本發(fā)明涉及電路設(shè)計(jì)技術(shù)，尤其涉及一種半導(dǎo)體開關(guān)器件及電力變換器。

背景技術(shù)：

多串聯(lián)電力變換器由兩個(gè)或兩個(gè)以上半導(dǎo)體開關(guān)器件組成，有時(shí)帶有隔離變壓器。在理論工作過程中，兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件被設(shè)計(jì)成同時(shí)開啟和關(guān)閉。但在現(xiàn)實(shí)中，由于元器件參數(shù)及驅(qū)動(dòng)電路的不同，兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件之間存在異步開通及關(guān)斷，致使兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件電壓、開關(guān)損耗及溫度不平衡，從而導(dǎo)致器件應(yīng)用超標(biāo)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種半導(dǎo)體開關(guān)器件及電力變換器，以解決現(xiàn)有電力變換器中兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器之間電壓、開關(guān)損耗及溫度不平衡的問題。本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種半導(dǎo)體開關(guān)器件，包括：

半導(dǎo)體開關(guān)；

用于控制所述半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通或截止的驅(qū)動(dòng)電路；

連接在所述驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與所述半導(dǎo)體開關(guān)的控制極之間的、阻值與溫度負(fù)相關(guān)的、可感測所述半導(dǎo)體開關(guān)溫度的可變電阻。

進(jìn)一步地，所述可變電阻包括固定電阻和能夠感測到所述半導(dǎo)體開關(guān)溫度的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器，所述固定電阻與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器并聯(lián)。

進(jìn)一步地，所述負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器與所述半導(dǎo)體開關(guān)封裝在同一模塊中。

進(jìn)一步地，所述負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器安裝在所述半導(dǎo)體開關(guān)的相應(yīng)位置。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體開關(guān)包括散熱片，所述負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器安裝在所述散熱片上，能夠感測到所述散熱片的溫度。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體開關(guān)的集電極和發(fā)射極之間反向并聯(lián)有二極管。

進(jìn)一步地，所述半導(dǎo)體開關(guān)為三極管、場效應(yīng)管和絕緣柵雙極型晶體管中的任意一種。

一種電力變換器，包括兩個(gè)相同的如上所述的任意一種半導(dǎo)體開關(guān)器件，該兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件用于串聯(lián)在被控電路的供電回路中的所述被控電路的兩端，以單獨(dú)控制所述被控電路的通斷。

進(jìn)一步地，所述電力變換器為i字型三電平、雙管正激或雙管反激架構(gòu)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)和有益效果：

本發(fā)明實(shí)施例提供的半導(dǎo)體開關(guān)器件，包括半導(dǎo)體開關(guān)、用于控制半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通或截止的驅(qū)動(dòng)電路以及連接在驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與半導(dǎo)體開關(guān)的控制極之間的且阻值與溫度負(fù)相關(guān)且可感測半導(dǎo)體開關(guān)溫度的可變電阻。將兩個(gè)相同的上述半導(dǎo)體開關(guān)器件串聯(lián)在被控電路的供電回路中作為電力變換器，對被控電路進(jìn)行通斷控制，當(dāng)兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件中的半導(dǎo)體開關(guān)因開關(guān)損耗不同導(dǎo)致溫度不同時(shí)，這兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件中的可變電阻可通過其阻值與溫度負(fù)相關(guān)的特性調(diào)整自身阻值，進(jìn)而減小兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件中半導(dǎo)體開關(guān)的開關(guān)損耗差異，以間接減小兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件中半導(dǎo)體開關(guān)的溫度差異，最終實(shí)現(xiàn)兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件之間電壓、開關(guān)損耗及溫度的平衡。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的電力變換器的工作原理示意圖。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

該電力變換器包括兩個(gè)相同的半導(dǎo)體開關(guān)器件。半導(dǎo)體開關(guān)器件包括：

半導(dǎo)體開關(guān)；

用于控制半導(dǎo)體開關(guān)導(dǎo)通或截止的驅(qū)動(dòng)電路；

連接在驅(qū)動(dòng)電路的輸出端與半導(dǎo)體開關(guān)的控制極之間的、阻值與溫度負(fù)相關(guān)的、可感測半導(dǎo)體開關(guān)溫度的可變電阻。

圖1所示的電力變換器的工作原理示意圖中，以三極管q1作為半導(dǎo)體開關(guān)，則半導(dǎo)體開關(guān)的控制極為三極管q1的基極。如果以場效應(yīng)管作為半導(dǎo)體開關(guān)，則半導(dǎo)體開關(guān)的控制極為該場效應(yīng)管的柵極，如果以絕緣柵雙極型晶體管作為半導(dǎo)體開關(guān)，則半導(dǎo)體開關(guān)的控制極為該絕緣柵雙極型晶體管的門極。

以下所述以三極管q1作為半導(dǎo)體開關(guān)為基礎(chǔ)舉例對本發(fā)明提供的電力變換器的工作原理進(jìn)行描述。

本實(shí)施例中，可變電阻包括固定電阻r1和能夠感測到半導(dǎo)體開關(guān)溫度的負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2，固定電阻r1與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2并聯(lián)。

