CN111226394A - 电路装置和电力电子转换器电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种电路装置(1)，该电路装置包括：功率半导体(LH‑)开关(2)，其具有控制端子(3)、参考电势端子(4)和受控端子(5)；续流二极管(6)；存储扼流圈(7)，其具有磁芯(11)和在第一扼流圈端子(8)和第二扼流圈端子(9)之间的绕组(10)；以及驱动电路(12)。存储扼流圈(7)被设置用于传导流经LH开关(2)的电流，以及驱动电路(12)被设置用于经由LH开关(2)的控制端子(3)来控制LH开关。在电路装置(1)中，LH开关(2)的受控端子(5)与第一连接点(13)连接，LH开关(2)的参考电势端子(4)与连接点(14)连接，并且连接点(14)通过续流二极管(6)与第二连接点(15)连接。续流二极管(6)从连接点(14)到第二连接点(15)是截止方向。此外，连接点(14)还与第一扼流圈端子(8)连接，并且第二扼流圈端子(9)与第三连接点(16)连接。因此，能够实现由于耦合电容而引起的干扰电流的减少。驱动电路(12)的参考电势端子(17)在该电路装置(1)中直接与第三连接点(16)连接或经由阻抗(32)与第三连接点(16)连接，并且另一个绕组(18)经由磁芯(11)与存储扼流圈(7)的绕组(10)电感耦合。在此，另一个绕组(18)被设置用于引导驱动电路(12)的信号。

Description

电路装置和电力电子转换器电路
描述
本发明涉及一种电路装置，其包括功率半导体开关、续流二极管、存储扼流圈和驱动电路。此外，本发明还涉及具有这种电路装置的电力电子转换器电路以及具有两个这种电路装置的电力电子转换器电路。
数字电路，例如特别是微处理器，经常用于生成功率半导体开关的驱动信号。然而，由数字电路提供的输出电流或输出电压在许多情况下不足以直接驱动功率半导体开关。因此，在数字电路和功率半导体开关之间使用驱动电路来提供所需大小的电流和电压。
在电力电子技术中，许多转换器电路具有两个功率半导体的串联连接，这两个功率半导体在串联连接的连接点之一和功率半导体之间的连接点之间交替传导电流。因而，连接点处的电势在串联连接的连接点处的电势值之间跳跃，这取决于当前哪个功率半导体导通。这些电势阶跃(Potentialsprünge)可能在几百伏的数量级。
在功率半导体中的一个是有源可驱动的功率半导体开关的情况下，该功率半导体开关通过驱动电路在连接点和功率半导体开关的控制端子之间施加电压来驱动，驱动电路与在连接点处从而用于驱动的参考电势连接。因而，在驱动电路内部，以及在用于驱动功率半导体开关的信号中，也出现了与连接点处相同数量级的电势阶跃。
特别是在快速开关的功率半导体开关的情况下，通过这种方式不仅在功率半导体开关处，而且还在驱动电路的部件处，都发生大的时间上的电压变化du/dt。驱动电路部件上的寄生耦合电容会导致高的非期望的电流。
常见的对策是降低耦合电容。然而，在快速开关的功率半导体开关和与之相连的驱动电路中，这被部件的空间扩展限制。耦合电容的降低伴随着相当大的花费，从而成本高。特别地，用于与现代快速开关的功率半导体开关结合使用的可用元件选择有限。
另一可能的措施是通过滤波措施来消除或减小由电容耦合而引起的不期望的电流，这也涉及额外的花费和成本。
在文件WO 2004/102806 A1中，公开了在功率半导体开关的开关操作期间由于寄生电感而引起的电压的情况下，驱动电路的参考电势和控制信号经由共模滤波器(Gleichtaktfilter)连接到功率半导体开关。在这种情况下，其背景是在仅使用单个驱动电路的并联连接的功率半导体开关中实现均匀的动态电流分布的任务。在这里，共模滤波器滤波器也意味着额外的花费，因此成本很高。
本发明的任务在于，提供上述类型的电路装置和上述类型的电力电子转换器电路，当两个功率半导体串联连接时，其能够减小由于耦合电容而引起的干扰电流。
根据本发明，该任务通过根据独立权利要求1的电路装置和根据并列的设备权利要求13、14和15的电力电子转换器电路来解决。本发明的有利的设计方案在从属权利要求中进行描述。
