專利名稱：低開關(guān)損耗的橋式電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子電路技術(shù)，具體是一種逆變器、整流器等開關(guān)器件應(yīng)用電路相關(guān)的低開關(guān)損耗的橋式電路。
背景技術(shù)：
橋式電路廣泛應(yīng)用于逆變器、整流器等電路中，通過有規(guī)律地控制電路中可控器件的開關(guān)狀態(tài)，來改變、調(diào)整輸出電流相對輸入電流的方向，達(dá)到換流目的?，F(xiàn)有的經(jīng)典橋式電路如圖1所示，主要由四個(gè)可控元件Si、S2、S3、S4組成，每個(gè)可控元件并聯(lián)反向?qū)Я鞫O管D1、D2、D3、D4，S1和S2中間的節(jié)點(diǎn)、以及S3和S4中間的節(jié)點(diǎn)作為電流輸出端。使用時(shí)，Sl和S4為一組、S2和S3為一組，各組同時(shí)打開或者關(guān)閉，從而改變電流的流經(jīng)方向，從而改變輸出端的電流流向。這種電路中，Sl等各個(gè)可控元件的關(guān)斷為硬關(guān)斷，電流下降速度由S1S2器件特性決定，一般在kA/us級別，但是可控元件關(guān)斷后，Dl等導(dǎo)流二極管開通，Dl的開通電流上升速度di/dt = Sl電流下降速度，上升過快容易導(dǎo)致Sl的反向擊穿。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種低開關(guān)損耗的橋式電路及方法，通過加設(shè)對導(dǎo)流二極管的開通電流進(jìn)行緩沖的電路部分，控制導(dǎo)流二極管的電流上升速度，避免對可控元件的損害。為此，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案一種低開關(guān)損耗的橋式電路，具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，四個(gè)可控單元交錯(cuò)地連接在兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端之間，四個(gè)可控單元交叉兩兩導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)從輸入端到輸出端的換流，其特征在于所述的可控單元包括反向并聯(lián)的可控元件和導(dǎo)流二極管，可控單元串聯(lián)有電感元件。這樣，當(dāng)可控元件關(guān)斷后，導(dǎo)流二極管的開通電流上升速度di/dt由電感元件的時(shí)間常數(shù)決定，易于控制，在進(jìn)行合理時(shí)間的緩沖上升后，可控元件反向擊穿的可能大大下降。作為對上述技術(shù)方案的完善和補(bǔ)充，本發(fā)明進(jìn)一步采取如下技術(shù)措施或是這些措施的任意組合所述的可控單元一端與一個(gè)輸入端相連，另一端通過一電阻元件和單向?qū)ㄔc另一個(gè)輸入端相連，進(jìn)一步增強(qiáng)導(dǎo)流二極管的開通電流上升速度控制能力，其開通電流上升速度di/dt由電感元件和電阻元件的時(shí)間常數(shù)共同決定。所述的電阻元件一端與一個(gè)輸入端相連，另一端通過一電容元件與另一個(gè)輸入端相連，電容的作用是鉗制Si，S2，S3，S4在關(guān)斷時(shí)的由雜散電感引起的過電壓。
所述的可控元件為門極關(guān)斷晶閘管(GTO)或集成門極換流晶閘管(IGCT)或發(fā)射極關(guān)斷晶閘管(ETO)或或絕緣柵晶體管(IGBT)。，可根據(jù)需要來選擇。所述的單向?qū)ㄔ槎O管，其單向?qū)ǚ较蚺c導(dǎo)流二極管一致。所述橋式電路前端連接有濾波電路，用在逆變器、整流器中，將交直流信號隔離。所述的低開關(guān)損耗的橋式電路，用于有三個(gè)輸出端的三相逆變器，也可用于多個(gè)輸出端的多相逆變器。有益效果本發(fā)明通過增加由電感電阻組成的導(dǎo)流二極管的開通電流上升速度控制電路，能有效防止開通電流上升過快而導(dǎo)致可控元件反向擊穿，降低了電路的開通損耗。


