專利名稱：減小轉(zhuǎn)換模塊中的開關(guān)損耗的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于將DC輸入電壓轉(zhuǎn)換成DC或者AC輸出電壓的轉(zhuǎn)換電路。具體地，本發(fā)明涉及減小用于轉(zhuǎn)換DC輸入電壓以在其輸出端提供DC或者AC輸出電壓的轉(zhuǎn)換器中的開關(guān)損耗。
背景技術(shù)：
目前，對于高效的功率轉(zhuǎn)換器有高需求，例如，用于在功率產(chǎn)生器中的太陽能轉(zhuǎn)換器，或用于高速馬達(dá)驅(qū)動、開關(guān)模式的電源或者不間斷電源的功率轉(zhuǎn)換器。為此，公知使用開關(guān)調(diào)節(jié)器(switching regulator)以在DC輸入和DC輸出電壓之間或者在DC輸入電壓和AC輸出電壓之間轉(zhuǎn)換。
盡管有各種不同用于開關(guān)調(diào)節(jié)器的實(shí)施方式，但所有的開關(guān)調(diào)節(jié)器共有包括至少一個開關(guān)元件的相似性。圖13中示出了一種DC/DC開關(guān)調(diào)節(jié)器的示例并且圖14-16中示出了 DC/AC開關(guān)調(diào)節(jié)器的示例。參考圖13，DC/DC開關(guān)調(diào)節(jié)器將通過輸入端1301和1302供應(yīng)的DC輸入電壓轉(zhuǎn)換成較低的DC輸出電壓。為此，控制器控制開關(guān)元件1304在導(dǎo)通和非導(dǎo)通狀態(tài)之間轉(zhuǎn)換。當(dāng)導(dǎo)通(switching ON)開關(guān)元件1304時，電流從輸入端1301流到輸出端1303,在輸出端1303上連接負(fù)載(例如Rlrad和Lltjad的串聯(lián)電路)。當(dāng)切斷(switching OFF)開關(guān)元件1304時，通過開關(guān)元件1304提供的電流中止(cease)并且輸出端處的電壓降為中性電壓(neutral voltage)。在電感負(fù)載的情況下，如圖13中所示的電感器Lltjad，當(dāng)開關(guān)元件1304切斷時，通過電感器Lltjad感應(yīng)電流，該電流可以在二極管1305、RlMd、和Lltjad之間循環(huán)。該感應(yīng)電流通常被稱作續(xù)流(freewheeling)電流并且提供用于運(yùn)送該續(xù)流電流的二極管稱作續(xù)流二極管 1305。在圖14中，示出了具有兩個輸入端1401、1402的半橋轉(zhuǎn)換器(half bridgeconverter),用于在輸出端1403交替地提供高電壓和低電壓。常規(guī)地，第一輸入端1401供應(yīng)有正電壓，因此稱作正輸入端1401 ;并且第二輸入端1402供應(yīng)有負(fù)電壓，因此稱作負(fù)輸入端1402。對于在輸出提供AC電流，該半橋轉(zhuǎn)換器利用兩個開關(guān)元件1404、1405交替地將第一開關(guān)元件1404導(dǎo)通用于在輸出端1403供應(yīng)正電壓并且將第二開關(guān)元件1405導(dǎo)通用于在輸出端1403供應(yīng)負(fù)電壓。圖14的半橋轉(zhuǎn)換器的兩個開關(guān)元件中的每個包括用于運(yùn)送由電感負(fù)載感應(yīng)的續(xù)
流電流的體二極管(body-diode)。具體地，在電感負(fù)載的情況下，將第一或第二開關(guān)元件
1404、1405切斷，觸發(fā)感應(yīng)的續(xù)流電流，其可以通過互補(bǔ)開關(guān)元件1405或1404的體二極管、一 、· /.在圖15中，示出了與圖14中的半橋轉(zhuǎn)換器類似的DC/AC開關(guān)調(diào)節(jié)器。具體地，開關(guān)調(diào)節(jié)器包括分別耦合在正或負(fù)輸入端1501、1502以及輸出端1503之間的第一和第二開關(guān)元件1504和1505。通過交替地切換第一和第二開關(guān)元件1504和1505，圖15的開關(guān)調(diào)節(jié)器在輸出提供AC電流。DC/AC開關(guān)調(diào)節(jié)器進(jìn)一步包括兩個反向耦合的開關(guān)元件的中性電路1530用于間歇(intermittently)提供在輸出端1503處的中性端1506的中性電壓。根據(jù)在輸出端1503處的預(yù)充電狀態(tài)，當(dāng)導(dǎo)通中性電路1530的兩個開關(guān)元件中的適當(dāng)?shù)模沟秒娏髂軌蛟谳敵龆?503和中性端1506之間流動，反之亦然。圖15的DC/AC開關(guān)調(diào)節(jié)器也可以稱為混合電壓NPC(中性點(diǎn)箝位,neutral pointclamped)轉(zhuǎn)換器，因?yàn)殚_關(guān)元件1505和1505需要一允許經(jīng)受住全部輸入電壓的電壓額定值(voltage rating)(即，正和負(fù)輸入端1501和1502的正電壓和負(fù)電壓的差)，然而串聯(lián)電路1530的開關(guān)元件僅需要大約一半電壓額定值?，F(xiàn)在參考圖16，示出傳統(tǒng)的NPC轉(zhuǎn)換器，其包括連接到正輸入端1601的第一開關(guān)元件1604和連接到負(fù)輸入端1602的第二開關(guān)元件1605。第一和第二開關(guān)元件1604，1605 使得能夠在輸出端1603提供相對于中性端1060的正和負(fù)電壓。在NPC轉(zhuǎn)換器中，第一和第二開關(guān)元件1604，1605通過中性電路1630耦合到輸出端1603。具體地，中性電路1630包括耦合在第一開關(guān)元件1604和輸出端1603之間的第三開關(guān)元件，并且包括耦合在第二開關(guān)元件1605和輸出端1603之間的第四開關(guān)元件。由于中性電路1630的第三和第四開關(guān)元件連接相應(yīng)的第一和第二開關(guān)元件1604,1605到輸出端1603，控制器必須控制第一和第三開關(guān)元件同時導(dǎo)通且還必須控制第二和第四開關(guān)元件同時導(dǎo)通。更詳細(xì)地，配置控制第一，第二，第三和第四開關(guān)元件切換的控制器以使第三開關(guān)元件至少對于第一開關(guān)元件1604是開(ON)的相同時間周期保持為開以及第四開關(guān)元件至少對于第二開關(guān)元件1605是開的相同時間周期保持為開。另外，控制第三和第四開關(guān)元件間歇地開(即，相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件是關(guān)(OFF)，以使中性電路1630在輸出端1603提供中性電壓。更詳細(xì)地，當(dāng)導(dǎo)通中性電路1630的第三開關(guān)元件并且第一開關(guān)元件1604是關(guān)時，電流從中性端1606通過中性電路1630的二極管和第三開關(guān)元件流到輸出端1603。類似地，當(dāng)導(dǎo)通中性電路1630的第四開關(guān)元件和第二開關(guān)元件1605是關(guān)時，電流從輸出端1603通過中性電路1630的二極管和第四開關(guān)元件流到中性端1606。所有上面描述的開關(guān)調(diào)節(jié)器承受開關(guān)損耗，其從如下分析中變得顯而易見。在開關(guān)調(diào)節(jié)器中，開關(guān)損耗可以分類為開啟(turn-ON)損耗和關(guān)斷(turn-OFF)損耗。在現(xiàn)實(shí)生活環(huán)境中，開啟損耗取決于開關(guān)元件參數(shù)(例如晶體管的柵極電荷損耗(gate chargelosses))、開關(guān)調(diào)節(jié)器的寄生電感和反向恢復(fù)(reverse recovery)損耗。關(guān)斷損耗也主要取決于開關(guān)元件參數(shù)和串聯(lián)電感，然而續(xù)流元件的前向特性(forward characteristic)通?？梢院雎浴，F(xiàn)在詳細(xì)地參考圖13，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件1304時，電流開始從第一輸入端101通過寄生電感Lparasiti。和開關(guān)元件1304流到輸出端1303。對于流經(jīng)開關(guān)元件1304的電流，開關(guān)元件1304的柵極電容必須被充電，導(dǎo)致柵極電荷損耗。同時，續(xù)流元件1305(例如續(xù)流二極管)需要大量反向電荷(reverse charge)以恢復(fù)阻塞狀態(tài)(blocking state),導(dǎo)致反向恢復(fù)損耗。因?yàn)榧纳姼蠰parasiti。相對于電壓延遲電流，寄生電感對開關(guān)元件1304的導(dǎo)通速度有消極的影響。
此外，能夠意識到寄生電感也影響反向恢復(fù)損耗。二極管的反向恢復(fù)時間定義為，當(dāng)通過其的電壓突然反向時，前向傳導(dǎo)二極管恢復(fù)到阻塞狀態(tài)的時間。在此反向恢復(fù)周期期間，臨時短路電路可以導(dǎo)致大的反向電流和大的功率消耗。在圖13中，由于寄生電感Lparasiti。降低了電流的變化率，續(xù)流二極管1305能以更低的峰值電流恢復(fù)。當(dāng)續(xù)流二極管恢復(fù)到阻塞狀態(tài)時，更低的峰值電流對應(yīng)于開關(guān)元件1304的漏極到源極(drain to source)電壓的更低的變化率dv/dt。因此,在開啟期間，反向恢復(fù)損耗減小。當(dāng)切斷開關(guān)元件1304時，關(guān)斷損耗主要取決于迫使開關(guān)元件1304進(jìn)入非傳導(dǎo)狀態(tài)的能力和續(xù)流元件過渡(transition)到開狀態(tài)(ON state)的速度。在過渡期間，電流可以流過開關(guān)元件1304和續(xù)流元件1305而對 關(guān)斷損耗產(chǎn)生貢獻(xiàn)。此外由于電感負(fù)載迫使電流流過開關(guān)元件1304，負(fù)載的串聯(lián)電感也對關(guān)斷損耗產(chǎn)生貢獻(xiàn)。上述開啟和關(guān)斷損耗的分析不僅僅應(yīng)用于圖13的開關(guān)調(diào)節(jié)器。所有的開關(guān)調(diào)節(jié)器，例如圖13到16圖示的開關(guān)調(diào)節(jié)器，承受同樣的或相似的影響，從而可以承受改進(jìn)以減少開關(guān)損耗。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提高在DC和DC電壓之間轉(zhuǎn)換或在DC和AC電壓之間轉(zhuǎn)換的開關(guān)調(diào)節(jié)器的效率。本發(fā)明的另一目的是在有互補(bǔ)開關(guān)級的開關(guān)調(diào)節(jié)器中減少反向恢復(fù)損耗。本發(fā)明的另一目的是在功率模塊設(shè)計(jì)中減少寄生電感的不利影響。這些目的至少之一通過獨(dú)立權(quán)利要求的主題解決。本發(fā)明的有利實(shí)施例從屬于從屬權(quán)利要求。開關(guān)調(diào)節(jié)器的開關(guān)損耗不僅取決于內(nèi)部參數(shù)和開關(guān)調(diào)節(jié)器的控制而且也被周圍電路設(shè)計(jì)影響。例如存在于每個功率電子電路的寄生電感，也影響調(diào)節(jié)器的開關(guān)損耗。在開啟期間，開關(guān)調(diào)節(jié)器受益于寄生電感的作用而導(dǎo)致開關(guān)調(diào)節(jié)器的開啟損耗減少。然而，開關(guān)調(diào)節(jié)器以相似的方式遭受寄生的作用。因此，本發(fā)明的第一方面是建議是在關(guān)斷期間改變由寄生電感感應(yīng)的電流的路線，以防止開關(guān)調(diào)節(jié)器遭受不利影響。具體地，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)調(diào)節(jié)器時，寄生電感在磁場中臨時儲存能量。寄生電感有助于減少開關(guān)調(diào)節(jié)器中的反向恢復(fù)損耗。當(dāng)切斷開關(guān)調(diào)節(jié)器，由寄生電感感應(yīng)的臨時儲存的能量重新進(jìn)入開關(guān)調(diào)節(jié)器，以增加開關(guān)調(diào)節(jié)器中的關(guān)斷損耗。為此目的，根據(jù)本發(fā)明的開關(guān)調(diào)節(jié)器使用串聯(lián)電路以臨時儲存由寄生電感感應(yīng)的能量和有源電路以控制臨時儲存的能量的釋放，可選地饋送臨時儲存的能量回到輸入，導(dǎo)致開關(guān)調(diào)節(jié)器整體提高效率。本發(fā)明的另一方面是建議通過用電感器，可選地人工生成的寄生電感，去耦不同級而修改的多級開關(guān)調(diào)節(jié)器。開關(guān)調(diào)節(jié)器的開關(guān)級在輸出提供預(yù)定義的電源電壓。對于開關(guān)多電壓，例如，在DC/AC轉(zhuǎn)換器中，需要不同的開關(guān)級。根據(jù)此第二方面，不同開關(guān)級是互相之間電感地去稱以在開關(guān)級之一開啟期間防止交叉?zhèn)鲗?dǎo)損耗(cross conductionloss)。