CN111600503A - 一种用于防止arm short现象的逆变电路及方法 - Google Patents

一种用于防止arm short现象的逆变电路及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，包括半桥模块，所述半桥模块包括上桥臂、下桥臂以及设置在两者之间的钳位电路；所述上桥臂包括第一电压驱动型器件以及与其进行反并联的第一二极管；所述下桥臂包括第二电压驱动型器件以及第二二极管；所述钳位电路包括第三二极管；所述第二二极管的正极与所述第二电压驱动型器件的第二极连接，负极与所述半桥模块的二次侧连接；所述第三二极管的正极同时与半桥模块的二次侧以及第一电压驱动型器件的第二极进行连接；所述第三二极管的负极与第二电压驱动型器件的第三极连接，并与第一电压驱动型器件的第一极相短接以构成短路。本发明的逆变电路使得在各种应用电路中避免直通现象的发生。

Description

一种用于防止ARM SHORT现象的逆变电路及方法
技术领域
本发明涉及逆变电路的技术领域，尤其涉及一种用于防止ARM SHORT现象的逆变电路及方法。
背景技术
逆变电路可用于构成各种交流电源，在工业的各个领域中已经得到广泛应用，一般包括半桥逆变电路和全桥逆变电路。
在将大功率的主动器件模块化的过程中，其逆变电路由各种模块化器件组成，包括半桥电路模块、全桥电路模块等。逆变电路最常见的是采用2个IGBT半桥模块构成全桥。由于IGBT是由栅极控制其开关模式的，当栅极-发射极的电压大于开启电压(一般为5V以上)时，IGBT开通；当栅极-发射极的电压小于开启电压，或小于0时，IGBT关断。
正常情况下，一个半桥模块的上桥臂开通时，下桥臂需处于关断状态。上桥臂关断时，下桥臂处于开通状态。如图1(a)，若上下侧的开关器件要正常驱动的话，电流要按照箭头线的方向流动，当虚线的电流方向换至实线的电流方向(实线的电流方向换至虚线的电流方向)，称之为换向，最终频繁交替的电流换向能够将能量传达到负载一侧。
但在实际中，当上桥臂IGBT导通时，由于一些外在原因(如栅极线过长或其他元器件的干扰等)，使得下桥臂的IGBT的栅极-发射极的电压大于开启电压，将造成下桥臂同时开通，从而发生上下直通现象(即电流从一个半桥模块的上桥臂直接流动到下桥臂)，如图1(b)。此外，在换向时，上桥臂正处于从开通到关断的过程中，并未完全关断，而下桥臂正处于从关断到开通的过程中，并未完全开通，若此时存在一些干扰，使得下桥臂在上桥臂未完全关断时而开通，就会发生上下直通的现象。上述的这种现象称为Arm Short，也叫上下桥臂直通现象，这种现象严重时，会不可避免的导致炸机和产品损坏。
为了解决这一问题，通常在模块外接元器件，但这种方法比较复杂，并且会影响整体电路的设计。
此外，虽然目前现有的电路设计中都会通过设计尽可能避免ARM short现象的发生，但是根据电子系统内使用环境的不同，越是大功率系统内越会产生各种干扰损坏器件的这个特点，在半导体业界中会销售和开发Rugged Type或Short Rated Type产品，即使如此也是不完美的。这也是半导体器件被频繁破坏的现实情况。因此需要一种更加简便的方法，既能避免ARM short现象，同时对电路本身的改造较小。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的其中一个目的是提出一种用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，能够避免电路上下半桥直接导通造成的电路损坏现象。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，所述逆变电路包括半桥模块，所述半桥模块包括上桥臂、下桥臂以及设置在两者之间的钳位电路；所述上桥臂包括第一电压驱动型器件以及与其进行反并联的第一二极管；所述下桥臂包括第二电压驱动型器件以及第二二极管；所述钳位电路包括第三二极管；所述电压驱动型器件均包括第一极、第二极和第三极；所述第二二极管的正极与所述第二电压驱动型器件的第二极连接，负极与所述半桥模块的二次侧连接；所述第三二极管的正极同时与半桥模块的二次侧以及第一电压驱动型器件的第二极进行连接；所述第三二极管的负极与第二电压驱动型器件的第三极连接，并与第一电压驱动型器件的第一极相短接以构成短路。
