应用于开关电源供电系统的控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于开关电源供给系统的控制装置（1）以控制开关电源供给系统的DC/DC转换器，控制装置包括：第一输入端子（A）和第二输入端子（B）；第一晶体管（T1），经由其源极连接至第二输入端子（B）；以及第二晶体管（T2），所述第二晶体管设置有栅极（G）并且经由其漏极（D）连接至第一输入端子（A）并经由其源极（S）连接至所述第一晶体管（T1），所述控制装置包括：控制组件，连接至所述第二晶体管（T2）的栅极（G）并且连接至所述第二输入端子（B）以及所述控制组件包括电容器（Ca）和串联至所述电容器（Ca）的第一齐纳二极管（Dz1）以及连接在所述第二晶体管（T2）的栅极（G）和源极（S）之间的第二齐纳二极管（Dz2）。

【技术实现步骤摘要】
应用于开关电源供电系统的控制装置
本专利技术涉及应用于开关电源供电系统中的控制装置。
技术介绍
开关电源供电系统（也称为“开关式电源SMPS”）能够基于在输入端处所分接（tapoff）的DC电压而输送一种或多种DC电压作为输出。这种类型的开关电源供电系统尤其用于可变速驱动器。在可变速驱动器中，于是开关电源供电系统承担提供辅助DC电压的任务，使得能够通过从可变速驱动器的DC电源总线所分接的主DC电压供电给可变速驱动器的所有的电子器件。DC电压总线提供的主DC电压可以在350Vcc至大于1000Vcc的范围内变化。因此，应用于开关电源供电系统中的控制装置能够在1700Vcc下切换高达2A的电流。以已知的方式，控制装置可以包括击穿电压介于1200V至1700V的单个MOSFET型晶体管。然而，在这些击穿电压下，MOSFET晶体管具有其技术限制。而且，MOSFET晶体管成本高并且在操作期间，MOSFET晶体管通过焦耳效应所产生的损耗特别大。为了缓和这些缺点，已知将具有较低击穿电压（在600V至900V之间变化）的两个MOSFET晶体管串联。因此，两个串联的晶体管中的每个晶体管都承受较低的电压，以与MOSFET技术的最优应用兼容。在现有技术中，已经提出了两个串联的晶体管的几种设置。RobertL.Hess和RusselJacobBaker于2000年9月在IEEEtransactionsonpowerelectronics（第5册第15卷）上发表的标题为“TransformerlessCapacitiveCouplingofGateSignalsforSeriesOperationofPowerMOSDevices”的文章描述了包括串联的至少两个MOSFET型晶体管的控制装置。在图1A中示出了该拓扑结构。在该拓扑结构中，控制装置包括两个输入端子A、B和第一晶体管T1，其中，该第一晶体管连接至第二输入端子B并且在其栅极处接收来自控制单元U的控制信号。第二晶体管T2与第一晶体管T1串联地连接并且连接至第一输入端子A。电容器C1连接至在第二晶体管T2的栅极和第二输入端子B之间。电容器C1具有双重作用：提供足够的电荷以控制第二晶体管并且将第一晶体管的端子之间的电压限制为最优值。为了避免取决于这两个条件，尤其提出了用齐纳二极管Dz1来替换电容器，于是能够固定第一晶体管T1的端子之间的电压。在图1B中示出了该已知的第二拓扑结构。在该设置中，于是依靠由齐纳二极管Dz1的杂散电容（Cz）所存储的电荷来确保第二晶体管T2的控制。然而，如果通过齐纳二极管Dz1的杂散电容所传输的电荷低于（例如，由于DC总线的电压太低）准确控制第二晶体管T2所必需的电荷，则有必要添加与该齐纳二极管并联的电容器，以确保第二晶体管的适当控制。通过添加与齐纳二极管并联的电容器，使在第一设置方面所识别出的缺点再现。在这两种设置中，无论电容器是固有的还是附加的，第二晶体管T2的控制都取决于电容器的电容和电容器的端子之间的电压电平。为了基于电容器（齐纳二极管Dz1固有的或者附加的）的端子之间较低的电压来以适当的方式控制第二晶体管T2，有必要增加与晶体管T2的栅极G串联连接的电容器的电容。然而，电容器的电容不能无限增大。在专利申请EP0453376A2和EP0140349A2以及由HerbertLHess于2000年9月1日发表的标题为“TransformerlessCapacitivecouplingofGateSignalsforSeriesOperationofPowerMOSDevices”（XP011043472）的出版物中已经描述了各种控制方案。本专利技术的目的是为了提出意欲应用于开关电源供电系统中的具有串联的两个晶体管的控制装置，该控制装置不管主DC电压电平是多少，都允许适当控制第二晶体管，而不增大电容器的电容。
技术实现思路
通过意欲应用于开关电源供电系统的控制装置来实现该目的，控制装置控制所述开关电源供电系统的DC/DC转换器，所述控制装置包括：第一输入端子和第二输入端子；第一晶体管，所述第一晶体管经由其源极连接至第二输入端子并且布置有意欲接收来自于控制单元的控制信号的栅极；以及第二晶体管，所述第二晶体管设置有栅极并且经由其漏极连接至第一输入端子并经由其源极连接至所述第一晶体管，其特征在于，所述控制装置包括：控制组件，所述控制组件连接至所述第二晶体管的栅极并且连接至所述第二输入端子以及所述控制组件包括电容器和串联至所述电容器的电压钳位/路由装置，齐纳二极管，所述齐纳二极管连接在所述第二晶体管的栅极和源极之间。根据具体特征，所述装置包括一个或多个重叠的完全相同的图案，每个图案都包括：两个连接点，电容器，所述电容器连接至第一连接点，第一齐纳二极管，所述第一齐纳二极管与所述电容器串联，第三晶体管，所述第三晶体管布置有连接至所述电容器的栅极和连接至第二连接点的源极，齐纳二极管，所述齐纳二极管连接在所述第三晶体管的栅极和源极之间，第一添加的图案在上面通过其所述第二连接点连接至所述第二晶体管的漏极并且通过其所述第一连接点连接至所述第二晶体管的栅极，每个附加图案都在上面通过其所述第二连接点连接至所述先前图案的晶体管的漏极并且通过其所述第一连接点连接至所述先前图案的所述晶体管的栅极。本专利技术涉及一种开关电源供电系统的控制装置，包括其间连接DC电压源的第一端子和第二端子，连接至第一端子的DC/DC转换器以及与所述DC/DC转换器串联地连接并连接至所述第二端子的控制装置，所述控制装置是根据以上所定义的控制装置。根据具体特征，所述DC/DC转换器为绝缘“反激”型、绝缘“正激”型、升压型或者降压型。本专利技术最后涉及一种意欲控制电力负载的可变速驱动器，所述可变速驱动器包括：整流模块，所述整流模块意欲对由配电网络所提供的AC电压进行整流，DC电源总线，所述DC电源总线连接至所述整流模块并且包括正电势处的第一电源供给线和负电势处的第二电源供给线，所述第一电源供给线和所述第二电源供给线之间施加通过所述整流模块所提供的主DC电压，总线电容器，所述总线电容器连接至所述第一电源供给线和所述第二电源供给线，逆变模块，包括几个开关晶体管，所述开关晶体管意欲将所述总线上可用的DC电压变换为预定用于所述电力负载的可变电压，根据以上所定义的开关电源供给系统，所述开关电源供给系统的第一端子连接至DC电源总线的第一电源供给线并且所述开关电源供给系统的第二端子连接至DC电源总线的第二电源供给线。附图说明在关于附图所提供的以下具体描述中，其他特征和优点变得显而易见，其中：图1A示出了根据第一现有技术具有串联的两个晶体管的控制装置；图1B示出了根据第二现有技术具有串联的两个晶体管的控制装置；图2示出了开关电源供电系统；图3示出了应用本专利技术的开关电源供电系统的可变速驱动器；图4示出了根据本专利技术具有串联的两个晶体管的控制装置，该控制装置与降压型转换器结合；图5A至图5C示出了本专利技术的控制装置的工作方法；图6示出了在本专利技术的控制装置上多次进行级联的图案；以及图7示出了包括级联的几个晶体管的本专利技术的控制装置。具体实施方式在图1A和图1B中所表示的解决方法形成现有技术的一部分并且以上在说明书的引言部分中已经对其进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于开关电源供电系统的控制装置（1），以控制所述开关电源供电系统的DC/DC转换器，所述控制装置包括：第一输入端子（A）和第二输入端子（B）；第一晶体管（T1），所述第一晶体管经由其源极连接至第二输入端子（B）并且布置有栅极（G）以接收来自于控制单元（U）的控制信号；以及第二晶体管（T2），所述第二晶体管设置有栅极（G）并且经由其漏极（D）连接至第一输入端子（A）并经由其源极（S）连接至所述第一晶体管（T1），其特征在于，所述控制装置包括：控制组件，所述控制组件连接至所述第二晶体管（T2）的栅极（G）并且连接至所述第二输入端子（B）以及所述控制组件包括电容器（Ca）和串联地连接至所述电容器（Ca）的电压钳位/路由装置，齐纳二极管（Dz2），所述齐纳二极管连接在所述第二晶体管（T2）的栅极（G）和源极（S）之间。