另外，本發(fā)明的第三方面是建議在不同的功率襯底上或在不同的功率模塊中，分組開關(guān)調(diào)節(jié)器的組件以最小化一組組件之間的電感耦合，而允許不同組的組件之間的電感耦合。電感耦合可以用來提高開關(guān)調(diào)節(jié)器的效率或作為電感器的替代而導(dǎo)致開關(guān)調(diào)節(jié)器的成本減少。在根據(jù)本發(fā)明的第二和第三方面的示例性實(shí)施例中，多級開關(guān)調(diào)節(jié)器的開關(guān)級在不同的功率襯底或在不同的功率模塊中分組，在不同開關(guān)級之間的電感耦合提供作為電感去耦的作用以防止在多級開關(guān)調(diào)節(jié)器中的交叉?zhèn)鲗?dǎo)損耗。本發(fā)明的一個實(shí)施例證明用于轉(zhuǎn)換通過第一和第二輸入端提供的DC輸入電壓到輸出端的DC輸出電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器有寄生電感。DC/DC轉(zhuǎn)換器包括連接到第一或第二輸入端之一以在輸出端提供第一電壓的開關(guān)兀件；和1禹合在另一輸入端和輸出端之間允許續(xù)流電流流過輸出端的續(xù)流元件。DC/DC轉(zhuǎn)換器還包括二極管和電容器的第一串聯(lián)電路，其中二極管耦合到一輸入端且當(dāng)切斷開關(guān)元件時，允許由寄生電感感應(yīng)的能量臨時儲存在電容器中。此外，和第一串聯(lián)電路的二極管并聯(lián)耦合的有源電路包括在DC/DC轉(zhuǎn)換器中，以控制從第一串聯(lián)電路的電容器中臨時儲存的能量的釋放。在一個不例性實(shí)施例中，DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一串聯(lián)電路不是稱合在第一輸入端和 第二輸入端之間就是稱合在第一輸入端和第三輸入端之間，第一輸入端和第三輸入端供應(yīng)相同的第一電壓。在更詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)方式中，DC/DC轉(zhuǎn)換器的有源電路包括電感器和電阻器的并聯(lián)連接到第一串聯(lián)電路的二極管的第二串聯(lián)電路。當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件時，有源電路防止從第一串聯(lián)電路的電容器釋放臨時儲存的能量。此外，當(dāng)切斷開關(guān)元件時，有源電路使得能夠通過至少部分地在電阻器上消耗臨時儲存的能量來釋放電容器中臨時儲存的能量。在詳細(xì)的替代實(shí)施例中，DC/DC轉(zhuǎn)換器的有源電路包括電阻器，其第一端連接到互連第一串聯(lián)電路的二極管和電容器的節(jié)點(diǎn)，且第二端連接到第一輸入端。當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件時，有源電路防止從第一串聯(lián)電路的電容器釋放臨時儲存的能量。此外，當(dāng)切斷開關(guān)元件時，有源電路使得能夠通過至少部分地在電阻器上消耗臨時儲存的能量來釋放電容器中臨時儲存的能量。在另一詳細(xì)實(shí)施例中,DC/DC轉(zhuǎn)換器的有源電路包括中間轉(zhuǎn)換器,其第一和第二端并聯(lián)連接到第一串聯(lián)電路的二極管，且第三端連接到第二輸入端。當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件時，控制中間轉(zhuǎn)換器以防止從第一串聯(lián)電路的電容器中釋放臨時儲存的能量。當(dāng)關(guān)斷開關(guān)元件時，另外控制中間轉(zhuǎn)換器，以基于外部提供的DC輸入電壓轉(zhuǎn)換第一串聯(lián)電路的電容器臨時儲存的能量，從而給第一輸入端提供轉(zhuǎn)換的能量。在進(jìn)一步的更詳細(xì)的實(shí)施例中，DC/DC轉(zhuǎn)換器的中間轉(zhuǎn)換器包括連接到第一輸入端的電感器或中間轉(zhuǎn)換器利用高壓組件。在另一替代實(shí)施例中，DC/DC轉(zhuǎn)換器的有源電路包括中間轉(zhuǎn)換器，其第一端連接到互連第一串聯(lián)電路的二極管和電容器的節(jié)點(diǎn)，第二端連接到第一輸入端，且第三端連接到第二輸入端。當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件時，控制中間轉(zhuǎn)換器以防止從第一串聯(lián)電路的電容器中釋放臨時儲存的能量。當(dāng)切斷開關(guān)元件時，另外控制中間轉(zhuǎn)換器，以基于外部提供的DC輸入電壓轉(zhuǎn)換第一串聯(lián)電路的電容器臨時儲存的能量，以給第一輸入端提供轉(zhuǎn)換的能量。本發(fā)明的另一實(shí)施例提供一種用于將通過正和負(fù)輸入端供應(yīng)的作為正和負(fù)電壓的DC輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出端的AC輸出電壓的半橋轉(zhuǎn)換器。半橋轉(zhuǎn)換器有寄生電感。半橋轉(zhuǎn)換器包括連接到正輸入端以在輸出端提供正電壓的第一開關(guān)元件；和連接到負(fù)輸入端以在輸出端提供負(fù)電壓的第二開關(guān)元件。半橋轉(zhuǎn)換器還包括第一二極管、電容器和第二二極管的第一串聯(lián)電路。第一串聯(lián)電路耦合在正和負(fù)輸入端之間，其中當(dāng)切斷第一開關(guān)元件時，第一二極管允許在電容器中臨時儲存由寄生電感感應(yīng)的能量，且當(dāng)切斷第二開關(guān)元件時，第二二極管允許在電容器中臨時儲存由該寄生電感或另一寄生電感感應(yīng)的能量。和第一串聯(lián)電路并聯(lián)耦合的有源電路也包含在半橋轉(zhuǎn)換器中以控制從第一串聯(lián)電路的電容器臨時儲存的能量的釋放。在一示例性實(shí)現(xiàn)方式中，半橋轉(zhuǎn)換器的有源電路包括第一電阻器和第一電感器的第二串聯(lián)電路，第二串聯(lián)電路并聯(lián)連接到第一串聯(lián)電路的第一二極管，且包括第二電阻器和第二電感器的第三串聯(lián)電路，第三串聯(lián)電路并聯(lián)連接到第一串聯(lián)電路的第二二極管。當(dāng)導(dǎo)通相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件時，第一有源電路防止從串聯(lián)電路的電容器中釋放臨時儲存的能量。此外，當(dāng)切斷相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件時，有源電路使得能夠通過至少部分在第一或第二電阻器上消耗臨時儲存的能量來釋放第一串聯(lián)電路的電容器中臨時儲存的能量。在另一示例性實(shí)現(xiàn)方式中，半橋轉(zhuǎn)換器的有源電路包括中間轉(zhuǎn)換器，其第一和第 二端并聯(lián)到第一串聯(lián)電路的第一二極管且第三和第四端并聯(lián)到第一串聯(lián)電路的第二二極管。當(dāng)導(dǎo)通第一或第二開關(guān)元件時，控制中間轉(zhuǎn)換器以防止從第一串聯(lián)電路(510)的電容器中釋放臨時儲存的能量。當(dāng)切斷相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件時，另外控制中間轉(zhuǎn)換器以基于外部提供的DC輸入電壓轉(zhuǎn)換第一串聯(lián)電路的電容器臨時儲存的能量，以給第一或第二輸入端提供轉(zhuǎn)換的能量。在更詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)方式中，半橋轉(zhuǎn)換器包括輸出電路，該輸出電路包含分別耦合在第一和第二開關(guān)元件和輸出端之間的第一和第二電感器。半橋轉(zhuǎn)換器還包括第一二極管和第二二極管，第一二極管其陰極連到正輸入端并且其陽極連到第一節(jié)點(diǎn)，第一節(jié)點(diǎn)連接第二開關(guān)元件和輸出電路；第二二極管其陽極連到負(fù)輸入端并且其陰極連到第二節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)連接第一開關(guān)元件和輸出電路。本發(fā)明的另外實(shí)施例提供中性點(diǎn)箝位(NPC)轉(zhuǎn)換器以轉(zhuǎn)換通過正和負(fù)輸入端供應(yīng)作為相對于中性端的正和負(fù)電壓的DC輸入電壓為輸出端上的AC輸出電壓。NPC轉(zhuǎn)換器有寄生電感。NPC轉(zhuǎn)換器包括連接到正輸入端以通過輸出電路在輸出端提供正電壓的第一開關(guān)元件；和連接到負(fù)輸入端以通過輸出電路在輸出端提供負(fù)電壓的第二開關(guān)元件。輸出電路包括分別稱合在第一和第二開關(guān)兀件和輸出端間的第一和第二電感器。包括在NPC轉(zhuǎn)換器中且耦合在中性端和輸出電路之間的中性點(diǎn)開關(guān)電路在輸出端提供中性電壓。NPC轉(zhuǎn)換器還包括第一二極管和第一電容器的第一串聯(lián)電路，第一串聯(lián)電路I禹合在正輸入端和中性端之間，其中當(dāng)切斷第一開關(guān)元件時，第一二極管允許在第一電容器中臨時儲存由寄生電感感應(yīng)的能量；以及包括第二二極管和第二電容器的第二串聯(lián)電路，第二串聯(lián)電路耦合在負(fù)輸入端和中性端之間，其中當(dāng)切斷第二開關(guān)元件時，第二二極管允許在第二電容器中臨時儲存由該寄生電感或另一寄生電感感應(yīng)的能量。包括在NPC轉(zhuǎn)換器中且和第一串聯(lián)電路的第一二極管并聯(lián)耦合的第一有源電路用于控制從第一串聯(lián)電路的第一電容器的臨時儲存能量的釋放；并且也包括在NPC轉(zhuǎn)換器中且和第二串聯(lián)電路的第二二極管并聯(lián)耦合的第二有源電路用于控制從第二串聯(lián)電路的第二電容器的臨時儲存能量的釋放。在示例性實(shí)現(xiàn)方式中，NPC轉(zhuǎn)換器的第一和第二有源電路分別包括第三和第四串聯(lián)電路，每一個串聯(lián)電路包括一個電阻器和一個電感器，并聯(lián)連接到第一或第二串聯(lián)電路相應(yīng)的第一和第二二極管。當(dāng)導(dǎo)通相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件時，第一和第二有源電路防止從第一或第二串聯(lián)電路的相應(yīng)的第一或第二電容上釋放臨時儲存的能量。當(dāng)切斷相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件時，第一和第二有源電路通過至少部分地在相應(yīng)的電阻器上消耗臨時儲存的能量來釋放第一和第二串聯(lián)電路的相應(yīng)的第一和第二電容器臨時儲存的能量。在一替代實(shí)現(xiàn)方式中，NPC轉(zhuǎn)換器的第一和第二有源電路包括第一和第二中間轉(zhuǎn)換器，第一和第二中間轉(zhuǎn)換器的每個具有并聯(lián) 連接到第一或第二串聯(lián)電路的相應(yīng)的第一或第二二極管的第一和第二端，以及具有連接到中性端的第三端。當(dāng)導(dǎo)通相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件時，控制第一和第二中間轉(zhuǎn)換器，以防止從第一和第二串聯(lián)電路相應(yīng)的第一或第二電容器釋放臨時儲存的能量。當(dāng)切斷相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件時，第一和第二中間轉(zhuǎn)換器被另外控制，以基于外部提供的DC輸入電壓轉(zhuǎn)換第一或第二串聯(lián)電路的相應(yīng)的第一或第二電容器臨時儲存的能量，以供給轉(zhuǎn)換的能量到相應(yīng)的第一輸入或第二輸入端。在更詳細(xì)的實(shí)現(xiàn)方式中，NPC轉(zhuǎn)換器包括第一電路，第一電路包括至少一個第一二極管，其耦合在正輸入端和第二開關(guān)元件通過其提供負(fù)電壓到輸出電路的第一節(jié)點(diǎn)之間。該至少一個第一二極管使得電流能夠從輸出電路傳遞(pass)到正輸入端。NPC轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步地包括一第二電路，第二電路包括至少一個第二二極管，其耦合在負(fù)輸入端和第一開關(guān)元件通過其提供正電壓到輸出電路的第二節(jié)點(diǎn)之間。該至少一個第二二極管使得電流能夠從負(fù)輸入端傳遞到輸出電路。


