用于有源整流器的半橋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及一種用于有源整流器的半橋、尤其是具有過壓保護(hù)的半橋。
【背景技術(shù)】
[0002]為了從三相交流系統(tǒng)給直流系統(tǒng)饋電，可以采用不同結(jié)構(gòu)形式的整流器。在此，本申請涉及有源的或受控的橋式整流器，所述有源的或受控的橋式整流器具有例如以公知的金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)為形式的有源開關(guān)元件。在機(jī)動車車載電網(wǎng)中，對應(yīng)于在那里通常被建造的三相交流發(fā)電機(jī)，常常使用六脈沖實(shí)施的橋式整流器。然而，本發(fā)明以相同的方式適合于針對其它相數(shù)(例如針對五相發(fā)電機(jī))和在其它使用場景中的橋式整流器。
[0003]諸如在DE 10 2009 046 955 Al中所解釋的那樣，在機(jī)動車中采用有源橋式整流器除了其它原因外因此是值得期望的，因?yàn)樗鲇性礃蚴秸髌髋c無源的或不受控的橋式整流器相反具有較低的損耗功率。
[0004]然而，尤其是在有源橋式整流器的情況下的關(guān)鍵性的故障情況是甩負(fù)荷(英語:Load Dump )。如果在高勵磁的發(fā)電機(jī)和相對應(yīng)高的所發(fā)出的電流的情況下在發(fā)電機(jī)上的負(fù)荷(例如通過切斷耗電器)突然被減小并且這沒有被在直流電網(wǎng)中的以電容方式起作用的元件(例如在機(jī)動車車載電網(wǎng)中的電池)截住，那么出現(xiàn)甩負(fù)荷。
[0005]在這種情況下，在直至為大約300到500ms的持續(xù)時間的極端情況下，此外可以通過發(fā)電機(jī)將能量提供到電網(wǎng)中。所述能量必須能在橋式整流器中被轉(zhuǎn)化(被去除)，以便保護(hù)連接在下游的電部件不受過壓損害。在無源的或不受控的橋式整流器的情況下，該保護(hù)一般通過整流器二極管自身來實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樵谀抢飺p耗能量可被轉(zhuǎn)化為熱。然而，在目前可得到的有源開關(guān)元件(例如M0SFET)中，這些特性不能夠完全被模擬。因而，附加的保護(hù)策略是必要的。
[0006]例如，在甩負(fù)荷的情況下，一些或者所有相都可以通過操控所屬的開關(guān)元件與接地(即低壓側(cè)(Lowside))短接。然而，經(jīng)此所得到的電壓降落可導(dǎo)致:不再可以提供用于操控開關(guān)元件的能量供給。尤其是，為此所使用的自舉電容器(BootStrap-Kondensator)尤其是在低壓側(cè)路徑(LowSide-Pf ad)中不再可以被再充電。
[0007]因而，值得期望的是說明一種可能性，使得具有過壓保護(hù)的有源整流器即使在切換短路之后也還正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]按照本發(fā)明，建議了一種具有專利權(quán)利要求1所述的特征的半橋。有利的構(gòu)建方案是從屬權(quán)利要求以及在下文的描述的主題。
[0009]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)按照本發(fā)明的用于有源整流器的半橋包括可操控的第一開關(guān)元件以及用于操控第一開關(guān)元件的第一操控元件，半橋的交流電壓端子通過所述可操控的第一開關(guān)元件與半橋的接地端子相連(低壓側(cè)路徑)。被用于第一操控元件的電壓供給的第一電容器有利地通過半橋的正直流電壓端子饋電。經(jīng)此，即使在交流電壓端子與接地端子之間的短路由第一開關(guān)元件主動地制造，電壓供給也被確保。
[0010]如果所述半橋具有交流電壓端子通過其與正直流電壓端子相連的可操控的第二開關(guān)元件以及用于操控第二開關(guān)元件的第二操控元件，那么是進(jìn)一步有利的。被用于第二操控元件的電壓供給的第二電容器同樣有利地由正直流電壓端子饋電。經(jīng)此，用于第二電容器的電壓供給也被確保并且在短路情況下不受限制。
[0011 ]此外，半橋還優(yōu)選地具有第三操控元件，所述第三操控元件在正直流電壓端子與接地端子之間的過壓的情況下使第一開關(guān)元件閉合(所謂的主動短路)，其中所述第三操控元件優(yōu)選地同樣由用于第一操控元件的第一電容器供電。以這種方式，即使在用于保護(hù)有源整流器免受過壓的主動短路的電路之后也確保了針對第一電容器的電壓供給。此外，經(jīng)此還給出了有源整流器的功能性。
