CN112039505B - 用于运行电路的方法、电路以及机动车 - Google Patents

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Abstract

用于运行包括至少一个由两个晶体管(3、4)形成的半桥(2)的电路(1)的方法，其中电路(1)转换在第一切换状态与第二切换状态之间，在第一切换状态下半桥(2)的第一晶体管(3)通过第一控制电压的第一电压值被切换为导通的，而半桥(2)的第二晶体管(4)通过第二控制电压的第二电压值被切换为截止的，在第二切换状态下第一晶体管(3)通过第一控制电压的第二电压值被切换为截止的，而第二晶体管(4)通过第二控制电压的第一电压值被切换为导通的，其中在时间上在第一切换状态与第二切换状态之间采用停滞时间状态，在该停滞时间状态下两个晶体管(3、4)被切换为截止的，其中，在所述停滞时间状态下晶体管(3、4)中至少之一的控制电压调节到电压中间值，该电压中间值处于在晶体管(3、4)的控制电压的第一电压值与第二电压值之间。

Description

用于运行电路的方法、电路以及机动车
技术领域
本发明涉及一种用于运行电路的方法，该电路包括至少一个由两个晶体管形成的半桥，其中，电路能在第一切换状态与第二切换状态之间切换，在第一切换状态下，半桥的第一晶体管通过第一控制电压的第一电压值被切换为导通的，而半桥的第二晶体管通过第二控制电压的第二电压值被切换为截止的，在第二切换状态下，第一晶体管通过第一控制电压的第二电压值被切换为截止的，而第二晶体管通过第二控制电压的第一电压值被切换为导通的，其中，在时间上在第一切换状态与第二切换状态之间采用停滞时间状态，在该停滞时间状态下两个晶体管被切换为截止的。
背景技术
包括至少一个由两个晶体管组成的半桥的电路应用于多个技术领域中。这样的电路例如能以半导体功率模块的形式用于机动车中，例如作为逆变器。该逆变器例如可以用作牵引用逆变器用于通过电池运行电机。在机动车中，这种电路在车辆中的其他应用可能方式可以在12V领域中是转向装置或传动装置控制器。也已知有在电气空调压缩机或直流电压转换器中的应用。
为了切换半桥的晶体管，在此采用驱控电路，通过驱控电路可以在截至与导通的状态之间切换晶体管。由于晶体管的切换产生切换损耗，其具有在电路的总损耗功率中显著的部分。例如是MOSFET或IGBT的晶体管的驱控通常借助于单独的、电隔离的驱动器对于晶体管中的每个实现。由现有技术已知有各种各样的用于运行带有晶体管和/或半桥的电气切换装置的方法。
在专利文献WO 2006/037 670A1中描述了一种用于驱控带有由机动车的车载电压供电的直流电压转换器的压电执行器的电路装置。在此，通过驱动电路借助于控制信号切换高端开关晶体管和低端开关晶体管。对于压电执行器的驱控，相互相反地运行切换晶体管，从而使其交替地切换到导通。
专利文献DE 10 2013 219 475 A1描述了一种电子电路，包括电子开关和监控电路。在此，监控电路设计成具有至少一个容性的存储元件的切换电容电路且与电子开关的负载线连接。监控电路在此如此运行，使得通过监控电路可以分析处理电子开关的负载电压，且根据该分析处理可以产生计数器信号。电气切换的驱动电路如此运行，使得根据计数器信号产生在电子开关的控制连接端上提供的驱动器信号。
由专利文献DE 10 2013 107 379 A1已知一种由集成的半导体组件组成的桥电路。在此，桥电路包括第一集成的半导体组件作为高端开关以及第二集成的半导体组件作为低端开关，低端开关与高端开关电气连接。对于每个半导体组件在此设有电平转换器，其中，电平转换器分别集成在半导体组件中。半导体组件经由电平转换器与驱动器连接，通过驱动器切换半导体组件。