為了更好的理解本發(fā)明，將基于圖中示出的實(shí)施例解釋上述的內(nèi)容。相應(yīng)的部分被給出相應(yīng)的附圖標(biāo)記和術(shù)語。此外，示出或描述不同實(shí)施例的那些特征或特征的組合可以本身形成獨(dú)立的發(fā)明解決方案?，F(xiàn)在將參考圖通過示例描述本發(fā)明，其中圖I圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖2圖示根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖3圖示根據(jù)本發(fā)明的另一個示例性實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖4圖示根據(jù)本發(fā)明的又一個示例性實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖5圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的半橋轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖6圖示根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的半橋轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖7圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合電壓NPC轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖8圖示根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的混合電壓NPC轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖9圖示根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的NPC轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖10圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的互補(bǔ)開關(guān)調(diào)節(jié)器的電路圖；圖11表示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的NPC轉(zhuǎn)換器的功率模塊設(shè)計(jì)；圖12示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合電壓NPC轉(zhuǎn)換器的功率模塊設(shè)計(jì)；圖13圖示根據(jù)另一示例性實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖14圖示根據(jù)示例性實(shí)施例的半橋轉(zhuǎn)換器的電路圖；圖15示意性示出示例性實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)混合電壓NPC轉(zhuǎn)換器的功率模塊的一部分；
圖16示意性示出根據(jù)示例性實(shí)施例的實(shí)現(xiàn)NPC轉(zhuǎn)換器的功率模塊的一部分；圖17圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路圖；以及圖18圖示根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1，示出根據(jù)本發(fā)明的一示例性實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路圖。此實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器可以用于轉(zhuǎn)換DC到DC電壓。為此目的，DC/DC轉(zhuǎn)換器通過兩輸入端101和102提供DC輸入電壓。在如圖I示出的實(shí)施例中，與電容器耦合的電池連接在第一和第二輸入端101和102之間。開關(guān)元件104連接到第一輸入端101以在輸出端103提供第一電壓。在圖I不出的實(shí)施例中，負(fù)載連接到輸出端103,其中負(fù)載用一電阻器Rltjad和一電感L^oa(j 表7]^?！DI的DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步地包括耦合在第二輸入端102和輸出端103之間的續(xù)流二極管105。在電感負(fù)載(如由圖I的示例性實(shí)施例中表示的電感器Lltjad)的情況下，切斷(switching OFF)開關(guān)元件104導(dǎo)致在電感負(fù)載1^_中感應(yīng)續(xù)流電流。續(xù)流電流通過續(xù)流二極管105傳導(dǎo)。在圖I中示出的示例性實(shí)施例中，續(xù)流電流在包括續(xù)流二極管105、電阻器Rltjad和電感器Lltjad組成的傳導(dǎo)環(huán)路中流動。此外，如圖I所示，DC/DC轉(zhuǎn)換器也包括寄生電感器LpaMsiti。。寄生電感器在DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸入端101上示出。然而，示出的寄生電感器僅示意圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器中的寄生電感。因此，圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器中的寄生電感器不對應(yīng)在固定位置的電學(xué)組件(即電感器)，而由不同因素造成且可假設(shè)為設(shè)計(jì)固有的。在圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器中，例如，寄生電感主要來自于DC輸入電壓源和輸入端101和102之間連接的實(shí)現(xiàn)。詳細(xì)地，電池連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器模塊所經(jīng)由的配線和螺旋觸點(diǎn)主要貢獻(xiàn)寄生電感。當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，電流開始在輸入端101和輸出端103之間流動。圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器的寄生電感產(chǎn)生電流相對于電壓的延遲。換句話說，寄生電感減小了電流變化率，因此，有利地有助于減少圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器的開啟損耗。然而，寄生電感對圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器的關(guān)斷行為不利地影響。具體地，當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，寄生電感將釋放包含在寄生電感的磁場中的能量。寄生電感將迫使電流通過開關(guān)元件104流動而防止其立即關(guān)斷。在這方面，圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器提供耦合在第一和第二輸入端101和102之間的第一串聯(lián)電路110。第一串聯(lián)電路包括二極管DllO和電容器C110。二極管DllO的陽極端連接到第一輸入端101。更詳細(xì)地，第一串聯(lián)電路110為感應(yīng)電流提供一額外傳導(dǎo)環(huán)路。具體地，通過寄生電感LpaMsiti。感應(yīng)的電流的AC成分能在包括寄生電感Lparasiti。、二極管Dl 10、電容器Cl 10和連接到輸入端101和102的輸入電源的環(huán)路中循環(huán)。因此，當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，感應(yīng)電流可以臨時儲存在電容器CllO中。因此，在切斷開關(guān)元件104期間，第一串聯(lián)電路110防止通過寄生電感感應(yīng)的電流對圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器的關(guān)斷損耗產(chǎn)生貢獻(xiàn)。
為了轉(zhuǎn)換串聯(lián)電路110的電容器CllO臨時儲存的能量，圖I示出的示例性實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括和第一串聯(lián)電路110的二極管DllO并聯(lián)耦合的有源電路120。具體地，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，有源電路120控制第一串聯(lián)電路110的電容器CllO中臨時儲存能量的釋放以致于其不能消除寄生電感的積極影響。在圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器中，有源電路120包括電感器L120和電阻器R120的串聯(lián)電路。電感器L120和電阻器R120的串聯(lián)電路與第一串聯(lián)電路110的二極管DllO并聯(lián)連接。當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，電感器L120有助于防止從第一串聯(lián)電路110的電容器CllO釋放臨時儲存的能量的有源電路的作用。為此目的，電感器L120的值基于DC/DC轉(zhuǎn)換
器的寄生電感LpaMsiti。的估計(jì)或測量值確定。更詳細(xì)地，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，電容器CllO可能仍然儲存來自開關(guān)元件104 的以前切斷操作的能量。然而，電感器L120以和寄生電感Lparasiti。相同的方式延遲電流。因此，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，電感器L120和電阻器R120的有源電路120限制從電容器CllO流到開關(guān)元件104的電流為一電流值,該電流值遠(yuǎn)低于(well below)通過兩輸入端101和102提供到開關(guān)元件104的電流。當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，有源電路120通過至少部分地在電阻器R120上消耗臨時儲存的能量進(jìn)一步控制電容器CllO的臨時儲存的能量的釋放。換句話說，當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，放電電流開始在包括電容器C110、電感器L120、電阻器R120和連接在輸入端101和102之間的DC輸入電源的傳導(dǎo)環(huán)路中流動。傳導(dǎo)環(huán)路在圖I中表示為環(huán)路I。由此，從第一串聯(lián)電路110的電容器CllO釋放臨時儲存的能量而不對圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)的開啟行為有不利的作用。結(jié)果，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，串聯(lián)電路110和有源電路120的組合允許保持圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器的寄生電感的積極作用，當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，沒有不利的影響?，F(xiàn)在參考圖2，圖示根據(jù)本發(fā)明另一示例性實(shí)施例的DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器基于圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中相應(yīng)的部分被給出相應(yīng)的附圖標(biāo)記和術(shù)語。由于簡潔性的原因，省略相應(yīng)部分的詳細(xì)描述。圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器不同于圖I的DC/DC轉(zhuǎn)換器在于有源電路220。具體地，圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器還包括耦合在第一和第二輸入端101和102之間的二極管DllO和電容器CllO的第一串聯(lián)電路110。當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，第一串聯(lián)電路110的二極管DllO還允許由寄生電感感應(yīng)的能量臨時儲存在電容器CllO中。為了釋放電容器CllO中臨時儲存的能量，圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器提供包括電阻器R220的有源電路220。當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，有源電路220還通過至少部分地在電阻器R220上消耗臨時儲存的能量，控制電容器CllO的臨時儲存的能量的釋放?；谟杉纳姼懈袘?yīng)的臨時儲存能量的數(shù)量，可以有利地提供包括外部電阻器R220的有源電路220 (例如提供外部安裝熱沉)。因此，有源電路220包括電阻器R220，其第一端連接到第一串聯(lián)電路110的二極管DllO和電容器CllO互連的節(jié)點(diǎn)，并且第二端外部連接到圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一輸入端101。因此，有源電路220不需要集成到圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器的模塊中，但可以外部附接到其上。