上述类型的电路装置包括：功率半导体开关，其具有控制端子、参考电势端子和受控端子；续流二极管；存储扼流圈，其具有在第一扼流圈端子和第二扼流圈端子之间的绕组和磁芯，其中存储扼流圈被设置用于传导流经功率半导体开关的电流；以及驱动电路。驱动电路被设置用于经由功率半导体开关的控制端子来驱动功率半导体开关。在此，通过在功率半导体开关的控制端子和参考电势端子之间施加电压来实施控制，由此控制电流从受控端子到参考电势端子的流动。
例如，控制端子可以是IGBT(绝缘栅双极晶体管)或MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)的栅极端子，参考电势端子可以是IGBT的发射极端子或MOSFET的源极端子，以及受控端子可以是IGBT的集电极端子或MOSFET的漏极端子。
在上述类型的电路装置中，功率半导体开关的受控端子与第一连接点连接，并且功率半导体开关的参考电势端子与连接点连接。该连接点又经由续流二极管与第二连接点连接，其中续流二极管从连接点到第二连接点是截止方向。此外，连接点还与第一扼流圈端子连接，而第二扼流圈端子与第三连接点连接。
例如，在传统的单向升压转换器或降压转换器中可以发现上述类型的电路装置。
如果在本说明书和权利要求书的范围内，某事物被描述为与其他事物连接，则这总是意味着直接连接，也就是说经由理想地假设为欧姆电阻极低和假设为电感极低的导线或者经由与这样的导线相比最多导致额外电压降或电流变化可忽略的部件的连接，例如测量电阻(分流器)或由铁氧体磁珠形成的阻抗。在本说明书的范围和专利权利要求书中，另外的连接总是被明确地称为经由部件或经由部件装置的连接，例如经由电阻或经由二极管或例如经由两个晶体管的串联连接。于是，这样的连接只能经由提到的部件或提到的部件装置来实现，而不能另外经由其他的部件来实现，除了最多会引起可忽略的附加电压降或电流变化的潜在附加的部件之外。
根据本发明，在上述类型的电路装置中，驱动电路的参考电势端子现在直接与第三连接点连接或经由阻抗与第三连接点连接，并且存在至少一个另外的绕组，该绕组经由磁芯与存储扼流圈的绕组电感耦合。在这种情况下，该至少一个另外的绕组被设置用于引导驱动电路的信号。
根据本发明的电路装置基于这样的认识，即由于插入的存储扼流圈，与连接点处的电势相比，在第三连接点处的电势出现明显更小的阶跃或者根本不会出现阶跃，这些阶跃被传递到驱动电路内的部件上。此外，根据本发明的电路装置的优点在于，关于驱动电路的部件的空间占据也有相当大的自由度，而在根据现有技术中的驱动电路的参考电势端子通常直接连接到连接点的情况下，部件必须布置得尽可能靠近连接点，从而也尽可能靠近功率半导体开关，以便保持耦合电容小。
通过在根据本发明的电路装置中存在的至少一个另外的绕组与存储扼流圈的绕组的电感耦合，存储扼流圈的绕组两端的电压变化被传递到至少一个另外的绕组，使得当驱动电路的信号经由至少一个另外的绕组传导时，信号施加在功率半导体开关的控制端子处，该信号相对于连接点处的跳跃电势与相对于驱动电路的参考电势端子处的静态电势由驱动电路指定的驱动信号始终具有相同的电势差。
用于传导流经功率半导体开关的电流的存储扼流圈通常存在于例如电力电子转换器电路中的电路装置中，使得根据本发明设置的至少一个另外的绕组可以以有利的低成本方式施加于本来就存在的存储扼流圈的磁芯上。由于该至少一个另外的绕组仅被设置用于引导驱动电路的信号，因此与存储扼流圈的绕组相比，该至少一个另外的绕组不需要被设计用于与流经存储扼流圈的绕组的电流一样大的电流。
在有利的实施方式中，该至少一个另外的绕组可以通过以下方式与存储扼流圈的绕组电感耦合，即存储扼流圈的绕组两端的电压降被加到所述信号相对于第三连接点处的参考电势的电压上。为此，存储扼流圈的绕组和该至少一个另外的绕组之间的传输系数至少为约1∶1。
在该实施方式中，例如，驱动信号可以经由至少一个另外的绕组直接从驱动电路引导至功率半导体开关的控制端子，如同在根据现有技术的驱动电路的参考电势输入端直接连接到连接点时驱动信号由驱动电路提供一样，而不需要在至少一个另外的绕组之前或之后进行额外特殊的调整。
如上所述，该信号可以是用于功率半导体开关的驱动信号，即经由功率半导体开关的控制端子驱动该功率半导体开关的信号。根据本发明的另一有利的实施方式，该信号也可以是驱动电路的电压供给信号，其中随后只有电压供给信号经由另外的绕组被引导，或者电压供给信号和驱动信号分别经由另外的绕组被引导。
