CN111231692A - 具有在栅极驱动器处生成的增强共源极电感的逆变器系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了“具有在栅极驱动器处生成的增强共源极电感的逆变器系统”。一种用于电动车辆驱动器的多相逆变器具有多个驱动器，以将驱动信号提供给相桥中的上部晶体管和下部晶体管的相应栅极回路。变压器在一个相桥中的第一晶体管的第一栅极回路中具有次级绕组，并且具有将所述第一晶体管的开尔文发射极连接到另一个相桥中的第二晶体管的开尔文发射极的初级绕组。晶体管的开关瞬变被缩短，因为当切换栅极信号以改变第一相桥中的晶体管的导电状态时，在跨所述第一桥的杂散电感连接的变压器初级绕组中感测到所述第一桥中的电流变化的速率。经由变压器次级绕组向所述栅极信号添加与感测到的速率成比例的电压，从而增加所述晶体管的共源极电感。

Description

具有在栅极驱动器处生成的增强共源极电感的逆变器系统
技术领域
本发明总体上涉及用于电动化车辆的电动逆变器驱动器，并且更具体地涉及通过在不修改并入有功率晶体管的功率模块的情况下增强功率晶体管的栅极回路中的共源极电感来改善多相逆变器中的开关特性。
背景技术
电动车辆(诸如混合动力电动车辆(HEV)、插电式混合动力电动车辆(PHEV)和电池电动车辆(BEV))使用由逆变器驱动的电机来向车轮提供牵引扭矩。典型的电驱动系统可以包括DC电源(诸如电池组或燃料电池)，其由接触器开关耦合到可变电压转换器(VVC)，以调节主DC链路电容器两端的主总线电压。逆变器连接在主总线和牵引马达之间，以便将DC总线电力转换成AC电压，所述AC电压耦合到马达的绕组以推进车辆。
逆变器包括以具有多个相桥的桥式配置连接的晶体管开关装置(诸如绝缘栅双极晶体管，IGBT)。每个相桥都被构造为半桥，其中高侧晶体管与低侧晶体管串联连接在DC总线之间。典型配置包括由具有三个相桥的逆变器驱动的三相马达。电子控制器导通和关断开关以便将来自总线的DC电压逆变为施加到马达的AC电压。逆变器可以对DC链路电压进行脉冲宽度调制，以便传送正弦电流输出的近似值，以按期望的速度和扭矩驱动马达。施加到IGBT的栅极的脉冲宽度调制(PWM)控制信号根据需要将所述栅极导通和关断，使得所产生的电流与期望的电流匹配。
通过由驱动器电路提供的栅极信号在栅极端子处驱动诸如IGBT或MOSFET等半导体开关装置。对于IGBT，栅极信号施加在装置的栅极端子和发射极端子之间。在导通(ON)状态下，输出信号传导通过在集电极端子和发射极端子之间的装置。在导通状态期间，装置内的电流在栅极回路和功率回路内流动。
共源极电感是指功率开关晶体管中的主功率回路(即，晶体管的漏极-源极或集电极-发射极功率输出)和栅极驱动器回路(即，栅极-源极或栅极-发射极)共享的电感。共源极电感携带装置输出电流(例如，漏极-源极电流)和栅极充电/放电电流。由于晶体管的输入和输出之间的耦合，共源极电感的输出(即，功率回路)部分中的电流以可用于加强(例如，加速)开关性能的方式修改栅极电压。可能期望有机会缩短开关时间，因为这可能在开关瞬变期间使消耗(即，损耗)的能量发生相关降低。例如，通过选择适当的布局和/或在PCB迹线中包括添加的重叠线圈以形成到晶体管栅极或发射极的导电路径以便获得期望的共源极电感，可以操纵(例如，增强)栅极回路电感和/或功率回路电感的幅度以及它们之间的相互耦合程度。在美国专利申请公布2018/0152113A1、美国专利申请公布2018/0123478A1、美国专利9,994,110和美国专利10,122,294中示出了功率模块内的用于增强共源极电感的结构修改的各种示例，这些专利各自通过引用的方式全部并入本文中。
用于电动驱动器的典型逆变器系统利用一个或多个功率模块，该一个或多个功率模块包含根据的桥式配置的相桥布置的功率开关装置(例如，IGBT)和相关联的部件(诸如每个IGBT上的反向二极管)。功率模块通常生成大量的热量，因此它们通常附接到冷板(即，液体冷却式散热器)以获得更好的热性能。通常，通过将逆变器的控制器和栅极驱动器电路置于与功率模块分离的电路板和/或模块上，将它们与功率模块分离。
