[發明專利]用于驅動負載的功率設備和方法

有效

• 申請號: 201580068093.4
• 申請日: 2015-12-15
• 公開（公告）號: CN107005150B
• 公開（公告）日: 2019-10-11
• 發明（設計）人: 林應鋒
• 申請（專利權）人: 皇家飛利浦有限公司
• 主分類號: H02M1/32
• 分類號: H02M1/32;G01R33/385
• 代理公司: 永新專利商標代理有限公司 72002
• 代理人: 孟杰雄;王英

1.一種用于為負載提供預定的電流分布的功率半導體設備，包括：

開關模式功率轉換電路，其包括多個功率半導體，用于響應于控制信號而驅動所述負載；

控制器，其被耦合到所述開關模式功率轉換電路，以基于所述預定的電流分布和所述功率半導體的最大接合點溫度來生成所述控制信號，其中，所述開關模式功率轉換電路被控制為響應于所述控制信號而輸出所述預定的電流分布或經調節的電流分布，并且其中，所述經調節的電流分布具有相對于所述預定的電流分布的偏移；以及

電流注入器，其被耦合到所述控制器，用于響應于所述控制信號而生成等于所述經調節的電流分布與所述預定的電流分布之間的所述偏移的偏移電流，其中，如果所述控制信號控制所述開關模式功率轉換電路以輸出所述經調節的電流分布，則所述偏移電流和所述經調節的電流分布被相加，以生成所述預定的電流分布來流動通過所述負載。

2.根據權利要求1所述的功率半導體設備，其中，如果所述開關模式功率轉換電路輸出所述預定的電流分布，則所述功率半導體具有不均勻的功率耗散分布，并且其中，如果所述開關模式功率轉換電路輸出所述經調節的電流分布，則所述功率半導體具有平衡的功率耗散分布。

3.根據權利要求1所述的功率半導體設備，其中，所述預定的電流分布具有：T1的持續時間，在所述T1的持續時間期間，所述預定的電流分布以電流水平I1流動通過所述負載；以及T2的持續時間，在所述T2的持續時間期間，所述預定的電流分布在與所述T1的持續時間期間的電流方向相反的方向上以電流水平I2流動通過所述負載，并且其中，所述經調節的電流分布相對于所述預定的電流分布的所述偏移是基于偏移電流Ios＝I1*D-I2(1-D)來確定的，其中，D＝T1/(T1+T2)。

4.根據權利要求1所述的功率半導體設備，其中，所述功率半導體與以堆棧配置的多個全橋電路以級聯式全橋拓撲結構相連接，或者與并聯連接的全橋電路以多個橋功率轉換拓撲結構相連接。

5.根據權利要求1所述的功率半導體設備，其中，所述控制器還包括：

控制信號生成器，其在所述開關模式功率轉換電路輸出所述預定的電流分布的情況下確定所述功率半導體中的至少一個功率半導體的溫度是否達到所述最大接合點溫度，并且根據所述確定來生成所述控制信號；以及

偏移電流計算器，其被耦合到所述控制信號生成器，并且用于在所述控制信號控制所述開關模式功率轉換電路以輸出所述經調節的電流分布的情況下基于所述經調節的電流分布和所述預定的電流分布來計算所述偏移電流。

6.根據權利要求1所述的功率半導體設備，其中，所述電流注入器還包括：

逆變器，其被配置為基于所述經調節的電流分布相對于所述預定的電流分布的所述偏移來輸出第一電壓；

變壓器，其被耦合到所述逆變器，用于將所述第一電壓提升到高于所述負載兩端的電壓的第二電壓；以及

電感器電路，其由所述第二電壓驅動以生成所述偏移電流。

7.根據權利要求1所述的功率半導體設備，其中，生成所述偏移電流的電流紋波以抵消在轉變階段期間所述經調節的電流分布的電流紋波。

8.一種用于操作功率半導體設備以為負載提供預定的電流分布的方法，包括：

基于所述預定的電流分布和所述功率半導體設備中的開關模式功率轉換電路的功率半導體的最大接合點溫度來生成控制信號；

響應于所述控制信號而控制所述開關模式功率轉換電路以輸出所述預定的電流分布或經調節的電流分布，所述經調節的電流分布具有相對于所述預定的電流分布的偏移；

如果所述控制信號控制所述開關模式功率轉換電路以輸出所述經調節的電流分布，則執行如下步驟：

生成等于所述經調節的電流分布與所述預定的電流分布之間的所述偏移的偏移電流；并且

將所述偏移電流與所述經調節的電流分布相加，以生成所述預定的電流分布來流動通過所述負載。