專利名稱：用于具有中間電路的變流器的驅(qū)動(dòng)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于具有中間電路的變流器的驅(qū)動(dòng)電路。
背景技術(shù)：
變流器是功率電子電路的部件，這種功率電子電路包含半導(dǎo)體開關(guān) 并通常利用該半導(dǎo)體開關(guān)接通高的電流和電壓。為了控制半導(dǎo)體開關(guān)， 變流器包含驅(qū)動(dòng)電路。此外，這種變流器還具有中間電路，即引入直流 電壓的電路部件。通常期望獲取中間電路電壓的大小，也就是直流電壓 的大小。
這種驅(qū)動(dòng)電路具有例如處在高壓電勢的次級端和與該次級端分開的 初級端，該初級端具有驅(qū)動(dòng)器的控制邏輯的電勢。在變流器中，次級端
通常具有所謂的BOT電路和TOP電路，這些電路分別分開地控制處于 高(正的)中間電路電勢和低(負(fù)的)中間電路電勢的半導(dǎo)體電路。已 知在初級端執(zhí)行對中間電路電壓的測量。為了保證與次級端的可靠的電 氣分離，按照現(xiàn)有技術(shù)通過高歐姆的電阻鏈連接到被施加了中間電路電 壓的次級端。由此整個(gè)電壓測量裝置實(shí)現(xiàn)為高歐姆的差分放大器；實(shí)際 的差分放大器位于初級端。圖2示出這種已知的具有初級端10a和次級 端10b的驅(qū)動(dòng)器6，其中次級端10b具有TOP部件14a和BOT部件 14b。中間電路4中僅示出中間電路電容器8，在該中間電路電容器上降 l降測量的中間電路電壓Uz。為了測量電壓，將電勢Po和Pu分別通 過電阻鏈100a， 100b從電勢P0和Pu通過次級端10b引入初級端 10a，并在初級端輸入到差分放大器102上，其中在電勢Po和Pu之間 施加了電壓Uz。因此，初級端10a和次級端10b之間的電氣分離(通 過線條12表示)不是真正的電氣分離，因?yàn)樗鼈儽幌鄳?yīng)的電阻鏈 100a、 100b橋接。在初級端的差分放大器102中，電壓Uz被轉(zhuǎn)換為與電壓Uz成正比的或者與該電壓Uz相關(guān)的模擬信號104，該模擬信號在 差分放大器102的輸出端106上提供以用于進(jìn)一步處理。
通過電阻鏈形成到次級端的直接連接，也就是說初級端和次級端沒 有真正的電氣分離。中間電路電壓的測量是不準(zhǔn)確的，因?yàn)橛捎诔跫壎?和次級端之間的電氣分離必須采用電阻鏈形式的非常高的輸入電阻，但 仍然沒有達(dá)到電氣分離。此外，這種驅(qū)動(dòng)器電路耗費(fèi)大量部件并占用空 間，因?yàn)樾枰芏嗟碾娮?，在電阻鏈的周圍區(qū)域由于存在很高的電壓而 必須保持安全距離。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，在用于具有中間電路的變流器的驅(qū) 動(dòng)器電路中更好地采集中間電路電壓。
該技術(shù)問題通過一種用于變流器的驅(qū)動(dòng)器電路解決，該變流器具有 中間電路。在中間電路中施加要在驅(qū)動(dòng)器電路運(yùn)行時(shí)測量的中間電路電 壓。驅(qū)動(dòng)器電路具有初級端和次級端。次級端包括測量裝置，用于輸出 與中間電路電壓相關(guān)的第一模擬信號。次級端還包括用于將第一模擬信 號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值的A/D轉(zhuǎn)換器。由此該數(shù)字值同樣代表所測得的中間電 路電壓。驅(qū)動(dòng)器電路還包括電氣分離的傳輸元件，其用于將數(shù)字值從次 級端傳輸至初級端。
在本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器中，真正的電壓測量通過驅(qū)動(dòng)器次級端上的測量 裝置進(jìn)行。通過A/D轉(zhuǎn)換器，在次級端上安全和可靠地將測得的第一模 擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字值。將數(shù)字值作為位模式通過信號傳輸器、也就是傳 輸元件以電氣分離的數(shù)據(jù)傳輸?shù)男问竭M(jìn)行傳輸，可以無干擾、無老化并 且可以相應(yīng)簡單和成本低廉地進(jìn)行。電氣可靠分離的數(shù)字傳輸元件以合 適的耐壓性提供。
由此與中間電路電壓相關(guān)的數(shù)字值在初級端上準(zhǔn)確提供，并可以在 初級端上以任意方式被進(jìn)一步處理。驅(qū)動(dòng)器電路具有真正的、完全的電 氣分離。
目前已知的驅(qū)動(dòng)器電路越來越多地已經(jīng)用數(shù)字的子電路來構(gòu)成。在
新一代驅(qū)動(dòng)器中更多地傳輸例如位模式和非離散的接通脈沖。為此已經(jīng) 在次級端以及初級端具有用于監(jiān)控功能或系統(tǒng)的數(shù)字孩t控制器。這種微