由于共源极电感是开关装置的栅极回路与功率回路之间的耦合，因此用于增强共源极电感的已知方法依赖于对功率模块的修改，因为这是两个回路非常接近的地方。然而，用于车辆电驱动系统的功率模块必须满足关于可靠性、效率、耐用性和成本的严格要求。另一个重要考虑因素是包装尺寸。当更改功率模块的设计和制造工艺以添加结构或部件来增加栅极回路和电源回路之间的共源极电感时，功率模块的封装尺寸已经增加。此外，定制部件增加了功率模块的零件成本和制造成本。因此，期望在不增加功率模块中的部件数量也不对功率模块进行任何其他独特修改的情况下增加共源极电感。
发明内容
本发明增强了共源极电感LCS，而无需修改功率模块设计。作为栅极驱动器的一部分，本发明为每个相桥引入了相应的变压器，其中对于相应的相桥和所述相桥中的另一个，所述变压器的初级侧连接在开关装置的开尔文发射极或开尔文集电极之间(经由栅极驱动器上可用的布线)，以便感测电流变化(di/dt)，并且其中所述变压器的次级侧连接在所述相应栅极回路中以根据增强的共源极电感(LCS)操纵栅极波形以实现期望的开关波形修改。例如，所述变压器及其互连可以在栅极驱动板上实现。因此，所述功率模块不做任何修改。
在本发明的一个主要方面，一种逆变器包括两个相桥，所述两个相桥各自具有上部晶体管和下部晶体管，其中在相应的栅极端子和开尔文-发射极端子之间具有栅极回路。多个驱动器向相应栅极回路提供驱动信号。变压器在一个相桥中的第一晶体管的第一栅极回路中具有次级绕组并且具有将所述第一晶体管的开尔文发射极连接到另一个相桥中的第二晶体管的开尔文发射极的初级绕组。
在本发明的另一方面，一种方法缩短了多相逆变器中的晶体管的开关瞬变。当切换栅极信号以改变第一相桥中的晶体管的导通状态时，在跨所述第一桥的杂散电感连接的变压器初级绕组中感测到所述第一桥中的电流变化的速率。经由变压器次级绕组向所述栅极信号添加与感测到的速率成比例的电压。
附图说明
图1是示出采用本发明的混合动力电动车辆的电驱动部分的示意性框图。
图2是示出具有一对IGBT的逆变器的相桥的现有技术等效电路的示意图，所述一对IGBT中的每个IGBT展现共源极电感。
图3是逆变器系统控制器的透视图。
图4是更详细地示出逆变器相桥的示意图，包括具有开尔文发射极端子和开尔文集电极端子的功率开关装置。
图5示出了本发明的变压器，指示每个初级绕组的绕组连接和期望匝数比。
图6是示出了具有栅极驱动器的相桥的示意性框图，栅极驱动器与变压器互连，为上部开关装置和下部开关装置提供共源极电感的受控增强。
图7是示出了用于三相逆变器中的上部相桥开关装置的变压器连接的一个优选实施例的框图。
图8是示出了具有栅极驱动器的相桥的另一个实施例的示意性框图，栅极驱动器与变压器互连，为上部开关装置和下部开关装置提供共源极电感的受控增强，其中不需要开尔文集电极端子。
图9是示出了与图8的实施例一起使用的具有有源栅极钳位的优选栅极驱动器电路的示意图。
图10是示出了图9的栅极驱动器电路的晶体管的开关命令信号的波形图。
具体实施方式
参考图1，电动化车辆的电驱动部分10包括电池组11(或其他DC源)，所述电池组通过接触器继电器开关(未示出)耦合到可变电压转换器(VVC)12。VVC 12包括串联连接在正DC总线14与负DC总线15之间的上部绝缘栅双极晶体管和下部绝缘栅双极晶体管(例如，IGBT)。主DC链路电容器13连接在总线14与15之间。VVC 12通常在电池11的电源电压与被适配成与马达17和发电机19一起操作的较高DC链路电压之间执行DC-DC转换。马达逆变器16和发电机逆变器18耦合在总线14与15之间。逆变器16和18各自由开关装置(例如，IGBT)以多个桥式配置构成。例如，逆变器16具有三个相桥，每个相桥的上部IGBT与下部IGBT串联，其中每个上部IGBT和下部IGBT之间的接合处连接到马达17的相应的相绕组。逆变器16和18以及VVC 12中的开关装置根据来自控制器和栅极驱动器(未示出)的控制信号以常规方式(例如，使用脉冲宽度调制)来驱动。
