具有传输电路的操控电路和运行方法技术

本发明专利技术涉及一种具有传输电路的操控电路和运行方法，用于越过势垒将信号从具有第一基础电位的第一电位侧传输至具有第二基础电位的第二电位侧，具备带第一与第二电位侧之间的电容耦合的电容式起作用的传输装置。传输装置具有正好一个或者两个分支，它们本身分别具有第一和第二子分支，第一与第二电位侧之间的电容耦合在每个子分支中都通过串联多个第一高压电容器及第二高压电容器来构造，高压电容器又与第二电位侧上配属的电容器一起形成各一个串联电路；在相应的传输分支内部，信号直接接在第一子分支上且经由第二反相器接在第二子分支上；在两个分支中，输入端上的信号直接接在ON-传输分支上且经由第一反相器接在OFF-传输分支上。

【技术实现步骤摘要】
具有传输电路的操控电路和运行方法
本专利技术涉及一种具有用于越过势垒传输信号的传输电路的操控电路，如其在功率半导体模块的驱动器电路中应用的那样。
技术介绍
现有技术尤其由DE102010018997A1形成。该专利文献公开了一种具有传输电路的操控电路，用于将信号从具有第一基础电位的第一电位侧传输到至少一个具有相应第二基础电位的第二电位侧，该操控电路具备带有初级侧与次级侧之间的电容耦合的传输器。在这种情况下，传输器具有两个分支，即具有一个ON-传输分支和一个OFF-传输分支，它们本身分别具有第一子分支和第二子分支，其中，初级侧与次级侧之间的电容耦合在每个子分支中都通过高压电容器来实施。依据该专利技术的方法，在每个传输分支中，那里的信号产生流过第一子分支的第一HV电容器的电流和流过第二子分支的第二HV电容器的反向电流。相应的电流在次级侧上被探测到并且被输送给两个子分支的共同的评估电路，评估电路在次级侧重构初级侧的输入信号。
技术实现思路
本专利技术的任务在于，通过如下方式改进公知的传输电路，即，使得信号也能够越过如下势垒传输，其中第一电位侧与第二电位侧之间的电压差高于单个高压电容器的介电强度，以及提出一种用于运行这种传输电路的方法。根据本专利技术，该任务通过如下功率电子系统并且通过如下方法来解决。本专利技术包括一种具有传输电路的操控电路，用于越过势垒将信号从具有第一基础电位的第一电位侧传输至具有第二基础电位的第二电位侧，操控电路具备带有初级侧与次级侧之间的电容耦合的电容式起作用的传输装置，其中，传输装置具有正好一个或者两个分支，因此仅具有一个ON-传输分支或者具有一个ON-传输分支和一个OFF-传输分支，它们本身分别具有第一和第二子分支，其中，第一电位侧与第二电位侧之间的电容耦合在每个子分支中都通过串联多个第一高压电容器及第二高压电容器来构造，所述高压电容器又与第二电位侧上配属的电容器一起形成各一个串联电路，其中，在相应的传输分支内部，信号直接接在第一子分支上并且经由第二反相器接在第二子分支上，并且其中，在两个分支中，输入端上的信号直接接在ON-传输分支上并且经由第一反相器接在OFF-传输分支上。表明有利的是，与分支的第一高压电容器和第二高压电容器并联地布置有具有与第一高压电容器和第二高压电容器相同数量的对称电容器的另一电容分压器，其中，对称电容器的每个中间电位都与配属的高压电容器借助于齐纳二极管补偿电路连接。此外，已经表明有利的是，齐纳二极管补偿电路构造为各两个由两个齐纳二极管组成的串联电路，齐纳二极管以其阳极或者阴极彼此连接，并且其阴极或者阳极一方面与对称电容器的相应的中间电位连接而另一方面与高压电容器的配属的中间电位连接。也可以有利的是，对称电容器的串联电路与第一电位侧和第二电位侧的供电电位连接。尤其有利的是，与每个对称电容器都并联有一个限压电路。此外，可以有利的是，具有上下接头的限压电路由其他齐纳二极管的串联电路和并联的限压晶体管组成，限压晶体管的源极与限压电路的下接头连接，限压晶体管的漏极与限压电路的上接头连接，并且限压晶体管的栅极一方面与串联电路的第一齐纳二极管的阴极连接，而另一方面经由电阻与串联电路的第一齐纳二极管的阳极连接。