控制器通常也包含額外的、在目前的驅(qū)動(dòng)器結(jié)構(gòu)中未4吏用的A/D轉(zhuǎn)換器 或計(jì)算資源等。
因此測量裝置和/或A/D轉(zhuǎn)換器可以設(shè)置在驅(qū)動(dòng)器的次級端本來 的、也就是不實(shí)施本發(fā)明的中間電路電壓測量原理也采用的控制器中。 因此對于本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)器電路，實(shí)際上不需要部件的多余花費(fèi)，因?yàn)闇y 量裝置和/或A/D轉(zhuǎn)換器到目前為止也沒有在這種驅(qū)動(dòng)器電路中使用。
傳輸元件也已經(jīng)在這種數(shù)字驅(qū)動(dòng)器中提供，因?yàn)橥ㄟ^該傳輸元件或 通過用該傳輸元件形成的數(shù)據(jù)路段，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從次級端到初級端的錯(cuò) 誤或狀態(tài)反饋。
初級端可以包含用于將數(shù)字值轉(zhuǎn)換為第二模擬信號的D/A轉(zhuǎn)換器。 然后為了進(jìn)一步處理，在初級端上以慣常的方式提供與中間電路電壓精 確相關(guān)的模擬信號。
測量裝置可以是與中間電路電壓相連接的差分放大器。
如上所述，可以實(shí)現(xiàn)用于控制兩個(gè)串聯(lián)地與中間電路電壓相連接的 功率半導(dǎo)體開關(guān)的驅(qū)動(dòng)器電路。由此次級端具有兩個(gè)部件，即TOP部 件和BOT部件，其中每個(gè)部件分別控制一個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)。測量裝 置、即例如差分放大器由此可以優(yōu)先設(shè)置在BOT部件中。BOT部件是 處于中間電路電壓的低電勢(圖2中的Pu)的部件。測量裝置的結(jié) 構(gòu)，例如測量放大器的結(jié)構(gòu)在低電勢Pu處或在BOT部件中比在其設(shè)置 于TOP部件中時(shí)更簡單。
由此在這種驅(qū)動(dòng)器電路中，測量裝置通過電阻鏈與TOP部件相連 接。由于BOT部件與中間電路電壓的低電勢相連接，因此通過電阻鏈 存在至中間電路電壓的高電勢的高歐姆連接。
但是還可以與上面的相反，將測量裝置設(shè)置在TOP部件中，只要 這例如由于安裝空間或設(shè)計(jì)方面的優(yōu)點(diǎn)是期望的。由此也可以實(shí)現(xiàn)通過 電阻鏈至BOT部件的相應(yīng)連接。


參照附圖的實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。分別以示意原理圖示
出
圖1是用于具有數(shù)字中間電路電壓采集裝置的變流器的本發(fā)明驅(qū)動(dòng)
器，
圖2是具有現(xiàn)有技術(shù)的電阻鏈的中間電路電壓測量裝置。
具體實(shí)施例方式
圖1示出變流器2的片段，該變流器包括中間電路4和驅(qū)動(dòng)器6。 中間電路4中僅示出中間電路電容器8，在變流器2運(yùn)行時(shí)在該中間電 路電容器8上施加作為直流電壓的中間電路電壓Uz。
驅(qū)動(dòng)器6具有初級端10a和次級端10b，它們彼此電氣分離，并通 過虛線12表示。次級端10b包括TOP部件14a和BOT部件14b。 TOP部件14a在此控制未示出的功率半導(dǎo)體開關(guān)，后者處于中間電路4 的高電勢P0。 BOT部件14b控制對應(yīng)的第二功率半導(dǎo)體開關(guān)，后者處 于中間電路4的低電勢Pu。在電勢P0和Pu之間是中間電路電壓Uz。
BOT部件14b包括差分放大器16，其測量輸入端18a、 18b與電勢 Po和Pu相連接。在此測量輸入端18a直接導(dǎo)通。在測量輸入端18b和 電勢Po或TOP部件14b之間具有電阻鏈20。差分放大器16在其輸出 端22上提供模擬信號24，該模擬信號例如與中間電路電壓的瞬時(shí)值成 正比。
輸出端22與控制器28的輸入端26相連接，該控制器在驅(qū)動(dòng)器6 中實(shí)現(xiàn)不同的、未詳細(xì)解釋的任務(wù)，例如控制未示出的半導(dǎo)體開關(guān)和與 初級端10a的通信。在控制器28中集成了 A/D轉(zhuǎn)換器30，該轉(zhuǎn)換器與 輸入端26相連接，將模擬信號24轉(zhuǎn)換為數(shù)字值32，并在控制器28的 輸出端34上提供該數(shù)字值。數(shù)字值32在此例如是以伏特為單位的電壓 Uz的數(shù)字值。
初級端10a和次級端10b為了進(jìn)行數(shù)字通信而與電氣分離的信號傳 輸器36相連接。為此該信號傳輸器36與控制器28和控制器38相連 接，控制器38位于初級端10a上?？刂破?8還執(zhí)行驅(qū)動(dòng)器6中更多未 詳細(xì)解釋的任務(wù)，例如向未示出的半導(dǎo)體開關(guān)提供要傳送到次級端10b 的開關(guān)指令。
