減少寄生耦合的柵極驅動電路制造技術

本發明專利技術提供了驅動電路，該驅動電路包括與脈沖放大器模塊連接的第一變壓器單元和與多個功率半導體組連接的第二變壓器單元，每個組包含一個或更多個功率器件。第一變壓器單元包括至少一個初級變壓器，該初級變壓器配置成在初級繞組處接收來自電流脈沖生成模塊的電流脈沖，電流脈沖反射至次級繞組。第二變壓器單元包括多個次級變壓器，其中，每個次級變壓器配置成在其初級繞組處接收電流脈沖，電流脈沖反射至與脈沖接收器模塊耦合的次級繞組。第一變壓器單元和第二變壓器單元減少脈沖接收器模塊與控制模塊之間的寄生耦合。

【技術實現步驟摘要】
專利
本專利技術涉及采用用于電壓隔離的有源功率器件的基于變壓器的選通系統的功率電子系統。專利技術背景許多不同的功率轉換系統使功率從一種形式轉換為另一種形式。例如，多電平功率逆變器是構造成從直流（DC）輸入電壓產生交流（AC）波形的功率電子器件。這些功率轉換系統在諸如變速電動機驅動的各種各樣的應用中使用。由柵極驅動電路系統提供功率轉換系統內的隔離及獨立控制。柵極驅動電路使邏輯電平控制信號轉換成用于切換功率半導體組內的一個或更多個功率器件的適合的電壓。在大部分情況下，這些電路提供電壓隔離，以防止邏輯信號暴露于功率電路上的潛在地危險的高電壓。許多常規的技術借助于柵極驅動電路而提供隔離及控制功能性。例如，一項技術在維持電流的隔離的同時，借助于變壓器來直接地跨屏障而傳遞電壓。在使用變壓器時，當在功率半導體組內出現電壓階躍時，產生次級的終端共同的電壓。該共同的電壓引起寄生電流流過控制電路，其可能引起故障或預期之外的操作。另一項技術使用光纖傳輸，用于在用隔離的電源單獨地傳遞功率的同時，創建數字導通/截斷信號。然而，這些常規的技術昂貴，并且缺乏用于控制串聯連接的功率半導體器件（例如，開關）的精確同步。
技術實現思路
考慮到前面提到的問題，存在對用于控制串聯連接的功率器件的精確同步，以便電路在高電壓環境下用電壓關于時間的相當量的變化率執行的系統及方法的需要。本專利技術包括用于驅動電氣系統的驅動電路。驅動電路包括與脈沖放大器模塊連接的第一變壓器單元和與多個功率半導體組連接的第二變壓器單元，每個組包含一個或更多個切換器件。第一變壓器和第二變壓器提供電壓隔離，并且，減少控制模塊與脈沖接收器模塊之間的寄生耦合。通過每個另外的變壓器串聯添加于第一初級繞組與最后次級繞組之間，另外的電容添加到電氣系統。因此，減小了第一初級繞組與最后次級繞組之間的共同的電容。第一變壓器單元包括至少一個初級變壓器，初級變壓器配置成在初級繞組處接收來自由控制模塊控制的電流脈沖生成模塊的電流脈沖。此外，電流脈沖反射至次級繞組。第二變壓器單元包括多個次級變壓器，其中，每個次級變壓器配置成在初級繞組處接收電流脈沖。此外，電流脈沖反射至與脈沖接收器模塊耦合的次級繞組。在下文中參考附圖而詳細地描述本專利技術的其它的特征和優點以及本專利技術的各種實施例的結構和操作。注意到，本專利技術不限于本文中所描述的具體的實施例。在本文中僅出于說明的目的而呈現這樣的實施例。基于本文中所包含的教導，另外的實施例將對一個或多個相關領域技術人員顯而易見。提供了技術方案1：一種用于驅動多個功率半導體器件的驅動電路，包含：第一變壓器單元，具有至少一個初級變壓器，所述初級變壓器配置成在初級繞組處接收來自電流脈沖生成模塊的電流脈沖，所述電流脈沖反射至所述初級變壓器的次級繞組；以及第二變壓器單元，具有多個次級變壓器，其中，每個次級變壓器配置成在其初級繞組處接收所述電流脈沖，所述電流脈沖反射至與脈沖接收器模塊耦合的所述次級變壓器的次級繞組，其中，所述第一變壓器單元和所述第二變壓器單元減少所述控制模塊與所述脈沖接收器模塊之間的寄生耦合。提供了技術方案2：如技術方案1所述的驅動電路，其中，所述第一變壓器單元包含可與所述脈沖生成模塊連接的第一初級變壓器和可與所述第二變壓器單元連接的第二初級變壓器，所述第一變壓器和所述第二變壓器彼此連接。提供了技術方案3：如技術方案2所述的驅動電路，還包含在所述第一初級變壓器與所述第二初級變壓器之間連接的第三初級變壓器。提供了技術方案4：如技術方案1所述的驅動電路，其中，所述第一變壓器單元還包含可與所述電氣系統的參考節點連接的電壓回路。提供了技術方案5：如技術方案4所述的驅動電路，其中，所述電壓回路與多個串聯電壓參考的中點連接。提供了技術方案6：如技術方案2所述的驅動電路，其中，所述第一初級變壓器包含可與所述電氣系統的第一參考節點連接的第一電壓回路，并且，所述第二初級變壓器包含可與所述電氣系統的第二參考節點連接的第二電壓回路。提供了技術方案7：如技術方案6所述的驅動電路，其中，所述第一參考節點位于與所述第二參考節點相同的位置。提供了技術方案8：如技術方案1所述的驅動電路，其中，使用環形線圈來實現所述第一變壓器單元的所述初級變壓器或所述第二變壓器單元的所述次級變壓器。提供了技術方案9：一種電氣系統，包含：柵極電路，包含：第一變壓器單元，具有至少一個初級變壓器，所述初級變壓器配置成在初級繞組處接收來自電流脈沖生成模塊的電流脈沖，所述電流脈沖反射至所述初級變壓器的次級繞組；以及第二變壓器單元，具有多個次級變壓器，其中，每個次級變壓器配置成在其初級繞組處接收所述電流脈沖，所述電流脈沖反射至與脈沖接收器模塊耦合的所述次級變壓器的次級繞組，其中，所述第一變壓器單元和所述第二變壓器單元提供減少所述控制模塊與所述脈沖接收器模塊之間的耦合；以及串聯連接的多個有源功率半導體組，每個有源功率半導體組包含一個或更多個半導體器件，并且，可與所述對應的脈沖接收器模塊連接。提供了技術方案10：如技術方案9所述的系統，其中，所述第一變壓器單元包含可與所述脈沖生成模塊連接的第一初級變壓器和可與所述第二變壓器單元連接的第二初級變壓器，所述第一變壓器和所述第二變壓器彼此連接。提供了技術方案11：如技術方案10所述的系統，還包含在所述第一初級變壓器與所述第二初級變壓器之間連接的第三初級變壓器。提供了技術方案12：如技術方案9所述的系統，其中，所述第一變壓器單元還包含可與所述電氣系統的參考節點連接的電壓回路。提供了技術方案13：如技術方案12所述的系統，其中，所述電壓回路與多個串聯電壓參考的中點連接。提供了技術方案14：如技術方案10所述的系統，其中，所述第一初級變壓器包含可與所述電氣系統的第一參考節點連接的第一電壓回路，并且，所述第二初級變壓器包含可與所述電氣系統的第二參考節點連接的第二電壓回路。提供了技術方案15：如技術方案14所述的系統，其中，所述第一參考節點位于與所述第二參考節點相同的位置。提供了技術方案16：如技術方案9所述的系統，其中，使用環形線圈來實現所述第一變壓器單元的所述初級變壓器或所述第二變壓器單元的所述次級變壓器。提供了技術方案17：一種用于驅動電氣系統的方法，包含：由具有至少一個初級變壓器的第一變壓器單元在初級繞組處接收來自由控制模塊控制的電流脈沖生成模塊的電流脈沖；將所述電流脈沖傳送至所述初級變壓器的次級繞組；由具有多個次級變壓器的第二變壓器單元在每個次級變壓器的初級繞組處接收所述電流脈沖；以及將所述電流脈沖傳送至每個所述次級變壓器的次級繞組，其中，每個所述次級變壓器的所述次級繞組配置成與脈沖接收器模塊耦合，其中，所述第一變壓器單元和所述第二變壓器單元使所述控制模塊與所述脈沖接收器模塊之間的寄生耦合最小化。提供了技術方案18：如技術方案17所述的方法，其中，所述第一變壓器單元包含可與所述脈沖生成模塊連接的第一初級變壓器和可與所述第二變壓器單元連接的第二初級變壓器，所述第一初級變壓器和所述第二初級變壓器彼此連接。提供了技術方案19：如技術方案17所述的方法，其中，所述第一變壓器單元還包含可與所述電氣系統的參考節點連接的電壓回路。提供了技術方案20：如技術方案18所述的方法，其中，所述第一初級變壓器包含本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種用于驅動多個功率半導體器件的驅動電路，包含：第一變壓器單元，具有至少一個初級變壓器，所述初級變壓器配置成在初級繞組處接收來自電流脈沖生成模塊的電流脈沖，所述電流脈沖反射至所述初級變壓器的次級繞組；以及第二變壓器單元，具有多個次級變壓器，其中，每個次級變壓器配置成在其初級繞組處接收所述電流脈沖，所述電流脈沖反射至與脈沖接收器模塊耦合的所述次級變壓器的次級繞組，其中，所述第一變壓器單元和所述第二變壓器單元減少所述控制模塊與所述脈沖接收器模塊之間的寄生耦合。