作为本发明所述的的一种优选方案，其中：所述第一电压驱动型器件与第二电压驱动型器件均为绝缘栅双极型晶体管，所述电压驱动型器件的第一极均为其栅极，所述电压驱动型器件的第二极为其发射极，所述电压驱动型器件的第三极为其集电极。
作为本发明所述的的一种优选方案，其中：所述第一电压驱动型器件与第二电压驱动型器件均为金氧半场效晶体管，所述电压驱动型器件的第一极均为其栅极，所述电压驱动型器件的第二极为其源极，所述电压驱动型器件的第三极为其漏极。
作为本发明所述的的一种优选方案，其中：所述第一电压驱动型器件为P沟道场效应管，所述第二电压驱动型器件为N沟道场效应管，两者的第一极均为其栅极，两者的第二极为其源极，两者的第三极为其漏极。
作为本发明所述的的一种优选方案，其中：所述逆变电路还包括电容组以及电感；所述电容组包括第一电容以及第二电容，所述第一电容与所述第一电压驱动型器件的第三极连接，所述第二电容与所述第二电压驱动型器件的第二极连接，且所述第一电容与第二电容互相连接之后通过所述电感连接至所述半桥模块的二次侧。
作为本发明所述的的一种优选方案，其中：所述逆变电路还包括电感，且所述半桥模块设置有结构相同的一对；两个半桥模块各自的第一电压驱动型器件的第三极互相连接，两个半桥模块各自的第二电压驱动型器件的第二极互相连接，且两个半桥模块的二次侧之间通过所述电感进行连接。
作为本发明所述的的一种优选方案，其中：所述第三二极管采用快恢复二极管或者肖特基二极管。
作为本发明所述的的一种优选方案，其中：所述第一电压驱动型器件的第一极与所述第三二极管的负极之间的电压为0V；当所述第三二极管导通时，其正负极间的电压大于0.7V，且所述第一电压驱动型器件的第一极与第二极之间的电压小于0V。
作为本发明所述的的一种优选方案，其中：当所述电压驱动型器件为绝缘栅双极型晶体管时，所述第一二极管与第二二极管为续流二极管；当所述电压驱动型器件为金氧半场效晶体管时，所述第一二极管与第二二极管为寄生二极管。
本发明的另一个目的是提出一种用于防止ARM SHORT现象的电路拓扑方法，其包括如下步骤：在同一个半桥模块内设置两个电压驱动型器件，且该两个电压驱动型器件均包括第一极、第二极和第三极；在第一个电压驱动型器件上反并联第一个二极管，在第二个电压驱动型器件与半桥模块的二次侧之间连接第二个二极管；在两个电压驱动型器件之间连接第三个二极管，并使得第三个二极管的负极与第一个电压驱动型器件之间构成短路；将第三个二极管的正极与半桥模块的二次侧进行连接。
本发明的有益效果：本发明的逆变电路使得在各种应用电路(半桥，全桥，三相全桥)中避免直通现象的发生，抗外界干扰性能较强，稳定性和安全性较高，且该电路不管多大的能量，不管产生多少个Vge的干扰，都可以避免因Arm Short导致的产品破坏与不良。此外，其对不会影响整体电路的设计，易于生产制造，特别适合应用在需要高可靠性，高安全性的汽车功率模块中。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1中的1(a)为现有逆变电路的正常工作时的电流方向示意图；1(b)为现有逆变电路上下直通时的电流方向示意图。
图2中的2(a)为现有IGBT半桥拓扑电路图；2(b)为本发明的用于防止ARM SHORT现象的逆变电路图。
图3是栅极驱动线长造成arm short现象的IGBT栅极驱动电压波形图。
图4是驱动干扰造成arm short现象的IGBT栅极驱动电压波形图。
图5为本发明的逆变电路为IGBT半桥逆变电路图。
图6为本发明的逆变电路为MOSFET半桥逆变电路。
图7为本发明的逆变电路为P/N沟道MOSFET半桥逆变电路。
图8为发明的逆变电路为采用IGBT或MOSFET的全桥逆变电路。
图9为本发明的逆变电路为采用IGBT或MOSFET的三相全桥逆变电路。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
参照图1、2，本发明提出一种用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，所述逆变电路包括至少一个半桥模块100，所述半桥模块100包括上桥臂101、下桥臂102以及设置在两者之间的钳位电路103。
上桥臂101包括第一电压驱动型器件101a以及与其进行反并联的第一二极管101b；第一电压驱动型器件101a可以采用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管)；第一二极管101b可以为与其进行反并联的续流二极管或者寄生二极管。
