[发明专利]功率模块、其控制方法及使用、以及功率模块栈

权利要求书

1.一种功率模块(10)，包括：

基于宽带隙衬底的多个常导通半导体开关(14)，所述常导通半导体开关(14)被并联连接；

平衡单元(24)，包括串联连接的电容器(32)和平衡半导体开关(34)，串联连接的所述电容器(32)和所述平衡半导体开关(34)被并联连接到所述常导通半导体开关(14)；

控制器(26)，适于提供用于所述常导通半导体开关(14)的栅极信号和适于提供用于所述平衡半导体开关(34)的栅极信号；

其中所述控制器(26)适于利用给定开关频率导通和关断所述常导通半导体开关(14)；

其中所述控制器(26)适于在所述常导通半导体开关(14)被导通时关断所述平衡半导体开关(34)，并且适于在所述常导通半导体开关(14)被关断时导通所述平衡半导体开关(34)，

其中所述平衡半导体开关(34)是常关断半导体开关。

2.如权利要求1所述的功率模块(10)，

其中所述给定开关频率高于50Hz；

其中在关断所述平衡半导体开关(34)和导通所述常导通半导体开关(14)之间的时间间隔小于1μs；其中在关断所述常导通半导体开关(14)和导通所述平衡半导体开关(34)之间的时间间隔小于1μs。

3.如权利要求1或2所述的功率模块(10)，

其中所述控制器(26)被机械集成在所述功率模块(10)中。

4.如权利要求1或2所述的功率模块(10)，

其中所述常导通半导体开关(14)基于SiC衬底；

其中所述常导通半导体开关(14)是JFET。

5.如权利要求1或2所述的功率模块(10)，

其中所述平衡半导体开关(34)基于Si衬底；

其中所述平衡半导体开关(34)是IGBT、MOSFET或JFET。

6.如权利要求1或2所述的功率模块(10)，

其中所述常导通半导体开关(14)包括栅极(20)，所有所述栅极(20)彼此被电连接以便接收来自控制器(26)的单个栅极信号。

7.如权利要求1或2所述的功率模块(10)，进一步包括：

所述常导通半导体开关(14)被接合到的底板(68)和对于每个常导通半导体开关(14)导电弹簧元件(70)被附连到的顶板(66)，所述导电弹簧元件挤压相应常导通半导体开关(14)。

8.如权利要求1或2所述的功率模块(10)，进一步包括：

辅助单元(48)，用于提供辅助功率到所述控制器(26)，

其中所述辅助单元(48)包括在所述功率模块(10)启动的情况下用于提供功率到所述控制器(26)的电池(52)。

9.如权利要求1或2所述的功率模块(10)，进一步包括：

辅助单元(48)，用于提供辅助功率到所述控制器(26)，

其中所述辅助单元(48)包括在所述功率模块(10)启动的情况下用于提供功率到所述控制器(26)的感应式功率供应(60)。

10.一种功率模块栈(38)，包括：

串联连接的根据前述权利要求任一项所述的至少两个功率模块(10)。

11.一种用于在转换器中切换电流的、对根据权利要求1到9任一项所述的功率模块(10)的使用。

12.一种用于控制根据权利要求1到9任一项所述的功率模块(10)的方法，所述方法包括：

利用给定开关频率导通和关断常导通半导体开关(14)；

在所述常导通半导体开关(14)被导通时关断平衡半导体开关(34)，并且在所述常导通半导体开关(14)被关断时导通所述平衡半导体开关(34)。