[0012]在主動短路的電路的情況下，由于在交流電壓端子上的電流降而在正直流電壓端子上可發(fā)生電壓降落。因?yàn)橹鲃佣搪返挠|發(fā)通過第三操控元件來實(shí)現(xiàn)，所以正好在該時間點(diǎn)確保第三操控元件的電壓供給是非常重要的，因?yàn)榉駝t不能確保操控第一開關(guān)元件和借此維持主動短路。通過第一二極管，第一電容器與在正直流電壓端子上的電壓降落去耦合，正直流電壓端子通過所述第一二極管朝導(dǎo)通方向與第一電容器的端子相連。但是經(jīng)此可以確保:第三操控元件的電壓供給即使在正直流電壓端子上的短暫的電壓降落的情況下也被給出。
[0013]本發(fā)明的其它的優(yōu)點(diǎn)和構(gòu)建方案從說明書和附圖中得出。
[0014]易于理解的是，在上文所提到的和在下文還要進(jìn)行解釋的特征不僅以分別被說明的組合而且以其它的組合或者單獨(dú)地是可使用的，而不離開本發(fā)明的范圍。
【附圖說明】
[0015]本發(fā)明依據(jù)實(shí)施例在附圖中示意性地被示出并且隨后參考附圖詳細(xì)地被描述。
[0016]圖1示意性地示出了具有過壓保護(hù)的有源整流器的半橋(未按照本發(fā)明)。
[0017]圖2示意性地示出了在按照本發(fā)明的裝置的優(yōu)選的構(gòu)建方案中的具有過壓保護(hù)的有源整流器的半橋。
[0018]圖3示意性地示出了在車載電網(wǎng)中的用負(fù)荷試驗(yàn)(Load-Dump-Test)的典型的結(jié)構(gòu)。
[0019]圖4示意性地示出了在甩負(fù)荷情況下在具有按照本發(fā)明的優(yōu)選的構(gòu)建方案的半橋的有源整流器的正直流電壓端子上的電壓的典型的變化過程。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在圖1中示意性地示出了用于具有過壓保護(hù)的有源整流器的半橋100的未按照本發(fā)明的電路。半橋100包括交流電壓端子100、正直流電壓端子120以及接地端子130。
[0021]通過第一開關(guān)元件111(例如M0SFET)，交流電壓端子110與接地端子130相連(低壓側(cè))。通過第二開關(guān)元件121(同樣例如M0SFET)，交流電壓端子110與正直流電壓端子120相連(高壓側(cè)(HighSide))。
[0022]第一開關(guān)元件111由第一操控元件112(例如放大器)控制。與第一操控元件112相連的第一電容器114連同在接地上的端子形成針對第一操控元件112的電壓供給(自舉原理)。第一電容器114通過第一二極管113與交流電壓端子110相連，第一電容器114通過該交流電壓端子110被饋電。第一二極管113被切換為使得只有從交流電壓端子110到第一電容器114的電流方向是可能的。在另一側(cè)，第一電容器有在接地上的端子。
[0023]第二開關(guān)元件121由第二操控元件122(同樣例如放大器)控制。與第二操控裝置122相連的第二電容器124連同在交流電壓端子110上的端子形成針對第二操控元件122的電壓供給。第二電容器124通過第二二極管123與正直流電壓端子120相連，第一電容器114通過該正直流電壓端子120被饋電。第二二極管113被切換為使得只有從正直流電壓端子120到第二電容器124的電流方向是可能的。在另一側(cè)，第二電容器與交流電壓端子110相連。
[0024]這種類型的接線方案使得同步整流成為可能，也就是說開關(guān)元件與交流電壓的極性交替基本上同步地切換。為了避免不符合期望的短路(也就是說兩個開關(guān)元件都是導(dǎo)通的)，電感被接在第一操控元件112的輸出端上，所述電感導(dǎo)致第一開關(guān)元件111的被延遲的切換。
[0025]附加地，半橋100擁有第三操控元件132、例如磁滯元件(也就是說接通閾和關(guān)斷閾是不同的)。第三操控元件132測量在正直流電壓端子120與接地端子130之間的電壓，第三操控裝置132的測量輸入端分別與所述正直流電壓端子120和所述接地端子130相連。針對第三操控元件132的電壓供給通過第一電容器114連同在接地上的端子來實(shí)現(xiàn)。如果在正直流電壓端子120與接地端子130之間的電壓超過上閾值(接通閾)，那么第三操控元件132使第一開關(guān)元件111閉合。
[0026]