共源极电感是由主功率回路和用于晶体管开关装置的栅极驱动器回路共享的电感。它通常由与装置封装相关联的寄生电感和印刷电路板上的迹线引起。在用于DC到AC功率转换的开关桥的背景下，共源极电感的存在可能是有益的。图2示出了逆变器系统控制器20，所述逆变器系统控制器包括功率模块总成21和栅极驱动器板22。详细示出了半桥相桥，其具有高侧(即，上部)晶体管23和低侧(即，下部)晶体管24(各自示为具有栅极端子、集电极端子和发射极端子的IGBT)。可以使用其他类型的半导体装置，诸如MOSFET。如本文所使用的，IGBT的栅极端子、集电极端子和发射极端子也指MOSFET的栅极端子、漏极端子和源极端子。晶体管23和24串联连接在正总线25与负总线26之间，以限定中间(即，输出)接合处27。反并联二极管28和29跨晶体管23和24连接。未详细示出的其他相桥是相同的。
晶体管23的栅极端子和发射极端子产生上共源极电感，所述上共源极电感包括磁性耦合到功率回路(即，发射极-侧)电感31的栅极回路电感30。栅极驱动电路32和栅极电阻器33耦合到栅极端子，以便控制上部晶体管23的开关。晶体管24的栅极端子和发射极端子产生下共源极电感(LCS)，所述下共源极电感包括磁性耦合到功率回路电感35的栅极回路电感34。栅极驱动电路36和栅极电阻器37耦合到栅极端子，以便控制下部晶体管34的开关。通过仔细调整共源极电感的大小，可以对与开关所述装置相关联的开关时间和能量损耗产生有利影响。然而，之前努力的目标直接在于功率模块处的磁耦合以实现期望的共源极电感。
图3示出了逆变器系统控制器20的物理构造，其中功率模块总成21具有冷却通道38，所述冷却通道用于散发由安装在总成21中的各半桥功率模块39的堆叠生成的热量。优选地，驱动板22可以在外部附接到包含高电流发热部件的总成21的外壳，使得驱动板22与高度温度热隔离。由于栅极驱动器22可以采用常用的印刷电路板技术，因此所添加的用于增强共源极电感的部件更容易且更便宜地并入在模块20的栅极驱动板部分内。功率模块总成和逆变器系统控制器可以如标题为“功率电子系统”的美国专利10,037,977中所示构造，所述专利通过引用的方式并入本文中。
图4更详细地示出了马达逆变器40，示出了在本发明的优选实施例中使用的开尔文晶体管端子和杂散电感。示出了具有分别表示为相位A、相位B和相位C的相位的三相逆变器。在以下讨论中，下标AU指示相位A中的上部元件，AL指示相位A中的下部元件，依此类推。每个开关装置都示出为具有栅极端子、开尔文发射极端子和开尔文集电极端子(例如，对于相位A中的下部开关装置，端子gAL、eAL和cAL)。沿着由直流链(DC-link)电容器和开关装置限定的功率回路分布有杂散电感(即，寄生电感)(例如，对于相位A，杂散电感LAU和LAL)，所述杂散电感的范围通常为1nH至100nH。流过相位A的上部装置的电流为iAU，并且流过相位A的下部装置的电流为iAL，其关系如方程(1)所示：
iAU-iAU＝I输出 (1)。
由于输出电流I输出可能在开关瞬变期间被认为是恒定的，因此iAU和iAL的斜率相等，如方程(2)所示：
Figure BDA0002264601500000071
开尔文集电极cAU和cBU之间的电压可用方程(3)表示，并且开尔文发射极eAL和eBL之间的电压可用方程(4)表示：
Figure BDA0002264601500000072
Figure BDA0002264601500000073
通过在特定逆变器/驱动器设计的背景下考虑所选晶体管的标称开关性能(例如，速度)，可以确定实现目标性能改进(例如，缩短开关瞬变以减小开关损耗)的增强的共源极电感(LCS)的对应值。然后，可以分别在方程(5)-(7)中针对相位A、B和C计算由目标共源极电感LCS产生的电压，如下所示：