原则上，尤其当从具有第一基础电位的第一电位侧至具有第二基础电位的第二电位侧的总电位差大于高压电容器的介电强度，并且同时或者替选地，该总电位差大于第二电位侧至基底的绝缘强度的时候，对于操控电路来说表明有利的是，相应的部件分别以单片集成的方式布置在多个彼此电绝缘的基底上。此外，在这种情况下还有利的是，齐纳二极管补偿电路的中点与基础电位导电连接。这可以有利地设计，方法是：相应的部件布置在两个基底上，并且在这种情况下，第一电位侧的部件布置在第一基底上，而第二电位侧的部件布置在第二基底上。替选地，相应的部件布置在多于两个基底上，并且在这种情况下，第一电位侧的部件布置在第一基底上，而第二电位侧的部件布置在第二基底上，以及高压电容器和配属的限压电路布置在相应的自身的其他基底上。在这种情况下特别优选的是，相应的基底布置在多芯片模块内部。根据本专利技术的方法包括：在第一电位侧上，传输装置的输入端上的输入信号直接接到ON-传输分支上，其中，在每个传输分支中，在那里的信号产生流过第一子分支的第一高压电容器的电流和流过第二子分支的第二高压电容器的反向电流，相应的电流在次级侧上被探测到并且被输送给两个子分支的共同的评估电路，评估电路在第二电位侧上重构输入信号，并且其中，限压电路与齐纳二极管补偿电路相结合来限定相应的高压电容器上的分压降。在这种情况下也可以有利的是，传输装置的输入端上的初级侧输入信号直接接到ON-传输分支上，并且以逆反的方式接到OFF-传输分支上。可理解的是，本专利技术不同的设计方案可以单个地或者以任意组合来实现，以便达到改善的目的。尤其是，前面提到和阐述的特征不仅能够以所给出的组合而且能够以其他的组合或者以单独的方式来使用，而没有离开本专利技术的保护范围。附图说明对本专利技术的有利的细节和特征的其它阐述由下面对根据本专利技术的功率半导体电路或者其部分的在图1至图7中所示的实施例的描述得知。图1示出带有单片集成的操控电路的方框图，图2示出根据本专利技术的单片集成的操控电路的一种实施方式的方框图，图3示出具有两个从第一电位侧至第二电位侧的分支的传输装置的基本电路，图4示出具有仅一个从第二电位侧至第一电位侧的分支的传输装置的基本电路，图5示出根据本专利技术的方法的模拟结果，图6示出一种从第一电位侧至第二电位侧的传输装置的基本电路，该传输装置带有中间电位的有源限压装置，图7示出传输装置的另一种实施方式。具体实施方式原则上，针对从第一电位侧至第二电位侧的一个或两个分支的传输装置的所有主要部分都是相同的。因此，在实施例中存在如下结论：即使当相应的示例示出不同的实施方式的时候，从第一电位侧至第二电位侧(即例如从初级侧至次级侧)的传输以相同的方式也适用于相反的方向(即从次级侧至初级侧)。为了阐述本专利技术，图1示出带有根据现有技术的单片集成操控电路10的方框图，以及能够由此操控的半桥电路70。该半桥电路70具有TOP功率开关72和BOT功率开关74，它们在这里分别构造为带有反向并联的二极管的IGBT。BOT功率开关74处于BOT次级侧的参考电位gnd_bot上，该参考电位gnd_bot例如在具有小线路电感的应用中近似等于操控电路10的初级侧的参考电位gnd_pri。操控电路10自身具有带有脉冲发生电路22的操控逻辑20、前向传输器30(即从初级侧至次级侧的传输装置)和后置的TOP次级侧40以及第二前向传输器50和后置的BOT次级侧60，其中，各自的前向传输器构造为根据现有技术的电容式传输器。图2示出根据本专利技术的单片集成操控电路的相关部分的方框图，该操控电路带有前向传输器80，该前向传输器80具有ON-传输分支82、原则上相同的OFF-传输分支83和后置于传输分支的共同的信号评估电路84。待传输的信号被直接接到ON-传输分支82上，而借助于前置的第一反相器INV1接到OFF-传输分支83上。因此，前向传输器在操控电路内部将信号从具有第一电位gnd_pir的初级侧传输到具有第二电位gnd_sek的次级侧上。