[发明专利]具有二个半导体开关以操作负载的半桥

说明书

本发明涉及一种用于操作负载的半桥，包括具有高端半导体开关(T1)和低端半导体开关(T2)的开关装置，所述开关通过其各自的电流连接之一而彼此串联连接。控制端口通过其控制连接而与每个半导体开关相关联，其根据控制信号将相应的半导体开关切换为导电或被抑制。负载可以连接在高端半导体开关和低端半导体开关之间，并且连接到连接到开关装置的负载释放装置(L1，C1)，以便在开关装置中的开关操作中收集电流。本发明还涉及具有至少一个半桥的电路装置。

技术领域

本发明涉及用于操作负载、包括切换装置的半桥，切换装置包括高端半导体开关以及低端半导体开关，在其每个例子中通过它们的其中一个电流端子串联地连接至彼此，其中每个半导体开关可通过控制端子被指派至驱动系统，驱动系统根据驱动信号将各自的半导体开关切换为开或关，且其中负载在高端以及低端半导体开关之间可连接；以及负载释放装置，被连接至切换装置以在切换装置中在切换过程期间收集能量。

背景技术

功率电子电路常包括使用以把功率供应给负载的半导体开关。在一些例子中，如果高电流流经半导体开关且在此同时高电压存在横跨所述组件，在半导体开关中高功率损失可被耗散。这样的功率损失特别在切换过程期间出现。

为了避免由于耗散的功率损失对于半导体开关寿命的损害及/或不利效果，可限制切换半导体开关的切换频率。然而，这样的限制与允许改进负载控制的最高可能切换频率的需求不一致。

降低切换损失的进一步可能性在于切换时间的降低。然而，在某些情况下，较高的切换时间在电路的EMC性能(electromagnetic compatibility EMC)上具有负面效果，且因此较高的切换损失于实务上常被接受。

此外，可使用负载释放网络，其确保电压以及电流的产物在切换过程尽可能地低。

利用范例的方式，已知与晶体管并联地连接电容器，电容器在在切换为关期间接受负载电流，使得晶体管变得没有电流且以无功率损失的方式被切换为关。

为了降低切换损失，US 5341004 A提出了并联地与第一半导体开关(IGBT(绝缘栅双极晶体管，IGBT))、第二半导体开关(同样为IGBT)互连。第二IGBT具有比第一IGBT高的饱和电压以及较短的下降时间，且因此当第一IGBT被关闭时接受电流，使得电流不再流经第一IGBT，并因此建立了功率损失。

为了降低用于半导体开关的缓冲器网络中的功率损失，DE 3542751 A1提出了串联连接可饱和抽头电感器与半导体开关、并提供与其并联的欧姆电阻器。由此达成的是，在当半导体开关切换为开时流动的向前方向中的阶跃电流较低且因此造成较低的损失。

利用所提及的解决方案，虽然在半导体开关中直接降低功率损失是可能的，如果流失了被提供用于降低功率损失的那些能量存储，相对应的功率损失一般可能在半桥的另外部分发生。因此，例如如果不能以被控制的方式足够快速地耗散相对应的功率，也可能限制了半导体开关中用于降低功率损失的测量的有效性。

DE693 12 585 T2公开了一种同属的类型的半桥，包括串联连接的半导体开关以及负载释放装置，以在半导体开关中在切换过程期间收集能量。同属的类型的进一步半桥可从US 4 446 513 A1、EP 0573 836 A2以及US 2011/062935 A1收集。

发明内容

本发明的一个目的是能够在半桥中更有效率地操作半导体开关。

利用根据权利要求1的半桥以及根据权利要求6包括至少一个这种半桥的电路布置来达成此目的。在从属权利要求中具体说明了优选的发展。