【技术实现步骤摘要】
本案是关于半导体器件的电源供应器，尤指一种栅极驱动器的隔离式电源供应电路及其中的电力变压器及电路板。
技术介绍
1、从功率半导体器件的驱动方面来看，宽带隙半导体器件的发展需要相当程度的改进设计考量，其中宽带隙半导体器件例如为sic mosfet(silicon carbide metal-oxide-field-effect transistor，碳化硅金属氧化物场效晶体管)、sic igbt(silicon carbideinsulated-gate-bipolar-transistor，碳化硅绝缘闸双极性晶体管)和gan fet(galliumnitride field effect transistor，氮化镓场效晶体管)。目前，功率半导体器件可阻断高达15kv以上的电压，而为驱动此功率半导体器件，需为栅极驱动器设置隔离式电源供应器。由于中压器件具有高切换速度(dv/dt)和高电压隔离需求，故其栅极驱动器需能承受高压并在隔离屏障(isolation barrier)上具有低寄生电容的隔离式电源供应器。
2、在隔离式电源供应器中，通常使用具磁芯的传统变压器实现电隔离。此做法在产业和学术界中被广泛应用在硅器件和碳化硅器件上，尤其是在每个器件的阻断电压皆小于3.3kv的条件下，而此做法也可用于具更高阻断电压(约6.5kv)的硅器件。然而，对于应用于中压的碳化硅功率器件而言，由于其高速切换瞬态，故在设计隔离式电源供应器时，除了需具备良好电隔离能力外，还必须具有较小的寄生电容。
3、图1示出一种具串联-串联谐
4、以下参考文献公开为栅极驱动器提供所需的中压隔离的传统变压器结构，且已被应用于中压碳化硅功率器件。然而，该些参考文献所示技术虽可实现高度隔离并减少寄生电容，但却因器件体积过大而难以制造。
5、参考文献1：a.kadavelugu and s.bhattacharya,“design considerations anddevelopment of gate driver for 15kv sic igbt,”2014ieee applied powerelectronics conference and exposition-apec 2014,2014,pp.1494-1501,doi:10.1109/apec.2014.6803505
6、参考文献2：a.anurag,s.acharya,y.prabowo,g.gohil and s.bhattacharya,“design considerations and development of an innovative gate driver formedium-voltage power devices with high dv/dt,”in ieee transactions on powerelectronics,vol.34,no.6,pp.5256-5267,june 2019,doi:10.1109/tpel.2018.2870084
7、参考文献3：l.zhang et al.,“design considerations for high-voltageinsulated gate drive power supply for 10-kv sic mosfet applied in medium-voltage converter,”in ieee transactions on industrial electronics,vol.68,no.7,pp.5712-5724,july 2021,doi:10.1109/tie.2020.3000131
8、在参考文献1的设计中，将铜线缠绕在环形磁芯上，并在铜线与环形磁芯之间使用kapton胶带来达到所需的绝缘效果。然此做法将产生较大的寄生电容，且kapton胶带在进行中压隔离时的绝缘可靠性不足。在参考文献2及3中，以印刷电路板(printed circuitboard,pcb)绕线取代参考文献1所使用的铜线，并将环形磁芯改为相连接的两个c形磁芯。此外，参考文献3将整个电源供应器封装于灌封材料中，从而增加隔离式电源供应器的可靠性，然所使用的两个c形磁芯将导致制造难度增加。
9、另外，参考文献4(“highly compact isolated gate driver with ultrafastovercurrent protection for 10kv sic mosfets”by rothmund et al.,published incpss transactions on power electronics and applications,vol.3,no.4,pp.278-291,dec.2018)提出另一做法，其将磁芯相分离并在磁芯之间设置气隙，以使变压器实现中压隔离，且将利兹线(litz wire)作为绕线，并将整个隔离式电源供应器封装于灌封材料中。
10、参考文献5(“current-transformer based gate-drive power supply withreinforced isolation”,by hu et al.published in 2018ieee energy conversioncongress and exposition(ecce),2018)采用一种不同的做法，其使用基于电流互感器的栅极驱动电源供应器，并在隔离式电源供应器的初级侧，利用中压绝缘线来实现所需的中压隔离。参考文献6(“a galvanically isolated gate driver with low couplingcapacitance for medium voltage sic mosfets”by gottschlich et al.in 2016 18theuropean conference on power electronics and applications(epe'16ecce europe))也提出了类似的做法。