此外，由于有源電路220外部連接到圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一輸入端110，有源電路220經(jīng)受如圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器相似的寄生電感。結(jié)果，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，電阻器R220的有源電路220限制從電容器CllO流到開關(guān)元件104的電流為一電流值，該電流值遠(yuǎn)低于通過兩個輸入端101和102提供到開關(guān)兀件104的電流。因此，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，串聯(lián)電路110和有源電路220的組合還允許保持圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器的寄生電感的積極影響，當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，沒有不利的影響?，F(xiàn)在參考圖3，示出根據(jù)本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器的另一示例性實(shí)施例。圖3的DC/DC轉(zhuǎn)換器基于圖I和2的DC/DC轉(zhuǎn)換器。相應(yīng)的部分被給出相應(yīng)的附圖標(biāo)記和術(shù)語并且省略相應(yīng)實(shí)施例的描述。如圖3所示的DC/DC轉(zhuǎn)換器的示例性實(shí)施例還包括二極管DllO和電容器CllO的 第一串聯(lián)電路110。第一串聯(lián)電路110 f禹合在第一和第二輸入端101和102之間。當(dāng)切斷開關(guān)元件時，DC/DC轉(zhuǎn)換器中的寄生電感感應(yīng)被允許臨時儲存在串聯(lián)電路110的電容器CllO中的電流。為此目的，感應(yīng)電流通過二極管D110。二極管DllO用陽極端連接到DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一輸入端。在圖3所示的具體實(shí)施例中，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器320用作有源電路320。具體地，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器320的第一和第二端并聯(lián)連接到第一串聯(lián)電路110的二極管DllO并且第三端連接到第二輸入端102。中間DC/DC轉(zhuǎn)換器320使得能夠控制第一串聯(lián)電路110的電容器臨時儲存的能量的釋放。具體地，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器320可被控制以防止從第一串聯(lián)電路Iio的電容器CllO釋放臨時儲存的能量。中間DC/DC轉(zhuǎn)換器320可以被控制以先于導(dǎo)通開關(guān)元件104而釋放電容器CllO中臨時儲存的能量。在此方面，當(dāng)切斷開關(guān)元件時，有利的是中間DC/DC轉(zhuǎn)換器320開始轉(zhuǎn)換臨時儲存在電容器CllO中的能量為DC電壓。基于外部提供的DC輸入電壓的轉(zhuǎn)換臨時儲存的能量，允許把轉(zhuǎn)換的能量反饋回到第一輸入端101。因此，臨時儲存的能量可以被再生(regenerate)且對DC/DC轉(zhuǎn)換器的開關(guān)損耗有貢獻(xiàn)，因此，提高了其效率。對于中間DC/DC轉(zhuǎn)換器320，存在多個不同的實(shí)施方式首先，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器320可能實(shí)現(xiàn)為降壓轉(zhuǎn)換器(buck converter),其第一端連接到互連第一串聯(lián)電路110的二極管DllO和電容器CllO的節(jié)點(diǎn)作為輸入端，第二端連接到第一輸入端101作為輸出端，并且第三端連接到第二輸入端102作為參考端。可替代地，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器320可實(shí)現(xiàn)為降壓-升壓轉(zhuǎn)換器(buck-boostconverter)，其第一端連接到互連第一串聯(lián)電路110的二極管DllO和電容器CllO的節(jié)點(diǎn)作為輸入端，第二端連接到第二輸入端102作為輸出端,并且第三端連接到第一輸入端101作為參考端。此外，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器320可實(shí)現(xiàn)為基于變壓器的升壓器(transformer basedbooster)，其第一端連接到互連第一串聯(lián)電路110的二極管DllO和電容器Cl 10的節(jié)點(diǎn)，第二端連接到第二輸入端102作為輸出端，并且第三端連接到第一輸入端101作為參考端。
在以上描述的中間DC/DC轉(zhuǎn)換器的第二和第三實(shí)現(xiàn)方式中，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器需要從輸入端和參考端之間的低輸入電壓到輸出端和參考端之間的高輸出電壓的上轉(zhuǎn)換(up-converter)。在以上描述的第一實(shí)現(xiàn)方式中，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器操作為下轉(zhuǎn)換器(down-converter)?，F(xiàn)在參考圖4，示出根據(jù)本發(fā)明DC/DC轉(zhuǎn)換器的另一示例性實(shí)施例。圖4的DC/DC轉(zhuǎn)換器的示例性實(shí)施例基于圖3的DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖4的DC/DC轉(zhuǎn)換器在有源電路上不同于圖3的DC/DC轉(zhuǎn)換器。圖4的DC/DC轉(zhuǎn)換器也包括二極管Dl 10和電容器Cl 10的第一串聯(lián)電路110。第一串聯(lián)電路110耦合在第一和第二輸入端101和102之間。具體地，二極管DllO允許當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，由寄生電感感應(yīng)的能量臨時儲存在電容器CllO中。圖4的DC/DC轉(zhuǎn)換器還包括中間DC/DC轉(zhuǎn)換器作為有源電路430，其和第一串聯(lián)電 路的二極管DllO并聯(lián)耦合。根據(jù)本實(shí)施例的中間DC/DC轉(zhuǎn)換器可以包括防止中間DC/DC轉(zhuǎn)換器420集成入DC/DC轉(zhuǎn)換器的模塊內(nèi)或功率襯底上的組件。例如，當(dāng)中間DC/DC轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)為降壓-升壓轉(zhuǎn)換器時，需要的電感器可以防止圖4的DC/DC轉(zhuǎn)換器集成在同一襯底上。在此方面，電感器可以獨(dú)立提供且外部連接，例如，到第一輸入端101或第二輸入端102。圖4的DC/DC轉(zhuǎn)換器的中間DC/DC轉(zhuǎn)換器具有連接到互連第一串聯(lián)電路110的二極管DllO和電容器CllO的節(jié)點(diǎn)的第一端，外部連接到第一輸入端101的第二端，以及連接到第二輸入端102的第三端?？商娲?，圖4的DC/DC轉(zhuǎn)換器的中間DC/DC轉(zhuǎn)換器可以以獨(dú)立模塊提供且外部連接到第一輸入端101、第二輸入端102和互連第一串聯(lián)電路110的二極管DllO和電容器CllO的節(jié)點(diǎn)。中間DC/DC轉(zhuǎn)換器420可以實(shí)現(xiàn)為降壓轉(zhuǎn)換器、降壓-升壓轉(zhuǎn)換器或具有升壓器的變壓器，如結(jié)合圖3所描述?，F(xiàn)在參考圖5，示出根據(jù)本發(fā)明的半橋轉(zhuǎn)換器的示例性實(shí)施例。圖5的半橋轉(zhuǎn)換器可以用于轉(zhuǎn)換DC為AC電壓。為此目的，半橋轉(zhuǎn)換器通過兩輸入端501和502提供正和負(fù)電壓以在輸出端503提供正或負(fù)電壓。半橋轉(zhuǎn)換器還包括連接到正輸入端501的第一開關(guān)元件504和連接到負(fù)輸入端502的第二開關(guān)元件505。為了在輸出端503連續(xù)地提供正和負(fù)半波，半橋轉(zhuǎn)換器配置為交替地導(dǎo)通第一和第二開關(guān)元件504和505。換句話說，導(dǎo)通第一開關(guān)元件504允許在輸出端503提供正電壓以及導(dǎo)通第二開關(guān)元件505允許在輸出端503提供負(fù)電壓。第一和第二開關(guān)元件504和505的每個包括能夠在電感負(fù)載的情況下傳導(dǎo)續(xù)流電
流的體二極管。例如，當(dāng)切斷第一開關(guān)元件504時，電感負(fù)載Lltjad可能導(dǎo)致通過第二開關(guān)元件505的體二極管的續(xù)流電流。同樣地，當(dāng)切斷第二開關(guān)元件505時，電感負(fù)載可能導(dǎo)致通過第一開關(guān)元件504的體二極管的續(xù)流電流。此外，如圖5所示，半橋轉(zhuǎn)換器也包括寄生電感器Lparasiti。。第一寄生電感器在圖5的半橋轉(zhuǎn)換器的正輸入端501不出并且第二寄生電感器在圖5的半橋轉(zhuǎn)換器的負(fù)輸入端502示出。然而，如結(jié)合圖I已經(jīng)解釋的，表示的寄生電感器僅示意圖5的半橋轉(zhuǎn)換器中的寄生電感。因此，圖5所示的寄生電感器不對應(yīng)電子組件(即電感器)，而由各種因素造成且可假設(shè)為設(shè)計(jì)固有的。當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件504時，電流開始在正輸入端501和輸出端503之間流動。圖5的半橋轉(zhuǎn)換器的寄生電感產(chǎn)生電流相對于電壓的延遲。當(dāng)導(dǎo)通圖5的半橋轉(zhuǎn)換器的開關(guān)元件505時，同樣適用。換句話說，寄生電感減小了電流變化率，有利地有助于減少圖5的半橋轉(zhuǎn)換器的開啟損耗。然而，寄生電感對圖5的半橋轉(zhuǎn)換器的關(guān)斷行為不利地 影響。具體地，當(dāng)切斷開關(guān)元件504時，寄生電感釋放包含在寄生電感的磁場中的能量。從而，寄生電感迫使電流通過開關(guān)元件504流動以阻止其關(guān)斷。同樣地，當(dāng)切斷開關(guān)元件505時，寄生電感將迫使電流通過開關(guān)元件505流動以防止其立即關(guān)斷。為了避免寄生電感阻止開關(guān)元件504和505關(guān)斷，圖5的半橋轉(zhuǎn)換器提供耦合在正和負(fù)輸入端501和502之間的第一串聯(lián)電路510。第一串聯(lián)電路510包括第一二極管D511、電容器C510和第二二極管D512。第一二極管D511具有連接到正輸入端501的陽極端以及第二二極管D512具有連接到負(fù)輸入端502的陰極端。由于提供耦合在正輸入端501和負(fù)輸入端502之間的第一串聯(lián)電路510，當(dāng)切斷第一開關(guān)元件504時，感應(yīng)的正電流可以臨時儲存在電容器D510中，且當(dāng)切斷第二開關(guān)元件505時，感應(yīng)的負(fù)電流可以臨時儲存在電容器C510中。因此，在切斷開關(guān)元件504和505期間，第一串聯(lián)電路510防止由寄生電感感應(yīng)的電流對圖5的半橋轉(zhuǎn)換器的關(guān)斷損耗有貢獻(xiàn)。圖5的半橋轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括與第一串聯(lián)電路510的第一二極管D511并聯(lián)并且與第二二極管D512并聯(lián)耦合的有源電路520。當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件504或505時，有源電路521,522允許控制第一串聯(lián)電路的電容器C510中臨時儲存的能量的釋放，以使其不消除寄生電感的積極作用。在圖5的半橋轉(zhuǎn)換器中，有源電路521和522包括兩個串聯(lián)電路，每個包括電感器L521、L522和電阻器R521、R522。為了避免和第一串聯(lián)電路510混淆，電感器L521和電阻器R521的串聯(lián)電路下面稱為第二串聯(lián)電路521，而電感器L522和電阻器R522的串聯(lián)電路下面稱為第三串聯(lián)電路522。第二串聯(lián)電路521并聯(lián)到第一串聯(lián)電路510的第一二極管D511。第三串聯(lián)電路522并聯(lián)到第一串聯(lián)電路510的二極管D512。當(dāng)導(dǎo)通任一第一開關(guān)兀件504或第二開關(guān)兀件505時，電感器L521和L522有助于有源電路521和522防止從第一串聯(lián)電路510的電容器C510中釋放臨時儲存的能量的影響。為此目的，電感L521和L522的值基于圖5的半橋轉(zhuǎn)換器的寄生電感的估計(jì)或測量
