可逆变换器制造技术

一种可逆变换器，包括在DC电压的第一端子和第二端子之间串联耦合的第一场效应晶体管和第二场效应晶体管。第一三端双向可控硅开关元件和第二三端双向可控硅开关元件也在DC电压的第一端子和第二端子之间串联耦合。串联耦合的器件的中点通过电感元件耦合到AC电压的第一端子和第二端子。以不同的方式控制晶体管和三端双向可控硅开关元件的驱动，以在AC‑DC变换模式和DC‑AC变换模式下操作变换器。

Reversible Converter

A reversible converter includes a first field effect transistor and a second field effect transistor coupled in series between the first terminal and the second terminal of the DC voltage. The first three-terminal bidirectional thyristor switching element and the second three-terminal bidirectional thyristor switching element are also coupled in series between the first terminal and the second terminal of DC voltage. The neutral point of the series coupled device is coupled to the first and second terminals of AC voltage through the inductance element. The transistor and three-terminal bidirectional thyristor switching elements are controlled in different ways to operate the converter in AC DC mode and DC AC mode.

【技术实现步骤摘要】
可逆变换器
本申请一般涉及电子电路，并且更具体地涉及被称为图腾柱输出变换器或中点共源共栅变换器的开关变换器。
技术介绍
开关变换器被用在许多应用中，并且已知众多类型的变换器。AC-DC变换器中的基于开关安装在中点共源共栅(图腾柱)上的两个晶体管(通常是MOS晶体管)的许多整流桥架构和其他无桥架构是众所周知的。这些变换器因为它们的效率而通常用于校正功率因数(功率因数校正器-PFC)。存在改进图腾柱变换器的需求。
技术实现思路
为了解决现有技术的问题和其他问题，本技术提出一种可逆变换器。通过本公开的实施例来提出的图腾柱变换器是特别高效的，一方面它克服了对涌流限制电路的需求，另一方面获得了可逆变换器。根据本技术的第一方面，提供一种可逆变换器。该变换器包括：第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，在与DC电压相关联的第一端子和第二端子之间串联耦合；电感元件，将所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管的所述串联耦合的第一中点链接到与AC电压相关联的第一端子；以及第一三端双向可控硅开关元件和第二三端双向可控硅开关元件，在与所述DC电压相关联的所述第一端子和所述第二端子之间串联耦合，其中所述第一三端双向可控硅开关元件和第二三端双向可控硅开关元件的所述串联耦合的第二中点被链接到与所述AC电压相关联的第二端子。根据某些实施例，可逆变换器还包括：第一二极管，与所述第一场效应晶体管并联连接，所述第一二极管的阳极端子被耦合到所述第一中点；以及第二二极管，与所述第二场效应晶体管并联连接，所述第二二极管的阴极端子被耦合到所述第一中点。根据某些实施例，所述第一二极管和第二二极管中的每个二极管是场效应晶体管的本征漏极-源极二极管。根据某些实施例，所述第一三端双向可控硅开关元件和所述第二三端双向可控硅开关元件中的每个三端双向可控硅开关元件的栅极在与所述第二中点相关联的一侧上。根据某些实施例，所述第一三端双向可控硅开关元件和第二三端双向可控硅开关元件中的每个三端双向可控硅开关元件的栅极位于与所述DC电压相关联的所述第一端子和所述第二端子中的对应的一个端子相关联的一侧上。根据某些实施例，所述第一三端双向可控硅开关元件的栅极位于与所述第二中点相关联的一侧上；并且所述第二三端双向可控硅开关元件的栅极位于与所述第二端子相关联的一侧上，所述第二端子与所述DC电压相关联。根据某些实施例，可逆变换器还包括控制电路，所述控制电路被配置成通过以下动作来控制变换器操作：在所述AC电压的第一符号的交替期间持续地使所述第二三端双向可控硅开关元件导通；以及在所述AC电压的第二符号的交替期间持续地使所述第一三端双向可控硅开关元件导通。根据某些实施例，在AC-DC变换模式下，所述控制电路还在所述第一符号的所述交替期间脉冲控制所述第二场效应晶体管；以及在所述第二符号的所述交替期间脉冲控制所述第一场效应晶体管。根据某些实施例，在DC-AC变换模式下，所述控制电路还：在所述第一符号的所述交替期间脉冲控制所述第一场效应晶体管；以及在所述第二符号的所述交替期间脉冲控制所述第二场效应晶体管。本技术的第二方面提供一种可逆变换器。该可逆变换器包括：第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，在DC电压端子之间串联耦合；第一三端双向可控硅开关元件和第二三端双向可控硅开关元件，在所述DC电压端子之间串联耦合；其中所述第一场效应晶体管和第二场效应晶体管之间的连接的中点以及所述第一三端双向可控硅开关元件和第二三端双向可控硅开关元件之间的连接的中点被耦合到AC电压端子；以及控制电路，被配置成控制所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管以及所述第一三端双向可控硅开关元件和所述第二三端双向可控硅开关元件的驱动，以选择性地在DC-AC变换模式和AC-DC变换模式下操作所述变换器。根据某些实施例，当在所述AC-DC变换模式下操作时，所述控制电路：在所述AC电压的第一符号的交替期间持续地使所述第二三端双向可控硅开关元件导通；在所述AC电压的第二符号的交替期间持续地使所述第一三端双向可控硅开关元件导通；在所述第一符号的所述交替期间脉冲控制所述第二场效应晶体管；以及在所述第二符号的所述交替期间脉冲控制所述第一场效应晶体管。根据某些实施例，当在所述DC-AC变换模式下操作时，所述控制电路：在所述AC电压的第一符号的交替期间持续地使所述第二三端双向可控硅开关元件导通；在所述AC电压的第二符号的交替期间持续地使所述第一三端双向可控硅开关元件导通；在所述第一符号的所述交替期间脉冲控制所述第一场效应晶体管；以及在所述第二符号的所述交替期间脉冲控制所述第二场效应晶体管。根据某些实施例，可逆变换器还包括在所述中点之一与所述AC电压的一个端子之间耦合的电感器。通过本公开的实施例来提出的图腾柱变换器是特别高效的，一方面它克服了对涌流限制电路的需求，另一方面获得了可逆变换器。附图说明这些特征和优点以及其他特征和优点将在以下与附图有关的特定实施例的非限制性描述中详细公开，其中：图1是图腾柱AC-DC变换器的常见示例的接线图；图2部分地以块的形式示意性地且局部地表示可逆图腾柱变换器的一个实施例；图3A、图3B、图3C、图3D、图3E、图3F、图3G和图3H以时序图的形式图示了图2中的变换器在AC-DC变换模式下的操作；图4A、图4B、图4C、图4D、图4E、图4F、图4G和图4H以时序图的形式图示了图2中的变换器在DC-AC变换模式下的操作；图5更详细地表示图2的可逆图腾柱变换器的一个实施例；图6示意性地且部分地以块的形式表示可逆图腾柱变换器的另一实施例；图7示意性地且部分地以块的形式表示可逆图腾柱变换器的另一实施例；以及图8以块的形式示意性地且部分地表示用于为可逆图腾柱变换器的控制电路生成DC电压的电路的实施例。具体实施方式在不同的附图中，相同的元件由相同的附图标记指定。具体地，各个实施例共有的结构和/或功能元件可以具有相同的附图标记并且可以具有相同的结构、尺寸和材料特性。为了清楚起见，仅仅已经呈现并将详细给出对理解将要描述的实施例有用的步骤和元件。具体地，变换器的最终应用尚未详细描述，所描述的实施例与AC-DC、DC-AC或可逆变换器的常见应用兼容。除非另有说明，否则当提及两个互连的元件时，这意味着直接连接而没有除导体之外的任何中间元件，且当提及两个相互链接的元件时，这意味着这两个元件可以直接链接(连接)或经由一个或多个其他元件链接。在下文的描述中，表述“近似”、“基本上”和“大约”意味着在10％以内，优选在5％以内。图1是图腾柱AC-DC变换器的常见示例的接线图。图腾柱变换器是基于在用于提供DC电压Vdc的两个端子11和12之间串联连接的两个MOS晶体管S1和S2(这里是N沟道晶体管)的使用。晶体管S1的漏极在端子11侧，晶体管S2的源极在端子12侧。DC能量的存储元件C1(例如，电容器或电池)链接端子11和12，端子11(任意地)是电压Vdc的正极端子。两个晶体管S1和S2之间的中点13经由与用于限制涌流和稳态损耗的电路14串联的电感元件L1链接到施加AC电压Vac的第一端子15。电路14例如是与开关K并联的电阻器R(具有正PTC或负NTC温度系数)。电阻器R在启动时限制涌流，并且在稳定状态下，在达到电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可逆变换器，其特征在于，包括：第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，在与DC电压相关联的第一端子和第二端子之间串联耦合；电感元件，将所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管的所述串联耦合的第一中点链接到与AC电压相关联的第一端子；以及第一三端双向可控硅开关元件和第二三端双向可控硅开关元件，在与所述DC电压相关联的所述第一端子和所述第二端子之间串联耦合，其中所述第一三端双向可控硅开关元件和第二三端双向可控硅开关元件的所述串联耦合的第二中点被链接到与所述AC电压相关联的第二端子。

【技术特征摘要】
2017.06.30 FR 17561791.一种可逆变换器，其特征在于，包括：第一场效应晶体管和第二场效应晶体管，在与DC电压相关联的第一端子和第二端子之间串联耦合；电感元件，将所述第一场效应晶体管和所述第二场效应晶体管的所述串联耦合的第一中点链接到与AC电压相关联的第一端子；以及第一三端双向可控硅开关元件和第二三端双向可控硅开关元件，在与所述DC电压相关联的所述第一端子和所述第二端子之间串联耦合，其中所述第一三端双向可控硅开关元件和第二三端双向可控硅开关元件的所述串联耦合的第二中点被链接到与所述AC电压相关联的第二端子。2.根据权利要求1所述的可逆变换器，其特征在于，还包括：第一二极管，与所述第一场效应晶体管并联连接，所述第一二极管的阳极端子被耦合到所述第一中点；以及第二二极管，与所述第二场效应晶体管并联连接，所述第二二极管的阴极端子被耦合到所述第一中点。3.根据权利要求2所述的可逆变换器，其特征在于，所述第一二极管和第二二极管中的每个二极管是场效应晶体管的本征漏极-源极二极管。4.根据权利要求1所述的可逆变换器，其特征在于，所述第一三端双向可控硅开关元件和所述第二三端双向可控硅开关元件中的每个三端双向可控硅开关元件的栅极在与所述第二中点相关联的一侧上。5.根据权利要求1所述的可逆变换器，其特征在于，所述第一三端双向可控硅开关元件和第二三端双向可控硅开关元件中的每个三端双向可控硅开关元件的栅极位于与所述DC电压相关联的所述第一端子和所述第二端子中的对应的一个端子相关联的一侧上。6.根据权利要求1所述的可逆变换器，其特征在于，所述第一三端双向可控硅开关元件的栅极位于与所述第二中点相关联的一侧上；并且所述第二三端双向可控硅开关元件的栅极位于与所述第二端子相关联的一侧上，所述第二端子与所述DC电压相关联。7.根据权利要求1所述的可逆变换器，其特征在于，还包括控制电路，所述控制电路被配置成通过以下动作来控制变换器操作：在所述AC电压的第一符号的交替期间持续地使所述第二三端双向可控硅开关元件导通；以及在所述AC电压的第二符号的交替期间持续地使所述第一三端双向可控硅开关元件导通...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·贝纳布德拉兹，C·雷蒙，D·儒弗，
申请(专利权)人：意法半导体图尔公司，
类型：新型
国别省市：法国,FR