专利文献DE 10 2016 223 312 A1描述了一种用于机动车的功率半导体组件以及用于运行该功率半导体组件的方法。功率半导体组件包括晶体管以及驱动机构，通过驱动机构提供在晶体管的栅极连接端与其源极或发射极连接端之间的时间切换电压曲线用于切换。在此，直流电压曲线具有接通脉冲，其直接发生在晶体管的接通阶段之前且其电压大于接通电压，和/或具有关断脉冲，其直接紧接着接通阶段且其电压小于关断电压。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种用于运行包括至少一个由两个晶体管形成的半桥的电路的方法，该方法能降低在电路运行中的切换损耗。
为了实现该目的，在开始所述类型的方法中按照本发明设定，在停滞时间状态下，将晶体管中的至少之一的控制电压调节到电压中间值，该电压中间值处于在晶体管的控制电压的第一电压值与第二电压值之间。
半桥包括两个相互电气连接的晶体管。例如，在应用场效应晶体管时，在此第一晶体管的源极触点与第二晶体管的漏极触点连接。通过在第一切换状态与第二切换状态之间切换晶体管，在两个晶体管之间的电路节点可以改变其电位，电路节点也称为半桥的桥点或中点。在应用两个场效应晶体管时，在此例如在第一切换状态下可以将桥点调节到处于在第一晶体管的漏极触点上的第一电位，其方法是将第一晶体管切换为导通的，而将第二晶体管切换为截止的。相反地，在第二切换状态下也可以将桥点调节到处于在第二晶体管的源极触点上的第二电位，其中将第二晶体管切换成导通的，而第一晶体管切换成截至的。
在第一切换状态与第二切换状态之间设有停滞时间状态，在第一切换状态下，第一晶体管被切换为导通的，而第二晶体管被切换为截止的，在第二切换状态下，第一晶体管被切换为截止的，而第二晶体管被切换为导通的，在停滞时间状态下两个晶体管被切换为截止的。这样的停滞时间状态用于半桥或电路的运行的安全，因为通过这种方式可以有效地避免不期望的状态，在该不期望的状态下不仅第一晶体管而且第二晶体管被切换为导通的。可以特别是交替采用第一切换状态和第二切换状态，其中分别在各切换状态之间设有停滞时间状态。
第一晶体管的切换或控制通过第一控制电压实现，其中，在第一控制电压的第一电压值的情况下第一晶体管被切换为导通的，而在第一控制电压的第二电压值的情况下第一晶体管被切换为截止的。在应用场效应晶体管时，控制电压可以相当于栅极-源极电压，其中，第一电压值相当于导通电压，其中，第一晶体管或第一晶体管的漏极-源极线是导通的，而第二电压值相当于截止电压，其中，第一晶体管或第一晶体管的漏极-源极线是不导通的。这相应地也适用于第二晶体管，第二晶体管通过第二控制电压切换或控制。第一控制电压的第一电压值可以等于第二控制电压的第一电压值，和/或第一控制电压的第二电压值可以等于第二控制电压的第二电压值。
通过在停滞时间状态下将晶体管中至少之一的控制电压调节到电压中间值，该电压中间值处于在晶体管的相应的控制电压的第一电压值与第二电压值之间，可以实现如下，即，在紧接着停滞时间状态的切换状态下，在该切换状态下两个晶体管中之一被切换为导通的，该切换状态在切换过程期间具有提高的陡度，亦即在切换过程期间电流的更快速地变化。被切换为导通的晶体管的该提高的陡度在此应归因于其他被切换为非导通的、亦即截止运行的晶体管的在停滞时间状态下调节到电压中间值的控制电压。因此，那么可以在停滞时间状态下通过改变在紧接着的状态下被切换为不导通的晶体管的控制电压改善随后被切换为导通的晶体管的切换特性。该改善的切换特性可以归因于未切换的晶体管的本征二极管的换向特征的变化。该换向特征与在晶体管上存在的控制电压有关。在晶体管切换时，相比于在较低的控制电压的情况下，在被切换为不导通的晶体管上较高的控制电压的情况下能更快速实现电流接收。在半桥的正常切换过程中，电流例如由形成高端晶体管的第一晶体管换向到形成低端晶体管的第二晶体管的二极管上，或者反之亦然。基于可变的换向特征，因此可以通过相应未接通的晶体管的控制电压影响接通的晶体管的切换过程。
