用于驱动负载的功率设备和方法技术

本发明专利技术的实施例提供了一种功率设备。所述功率设备包括：开关模式功率转换电路，其具有功率半导体，用于响应于控制信号而驱动负载；控制器，其被耦合到所述开关模式功率转换电路，以基于要被提供到所述负载的预定的电流分布以及所述功率半导体的最大接合点温度来生成所述控制信号；以及电流注入器，其被耦合到所述开关模式功率转换电路和所述控制器，用于生成偏移电流。所述开关模式功率转换电路被控制为响应于所述控制信号而输出所述预定的电流分布或经调节的电流分布，并且所述经调节的电流分布具有相对于所述预定的电流分布的偏移。所述偏移电流等于所述经调节的电流分布与所述预定的电流分布之间的所述偏移，并且还在所述控制信号控制所述开关模式功率转换电路以输出所述经调节的电流分布的情况下与所述经调节的电流分布相加，以生成所述预定的电流分布来流动通过所述负载。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于驱动负载的功率设备和方法
本专利技术涉及用于驱动负载的功率设备和方法，并且更具体地涉及用于利用梯度放大器系统来驱动梯度线圈和磁共振成像设备的梯度放大器系统。
技术介绍
功率半导体设备是被用作功率电子器件中的开关或整流器的半导体。随着金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)和绝缘栅双极晶体管(IGBT)的发展，功率半导体更广泛地用于功率设备，例如，开关模式电源、功率放大器、以及功率转换器。对于功率设备而言，由功率半导体所耗散的功率是作为热来耗散的，其引起功率半导体的温度上升。当功率半导体的接合点温度达到预定的最大接合点温度TJMAX时，功率设备过热而出现故障。所述接合点温度是晶体管的屏蔽层温度。在一些情景中，功率耗散在功率设备的功率半导体之中是不均匀分布的。为了防止故障，功率设备的最大功率容量必须是过度保守的，以考虑在功率半导体之中的功率耗散的不均匀分布。这样的功率设备的一个范例是在磁共振成像(MRI)系统中的梯度功率放大器，其生成在X、Y和Z三个轴上的磁场，以便提供必要的空间分辨率，以用于接收由检查目标的氢质子所发出的磁共振信号。已经提出了针对梯度放大器的各种拓扑结构，以将指本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于为负载提供预定的电流分布的功率设备，包括：开关模式功率转换电路，其包括多个功率半导体，用于响应于控制信号而驱动所述负载；控制器，其被耦合到所述开关模式功率转换电路，以基于所述预定的电流分布和所述功率半导体的最大接合点温度来生成所述控制信号，其中，所述开关模式功率转换电路被控制为响应于所述控制信号而输出所述预定的电流分布或经调节的电流分布，并且其中，所述经调节的电流分布具有相对于所述预定的电流分布的偏移；以及电流注入器，其被耦合到所述控制器，用于响应于所述控制信号而生成等于所述经调节的电流分布与所述预定的电流分布之间的所述偏移的偏移电流，其中，如果所述控制信号控制所述开关模式功率转换电路...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.04.20 EP 15164161.0;2014.12.18 CN PCT/CN2014/1.一种用于为负载提供预定的电流分布的功率设备，包括：开关模式功率转换电路，其包括多个功率半导体，用于响应于控制信号而驱动所述负载；控制器，其被耦合到所述开关模式功率转换电路，以基于所述预定的电流分布和所述功率半导体的最大接合点温度来生成所述控制信号，其中，所述开关模式功率转换电路被控制为响应于所述控制信号而输出所述预定的电流分布或经调节的电流分布，并且其中，所述经调节的电流分布具有相对于所述预定的电流分布的偏移；以及电流注入器，其被耦合到所述控制器，用于响应于所述控制信号而生成等于所述经调节的电流分布与所述预定的电流分布之间的所述偏移的偏移电流，其中，如果所述控制信号控制所述开关模式功率转换电路以输出所述经调节的电流分布，则所述偏移电流和所述经调节的电流分布被相加，以生成所述预定的电流分布来流动通过所述负载。2.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，如果所述开关模式功率转换电路输出所述预定的电流分布，则所述功率半导体具有不均匀的功率耗散分布，并且其中，如果所述开关模式功率转换电路输出所述经调节的电流分布，则所述功率半导体具有平衡的功率耗散分布。3.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述预定的电流分布具有：T1的持续时间，在所述T1的持续时间期间，所述预定的电流分布以电流水平I1流动通过所述负载；以及T2的持续时间，在所述T2的持续时间期间，所述预定的电流分布在与所述T1的持续时间期间的电流方向相反的方向上以电流水平I2流动通过所述负载，并且其中，所述经调节的电流分布相对于所述预定的电流分布的所述偏移是基于Ios＝I1*D-I2(1-D)来确定的，其中，D＝T1/(T1+T2)。4.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述功率半导体与以堆栈配置的多个全桥电路以级联式全桥拓扑结构相连接，或者与并联连接的全桥电路以多个桥功率转换拓扑结构相连接。5.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述控制器还包括：控制信号生成器，其在所述开关模式功率转换电路输出所述预定的电流分布的情况下确定所述功率半导体中的至少一个功率半导体的温度是否达到所述最大接合点温度，并且根据所述确定来生成所述控制信号；以及偏移电流计算器，其被耦合到所述控制信号生成器，并且用于在所述控制信号控制所述开关模式功率转换电路以输出所述经调节的电流分布的情况下基于所述经调节的电流分布和所述预定的电流分布来计算所述偏移电流。6.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，所述电流注入器还包括：逆变器，其被配置为基于所述经调节的电流分布相对于所述预定的电流分布的所述偏移来输出第一电压；变压器，其被耦合到所述逆变器，用于将所述第一电压提升到高于所述负载两端的电压的第二电压；以及电感器电路，其由所述第二电压驱动以生成所述偏移电流。7.根据权利要求1所述的半导体设备，其中，生成所述偏移电流的电流纹波以抵消在转变阶段期间所述经调节的电流分布的电流纹波。8.一种用于操作功率半导体设备以为负载提供预定的电流分布的方法，包括：基于所述预定的电流分布和所述功率半导体设备中的开关模式功率转换电路的功率半导体的最大接合点温度来生成控...

【专利技术属性】
技术研发人员：林应锋，
申请(专利权)人：皇家飞利浦有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰,NL