專利名稱：電斬波電路用有源阻尼電路的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及向電子設備電氣供電的逆變器中使用類型的斬波電路用緩沖電路。
背景技術：
逆變器通常包括具有彼此串聯(lián)的成對斬波晶體管的斬波電路。這些成對的斬波晶 體管并聯(lián)在第一線路和第二線路之間。第一線路處在電源電位而第二線路處在接地電位。 這類逆變器受熱應變并受浪涌電壓和使它們的器件受應變作用的電壓快速變化的影響。為了彌補這些缺陷，已知將斬波電路聯(lián)系于緩沖電路，該緩沖電路包括電容元件 和對電容元件充電的充電二極管，其電容元件和充電二極管彼此串聯(lián)并在每對斬波晶體管 中都并聯(lián)于斬波晶體管中的一個。緩沖電路還包括電阻器，該電阻器具有連接于處在充電 二極管和電容元件之間的連接點的第一端以及連接于第一線路的第二端。因此，當斬波晶 體管從其導通狀態(tài)切換至其非導通狀態(tài)時，源自切換的能量損失通過電容元件中的二極管 恢復，所述二極管允許在晶體管端子兩側保持零電壓。當斬波晶體管受控制以切換至其導 通狀態(tài)時，存儲在電容元件中的能量消耗在電阻器中。配有這種緩沖器電路的斬波電路由 此表現(xiàn)出低效率。發(fā)明目的本發(fā)明的一個目的是提供用來提高配有緩沖電路的斬波電路效率的裝置。

發(fā)明內容
為此，本發(fā)明提供斬波電路用緩沖電路，所述斬波電路具有至少一個斬波晶體管， 所述斬波晶體管的端子連接于第一線路和第二線路，所述第一線路處于電源電位而所述第 二線路處于接地電位，緩沖電路包括電容元件和用于對電容元件充電的充電二極管，充電 二極管和電容元件彼此串聯(lián)并一同與斬波晶體管并聯(lián)。緩沖電路包括電感元件，該電感元 件具有連接于處在充電二極管和電容元件之間的連接點的第一端以及連接于線路之一的第二端。因此，存儲在電容元件中的能量經由電感元件重新注入到第一線路。這能減少將 斬波晶體管切換至其非導通狀態(tài)造成的能量損失。優(yōu)選地，緩沖電路包括驅動晶體管，所述驅動晶體管連接于電感元件的第二端并 連接于另一條線路，并且所述驅動晶體管擁有對電感元件充電的導通狀態(tài)以及使電感元件 放電的非導通狀態(tài)。驅動晶體管用來控制將恢復的能量恢復至第一線路。較為有利地，驅動晶體管受到控制以在電感元件被完全充電前從其導通狀態(tài)切換 至其非導通狀態(tài)，且優(yōu)選地，驅動晶體管受到控制以當跨電容元件兩側的電壓達到大約電 源電位的一半時就從其導通狀態(tài)切換至其非導通狀態(tài)。通過在電容元件放電結束前使電感元件放電，電容元件的放電因減少轉移時間的 夾帶效應而加速，由此能夠增大斬波頻率。流過電感元件的電流也受到限制。較為有利地，保護晶體管串聯(lián)在充電二極管和電容元件之間。
保護晶體管用來避免意外地將來自電源的電力傳輸通過電感元件。優(yōu)選地，二極管在電感元件的第一端和第二線路之間并聯(lián)于電容元件。該二極管用來避免在電感元件和電源線之間的能量轉移結束時用來自電感元件 的能量對電容元件重新充電。在閱讀以下本發(fā)明的特定、非限制性實施例的描述時會發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的其它特征和 優(yōu)點。


參見附圖，在附圖中圖1是根據本發(fā)明第一實施例的配有緩沖電路的斬波電路一部分的示意圖；圖2是緩沖電路的變化實施例的局部圖；圖3是根據本發(fā)明第二實施例的配有緩沖電路的斬波電路與圖1相似的示圖；以 及圖4是緩沖電路的變化實施例與圖2相似的示圖。