电压供给信号可以是正电压供给信号和负电压供给信号。因此，两个电压供给信号也可以分别经由另外的绕组被引导。
负电压供给信号的电势在驱动电路中通常与驱动信号的参考电势相同。在这种情况下，有利地，当负电压供给信号经由另外的绕组被引导时，设置可选的阻抗，代替在驱动电路的参考电势端子和第三连接点之间的直接连接，以便不必针对电流为流经存储扼流圈的绕组的电流数量级的负电压供给信号设计另一个绕组。例如，阻抗可以是电感、电容或欧姆电阻。
在有利的实施方式中，信号也可以是驱动电路的两个部件之间的信号。这意味着信号不再直接从驱动电路的信号端子经由至少一个另外的绕组和导线馈送到功率半导体开关的控制端子。
通过一部分部件可以布置在功率半导体开关附近，而另一部分部件可以远离功率半导体开关，这种电路装置在驱动电路部件的空间布置上有更大的灵活性方面是有利的。这种电路装置的进一步优点在于，例如，信号处理，特别是信号的调整可以在至少一个另外的绕组流经之前或之后进行。由此，特别地导致在存储扼流圈的绕组和另一个绕组之间的电感耦合的设计中有更大的灵活性。
当然，也可以在驱动电路的两个或更多个部件之间分别经由另外的绕组引导多个信号。因此，在这里，数词的使用应当，如同原则上在本说明书和权利要求书的范围内一样，被理解成至少是这个数字的意义。在某些地方，把一个数明确描述为至少这个数仅仅是为了进一步澄清这个事实。
在另一实施方式中，根据本发明的电路装置还可以包括具有另外的控制端子、另外的参考电势端子和另外的受控端子的另外的功率半导体开关，以及与另外的控制端子连接以用于驱动另外的功率半导体开关的另外的驱动电路。在这种情况下，另外的受控端子与连接点连接，并且另外的参考电势端子与第二连接点连接。此外，这种实施方式可以包括另外的续流二极管。在这种情况下，第一连接点经由另外的续流二极管与连接点连接，其中另外的续流二极管从第一连接点到连接点是截止方向。
在这种实施方式中，续流二极管和另外的功率半导体开关是反并联连接，即续流二极管和另外的功率半导体开关的流动方向相反。在这种情况下，续流二极管也可以是另外的功率半导体开关的本征二极管，即例如MOSFET的体二极管(Bodydiode)或集成在IGBT的半导体模块中的二极管。但续流二极管也可以是除了另外的功率半导体开关之外的反并联连接的二极管，而不管另外的功率半导体开关是否具有本征二极管。
同样，在这种实施方式中，还存在功率半导体开关和另外的续流二极管的反并联连接。在这里，另外的续流二极管也可以是功率半导体开关的本征二极管，或者是与之反并联连接的另外的二极管，而不管功率半导体开关是否具有本征二极管。
在具有另外的功率半导体开关和另外的续流二极管的实施方式中，还存在两个功率半导体开关的串联连接，该功率半导体开关分别具有反并联连接的续流二极管，其中存储扼流圈连接到连接点上。因此，根据本发明的实施方式是根据本发明的电路装置的进一步发展，例如，在传统的双向升压转换器或降压转换器(所谓的同步转换器)以及逆变器或整流器中的半桥电路中可以发现的。
本发明的另一有利的实施方式可以设置，存储扼流圈的绕组和至少一个另外的绕组之间的电感耦合以如下方式设计，即当磁芯完全或部分饱和时，减小耦合使得产生差分电压，该差分电压直接地或经由驱动电路的一个部件致使功率半导体开关被断开或保持在线性工作点。
通过这种方式，若发生故障，会自动防止电路装置内出现过大电流或具有饱和铁芯的电路装置的运行。
此外，在根据本发明的电路装置的有利的实施方式中，存储扼流圈的绕组和至少一个另外的绕组之间的电感耦合可以被设计成使得至少一个另外的绕组为驱动电路提供电源功率。
与由于电流流经存储扼流圈而传输的功率相比，驱动电路所需的电源功率很小，因此驱动电路的电源功率可以经由至少一个另外的绕组分支出来，而不会明显影响电路装置的功能。
还可以被认为是有利的是，第二扼流圈端子经由测量电阻与第三连接点连接。然后，第二扼流圈端子同时与驱动电路的测量端子连接。
与其中参考电势端子根据现有技术连接到连接点的驱动电路相比，通过这种方式可以以相对较小的花费测量流过存储扼流圈的电流，并且例如用于驱动电路内的调控。
在根据本发明的电路装置的另一有利的实施方式中，电容可以连接在第一连接点和第二连接点之间。
这种电容可以使第一连接点和第二连接点之间的电压平滑，当在电力电子转换器电路中使用根据本发明的电路装置时，这是有利的。电容还可以暂时存储流经第一连接点和第二连接点的能量，即，该电容实现电压中间电路的功能。