11、在参考文献7(“design of gate drive power supply with air coretransformer for high dv/dt switching”,by mainali et al.published in 2018ieeeenergy conversion congress and exposition(ecce),2018)中，示出具较小耦合电容的空芯变压器(air c本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种电力变压器，包含：
2.如权利要求1所述的电力变压器，其中该初级绕组包含相互电连接的一第一顶部线圈及一第一底部线圈，该次级绕组包含相互电连接的一第二顶部线圈及一第二底部线圈。
3.如权利要求2所述的电力变压器，其中该耦合线圈包含位于该第一顶部线圈、该第一底部线圈、该第二顶部线圈及该第二底部线圈之间的一闭合回路。
4.如权利要求2所述的电力变压器，还包含一电路板，其中该电路板具有一第一孔及一第二孔，该初级绕组的该第一顶部线圈及该次级绕组的该第二顶部线圈设置于该电路板的一顶面上，该初级绕组的该第一底部线圈及该次级绕组的该第二底部线圈设置于该电路板的一底面上，该耦合线圈嵌设于该电路板的一中间层中。
5.如权利要求4所述的电力变压器，其中该初级磁芯插设于该第一孔中，该次级磁芯插设于该第二孔中。
6.如权利要求1所述的电力变压器，还包含一电路板，其中该电路板具有一第一孔及一第二孔，该初级绕组及该次级绕组嵌设于该电路板的一中间层中，该耦合线圈设置于该电路板的表面上。
7.如权利要求1所述的电力变压器，其中该耦合线
8.如权利要求7所述的电力变压器，其中该初级绕组及该次级绕组设置于该耦合线圈的该第一闭合回路及该第二闭合回路之间。
9.如权利要求8所述的电力变压器，还包含一电路板，其中该电路板具有一第一孔及一第二孔，该初级绕组及该次级绕组嵌设于该电路板的一中间层中，该耦合线圈的该第一闭合回路设置于该电路板的一顶面上，该耦合线圈的该第二闭合回路设置于该电路板的一底面上。
10.如权利要求9所述的电力变压器，其中该初级磁芯插设于该第一孔中，该次级磁芯插设于该第二孔中。
11.一种电路板，包含：
12.如权利要求11所述的电路板，其中该耦合线圈嵌设于该电路板的一中间层中。
13.如权利要求12所述的电路板，其中该耦合线圈包含相互电性绝缘的多个导电回路。
14.如权利要求11所述的电路板，其中该初级绕组包含一顶层和一底层，该顶层位于该电路板的一顶面上，该底层位于该电路板的一底面上，且该初级绕组的该顶层与该底层相互电连接。
15.如权利要求11所述的电路板，其中该次级绕组包含一顶层和一底层，该顶层位于该电路板的一顶面上，该底层位于该电路板的一底面上，且该次级绕组的该顶层与该底层相互电连接。
16.如权利要求11所述的电路板，其中该初级绕组及该次级绕组嵌设于该电路板的一中间层中。
17.如权利要求11所述的电路板，其中该耦合线圈设置于该电路板的一顶面上。
18.如权利要求11所述的电路板，其中该耦合线圈包含一第一耦合线圈及一第二耦合线圈，该第一耦合线圈位于该电路板的一顶面上，该第二耦合线圈位于该电路板的一底面上。
19.如权利要求11所述的电路板，还包含多个初级端，其中该多个初级端用于接收施加于该初级绕组的一输入电压。
20.如权利要求11所述的电路板，还包含多个次级端，其中该多个次级端用于提供该次级绕组所感应的一输出电压。
21.一种变压器的制造方法，包含：
22.如权利要求21所述的制造方法，还包含：在将该多个电路板绕组插设于该容器之前，将一磁芯穿设于每个该电路板绕组的一中心通孔中。
...【技术特征摘要】
1.一种电力变压器，包含：
2.如权利要求1所述的电力变压器，其中该初级绕组包含相互电连接的一第一顶部线圈及一第一底部线圈，该次级绕组包含相互电连接的一第二顶部线圈及一第二底部线圈。
3.如权利要求2所述的电力变压器，其中该耦合线圈包含位于该第一顶部线圈、该第一底部线圈、该第二顶部线圈及该第二底部线圈之间的一闭合回路。
4.如权利要求2所述的电力变压器，还包含一电路板，其中该电路板具有一第一孔及一第二孔，该初级绕组的该第一顶部线圈及该次级绕组的该第二顶部线圈设置于该电路板的一顶面上，该初级绕组的该第一底部线圈及该次级绕组的该第二底部线圈设置于该电路板的一底面上，该耦合线圈嵌设于该电路板的一中间层中。
5.如权利要求4所述的电力变压器，其中该初级磁芯插设于该第一孔中，该次级磁芯插设于该第二孔中。
6.如权利要求1所述的电力变压器，还包含一电路板，其中该电路板具有一第一孔及一第二孔，该初级绕组及该次级绕组嵌设于该电路板的一中间层中，该耦合线圈设置于该电路板的表面上。
7.如权利要求1所述的电力变压器，其中该耦合线圈包含一第一闭合回路及一第二闭合回路。
8.如权利要求7所述的电力变压器，其中该初级绕组及该次级绕组设置于该耦合线圈的该第一闭合回路及该第二闭合回路之间。
9.如权利要求8所述的电力变压器，还包含一电路板，其中该电路板具有一第一孔及一第二孔，该初级绕组及该次级绕组嵌设于该电路板的一中间层中，该耦合线圈的该第一闭合回路设置于该电路板的一顶面上，该耦合线圈的该第二闭合回路设置于该电路板的一底面上。
10.如权利要求9所述的...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿努普，张弛，王汝锡，沈志宇，包彼得，
申请(专利权)人：台达电子工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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