Figure BDA0002264601500000074
Figure BDA0002264601500000075
Figure BDA0002264601500000076
例如，其中vcAUcBU为相位A中的上部晶体管的开尔文集电极与相位B中的上部晶体管的开尔文集电极之间的电压，并且veALeBL为相位A中的下部晶体管的开尔文发射极与相位B中的下部晶体管的开尔文发射极之间的电压。
如图5所示，可以使用具有特定匝数比的变压器来产生期望的电压并将其注入每个栅极回路中。在一个优选的实施例中，变压器具有两个单独的初级绕组，各自分别跨上部杂散电感和下部杂散电感连接。次级侧可以具有磁耦合到初级绕组中的每一个的次级绕组(例如，在两个部分中)，其中次级绕组部分串联连接在正受到控制的晶体管的相应栅极回路中。图5中的次级绕组连接到相位A的相桥的上侧(即，集电极侧)时的匝数比为
Figure BDA0002264601500000081
类似地，当图5中的次级绕组连接到相位A的相桥的下侧(即，发射极侧)时，匝数比为
Figure BDA0002264601500000082
图6中示出了用于相位A的对应的详细电路。在功率模块41中，相位A包括上部晶体管42和下部晶体管43。优选地，晶体管42和43经由它们的栅极端子与相应的开尔文-发射极端子之间的栅极回路来驱动。如本领域中已知的，常规的发射极端子携带最大输出电流(full output current)。晶体管42和43两者都可以具有开尔文集电极(例如，绕过晶体管的主输入电流)，但是在本实施例中仅利用了晶体管42的开尔文集电极。
栅极驱动板44具有变压器45，所述变压器具有一对初级绕组46和47。次级绕组48具有与初级绕组46和47中的每一个磁耦合的部分，并且次级绕组48的两个端部在栅极驱动器50与栅极电阻器51之间连接在下部晶体管43的栅极回路中。次级绕组49具有与初级绕组46和47中的每一个磁耦合的部分，并且次级绕组49的两个端部在栅极驱动器52与栅极电阻器53之间连接在上部晶体管42的栅极回路中。初级绕组与次级绕组对之间的同相和异相关系通过点示出，以便提供如方程(5)-(7)中所定义的电压的正分量和负分量。此外，初级绕组46耦合在晶体管43的开尔文发射极eAL与相位B中的下部晶体管的开尔文发射极eBL之间。初级绕组47耦合在晶体管42的开尔文集电极cAU与相位B中的上部晶体管的开尔文集电极cBU之间。初级绕组46和47的这些连接使得它们能够感测分别流过杂散电感LAU和LAL的变化的电流电平iAU和iAL。为使相位C的相应变压器感测到该相位中的电流，将开尔文集电极cAU和开尔文发射极eAL在栅极驱动板44上的其他位置连接到相位C变压器。
图7示出了用于将用于相位A、相位B和相位C的上部晶体管的变压器初级绕组互连的“轮询(round robin)”布置。功率模块总成60具有用于相位A、相位B和相位C的上部晶体管62、63和64，每个晶体管都具有开尔文集电极端子、栅极端子和开尔文发射极端子。在栅极板61上，存在分别用于晶体管62、63和64的驱动器电路65、66和67。用于相位A的变压器70具有次级绕组，所述次级绕组在晶体管62的栅极端子和开尔文发射极端子之间与驱动器电路65连接在栅极回路中。用于相位B的变压器71具有次级绕组，所述次级绕组在晶体管63的栅极端子和开尔文发射极端子之间与驱动器电路66连接在栅极回路中。用于相位C的变压器72具有次级绕组，所述次级绕组在晶体管64的栅极端子和开尔文发射极端子之间与驱动器电路67连接在栅极回路中。变压器70具有连接在晶体管62(相位A)的开尔文-集电极端子与晶体管63(相位B)的开尔文-集电极端子之间的上部初级绕组。变压器71具有连接在晶体管63(相位B)的开尔文-集电极端子与晶体管64(相位C)的开尔文-集电极端子之间的上部初级绕组。变压器72具有连接在晶体管64(相位C)的开尔文-集电极端子与晶体管62(相位A)的开尔文-集电极端子之间的上部初级绕组。