在根据本发明的电路装置的另一有利的实施方式中，电容可以连接在第三连接点和第二连接点之间，或者可替代地，在另一有利的实施方式中，电容可以连接在第三连接点和第一连接点之间。
这些电容也可以使在它们之间连接的连接点之间的电压平滑，或者暂时存储流经这些连接点的能量。
本发明的另一任务在于提供一种具有上述类型的电路装置的上述类型的电力电子转换器电路，当两个功率半导体串联连接时，通过该电路装置可以减少由于耦合电容而引起的干扰电流。
根据本发明的任务在具有前述类型的电路装置的前述类型的电力电子转换器电路中通过设计根据权利要求1至12中任一项所述的电路装置得以实现。
根据本发明的电力电子转换器电路包括根据前述实施方式之一的根据本发明的电路装置。在此，电力电子转换器电路可以是例如升压转换器、降压转换器、同步转换器、整流器或逆变器。于是，电路装置的连接点形成电力电子转换器电路的输入端子或输出端子。
本发明的另一任务在于提供一种具有两个上述类型的电路装置的上述类型的电力电子转换器电路，当两个功率半导体串联连接时，通过这种电路装置可以减少由于耦合电容而引起的干扰电流。
根据本发明的任务在具有上述类型的两个电路装置的上述类型的电力电子转换器电路中通过设计根据权利要求1至11中任一项所述的电路装置得以实现，其中两个电路装置的第三连接点彼此连接，并且两个电路装置的第二连接点彼此连接，或者可替代地，分别根据权利要求1至10或12中的任一项设计两个电路装置，其中两个电路装置的第三连接点彼此连接，并且两个电路装置的第一连接点彼此连接。
彼此连接的连接点形成电力电子转换器电路的输入端子或输出端子。同样，剩余的连接点，即也可以选择性地彼此连接的第一连接点或第二连接点，形成电力电子转换器电路的输入端子或输出端子。当然，根据本发明的电力电子转换器电路也可以包括两个以上的根据本发明的电路装置，其连接点以所述方式分别彼此连接。
具有前述形式的根据本发明的两个或更多个电路装置的连接的根据本发明的电力电子转换器电路可以作为例如所谓的交错转换器来操作，方式是各个电路装置的功率半导体开关和另外的功率半导体开关相对于相应的功率半导体开关和另外的电路装置的另外的功率半导体开关以时间偏移的方式来控制。在这里，根据本发明的电路装置的特别的优点是，所有功率半导体开关的驱动电路的参考电势端子分别与共同的第三连接点连接，因此驱动电路都具有相同的参考电势，并且不像根据现有技术那样由于连接到相应的连接点而分别具有不同的参考电势。通过这种方式，如果需要，两个或更多个电路装置的部分驱动电路可以共同用于所有电路装置。
具有前述形式的根据本发明的两个或更多个电路装置的连接的根据本发明的电力电子转换器电路可以例如是升压转换器、降压转换器、同步转换器、整流器或逆变器。
本发明的其它有利的设计方案和优点是参考附图描述本发明的实施方式的主题。在此，附图被用于描述本发明的实施方式，但并不将本发明限制于所示的特征。
图1示意性地示出了根据本发明的第一实施例的电力电子转换器电路，其具有根据本发明的降压转换器形式的电路装置，
图2示意性地示出了根据本发明的第二实施例的电力电子转换器电路，其具有根据本发明的升压转换器形式的电路装置，
图3示意性地示出了根据本发明的第三实施例的电力电子转换器电路，其具有根据本发明的同步转换器形式的电路装置，
图4示意性地示出了根据本发明的第四实施例的电力电子转换器电路，其具有根据本发明的双向交错升压转换器形式的两个电路装置，以及
图5示意性地示出了根据本发明的第五实施例的电力电子转换器电路，其具有根据本发明的单向交错升压转换器形式的两个电路装置。
图1示出了根据本发明的电力电子转换器电路40，其具有根据本发明的电路装置1。在这里被设计为MOSFET的功率半导体开关2的受控端子5与第一连接点13连接，参考电势端子4与连接点14连接。在连接点14和第二连接点15之间连接有续流二极管6，该续流二极管6从连接点14到第二连接点15是截止方向。连接从连接点14分支到存储扼流圈7的第一扼流圈端子8，该存储扼流圈7具有在第一扼流圈端子8和第二扼流圈端子9之间的绕组10，该绕组10缠绕在磁芯11上。当功率半导体开关2闭合时，流经功率半导体开关2的电流也流经存储扼流圈7的绕组10，并且从第二扼流圈端子9进一步流到与第二扼流圈端子9连接的第三连接点16。
