[发明专利]一种组合式功率电子开关

说明书

本发明公开了一种组合式功率电子开关，包括有主开关K1，辅佐开关K2，旁路二极管D1，K1为硅场效应管，K2为场效应管，D1为反向恢复速度比K1体二极管更快的二极管（包括碳化硅二极管、超快恢复二极管等），K1和K2串联构成支路一，D1构成支路二，支路一与支路二并联，K1的源极和K2的源极连接，K1的漏极和K2的漏极作为开关的两端，其特征是：在一些电流会通过K1体二极管的场合，K2关闭后，能阻断通过K1体二极管的电流，使这电流从D1通过，从而抑制K1体二极管产生的反向恢复电流。

技术领域

本发明的组合式功率电子开关所属电力变换领域。

背景技术

目前主流的功率开关有硅MOSFET、IGBT以及第三代功率半导体（碳化硅MOSFET、氮化镓MOSFET等），相比于硅MOSFET，IGBT固有的缺点是工作频率低及导通压降高，不利于变换器小型化，而第三代半导体成本较高。图腾柱无桥PFC（图2）、三相六开关双向变换器（图3）等拓扑结构具有传导损耗小，电磁干扰小等优点，是值得推广的。但是大、中功率变换器为了减少传导损耗和功率开关电流应力，需要工作于电流连续模式（CCM），那么硅MOSFET运用于上述的拓扑结构会存在体二极管反向恢复的问题，导致反向恢复电流大，损耗高。本发明的组合式功率电子开关可以解决硅MOSFET体二极管反向恢复电流过大的问题，使廉价的硅MOSFET运用于上述的变换器拓扑结构，使变换器工作于比IGBT更高的频率，比第三代半功率导体更低的成本，使图腾柱无桥PFC、三相六开关双向变换器等优秀的拓扑结构得到更好地推广。

发明内容

本发明的组合式功率电子开关，包括有主开关K1，辅佐开关K2，旁路二极管D1。 K1和K2串联构成支路一， D1构成支路二，支路一与支路二并联。 K1为硅MOSFET， K2为低Vds的MOSFET，那么导通电阻Ron与主开关Ron相比可以忽略，且K2是零电压导通和零电压关断，因此K2的总损耗相比K1可以忽略不计，旁路二极管D1为反向恢复速度比K1体二极管更快的二极管（包括碳化硅二极管、超快恢复二极管等）。其特征是：主开关K1与辅助开关K2共源极串联，辅佐开关K2能够抑制主开关K1关闭期间流过主开关K1体二极管的电流，并使这个电流从旁路二极管D1通过，防止主开关K1体二极管产生反向恢复电流。

附图说明

图1是本发明的电路结构图，图2是本发明所适用的一种实例图腾柱无桥PFC拓扑，图3是本发明所适用的另一实例三相六开关双向变换器拓扑。

具体实施方式

如图1所示，主开关K1的源极和辅佐开关K2的源极连接一起，D1的阴极连接到K1的漏极，D1的阳极连接到K2的漏极，K1的漏极和K2的漏极分别作为开关的两端， K1和K2的栅极和源极分别连接一起，即背靠背连接，K1和K2共用一个驱动信号，驱动信号从连接在一起后的栅极和源极注入。