变压器70-72(其各自具有如上所讨论的匝数比)的互连通过相对于每个晶体管有效地引入增强的共源极电感来缩短晶体管62-64的开关瞬变。当切换栅极驱动信号中的任一个以改变相应晶体管的导电状态时，通过跨相应的相桥的杂散电感连接的相应的变压器初级绕组来感测电流变化的速率。相应变压器的次级绕组向栅极驱动信号增添与感测到的速率成比例的电压，从而产生期望的效果。
某些功率模块可能不具有开尔文-集电极端子(即，仅开尔文-发射极以及通常的栅极端子、集电极端子和发射极端子可用)。在那种情况下，可以使用如图8所示的实施例，其仅在两个不同相位中的下部晶体管的开尔文-发射极端子之间连接到每个变压器的初级侧(以轮询方式)。因此，功率模块75具有上部晶体管76和下部晶体管77。变压器78具有初级绕组79，所述初级绕组连接在相位A的开尔文发射极eAL与相位B(未示出)的开尔文-发射极eBL之间。初级绕组79与次级绕组80和81单独地磁耦合。次级绕组80在上部晶体管76的栅极回路中与栅极驱动器82和栅极电阻器83连接。次级绕组81在下部晶体管77的栅极回路中与栅极驱动器84和栅极电阻器85连接。
开尔文发射极eAL和eBL之间的电压可以用方程(8)表示：
Figure BDA0002264601500000101
假设不同相位(例如，A相位和B相位)中的开关装置不同时开关，则在相位A开关的瞬变期间会得到以下方程：
Figure BDA0002264601500000102
然后，可以针对相位A在方程(10)中计算由期望的共源极电感LCS产生的电压。然后，可以由匝数比为LA2:LCS的变压器产生该电压。
Figure BDA0002264601500000103
然而，此实施例在不同相位中的功率模块之间引入了干扰。例如，当相位A中的开关装置处于稳定状态(开或关)，而相位B中的装置正在开关(即，相位B的栅极信号正在切换)时，变压器感测到相位B中的di/dt，这也会为相位A中的开关装置的栅极增加不期望的电压。例如，在第一种情况下，当AL晶体管处于导通状态且BL处于导通瞬变时，AL的栅极电压会进一步增加超过15V的标称导通电压，这会在AL的栅极氧化物上增加更多的应力，并可能降低装置的可靠性/使用寿命。
在第二种情况下，当AL处于导通状态且BL处于关断瞬变时，AL的栅极电压会降低，这会导致导电损耗过大。在第三种情况下，当AL处于关断状态且BL处于导通瞬变时，AL的栅极电压增加。如果AL栅极电压超过导通阈值电压，则AL可能会被错误地导通，并导致击穿甚至失效。在第四种情况下，当AL处于关断状态且BL处于关断瞬变时，AL的栅极电压降低。一般不会出现这种情况，除非达到负栅极电压极限。
为了避免在不同相位之间出现干扰，可以如图9所示使用具有有源栅极钳位能力的栅极驱动电路，其中当栅极驱动信号vGE进入稳定状态时，驱动器可以绕过电感耦合。具体地，晶体管86具有栅极端子87和开尔文-发射极端子88，所述端子连接到栅极驱动器90。栅极控制信号(例如，PWM信号)被输入到驱动器90，并控制在导通电压VCC与关断电压VEE之间具有处于桥式配置的晶体管S1、S2、S3和S4的开关矩阵。用于在导通状态和关断状态之间转换输出的驱动器输出91经由变压器次级绕组92和栅极电阻器93耦合到栅极端子87。变压器的初级绕组未在图中显示。旁路输出94直接连接到栅极端子87，用于控制稳态输出。图10示出了用于分别施加到晶体管S1、S2、S3和S4的栅极的开关信号95-98的控制信号时序图。最初，由于晶体管S2和S4为导通且晶体管S1和S3为关断，因此相桥晶体管86为关断且其栅极驱动器输出91和94两者均连接到关断电压VEE。为了导通晶体管86，在开关信号95、96和98中存在转换，使得驱动器输出91连接到接通电压VCC并且变压器电路影响栅极端子87处的电压。开关信号97的转换存在延迟，使得由于晶体管S3和S4两者都关断，驱动器输出94浮置。所述延迟足以使相桥晶体管86完成状态转换。在延迟之后，开关信号S3导通以便钳位栅极87以导通电压VCC。关断序列是相似的，其中延迟被施加到开关信号S4，所述开关信号将栅极87钳位到关断电压VEE。
