用于操控半导体开关元件的电路装置制造方法及图纸

公开了一种用于操控具有第一电极(3)、第二电极(4)和控制电极(5)的半导体开关元件(2、2’)的电路装置(1)，其中电路装置(1)包括：-脉冲发生器，其用于产生控制电压输入信号(7、7’)，-偏压电容器(8)，-第一电阻(9)，其中该第一电阻(9)和偏压电容器(8)在脉冲发生器的第一连接端子(10)与该脉冲发生器的第二连接端子(11)之间电串联，控制电极(5)与偏压电容器(8)和第一电阻(9)电连接，并且第一电极(3)与脉冲发生器和第一电阻(9)电连接，以及-另外的电容器(17)，其与脉冲发生器、第一电阻(9)和偏压电容器(8)串联。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于操控半导体开关元件的电路装置
本申请涉及用于操控电压控制的第一半导体开关元件的电路装置以及具有这种电路装置的桥电路和变流器。
技术介绍
从DE69720176T2中已知一种供电电路，该供电电路具有电流源、功率变压器和带控制连接端子的电压控制的开关元件，所述功率变压器的次级侧与要由供电电路供给的电路装置连接。此外供电电路包括：与所述开关元件串联的LC振荡电路，其电感构成功率变压器的第一绕组；反馈绕组，其用于将相应于LC振荡电路的高频电流的反馈电压输送给开关元件的控制连接端子；以及与LC振荡电路和开关元件的串联电路并联的偏压电路，该偏压电路与反馈绕组连接，以便通过反馈绕组向控制连接端子输送偏压。另外所述供电电路具有：用于控制偏压的偏压控制电路，该偏压控制电路连接在偏压电路和LC振荡电路与开关元件的串联电路之间；和与开关元件的控制连接端子连接的电阻，其中所述偏压和反馈电压通过该电阻被输送给开关元件的控制连接端子，并且其中所述电阻被选择为将反馈电压延迟预先给定的持续时间。
技术实现思路
本申请的任务是，说明用于操控电压控制的第一半导体开关元件的电路装置以及具有这种电路装置的桥电路和变流器，所述电路装置以及桥电路和变流器使得能够减小用于提供经匹配的断开电压的持续时间。该任务用独立权利要求的主题解决。有利的扩展从从属权利要求中得出。用于操控具有第一电极、第二电极和控制电极的电压控制的第一半导体开关元件的电路装置根据本申请的一个方面具有脉冲发生器，该脉冲发生器被构造用于产生尤其是单极的控制电压输入信号以用于操控第一半导体开关元件，其中该控制电压输入信号包含用于接通第一半导体开关元件的接通电压信号和用于断开第一半导体开关元件的断开电压信号。此外所述电路装置具有偏压电容器，其中该偏压电容器与脉冲发生器电连接或电耦合，使得借助该偏压电容器能够改变可施加到控制电极上的断开电压信号的幅度。另外所述电路装置具有第一电阻。该第一电阻和偏压电容器在脉冲发生器的第一连接端子和该脉冲发生器的第二连接端子之间的电路径中电串联。控制电极与偏压电容器的第一连接端子和第一电阻的第一连接端子电连接。另外第一电极与脉冲发生器的第二连接端子和第一电阻的第二连接端子电连接。所述电路装置还具有另外的电容器，其在脉冲发生器的第一连接端子和该脉冲发生器的第二连接端子之间的线路路径中与第一电阻和偏压电容器电串联。在此，在这里和在下面应将脉冲发生器的第一连接端子和该脉冲发生器的第二连接端子理解为，该第一连接端子和该第二连接端子与脉冲发生器电连接或电耦合并且由此处于与该脉冲发生器的有效连接中，然而不需要在此通过线路路径与该脉冲发生器连接。另外应将第一电阻在这里和在下面理解为无源的电器件而不是物理量。根据所述实施方式的电路装置使得能够缩短用于提供可变的或经匹配的断开电压的持续时间。在此可以借助于将控制电压输入信号与偏压电容器的充电电压重叠来改变可施加到控制电极上的断开电压信号的幅度。偏压电容器的充电在接通电路装置或在接通包含该电路装置的器件的情况下逐步地通过用于对控制电极充电的能量来发生。