值確定。更詳細(xì)地，電感器L521和L522以和圖5的半橋轉(zhuǎn)換器的寄生電感相同的方式延遲電流，當(dāng)導(dǎo)通相應(yīng)的開關(guān)元件504和505時，有源電路521和522實(shí)現(xiàn)限制從電容器C510流到開關(guān)元件504和505的電流為一電流值，該電流值遠(yuǎn)低于經(jīng)由相應(yīng)的正或負(fù)輸入端501和502提供到開關(guān)元件504和505的電流。當(dāng)切斷相應(yīng)的開關(guān)元件504和505時，有源電路521和522通過至少部分地在相應(yīng)的電阻器R521或R522上消耗臨時儲存的能量，進(jìn)一步控制電容器C510中臨時儲存的能
量的釋放。換句話說，當(dāng)切斷任一開關(guān)元件504或505時，放電電流開始從電容器C510流向相應(yīng)的第二串聯(lián)電路521或第三串聯(lián)電路522，以使相應(yīng)的電阻器R521或R522至少部分地消耗電容器C510臨時儲存的能量。結(jié)果，從第一串聯(lián)電路510的電容器C510釋放臨時儲存的能量，而不對圖I的半橋轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)的開啟行為有不利的影響。結(jié)果，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件504和505時，第一串聯(lián)電路510和有源電路521和522的組合允許保持圖5的半橋轉(zhuǎn)換器的寄生電感的積極作用。當(dāng)切斷開關(guān)元件504和505時， 沒有不利的作用。現(xiàn)在參考圖6，圖示根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的半橋轉(zhuǎn)換器。圖6的半橋轉(zhuǎn)換器基于圖5的半橋轉(zhuǎn)換器，其中相應(yīng)的部分給出相應(yīng)的附圖標(biāo)記和術(shù)語。由于簡潔性的原因，省略相應(yīng)部分的詳細(xì)描述。圖6的半橋轉(zhuǎn)換器不同于圖5的半橋轉(zhuǎn)換器在于有源電路620。詳細(xì)地，圖6的半橋轉(zhuǎn)換器也包括耦合在正和負(fù)輸入端501和502之間的第一二極管D511、電容器C510和第二二極管D512的第一串聯(lián)電路110。當(dāng)切斷任一開關(guān)元件504或開關(guān)元件505時，第一串聯(lián)電路的二極管D511和D512也允許在電容器C510中臨時儲存
由寄生電感感應(yīng)的能量。為了釋放從電容器C510釋放臨時儲存的能量，圖6的半橋轉(zhuǎn)換器提供包括中間DC/DC轉(zhuǎn)換器的有源電路620。圖6的半橋轉(zhuǎn)換器的中間DC/DC轉(zhuǎn)換器620包括并聯(lián)到第一串聯(lián)電路510的第一二極管D511的第一和第二端以及并聯(lián)到第一串聯(lián)電路510的第二二極管D512的第三和第四端。結(jié)合圖3的DC/DC轉(zhuǎn)換器320描述，DC/DC轉(zhuǎn)換器眾所周知的實(shí)現(xiàn)是被用于上轉(zhuǎn)換或下轉(zhuǎn)換來自第一串聯(lián)電路510的電容器C510儲存的能量。對于眾所周知的中間DC/DC轉(zhuǎn)換器，例子是降壓轉(zhuǎn)換器、降壓-升壓轉(zhuǎn)換器或基于變壓器的升壓器電路。當(dāng)導(dǎo)通第一或第二開關(guān)元件504或505時，圖6的中間DC/DC轉(zhuǎn)換器620可被控制以防止從第一串聯(lián)電路510的電容器C510釋放臨時儲存的能量。這可以通過控制中間DC/DC轉(zhuǎn)換器620實(shí)現(xiàn)，以當(dāng)導(dǎo)通第一開關(guān)元件504時，防止電流在第一和第二端之間流動，并且當(dāng)導(dǎo)通第二開關(guān)元件505時，控制中間DC/DC轉(zhuǎn)換器620以防止電流在第三和第四端之間流動。此外，當(dāng)切斷各自的第一或第二開關(guān)元件504或505時，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器620被控制，以基于外部提供的DC輸入電壓，轉(zhuǎn)換第一串聯(lián)電路510的電容器C510臨時儲存的能量，用于供給轉(zhuǎn)換能量到第一或第二輸入端501或502。換句話說，當(dāng)檢測到中間DC/DC轉(zhuǎn)換器620的第一和第二端之間的正電壓，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器620可被控制以轉(zhuǎn)換保存的能量為經(jīng)由正和負(fù)輸入端510和520提供的DC輸入電壓，以經(jīng)由中間DC/DC轉(zhuǎn)換器620的第一和第三端提供轉(zhuǎn)換能量到正和負(fù)輸入端501和 502。類似地，當(dāng)檢測到中間DC/DC轉(zhuǎn)換器620的第三和第四端之間的負(fù)電壓，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器620可被控制以轉(zhuǎn)換保存的能量為DC輸入電壓，以經(jīng)由中間DC/DC轉(zhuǎn)換器620的第一和第三端提供轉(zhuǎn)換能量到正和負(fù)輸入端501和502。因此，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器允許再生在電容器C510中儲存的能量，以有助于增加圖6的半橋轉(zhuǎn)換器的總效率。此外，根據(jù)本發(fā)明的半橋轉(zhuǎn)換器不限于圖5和6示出的實(shí)施例。通過用有源電路(包括電阻器，其具有連接到互連第一串聯(lián)電路510的二極管D511和電容器C510的節(jié)點(diǎn)的第一端以及連接到正輸入端501的第二端，并且，具有另一電阻器，其具有連接到互連第一串聯(lián)電路510的二極管D512和電容器C510的節(jié)點(diǎn)的第一端 以及連接到負(fù)輸入端502的第二端，以允許所述電阻器的外部附加)代替有源電路521和522，圖5的半橋轉(zhuǎn)換器也適配與圖2的實(shí)施例相似的方式。此外，圖6的半橋轉(zhuǎn)換器通過提供中間DC/DC轉(zhuǎn)換器也適合圖4的實(shí)施例，中間DC/DC轉(zhuǎn)換器具有連接到互連二極管D511和電容器C510的第一節(jié)點(diǎn)的第一端，連接到互連第一串聯(lián)電路510的二極管D512和電容器C510的第二節(jié)點(diǎn)的第二端，連接到各自的正和負(fù)輸入端501和502的第三和第四端，以允許在中間DC/DC轉(zhuǎn)換器中包括外部或至少部分外部連接的元件?，F(xiàn)在參考圖7，示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的混合電壓NPC(MNPC)轉(zhuǎn)換器。此實(shí)施例的混合電壓NPC轉(zhuǎn)換器可以用于轉(zhuǎn)換DC到AC電壓。為此目的，圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器通過正和負(fù)輸入端701和702提供正和負(fù)DC電壓以在輸出端703提供正或負(fù)電壓。此外，圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器包括中性端706，以為輸出端703提供處于正和負(fù)電壓中間的中性電壓。圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器包括連接到正輸入端701以通過輸出電路730在輸出端703提供正電壓的第一開關(guān)元件704。此外，圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器包括連接到負(fù)輸入端702以通過輸出電路730在輸出端703提供負(fù)電壓的第二開關(guān)元件705。圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器的輸出電路730包括第一和第二電感器，分別耦合在第一和第二開關(guān)元件704和705以及輸出端703之間。在此方面，第一開關(guān)元件704通過第一電感器耦合到輸出端且第二開關(guān)元件705通過第二電感器耦合到輸出端703。圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器進(jìn)一步包括耦合在中性端706和輸出電路730之間以在輸出端703提供中性電壓的中性點(diǎn)開關(guān)電路740。中性點(diǎn)開關(guān)電路740可以通過兩個二極管和晶體管的互補(bǔ)串聯(lián)電路實(shí)現(xiàn)。第一互補(bǔ)串聯(lián)電路允許切斷第一開關(guān)元件704后對輸出電路730提供中性電壓且第二互補(bǔ)串聯(lián)電路允許切斷第二開關(guān)元件705后對輸出電路730提供中性電壓。圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器也包括寄生電感器Lparasiti。。寄生電感器在輸入端701，702和706示出。然而，寄生電感器應(yīng)該僅示意圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器中的寄生電感器。因此，圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器中的寄生電感器不對應(yīng)電學(xué)元件(即電感器)，而由不同因素造成且可假設(shè)為設(shè)計(jì)固有的。當(dāng)導(dǎo)通第一開關(guān)元件704時，電流開始在正輸入端701和輸出端703間流動。圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器的寄生電感造成電流相對于電壓的延遲。類似地，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件705時，電流開始在負(fù)輸入端702和輸出端703間流動。圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器的寄生電感也使電流產(chǎn)生相對于電壓的延遲。換句話說，寄生電感減小了電流變化率，因此，有利地有助于減少圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器的開啟損耗。然而，圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器的寄生電感對MNPC轉(zhuǎn)換器的關(guān)斷行為不利地影響。具體地，當(dāng)切斷任一第一開關(guān)元件704或第二開關(guān)元件705時，寄生電感釋放包含在寄生電感的磁場中的能量。
因此，寄生電感迫使電流通過各自的第一或第二開關(guān)元件704或705流動以防止其立即關(guān)斷。在此方面，圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器提供分別耦合在正輸入端701和中性端706間或負(fù)輸入端702和中性端706間的第一或第二開關(guān)串聯(lián)電路711和712。第一串聯(lián)電路711包括二極管D711和電容器C711。二極管D711具有連接到正輸入端701的陽極端。第二串聯(lián)電路712包括二極管D712和電容器C712。二極管D712具有連接到負(fù)輸入端702的陰極。更詳細(xì)地，第一串聯(lián)電路711提供一額外的傳導(dǎo)環(huán)路以允許由寄生電感LpaMsiti。感應(yīng)的電流在包括寄生電感Lparasiti。、二極管D711、電容器C711和在輸入端701和706間提供的DC輸入電壓的環(huán)路中循環(huán)。第二串聯(lián)電路712也提供傳導(dǎo)環(huán)路以允許由寄生電感Lparasitic感應(yīng)的電流在包括寄生電感Lparasiti。、二極管D712、電容器C712和在輸入端702和706間的DC輸入電源的環(huán)路中循環(huán)。因此，當(dāng)切斷開關(guān)元件704時，感應(yīng)電流可被臨時儲存在電容器C711中或當(dāng)切斷開關(guān)元件705時，感應(yīng)電流可被臨時儲存在電容器C712中。結(jié)果，第一串聯(lián)電路711和第二串聯(lián)電路712防止在相應(yīng)的開關(guān)元件704或705切斷期間由寄生電感感應(yīng)的電流對圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器的關(guān)斷損耗有貢獻(xiàn)。為了轉(zhuǎn)換串聯(lián)電路711的電容器C711和第二串聯(lián)電路712的電容器C712中臨時儲存的能量，圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器還包括分別與第一或第二串聯(lián)電路711和712的二極管D711和D712并聯(lián)耦合的有源電路721和722。具體地，有源電路721和722控制相應(yīng)的第一或第二電容器C711或C712中臨時儲存的能量的釋放，使得導(dǎo)通各自的第一或第二開關(guān)元件704和705時不消除寄生電感的積極作用。在圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器中，第一有源電路721包括電感器L721和電阻器R721。電感器L721和電阻器R721的串聯(lián)電路并行連接到第一或第二串聯(lián)電路711的二極管D711。第二有源電路722也包括電感器L722和電阻器R722。電感器L722和電阻器R722的串聯(lián)電路并聯(lián)連接到第二串聯(lián)電路712的二極管D712。電感器L721和電感器L722有助于有源電路721和722的作用，也就是當(dāng)導(dǎo)通各自的開關(guān)元件704或705時，防止從各自的電容器C711或C712釋放臨時儲存的能量。為此目的，每個電感器L721和L722的值基于圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器的寄生電感器的估計(jì)或測量