下桥臂102包括第二电压驱动型器件102a以及第二二极管102b；同样的，第二电压驱动型器件102a可以采用IGBT(绝缘栅双极型晶体管)或MOSFET(金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管)。
钳位电路103包括连接在第一电压驱动型器件101a与第二电压驱动型器件102a之间的第三二极管103a；电压驱动型器件(第一电压驱动型器件101a与第二电压驱动型器件102a)为场控器件，均包括第一极、第二极和第三极。
其中，第二二极管102b的正极与第二电压驱动型器件102a的第二极连接，负极与半桥模块100的二次侧连接；第三二极管103a的正极同时与半桥模块100的二次侧以及第一电压驱动型器件101a的第二极进行连接；第三二极管103a的负极与第二电压驱动型器件102a的第三极连接，并与第一电压驱动型器件101a的第一极相短接以构成短路。
较佳的，第三二极管103a采用快恢复二极管或者肖特基二极管。当电压驱动型器件为绝缘栅双极型晶体管时，第一二极管101b与第二二极管102b为续流二极管；当电压驱动型器件为金氧半场效晶体管时，第一二极管101b与第二二极管102b为寄生二极管。
本发明通过在在上桥臂101和下桥臂102之间加入一个二极管(即第三二极管103a)，且将上桥臂101中的第一极(栅极，即图2(b)中的A点)和此新增二极管的负极(即图2(b)中的C点)进行短接，形成短路，因此，第一电压驱动型器件101a的第一极与第三二极管103a的负极之间的电压为0V。
由于二极管的特性是正向导通，反向截止；且当第三二极管103a导通时，其正级(即图2(b)中的B点)与负极之间存在一个大于0.7V的电压，即VBC＞0.7V；又由于AC两点短接，则第一电压驱动型器件101a的第一极与第二极之间的电压小于0V，即VAC＝0V；因此，VAB的电压小于0，即VAB＜0V，此时的上桥臂必然处于关断状态。此时上桥臂关断，下桥臂开通，避免了上下直通现象。本发明中的逆变电路优点在于不管多大的能量，不管产生多少个Vge的干扰，都可以避免因Arm Short导致的产品破坏与不良。
本发明新增的第三二极管103a及其与第一电压驱动型器件101a的短接线路以及第三二极管103a与其他元器件之间相适应的连接线路统称为钳位电路103。当本发明包括两个或两个以上的半桥模块100时，可以在每个半桥模块100增加钳位电路103，使得在各种应用电路(半桥，全桥，三相全桥)中避免直通现象的发生。
通过上述的电路连接关系即可形成本发明的逆变电路，将现有技术中的半桥逆变电路与本本发明的逆变电路进行比较说明：
一、如图2(a)，在现有的IGBT半桥拓扑电路中，施加在电路两侧的直流电压V1在电容C1与电容C2处各自被分为V1/2。当G1的开关器件导通时，电流会沿着“G1—L—C2”这条线流动；当G2的开关器件导通时，电流会沿着“C1—L—G2”这条线流动。这时再利用电感L中留存的电气能量做功，即在半桥模块100的二次侧缠出个电感L，将这个能量传达到二次侧后，就可以任意的获取想要电能了。
理论上而言，图2(a)中的G1和G2是不可以同时导通的，也即同一个IGBT半桥中的上下两个桥臂不能出现电流的直通现象，否则这种现象将导致Q1和Q2的开关器件直接被破坏。但是在实际中，由于一些外在原因(如栅极线过长或其他元器件的干扰等)，使得现有的逆变电路容易出现电流从一个半桥模块的上桥臂直接流动到下桥臂的ARM short现象，从而造成炸机并损坏设备。因此，现有逆变电路的抗外界干扰性能较差，稳定性和安全性明显不足。
例如，如图3，在驱动大功率IGBT模块时，一般会使用图3中的驱动电路。为了驱动IGBT模块，驱动电路与IGBT模块之间的连接线一般较长，而连接的驱动线过长易产生不可预测的干扰，当该干扰在器件关断的区间内产生，就经常发生Arm Short现象，导致IGBT发热，容易造成产品损坏。
如图3，以IGBT栅极驱动电压波形中的E(Emitter)当做基准，当驱动上桥臂的驱动电路E1正常处于负压(即上桥臂IGBT处于关断状态)，驱动下桥臂的驱动电路E2正处于正压(即下桥臂处于开通状态)，若此时干扰产生，负电压很可能会不稳定，E1有可能处于正压且大于IGBT的开启电压，上桥臂就会开通，从而形成arm short。