在根据本发明的电路装置1中，存在驱动电路12，该驱动电路12在信号端子33处提供用于驱动功率半导体开关的信号，例如脉宽调制信号(PWM信号)，该信号在驱动电路12的参考电势端子17处的参考电势和与其不同的电势(例如，驱动电路12的电压供给信号Vcc_drv1+的电势)之间变换。参考电势端子17直接与第三连接点16连接。另一个绕组18被施加到磁芯11上，该另一个绕组18的一端与信号端子33连接以及另一端与功率半导体开关2的控制端子3连接，从而信号经由另一个绕组18被引导。
绕组10和另一个绕组18之间的电感耦合例如以如下方式实现，即存在漏磁损耗(Streuverlust)可忽略的理想耦合，即耦合系数至少近似为1。在这种情况下，在图1中绕组10和另一个绕组18以相同方向缠绕在磁芯11上时，存储扼流圈7的绕组10两端的电压降被加到信号相对于第三连接点16处的参考电势的电压上。
另一个绕组18只需要设计用于因信号引起的电流强度，该电流强度通常明显低于流过功率半导体开关2并因此流过存储扼流圈7的绕组10的电流的电流强度。因此，在根据本发明的电路装置1中，另一个绕组18的导线横截面可以明显小于存储扼流圈7的绕组10的导线横截面。
在图1的电路装置1中，电容25连接在第一连接点13和第二连接点15之间，该电容25在这里例如形成直流中间电路。在第三连接点16和第二连接点15之间，也连接有电容26，该电容26在这里例如用于平滑第三连接点16和第二连接点15之间的电压。
根据所示的实施例，图1中所示的电力电子转换器电路40形成降压转换器，该降压转换器可以将第一连接点13和第二连接点15之间的电压转换成第三连接点16和第二连接点15之间的较低电压，第一连接点13和第二连接点15在这种情况下形成输入端子，第三连接点16和第二连接点15在这种情况下形成输出端子。
从这里例如被设计成MOSFET的功率半导体开关2的电路符号可以获悉，该功率半导体开关2具有体二极管，该体二极管从第一连接点13到连接点14是截止方向。因此，由于MOSFET的本征二极管，电路装置1具有另一个续流二极管24，尽管该续流二极管24对于电力电子转换器电路40作为降压转换器的功能不是绝对必要的。
图2示出了根据本发明第二实施例的电力电子转换器电路40，其具有根据本发明的电路装置1。在具有根据图2的实施例的根据本发明的电路装置1的根据本发明的电力电子转换器电路40中，功率半导体开关2、续流二极管6和存储扼流圈7以与图1中的电路装置1相同的方式布置在第一连接点13、第二连接点15、第三连接点16和连接点14之间。功率半导体开关2在这里被实施为IGBT。
在本实施例中，驱动电路包括第一部件30和第二部件31。第一部件30的参考电势端子17经由阻抗32与第三连接点16连接。例如，阻抗32可以是电感、电容或欧姆电阻。第二部件31的信号端子33与功率半导体开关2的控制端子3连接。
在本实施例中，三个另外的绕组18a、18b、18c被施加到存储扼流圈7的磁芯11上，它们与存储扼流圈7的绕组10电感耦合。驱动电路的两个部件30、31之间的信号分别经由另外的绕组18a、18b、18c被引导。两个部件30、31之间的信号之一例如是驱动电路的正电压供给信号Vcc_drv1+，两个部件30、31之间的另一个信号例如是驱动电路的负电压供给信号Vcc_drv1-，该负电压供给信号在这里例如由于相关信号导线与参考电势端子17的直接连接而对应于驱动电路的参考电势。
在图2的实施例中，两个部件30、31之间的三个信号分别经由另外的绕组18a、18b、18c被引导。在本发明的其它实施例中，也可以仅一个信号或两个信号或三个以上的信号经由另外的绕组在两个部件之间被引导。同样，也可以一个或更多个信号在驱动电路的两个以上的部件之间分别经由另外的绕组被引导。
在图2的实施例中，正电压供给信号Vcc_drv1+和负电压供给信号Vcc_drv1-也经由另外的绕组18a、18c被引导。在其他的实施例中，只有正电压供给信号Vcc_drv1+或负电压供给信号Vcc_drv1-可以经由一个另外的绕组被引导。电压供给信号也可以是经由另外的绕组被引导的唯一信号。
