[发明专利]低电感的半桥装置

说明书

本发明涉及一种半桥装置。特别地，需要改进用于变流器的半桥装置的开关表现。对此提供一种半桥装置，其具有两个开关元件(T₁、T₂)、电容装置(C₁₁、C₁₂)和用于将这些构件电路连接的印制电路板(8)。印制电路板(8)具有至少四个印制导线层(11至14)。开关元件(T₁、T₂)以及电容装置(C₁₁、C₁₂)在印制电路板(8)上如下地布置和电路连接为，在换向事件中在印制电路板(8)中获得至少两个相反指向的偶极子(δ⁺、δ^‑)。

技术领域

本发明涉及一种用于变流器的半桥装置，其具有两个开关元件、电容装置和印制电路板，利用印制电路板使得开关元件和电容装置联接成半桥。此外，本发明涉及一种具有这种半桥装置的变流器。

背景技术

半桥是功率电子设备中的基础模块。其例如应用于大多数的升压式、降压式以及电流和电压变换器拓扑结构中。图1示出了根据现有技术具有驱控系统的半桥装置的电路图。半桥装置具有两个开关元件T₁、T₂，开关元件能够两个都作为具有并联的续流二极管的MOSFET实现。两个开关元件在节点1处相互连接，其上通常施加有输出电压(通常为交流电压AC)。在当前的实例中，第一开关元件T₁的源极S与第二开关元件T₂的漏极D经由节点1连接。第一开关元件T₁的漏极D一般位于正直流电势DC+并且与中间电路电容器C₁的电极连接。同样地，在该实例中第二开关元件T₂的源极S位于负直流电势DC-并且与中间电路电容器C₁的其它电极连接。

第一开关元件T₁的栅极G与第一驱动器TR₁的输出端连接。在第一驱动器TR₁的供给端口上连接有电容器C₂，其提供第一供给电压Vcc₁。第一驱动器TR₁从T₁的源极S得到其参考电势。

类似地，第二开关元件T₂与第二驱动器TR₂连接。其输出端与第二开关元件T₂的晶体管的栅极G连接。第二驱动器TR₂的供给端口在电容器C₃处，其提供一个供给电压Vcc₂。另一方面，用于第二驱动器TR₂的参考电势是第二开关元件T₂的源极S。

对于半桥的开关表现来说，换向电路中的寄生电感是重要的。在此，换向电路是以下电路，其中电流在开关过程中改变。该换向电路KK在图1中示出并且延伸穿过开关元件T₁、T₂和C₁。此外，寄生电感由第一驱动器TR₁处的第一驱控电路AK1和第二驱动器TR₂处的第二驱控电路AK2产生。相应的驱控电路AK1、AK2延伸经过源极S和栅极G到相应的驱动器TR₁或TR₂的输出端，经过通向相应的电容器C₂或C₃的相应的供给端口回到源极S。

在功率电子件中存在引起更高开关频率的趋势。由此能够缩小多个电路中的无源构件(电感和电容)。然而在此，在构件中产生更高的开关损失(特别在电流或电压不为零时“硬”开关的情况下)，因为以提高的频率实现了更多的开关操作。开关损失与开关电流、开关电压和开关时间成比例。在对系统的要求相同(电流和电压固定)时能够通过更快的开关沿减少开关损失。电流和电压的更快的上升时间或下降时间引起电路中的过压和抗干扰性的附加负载。在此根据图1，在换向电路KK和在驱控电路AK₁与AK₂中的控制电感或寄生电感具有最大影响。