T2的漏极电流端子D。第二MOSFET T2的源极端子由至能量供应器V_CC的第二供应电位端子的连接而被连接、且为在接地电位作为参考电位。

电流通道D1、D2、D3、L3在线圈L1以及高端MOSFET T1之间被分支，通过二极管D1保护所述电流通道，使得电流只从高端MOSFET T1的漏极端子通过所述通道可以流走。

于二极管D1的下游，电流信道被分成第一电流分支以及第二电流分支，第一电流分支通过电容器C1通到高端MOSFET T1的源极端子，第二电流分支通过二极管D2通到与线圈L1一起位在供应电压来源V_CC的正电位的电容器C2。

电流通道是电容器C2，其能量恢复电路的部分。可通过所述电流通道以被控制的方式将存储在负载释放装置L1、C1中的能量从MOSFET移除。

通至电感L3的电流分支在二极管D2以及电容器C2之间被引出。所述电感连接至电容器C3，在电容器C3相对侧的端子与供应电压V_CC的正电位耦合。与其并联所在的是包括电阻R1的进一步电流分支，电阻R1通过齐纳二极管D5连接至电感L3。

能量存储C2、C3同样地是能量恢复电路的部分。利用此种方法，可能以被控制的方式来缓冲存储来自电流通道的能量。

由包括电感L2以及欧姆电阻R2的DC电动机形成的感性负载在输入侧上被连接至在MOSFET T1及T2的串联耦合的电流端子之间的节点，并在输出侧上连接至能量来源V_CC的接地电位，也就是连接至低端MOSFET T2的源极电流端子。

电容器C4与供应电压并联，且在输入侧上与电感L1，处于相同的电位，且在输出侧上处于接地电位，所述电容器特别用于平滑化存在于横跨MOSFET T1、T2的电压。电压V_SN横跨负载而降低，且电压V_L1横跨电感L1而降低。

下面描述了用于切换为开第一MOSFET(高端MOSFET)T1的动态过程。取决于本发明另一个实施例中的被动以及主动组件的互连以及配置，所述过程可从本文中所述的实施例相对应详细地偏离。为了那个目的，在图2中标绘出相对于时间t＝0ns至t＝280ns的相对应电流以及电压信号，所述信号重现基本的轮廓。在实际上，信号也可特别地受限于噪音以及干扰信号。此外，信号可也包括动态过程，特别地具有较短的瞬态恢复时间。

利用脉冲宽度调制控制信号，高端MOSFET T1的栅极端子G被驱动，使得后者变成会传导电流。在这之前，低端MOSFET T2的栅极端子G由栅极驱动器驱动，使其在此例子中以零信号关闭。在图2中的下方图表中标绘出了来自栅极驱动器的电压信号。很明显地，低端MOSFET T2在10ns的时间由于减少至0伏特的栅极电压V_G,T2而切换为关。

此外，很明显地，第一MOSFET T1的栅极电压V_G,T1在20ns的时间上升至恒定参考电压，其造成所述MOSFET在其电流端子漏极D以及源极S之间导电，使得所述MOSFET被切换为开。

所使用的MOSFET的切换为开过程一般比切换为关过程具有较长的持续时期。低端MOSFET T2的栅极端子的切换为关参考信号比高端MOSFET T1的栅极端子的切换为开参考信号早10ns实施。由于低端MOSFET T2的有限切换为关过程以及高端MOSFET T1的较快切换为开过程，有一段时间两个MOSFET至少部分导电，其可导致高电流，特别是短路电流。线圈L1通过限制在MOSFET的电流路径中的电流上升而有利地防止了MOSFET中的高电流。结果，较高的切换频率是可能的。

在高端MOSFET T1切换为开之后，通过电感L1以及高端MOSFET T1至负载L2、R2的电流路径被打开。因此，在过渡进入最大值呈高峰的饱和之前，通过电感L1的电流首先线性地上升。此可在图2的上方图中察觉到。

由于电感L1的惯性，一开始尚未建立通过高端MOSFET T1的电流。横跨负载V_SN的电压增加。首先电容器C1通过通道二极管D2放电，电容器已在之前发生的第二低端MOSFET的切换为关阶段中充电。存储在电容器C1中的电荷通过电流I_C1被转移至由电容器C2代表的第一缓冲存储。如图2中的上方图中明显的，电容器C1因此在电容器C2被充电的同时放电。二极管D2的相关通道电流被绘示在图2中的中间图中。