在晶体管切换时提高的陡度引起在切换过程中切换损耗的降低。切换损耗通常占半桥的运行期间的总损耗的20％至50％之间的份额。通过切换损耗的降低例如可以减小电路的余热，由此可以降低冷却成本和/或降低实现为半导体构件的晶体管的对于冷却所需要的面积。此外，可以通过降低的切换损耗在包括电路的机动车中提高在电气行驶运行时的续航里程，或者降低对于实现续航里程必要的电池容量。
电压中间值——至少一个晶体管的控制电压调节到该电压中间值——处于在第一电压值与第二电压值之间，第一电压值相当于晶体管的导通电压，第二电压值相当于晶体管的截止电压。在此，电压中间值如此选择，使得晶体管此外还截至。这例如可以由此实现，即，对于控制电压的第二值选择如下值，该值明显低于晶体管的阈值电压。作为电压中间值那么可以采用如下值，该值虽然大于第二电压值，然而还小于晶体管的阈值电压，从而通过调节控制电压到电压中间值不进行晶体管的导通切换。例如可以设定，晶体管的控制电压的第一电压值为+15V，控制电压的第二电压值为-4V，且作为中间电压选择-1V、0V或1V的值。该值应理解为示例性的，且取决于相应采用的晶体管的特性。可能的是，对于电路的至少一个半桥的两个晶体管采用不同或结构相同的晶体管。而且两个晶体管也可以相当于相同的类型、例如nMOS类型或pMOS类型，或者可以是不同的类型，特别是晶体管的互补的类型，如例如CMOS晶体管。
按照本发明可以规定，在停滞时间状态下将两个晶体管的控制电压调节到各自的电压中间值，该电压中间值处于在相应的晶体管的控制电压的第一电压值与第二电压值之间。特别是在此可以对于两个晶体管采用相应的控制电压的相同的电压中间值。通过将两个晶体管的控制电压调节到电压中间值，无关的是：两个晶体管中的哪个在紧接着的切换状态下被切换为导通的，此外截至的晶体管被切换到具有控制电压的电压中间值。此外，如果以在电压中间值的水平上的控制电压驱控半桥中的另一晶体管，那么也以更高的陡度实现相应引导电流的晶体管的关断过程。
在本发明的一个优选设计方案中可以设定，根据在半桥的中点上流过的负载电流的预先规定或测得的电流方向来选择：在停滞时间状态下在哪个晶体管中将控制电压调节到电压中间值。在按照本发明的方法的该实施方案中，仅仅在两个晶体管之一中在停滞时间状态下将控制电压调节到电压中间值。这具有如下优点，另一晶体管总是可利用全部的电压偏移、亦即利用在控制电压的第一电压值与第二电压值之间的全部的差切换。该切换利用全部的电压偏移提高晶体管的切换速度且因此可用于：例如在分别根据负载电流的电流方向引导电流的晶体管中降低出现的切换损耗。
电流方向涉及负载电流的技术上的电流方向，负载电流由半桥的中点或桥点流向连接在该中点上的负载。一方面，电流方向可以与如下有关，即在第一晶体管与第二晶体管的哪些电位之间因此设置半桥，以及给哪种类型的负载供给负载电流。在通过负载电流供给的负载的情况下特别是可能的是，该负载具有电感，例如在电机的定子绕组的情况下。也可能的是，如果负载也可用于电流生成，那么出现具有相反符号的负载电流。这可以是，例如在通过包括至少一个半桥的电路驱控的三相电机的情况下，因为通过电机在发电机运行中产生交流电且通过电路可整流为直流电。在该情况下可以特别是设定，电路为了三相电机的运行和/或为了整流包括多于一个的半桥。附加或备选地，例如可以实现作为双向逆变器运行的电路的所谓的同步整流，其中由负载产生的负的负载电流不经由晶体管的本征二极管通过晶体管中之一的被切换为导通的通道引导。可以设定，在该同步整流期间调节作为在第一切换状态与第二切换状态之间的停滞时间状态的另一持续时间。
