[發明專利]功率變換器和矩陣變換器

有效

• 申請號: 201310185590.5
• 申請日: 2013-05-15
• 公開（公告）號: CN103427663B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 歸山隼一
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H02M5/293
• 分類號: H02M5/293;H02M1/08;H02H7/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華

相關申請的交叉引用

包括說明書、附圖和摘要的于2012年5月16日提交的日本專利申請No.2012-112709的公開內容通過引用整體結合于此。

技術領域

本發明涉及功率變換器，并且更具體地涉及用于驅動功率變換器中的功率晶體管的驅動電路組的配置。

背景技術

在矩陣變換器、逆變器和其他功率變換器中，存在頻繁使用的功率晶體管(例如，IGBT(隔離柵雙極晶體管)、或者MOSFET(金屬氧化物半導體場效應晶體管)，其可以傳導大電流并阻隔高電壓。在功率變換器中，預驅動器通常用于驅動每個功率晶體管的柵極端子。用于控制功率晶體管的導通/斷開操作的信號從控制電路供應給預驅動器，并且預驅動器響應于控制信號驅動功率晶體管的柵極端子。

如普通技術人員眾所周知的，在用于驅動功率晶體管的預驅動器和控制電路之間需要獲得電氣隔離，也就是說電路接地需要彼此之間分離。用于使預驅動器和控制電路彼此隔離的最典型的技術是使用光耦合器。由于光耦合器將信號作為光信號(不是電信號)傳輸，預驅動器和控制電路可以借助于光耦合器彼此電氣隔離。

然而，因為光耦合器需要通道之間的光隔離，很難將光耦合器的幾個通道集成至IC(集成電路)中。因此，光耦合器的使用使得用于功率變換器的IC的數目增加。例如，在使用一對功率晶體管作為雙向開關的三相矩陣變換器中，提供18個功率晶體管。在三相矩陣變換器中，需要18個光耦合器和18個預驅動器IC。由于用于電源的IC的數目增加更多，所以安裝面積增加更多，并且成本也增加更多。

同時，已知一種技術，其中為了使預驅動器和控制電路彼此電氣隔離的目的，用脈沖變壓器代替光耦合器(例如，參考日本未經審查專利申請公開No.2009-219294)。同時，日本未經審查專利申請公開No.2010-263671公開了一種技術，其中用安裝在印刷電路板上的一對線圈代替脈沖變壓器。進一步地，日本未經審查專利申請公開No.Hei5(1993)-344751公開了一種技術，其中為了減少電源的數目，將脈沖變壓器用于上臂的功率晶體管，然而沒有將脈沖變壓器用于下臂的功率晶體管。

然而，這些技術不足以克服用于功率變換器的IC數目增加這種問題。

發明內容

因此，相關技術受到用于功率變換器的IC數目增加這種問題的影響。

從本說明書的描述和附圖中，其它問題和新穎特征將變得顯而易見。

根據本發明的一個方面，功率變換器包括n個功率晶體管和驅動器，功率晶體管各自具有連接到公用線的發射極端子或者源極端子。驅動器包括n個預驅動器和接收器，預驅動器驅動相應的n個功率晶體管，接收器與n個預驅動器單片集成。接收器通過AC耦合與發射器耦合，并且響應于從發射器接收的傳輸信號輸出控制n個預驅動器的控制信號。

根據本發明的另一個方面，驅動器包括n個預驅動器和接收器，n個預驅動器驅動相應的n個功率晶體管，每個功率晶體管具有連接到公用線的發射極端子或者源極端子，接收器與n個預驅動器單片集成。接收器通過AC耦合與發射器耦合，并且響應于從發射器接收的傳輸信號生成控制n個預驅動器的控制信號。

根據本發明的上述方面，可以減少用于功率變換器的IC的數目。

附圖說明

圖1是根據第一實施例圖示被配置為矩陣變換器的功率變換器的配置的電路圖；

圖2是圖示圖1的矩陣變換器中的驅動器IC的配置的方框圖；

圖3是圖示圖1的矩陣變換器中的驅動器IC的配置的方框圖；

圖4是根據第一實施例圖示矩陣變換器的另一配置的電路圖；

圖5是根據第二實施例圖示功率變換器中的驅動器IC的配置的方框圖；

圖6是根據第三實施例概念地圖示功率變換器中的驅動器IC的配置的透視圖；

圖7A是根據第三實施例圖示功率變換器中的驅動器IC的配置的方框圖；

圖7B是根據第三實施例圖示功率變換器中的驅動器IC的另一配置的方框圖；

圖7C是圖示圖7B中的驅動器IC的操作的定時圖；

圖8是根據第三實施例圖示功率變換器中的驅動器IC的又一配置的方框圖；

圖9是根據第四實施例圖示功率變換器中的驅動器IC的配置的方框圖；

圖10是概念地圖示上述實施例的修改的示例中的驅動器IC的配置的透視圖；