特别是在驱动电路具有两个或更多个部件的情况下，经由另外的绕组被引导的信号可以在经由另外的绕组引导之前或之后被适当地调整或处理，使得例如即使另外一个或多个绕组之间的耦合不理想，适于驱动功率半导体开关2的信号也施加在功率半导体开关2的控制端子3处。
在图2的电路装置1中，电容25连接在第一连接点13和第二连接点15之间，电容27连接在第三连接点16和第一连接点13之间。于是，电力电子转换器电路40在本实施例中形成升压转换器，该升压转换器可以将第一连接点13和第三连接点16之间的电压转换成第一连接点13和第二连接点15之间的较高的电压，该第一连接点13和第三连接点16在这种情况下形成输入端子，第一连接点13和第二连接点15在这种情况下形成输出端子。
另外的续流二极管24与在这里例如被设计成IGBT的功率半导体开关2并联连接，该续流二极管24从第一连接点13到连接点14是截止方向。这个另外的续流二极管24可以是IGBT的本征二极管，即例如是集成在IGBT的半导体模块中的二极管，但是它也可以在外部与IGBT并联。然而，对于作为升压转换器的电力电子转换器电路40的功能来说，另外的续流二极管24不是绝对必要的。
图3示出了根据本发明的第三实施例的电力电子转换器电路40，其具有根据本发明的电路装置1。在具有图3的根据本发明的电路装置1的电力电子转换器电路40的实施例中，相比于图1的实施例，另外的功率半导体开关19与续流二极管6并联连接，该另外的功率半导体开关19的另外的受控端子22与连接点14连接，并且其另外的参考电势端子21与第二连接点15连接。另外的控制端子20与另外的驱动电路23的另外的信号端子34连接，并且另外的驱动电路23的另外的参考电势端子35与第二连接点15连接。另外的驱动电路23的参考电势端子35与另外的功率半导体开关19的参考电势端子21的这种直接连接在这里毫无疑问是可能的，因为在第二连接点15处没有电势阶跃。
驱动电路12和另外的驱动电路23可以以相同的方式设计，但是它们也可以以不同的方式设计。
另一个续流二极管24与功率半导体开关2并联连接，该续流二极管24从第一连接点13到连接点14是截止方向。
此外，在本实施例中，第二扼流圈端子9经由测量电阻28与第三连接点16连接，并且第二扼流圈端子9与驱动电路12的测量端子29连接。由此，以相对较少的花费就实现了用于流过存储扼流圈7的电流的电流传感机构，该电流传感机构例如可以用于驱动电路12内的调控。
在本实施例中，电力电子转换器电路40形成所谓的同步转换器，该同步转换器可以将第一连接点13和第二连接点15之间的电压转换成第三连接点16和第二连接点15之间的较低电压，或者反过来，可以将第三连接点16和第二连接点15之间的电压转换成第一连接点13和第二连接点15之间的较高电压。因此，图3中的电力电子转换器电路40可以用作双向升压转换器或降压转换器，这取决于哪些连接点用作输入端子或输出端子。
在图3的电路装置1中存在的两个功率半导体开关2、19与反并联连接的二极管24、6的串联连接在电力电子学中也公知为半桥电路，并且形成逆变器或整流器的桥电路(例如，H桥或B6桥)的基础。因此，在图3的当前实施例中，电力电子转换器电路40同样也形成逆变器或整流器的桥支路。
对于图3中的电力电子转换器电路40作为同步转换器、双向升压转换器或降压转换器、逆变器桥支路或整流器桥支路的功能，需要续流二极管6和另外的续流二极管24。
功率半导体开关2和另外的功率半导体开关19在图3的实施例中例如被设计为IGBT，它们也可以例如被设计为MOSFET。
图4示出了根据本发明第四实施例的电力电子转换器电路50，其具有根据本发明的两个电路装置1、1’。在图4中作为双向交错升压转换器的根据本发明的电力电子转换器电路50的实施例中，分别形成双向升压转换器的根据本发明的两个电路装置1、1’通过以下方式并联连接，即两个电路装置1、1’的第三连接点16、16’彼此连接，以及两个电路装置1、1’的第二连接点15、15’彼此连接，并且是电力电子转换器电路50的输入端子。第一连接点13、13’和第二连接点15、15’是双向交错升压转换器的输出端子。可选地，两个电路装置1、1’的第一连接点13、13’也可以彼此连接。
在根据本发明的电力电子转换器电路50中，通过连接所有电路装置的所有第三连接点并连接所有电路装置的所有第二连接点，根据本发明的两个以上的电路装置也可以并联连接，其中可选地，所有电路装置的所有第一连接点也可以连接。