具體實施例方式參見附圖，本發(fā)明在這里以傳統(tǒng)方式連接于網絡予以描述，所述網絡用于分配如 連接于引擎的交流發(fā)電機提供的電力的逆變器應用。逆變器包括處于電源電位V。nd的電源線路1以及接地線2 (處于0伏(V)電位)， 在兩條線路之間連接有傳統(tǒng)的斬波電路。斬波電路包括成對的斬波晶體管3、4，成對的斬波晶體管3、4彼此串聯(lián)。成對的斬 波晶體管3、4(圖中僅示出一對)并聯(lián)在電源線路1和接地線2之間。斬波晶體管3、4是 絕緣柵雙極晶體管(IGBT)型，并且各自具有連接于序列發(fā)生器型控制電路5的柵極。斬波電路聯(lián)系于緩沖電路，該緩沖電路包括電容元件7，該電容元件7串聯(lián)于用來 對電容元件7充電的充電二極管6。充電二極管6和電容元件7并聯(lián)于斬波晶體管4。更 準確地說，充電二極管6連接于斬波晶體管3、4之間的連接點，而電容元件7本身接地。緩沖電路包括首先連接于充電二極管6和電容元件7之間的連接點、其次連接于 電源線路1的升壓線路。升壓線路順次包括電感元件8，該電感元件8具有連接于電容元 件7和充電二極管6之間的連接點的第一端以及連接于二極管9的第二端，二極管9本身 連接于與電源線路1相連的二極管10。驅動晶體管11首先連接于二極管9和10之間的升壓線路，其次連接于接地線2 以并行于電容元件7延伸。該驅動晶體管11是柵極連接于控制電路5的硅上金屬氧化物 場效應管(MOSFET)。斬波電路的操作本身是已知的并且在此不予以詳細說明。電容元件7恢復與將斬波晶體管4從其導通狀態(tài)切換至非導通狀態(tài)相關聯(lián)的能 量，并在切換瞬間保持跨其端子兩側基本上為零電壓。電容元件7因此利于斬波晶體管4 從其導通狀態(tài)切換至非導通狀態(tài)。充電二極管6用來單向地對電容元件7充電。當斬波晶體管4已返回其導通狀態(tài)并且驅動晶體管11達到其導通狀態(tài)時，能量從 電容元件7轉移至電感元件8。這種能量轉移用來使電流流過電感元件8，以當驅動晶體管11達到其非導通狀態(tài)時觸發(fā)升壓模式。如果流過電容元件7的電流在驅動晶體管11斷開的瞬間為零，則經由電感元件8、 充電二極管6、二極管9和二極管10發(fā)生能量轉移。流過電感元件8的電流遵循直線放電 曲線。如果流過電容元件7的電流在驅動晶體管11斷開的瞬間為非零，則通過由電容元 件7和電感元件8構成的諧振系統(tǒng)、充電二極管6、二極管9和二極管10發(fā)生能量轉移。流 過電感元件8和電容元件7的電流跟隨一正弦波的蹤跡，該正弦波的周期P正比于電容元 件7的電容C與電感元件的電感L之比的平方根(P = 2. π. (C/L) 1/2)0優(yōu)選地，當跨電容 元件7兩側的電壓達到電源電壓的大約一半時，驅動晶體管11到達其非導通狀態(tài)。在斬波晶體管4已從其非導通狀態(tài)切換至導通狀態(tài)后，電感元件8將能量從電容 元件7轉移至電源線路1。晶體管9防止電流逆流過電感元件8，并因此防止在能量從電感元件8轉移至電源 線路1結束時電容元件7再充電。在一個變例中，如圖2所示，保護晶體管12連接在充電二極管6和電容元件7之 間，并受控制電路5控制以在驅動晶體管11達到其導通狀態(tài)而斬波晶體管4處于其非導通 狀態(tài)時(能量從電源線1經過充電二極管6、電感元件8和二極管9、10至驅動晶體管11轉 移)防止電路器件損壞。二極管13在電感元件8的第一端和接地線2之間并聯(lián)于電容元件7。與前面描述相同或相似的要素在示出第二實施例的圖3中以相同附圖標記表示。在該實施例中，緩沖電路連接于電源線路1并且并聯(lián)于斬波晶體管3而不是如圖 1所示連接于接地線2和并聯(lián)于斬波晶體管4。緩沖電路包括電容元件7，該電容元件7串聯(lián)于用來對電容元件7充電的充電二極 管6。