圖1為現(xiàn)有的橋式電路示意圖；圖2為本發(fā)明的電路原理示意圖；圖3為本發(fā)明的測試波形示意具體實(shí)施例方式如圖2所示的低開關(guān)損耗的橋式電路，主要由四個(gè)可控單元橋接而成，每個(gè)可控單元包括可控元件S1、S2、S3、S4、并聯(lián)在可控元件兩端的導(dǎo)流二極管D1、D2、D3、D4，電感元件Lsl、Ls2、Ls3、Ls4與可控單元串聯(lián)，通常可設(shè)在可控單元與輸入端0UT1、0UT2之間。還可增設(shè)由電阻元件Rsl、Rs2、Rs3、Rs4和二極管Dsl、Ds2、Ds3、Ds4形成的電路進(jìn)一步加強(qiáng)對導(dǎo)流二極管上升電流的控制，這部分電路單向?qū)ǎ挥挟?dāng)可控元件關(guān)斷時(shí)才起作用。電阻元件和二極管之間的節(jié)點(diǎn)通過電容元件Csl、Cs2、Cs3、Cs4連接至電路的另一輸入端。可控元件Si、S2、S3、S4可選用門極關(guān)斷晶閘管或集成門極換流晶閘管或發(fā)射極關(guān)斷晶閘管等。橋式電路的前端可加由Lf、Cdc構(gòu)成的濾波電路。圖2僅示出了橋式電路用于逆變電路的例子，實(shí)際上，本發(fā)明的橋式電路同樣可以用于整流電路等其他包括可控開關(guān)器件應(yīng)用電路的場合。這個(gè)電路中，S1、S3開通電流上升速度di/dt由電感元件Lsl+Ls3決定；S1、S3關(guān)斷為硬開關(guān)，電流下降速度由Si、S3器件特性決定，一般在kA/us ；二極管Dl，D3開通電流上升速度di/dt由(Lsl+Ls2)和Rsl的時(shí)間常數(shù)決定，Si，S2的反向擊穿可能大大下降。圖3為圖2電路工作狀態(tài)下Sl及D3的電流電壓波形，可以看出，由于增設(shè)了一個(gè)控制緩沖電路，D3開通后，其電流上升比較平穩(wěn)，經(jīng)過一個(gè)Reset time的緩沖時(shí)間后才至最高點(diǎn)，能有效避免上升過快導(dǎo)致可控元件反向擊穿。應(yīng)當(dāng)指出，本實(shí)施例僅列示性說明本發(fā)明的原理及功效，而非用于限制本發(fā)明。任何熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員均可在不違背本發(fā)明的精神及范圍下，對上述實(shí)施例進(jìn)行修改。因此，本發(fā)明的權(quán)利保護(hù)范圍，應(yīng)如權(quán)利要求書所列。
權(quán)利要求
1.一種低開關(guān)損耗的橋式電路，具有兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端，四個(gè)可控單元交錯(cuò)地連接在兩個(gè)輸入端和兩個(gè)輸出端之間，四個(gè)可控單元交叉兩兩導(dǎo)通實(shí)現(xiàn)從輸入端到輸出端的換流，其特征在于所述的可控單元包括反向并聯(lián)的可控元件和導(dǎo)流二極管，可控單元串聯(lián)有電感元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低開關(guān)損耗的橋式電路，其特征在于所述的可控單元一端與一個(gè)輸入端相連，另一端通過一電阻元件和單向?qū)ㄔc另一個(gè)輸入端相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的低開關(guān)損耗的橋式電路，其特征在于所述的電阻元件一端與一個(gè)輸入端相連，另一端通過一電容元件與另一個(gè)輸入端相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的低開關(guān)損耗的橋式電路，其特征在于所述的可控元件為門極關(guān)斷晶閘管或集成門極換流晶閘管或發(fā)射極關(guān)斷晶閘管或絕緣柵晶體管(權(quán)利要求書中不能寫括號縮寫)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的低開關(guān)損耗的橋式電路，其特征在于所述的單向?qū)ㄔ槎O管，其單向?qū)ǚ较蚺c導(dǎo)流二極管一致。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的低開關(guān)損耗的橋式電路，其特征在于所述橋式電路前端連接有濾波電路。
全文摘要
一種新型低開關(guān)損耗的橋式電路，涉及電子電路技術(shù)。本發(fā)明的可控單元包括反向并聯(lián)的可控元件和導(dǎo)流二極管，可控單元串聯(lián)有電感元件。通過增加由電感電阻組成的導(dǎo)流二極管的開通電流上升速度控制電路，能有效防止開通電流上升過快而導(dǎo)致可控元件反向擊穿，降低了電路的開關(guān)損耗。該電路同時(shí)有效的鉗制了關(guān)斷時(shí)的過電壓。
文檔編號H02M1/00GK102263488SQ20101018897
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者黃勤 申請人:無錫維賽半導(dǎo)體有限公司