同样示出了后向传输器90(即从次级本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有传输电路的操控电路，所述传输电路用于越过势垒将信号从具有第一基础电位的第一电位侧（Pri、Sek）传输至具有第二基础电位的第二电位侧（Sek、Pri），所述操控电路具备带有第一电位侧与第二电位侧之间的电容耦合的电容式起作用的传输装置（80、90），其中，所述传输装置（80、90）具有正好一个或者两个分支，因此仅具有一个ON‑传输分支（82、92）或者具有一个ON‑传输分支（82）和一个OFF‑传输分支（83），它们本身分别具有第一和第二子分支，其中，所述第一电位侧与第二电位侧之间的电容耦合在每个子分支中都通过串联多个第一高压电容器及第二高压电容器（C1x、C3x，其中x=1...n或者x=1r...nr）来构造，所述高压电容器又与所述第二电位侧上配属的电容器（C2、C4或者C2r、C4r）一起形成各一个串联电路，其中，在相应的传输分支（82、83、92）内部，所述信号直接接在第一子分支上并且经由第二反相器（INV2、INV2r）接在第二子分支上，并且其中，在两个分支中，输入端上的信号（IN）直接接在所述ON‑传输分支（82）上并且经由第一反相器（INV1）接在所述OFF‑传输分支（83）上。...

【技术特征摘要】
2012.11.07 DE 102012220213.71.一种具有传输电路的操控电路，所述传输电路用于越过势垒将输入信号从具有第一基础电位的第一电位侧(Pri、Sek)传输至具有第二基础电位的第二电位侧(Sek、Pri)，所述操控电路具备带有第一电位侧与第二电位侧之间的电容耦合的电容式起作用的传输装置(80、90)，其中，所述传输装置(80、90)具有正好一个或者两个分支，因此仅具有一个ON-传输分支或者具有一个ON-传输分支(82)和一个OFF-传输分支(83)，它们本身分别具有第一和第二子分支，其中，所述第一电位侧与第二电位侧之间的电容耦合在每个子分支中都通过串联多个第一高压电容器及第二高压电容器(C1x、C3x，其中x＝1...n或者x＝1r...nr)来构造，所述高压电容器又与所述第二电位侧上配属的电容器(C2、C4或者C2r、C4r)一起形成各一个串联电路，其中，在相应的传输分支内部，所述输入信号直接接在第一子分支上并且经由第二反相器(INV2、INV2r)接在第二子分支上，并且其中，在两个分支中，输入端(IN)上的输入信号直接接在所述ON-传输分支(82)上并且经由第一反相器(INV1)接在所述OFF-传输分支(83)上。2.根据权利要求1所述的操控电路，其中，与分支的第一高压电容器和第二高压电容器(C1x、C3x)并联地布置有具有与第一高压电容器和第二高压电容器(C1x、C3x)相同数量的对称电容器(C5、C6)的另一电容分压器，其中，对称电容器(C5、C6)的每个中间电位(X1x、X3x)都与配属的高压电容器(C1x、C3x)借助于齐纳二极管补偿电路(ZA)连接。3.根据权利要求2所述的操控电路，其中，所述齐纳二极管补偿电路(ZA)构造为各两个由两个齐纳二极管(Z1ax、Z1bx或Z3ax、Z3bx，其中x＝2...n)组成的串联电路，所述齐纳二极管以其阳极或者阴极彼此连接，并且其阴极或者阳极与所述对称电容器(C5、C6)的相应的中间电位(Y)和所述高压电容器(C1x、C3x)的配属的中间电位(X1x、X3x)连接。4.根据权利要求2所述的操控电路，其中，所述对称电容器(C5、C6)的串联电路，即所述另一电容分压器与所述第一电位侧和所述第二电位侧(Pri、Sek)的供电电位(vdd_sek、vdd_prim)连接。5.根据权利要求2所述的操控电路，其中，与所述另一电容分压器的每个对称电容器(C5、C6)都并联有一个限压电路(SPB)。6.根据权利要求5所述的操控电路，其中，具有上下接头的所述限压...

【专利技术属性】
技术研发人员：莱茵哈德·赫策，马蒂亚斯·罗斯贝格，巴斯蒂安·福格勒，
申请(专利权)人：赛米控电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE