[发明专利]直流电压变换器

说明书

技术领域

本发明涉及一种直流电压变换器，在该直流电压变换器中可以借助一个或多个诸如晶体管的半导体开关循环地对诸如电感的有源能量存储器充电和放电。

直流电压变换器，也称为DC-DC变换器，表示如下一种电路，该电路把在输入端上所输入的直流电压（输入电压）变换为具有更高、更低或反转电压水平的直流电压（输出电压）。借助周期工作的电子开关以及一个或多个能量存储器来进行这种变换。用于中间存储能量的电感（电感性变换器）由线圈或变换器变压器组成。与此相反，具有电容性存储的变换器（电容性变换器）被称作电荷泵。

本发明优选地应用于升压变换器和/或降压变换器。两种实施方式都把诸如存储扼流圈的电感用作能量的中间存储器。在升压变换器的情况下输出电压总是大于或等于输入电压，而在降压变换器的情况下输出电压总是小于或等于输入电压。

背景技术

因为大多用作半导体开关的晶体管（例如IGBT、FET、SIC-FET）的开关速度越来越大，所以在至直流电压变换器的引线中的寄生电感在晶体管上导致越来越大的电压过冲。为了降低这种电压过冲，需要改变这些电路和/或装入附加电路。

现有电路的一种可能的变化在于，增大该晶体管上的栅极电阻。但由此抵消了快速晶体管的优点并增加了开关损耗。

第一附加电路在于晶体管与RC组件、也即电阻R和电容器C的接线。该晶体管的断开损耗从而部分地转移到该RC组件上，但接通损耗和传导损耗上升，因为该RC组件被快速地放电。

第二附加电路在于晶体管与RCD组件的接线，其中该RCD组件除了RC组件之外还包含有二极管D。该二极管能够降低在该RCD组件的电阻中的损耗。通过增大该RCD组件的电阻，可以降低由该RCD组件的电容器放电而在开关中产生的损耗。

从而根据US 5 986 905 A已知一种反激变换器（英语：flyback converter），该反激变换器为了衰减电压而建议在作为MOSFET或双极晶体管实施的开关之后设置RCD组件。所谓的反激变换器具有作为能量存储器的、具有空气间隙的耦合的存储扼流圈。该存储扼流圈如同变压器那样来构建，但是在用于能量存储的芯中具有空气间隙。该RCD组件在US 5 986 905 A的图1中的例子情况下由一个二极管组成，该二极管与由一个电容器和一个电阻组成的并联电路相串联。US 5 986 905 A中的RCD组件与开关串联布置。

DE 36 16 160 A1涉及一种DC/DC单端直通变换器，并为了衰减电压过冲而建议布置晶体管的RC或RCD电路。该晶体管的放电电路由一个扼流圈与两个二极管的串联电路以及由一个电容器组成，其中二极管在导通方向上从该输入电压UE的负极连接到其正极，而该电容器位于这两个二极管的连接点与该晶体管集电极之间。

RCD组件的已知实施所具有的缺点是，其不能应用于不仅用作例如用于电池充电的降压变换器（降压器）、还用作例如用于由电池来支持电网的升压变换器（升压器）的设备中，因为在降压时该RCD组件在升压晶体管T_H的情况下在降压晶体管T_T接通时被充电，并在降压晶体管T_T中产生非常高的接通损耗，而在升压时该RCD组件在该降压晶体管T_T的情况下在该升压晶体管T_H接通时被充电，并在该升压晶体管T_H中产生非常高的接通损耗。

发明内容

本发明的任务是，提供一种直流电压变换器，该直流电压变换器不仅在作为降压变换器运行时，而且在作为升压变换器来运行时，都保证利用RCD组件对半导体开关、尤其晶体管的电压过冲进行衰减。

该任务通过具有权利要求1所述特征的一种直流电压变换器而得到解决。本发明的有利扩展在相应的从属权利要求中加以限定。

根据权利要求1而规定，为了避免电压过冲而为至少一个半导体开关设置RCD组件，其中该RCD组件的电容器和二极管相串联，并且该RCD组件的电阻借助开关可以或者与该二极管并联，或者与该二极管断开，并且其中该RCD组件的二极管被布置为使得其在该半导体开关的导通方向上是截止的。