[發明專利]用于傳輸控制信號的電路布置、功率轉換器和車輛

在審

• 申請號: 201980090604.0
• 申請日: 2019-12-03
• 公開（公告）號: CN113383493A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: R.埃德爾豪澤
• 申請（專利權）人: 法雷奧西門子新能源汽車德國有限責任公司
• 主分類號: H03K17/0412
• 分類號: H03K17/0412;H03K17/06;H03K17/16;H03K19/0175
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 譚華

一種用于將控制信號(3)傳輸到功能元件(18)的電路布置(1)，包括：?用于第一和第二電位的第一和第二電源線(15、16)，?交替地連接到電源線(15、16)的切換線(17)，其中功能元件(18)具有在控制輸入端(19)和切換線(17)之間的電容(20)，并且電路布置(1)被配置為：?在存在控制信號(3)的第一信號狀態的情況下，當切換線(17)處于第二電位時，借助于充電電流經由第一電源線(15)將電容(20)充電到第一目標電壓，并且當切換線(17)處于第一電位時限制放電電流，以保持跨電容(20)兩端的電壓降在用于功能元件(18)的功能的、由第一電壓閾值和第二電壓閾值限定的電壓區間之外，以及?在存在控制信號(3)的第二信號狀態的情況下，當切換線(17)處于第一電位時，借助于充電電流經由第二電源線(16)將電容(20)充電到與第二目標補充電壓，并且當切換線(17)處于第二電位時限制放電電流，以將電壓保持在電壓區間之外。

技術領域

本發明涉及一種電路布置，用于從電路布置的輸入端向電路布置的功能元件傳輸控制信號，包括用于第一電位的第一電源線、用于與第一電位不同的第二電位的第二電源線、能夠交替地連接到第一電源線和第二電源線的切換線，其中功能元件具有控制輸入端和在控制輸入端與切換線之間的電容。

本發明還涉及功率轉換器和車輛。

背景技術

例如，這種電路布置在用于功率轉換器的柵極驅動器中是已知的，其中功率轉換器的功率半導體切換元件的柵極連接到電路布置的切換線。為了使功率半導體切換元件的不同切換速度成為可能，串聯電路由功能元件(形式為具有柵極-源極電容的MOSFET)和另一電阻組成，該電阻在切換線中與柵極串聯電阻并聯。當功能元件根據控制信號被激活時，柵極串聯電阻和另一電阻導致較低的總電阻，這與功能元件的去激活切換狀態(其中只有柵極串聯電阻有效)相比增加了功率半導體切換元件的切換速度。

由于切換線交替地連接到第一電位和第二電位，并且MOSFET或功能元件的源極端子也連接到所述交替的電位，因此通常提供附加的電壓源，該附加的電壓源提供如下切換電壓：對于獨立于控制輸入端處的切換線的電位而激活和去激活功能元件的兩個電位來說足夠高并且根據控制信號被切換到控制輸入端。然而，附加的電壓源在這種電路布置中導致較高程度的電路和組件復雜性。

發明內容

因此，本發明的目的是規定一種不太復雜的選項，用于控制具有變化電位的切換線上的功能元件。

根據本發明，該目的通過以上提到的類型的電路布置來實現，該電路布置被配置為：

-在存在控制信號的第一信號狀態的情況下，當切換線處于第二電位時，借助于充電電流經由第一電源線將電容充電到目標電壓，并且當切換線處于第一電位時，限制與充電電流相反的、從電容流向其中一個電源線的放電電流，以保持跨電容兩端的電壓降在用于功能元件的功能的、由第一電壓閾值和第二電壓閾值限定的電壓區間之外超過第一閾值，以及

-在存在控制信號的第二信號狀態的情況下，當切換線處于第一電位時，借助于充電電流經由第二電源線將電容充電到補充第一信號狀態中的目標電壓的目標電壓，并且當切換線處于第二電位時，限制與充電電流相反的、從電容流向電源線之一的放電電流，以保持跨電容兩端的電壓降在電壓區間之外超過第二閾值。

本發明基于當切換線處于適合達到目標電壓的兩個電位之一時，始終根據控制信號的信號狀態將電容充電到目標電壓之一的構思。這在存在第一信號狀態的情況下，當切換線處于第二電位經由處于第一電位的第一電源線發生，以及在存在第二信號狀態的情況下，當切換線處于第一電位經由處于第二電位的第二電源線發生。如果切換線處于另一相應的電位，則至少存在放電電流的限制，使得跨電容兩端的電壓降不會進入電壓區間。因此，電容能夠達到相應的目標電壓，以便在功能元件的控制輸入端提供電壓，無論哪條電源線連接到切換線，該電壓都能夠清楚地跟隨輸入端的信號狀態。

以這種方式，輸入側的控制信號有利地傳輸到功能元件，而不必提供附加的電壓源。與常規電路布置相比，這降低了電路布置的電路和部件復雜性并且降低了其生產成本。