[發明專利]電力變換器的電路、車輛用電力變換器和車輛

在審

• 申請號: 201811334294.6
• 申請日: 2018-11-09
• 公開（公告）號: CN109768698A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發明（設計）人: 馬蒂亞斯·鮑曼
• 申請（專利權）人: 法雷奧西門子新能源汽車(德國)有限公司
• 主分類號: H02M1/34
• 分類號: H02M1/34
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 黃勇

用于電力變換器（33）的電路布置（1），該電路布置（1）包括：第一連接器（4），該第一連接器（4）可連接至或者連接至DC電壓源（2）的極（5、6）；第二連接器（7），該第二連接器（7）可連接至或者連接至DC電壓源（2）的相反極（5、6）；以及開關元件（9），該開關元件（9）具有連接至第一連接器（4）的漏極端子（10）、連接至或者可連接至負載（3）的源極端子（11）、以及柵極端子（12），并且開關元件（9）由具有體二極管（14）的至少一個絕緣柵場效應晶體管（13）實現，其特征在于：二極管（15）在與體二極管（14）的從源極端子（11）至漏極端子（10）的方向相對應的方向上從第二端子（7）連接至柵極端子（12）。

技術領域

本發明涉及一種用于電力變換器的電路布置，該電路布置包括：第一連接器，該第一連接器可連接至或者連接至DC電壓源的極；第二連接器，該第二連接器可連接至或者連接至DC電壓源的相反極；以及開關元件，該開關元件具有連接至第一連接器的漏極端子、連接至或者可連接至負載的源極端子、以及柵極端子，并且開關元件由具有體二極管的至少一個絕緣柵場效應晶體管實現。

此外，本發明還涉及一種用于車輛的電力變換器以及一種車輛。

背景技術

包括由絕緣柵場效應晶體管（IGFET）實現的開關元件的電路布置通常用于將連接至源極端子的負載連接至DC電壓源并且使取決于被施加至柵極端子的電壓來使該負載從DC電壓源上斷開連接。因此，DC電壓源連接至第二布置的第一連接器和第二連接器。然而，如果DC電壓源用錯誤極性連接至連接器，則即使在電壓為零的情況下晶體管也可以將負載連接至DC電壓源，這是因為晶體管的體二極管處于正向操作中。這可能會引起短路并且可能由于體二極管的負溫度系數而導致對開關元件的損壞。

為了避免在DC電壓源上的錯誤極性的情況下造成對開關元件的損壞，已經提出使用絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）來代替IGFET（絕緣柵場效應晶體管）。然而，對于一些應用，IGFET的使用由于有用性質而是優選的。可替代地，當DC電壓源用錯誤極性進行連接時，處于相反方向上的二極管可能被圈進短路的路徑中。當DC電壓源用正確極性進行連接時，該方案受到在二極管上的電壓降的影響。此外，已經提出了瞬態電壓抑制二極管與熔線一起的使用。然而，在DC電壓源已經用錯誤極性進行連接之后需要更換熔線。最后，已知的是有源極性保護裝置，其受到需要外部電源供應器的影響。

發明內容

因此，本發明的目的是提供一種具有改進極性保護的電路布置。

上述目的是通過如開頭描述的電路布置來解決，該電路布置包括在與體二極管從源極端子連接至漏極端子的方向相對應的方向上從第二端子連接至柵極端子的二極管。

本發明是基于如下考慮因素：將電路布置配置為使得在DC電壓源用錯誤極性連接至第一連接器和第二連接器的情況下，經由處于正向方向上的二極管將由DC電壓源供應的電壓施加至柵極端子。通過將電壓施加至柵極端子，處于相反模式中的晶體管的操作特點不與作為晶體管的正在傳導的溝道的體二極管的操作特點相對應。在其中，相比于與處于正向方向上的體二極管相對應的操作特點，開關元件的功率損失顯著地減小。

有利地，當DC電壓源用錯誤極性進行連接時，有效地防止了由IGFET實現的開關元件受到損壞。尤其，根據本發明的電路布置不需要外部電源供應器，而是完全無源地進行工作。此外，避免了熔線和在與開關元件和負載串聯連接的二極管上的電壓降。

如果晶體管具有n溝道，則體二極管處于從源極端子至漏極端子的正向方向上。于是，二極管在正向方向上從第二連接器連接至柵極端子。優選地，連接至或者可連接至第一連接器的DC電源的極是正極并且/或者DC電源的相反極是負極。開關元件可以作為高側開關相互連接。

如果晶體管具有p溝道，則體二極管處于從源極端子至漏極端子的相反方向上。于是，二極管在相反方向上從第二連接器連接至柵極端子。優選地，連接至或者可連接至第一連接器的DC電源的極是負極并且/或者DC電源的相反極是正極。開關元件可以作為低側開關相互連接。