按照本发明可以规定，第一晶体管与第一电位连接，而第二晶体管与低于第一电位的第二电位连接；其中，在负载电流关于半桥的中点正的电流方向的情况下在停滞时间状态下将第二控制电压的电压值调节到电压中间值，和/或在负载电流关于半桥的中点负的电流方向的情况下在停滞时间状态下将第一控制电压的电压值调节到电压中间值。在该设置的情况下，第一晶体管形成高端晶体管，其中例如漏极触点与第一电位连接。第一电位可以是例如来自电池或诸如此类的正的电位。第一晶体管的源极触点在该情况下如开始所述与半桥的中点且由彼处例如与形成低端晶体管的第二晶体管的漏极触点连接。第二晶体管的源极触点在此与小于第一电位的第二电位连接。第二电位可以是例如负的电池电位或电路的测量电位。通过在存在关于半桥的中点正的负载电流的电流方向的情况下将低端晶体管的第二控制电压调节到电压中间值，或者在存在关于半桥的中点负的负载电流的电流方向的情况下相应地调节第一晶体管的第一控制电压到电压中间值的情况下，可以实现如下，即在负载通过负载电流的运行下以最大的电压偏移运行各自引导电流的晶体管。由此有利地降低电路的切换损耗。
在负载的发电机运行的情况下，亦即如果通过负载自身产生电流，可以设有相反的运行，在该运行下在负载电流关于半桥的中点正的电流方向的情况下在停滞时间状态将第一控制电压的电压值调节到电压中间值，和/或在负载电流关于半桥的中点负的电流方向的情况下在停滞时间状态将第二控制电压的电压值调节到电压中间值。而且在该情况下实现如下，即如此运行电路的至少一个半桥，使得在相应未引导电流的晶体管中调节控制电压到电压中间值，从而以最大的电压偏移运行各自引导电流的晶体管。可能的是，在半桥的晶体管的驱控的情况下区分负载的充电运行或发电机运行与负载的放电运行或者电动机运行，其中各自如上所述进行驱控。
一般地，如此进行电流方向的考虑，使得在相应不引导电流的晶体管的中调节控制电压到电压中间值，从而各引导电流的晶体管以最大的电压偏移运行，且由此可以有利地降低切换损耗。
按照本发明可以规定，负载电流的电流方向通过电路的电流传感器和/或由至少一个分配给晶体管中至少之一的半导体传感器和/或根据在电路的计算装置中存储的模型确定。用于测量负载电流的电流方向的电流传感器例如可以连接在半桥的中点与被供给负载电流的负载之间。对此，附加或备选地可能的是，借助于半导体传感器确定负载电流的电流方向，半导体传感器分配给晶体管中至少之一。通过该半导体传感器例如可以确定和/或分析处理晶体管的切换性能。半导体传感器例如可以是分配给晶体管的驱动电路的组成部分。也可能的是，借助于在电路的计算装置中存储的模型确定电流方向。计算装置在此可以读取电路的不同参数，且根据在计算装置的存储机构中存储的模型确定电流方向。
按照本发明可以规定，采用带有至少一个控制装置的电路，其中，控制装置设计成用于产生第一控制电压和/或第二控制电压。例如可能的是，对于至少一个半桥的两个晶体管各自存在控制装置。也可能的是，对于例如形成另外的半桥的另外的晶体管同样分别一个采用控制装置。也可能的是，控制装置设计成用于产生第一控制电压和第二控制电压和/或如果必要另外的晶体管的另外的控制电压。
通过至少一个控制装置可以将在第一晶体管和在第二晶体管上存在的第一控制电压和第二控制电压各自至少调节到第一电压值、第二电压值和电压中间值。控制装置也可以称为一个或多个晶体管的驱动电路。至少一个控制装置可以为了晶体管的电流方向有关的驱控与电流传感器和/或至少一个半导体传感器连接或将其包括。也可能的是，控制装置包括计算装置或者与其连接，从而基于在计算装置中存储的模型能实现晶体管的驱控。
在本发明的一个优选设计方案中可以规定，采用场效应晶体管作为晶体管，特别是由碳化硅制成的金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。在此，除了MOSFET之外，也可以采用其它类型的场效应晶体管作为场效应晶体管，如结型场效应晶体管或诸如此类。在场效应晶体管用作至少一个半桥的第一晶体管和第二晶体管的情况下，可以基于在该晶体管类型中构成的本征二极管实现切换损耗的最大降低。采用由碳化硅制成的晶体管能实现晶体管并因此半桥或电路的更高的切换速度，从而可以特别有利地应用按照本发明的方法。
