[发明专利]非对称双极电压供给装置

说明书

本发明从一种非对称双极电压供给装置出发，所述非对称双极电压供给装置具有变压器(1)和初级侧电压供给装置(2；25；28)，其中，所述变压器(1)具有至少一个初级绕组(7；26，27；29，30)以及多个次级绕组(8)。根据本发明，所述初级侧电压供给装置(2；25；28)与至少一个直流电压源连接并且如此构造，使得能够在所述变压器(1)中产生两个极性相反的具有不同幅度的绕组电压U_W1和U_W2。

技术领域

本发明涉及一种非对称双极电压供给装置。

背景技术

为进行栅极操控，应作为半导体开关而使用的现代功率半导体需要例如+15V和-5V的非对称双极电压供给。由此应该能够阻止错误接通。如果为了达到接通状态而仅将栅极操控置于零电位上，但该零电位由于干扰而被叠加，则可能会出现这种错误接通。在这种情况下，半导体开关会开始振荡，这将很快导致故障。相反地，如果施加-5V的电压，则即使有干扰也不会妨碍正常的运行。

为了能够操控全桥(或也称为H桥)的半导体开关，基于目前常见的技术需要四个栅极驱动器，其中，每个栅极驱动器与各一个非对称双极电压源连接。在具有功率因数校正(PFC)和连接在后面的全桥电压转换器的新型三相电流供给装置中，对于PFC需要6个半导体开关，对于连接在后面的全桥电压变换器需要4个半导体开关。即需要具有所属的非对称双极电压源的10个栅极驱动器。对于再生式变频器，甚至需要具有上述非对称双极电压源的至少12个栅极驱动器。

通常使用具有相应数量的次级绕组的变压器来构建这样的电压源。对于正电压和负电压分别需要一个独立的绕组，其中，正绕组和负绕组可以具有共同的接地点。通过初级绕组与次级绕组的匝数比来调节输出电压。

这表示，为每个栅极驱动器设置两个次级绕组。因此，在上面提到的全桥电路中就需要8个次级绕组，在上面提到的三相电流供给装置中甚至就需要20个次级绕组。

这样的大量次级绕组导致一种引入高寄生电容的结构尺寸。这些寄生电容会导致由漏电流引起的干扰，并且在最不利的情况下会导致电压供给装置或栅极驱动器损坏。

发明内容

本发明基于如下任务：构造一种非对称双极电压供给装置，使得可以避免上述缺点或至少使上述缺点最小化。

根据本发明的任务通过一种具有本发明的特征的非对称双极电压供给装置来解决。由于初级侧电压供给装置已经与至少一个直流电压源连接并且构造成在变压器中可以产生两种极性相反的具有不同幅度的绕组电压 U_W1和U_W2，所以可以将所需的次级绕组数量减半。因为在根据现有技术的电压供给装置中，只能产生具有相同幅度的极性相反的绕组电压，因此必须在变压器的次级侧产生所需的不同电压。这始终伴随着次级绕组数量增加。相反地，在根据本发明的电压供给装置中，在初级侧就已经产生非对称双极交流电压，所述交流电压分别在次级绕组中被感应出来。因此，在次级绕组上可以获取正范围内和负范围内的具有不同幅度的交流电压。绕组电压可以理解成每个绕组感应出的电压。

本发明的其他细节和优点由本发明的技术方案得出。

在本发明的一种实施方式中，初级侧电压供给装置具有推挽电路，所述推挽电路具有两个初级半导体开关，其中，至少一个初级绕组具有两个初级绕组部分，并且附加地通过初级绕组部分之间的抽头与推挽电路连接。在该实施方式中，虽然仅需要两个半导体开关，但是需要设置具有两个初级绕组部分的初级绕组。在此，由半导体开关的数量少而引起的低开销与由多个初级绕组(这在平面变压器中也需要多个层)而引起的高开销相互对立。该实施方式可以以多个变型方案实现。