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2的安裝方式可以是如下三種方式中的任何一種，可很好地感測三極管q1的溫度：

1、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2與三極管q1封裝在同一模塊中，直接感測三極管q1的溫度。

2、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2安裝在三極管q1的相應(yīng)位置。這里的相應(yīng)位置意思是盡可能靠近三極管q1的位置，從而使負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2更好地感測三極管q1的溫度。

3、三極管q1包括散熱片，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2安裝在散熱片上，能夠感測到散熱片的溫度，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器通過感測散熱片的溫度可間接感測三極管q1的溫度。

另外，在三極管q1的集電極和發(fā)射極之間還反向并聯(lián)有二極管，可吸收三極管q1受到的瞬時(shí)高壓，對三極管q1起到保護(hù)作用。

本發(fā)明實(shí)施例提供的電力變換器，包括兩個(gè)相同的上述半導(dǎo)體開關(guān)器件1，該兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件1用于串聯(lián)在被控電路3的供電回路中的被控電路3的兩端，以單獨(dú)控制被控電路3的通斷。

電力變換器1可為i字型三電平、雙管正激或雙管反激架構(gòu)。

以下以雙管反激架構(gòu)作為示例，對該電力變換器的工作原理進(jìn)行說明：

如圖1所示，電力變換器包括兩個(gè)相同的上述半導(dǎo)體開關(guān)器件1。為便于區(qū)別描述，對兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件1的結(jié)構(gòu)說明如下：

其中一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件1包括三極管q1、固定電阻r1、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2和驅(qū)動(dòng)電路2，電路結(jié)構(gòu)如上。另一個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件1包括半導(dǎo)體開關(guān)q2、固定電阻r3、負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r4和另一驅(qū)動(dòng)電路2。兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件1的電路結(jié)構(gòu)相同，其中，三極管q1與半導(dǎo)體開關(guān)q2相同，固定電阻r1與固定電阻r3相同，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2與負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r4相同，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電路2也相同。

在正常工作時(shí)，三極管q1和半導(dǎo)體開關(guān)q2需要同步開通關(guān)斷。但是由于兩個(gè)驅(qū)動(dòng)電路2以及兩個(gè)三極管q1和半導(dǎo)體開關(guān)q2的特性不可能完全相同，因此，三極管q1和半導(dǎo)體開關(guān)q2的開關(guān)往往不同步。這將致使兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件1的電壓、開關(guān)損耗及溫度不平衡，從而導(dǎo)致器件應(yīng)用超標(biāo)。電壓及開關(guān)損耗的不一致最終體現(xiàn)為兩個(gè)半導(dǎo)體開關(guān)器件1溫度的不同，這種溫度的不平衡也會(huì)影響系統(tǒng)的可靠性。

圖1所示的電路中：

第一種情況：當(dāng)三極管q1開關(guān)速度比半導(dǎo)體開關(guān)q2慢時(shí)，三極管q1的損耗比半導(dǎo)體開關(guān)q2大，反映出三極管q1的溫度也比半導(dǎo)體開關(guān)q2大。在這種情況下：

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r4感測各自對應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)的溫度，由于三極管q1的溫度比半導(dǎo)體開關(guān)q2大，因此，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2的溫度比負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r4大，從而負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2的阻值比負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r4小，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2與固定電阻r1的并聯(lián)阻值也將比負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r4與固定電阻r3的并聯(lián)阻值小。這也意味著三極管q1的驅(qū)動(dòng)電阻比半導(dǎo)體開關(guān)q2的驅(qū)動(dòng)電阻小，這相當(dāng)于調(diào)小三極管q1與半導(dǎo)體開關(guān)q2的開關(guān)損耗的差異，從而使三極管q1與半導(dǎo)體開關(guān)q2的電壓、開關(guān)損耗及溫度(主要指pn結(jié)溫度)達(dá)到平衡狀態(tài)。

第二種情況：當(dāng)三極管q1開關(guān)速度比半導(dǎo)體開關(guān)q2快時(shí)，三極管q1的損耗比半導(dǎo)體開關(guān)q2小，反映出三極管q1的溫度也比半導(dǎo)體開關(guān)q2小。在這種情況下：

負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r4感測各自對應(yīng)半導(dǎo)體開關(guān)的溫度，由于三極管q1的溫度比半導(dǎo)體開關(guān)q2小，因此，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2的溫度比負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r4小，從而負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2的阻值比負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r4大，負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r2與固定電阻r1的并聯(lián)阻值也將比負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器r4與固定電阻r3的并聯(lián)阻值大。這也意味著三極管q1的驅(qū)動(dòng)電阻比半導(dǎo)體開關(guān)q2的驅(qū)動(dòng)電阻大，這相當(dāng)于調(diào)小三極管q1與半導(dǎo)體開關(guān)q2的開關(guān)損耗的差異，從而使三極管q1與半導(dǎo)體開關(guān)q2的電壓、開關(guān)損耗及溫度(主要指pn結(jié)溫度)達(dá)到平衡狀態(tài)。

上述實(shí)施例僅為優(yōu)選實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡是在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。