在控制器38中集成D/A轉(zhuǎn)換器40,該轉(zhuǎn)換器將信號傳輸器36傳 輸?shù)臄?shù)字值32轉(zhuǎn)換為模擬信號24b，該模擬信號相當(dāng)于模擬信號24a， 4吏得;漠?dāng)M信號24a唯一地與中間電路電壓Uz相關(guān)。由此在初級端10a 可以相應(yīng)地以慣常的方式、例如如圖2所示進(jìn)一步處理模擬信號24b。
作為替代，在控制器38中已經(jīng)可以進(jìn)一步處理數(shù)字值32，該數(shù)字 值提供與模擬信號24a、 24b相同的關(guān)于中間電路電壓Uz的信息。
控制器28和38以及信號傳輸器36還可以僅專用于測量中間電路 電壓Uz，并不實(shí)現(xiàn)其它任務(wù)。
權(quán)利要求
1.一種用于具有中間電路(4)的變流器(2)的驅(qū)動(dòng)器電路(6)，該驅(qū)動(dòng)器電路具有初級端(10a)和次級端(10b)，其中次級端(10b)包括測量裝置(16)，用于輸出與中間電路電壓(UZ)相關(guān)的第一模擬信號(24a)，次級端還包括用于將第一模擬信號(24a)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值(32)的A/D轉(zhuǎn)換器(30)，所述驅(qū)動(dòng)器電路還包括電氣分離的傳輸元件(36)，用于將數(shù)字值(32)從次級端(10b)傳輸至初級端(10a)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動(dòng)電路(6)，其中測量裝置(16)和/或 A/D轉(zhuǎn)換器(30)被設(shè)置在次級端本身的控制器(28)中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的驅(qū)動(dòng)電路(6 )，其中初級端(10a )包 含用于將數(shù)字值(32)轉(zhuǎn)換為第二模擬信號(24b)的D/A轉(zhuǎn)換器(40 )。
4. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的驅(qū)動(dòng)電路(6)，其中測量裝置 (16)是與中間電路電壓(Uz)相連接的差分放大器。
5. 根據(jù)上述權(quán)利要求之一所述的驅(qū)動(dòng)電路(6)，其中為了控制兩個(gè) 串聯(lián)地與中間電路電壓(Uz)相連接的功率半導(dǎo)體開關(guān)，次級端 (10b)具有分別控制一個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)的TOP部件(14a)和BOT部件(14b),其中測量裝置(16) ^沒置在面向中間電路電壓(Uz)的較 小電勢(Pu)的BOT部件(14b)中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的驅(qū)動(dòng)電路(6)，其中測量裝置(16)通過 電阻鏈(20 )與TOP部件(14a )相連接。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1至4中任一項(xiàng)所述的驅(qū)動(dòng)電路(6)，其中為了控 制兩個(gè)串聯(lián)地與中間電路電壓(Uz)相連接的功率半導(dǎo)體開關(guān)，次級端(10b)具有分別控制一個(gè)功率半導(dǎo)體開關(guān)的TOP部件(14a)和BOT 部件(14b),其中測量裝置(16)設(shè)置在面向中間電路電壓(Uz)的較 大電勢(Pu)的TOP部件(14a)中。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的驅(qū)動(dòng)電路(6)，其中測量裝置(16)通過 電阻鏈(20 )與BOT部件(14b )相連接。
全文摘要
一種用于具有中間電路(4)的變流器(2)的驅(qū)動(dòng)器電路(6)，具有初級端(10a)和次級端(10b)，其中次級端(10b)包括測量裝置(16)，用于輸出與中間電路電壓(U_Z)相關(guān)的第一模擬信號(24a)，次級端還包括用于將第一模擬信號(24a)轉(zhuǎn)換為數(shù)字值(32)的A/D轉(zhuǎn)換器(30)，所述驅(qū)動(dòng)器電路還包括電氣分離的傳輸元件(36)，用于將數(shù)字值(32)從次級端(10b)傳輸至初級端(10a)。
文檔編號H02M5/44GK101359874SQ20081014502
公開日2009年2月4日 申請日期2008年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月3日
發(fā)明者D·奧伯恩奧德, G·卡曾伯格, M·霍夫梅爾, R·波德 申請人:塞米克朗電子有限及兩合公司