根据本发明，一种缩短多相逆变器中的晶体管的开关瞬变的方法包括：切换栅极信号以改变第一相桥中的晶体管的导电状态；感测跨第一桥的杂散电感连接的变压器初级绕组中的第一桥的电流变化的速率；以及经由变压器次级绕组向栅极信号添加与检测到的速率成比例的电压。

Claims (15)

1.一种逆变器，其包括：
两个相桥，所述两个相桥各自具有上部晶体管和下部晶体管，其中在相应的栅极端子和开尔文发射极端子之间具有栅极回路；
多个驱动器，所述多个驱动器向相应栅极回路提供驱动信号；
变压器，所述变压器在一个相桥中的第一晶体管的第一栅极回路中具有次级绕组并且具有将所述第一晶体管的开尔文发射极连接到另一个相桥中的第二晶体管的开尔文发射极的初级绕组。
2.如权利要求1所述的逆变器，其中所述第一晶体管和所述第二晶体管为所述相桥的所述下部晶体管。
3.如权利要求2所述的逆变器，其中所述一个相桥的所述上部晶体管和所述另一个相桥的所述上部晶体管各自包括开尔文集电极端子，其中所述变压器具有上部次级绕组和下部次级绕组，其中所述上部次级绕组连接在所述一个相桥的所述上部晶体管的栅极回路中，其中所述变压器具有上部初级绕组和下部初级绕组，并且其中所述上部初级绕组将所述一个相桥的所述上部晶体管的所述开尔文集电极端子连接到所述另一个相桥的所述上部晶体管的所述开尔文集电极端子。
4.如权利要求3所述的逆变器，其中所述下部初级绕组和所述下部次级绕组提供增强的共源极电感LCS并且具有较低匝数比，所述较低匝数比对应于下式：
LCS:(LAULBL-LALLBU)/LBU
其中LAU为所述一个相桥的所述上部晶体管处的杂散电感，LBL为所述第二晶体管处的杂散电感，LAL为所述第一晶体管处的杂散电感，并且LBU为所述另一个相桥的所述上部晶体管处的杂散电感。
5.如权利要求3所述的逆变器，其中所述上部初级绕组和所述上部次级绕组提供增强的共源极电感LCS并且具有较低匝数比，所述较低匝数比对应于下式：
LCS:(LAULBL-LALLBU)/LBL
其中LAU为所述一个相桥的所述上部晶体管处的杂散电感，LBL为所述第二晶体管处的杂散电感，LAL为所述第一晶体管处的杂散电感，并且LBU为所述另一个相桥的所述上部晶体管处的杂散电感。
6.如权利要求2所述的逆变器，其中所述一个相桥的所述上部晶体管各自缺少开尔文集电极端子，其中所述变压器具有上部次级绕组和下部次级绕组，其中所述上部次级绕组连接在所述一个相桥的所述上部晶体管的栅极回路中，并且其中所述初级绕组单独地耦合到所述上部次级绕组和所述下部次级绕组中的每一个。
7.如权利要求6所述的逆变器，其中所述初级绕组和每个次级绕组提供增强的共源极电感LCS并且具有对应于LCS:LAL的匝数比，其中LAL为所述第一晶体管处的杂散电感。
8.如权利要求7所述的逆变器，其中当相应的晶体管正通过其相应的栅极信号关断时，所述驱动器提供所述栅极端子的有源钳位。
9.一种功率转换器，其包括：
DC链路，所述DC链路具有被配置为接收DC电源电压的正总线和负总线；
第一相桥、第二相桥和第三相桥，所述相桥以桥式配置耦合在所述正总线与所述负总线之间，每个相桥都具有串联连接的上部晶体管和下部晶体管，其中中间接合处提供相桥输出，其中每个晶体管在相应的栅极端子与开尔文发射极端子之间具有相应栅极回路；