如图4，在IGBT整个正常运行期间，相对于理想的驱动波形而言，当本该处于负压的驱动波形，由于干扰使得驱动波形上升4～10倍，整个电路易产生arm short现象，从而形成IGBT Arm Short Current即直通电流，设备的损坏是不可避免的。
二、如图2(b)，在本发明的逆变电路中，施加在电路两侧的直流电压V1在C3和C4处各自被分为V1/2。当上桥臂101导通时，电流沿着“上桥臂101—L—C2”的方向流动；当下桥臂102导通时，电流沿着“C1—L—第三二极管103a—下桥臂102”的方向流动。这时再利用电感L中留存的电气能量做功，即在半桥模块100的二次侧缠出个电感L，将这个能量传达到二次侧后，就可以任意的获取想要电能了。
本发明使用了第三二极管103a，这样位处于上下侧的开关器件不管哪一边存在干扰，都可以避免这个电路中的上桥臂101和下桥臂102同时导通。在正常的工作信号下电流会按照现有电路的流动路径流动。
如图2(b)，在半桥电路中，当上桥臂101和C2开通时，电流流向为“上桥臂101—L—C2”；此时若下桥臂102受到一些干扰，造成下桥臂102的栅极电压大于其开启电压，下桥臂102就会开通；电流流向就会是“上桥臂101—下桥臂102”(上下直通)，但由于钳位电路103的存在，VAB必小于0，那么上桥臂101就会关断，避免arm short现象的发生。
如图8(a)，在全桥电路中，当左边的上桥臂G1和右边的下桥臂G4开通时，电流流向为“G1—电感300—G4”；此时若左边的下桥臂G2受到一些干扰，造成G2的栅极电压大于其开启电压，G2就会开通；电流流向就会是“G1—G2”(上下直通)，但由于钳位电路103的存在，VAB必小于0，那么G1就会关断，避免arm short现象的发生。若此时右边的上桥臂G3受到干扰，原理与上述相同，G3就算开通了也会马上关断，避免G3与G4的直通。
此外，在电流换向过程中，G1还未完全关断，G2有可能已经开通，即将造成上下直通，由于钳位电路103的存在，同样可以避免arm short，原理与上述相同，此处不赘述。当电流换向后，电流流向是G3—电感300—G2；若G1、G4受到干扰，钳位电路103也同样能够避免上下直通。
综上所述，本发明这个电路优点是不管多大的能量，不管产生多少个Vge的干扰，都可以避免因Arm Short导致的产品破坏与不良。其本发明对于原本电路并未做较大的根本性变化，在保证能够便于生产的前提下能够综合提高逆变电路的稳定性和安全系，因此可以应用在汽车或将安全当做第一的应用上，这对于用户的立场上也是一个非常好的方案。
本发明可以将上述的逆变电路应用到IGBT或是MOSFET这种利用输入电压驱动的器件上，使其模块化，再将其设计成半桥、全桥或者三相全桥，使其产品化后使用，具体可以包括如下实施例。
实施例1
如图5，本发明的逆变电路为IGBT半桥逆变电路。
本实施例中的逆变电路包括半桥模块100、电容组200以及电感300。半桥模块100包括上桥臂101、下桥臂102以及设置在两者之间的钳位电路103。上桥臂101包括第一电压驱动型器件101a以及与其进行反并联的第一二极管101b。下桥臂102包括第二电压驱动型器件102a以及第二二极管102b。钳位电路103包括连接在第一电压驱动型器件101a与第二电压驱动型器件102a之间的第三二极管103a。
第一电压驱动型器件101a与第二电压驱动型器件102a均为绝缘栅双极型晶体管，其中，绝缘栅双极型晶体管的第一极均为其栅极，绝缘栅双极型晶体管的第二极为其发射极，绝缘栅双极型晶体管的第三极为其集电极。
具体的，第二二极管102b的正极与第二电压驱动型器件102a的发射极连接，负极与半桥模块100的二次侧连接；第三二极管103a的正极同时与半桥模块100的二次侧以及第一电压驱动型器件101a的发射极进行连接，因此，第三二极管103a的正极能够与第二二极管102b的负极形成通路；第三二极管103a的负极与第二电压驱动型器件102a的集电极连接，并与第一电压驱动型器件101a的栅极相短接以构成短路。
电容组200包括第一电容201以及第二电容202，第一电容201与第一电压驱动型器件101a的集电极连接，第二电容202与第二电压驱动型器件102a的发射极连接，且第一电容201与第二电容202互相连接之后还通过电感300连接至半桥模块100的二次侧。
实施例2
如图6，本发明的逆变电路为MOSFET半桥逆变电路。
本实施例中的逆变电路包括半桥模块100、电容组200以及电感300。半桥模块100包括上桥臂101、下桥臂102以及设置在两者之间的钳位电路103。上桥臂101包括第一电压驱动型器件101a以及与其进行反并联的第一二极管101b。下桥臂102包括第二电压驱动型器件102a以及第二二极管102b。钳位电路103包括连接在第一电压驱动型器件101a与第二电压驱动型器件102a之间的第三二极管103a。
第一电压驱动型器件101a与第二电压驱动型器件102a均为N沟道金属-氧化物半导体场效应晶体管(简称金氧半场效晶体管)，其中，金氧半场效晶体管的第一极均为其栅极，金氧半场效晶体管的第二极为其源极，金氧半场效晶体管的第三极为其漏极。
第二二极管102b的正极与第二电压驱动型器件102a的源极连接，负极与半桥模块100的二次侧连接；第三二极管103a的正极同时与半桥模块100的二次侧以及第一电压驱动型器件101a的源极进行连接，因此，第三二极管103a的正极能够与第二二极管102b的负极形成通路；第三二极管103a的负极与第二电压驱动型器件102a的漏极连接，并与第一电压驱动型器件101a的栅极相短接以构成短路。
电容组200包括第一电容201以及第二电容202，第一电容201与第一电压驱动型器件101a的漏极连接，第二电容202与第二电压驱动型器件102a的源极连接，且第一电容201与第二电容202互相连接之后还通过电感300连接至半桥模块100的二次侧。
实施例3
如图7，本发明的逆变电路为P/N沟道MOSFET半桥逆变电路。
本实施例中的逆变电路包括半桥模块100、电容组200以及电感300。半桥模块100包括上桥臂101、下桥臂102以及设置在两者之间的钳位电路103。上桥臂101包括第一电压驱动型器件101a以及与其进行反并联的第一二极管101b。下桥臂102包括第二电压驱动型器件102a以及第二二极管102b。钳位电路103包括连接在第一电压驱动型器件101a与第二电压驱动型器件102a之间的第三二极管103a。
第一电压驱动型器件101a为P沟道场效应管，第二电压驱动型器件102a为N沟道场效应管，两者的第一极均为其栅极，两者的第二极为其源极，两者的第三极为其漏极。
第二二极管102b的正极与第二电压驱动型器件102a的源极连接，负极与半桥模块100的二次侧连接；第三二极管103a的正极同时与半桥模块100的二次侧以及第一电压驱动型器件101a的源极进行连接，因此，第三二极管103a的正极能够与第二二极管102b的负极形成通路；第三二极管103a的负极与第二电压驱动型器件102a的漏极连接，并与第一电压驱动型器件101a的栅极相短接以构成短路。
电容组200包括第一电容201以及第二电容202，第一电容201与第一电压驱动型器件101a的漏极连接，第二电容202与第二电压驱动型器件102a的源极连接，且第一电容201与第二电容202互相连接之后还通过电感300连接至半桥模块100的二次侧。
实施例4
如图8，本发明的逆变电路为采用IGBT或MOSFET的全桥逆变电路。
本实施例基于上述实施例1～3，但不同之处在于：本实施例中的逆变电路还包括电感300，但不包括电容组200，而是将半桥模块100对称设置有结构相同的一对，并通过中间的电感300进行连接。
两个半桥模块100的第一电压驱动型器件101a的第三极互相连接，同时，两个半桥模块100各自的第二电压驱动型器件102a的第二极互相连接，且两个半桥模块100的二次侧之间通过电感300进行连接。
在本实施例中，两个半桥模块100的第一电压驱动型器件101a与第二电压驱动型器件102a可以均采用绝缘栅双极型晶体管，如图8(a)；也可以均采用N沟道金属-氧化物半导体场效应晶体管，如图8(b)；也可以将第一电压驱动型器件101a设定为P沟道场效应管，而将第二电压驱动型器件102a设定为N沟道场效应管，如图8(c)；如此，即可在全桥逆变电路的基础上又形成至少三种不同的实施方式。
实施例5
如图9，本发明的逆变电路为采用IGBT或MOSFET的三相全桥逆变电路。
本实施例中的半桥模块100可以并联设置有三组，且各个半桥模块100的结构相同，均包括上桥臂101、下桥臂102以及设置在两者之间的钳位电路103。