值確定。更詳細(xì)地，當(dāng)電感器L721和L722以和寄生電感相似的方式延遲電流時，當(dāng)導(dǎo)通各自的開關(guān)元件704或705時，每個有源電路721和722限制電流從相應(yīng)的電容器C711和C712流到相應(yīng)的開關(guān)元件704和705以使開關(guān)元件704和705僅可能承受一放電電流值，該放電電流值遠(yuǎn)低于經(jīng)由相應(yīng)的正或負(fù)輸入端701或702提供到各自的開關(guān)元件704或705的電流。當(dāng)切斷相應(yīng)的開關(guān)元件704或702時，有源電路721和722還通過至少部分地在各自的電阻器R721或R722上消耗臨時儲存的能量來控制在各自的電容器C711或C712中臨時儲存的能量的釋放。換句話說，當(dāng)切斷開關(guān)元件704時，放電電流開始在包括電容器C711、電感器L721、電阻器R721和連接在輸入端701和706之間的DC輸入電源的傳導(dǎo)環(huán)路中流動。類似地，當(dāng)切斷開關(guān)元件705時，放電電流也開始在包括電容器C712、電感器L722、電阻器R722和連接在輸入端702和706之間的DC輸入電源的傳導(dǎo)環(huán)路中流動。因此，從第一串聯(lián)電路711的電容器C711和從第二串聯(lián)電路712的電容器C712中釋放臨時儲存的能量，而對圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器的改進(jìn)的開啟行為沒有不利的影響。
結(jié)果，第一串聯(lián)電路711和第一有源電路721的組合以及第二串聯(lián)電路712和第二有源電路722的組合，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件704或705時，允許保持圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器的寄生電感的積極作用，當(dāng)切斷開關(guān)元件704或705時，沒有不利的作用?，F(xiàn)在參考圖8，圖示了根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的MNPC轉(zhuǎn)換器。圖8的MNPC轉(zhuǎn)換器基于圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器，相應(yīng)部分給予相應(yīng)的附圖標(biāo)記和術(shù)語。由于簡潔性的原因，省略相應(yīng)部分的詳細(xì)描述。圖8的MNPC轉(zhuǎn)換器不同于圖7的MNPC轉(zhuǎn)換器之處為第一和第二有源電路821和822。詳細(xì)地，圖8的MNPC轉(zhuǎn)換器也包括第一和第二串聯(lián)電路711和712，每一個電路具有分別耦合在正輸入端701和中性端706之間的二極管和耦合在負(fù)輸入端702和中性端706之間的電容器。當(dāng)切斷開關(guān)元件704時，第一串聯(lián)電路711中的二極管D711也允許臨時在電容器C711中儲存由寄生電感感應(yīng)的能量。類似地，當(dāng)切斷開關(guān)元件705時，第二串聯(lián)電路712中的二極管D712也允許臨時在電容器C712中儲存由寄生電感感應(yīng)的能量。為了釋放電容器C711或C712中臨時儲存的能量，圖8的MNPC轉(zhuǎn)換器提供第一和第二中間DC/DC轉(zhuǎn)換器821和822以控制第一或第二串聯(lián)電路711或712的各自的第一或第二電容器C711或C712臨時儲存的能量的釋放。更詳細(xì)地，第一中間DC/DC轉(zhuǎn)換器821包括并聯(lián)連接到第一串聯(lián)電路711的第一二極管D711的第一和第二終端并且包括連接到中性端706的第三終端。第二中間DC/DC轉(zhuǎn)換器822包括并聯(lián)連接到第二串聯(lián)電路712的二極管D712的第一和第二終端并且包括連接到中性端706的第三終端。當(dāng)導(dǎo)通相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件704或705時，第一和第二中間DC/DC轉(zhuǎn)換器821和822可以被控制以防止從第一或第二串聯(lián)電路711、712相應(yīng)的第一或第二電容器C711和C712釋放臨時儲存的能量。換句話說，當(dāng)導(dǎo)通第一開關(guān)元件704時，可以控制第一中間DC/DC轉(zhuǎn)換器821以防止能量在第一和第二終端之間流動。此外，當(dāng)導(dǎo)通第二開關(guān)元件705時，可以控制第二中間DC/DC轉(zhuǎn)換器822以防止電流在第一和第二終端之間流動。此外，當(dāng)切斷相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件704或705時，基于外部提供的DC輸入電壓，第一和第二中間DC/DC轉(zhuǎn)換器821和822可以被控制以轉(zhuǎn)換第一或第二串聯(lián)電路711或712的相應(yīng)的第一或第二電容器C711或C712臨時儲存的能量，以供應(yīng)轉(zhuǎn)換能量到相應(yīng)的正輸入或負(fù)輸入端701或702。更詳細(xì)地，當(dāng)切斷第一開關(guān)元件704時，第一中間DC/DC轉(zhuǎn)換器821檢測到第一和第二輸入端之間的電壓時，可以控制中間DC/DC轉(zhuǎn)換器以上轉(zhuǎn)換或下轉(zhuǎn)換與正輸入端701和中性端706之間的電壓對應(yīng)的包含的能量，以供應(yīng)轉(zhuǎn)換的能量到相應(yīng)的正輸入端701。類似地，當(dāng)切斷第二開關(guān)元件705時，第二中間DC/DC轉(zhuǎn)換器822在檢測到第一和第二輸入端之間的電壓時，可以被控制以轉(zhuǎn)換與負(fù)輸入端702和中性端706之間的電壓對應(yīng)的能量，以供應(yīng)轉(zhuǎn)換的能量到相應(yīng)的負(fù)輸入端702。結(jié)果，圖8的MNPC轉(zhuǎn)換器允許利用中間DC/DC轉(zhuǎn)換器再生電容器C711和C712的存儲能量以增加MNPC轉(zhuǎn)換器電路的總效率。
因此，串聯(lián)電路711和有源電路821的組合以及串聯(lián)電路712和有源電路822的組合允許圖8的MNPC轉(zhuǎn)換器的寄生電感在導(dǎo)通相應(yīng)的開關(guān)元件705時保持積極作用，而當(dāng)切斷相應(yīng)的開關(guān)元件704或705時，再生存儲的能量。另外，依照本發(fā)明的MNPC轉(zhuǎn)換器并不限于圖7或8所示的實(shí)施例，而有源電路721,722和821和822的布置易于適配以達(dá)到關(guān)于圖2和4描述的優(yōu)點(diǎn)。現(xiàn)在參考圖9，示出根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的NPC轉(zhuǎn)換器的一個電路圖。圖9的NPC轉(zhuǎn)換器基于圖7的NPC轉(zhuǎn)換器，其中相應(yīng)部分給予相應(yīng)的附圖標(biāo)記和術(shù)語。由于簡潔性的原因，省略相應(yīng)部分的詳細(xì)描述。具體地，圖9的NPC轉(zhuǎn)換器不同于圖7的NPC轉(zhuǎn)換器在于，中性端706和輸出電路730之間耦合的用于在輸出端703提供中性電壓的中性點(diǎn)開關(guān)電路940。圖9的NPC轉(zhuǎn)換器的中性點(diǎn)開關(guān)電路940非常相似于已經(jīng)在本發(fā)明背景技術(shù)中討論的圖16的中性點(diǎn)開關(guān)電路。因此，由于簡潔性的原因，省略關(guān)于它的詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)意識到圖9的NPC轉(zhuǎn)換器也包括第一串聯(lián)電路711和第一有源電路721的組合，以及第二串聯(lián)電路712和第二有源電路722的組合，允許圖9的NPC轉(zhuǎn)換器的寄生電感在導(dǎo)通相應(yīng)的開關(guān)元件704或705時保持積極作用，而當(dāng)切斷開關(guān)元件704或705時無不利作用?，F(xiàn)在參考圖10，示出根據(jù)本發(fā)明的半橋轉(zhuǎn)換器的示例性實(shí)施例。根據(jù)此實(shí)施例的半橋轉(zhuǎn)換器可以用于轉(zhuǎn)換DC電壓為AC電壓。為此目的，圖10的半橋轉(zhuǎn)換器經(jīng)由正輸入端501和負(fù)輸入端502提供DC輸入電壓。根據(jù)圖10的半橋轉(zhuǎn)換器包括連接到正輸入端501的第一開關(guān)元件504，用于經(jīng)由輸出電路1030在輸出端503提供正輸入電壓。根據(jù)圖10的半橋轉(zhuǎn)換器還包括連接到負(fù)輸入端502的第二開關(guān)兀件505,用于經(jīng)由輸出電路1030在輸出端503提供負(fù)輸入電壓。第一和第二開關(guān)元件504和505的每個包括在電感負(fù)載情況下能夠傳導(dǎo)續(xù)流電流的體二極管。輸出電路1030包括分別耦合在第一以及第二開關(guān)元件504和505和輸出端之間
的第一和第二電感器。換句話說，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件504時，電流在正輸入端501、第一開關(guān)元件504、輸出電路1030的第一電感器和輸出端503之間流動。此外，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件505時，電流在負(fù)輸入端502、第二開關(guān)元件505、輸出電路1030的第二電感器和輸出端503之間流動。在圖10的半橋轉(zhuǎn)換器中，第一二極管Dl是陰極端連接到第一輸入端501以及陽極端連接到互連第二開關(guān)元件505和輸出電路1030的第二電感器的節(jié)點(diǎn)。第二二極管D2是陽極端連接到第二輸入端502以及陰極端連接到互連第一開關(guān)元件504和輸出電路1030的第一電感器的另一個節(jié)點(diǎn)。因此，第一開關(guān)元件504和第二開關(guān)元件505在第一輸入端501和第二輸入端502之間提供不同的導(dǎo)電路徑。對于第一開關(guān)元件504和第二開關(guān)元件505的不同導(dǎo)電路徑經(jīng)由輸出電路互相去耦(decouple)。結(jié)果，圖10的半橋轉(zhuǎn)換器防止開關(guān)電流從第一和第二開關(guān)元件504和505流過，也就是，電路在開啟任一個第一或第二開關(guān)元件504或505期間消除了交叉?zhèn)鲗?dǎo)。這可能如下所示
·
