[发明专利]改变开关半桥的开关状态的方法及开关装置和变流器

说明书

本发明涉及一种用于将开关半桥(1)的开关状态从第一开关状态改变至第二开关状态的方法，开关半桥具有两个场效应晶体管(5、7)，在第一开关状态中，第一场效应晶体管(5)的栅极‑源极电压(U_GS1)处于接通能级(U_on)并且第二场效应晶体管(7)的栅极‑源极电压(U_GS2)处于第一关断能级(U_off1)；在第二开关状态中，第一场效应晶体管(5)的栅极‑源极电压(U_GS1)处于第一关断能级(U_off1)并且第二场效应晶体管(7)的栅极‑源极电压(U_GS2)处于接通能级(U_on)。在此，第一场效应晶体管(5)的栅极‑源极电压(U_GS1)首先从接通能级(U_on)改变到第二关断能级(U_off2)，第二关断能级的绝对值大于第一关断能级(U_off1)的绝对值。随后，第二场效应晶体管(7)的栅极‑源极电压(U_GS2)从第一关断能级(U_off1)改变到接通能级(U_on)。此后，第一场效应晶体管(5)的栅极‑源极电压(U_GS1)从第二关断能级(U_off2)改变到于第一关断能级(U_off1)。

技术领域

本发明涉及用于将开关半桥的开关状态从第一开关状态改变至第二开关状态的一种方法和一种开关装置，开关半桥具有两个场效应晶体管，在第一开关状态中第一场效应晶体管接通并且第二场效应晶体管关断，在第二开关状态中第一场效应晶体管关断并且第二场效应晶体管接通。

背景技术

本发明特别涉及用于改变开关半桥的开关状态的方法和开关装置，开关半桥具有两个所谓的WBG场效应晶体管(WBG＝宽带隙)。将WBG场效应晶体管理解为如下场效应晶体管，该场效应晶体管的基础材料是具有宽带隙(＝价带与导带之间的能带)的半导体，如碳化硅或氮化镓。相对于常用的、具有绝缘栅电极(IGBT)的双极晶体管而言，WBG场效应晶体管的开关损耗较小，因此这种场效应晶体管尤其有利地适于改进如脉冲逆变器的变流器或直流电压变换器的功率密度。以此能够在开关损耗相同的情况下显著提高开关频率，系统中的无源部件如滤波器、变压器和中间回路电容器的结构大小能够由此降低。

在高速开关的情况下，在关断开关半桥的场效应晶体管时能够出现场效应晶体管的寄生偏置再导通效应。该效应也称作为寄生再接通或“自开启”。在此，在关断的场效应晶体管的栅极与源极之间的栅极-源极电压由于电容性的位移电流而暂时地提高超过场效应晶体管的阈值电压(Threshhold Voltage)，由此使场效应晶体管再次导通。这体现为：开关半桥的进行关断的场效应晶体管的关断损耗显著提高，并且开关半桥的进行接通的互补场效应晶体管的接通损耗显著提高。

发明内容

本发明所基于的目的是：提供用于改变开关半桥的开关状态的一种方法和一种开关装置，开关半桥具有两个场效应晶体管，尤其在避免当开关半桥的场效应晶体管关断时出现寄生再接通的方面，该方法和开关装置进行了改进。

在根据本发明的方法中，将开关半桥的开关状态从第一开关状态改变至第二开关状态，开关半桥具有两个场效应晶体管，在第一开关状态中，第一场效应晶体管的栅极-源极电压处于接通能级并且第二场效应晶体管的栅极-源极电压处于第一关断能级；在第二开关状态中，第一场效应晶体管的栅极-源极电压处于第一关断能级并且第二场效应晶体管的栅极-源极电压处于接通能级。在此，第一场效应晶体管的栅极-源极电压首先从接通能级改变到第二关断能级，第二关断能级的绝对值大于第一关断能级的绝对值。随后，第二场效应晶体管的栅极-源极电压从第一关断能级改变到接通能级。此后，第一场效应晶体管的栅极-源极电压从第二关断能级改变到于第一关断能级。