各个半桥模块100包括上桥臂101、下桥臂102以及设置在两者之间的钳位电路103。上桥臂101包括第一电压驱动型器件101a以及与其进行反并联的第一二极管101b。下桥臂102包括第二电压驱动型器件102a以及第二二极管102b。钳位电路103包括连接在第一电压驱动型器件101a与第二电压驱动型器件102a之间的第三二极管103a。
本实施例中的第一电压驱动型器件101a以及第二电压驱动型器件102a可以均采用绝缘栅双极型晶体管，如图9(a)，也可以均采用N沟道金属-氧化物半导体场效应晶体管，如图9(b)；如此，即可在三相全桥逆变电路的基础上又形成至少三种不同的实施方式。
本发明基于上述的一种用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，还提出一种用于防止ARM SHORT现象的电路拓扑方法，具体包括如下步骤：
在同一个半桥模块内设置两个电压驱动型器件，且该两个电压驱动型器件均包括第一极、第二极和第三极；
在第一个电压驱动型器件上反并联第一个二极管，在第二个电压驱动型器件与半桥模块的二次侧之间连接第二个二极管；
在两个电压驱动型器件之间连接第三个二极管，并使得第三个二极管的负极与第一个电压驱动型器件之间构成短路；
将第三个二极管的正极与半桥模块的二次侧进行连接。
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、RAM、ROM等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
如在本申请所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，其特征在于：所述逆变电路包括半桥模块(100)，所述半桥模块(100)包括上桥臂(101)、下桥臂(102)以及设置在两者之间的钳位电路(103)；
所述上桥臂(101)包括第一电压驱动型器件(101a)以及与其进行反并联的第一二极管(101b)；所述下桥臂(102)包括第二电压驱动型器件(102a)以及第二二极管(102b)；所述钳位电路(103)包括第三二极管(103a)；
所述电压驱动型器件均包括第一极、第二极和第三极；所述第二二极管(102b)的正极与所述第二电压驱动型器件(102a)的第二极连接，负极与所述半桥模块(100)的二次侧连接；所述第三二极管(103a)的正极同时与半桥模块(100)的二次侧以及第一电压驱动型器件(101a)的第二极进行连接；所述第三二极管(103a)的负极与第二电压驱动型器件(102a)的第三极连接，并与第一电压驱动型器件(101a)的第一极相短接以构成短路。
2.如权利要求1所述的用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，其特征在于：所述第一电压驱动型器件(101a)与第二电压驱动型器件(102a)均为绝缘栅双极型晶体管，所述电压驱动型器件的第一极均为其栅极，所述电压驱动型器件的第二极为其发射极，所述电压驱动型器件的第三极为其集电极。
3.如权利要求1所述的用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，其特征在于：所述第一电压驱动型器件(101a)与第二电压驱动型器件(102a)金属-氧化物半导体场效应晶体管，所述电压驱动型器件的第一极均为其栅极，所述电压驱动型器件的第二极为其源极，所述电压驱动型器件的第三极为其漏极。
4.如权利要求1所述的用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，其特征在于：所述第一电压驱动型器件(101a)为P沟道场效应管，所述第二电压驱动型器件(102a)为N沟道场效应管，两者的第一极均为其栅极，两者的第二极为其源极，两者的第三极为其漏极。
5.如权利要求2～4任一所述的用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，其特征在于：所述逆变电路还包括电容组(200)以及电感(300)；
所述电容组(200)包括第一电容(201)以及第二电容(202)，所述第一电容(201)与所述第一电压驱动型器件(101a)的第三极连接，所述第二电容(202)与所述第二电压驱动型器件(102a)的第二极连接，且所述第一电容(201)与第二电容(202)互相连接之后通过所述电感(300)连接至所述半桥模块(100)的二次侧。