設(shè)想一假定的交叉?zhèn)鲗?dǎo)電流，在圖10的半橋轉(zhuǎn)換器中，交叉?zhèn)鲗?dǎo)電流將不得不通過第一開關(guān)元件504、輸出電路1030的第一和第二電感器和第二開關(guān)元件505流動，反之亦然。然而，因?yàn)檩敵鲭娐?030的第一和第二電感器相對于電壓延遲了電流，開關(guān)元件504或505的體二極管的恢復(fù)相對于低電感耦合二極管Dl和D2減慢。結(jié)果，當(dāng)導(dǎo)通互補(bǔ)的第一或第二開關(guān)元件504或505時，第一或第二開關(guān)元件504或505的體二極管將不會傳導(dǎo)反向恢復(fù)電流。換句話說，通過去耦圖10的半橋轉(zhuǎn)換器的第一和第二開關(guān)元件504和505，當(dāng)導(dǎo)通第一或第二開關(guān)元件504或505時，可能從互補(bǔ)的第一或第二開關(guān)元件504或505的體二極管轉(zhuǎn)移(shift)反向恢復(fù)電流到相應(yīng)的二極管Dl或D2，以防止互補(bǔ)的第一或第二開關(guān)元件504或505臨時開啟，其可能通過到互補(bǔ)的第一或第二開關(guān)元件504或505的柵極-集電極(gate-collector)或柵極-漏極(gate-drain)容量的電容性電壓脈沖觸發(fā)。根據(jù)另一替代實(shí)施例，圖10的半橋轉(zhuǎn)換器適合用替代性的帶有產(chǎn)生自連接的作為寄生電感的相應(yīng)電感的輸出布置替換包括第一和第二電感器的輸出電路1030。例如，實(shí)現(xiàn)第一和第二開關(guān)元件504和505到輸出端503的連接為螺旋連接也將導(dǎo)致第一和第二開關(guān)元件504和504的電感去耦。圖10的半橋轉(zhuǎn)換器的示例性實(shí)施例也允許進(jìn)一步修改以減少半橋轉(zhuǎn)換器的開啟損耗通過選擇二極管Dl和D2以比相應(yīng)的第一和第二開關(guān)元件504和505包括的體二極管有更高的前向電壓降，在關(guān)斷期間二極管是有效的。因此，續(xù)流電流分配到相應(yīng)的第一和第二開關(guān)元件504和505的體二極管。然而，因?yàn)橥ㄟ^選擇有不同前向電壓降的二極管可以達(dá)到的電壓差可能(對于一些應(yīng)用)相比于通過感應(yīng)續(xù)流電流達(dá)到的電勢差小，對于續(xù)流電流需要時間調(diào)整，使得其只能流過相應(yīng)的第一和第二開關(guān)元件504或505的體二極管而不是流過二極管Dl和D2?，F(xiàn)在參考圖11和12，表示圖8和9的NPC轉(zhuǎn)換器的示例性實(shí)現(xiàn)方式。當(dāng)設(shè)計(jì)功率模塊時，在電路中最小化電感耦合的通常方法是，例如，適配電路組件的幾何布置以最小化互相間的距離，調(diào)整電路的分區(qū)以形成盡可能少的硬件模塊或功率襯底(power substrate),以及在硬件組件之間采用盡可能小寄生電感的互連,例如在陶瓷層上的銅布線，模塊/功率襯底之間的同軸電纜或模塊/功率襯底之間的雙絞線電纜。相反，圖8和9的任一 NPC轉(zhuǎn)換器的實(shí)施方式，如圖11和12所示，使用的事實(shí)是模塊設(shè)計(jì)可以故意利用由非優(yōu)化的組件相互距離、在不同的功率模塊或功率襯底上的一組電路組件或使用高電感的互連產(chǎn)生寄生電感。例如，高電流傳導(dǎo)連接(即螺旋接觸連接)引入聞電感f禹合。對于圖8和9的NPC轉(zhuǎn)換器的任一實(shí)現(xiàn)方式，如圖11和12所示，有必要在不同的功率襯底上或在不同的功率模塊中布置組件。在這種情況下，能夠布置組件以在電路性能上電感有正的影響的位置產(chǎn)生“寄生”電感。更詳細(xì)地，圖11的NPC轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)在組1152中布置第一開關(guān)元件704并在組1151中布置第二開關(guān)元件705。在圖11的NPC轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)中，組1151和1152對應(yīng)于不同的功率襯底或不同的功率模塊。具體地，組1151包括如下組件二極管Dll、D12，晶體管T941，第一開關(guān)元件705和二極管D941。組1152包括如下組件二極管D21、D22，晶體管T942，第二開關(guān)元件704和二極管D942。對于每個組1151和1152，在包括的組件之間最小化電感耦合。
每個組1151和1152之外的組件的連接不需要最小化電感耦合。例如，在兩個組1151和1152之間的組件連接可以引入一些電感。第一或第二串聯(lián)電路711或712到相應(yīng)的第二或第一組1152和1151的連接是特別重要的。最小化第一和第二串聯(lián)電路711和712的第一和第二電容器C711和C712到相應(yīng)的第二或第一組組件1152或1151的電感耦合提高臨時儲存在電容器C711和C712中的能量的量，并且因此提高圖11的NPC轉(zhuǎn)換器的效率。因此，第一和第二電容器C711和C712到相應(yīng)的第二或第一組組件1152或1151的連接應(yīng)該是盡可能低的電感或第一或第二串聯(lián)電路711或712不得不被合并入相應(yīng)的第二或第一組組件1152或1151。另外，圖12的MNPC轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)在組1252中布置第一開關(guān)元件704并且在組1251中布置第二開關(guān)元件705。在圖12的MNPC轉(zhuǎn)換器的實(shí)現(xiàn)中，組1251和1252對應(yīng)于不同的功率襯底或不同的功率模塊。具體地，組1251包括如下組件二極管Dl、晶體管T741、第一開關(guān)元件705和二極管D741。組1252包括如下組件二極管D2、晶體管T742、第二開關(guān)元件705和二極管D742。對于每個組1251和1252，在包括的組件之間最小化電感耦合。每個組1251和1252之外的組件的連接不需要最小化電感耦合。例如，在兩個組1251和1252之間的組件連接可能引入一些電感。第一或第二串聯(lián)電路711或712到相應(yīng)的第二或第一組1252和1251的連接是特別重要的。最小化第一和第二串聯(lián)電路711和712的第一和第二電容器C711和C712到相應(yīng)的第二或第一組組件1252或1251的電感耦合提高臨時儲存在電容器C711和C712中的能量的量，并且因此改進(jìn)圖12的NPC轉(zhuǎn)換器的效率。結(jié)果，第一和第二電容器C711和C712到相應(yīng)的第二或第一組組件1252或1251的連接應(yīng)該是盡可能低的電感或第一或第二串聯(lián)電路711或712不得不被合并入相應(yīng)的第二或第一組組件1252或1251?，F(xiàn)在參考圖17，圖示根據(jù)本發(fā)明DC/DC轉(zhuǎn)換器的替代實(shí)施例。圖17的DC/DC轉(zhuǎn)換器基于圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中相應(yīng)部分賦予相應(yīng)的附圖標(biāo)記和術(shù)語。由于簡潔性的原因，省略相應(yīng)部分的詳細(xì)描述。圖17的DC/DC轉(zhuǎn)換器不同于圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器在于為了在輸出端103提供低電壓的I禹合到第二輸入端102的開關(guān)兀件1705以及I禹合在第一輸入端101和輸出端103之間的續(xù)流二極管1704。在圖17的示例性實(shí)施例中表示為電感器Lltjad的電感負(fù)載的情況下，切斷開關(guān)元件1705導(dǎo)致在電感負(fù)載Lltjad中感應(yīng)續(xù)流電流。該續(xù)流電流通過續(xù)流二極管1704傳導(dǎo)。此外，圖17的DC/DC轉(zhuǎn)換器連接到有源電感器，該有源電感器表示為電壓源和電
感器Lltjad的串聯(lián)電路。如參考圖2描述的，因?yàn)镈C/DC轉(zhuǎn)換器也包括相同的串聯(lián)電路110和相同的有源電路220，串聯(lián)電路110和有源電路220的組合也允許圖17的DC/DC轉(zhuǎn)換器的寄生電感在導(dǎo)通開關(guān)元件104時保持積極的作用，當(dāng)切斷開關(guān)元件1705時無不利的作用。
根據(jù)另一實(shí)施例，DC/DC轉(zhuǎn)換器的電路可以利用作為DC/DC升壓器或有源PFC-升壓器。為此目的，終端103和終端102或101作為第一和第二輸入端并且相應(yīng)的其他終端101或102作為輸出端。因此，圖17的DC/DC轉(zhuǎn)換器可以用來給電池充電。現(xiàn)在參考圖18，示出根據(jù)本發(fā)明的DC/DC轉(zhuǎn)換器的替代實(shí)施例。圖18的DC/DC轉(zhuǎn)換器指出DC/DC轉(zhuǎn)換器到DC輸入電壓源(例如電池)的不同連接。圖18的DC/DC轉(zhuǎn)換器基于圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中相應(yīng)部分賦予相應(yīng)的附圖標(biāo)記和術(shù)語。由于簡潔性的原因，省略相應(yīng)部分的詳細(xì)描述。圖18的DC/DC轉(zhuǎn)換器不同于圖2的DC/DC轉(zhuǎn)換器在于第一串聯(lián)電路。詳細(xì)地，圖18的DC/DC轉(zhuǎn)換器也包括二極管D1810和電容C1810的第一串聯(lián)電路1810。第一串聯(lián)電路1810連接在第一輸入端101和第三輸入端1807之間。第一和第三輸入端101、1807給DC/DC轉(zhuǎn)換器供應(yīng)相同的電壓。第一和第三輸入端101、1807 二者連接到DC電源的正端，而第二輸入端102連接到DC電源的負(fù)端。第一和第三輸入端101和1807在引入的電感I禹合的量上不同。第一輸入端101以高電感耦合量連接到DC電源的正端，而第三輸入端1807以低電感耦合量連接到DC輸入電源的正端。在圖18的實(shí)施例中，不同的電感耦合由不同的連接產(chǎn)生。通過第一輸入端101的連接，例如，可以實(shí)現(xiàn)為高電感電流螺旋連接。通過第一輸入端的連接引入寄生電感Lparasitic0通過第三輸入端1807的連接，例如，可以實(shí)現(xiàn)為低電感、低電流傳導(dǎo)的同軸電纜或雙絞線電纜。作為一個示例，在圖18的實(shí)施例中，DC/DC轉(zhuǎn)換器包括與第二輸入端102供應(yīng)相同電勢的第四輸入端1808用于連接續(xù)流二極管105。利用第四輸入端1808，提供互補(bǔ)連接到第三輸入端1807的連接，其可以，例如，分別實(shí)現(xiàn)為低電感、低反向電流傳導(dǎo)的同軸電纜二類線或雙絞線電纜。當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，電流開始在第一輸入端101和輸出端103之間流動。圖18的DC/DC轉(zhuǎn)換器的寄生電感Lparasitie導(dǎo)致電流相對于電壓的延遲。換句話說，寄生電感減少了電流變化率，因此，有利地有助于減少圖18的DC/DC轉(zhuǎn)換器的開啟損耗。圖18的DC/DC轉(zhuǎn)換器的第一串聯(lián)電路1810使得通過寄生電感Lparasitie感應(yīng)的電流能夠在包括寄生電感Lparasiti。、二極管D1810、電容器C1810和第一和第三輸入端101和1807的環(huán)路中循環(huán)。因此，當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，感應(yīng)電流可以至少部分地臨時儲存在電容器C1810中。
此外，圖18的DC/DC轉(zhuǎn)換器包括和二極管D1810并聯(lián)耦合的有源電路220。有源電路220控制第一串聯(lián)電路1810的電容器C1810的臨時儲存的能量的釋放，以致當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，其不會消除寄生電感的積極作用。具體地，有源電路220控制第一串聯(lián)電路1810的電容器C1810的臨時儲存的能量的釋放，以致當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，其不會消除寄生電感的積極作用。在圖18的DC/DC轉(zhuǎn)換器中，有源電路220包括電阻器R220。電阻器R220通過第一和第三輸入端101和1807與第一串聯(lián)電路1810的二極管D1810并聯(lián)連接。電阻器R220也和電容器C1810并聯(lián)連接。由于有源電路220的電阻器R220和第一串聯(lián)電路的電容器C1810并聯(lián)連接，所以當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，寄生電感Lparasitie的感應(yīng)電流的能量也可以至少部分地消耗在電阻器R220上。此外，電容器C1810臨時儲存的能量也可以通過在包括電容器C1810和電阻器R220的傳導(dǎo)環(huán)路上流動的電流而至少部分地消耗。因此，從第一串聯(lián)電路1810的電容器C1810釋放臨時儲存的能量，對圖18的DC/ DC轉(zhuǎn)換器改進(jìn)的開啟行為沒有不利的影響。結(jié)果，當(dāng)導(dǎo)通開關(guān)元件104時，串聯(lián)電路1810和有源電路220的組合也允許保持圖18的DC/DC轉(zhuǎn)換器的寄生電感的積極作用，而當(dāng)切斷開關(guān)元件104時，沒有不利的作用。
權(quán)利要求