第一上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路、第二上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路以及第三上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路，所述栅极驱动电路用于每个相应相桥，将栅极驱动信号供应给所述上部晶体管和所述下部晶体管的所述相应栅极回路；以及
第一变压器、第二变压器和第三变压器，其中：
所述第一变压器在所述第一相桥中的所述下部晶体管的所述栅极回路中具有次级绕组并且具有将所述第一相桥的所述下部晶体管的开尔文发射极端子连接到所述第二相桥中的所述下部晶体管的所述开尔文发射极的初级绕组；
所述第二变压器在所述第二相桥中的所述下部晶体管的所述栅极回路中具有次级绕组并且具有将所述第二相桥中的所述下部晶体管的开尔文发射极端子连接到所述第三相桥中的所述下部晶体管的所述开尔文发射极的初级绕组；并且
所述第三变压器在所述第三相桥中的所述下部晶体管的所述栅极回路中具有次级绕组并且具有将所述第三相桥中的所述下部晶体管的开尔文发射极端子连接到所述第一相桥中的所述下部晶体管的所述开尔文发射极端子的初级绕组。
10.如权利要求9所述的功率转换器，其中所述相桥的所述上部晶体管各自包括相应的开尔文集电极端子，其中所述变压器各自具有相应的上部次级绕组和下部次级绕组以及相应的上部初级绕组和下部初级绕组，其中：
所述第一变压器的所述上部次级绕组连接在所述第一相桥的所述上部晶体管的所述栅极回路中，并且其中所述第一变压器的所述上部初级绕组将所述第一相桥的所述上部晶体管的所述开尔文集电极端子连接到所述第二相桥的所述上部晶体管的所述开尔文集电极端子；
所述第二变压器的所述上部次级绕组连接在所述第二相桥的所述上部晶体管的所述栅极回路中，并且其中所述第二变压器的所述上部初级绕组将所述第二相桥的所述上部晶体管的所述开尔文集电极端子连接到所述第三相桥的所述上部晶体管的所述开尔文集电极端子；并且
所述第三变压器的所述上部次级绕组连接在所述第三相桥的所述上部晶体管的所述栅极回路中，并且其中所述第三变压器的所述上部初级绕组将所述第三相桥的所述上部晶体管的所述开尔文集电极端子连接到所述第一相桥的所述上部晶体管的所述开尔文集电极端子。
11.如权利要求10所述的功率转换器，其中每个变压器的所述下部初级绕组和所述下部次级绕组提供增强的共源极电感LCS并且具有较低匝数比，所述较低匝数比对应于下式：
LCS:(LAULBL-LALLBU)/LBU
其中LAU和LBU为通过相应的变压器耦合的所述相桥的所述上部晶体管的杂散电感，并且LBL和LAL为通过相应的变压器耦合的所述相桥的所述下部晶体管的杂散电感。
12.如权利要求10所述的功率转换器，其中每个变压器的所述上部初级绕组和所述上部次级绕组提供增强的共源极电感LCS并且具有较高匝数比，所述较高匝数比对应于下式：
LCS:(LAULBL-LALLBU)/LBL
其中LAU和LBU为通过相应的变压器耦合的所述相桥的所述上部晶体管的杂散电感，并且LBL和LAL为通过相应的变压器耦合的所述相桥的所述下部晶体管的杂散电感。
13.如权利要求9所述的功率转换器，其中所述相桥的所述上部晶体管各自缺少开尔文集电极端子，其中每个变压器具有相应的上部次级绕组和下部次级绕组，其中每个上部次级绕组连接在所述相应的相桥的所述上部晶体管的所述栅极回路中，并且其中每个变压器的所述初级绕组单独地耦合到所述相应的上部次级绕组和下部次级绕组中的每一个。
14.如权利要求13所述的功率转换器，其中在每个相应的变压器中在所述初级绕组与所述次级绕组中的每一个之间的耦合提供增强的共源极电感LCS并且具有对应于LCS:LAL的匝数比，其中LAL为每个相应的下部晶体管处的杂散电感。
15.如权利要求14所述的功率转换器，其中当相应的晶体管正通过其相应的栅极驱动信号关断时，所述栅极驱动电路中的每一个提供所述相应栅极回路的有源钳位。
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