该过程通常持续几毫秒，在此期间第一半导体开关元件与随后的持续运行相比能够较慢地断开。借助所示的实施方式使得能够有利地对提供经匹配的断开电压进行加速。这尤其是通过提供第一电阻进行。在此从这样的考虑出发，即偏压电容器的充电依赖于电路装置在每一次接通过程中向第一半导体开关元件的控制电极所输出的能量。由此偏压电容器的充电通过如下方式被加速，即在电路装置的输出端上连接附加的负载。这在所示实施方式中通过第一电阻进行，所述第一电阻设置在第一半导体开关元件的控制电极和第一电极之间。用于整个电路装置的成本在此有利地没有明显提高。在上述实施方式中，第一电阻和偏压电容器由此在第一电极和控制电极之间的线路路径中互相电并联设置。在所述电路装置的一种优选的实施方式中，能施加到控制电极上的断开电压信号的幅度能够借助偏压电容器改变为，使得断开电压信号具有与接通电压信号相反的极性。由此能够减小第一半导体开关元件的易受干扰性。在一种优选的实施方式中，所述电路装置还具有第一二极管，其中该第一二极管在脉冲发生器的第一连接端子和该脉冲发生器的第二连接端子之间的电路径中与第一电阻和偏压电容器电串联。在此，第一二极管优选从由肖特基二极管和双极二极管组成的组中选择。另外，第一电阻和第一二极管可以在电路装置中单片式集成。在另一种优选的实施方式中，偏压电容器具有第一电容C1并且电容器具有第三电容C3，其中第一电容C1基本上对应于第三电容C3。在此优选成立：C1＝C3。借助所述实施方式以尽可能小的程度改变电路装置的另外的开关行为，也就是说除了加速提供经匹配的断开电压以外的开关行为。尤其是使得能够在起振之后第一电阻形式的附加负载尽可能不加重所述电路装置的负荷。这借助于提供电容器和第一二极管进行，所述电容器和第一二极管与第一电阻串联。由此第一电阻仅在电容器尚未充电时对电路装置加负荷。第一半导体开关元件尤其是可以构造为MOSFET。在该构型中，第一电极构成MOSFET的源极，第二电极构成MOSFET的漏极，并且控制电极构成MOSFET的栅极。第一半导体开关元件尤其是可以构造为常断的n沟道MOSFET。改变的断开电压信号在该构型中具有负极性，而接通电压信号具有正极性。另外，第一半导体开关元件可以构造为IGBT。在此，第一电极构成IGBT的发射极，第二电极构成IGBT的集电极，并且控制电极构成IGBT的栅极。在另一种优选的实施方式中，所述电路装置还具有放电电路，该放电电路构造用于控制电极的放电。该放电电路在此从脉冲发生器看与偏压电容器电并联并且具有第二电阻和第二半导体开关元件。该第二半导体开关元件尤其是可以构造为MOSFET或者双极晶体管。在另一种优选的实施方式中，所述电路装置还具有第二二极管，其中该第二二极管与偏压电容器电并联。在该实施方式中，第一电阻在脉冲发生器的第一连接端子和该脉冲发生器的第二连接端子之间的电路径中与由该第二二极管和偏压电容器组成的并联电路电串联。借助该第二二极管能够确定用于偏压电容器的最大充电电压。为此该第二二极管优选构造为齐纳二极管。在一种优选的实施方式中，第一电阻为100欧姆。由此能够保证，第一电阻在起振过程期间也不使电路装置短路。本申请还涉及一种桥电路，其具有根据所述实施方式之一的电路装置。尤其是，该桥电路可以构造为半导体桥电路。另外，本申请涉及一种变流器，尤其是涉及一种直流电压转换器，其具有根据所述实施方式之一的电路装置。根据本申请的桥电路和变流器具有与根据本申请的电路装置相关联地已经提到的优点，这些优点在此处为避免重复不再次详述。附图说明现在根据附图详细阐述本申请的实施方式。