按照本发明可以规定，采用特别是三相的且特别是可双向运行的逆变器作为电路。也可能的是，电路是全桥、特别是在直流电压转换器中的全桥。可能的是，电路设计成三相脉冲逆变器。而且电路设计成单相、两相或多于三相的逆变器是可能的。在电路中存在多个半桥的情况下特别是可以以按照本发明的方法运行半桥中的每个半桥。电路的第一切换状态与第二切换状态之间的转换可以例如以在5kHz与30kHz之间、特别是在10kHz与20kHz之间的频率进行。
对于按照本发明的电路规定，该电路包括至少一个由两个晶体管形成的半桥以及至少一个控制装置，其中，控制装置设计成用于运行根据本文所述的电路。控制装置在此可以特别是设计成至少一个半桥的晶体管的驱动电路或包括这样的驱动电路或者与这样的电路连接，从而可以通过控制装置调节第一控制电压和第二控制电压。
全部上述关于按照本发明的方法所述优点和细节相应地适用于按照本发明的电路。
对于按照本发明的机动车规定，该机动车包括按照本发明的电路。电路在此例如可以是牵引逆变器，通过该牵引逆变器将由电池提供的直流电转换为交流电、特别是三相交流电，用于机动车的电机的运行。逆变器可以在此在双向运行中也用作整流器且将由电机在发电机式运行中产生的交流电转换为直流电用于电池的再充电。也可能的是，电路是由12V车载电网供电的机动车逆变器，电气空调压缩机的组成部分，或者直流电压转换器。
全部关于按照本发明的电路或按照本发明的电气方法所述的优点和细节相应地也适用于按照本发明的机动车。
附图说明
本发明另外的优点和细节由如下示出的实施例以及根据附图产生。这些是示意图且示出：
图1示出按照本发明的电路装置的实施例；
图2示出根据现有技术的晶体管的驱动电路的示意图；
图3示出示意图，其示出在按照现有技术驱控半桥的情况下的电压曲线；
图4示出示意图，其示出按照本发明的方法的第一实施例的半桥的运行；
图5示出第一示意图，其示出调节到电压中间值的控制电压对晶体管的接通过程的影响；
图6示出第二示意图，其示出调节到电压中间值的控制电压对晶体管的接通过程的影响；
图7示出第一示意图，其示出根据按照本发明用于运行半桥的方法的第二实施例第一和第二控制电压的曲线；
图8示出第二示意图，其示出根据按照本发明用于运行半桥的方法的第二实施例第一和第二控制电压的曲线；
图9示出驱动电路的一个示例，其能实现调节电压中间值；以及
图10示出按照本发明的机动车。
具体实施方式
在图1中示出了按照本发明的电路1的示意图。电路1包括半桥2，半桥2由第一晶体管3和第二晶体管4形成。第一晶体管3在此是半桥2的高端晶体管，第二晶体管4是半桥2的低端晶体管。
第一晶体管3和第二晶体管4例如设计成基于碳化硅的MOSFET晶体管。第一晶体管3与第二晶体管4经由半桥2的中点5连接，中点5也可以称为桥点。在此，第一晶体管3的源极触点与半桥2的中点5和第二晶体管4的漏极触点连接。第一晶体管3的漏极触点与第一电位6连接。第二晶体管4的源极触点与第二电位7连接，第二电位7低于第一电位6。第一电位6可以是正电位，而第二电位7例如可以是接地电位。在半桥2的中点5与第二电位2之间连接负载8，其在此通过负载电阻RL表示。负载8可以附加或备选于电阻也包括电感和/或电容。电路1包括电流传感器34，通过电流传感器34可以确定在中点5与负载8之间流过的负载电流IL的方向。
第一晶体管3和第二晶体管4各自包括本征二极管9或10。此外，第一晶体管3和第二晶体管4与电路1的控制装置11连接。控制装置11包括两个电气隔离的驱动电路12、13，其中，驱动电路12与第一晶体管3的栅极连接端连接，而驱动电路13与第二晶体管4的栅极连接端连接。通过驱动电路12产生第一控制电压，其用作第一晶体管3的栅极-源极电压VGS1用于第一晶体管3的中断或导电切换。相应地，驱动电路13产生第二晶体管4的栅极-源极电压VGS2，其用于第二晶体管4的中断或导电切换。控制装置11设置成用于按照图4、图7和/或图8运行第一晶体管3和第二晶体管4。
在图2中示出按照现有技术驱动电路12、13的示意图。驱动电路在此包括两个开关14、15，借助于开关14、15可以将在连接到驱动电路12、13上的晶体管的栅极连接端上存在的栅极-源极电压VGSn切换到第一电压值V1或第二电压值V2上。在此，第一电压值V1是导通电压，其中各自与驱动电路12、13连接的晶体管被切换为导通的。第二电压值V2是截止电压，利用截止电压可以中断与驱动电路12、13连接的晶体管。借助于两个这样的驱动电路12、13可以通过由现有技术已知的方式运行在图1中示出的半桥2。图3示出该运行。
在图3中示出了各自随着时间记录的第一晶体管3的栅极-源极电压VGS1作为第一曲线16，以及第二晶体管4的栅极-源极电压VGS2作为第二曲线17。在此，可以区分第一切换状态与第二切换状态，在第一切换状态下，第一晶体管3被切换为导通的而第二晶体管4被切换为截止的，在第二切换状态下，第二晶体管4被切换为导通的而第一晶体管3被切换为截止的。第一切换状态存在于图3中的视图的区域18中，而第二切换状态在区域19中存在。第一切换状态和第二切换状态在此例如可以在时间曲线中交替。
在第一切换状态与第二切换状态之间设有处于在阴影示出的区域20中的停滞时间状态，在该停滞时间状态中不仅第一晶体管3而且第二晶体管4被切换为截止的。该停滞时间状态用于电路的安全，因为通过这种方式可以有效避免不期望的运行状态，在该不期望的运行状态下两个晶体管被切换为导通的。明显地，第一晶体管3或第二晶体管4被切换为导通的，其方法是将晶体管的相应的栅极-源极电压VGS1或VGS2由第二电压值V2转换到第一电压值V1。在示出的示例中，第一电压值V1是正的电压值，第二电压值V2是负的电压值，亦即处于在接地电位之下的电压值。
在图4中示出示意图，其示出按照本发明的方法的第一实施例电路1的运行。在该实施例中，不仅第一晶体管的形成第一控制电压的栅极-源极电压VGS1以及形成第二晶体管4的第二控制电压的栅极-源极电压VGS2在停滞时间状态期间调节到电压中间值VZW。该电压中间值VZW处于在第一电压值V1与第二电压值V2之间。例如可能的是，第一电压值V1为+15V，而第二电压值V2为-4V。作为电压中间值VZW在此可以选择例如值-1V、0V或1V。也可能的是，选择在第一电压值V1与第二电压值V2之间的间隔内另一中间值。第一控制电压和第二控制电压调节到电压中间值具有如下优点，即分别在紧接着停滞时间状态的运行状态下被切换为导通的晶体管在切换过程期间具有提高的陡度。由此可以降低在电路1的第一晶体管3或第二晶体管4并继而半桥2的切换时的切换损耗。该效果根据如下示意图进一步阐明。
图5示出示意图，其中曲线21和22分别表示半桥的在停滞时间状态结束后被切换为导通的晶体管的漏极-源极电压VDS的曲线。在此，曲线21相当于如下情况，在该情况下对于在停滞时间状态结束被切换为不导通的晶体管相应的控制电压在停滞时间状态期间保留在第二电压值上，而曲线22相当于如下情况，在该情况下被切换为不导通的晶体管相应的控制电压在停滞时间状态期间调节到电压中间值。相应地，曲线23和24示出在停滞时间状态结束被切换为不导通的晶体管的漏极-源极电压VDS，其中，曲线23相当于如下情况，在该情况下被切换为不导通的晶体管的控制电压调节到第二电压值，而曲线24相当于如下情况，在该情况下被切换为不导通的晶体管的控制电压调节到电压中间值。
附加地，在曲线25和26中分别示出漏极电流，其流过被切换为导通的晶体管。在此，曲线25表示对于如下情况的漏极电流，在该情况下被切换为不导通的晶体管的控制电压调节到第二电压值，而曲线26相当于如下情况，在该情况下被切换为不导通的晶体管的控制电压调节到电压中间值。明显地，曲线22在晶体管的接通过程期间具有比曲线21更大的坡度。同样曲线26在接通过程期间具有比曲线25更大的坡度。可以看出，可以通过调节控制电压到电压中间值来改善切换的晶体管的切换特性，且因此有利地降低其切换损耗。实验显示，在接通过程时根据半桥2的时钟频率将控制电压调节到电压中间值可以显著降低切换损耗。