如同电容器C1的放电，在横跨负载L2、R2发生了电压降V_SN，所述电压降一开始线性上升。首先，通过负载的电流由电感L1所限制。在高端MOSFET T1中会另外耗散而成为功率损失的能量因此先被存储在电感中。在时间t(I_L1,max)：＝110ns达到通过线圈L1的最大电流。这可在图2中的上方图中看出。在图2中的下方图中，明显地，在通过线圈L1最大电流t(I_L1,max)的时间点，由于在此时间点，电容器C1被放电并将二极管D1下游的电位直接转发至负载，横跨负载VSN的电压确实地相对应于供应电压V_CC。

大约从时间点t＝100ns开始，电流I_D1通过电流通道的二极管D1开始从电感L1流动。电容器C1的放电过程在120ns的时间点结束，使得来自电感L1的电流I_L1则也可从MOSFETT1整流至二极管D1。

来自二极管D1的电流I_D1然后进一步流动通过二极管D2。电容器C2的充电导致二极管D2以及二极管D3之间电位的增加，其结果是，二极管D3变得导电。因此，电流从电感L1通过二极管D1、D2、D3流至电感L3中。基于图2中的中间图中的上升电流信号I_D3示例出了这点。

由电感L3低通滤波的电流然后流至电容器C3中。此电容器作为特别是由电感L1驱动的电流I_L1驱动的第二存储。

在电容器C1已放电之后，其只在如果低端MOSFET T2转成关时又充电。电容器C1因此也作为横跨负载以及横跨低端MOSFET T2两者的电压跃变的补偿器。

通过二极管D1和/或通过二极管D2，通过电流通道从电感L1至电感L3的电流展现了其横跨负载的电压降V_SN，其超过供应电压Vcc。此电压升压是基于在电感L1已被相对应地充电之后存储在电感L1中的能量。此由图2中的下方图中的斜线区域WL所标示。

由于电感L1表现为惯性的，关于由其驱动的电流，虽然由比供应电压所提供的还高的电压横跨负载被降低，基于此升压的电流既不流动通过导电高端MOSFET T1也不通过阻断的低端MOSFET T2，且因此不在这些组件中建立任何被耗散的功率损失。

此外，功率损失只在一个方向中通过连续通过二极管D1、D2、D3的电流信道被耗散至能量存储装置的主要存储C3中。从由电容器C3建立的此主要存储，电流可被导离进入电阻网络R1中，以被控制的方式将其耗散到那里，而不负载MOSFET。在本例子中，镇流电阻R1以10欧姆定出规模。

在图1b中示例的替代实施例中，被保持远离MOSFET的功率损失被反馈回能量供应器中。为了此目的所需的能量恢复网络可特别包括DC/DC转换器DC/DC，以将可回收的能量转变成能量供应器的电压，例如转变成中间电路的电压。额外地或替代地，能量恢复网络也可包括降压转换器和/或升压转换器。因此，有利地，功率损失的大部分不只被保持远离MOSFET，且所述部分以能量中立的方式被回收。

在接近270ns之后，由于电容器C2(也就是缓冲存储)完全放电，来自二极管D3的电流突然降低。通过二极管D3的电流现在相对应于电流I_D1或I_D2，其现在由高端MOSFET T1缓慢地接受。在此时间点，电感L1的能量存储完全地漏出，且横跨负载的电压V_SN已达到静止的值。由于电感L3想要维持其电流，通过电感L3的电流然后从二极管D3整流至二极管D4。然后电感L3表现作为“排流电感器”，并通过二极管D4汲取电流，直到存储在其中的能量被用完。也利用此方式，避免了在至电容器C3的电流路径中突然的电流改变。

在未示例出的一个实施例中，在D3以及D4之间的电流的整流期间产生的振动可由RC低通滤波器阻尼，RC低通滤波器可特别地与二极管D4并联配置。

取决于电容器C2的电容，在电感L3以及存储电容器C3之间的节点处存在了近似恒定的电压。

在此例子中，具有680pF的值的电容器C1的电容小于为4nF的电容器C2的电容。这个的原因是，电容器C1是用以避免横跨MOSFET的电压跃变，电容器C2被提供为特别用于源自电容器C1的电荷的缓冲存储。具有2000nF的值，电容器C3被定出规模为大缓冲存储，以接收通过电容器C2来自电容器C1的电荷以及由线圈L1存储的能量两者，其构成MOSFET T1中另外耗散的能量的大部分。平滑化的电容器C4的规模定为50μF。

将具有2.7μH的值的线圈L1的电感的规模定的大于线圈L3的电感，其规模定为1μH。此原因是，线圈L3被设计为用于在转换过程期间在高端MOSFET T1中作为功率损失的另外累积的能量的能量存储。负载的电感L2可显著地较大，且在本例子中接近100μH。