最后，图5示出了作为单向交错升压转换器的根据本发明的电力电子转换器电路60的第五实施例。在这里，分别形成单向升压转换器的根据本发明的两个电路装置1、1’通过以下方式并联连接，即两个电路装置1、1’的第三连接点16、16’彼此连接，以及两个电路装置1、1’的第一连接点13、13’彼此连接，并且是电力电子转换器电路60的输入端子。第一连接点13、13’和第二连接点15、15’是单向交错升压转换器的输出端子，其中可选地，两个电路装置1、1’的第二连接点15、15’也可以彼此连接。
在这里，在根据本发明的电力电子转换器电路60中，通过连接所有电路装置的第三连接点和连接所有电路装置的所有第一连接点，根据本发明的两个以上的电路装置可以并联连接，其中可选地，所有电路装置的所有第二连接点也可以连接。
在根据本发明的图4和图5中的电力电子转换器电路50、60的实施例中，用于功率半导体开关2、2’的驱动电路12、12’的参考电势端子17、17’与彼此连接的第三连接点16、16’连接，因此都连接到相同的参考电势。这允许驱动电路12、12’的部件都共同用于所有电路装置1、1’的功率半导体开关2、2’，从而简化电路设计并降低电路复杂性。
本发明不限于明确示出的实施方式，而是可以以多种类型和方式进行转换，特别是与其它示出的或本领域技术人员已知的实施方式相结合。
参考标记列表
1，1' 电路装置
2，2' 功率半导体开关
3，3' 控制端子
4，4' 参考电势端子
5，5' 受控端子
6，6' 续流二极管
7，7' 存储扼流圈
8，8' 扼流圈端子
9，9' 扼流圈端子
10，10' 绕组
11，11' 磁芯
12，12' 驱动电路
13，13' 连接点
14，14' 连接点
15，15' 连接点
16，16' 连接点
17，17' 参考电势端子
18，18' 绕组
18a 绕组
18b 绕组
18c 绕组
19，19' 功率半导体开关
20，20' 控制端子
21，21' 参考电势端子
22，22' 受控端子
23，23' 驱动电路
24，24' 续流二极管
25，25' 中间电路电容
26 中间电路电容
27 中间电路电容
28 测量电阻
29 测量端子
30 部件
31 部件
32 阻抗
33，33' 信号端子
34，34' 信号端子
35，35' 参考电势端子
40 电力电子转换器电路
50 电力电子转换器电路
60 电力电子转换器电路
Vcc_drv1+ 电压供给信号
Vcc_drv1- 电压供给信号
Vcc_drv2+ 电压供给信号
Vcc_drv1+’ 电压供给信号
Vcc_drv2+’ 电压供给信号。

Claims (15)

1.一种电路装置(1)，包括：功率半导体开关(2)，所述功率半导体开关具有控制端子(3)、参考电势端子(4)和受控端子(5)；续流二极管(6)；存储扼流圈(7)，所述存储扼流圈具有磁芯(11)以及在第一扼流圈端子(8)和第二扼流圈端子(9)之间的绕组(10)，其中所述存储扼流圈(7)被设置用于传导流经所述功率半导体开关(2)的电流；以及驱动电路(12)，其被设置用于经由所述功率半导体开关(2)的控制端子(3)来驱动所述功率半导体开关(2)，其中：
-所述功率半导体开关(2)的受控端子(5)与第一连接点(13)连接，
-所述功率半导体开关(2)的参考电势端子(4)与连接点(14)连接，
-所述连接点(14)经由所述续流二极管(6)与第二连接点(15)连接，使得所述续流二极管(6)从所述连接点(14)到所述第二连接点(15)是截止方向，
-所述连接点(14)还与所述第一扼流圈端子(8)连接，以及
-所述第二扼流圈端子(9)与第三连接点(16)连接，
其特征在于，
所述驱动电路(12)的参考电势端子(17)直接与所述第三连接点(16)连接或经由阻抗(32)与所述第三连接点(16)连接，并且至少一个另外的绕组(18)经由所述磁芯(11)与所述存储扼流圈(7)的绕组(10)电感耦合，其中所述至少一个另外的绕组(18)被设置用于引导所述驱动电路(12)的信号。