在图6中示出切换的晶体管的栅极-源极电压的曲线。在此，曲线27描述如下情况，在该情况下未切换的晶体管的控制电压调节到第二电压值，而曲线28描述如下情况，在该情况下未切换的晶体管的控制电压调节到电压中间值。在图5和6中在曲线21至28中市场的相应测量参量的曲线涉及晶体管的接通过程。调查显示，控制电压调节到电压中间值在晶体管的关断过程中同样具有正面的、相比于接通过程然而更小的效果。
在图7和8中示出了按照本发明的方法的第二实施例半桥2的运行。在该实施例中，根据负载电流IL关于半桥2的中点5的电流方向来选择：在两个晶体管3、4中的哪个晶体管中将控制电压调节到电压中间值。在此，在图7中示出对于正的负载电流的情况，在图8中示出负的负载电流IL的情况。可以看出，在负的负载电流IL的情况下如图7中所示，第二晶体管4的在曲线17中记录的控制电压VGS2在处于在区域20中的停滞时间状态下调节到电压中间值VZW。第一晶体管3的控制电压VGS1——其在曲线16中记录——在该停滞时间状态下保持在第二电压值V2上。
如图8所示，相反地，在关于半桥2的中点5负的负载电流IL的情况下，第一晶体管3的在曲线16中记录的第一控制电压VGS1被调节到电压中间值VZW，相比之下，第二晶体管4的第二控制电压VGS2根据曲线17在停滞时间状态下保持在第二电压值V2上。负的负载电流例如可以在设计成双向可运行的、多相的逆变器的电路1中出现，其特别可以包括多个半桥2。
考虑负载电流IL的电流方向能实现：分别引导电流的晶体管、亦即在图7中示出的情况下形成半桥2的高端晶体管的第一晶体管3或者在按照图8负的负载电流IL的情况下形成半桥2的低端晶体管的第二晶体管4以在第一电压值V1与第二电压值V2之间最大的电压偏移切换。第一晶体管3或第二晶体管4的这样的切换能实现相应的晶体管的更快速并因此更低切换损耗的运行。
例如可以通过电路1的电流传感器34进行负载电流IL的电流方向的确定，电流传感器34确定负载电流IL关于半桥2的中点5的电流方向。也可能的是，负载电流IL的电流方向的确定通过至少一个分配给晶体管3、4中至少之一的半导体传感器实现。至少一个半导体传感器在此例如可以是控制装置11的组成部分。附加或备选地也可能的是，根据在电路1的计算装置中存储的模型确定负载电流IL的电流方向。电路1的计算装置在此可以例如是控制装置11的组成部分，其中控制装置11如此驱控驱动电路12、13，使得该驱动电路12、13分别产生考虑模型确定的控制电压。
在图9中示出驱动电路29，驱动电路29能实现将连接的晶体管的控制电压调节到第一电压值V1、第二电压值V2以及处于在这两个电压值之间的电压中间值VZW。驱动电路29为此包括三个开关14、15和30，借助于开关可以产生由驱动电路29产生的控制电压，控制电压可以是连接的晶体管的栅极-源极电压VGSn。特别是也可能的是，电压中间值VZW相当于接地电位GND，其中在该情况下可以设定，切换29设置在晶体管的栅极连接端G与接地电位GND之间。
按照本发明的电路1可以具有多于一个的半桥2。在此，尤其可以设定，按照本发明的方法的一个实施例驱控电路1的每个半桥2。此外，例如控制装置11可以包括另外的驱动电路12、13，其各自与另一半桥的第一晶体管和第二晶体管连接。也可能的是，对于半桥中的每个存在自身的控制装置11。包括多个半桥2的电路1例如可以实现为三相的脉冲逆变器且特别是可双向运行。