总结而言，功率损失的降低首先通过利用并联连接的电容器C1来实施，电容器C1特别地防止了在高端MOSFET T1的电压跃变并因此最小化了电压以及电流的产物，原因是在电流路径中横跨晶体管的电压降近似0V。凭借其“在上面收集”电流改变、并因此导致相对低的电压改变，即其充电曲线，的事实，电容器C1防止了对于晶体管的快速电压上升。在此例子中，电容器C1收集电能量，在晶体管上的负载用于它们的切换时间被缓和，且它们很难耗散任何功率损失，此能量反而是位在电容器C1上。

对于下一个切换过程，必须从电容器C1移除能量，使得电容器C1可以上述方式再次操作。缓冲存储电容器C2、以及通过二极管D2、D3以及线圈L3至主要存储电容器C3的电流通道用以将所述能量运输走。

其次，与MOSFET串联连接的电感L1防止突然的电流上升。在此方面，上述电容器的转换可发生而没有导致高功率损失以及甚至可能毁损电容器的高电流。此外，在两个晶体管的基本的切换开之后，由线圈L1防止了非常高的分流电流或短路，而这应实际上被避免。在晶体管切换的时间点时，在线圈已经历了电流的增加之后，它们的电流必须再次降低至0安培的值、或至电路的输出电流I_Out的水平。可通过耗散能量来达成此电流的改变/降低。这能量的耗散通过电流通道来实施，而电流通道通过二极管D1、D2而通到缓冲存储C2和/或进一步通过二极管D3以及电感L2而通到主要存储电容器C3。

从主要的存储电容器C3，例如镇流电阻网络中以被控制的方式将被保持远离晶体管的功率损失可被耗散或通过恢复电路(特别是DC/DC转换器)而再次馈送至能量供应器中。

Claims

1.一种用于操作负载(L2、R2)的半桥(1)，包括：

切换装置，包括高端半导体开关(T1)以及低端半导体开关，所述高端半导体开关(T1)以及所述低端半导体开关(T2)在每个例子中通过它们的电流端子(S、D)的其中一个串联地连接至彼此，其中每个半导体开关可通过控制端子(G)被指派驱动系统，所述驱动系统根据驱动信号将各自的半导体开关切换为开或关，且其中所述负载(L2、R2)可在高端以及低端半导体开关之间连接；

负载释放装置(L1、C1)，连接至所述切换装置，以在所述切换装置中在切换过程期间收集能量；

能量存储装置，包括第一电容(C2)；以及

能量恢复电路(D1、D2、D3、L3)，用于在所述切换装置中，在进一步的切换过程期间，在所述负载释放装置(L1、C1)的进一步能量收集之前，将由所述负载释放装置(L1、C1)收集的所述能量馈送至所述能量存储装置(C3)，其中，所述能量恢复电路(D1、D2、D3、L3)包括电流信道，将所述负载负载释放装置(L1、C1)连接至所述能量存储装置(C3)的所述第一电容(C2)，其特征在于

所述负载释放装置(L1、C1)包括第二电容(C3)，所述第二电容(C3)连接至所述电流通道(D1、D2、D3、L3)并与所述第一电容(C2)并联地连接。

2.根据权利要求1所述的半桥，其特征在于，

所述负载释放装置(L1、C1)包括与所述切换装置的所述高端半导体开关(T1)并联地连接的电容(C1)，以及与半导体开关(T1、T2)串联地连接的电感(L1)。

3.根据权利要求2所述的半桥(1)，其特征在于，所述电流信道(D1、D2、D3、L3)在所述电感(L1)以及所述半导体开关(T1、T2)之间分支，且包括彼此串联地互连的第一、第二以及第三二极管(D1、D2、D3)以及电感(L1)，其中在所述第一二极管(D1)下游的所述电流通道分开成包括所述负载释放装置(L1、C1)的所述电容(C1)的所述第一电流分支以及第二电流分支，所述第二电流分支通过所述第二二极管(D2)通到所述能量存储装置(C2、C3)的所述第一电容(C2)，其中第三电流路径从所述第二二极管(D2)下游的所述第二电流路径分支，所述第三电流路径通过所述第三二极管(D3)以及所述电感(L3)通到所述能量存储装置(C2、C3)的所述第二电容(C3)。

4.根据权利要求3所述的半桥(1)，其特征在于，提供了进一步的二极管(D4)，其与所述电流通道(D1、D2、D3、L3)的所述第三二极管(D3)并联地连接。

5.根据前述权利要求的任一个所述的半桥(1)，其特征在于，所述能量恢复电路(D1、D2、D3、L3)包括用于将来自所述能量存储装置(C2、C3)的电能量反馈至所述半桥的能量供应器(Vcc)中的电压转换器(DC/DC)。

6.一种电路布置，包括根据前述权利要求的任一个所述的至少一个半桥，其中所述电路布置特别地包括全桥、H桥或B6电路。