6.如权利要求2～4任一所述的用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，其特征在于：所述逆变电路还包括电感(300)，且所述半桥模块(100)设置有结构相同的一对；
两个半桥模块(100)各自的第一电压驱动型器件(101a)的第三极互相连接，两个半桥模块(100)各自的第二电压驱动型器件(102a)的第二极互相连接，且两个半桥模块(100)的二次侧之间通过所述电感(300)进行连接。
7.如权利要求2～4任一所述的用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，其特征在于：所述第三二极管(103a)采用快恢复二极管或者肖特基二极管。
8.如权利要求7所述的用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，其特征在于：所述第一电压驱动型器件(101a)的第一极与所述第三二极管(103a)的负极之间的电压为0V；
当所述第三二极管(103a)导通时，其正负极间的电压大于0.7V，且所述第一电压驱动型器件(101a)的第一极与第二极之间的电压小于0V。
9.如权利要求2～4或8任一所述的用于防止ARM SHORT现象的逆变电路，其特征在于：当所述电压驱动型器件为绝缘栅双极型晶体管时，所述第一二极管(101b)与第二二极管(102b)为续流二极管；当所述电压驱动型器件为金氧半场效晶体管时，所述第一二极管(101b)与第二二极管(102b)为寄生二极管。
10.一种用于防止ARM SHORT现象的电路拓扑方法，其特征在于：
在同一个半桥模块内设置两个电压驱动型器件，且该两个电压驱动型器件均包括第一极、第二极和第三极；
在第一个电压驱动型器件上反并联第一个二极管，在第二个电压驱动型器件与半桥模块的二次侧之间连接第二个二极管；
在两个电压驱动型器件之间连接第三个二极管，并使得第三个二极管的负极与第一个电压驱动型器件之间构成短路；
将第三个二极管的正极与半桥模块的二次侧进行连接。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103138541A (zh) * 2012-11-29 2013-06-05 深圳市航嘉驰源电气股份有限公司 驱动变压器隔离自适应驱动电路
CN103138554A (zh) * 2013-04-03 2013-06-05 西安西驰电子传动与控制有限公司 一种直流无刷电机驱动器的上下半桥驱动互锁方法
CN103975518A (zh) * 2012-03-13 2014-08-06 松下电器产业株式会社 直流电源装置
US9112422B1 (en) * 2010-03-09 2015-08-18 Vlt, Inc. Fault tolerant power converter
CN105556819A (zh) * 2013-09-27 2016-05-04 通用电气航空系统有限责任公司 具有改进的击穿免疫性的逆变器
CN106160446A (zh) * 2014-12-10 2016-11-23 现代摩比斯株式会社 防止臂短路的栅极驱动电路及方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9112422B1 (en) * 2010-03-09 2015-08-18 Vlt, Inc. Fault tolerant power converter
CN103975518A (zh) * 2012-03-13 2014-08-06 松下电器产业株式会社 直流电源装置
CN103138541A (zh) * 2012-11-29 2013-06-05 深圳市航嘉驰源电气股份有限公司 驱动变压器隔离自适应驱动电路
CN103138554A (zh) * 2013-04-03 2013-06-05 西安西驰电子传动与控制有限公司 一种直流无刷电机驱动器的上下半桥驱动互锁方法
CN105556819A (zh) * 2013-09-27 2016-05-04 通用电气航空系统有限责任公司 具有改进的击穿免疫性的逆变器
CN106160446A (zh) * 2014-12-10 2016-11-23 现代摩比斯株式会社 防止臂短路的栅极驱动电路及方法

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