图10示出了按照本发明的机动车31，其包括按照本发明的电路1。电路1在此设计成三相的牵引逆变器且为此用于将由机动车31的电池32产生的直流电转换为三相交流电用于运行机动车32的电机33。特别是可以设定，电路1设计成用于双向运行，从而由电机33在发电机运行下产生的交流电被整流为用于给电池32充电的直流电也是可能的。附加或备选地，机动车31可以包括至少另一电路1，其例如是由12V车载电网供电的机动车31的逆变器、电气空调压缩机的组成部分和/或直流电压转换器。

Claims (10)

1.一种用于运行电路(1)的方法，该电路包括至少一个由两个晶体管(3、4)形成的半桥(2)，其中，电路(1)在第一切换状态与第二切换状态之间切换，在第一切换状态下，半桥(2)的第一晶体管(3)通过第一控制电压的第一电压值切换为导通的，而半桥(2)的第二晶体管(4)通过第二控制电压的第二电压值切换为截止的；在第二切换状态下，第一晶体管(3)通过第一控制电压的第二电压值切换为截止的，而第二晶体管(4)通过第二控制电压的第一电压值切换为导通的，其中，在时间上在第一切换状态与第二切换状态之间采用停滞时间状态，在该停滞时间状态下，两个晶体管(3、4)被切换为截止的，其特征在于，在所述停滞时间状态下，晶体管(3、4)中的至少一个晶体管的控制电压被调节到电压中间值，该电压中间值处于晶体管(3、4)的控制电压的第一电压值与第二电压值之间，其中根据在半桥(2)的中点(5)处流过的负载电流的预定或测得的电流方向来选择：在停滞时间状态下在哪个晶体管(3、4)中将控制电压调节到电压中间值，其中，第一晶体管(3)与第一电位连接，而第二晶体管(4)与处于第一电位之下的第二电位连接；其中，在负载电流关于半桥(2)的中点(5)的电流方向为正的情况下，在停滞时间状态下将第二控制电压的电压值调节到电压中间值，和/或在负载电流关于半桥(2)的中点(5)电流方向为负的情况下，在停滞时间状态下将第一控制电压的电压值调节到电压中间值。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在停滞时间状态下，两个晶体管(3、4)的控制电压分别被调节到电压中间值，该电压中间值处于相应的晶体管的控制电压的第一电压值与第二电压值之间。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过电路(1)的电流传感器和/或由至少一个分配给晶体管(3、4)中的至少一个晶体管的半导体传感器和/或根据在电路(1)的计算装置中存储的模型确定负载电流的电流方向。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用带有至少一个控制装置(11)的电路(1)，其中，所述控制装置(11)设计成用于产生第一控制电压和/或第二控制电压。
5.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用场效应晶体管作为晶体管(3、4)。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用由碳化硅制成的金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)作为晶体管(3、4)。
7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用逆变器作为电路(1)。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述逆变器是三相的且是能双向运行的逆变器。
9.一种电路，包括由两个晶体管(3、4)形成的至少一个半桥(2)以及至少一个控制装置(11)，其中，控制装置(11)设计成利用根据权利要求1至8中任一项所述的方法来运行所述电路(1)。
10.一种机动车，包括根据权利要求9所述的电路(1)。
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