1.一種用于將通過第一和第二輸入端(101,102)供應(yīng)的DC輸入電壓轉(zhuǎn)換為在輸出端(103)的DC輸出電壓的DC/DC轉(zhuǎn)換器，該DC/DC轉(zhuǎn)換器具有寄生電感，該DC/DC轉(zhuǎn)換器包括 連接到第一或第二輸入端(101,102)之一以在輸出端(103)提供第一電壓的開關(guān)兀件(104)； 在另一輸入端(102，101)和輸出端(103)之間耦合的續(xù)流元件(105)，允許續(xù)流電流流過輸出端(103)； 二極管和電容器的第一串聯(lián)電路(110),其中二極管f禹合到一個輸入端(101,102),并且當(dāng)切斷開關(guān)元件(104)時允許在電容器中臨時儲存由寄生電感感應(yīng)的能量； 有源電路(120 ；220 ；320 ;420)，其與第一串聯(lián)電路(110)的二極管并聯(lián)耦合以控制第一串聯(lián)電路(110)的電容器的臨時儲存能量的釋放。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中第一串聯(lián)電路(110)在第一輸入端和第二輸入端(101,102)之間I禹合或在第一輸入端(101)和第三輸入端(104)之間I禹合,第一和第三輸入端(101,107)供應(yīng)相同的第一電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中有源電路(120)包括和第一串聯(lián)電路(110)的二極管并聯(lián)連接的電感器和電阻器的第二串聯(lián)電路， 當(dāng)開關(guān)元件(104)導(dǎo)通時，有源電路(120)防止從第一串聯(lián)電路(110)的電容器釋放臨時儲存的能量，以及 當(dāng)開關(guān)元件(104)切斷時，有源電路(120)通過至少部分地在電阻器上消耗臨時儲存的能量釋放電容器臨時儲存的能量。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中有源電路(320)包括電阻器，其第一端連接到互連第一串聯(lián)電路(110)的二極管和電容器的節(jié)點(diǎn)，且第二端連接到第一輸入端(101)， 當(dāng)開關(guān)元件(104)導(dǎo)通時，有源電路(120)防止從第一串聯(lián)電路(110)的電容器釋放臨時儲存的能量，以及 當(dāng)開關(guān)元件(104)切斷時，有源電路(120)通過至少部分地在電阻器上消耗臨時儲存的能量釋放電容器臨時儲存的能量。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中有源電路(320)包括中間轉(zhuǎn)換器，其第一和第二端與第一串聯(lián)電路(110)的二極管并聯(lián)連接，且第三端連接到第二輸入端(102)， 當(dāng)開關(guān)元件(104)導(dǎo)通時，中間轉(zhuǎn)換器被控制以防止從第一串聯(lián)電路(110)的電容器釋放臨時儲存的能量，以及當(dāng)開關(guān)元件(104)切斷時，中間轉(zhuǎn)換器另外被控制以基于外部供應(yīng)的DC輸入電壓轉(zhuǎn)換第一串聯(lián)電路(110)的電容器臨時儲存的能量，以將轉(zhuǎn)換的能量供應(yīng)到第一輸入端(101)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中該中間轉(zhuǎn)換器包括連接到第一輸入端(102)的電感器或者該中間轉(zhuǎn)換器采用高壓組件。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的DC/DC轉(zhuǎn)換器，其中該有源電路(420)包括中間轉(zhuǎn)換器，其第一端連接到互連第一串聯(lián)電路(110)的二極管和電容器的節(jié)點(diǎn)，第二端連接到第一輸入端(101)，且第三端連接到第二輸入端(102)，當(dāng)開關(guān)元件(104)導(dǎo)通時，中間轉(zhuǎn)換器被控制以防止從第一串聯(lián)電路(110)的電容器釋放臨時儲存的能量，以及 當(dāng)開關(guān)元件(104)切斷時，另外控制該中間轉(zhuǎn)換器，以基于外部供應(yīng)的DC輸入電壓轉(zhuǎn)換第一串聯(lián)電路(110)的電容器的臨時儲存的能量，以將轉(zhuǎn)換的能量供應(yīng)到第一輸入端(101)。
8.一種用于將DC輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出端(503)的AC輸出電壓的半橋轉(zhuǎn)換器,該DC輸入電壓通過正和負(fù)輸入端(501，502)作為正和負(fù)電壓供應(yīng)，該半橋轉(zhuǎn)換器具有寄生電感并且包括 第一開關(guān)元件(504)，其連接到正輸入端(501)以在輸出端(503)提供正電壓； 第二開關(guān)元件(505)，其連接到負(fù)輸入端(502)以在輸出端(503)提供負(fù)電壓； 第一二極管、電容器和第二二極管的第一串聯(lián)電路(510)，該第一串聯(lián)電路耦合在正和負(fù)輸入端(501,502)之間，其中 當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)元件(504)切斷時，該第一二極管允許在電容器中臨時儲存由寄生電感感應(yīng)的能量，并且 當(dāng)?shù)诙_關(guān)元件(505)切斷時，第二二極管允許在電容器中臨時儲存由該寄生電感或另一個寄生電感感應(yīng)的能量； 有源電路(521，522 ;620)，其和第一串聯(lián)電路(510)并聯(lián)耦合以控制第一串聯(lián)電路(510)的電容器臨時儲存的能量的釋放。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半橋轉(zhuǎn)換器，其中有源電路(521，522)包括第一電阻器和第一電感器的第二串聯(lián)電路(521)，第二串聯(lián)電路和第一串聯(lián)電路(510)的第一二極管并聯(lián)連接，并且包括第二電阻器和第二電感器的第三串聯(lián)電路(522)，第三串聯(lián)電路和第一串聯(lián)電路(510)的第二二極管并聯(lián)連接， 當(dāng)相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件(504，505)導(dǎo)通時，第一有源電路(521，522)防止從串聯(lián)電路(510)的電容器釋放臨時儲存的能量，以及 當(dāng)相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件(504，505)切斷時，有源電路(521，522)通過至少部分地在第一或第二電阻器上消耗臨時儲存的能量來釋放第一串聯(lián)電路(510)的電容器臨時儲存的能量。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的半橋轉(zhuǎn)換器，其中有源電路(620)包括中間轉(zhuǎn)換器，其第一和第二端并聯(lián)連接到第一串聯(lián)電路(510)的第一二極管，第三和第四端并聯(lián)連接到第一串聯(lián)電路(510)的第二二極管， 當(dāng)?shù)谝换虻诙_關(guān)元件(504，505)導(dǎo)通時，控制中間轉(zhuǎn)換器以防止從第一串聯(lián)電路(510)的電容器釋放臨時儲存的能量，并且 當(dāng)相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件(504，505)切斷時，另外控制中間轉(zhuǎn)換器以基于外部供應(yīng)的DC輸入電壓轉(zhuǎn)換第一串聯(lián)電路(510)的電容器臨時儲存的能量，以供應(yīng)轉(zhuǎn)換的能量到第一或第二輸入端(501,502)。
11.根據(jù)權(quán)利要求8到10的任一項(xiàng)所述的半橋轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括輸出電路(1030)，其包括分別I禹合在第一和第二開關(guān)兀件(504,505)和輸出端(503)之間的第一和第二電感器； 第一二極管(Dl)，其陰極連接到正輸入端(501)并且其陽極連接到第一節(jié)點(diǎn)，第一節(jié)點(diǎn)連接第二開關(guān)元件(505)和輸出電路(1030);和 第二二極管(D2)，其陽極連接到負(fù)輸入端(502)并且其陰極連接到第二節(jié)點(diǎn)，第二節(jié)點(diǎn)連接第一開關(guān)元件(504)和輸出電路(1030)。
12.—種用于將DC輸入電壓轉(zhuǎn)換為輸出端(703)的AC輸出電壓的中性點(diǎn)箝位(NPC)轉(zhuǎn)換器，DC輸入電壓作為相對于中性端(706)的正和負(fù)電壓通過正和負(fù)輸入端(701，702)供應(yīng)，該NPC轉(zhuǎn)換器有寄生電感并且包括 第一開關(guān)元件(704)，其連接到正輸入端(701)以通過輸出電路(730)在輸出端(703)提供正電壓； 第二開關(guān)元件(705)，其連接到負(fù)輸入端(702)以通過輸出電路(730)在輸出端(703)提供負(fù)電壓； 其中輸出電路(730)包括分別耦合在第一和第二開關(guān)元件(704，705)和輸出端(703)之間的第一和第二電感器； 中性點(diǎn)開關(guān)電路(740 ;940)，其耦合在中性端(706)和輸出電路(730)之間以在輸出端(703)提供中性電壓； 第一二極管和第一電容器的第一串聯(lián)電路(711),第一串聯(lián)電路f禹合在正輸入端(701)和中性端(706)之間，其中當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)元件(704)切斷時，第一二極管允許在第一電容器中臨時儲存由寄生電感感應(yīng)的能量；第二二極管和第二電容器的第二串聯(lián)電路(712)，第二串聯(lián)電路耦合在負(fù)輸入端(702)和中性端(706)之間，其中當(dāng)?shù)诙_關(guān)元件(705)切斷時，第二二極管允許在第二電容器中臨時儲存由該寄生電感或另一寄生電感感應(yīng)的能量； 第一有源電路(721 ;821)，其和第一串聯(lián)電路(711)的第一二極管并聯(lián)耦合以控制第一串聯(lián)電路(710)的第一電容器臨時儲存的能量的釋放；和 第二有源電路(722 ;822)，其和第二串聯(lián)電路(712)的第二二極管并聯(lián)耦合以控制第二串聯(lián)電路(712)的第二電容器臨時儲存的能量的釋放。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中第一和第二有源電路(721，722)分別包括第三和第四串聯(lián)電路，其每個包括電阻器和電感器，并聯(lián)連接到相應(yīng)的第一或第二串聯(lián)電路(711，712)的第一和第二二極管， 當(dāng)相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件(704，705)導(dǎo)通時，第一和第二有源電路(721，722)防止從相應(yīng)的第一或第二串聯(lián)電路(711，712)的第一或第二電容器釋放臨時儲存的能量，以及 當(dāng)相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件(704，705)切斷時，通過至少在相應(yīng)的電阻器中部分地耗散臨時儲存的能量，第一和第二有源電路(721，722)釋放相應(yīng)的第一或第二串聯(lián)電路(711，712)的第一和第二電容器臨時儲存的能量。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的NPC轉(zhuǎn)換器，其中第一和第二有源電路(821，822)分別包括第一和第二中間轉(zhuǎn)換器，第一和第二中間轉(zhuǎn)換器的每個的第一和第二端與相應(yīng)的第一或第二串聯(lián)電路(711，712)的第一或第二二極管并聯(lián)連接，并且第三端連接到中性端(706)； 當(dāng)相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件導(dǎo)通時，第一和第二中間轉(zhuǎn)換器被控制以防止從相應(yīng)的第一和第二串聯(lián)電路(711，712)的第一或第二電容器釋放臨時儲存的能量，并且 當(dāng)相應(yīng)的第一或第二開關(guān)元件(704，705)切斷時，第一和第二中間轉(zhuǎn)換器另外被控制，以基于外部提供的DC輸入電壓轉(zhuǎn)換相應(yīng)的第一或第二串聯(lián)電路(711,712)的第一或第二電容器的臨時儲存的能 量以提供轉(zhuǎn)換的能量到相應(yīng)的第一輸入或第二輸入端(701，702)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12到14的任一項(xiàng)所述的NPC轉(zhuǎn)換器，進(jìn)一步包括 第一電路，其包括至少一個耦合在正輸入端(701)和第一節(jié)點(diǎn)之間的第一二極管(Dl ；D11，D12)，第二開關(guān)元件(705)通過第一節(jié)點(diǎn)提供負(fù)電壓到輸出電路(730)，該至少一個第一二極管(D1 ;D11，D12)使得電流從輸出電路(730)傳遞到正輸入端(701);和 第二電路，其包括至少一個耦合在負(fù)輸入端(702)和第二節(jié)點(diǎn)之間的第二二極管(D2 ；D21，D22)，第一開關(guān)元件(704)通過第二節(jié)點(diǎn)提供正電壓到輸出電路(730)，該至少一個第二二極管(D2 ;D21，D22)使得電流從負(fù)輸入端(702)傳遞到輸出電路(730)。
全文摘要
一種減小轉(zhuǎn)換模塊中的開關(guān)損耗。本發(fā)明涉及用于將DC輸入電壓轉(zhuǎn)換為DC或AC輸出電壓的轉(zhuǎn)換器。該轉(zhuǎn)換器有寄生電感。該轉(zhuǎn)換器包括至少一個連接到輸入端以在輸出端提供第一電壓的開關(guān)元件。當(dāng)切斷開關(guān)元件時，為了允許在電容器中臨時儲存由寄生電感感應(yīng)的能量，在轉(zhuǎn)換器中提供二極管和電容器的第一串聯(lián)電路，其中二極管耦合到一輸入端。與二級管并聯(lián)耦合的有源電路使得能夠控制從第一串聯(lián)電路的電容器釋放臨時儲存的能量。
文檔編號H02M3/07GK102891594SQ201210268768
公開日2013年1月23日 申請日期2012年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月16日
發(fā)明者E·特梅西, M·福里希 申請人:文科泰克(德國)有限責(zé)任公司