[发明专利]用于在高电压范围内操控半导体功率开关的设备

说明书

本发明提供了一种用于借助于驱动电压来操控多个半导体功率开关(S12、S21)的设备，所述驱动电压用于多个负载(Last1、Last2)在高电压范围内的有时钟节拍的运行，其中，所述半导体功率开关的驱动电压(Uh₁、Uh₂)能够通过变压器提供。根据本发明设置，用于所述半导体功率开关的驱动电压(Uh₁、Uh₂)从所述变压器的唯一次级绕组的电压导出，其中，设置有电子电压电平转换器电路，以便从所述变压器的次级绕组中以所需大小获得所述驱动电压(Uh₁、Uh₂)。

技术领域

本发明涉及一种用于在脉冲负载的情况下在高电压范围内同时操控多个半导体功率开关的设备。

背景技术

借助图1和2阐述借助于开头所述类型的传统设备对半导体功率开关的操控。

如图1中所示，为了操控两个半导体功率开关(MOSFET，IGBT，双极晶体管)，在控制输入端(栅极，基极)处的操控所需的15V电压在接通开关的情况下总是与参考电平具有限定的电势差。如果不是这种情况，则不能接通开关。在最不利的情况下，这甚至可能导致半导体功率开关的损坏。参考电平在图1所示的高电压应用中例如可以为0V(图1中左侧的电路变型方案)或500V(图1中右侧的电路变型方案)，当功率开关被截止或接通时，参考电平甚至会从0V跳到500V(高侧问题)。

对于在图2中示例性示出的在高电压范围中的应用，借助于具有多个输出电压的变压器产生驱动电压UL1、Uh₁和Uh₂，这些输出电压电流隔离地提供在不同参考电平上的驱动电压。具体而言，第一负载Lastl和第二负载Last2分别通过一对电子功率开关S1、S12和S2、S21与零电势HV-和例如500伏特的正电势HV+有节拍地连接。用于操控开关S1的驱动电压UL1从变压器的第一次级绕组(在图2中为变压器的下部次级电压)被分接。用于操控开关S12的驱动电压Uh₁从变压器的第二次级绕组(在图2中为变压器的上部次级电压)被分接。用于操控开关S21的驱动电压Uh₂从变压器的第三次级绕组(图2中为变压器的上部次级电压)被分接。在开关S1、S12和S2/S21闭合的情况下，高电压被施加到相应的负载Lastl和Last2，并且在开关断开的情况下与所述负载分离。

由于紧凑的绕组结构，由功率半导体的时钟节拍引起的电磁干扰被传递到变压器的初级侧。因此，在汽车应用中，在设备的HV部分中产生的干扰被传递到低压侧上。此外，所产生的干扰可能导致在变压器的另外的次级绕组上的电压峰值。这些干扰必须借助EMV滤波器部件相对耗费地来减少。该方法的另一缺点是使用具有多个次级绕组的变压器。由于所要求的介电强度和使用高品质的并因此较昂贵的绝缘材料，这些次级绕组是耗费和昂贵的。

发明内容

本发明的任务在于，提供一种设备，使得其可以在EMV方面优化并且可以成本低廉地制造。

该任务通过权利要求1的特征解决。本发明的有利扩展方案在从属权利要求中确定。

因此，本发明提供了一种用于借助于驱动电压来操控多个半导体功率开关的设备，所述驱动电压用于多个负载在高电压范围内的有时钟节拍的运行。所述驱动电压由变压器提供，其中，用于半导体功率开关的驱动电压由变压器的唯一次级绕组导出。设置有电压电平转换器电路，所述电压电平转换器电路从在变压器次级绕组中产生的电压中提取具有所需电压电平的驱动电压。

优选地设置，仅需要一个具有仅一个次级绕组的变压器。用于任意多个PWM控制的负载的驱动电压优选分别通过简单的电子电压电平转换器电路产生。

与根据现有技术的具有多个次级绕组的设备相比，根据本发明的设备更紧凑并且具有较少的EMV干扰。

变压器和EMV滤波器部件的耗费变小并且导致明显的成本节省。