【技术特征摘要】
2013.02.25 FR 13516221.一种用于开关电源供电系统的控制装置(1)，以控制所述开关电源供电系统的DC/DC转换器，所述控制装置包括：第一输入端子(A)和第二输入端子(B)；第一晶体管(T1)，所述第一晶体管经由其源极连接至第二输入端子(B)并且布置有栅极(G)以接收来自于控制单元(U)的控制信号；以及第二晶体管(T2)，所述第二晶体管设置有栅极(G)并且经由其漏极(D)连接至第一输入端子(A)并经由其源极(S)连接至所述第一晶体管(T1)，其特征在于，所述控制装置包括：控制组件，所述控制组件连接至所述第二晶体管(T2)的栅极(G)并且连接至所述第二输入端子(B)以及所述控制组件包括电容器(Ca)和串联地连接至所述电容器(Ca)的电压钳位/路由装置，齐纳二极管(Dz2)，所述齐纳二极管连接在所述第二晶体管(T2)的栅极(G)和源极(S)之间。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述电压钳位/路由装置包括齐纳二极管(Dz1)。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置包括一个或多个重叠的相同的图案，每个图案都包括：两个连接点(M，N)，电容器(Cb)，所述电容器连接至第一连接点(M)，第一齐纳二极管(Dz1)，所述第一齐纳二极管与所述电容器(Cb)串联地连接，第三晶体管(T3_i)，所述第三晶体管布置有连接至所述电容器(Cb)的栅极(G)和连接至第二连接点(N)的源极(S)，齐纳二极管(Dz3)，所述齐纳二极管连接在所述第三晶体管(T3_i)的栅极(G)和源极(S)之间，第一添加的图案在上面通过其所述第二连接点(N)连接至所述第二晶体管(T2)的漏极(D)并且通过其所述第一连接点(M)连接至所述第二晶体管(T2)的栅极(G)，每个附加图案都在上面通过其所述第二连接点(N)连接至先...

【专利技术属性】
技术研发人员：AP巴劳纳，H波尔哈特斯，
申请(专利权)人：施耐德东芝换流器欧洲公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR