栅极驱动电路及具有该栅极驱动电路的逆变器制造技术

本发明专利技术涉及栅极驱动电路及具有该栅极驱动电路的逆变器。提供了一种逆变器，包括：逆变器单元，包括具有多个开关的至少一个逆变器臂并根据对输出交流电力的控制切换输入电力；至少一个驱动单元，包括用于控制高压侧开关的切换驱动的至少一个高压栅极驱动单元并包括用于控制低压侧开关的切换驱动的至少一个低压栅极驱动器，所述至少一个高压栅极驱动单元具有在指示逆变器单元的切换控制的指令信号的输入端子以及控制逆变器单元的切换的输出端子之间彼此串联连接的多个高压栅极驱动器以控制高压侧开关的切换驱动；以及至少一个自举单元，进行充放电并根据驱动单元的切换控制在切换多个开关时生成的电压进行分割。

【技术实现步骤摘要】
栅极驱动电路及具有该栅极驱动电路的逆变器相关申请的引用本申请要求于2012年10月4日提交至韩国知识产权局的申请号为10-2012-0109959的韩国专利申请的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
本专利技术涉及一种在高压下驱动的栅极驱动电路及具有该栅极驱动电路的逆变器。
技术介绍
通常，逆变器（接收直流（DC）电力并输出交流（AC）电力的电路）可以控制输出AC电力的电压大小、频率等以输出受控的AC电力或驱动电机。上述逆变器可以在诸如家庭中、商业上、工业上广泛应用。可以采用驱动装置来驱动上述逆变器，其中驱动装置可以驱动逆变器以接通或断开用于在逆变器中提供交流电力的臂的开关以提供AC电力。与同时，逆变器可以用于家庭设备（domesticsetting）及工业设备（industrialsetting），其中由于工业逆变器的特性，高压交流电力可能是必要的。常规逆变器可以采用对逆变器臂（inverterarm）的各个高压侧开关（highsideswitch）及低压侧（lowside）开关的接通和断开进行控制的栅极驱动集成电路，其中对高压侧开关的接通和断开进行控制的栅极驱动集成电路应该具有能够承受因施加给高压侧开关的高电压引起的高电压电平的耐压性能。然而，就工业逆变器而言，可能将约800V以上的高电压施加给高压侧开关并且对高压侧开关的驱动进行控制的高压栅极驱动集成电路的耐压性能需要承受800V以上的电压电平，并且具有上述耐压性能的高压栅极驱动集成电路具有较高的制造成本。[相关技术文献]韩国专利申请公开第10-2005-0052339号。
技术实现思路
本专利技术的一方面提供了制造成本低的高压栅极驱动电路及具有该高压栅极驱动电路的高压逆变器。根据本专利技术的一方面，提供了一种栅极驱动电路，包括：至少一个栅极驱动单元，包括至少一个高压栅极驱动单元并包括控制多个开关的低压侧开关的栅极驱动的至少一个低压栅极驱动器，所述至少一个高压栅极驱动单元具有彼此串联连接在指示逆变器单元的切换控制的指令信号的输入端子与控制逆变器单元的切换的控制信号的输出端子之间的多个高压栅极驱动器以控制所述多个开关的高压侧开关的栅极驱动，所述逆变器单元包括具有所述多个开关的至少一个逆变器臂并根据对输出交流（AC）电力的控制来切换（switch，开关）输入电力；以及至少一个自举单元，根据栅极驱动单元的切换控制，分割（divide）在切换多个开关时生成的电压以将分割电压（dividedvoltage）施加给各自的开关。所述逆变器臂可包括顺序串联连接在输入电力端子及地面之间的高压侧开关、第一及第二中间侧开关、以及低压侧开关。所述栅极驱动单元可包括：第一高压栅极驱动单元，其具有彼此串联连接在指令信号的输入端子与控制信号的输出端子之间的多个高压栅极驱动器并且控制高压侧开关的切换；第二高压栅极驱动单元，其具有彼此串联连接在指令信号的输入端子与控制信号的输出端子之间的多个高压栅极驱动器并且控制第一中间侧开关的切换；控制第二中间侧开关的切换的高压栅极驱动器；以及控制低压侧开关的切换的低压栅极驱动器。所述自举单元可包括：电容器组，其包括连接在第一高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力端子与地面之间的第一电容器、连接在第二高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力端子与地面之间的第二电容器、以及连接在控制第二中间侧开关的切换的高压栅极驱动器的驱动电力端子与地面之间并连接至将驱动电力输入至第一高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力输入端子以及将驱动电力输入至第二高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力输入端子的第三电容器；以及二极管组，其包括连接在第一高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力端子与第二高压栅极驱动单元的末级的高压驱动器的驱动电力端子之间的第一二极管、连接在第二高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力端子与控制第二中间侧开关的切换的高压栅极驱动器的驱动电力端子之间的第二二极管、以及连接在控制第二中间侧开关的切换的高压栅极驱动器的驱动电力端子与低压栅极驱动器的驱动电力端子之间的第三二极管。所述栅极驱动电路可包括：第一操作模式，接通高压侧开关及第一中间侧开关并断开第二中间侧开关及低压侧开关以从逆变器单元输出具有正电压电平的交流电力并利用所述电力给第一电容器充电；第二操作模式，接通第一及第二中间侧开关并断开高压侧开关及低压侧开关以输出具有零电压电平的交流电力并利用所述电力给第一及第二电容器充电；以及第三操作模式，接通第二中间侧开关及低压侧开关并断开高压侧开关及第一中间侧开关以输出具有负电压电平的交流电力并利用所述电力给第二及第三电容器充电。在第一操作模式下操作时，所述第一电容器可从所述第二电容器接收电力以利用所接收的电力进行充电，在第二操作模式下操作时，所述第一及第二电容器可从所述第三电容器接收电力以利用所接收的电力进行充电，并且在第三操作模式下操作时，所述第二及第三电容器可接收驱动电力以利用所述驱动电力进行充电。所述栅极驱动电路可包括：第一操作模式，接通高压侧开关及低压侧开关并断开第一及第二中间侧开关以利用所述电力给第三电容器充电，第二操作模式，接通第一中间侧开关并断开高压侧开关、低压侧开关及第二中间侧开关以利用所述电力给第一电容器充电，第三操作模式，接通第二中间侧开关并断开高压侧开关、低压侧开关及第一中间侧开关以利用所述电力给第二电容器充电，以及第四操作模式，接通低压侧开关并断开高压侧开关及第一和第二中间侧开关以利用所述电力给第三电容器充电。在第一操作模式下操作时，所述第三电容器可接收驱动电力以利用所接收的驱动电力进行充电，在第二操作模式下操作时，所述第一电容器可从所述第二电容器接收电力以利用所述电力进行充电，在第三操作模式下操作时，所述第二电容器从所述第三电容器接收电力以利用所述电力进行充电，并且在第四操作模式下操作时，所述第三电容器可接收驱动电力以利用所述驱动电力进行充电。所述逆变器单元可包括彼此并联连接的三个逆变器臂。所述栅极驱动电路可进一步包括驱动三个逆变器臂的开关的第一栅极驱动单元、第二栅极驱动单元及第三栅极驱动单元。所述栅极驱动电路可进一步包括分割在切换三个逆变器臂的多个开关时生成的电压以将分割电压施加给各自的开关并且分割被施加至第一栅极驱动单元、第二栅极驱动单元及第三栅极驱动单元的电压的第一自举单元、第二自举单元及第三自举单元。根据本专利技术的另一方面，提供了一种逆变器，其包括：逆变器单元，其包括具有高压侧开关、第一及第二中间侧开关、及低压侧开关的至少一个逆变器臂，所述高压侧开关、第一及第二中间侧开关及低压侧开关顺序串联连接在提供具有预设电压电平的输入电力的输入电力端子与地面之间，并根据对输出交流电力的控制来切换输入电力；至少一个栅极驱动单元，其包括第一高压栅极驱动单元、第二高压栅极驱动单元、控制第二中间侧开关的栅极驱动的高压栅极驱动器及控制低压侧开关的栅极驱动的低压栅极驱动器，所述第一高压栅极驱动单元具有彼此串联连接在指示逆变器单元的切换控制的指令信号的输入端子与控制逆变器单元的切换的控制信号的输出端子之间的多个高压栅极驱动器并且控制高压侧开关的栅极驱动，所述第二高压栅极驱动单元具有彼此串联连接在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种栅极驱动电路，包括：至少一个栅极驱动单元，包括至少一个高压栅极驱动单元并且包括控制多个开关的低压侧开关的栅极驱动的至少一个低压栅极驱动器，所述至少一个高压栅极驱动单元具有在指示逆变器单元的切换控制的指令信号的输入端子与控制所述逆变器单元的切换的控制信号的输出端子之间彼此串联连接的多个高压栅极驱动器以控制所述多个开关的高压侧开关的栅极驱动，所述逆变器单元包括具有所述多个开关的至少一个逆变器臂并根据对输出交流电力的控制来切换输入电力；以及至少一个自举单元，根据所述栅极驱动单元的切换控制，分割在切换所述多个开关时所生成的电压以将分割电压施加给各自的开关。

【技术特征摘要】
2012.10.04 KR 10-2012-01099591.一种栅极驱动电路，包括：至少一个栅极驱动单元，包括至少一个高压栅极驱动单元并且包括控制多个开关的低压侧开关的栅极驱动的一个低压栅极驱动器，所述至少一个高压栅极驱动单元具有在指示逆变器单元的切换控制的指令信号的输入端子与控制所述逆变器单元的切换的控制信号的输出端子之间彼此串联连接的多个高压栅极驱动器以控制所述多个开关的高压侧开关的栅极驱动，所述逆变器单元包括具有所述多个开关的至少一个逆变器臂并根据对输出交流电力的控制来切换输入电力；以及至少一个自举单元，根据所述栅极驱动单元的切换控制，分割在切换所述多个开关时所生成的电压以将分割电压施加给各自的开关；其中，所述逆变器臂包括顺序串联连接在输入电力端子及地面之间的所述高压侧开关、第一中间侧开关及第二中间侧开关、以及所述低压侧开关；其中，所述栅极驱动单元包括：第一高压栅极驱动单元，具有在所述指令信号的所述输入端子与所述控制信号的所述输出端子之间彼此串联连接的多个高压栅极驱动器，并且控制所述高压侧开关的切换；第二高压栅极驱动单元，具有在所述指令信号的所述输入端子与所述控制信号的所述输出端子之间彼此串联连接的多个高压栅极驱动器，并且控制所述第一中间侧开关的切换；控制所述第二中间侧开关的切换的高压栅极驱动器；以及控制所述低压侧开关的切换的低压栅极驱动器；其中，所述自举单元包括：电容器组，包括连接在所述第一高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力端子与地面之间的第一电容器、连接在所述第二高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力端子与地面之间的第二电容器、以及连接在控制所述第二中间侧开关的切换的高压栅极驱动器的驱动电力端子与地面之间的第三电容器，并且所述第三电容器连接至将驱动电力输入至所述第一高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力输入端子以及将驱动电力输入至所述第二高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力输入端子；以及二极管组，包括连接在所述第一高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力端子与所述第二高压栅极驱动单元的末级的高压驱动器的驱动电力端子之间的第一二极管、连接在所述第二高压栅极驱动单元的末级的高压栅极驱动器的驱动电力端子与控制所述第二中间侧开关的切换的高压栅极驱动器的驱动电力端子之间的第二二极管、以及连接在控制所述第二中间侧开关的切换的高压栅极驱动器的驱动电力端子与所述低压栅极驱动器的驱动电力端子之间的第三二极管。2.根据权利要求1所述的栅极驱动电路，其中，所述栅极驱动电路包括：第一操作模式，接通所述高压侧开关及所述第一中间侧开关并断开所述第二中间侧开关及所述低压侧开关，由此从所述逆变器单元输出具有正电压电平的交流电力并利用该电力给所述第一电容器充电；第二操作模式，接通所述第一中间侧开关及所述第二中间侧开关并断开所述高压侧开关及所述低压侧开关，由此输出具有零电压电平的交流电力并利用该电力给所述第一电容器及所述第二电容器充电；以及第三操作模式，接通所述第二中间侧开关及所述低压侧开关并断开所述高压侧开关及所述第一中间侧开关，由此输出具有负电压电平的交流电力并利用该电力给所述第二电容器及所述第三电容器充电。3.根据权利要求2所述的栅极驱动电路，其中，在所述第一操作模式下操作时，所述第一电容器从所述第二电容器接收电力，由此用所接收的电力充电，在所述第二操作模式下操作时，所述第一电容器及所述第二电容器从所述第三电容器接收电力，由此用所接收的电力充电，并且在所述第三操作模式下操作时，所述第二电容器及所述第三电容器接收所述驱动电力，由此用所述驱动电力充电。4.根据权利要求1所述的栅极驱动电路，其中，所述栅极驱动电路包括：第一操作模式，接通所述高压侧开关及所述低压侧开关并断开所述第一中间侧开关及所述第二中间侧开关，由此用所述电力给所述第三电容器充电，第二操作模式，接通所述第一中间侧开关并断开所述高压侧开关、所述低压侧开关及所述第二中间侧开关，由此用所述电力给所述第一电容器充电，第三操作模式，接通所述第二中间侧开关并断开所述高压侧开关、所述低压侧开关及所述第一中间侧开关，由此用所述电力给所述第二电容器充电，以及第四操作模式，接通所述低压侧开关并断开所述高压侧开关及所述第一中间侧开关和所述第二中间侧开关，由此用所述电力给所述第三电容器充电。5.根据权利要求4所述的栅极驱动电路，其中，在所述第一操作模式下操作时，所述第三电容器接收所述驱动电力，由此用所接收的驱动电力充电，在所述第二操作模式下操作时，所述第一电容器从所述第二电容器接收电力，由此用该电力充电，在所述第三操作模式下操作时，所述第二电容器从所述第三电容器接收电力，由此用该电力充电，并且在所述第四操作模式下操作时，所述第三电容器接收所述驱动电力，由此用所述驱动电力进行充电。6.根据权利要求1所述的栅极驱动电路，其中，所述逆变器单元包括彼此并联连接的三个逆变器臂。7.根据权利要求6所述的栅极驱动电路，进一步包括驱动所述三个逆变器臂的开关的第一栅极驱动单元、第二栅极驱动单元和第三栅极驱动单元。8.根据权利要求7所述的栅极驱动电路，进一步包括第一自举单元、第二自举单元及第三自举单元，所述第一自举单元、所述第二自举单元及所述第三自举单元分割在切换所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑仁和，徐范锡，
申请(专利权)人：三星电机株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国;KR