充電二極管6和電容元件7并聯(lián)于斬波晶體管3。更準確地說，充電二極管6連接于 斬波晶體管3、4之間的連接點，而電容元件7連接于電源線路1。緩沖電路包括首先連接于充電二極管6和電容元件7之間的連接點、其次連接于 接地線2的升壓線路。升壓線路順次包括電感元件8，該電感元件8具有連接于電容元件7 和充電二極管6之間的連接點的第一端以及連接于二極管9的第二端，二極管9本身連接 于與接地線2相連的二極管10。驅動晶體管11首先連接于二極管9、10之間的升壓線路，其次連接于電源線路1 以并行于電容元件7延伸。在第二實施例的一個變例中，如圖4所示，保護晶體管12連接在充電二極管6和 電容元件7之間，并受控制電路5控制以在驅動晶體管11達到其導通狀態(tài)而斬波晶體管3 處于其非導通狀態(tài)(能量從電源線路1經過充電二極管6、電感元件8和二極管9、10至驅 動晶體管11轉移)的情形下防止電路器件損壞。二極管13在電感元件8的第一端和接地線路1之間并聯(lián)于電容元件7。自然，本發(fā)明不限于前述實施例，并可對其施加變型而不會脫離權利要求所定義 的本發(fā)明的范圍。具體地說，緩沖電路可具有與所描述結構不同的結構，尤其是不需要具有驅動晶 體管或二極管。如果逆變器連接于三相交流電(AC)的電源，則該逆變器具有三對晶體管，或者如果逆變器連接于兩相AC電源則具有兩對晶體管(圖中僅示出一對晶體管以使附圖 更為清楚)。 晶體管11、12以及二極管9、10和13是選用的。
權利要求
1.一種用于斬波電路的緩沖電路，所述斬波電路具有至少一個斬波晶體管，所述斬波 晶體管的端子連接于第一線路和第二線路，所述第一線路處于電源電位并且所述第二線路 處于接地電位，所述緩沖電路包括電容性元件和用于對所述電容性元件充電的充電二極 管，所述充電二極管和所述電容性元件彼此串聯(lián)并一同并聯(lián)于所述斬波晶體管，所述緩沖 電路的特征在于包括電感性元件，所述電感性元件具有連接于處在所述充電二極管與所述 電容性元件之間的連接點的第一端以及連接于所述線路中的一條線路的第二端。
2.如權利要求1所述的緩沖電路，其特征在于，所述緩沖電路包括驅動晶體管，所述驅 動晶體管連接于所述電感性元件的第二端并連接于所述線路中的另一條線路，并且所述驅 動晶體管擁有用于對所述電感性元件充電的導通狀態(tài)以及用于使所述電感性元件放電的 非導通狀態(tài)。
3.如權利要求2所述的緩沖電路，其特征在于，所述驅動晶體管受到控制以在所述電 感性元件被完全充電前從其導通狀態(tài)切換至其非導通狀態(tài)。
4.如權利要求3所述的緩沖電路，其特征在于，所述驅動晶體管受到控制以當跨所述 電容性元件的電壓達到所述電源電位大約一半時從其導通狀態(tài)切換至其非導通狀態(tài)。
5.如權利要求1所述的緩沖電路，其特征在于，保護晶體管串聯(lián)在所述充電二極管與 所述電容性元件之間。
6.如權利要求1所述的緩沖電路，其特征在于，二極管與所述電容性元件并聯(lián)連接在 所述電感性元件的所述第一端與所述第二線路之間。
全文摘要
一種斬波電路用緩沖電路，所述斬波電路具有至少一個斬波晶體管，所述斬波晶體管的端子連接于第一線路和第二線路，所述第一線路處于電源電位而所述第二線路處于接地電位，所述緩沖電路包括電容元件和對電容元件充電的充電二極管，所述充電二極管和電容元件彼此串聯(lián)并一同并聯(lián)于斬波晶體管，所述緩沖電路包括電感元件，所述電感元件具有連接于處在充電二極管和電容元件之間的連接點的第一端以及連接于其中一條線路的第二端。
文檔編號H02M1/34GK102084580SQ200980125891
公開日2011年6月1日 申請日期2009年6月30日 優(yōu)先權日2008年7月3日
發(fā)明者P·諾魯瓦 申請人:薩甘安全防護公司