整流器和逆变器的晶体管配置制造技术

具有一个晶体管（１０）的晶体管配置（１），其具有一个第一和一个第二接点（１２、１４）和一个调节在第一和第二接点（１２、１４）之间的电流（ｉ↓［Ｄ］）的控制接点（１６），并还具有一个信号处理装置（２２），该信号处理装置（２２）根据在第一和第二接点（１２、１４）之间所存在的一个电压差（ｕ↓［ＤＳ］）来给所述控制接点（１６）提供一个晶体管控制电压（ｕ↓［ＧＳ］），并具有一个控制装置（２３），该控制装置（２３）分配给该信号处理装置（２２）并将该信号处理装置（２２）在至少两个运行方式之间进行切换。一个逆变器信号（ｕ↓［ＷＲ］）在值ｕ↓［ＷＲ］＝０时致使该晶体管（１０）对于ｕ↓［ＤＳ］＜０导通并对于ｕ↓［ＤＳ］＞０截止。对于ｕ↓［ＷＲ］＝＊↓［ＷＲ］，该晶体管（１０）则持久地导通。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及根据权利要求1的前序部分所述的一种晶体管配置、根据权利要求12的前序部分所述的用于对至少一个电压进行整流和/ 或逆变的一种配置以及根据权利要求13所述的用于对至少一个电压进 行整流和/或逆变的一种装置。此外，本专利技术公开根据权利要求14所述 的一种晶体管配置的一种应用或根据权利要求14所述的一种配置、根 据权利要求15所述的一种装置的一种应用以及根据权利要求16的总 概念的用于控制一个晶体管的一种方法。 现有技术整流器和逆变器目前在一个广泛的功率范围中大多采用可通断的 电压控制晶体管来构造。在此尤其针对直流电压到三相交流电压的变 换、或相反的变换而公开了一种六脉冲桥式电路，其中一个直流电压源 可以通过扼流團/电感与一个三相电压源相连接。在此4j"对低于100V 的电压经常4吏用场效应晶体管(FET)，尤其MOSFET。在此单个晶体 管的源极接点和漏极接点与一个二极管相连接(在MOSFET中该二极管 在原理上已经包含在晶体管中)，其中该二极管则以简单的方式在没有 其它控制的情况下承担三个交流电流的整流。对于直流电压的逆变，即 与上述相反的情况，需要对晶体管进行一种特殊的控制，以使其按照一 种已公开的方法(比如在使用基波震荡脉冲或脉宽调制的情况下)来导 通和断开。在此已公开的是，可以有利地使用逆变器运行所需的这种控 制电路，以在整流器运行中通过接通并联的晶体管来减轻该二极管的负 荷。这种有时作为"同步整流"概念而公开的方法降低了整流中的电压 损失。然而在此其缺点在于，为了确定该二极管以及该MOSFET的导通 和关断时间点，尤其在考虑所要求的保护时间的情况下，额外需要一种 控制。在使用一种自身控制的晶体管的情况下，比如在出版物"用于由 爪极发电机组成的汽车车体电网的高效供电的新式整流原理" (U.Ammann;斯图加特大学功率电子和控制技术研究所的毕业论文， 2002 )和"12V汽车交流电机的一种智能同步整流器，，(S.Rees， U.Ammann;第34届IEEE PESC会议2003年学报，第1516页起-' 阿卡普尔科，墨西哥)中公开的，可以省去上述这种耗费，然而同时放弃逆变器运行的这种可能。从而存留了对一种简化、有效的整流器和逆 变器的期望。本专利技术的优点在一种具有一个晶体管的晶体管配置中，其具有一个第一和一个第 二接点和一个调节第一和第二接点之间的电流的控制接点，还具有一个根据在第一和第二接点之间所存在的电压差来给该控制接点提供一个 晶体管控制电压的信号处理装置，根据本专利技术推荐一种分配给该信号处 理装置并将该信号处理装置在至少两种运行方式之间进行切换的控制 装置。所述的晶体管在此在本申请的范畴内应理解为任何一种电压控制 的半导体整流阀，也即其导通特性可以借助所施加的电压来进行控制的 每个半导体元件。 一种第一运行方式能够通过该电压差来控制该晶体管，这假设在一个所述的整流器和逆变器电路中用于自身控制的运行方 式"同步整流，，，也即用在交流电压的整流中。在该第二运行方式中， 其中假设该第二运行方式在前述的整流器和逆变器电路中用于直流电 压的逆变，用于控制该晶体管的电压差被叠加一个附加电压，或被该附 加电压替代。在此其目的是，如此改变在该第一运行方式中所使用的控 制，使得借助与该电压差无关的一个电压控制该晶体管，尤其是接通或 导通。这样就实现了一种晶体管配置，其中该配置既可以自行操纵也可 以接受外部对该晶体管的控制。这种配置的优点在下文中、尤其在实施 例中被阐明。该晶体管有利地作为FET、尤其作为MOSFET来实施，其中该第 一接点是漏极接点，该第二接点是源极接点，该控制接点是栅极接点。 如此可以为大量的应用经济地生产并仍然能够在相当大的功率下使用 该晶体管配置。根据本专利技术的一种改进，在第 一和第二接点之间设置了 一个电流控制单元D通常晶体管允许电流从第一接点流向第二接点。如果该晶体管不由于其构造而已具有这种单元，比如在MOSFET中，那么借助该电流 控制单元可以l吏电流从第二流向第 一接点。如果该电流控制单元作为二极管来构造，那么这是有利的。这是一 种可靠的和廉价的实现可能性。在MOSFET中由于构造原因已经含有这 种二极管(自身二极管)。该控制装置优选为输出控制信号的一种逆变器控制装置。逆变器控制装置用于控制一个逆变器电路的单个晶体管。本专利技术使得为了控制该 信号处理装置并从而间接地控制该晶体管而可以使用一种已公开的逆 变器控制装置的控制信号成为可能。虽然该控制信号也可以单独地产 生，但是利用已有的逆变器控制装置可以省去一个附加的控制电路。在本专利技术的一个有利的改进方案中，该控制装置借助一个基本为矩 形的控制信号来控制该信号处理装置。这意味着，该控制信号具有两个 电平，其中每个电平与所述运行方式之一相对应。从而相应准确地选择 一个运行方式。该晶体管配置有利地具有把所述控制信号加到该电压差上的一个 加法点。由此可以简单地输入该控制信号以切换该信号处理装置的不同 运行状态。具有如此构造的加法点的一种晶体管配置的功能在一个实施 例中来详细解释。该晶体管配置优选地具有一个加法点，其中该加法点把一个基本恒 定的电压根据该控制装置的一个控制信号而有时加到该电压差上。这为 简单地输入该控制信号以切换该信号处理装置的不同运行状态提供了另 一种可能。与之前所述的选择相比较，这样该信号处理装置的控制与该 逆变器控制装置的信号品质(比如电平稳定性)分离。具有如此构造的 加法点的晶体管配置的这种功能也在一个实施例中详细解释。根据一个优选的实施方案，该信号处理装置具有一个放大该电压差 的放大器。借助该放大器，可以如此放大该电压差，使得在该电压差的 所期待的电压间隔与在控制接点上对于晶体管正确运行所必需的电压 间隔之间得到协调。有利地给该放大器后接了一个电压限制器。由此该放大器可以被调 节为所期望的放大，而没有超过在该控制接点上的最大期望的或允许的 电平的危险。此外，还能够把一个附加的信号输入到该信号处理装置 中，而不会产生连同该附加信号一起而超过该控制接点上允许的电平的 危险。优选地给该控制接点分配了 一种切换装置，其中该切换装置可以借 助该控制装置来操作，并有选择地将该控制接点与一个与该电压差有关 的或一个与该电压差无关的电压相连接。这样就可以简单地并且不受该 控制装置的控制信号品质影响地切换运行状态。此外，本专利技术还涉及用于对至少一个电压进行整流和/或逆变的一 种配置，其具有一个第一和一个第二晶体管配置以及在该晶体管配置之 间所设置的 一个抽头点，其中该晶体管配置利用前述的 一个或多个权利 要求来构造，还涉及用于对至少一个电压进行整流和/或逆变的一种装 置，其具有多个刚刚所述的、并联的配置。这种配置或装置也可以有针 对性地只用于逆变或整流，然而本专利技术的全部优点恰好在于混合的整流 器和逆变器运行。此外本专利技术还涉及前述的一种晶体管配置的应用和前述一种配置在整流器和/或逆变器电路中的应用；此外还涉及前述一种装置针对汽 车的电机、尤其针对爪极发电机的应用。最后本专利技术涉及用于控制晶体管的一种方法，该晶体管具有一个第 一和一个第二接点以及一个调节在第一和第二接点之间的电流的控制 接点，其中为该控制接点根据在本文档来自技高网...

【技术保护点】
具有一个晶体管（１０）的晶体管配置（１），其具有一个第一和一个第二接点（１２、１４）和一个调节在第一和第二接点（１２、１４）之间电流（ｉ↓［Ｄ］）的控制接点（１６），并且还具有一个信号处理装置（２２），该信号处理装置根据在第一和第二接点（１２、１４）之间所存在的电压差（ｕ↓［ＤＳ］）来给所述控制接点（１６）提供一个晶体管控制电压（ｕ↓［ＧＳ］），其特征在于分配给所述信号处理装置（２２）的、并将该信号处理装置在至少两个运行方式之间进行切换的一个控制装置（２３）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：S里斯，A卢夫，U阿姆曼，
申请(专利权)人：罗伯特博世有限公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]