2.根据权利要求1所述的电路装置(1)，其中，所述至少一个另外的绕组(18)以如下方式与所述存储扼流圈(7)的绕组(10)电感耦合：所述存储扼流圈(7)的绕组(10)两端的电压降被加到所述信号相对于所述第三连接点(16)处的参考电势的电压上。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的电路装置(1)，其中，所述信号是经由所述功率半导体开关(2)的控制端子(3)驱动所述功率半导体开关(2)的信号。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电路装置(1)，其中，所述信号是所述驱动电路(12)的电压供给信号(Vcc_drv1+、Vcc_drv1-)。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电路装置(1)，其中，所述信号是所述驱动电路(12)的两个部件(30、31)之间的信号。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的电路装置(1)，还包括另外的功率半导体开关(19)和另外的驱动电路(23)，所述另外的功率半导体开关(19)具有另外的控制端子(20)、另外的参考电势端子(21)和另外的受控端子(22)，所述另外的驱动电路(23)与所述另外的控制端子(20)连接以用于驱动所述另外的功率半导体开关(19)，其中，所述另外的受控端子(22)与所述连接点(14)连接，并且所述另外的参考电势端子(21)与所述第二连接点(15)连接，并且所述电路装置还包括另外的续流二极管(24)，其中所述第一连接点(13)经由所述另外的续流二极管(24)与所述连接点(14)连接成使得所述另外的续流二极管(24)从所述第一连接点(13)到所述连接点(14)是截止方向。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的电路装置(1)，其中，所述存储扼流圈(7)的绕组(10)和所述至少一个另外的绕组(18)之间的电感耦合被设计成使得当所述磁芯(11)完全或部分饱和时，耦合以如下方式减小：产生差分电压，所述差分电压直接地或经由所述驱动电路的部件(31)之一致使所述功率半导体开关(2)被断开或保持在线性工作点。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的电路装置(1)，其中，所述存储扼流圈(7)的绕组(10)和所述至少一个另外的绕组(18)之间的电感耦合被设计成使得所述至少一个另外的绕组(18)为所述驱动电路(12)提供电源功率。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的电路装置(1)，其中所述第二扼流圈端子(9)经由测量电阻(28)与所述第三连接点(16)连接，并且其中所述第二扼流圈端子(9)与所述驱动电路(12)的测量端子(29)连接。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的电路装置(1)，其中，电容(25)连接在所述第一连接点(13)和所述第二连接点(15)之间。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的电路装置(1)，其中，电容(26)连接在所述第三连接点(16)和所述第二连接点(15)之间。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的电路装置(1)，其中，电容(27)连接在所述第三连接点(16)和所述第一连接点(13)之间。
13.一种电力电子转换器电路(40)，其具有根据权利要求1至12中任一项所述的电路装置(1)。
14.一种电力电子转换器电路(50)，其具有根据权利要求1至11中任一项所述的两个电路装置(1、1’)，其中所述两个电路装置(1、1’)的第三连接点(16、16’)彼此连接，并且所述两个电路装置(1、1’)的第二连接点(15、15’)彼此连接。
15.一种电力电子转换器电路(60)，其具有根据权利要求1至10中任一项或根据权利要求12所述的两个电路装置(1、1’)，其中，所述两个电路装置(1、1’)的第三连接点(16、16’)彼此连接，并且所述两个电路装置(1、1’)的第一连接点(13、13’)彼此连接。
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