【技術特征摘要】
2015.05.07 FR 15541051. 一種用于驅動多個功率半導體器件的驅動電路，包含：第一變壓器單元，具有至少一個初級變壓器，所述初級變壓器配置成在初級繞組處接收來自電流脈沖生成模塊的電流脈沖，所述電流脈沖反射至所述初級變壓器的次級繞組；以及第二變壓器單元，具有多個次級變壓器，其中，每個次級變壓器配置成在其初級繞組處接收所述電流脈沖，所述電流脈沖反射至與脈沖接收器模塊耦合的所述次級變壓器的次級繞組，其中，所述第一變壓器單元和所述第二變壓器單元減少所述控制模塊與所述脈沖接收器模塊之間的寄生耦合。2.如權利要求1所述的驅動電路，其中，所述第一變壓器單元包含可與所述脈沖生成模塊連接的第一初級變壓器和可與所述第二變壓器單元連接的第二初級變壓器，所述第一變壓器和所述第二變壓器彼此連接。3.如權利要求2所述的驅動電路，還包含在所述第一初級變壓器與所述第二初級變壓器之間連接的第三初級變壓器。4.如權利要求1所述的驅動電路，其中，所述第一變壓器單元還包含可與所述電氣系統的參考節點連接的電壓回路。5.如權利要求4所述的驅動電路，其中，所述電壓回路與多個串聯電壓參考的中點連接。6.如權利要求2所述的驅動電路，其中，所述第一初級變壓器包含可與所述電...

【專利技術屬性】
技術研發人員：CJ李，LA所羅門，A佩爾穆伊，
申請(專利權)人：通用電氣能源能量變換技術有限公司，
類型：發明
國別省市：英國;GB