[发明专利]用于驱动负载的功率设备和方法

权利要求书

1.一种用于为负载提供预定的电流分布的功率半导体设备，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所述的功率半导体设备，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所述的功率半导体设备，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偏移电流Ios＝I1*D-I2(1-D)来确定的，其中，D＝T1/(T1+T2)。

4.根据权利要求1所述的功率半导体设备，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所述的功率半导体设备，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所述的功率半导体设备，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所述的功率半导体设备，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制信号；

响应于所述控制信号而控制所述开关模式功率转换电路以输出所述预定的电流分布或经调节的电流分布，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；

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，则执行如下步骤：

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；并且

将所述偏移电流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。