图1A示出根据本申请的第一实施方式的电路装置的电路框图；图1B示出根据本申请的第二实施方式的电路装置的电路框图；图2示出根据本申请的第三实施方式的电路装置的电路框图；图3A示出根据本申请的第四实施方式的电路装置的电路框图；图3B示出根据本申请的第五实施方式的电路装置的电路框图；图4示出根据本申请的第六实施方式的电路装置的电路框图；图5A示出为模拟目的的电路装置的示意性电路框图；图5B示出为模拟目的的电路装置的示意性电路框图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于操控电压控制的第一半导体开关元件(2、2’)的电路装置(1)，所述电压控制的第一半导体开关元件(2、2’)具有第一电极(3)、第二电极(4)和控制电极(5)，其中所述电路装置(1)具有下面的特征：‑脉冲发生器，其构造用于产生用于操控第一半导体开关元件(2、2’)的控制电压输入信号(7、7’)，其中该控制电压输入信号(7、7’)包含用于接通第一半导体开关元件的接通电压信号和用于断开第一半导体开关元件(2、2’)的断开电压信号，‑偏压电容器(8)，其中该偏压电容器(8)与脉冲发生器电连接为使得借助偏压电容器(8)能够改变能施加到控制电极(5)上的断开电压信号的幅度，‑第一电阻(9)，其中该第一电阻(9)和偏压电容器(8)在脉冲发生器的第一连接端子(10)与该脉冲发生器的第二连接端子(11)之间的电路径中电串联，并且其中控制电极(5)与偏压电容器(8)的第一连接端子(12)和第一电阻(9)的第一连接端子(13)电连接，并且其中第一电极(3)与脉冲发生器的第二连接端子(11)和第一电阻(9)的第二连接端子(15)电连接，‑另外的电容器(17)，其在脉冲发生器的第一连接端子(10)与该脉冲发生器的第二连接端子(11)之间的线路路径中与第一电阻(9)和偏压电容器(8)电串联。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.04.30 DE 102012207155.51.用于操控电压控制的第一半导体开关元件（2、2’）的电路装置（1），所述电压控制的第一半导体开关元件（2、2’）具有第一电极（3）、第二电极（4）和控制电极（5），其中所述电路装置（1）具有下面的特征：-脉冲发生器，其构造用于产生用于操控第一半导体开关元件（2、2’）的控制电压输入信号（7、7’），其中该控制电压输入信号（7、7’）包含用于接通第一半导体开关元件的接通电压信号和用于断开第一半导体开关元件（2、2’）的断开电压信号，-偏压电容器（8），其中该偏压电容器（8）与脉冲发生器电连接为使得借助偏压电容器（8）能够改变能施加到控制电极（5）上的断开电压信号的幅度，-第一电阻（9），其中该第一电阻（9）和偏压电容器（8）在脉冲发生器的第一连接端子（10）与该脉冲发生器的第二连接端子（11）之间的电路径中电串联，并且其中控制电极（5）与偏压电容器（8）的第一连接端子（12）和第一电阻（9）的第一连接端子（13）电连接，并且其中第一电极（3）与脉冲发生器的第二连接端子（11）和第一电阻（9）的第二连接端子（15）电连接，-另外的电容器（17），其在脉冲发生器的第一连接端子（10）与该脉冲发生器的第二连接端子（11）之间的线路路径中与第一电阻（9）和偏压电容器（8）电串联，并且在第一压控半导体开关元件（2、2’）的第一电极（3）与控制电极（5）之间的线路路径中与第一电阻（9）电串联。2.根据权利要求1所述的电路装置（1），其中借助偏压电容器（8）能够改变能施加到控制电极（5）上的断开电压信号的幅度，使得断开电压信号具有与接通电压信号相反的极性。3.根据权利要求1或者权利要求2所述的电路装置（1），还具有第一二...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·里德，
申请(专利权)人：大陆泰密克微电子有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE