晶体管实际上通常用于例如反相器的转换器中。这些晶体管的控制装置配置成在晶体管的控制电极的电平下注入或不注入电流以使晶体管环流或使其阻断。
然而，在晶体管的阻断期间，电涌可出现在除了控制电极以外的电极之间，其可能损坏晶体管。
为了避免这些电涌，在现有技术中存在不同解决方案，但是这些解决方案通常具有缺点，如增加的成本或过慢的反应或大量诱发的电损耗。
为了解决这些缺点，在文献fr2993422中定义旨在通过切换来限制电涌且降低损耗的辅助装置，其中检测到连接到除了控制电极以外的电极中的一个的阻抗的端子处的电压。然而，在转换器包括由其中串联连接有两个开关k1和开关k2(如图1中所呈现的串联连接)的电压产生器e供应的臂或半桥，开关k1、开关k2包括晶体管t1、t2以及称为续流二极管(与晶体管t1、t2反并联连接)的二极管d1、d2的情况下，这种解决方案在臂的电平下可能产生短路(两个开关k1和k2同时闭合)且损坏连接到转换器的电气设备，如电发动机或电池。实际上，在第一晶体管t1断开期间，电流可在连接到第一晶体管t1的续流二极管d1中循环，所述二极管d1因此而构成回路。随后，当二极管d1阻断时，因此在称为恢复相的相期间存在电流的变化。电流的这一变化在连接到第一晶体管t1的阻抗的电平下产生电压，以使得连接到第一晶体管t1的辅助装置可使第一晶体管t1构成回路。然而，如果第二晶体管t2在第一二极管d1的恢复相期间以回路模式构成回路，那么便在臂的电平下产生短路。因此，必须找到能够实现控制晶体管t1、控制晶体管t2而不损坏后者且通过防止包括串联连接的两个晶体管t1和晶体管t2的臂短路的解决方案。
为此目的，本发明目标在于至少一个晶体管的控制装置，所述晶体管被称为控制晶体管，所述控制装置包括：
-所述控制晶体管，后者包括控制电极和两个其它电极，
-主控制电路，连接到控制晶体管的控制电极且根据主操作模式配置成对控制晶体管的状态进行控制，以及
-辅助控制电路，根据辅助操作模式配置成注入与在主控制电路与控制晶体管的控制电极之间循环的电流反向的辅助电流，
其特征在于，控制装置还包括辅助控制电路的控制电路，所述控制电路配置成依据主控制电路的控制来阻断或授权辅助控制电路的辅助操作。
主控制电路可因此配置成控制辅助控制电路的控制电路以阻断辅助控制电路的辅助操作，确切地说在控制晶体管变为阻断或授权辅助控制电路的辅助操作时。
根据本发明的另一方面，控制电路配置成电导通辅助控制电路和控制晶体管的控制电极以授权辅助操作模式，或中断所述电导通且阻断辅助操作模式。
根据本发明的另一方面，控制电路包括配置成实现辅助控制电路与控制晶体管的控制电极之间的电导通或中断所述电导通的第一开关元件。
根据本发明的另一方面，控制电路包括对应于具有沟道n的mosfet型晶体管的第二开关元件，在所述晶体管中：
-栅极连接到主控制电路且尤其到主控制电路的控制构件，
-漏极一方面连接到第一电压源，且另一方面连接到第一开关元件的控制电极，以及
-源极连接到电压小于第一电压源的电压的第二电压源。
根据本发明的另一方面，主控制电路包括配置成产生脉宽调制信号的可编程逻辑组件，以及配置成接收来自逻辑组件的脉宽调制信号并将其转换成控制晶体管的控制信号的控制构件。
根据本发明的另一方面，辅助控制电路配置成在验证与在控制晶体管的除了控制电极以外的电极之间循环的电流的时间漂移值相关的预定义条件时根据辅助操作模式来操作。
根据本发明的另一方面，辅助控制电路配置成使在晶体管的除了控制电极以外的电极之间循环的电流的时间漂移值围绕设定值受控。
根据本发明的另一方面，其中辅助控制电路包括检测构件和注入构件，所述注入构件配置成当其接收到来自检测构件的电压时，注入与在主控制电路与控制晶体管的控制电极之间循环的电流反向的辅助电流。
根据本发明的另一方面，检测构件包括被称为检测晶体管的晶体管，所述晶体管连接到测量在除了控制电极以外的电极之间的控制晶体管中循环的电流的电流传感器，所述电流传感器包括阻抗和包括从阻抗并联连接的第一电阻器和第二电阻器的分压电桥，所述检测晶体管的控制电极连接到分压电桥的中点，所述检测晶体管的正功率电极连接到阻抗端子，确切地说经由rc滤波器，且检测晶体管的负功率电极连接到注入构件。
根据本发明的另一方面，辅助控制电路包括检测构件和注入构件，所述检测构件配置成当在控制晶体管的电极而非控制电极之间循环的电流的时间漂移超出预定阈值时，将电压传输到注入构件；所述注入构件配置成当其接收到来自检测构件的电压时，注入与在主控制电路与控制晶体管的控制电极之间循环的电流反向的辅助电流。
根据本发明的另一方面，注入构件包括被称为注入晶体管的晶体管，在所述晶体管中，控制电极连接到检测构件且经由电阻器连接到第一电压源，注入晶体管的正功率电极连接到第一电压源且负电压电极连接到控制电路的第一开关元件的正控制电极。
根据本发明的另一方面，控制电路的第一开关元件的负功率电极连接到控制晶体管的控制电极。
根据本发明的另一方面，控制电路的第一开关元件的负功率电极连接到布置在主控制电路与控制晶体管的控制电极之间的功率放大器结构(确切地说“推挽”型)的输入端，辅助控制电路布置成使得在应用辅助操作模式时，所注入电流穿过这一功率放大结构。
根据本发明的另一方面，在未连接到控制晶体管的控制电极的控制电阻器的端子的电平下，控制电路的第一开关元件的负功率电极连接到布置在主控制电路与控制晶体管的控制电极之间的被称为控制电阻器的电阻器。
本发明还涉及连接件的控制电路，所述控制电路包括：串联连接的至少一个第一控制元件和一个第二控制元件；包括与控制晶体管反并联地连接的二极管的控制元件；以及根据前述技术方案中任一项的分别连接到所述第一控制元件和所述第二控制元件的至少一个第一控制装置和一个第二控制装置，所述第一控制装置和所述第二控制装置配置成将其相应连接的控制晶体管替代性地置于回路状态或同时置于阻断状态。
根据本发明的另一方面，第一控制装置配置成：
-在第二控制装置控制到第二控制晶体管的回路状态的转变时，阻断连接到第一控制晶体管的辅助控制电路的辅助操作，
在所述第一控制装置控制到第一控制元件的阻断状态的转变时，授权连接到第一控制晶体管的辅助控制电路的辅助操作，
且其中第二控制装置配置成：
-在第一控制装置控制到第一控制晶体管的回路状态的转变时，阻断连接到第二控制晶体管的辅助控制电路的辅助操作，
-在所述第二控制装置控制到第二控制晶体管的阻断状态的转变时，授权连接到第二控制晶体管的辅助控制电路的辅助操作。
本发明还涉及包括至少一个连接件和控制元件的至少一个控制电路的电转换器，所述至少一个连接件包括串联连接的第一控制元件和第二控制元件。
本发明的其它特性和优势将出现在详细描述中，所述详细描述现将参考表示本发明的随附附图作出，从而给出关于可能的实施例的信息但不是限制性信息。
在这些附图中：
-图1表示包括串联连接的两个开关的反相器的臂的附图。
-图2表示根据本发明的晶体管的控制电路的简化图。
-图3表示根据本发明的晶体管的控制电路的详细附图。
-图4表示根据本发明的实施例的控制电路的附图。
-图5表示表示根据图4的控制电路的控制信号的实例的曲线图。
在这些图中，相同参考标号意指具有相同功能的元件。
以下实施例为实例。尽管描述涉及一或多个实施例，但这不必意指每一参考涉及相同实施例，或特性仅适用于一个单一实施例。还可组合不同实施例的简单特性以提供其它实施例。
在后面的描述中，下文的术语通常意指：
术语“igbt”是绝缘栅双极型晶体管的首字母缩写词。
术语“mosfet”是金属氧化物半导体场效应晶体管的首字母缩写词。
图2表示根据本发明的被称为控制晶体管3的晶体管的控制装置1的简化图。控制装置1包括控制晶体管3，所述控制晶体管包括三个电极：标记为ec的控制电极以及标记为e1和e2的两个其它电极。控制晶体管3为例如绝缘栅双极型晶体管(insulatedgatebipolartransistor，igbt)或金属氧化物半导体场效应晶体管(metaloxidesemiconductorfieldeffecttransistor，mosfet)。
控制装置1还包括连接到控制晶体管3的控制电极ec且配置成根据主操作模式对控制晶体管3的状态进行控制的主控制电路5。主控制电路5尤其包括可编程逻辑组件7配置成产生脉宽调制(pulse-widthmodulation，pwm)信号，脉宽调制(pulse-widthmodulation，pwm)信号意图对控制晶体管3的断开和闭合进行控制，以及控制构件9(还称为驱动器)配置成接收来自可编程逻辑组件7的脉宽调制信号并将其转换成适于对控制晶体管3进行控制的控制信号。
控制装置1还包括配置成根据辅助操作模式注入与在主控制电路5与控制晶体管3的控制电极ec之间循环的电流反向的辅助电流的辅助控制电路11。从主操作模式到辅助操作模式的转变受主控制电路5控制。此控制将随后在描述中更详细地定义。辅助控制电路11还配置成检测在控制晶体管3的除了控制电极ec以外的电极e1与电极e2之间循环的电流，且尤其是确定在控制晶体管3的除了控制电极ec以外的电极e1与电极e2之间循环的电流的时间漂移的值。辅助电流由辅助控制电路11在验证与时间漂移的所确定值相关的条件时注入。电流的时间漂移值例如通过测量连接到控制晶体管3的电极e2而非控制电极ec的阻抗13的端子处的电压来确定。
控制装置1还包括辅助控制电路11的控制电路15，所述控制电路15配置成依据主控制电路5的控制来阻断或授权辅助控制电路11的辅助操作。
现将根据图3更详细地定义控制装置1。
控制元件16可插入在主控制电路5与控制晶体管3的控制电极ec之间。这些控制元件16包括例如推挽型放大器17。这一放大器17由其控制电极彼此连接且例如经由电阻器22连接到主控制电路5的输出端的第一晶体管19和第二晶体管21产生。放大器17的晶体管19和晶体管21为例如双极型晶体管。第一晶体管19的正功率电极连接到标记为vc的第一电压源。第一晶体管19的负功率电极一方面连接到第二晶体管21的正功率电极，且另一方面经由被称为控制电阻器的电阻器rc连接到控制晶体管3的控制电极ec。第二晶体管21的负功率电极连接到第二电压源参考vee，所述第二电压源vee的电压电平低于第一电压源vc的电压电平，电压vc在例如7伏与20伏之间，具体为15伏，且电压vee在例如5伏与15伏之间。
控制电阻器rc还形成控制元件16的部分。
辅助控制电路11包括配置成检测在阻抗13的电平下的电压的检测构件11a。检测构件11a包括被称为检测晶体管的晶体管25，所述晶体管属于例如双极型或mosfet型。检测构件11a还可包括rc型滤波器27以及包括第一电阻器29和第二电阻器31的分压电桥，从而适应在检测晶体管25处的阻抗13的端子处检测到的电压。在这种情况下，第一电阻器29和第二电阻器31串联布置在与阻抗13并联连接的连接件中，且检测晶体管25的控制电极连接在第一电阻器29与第二电阻器31之间的连接件的中点处。检测晶体管25的第一电极而非控制电极连接到包括与电容器35并联的电阻器33的rc滤波器27的第一端子，rc滤波器27的第二端子连接在阻抗13与控制晶体管3的第二电极e2之间。包括阻抗13和在阻抗13的端子处的分压桥甚至rc滤波器27的组合件因此形成用于检测晶体管25的控制电极的电流传感器，所述电流传感器测量在控制晶体管3的除了控制电极ec以外的端子e1与端子e2之间循环的电流。
辅助控制电路11还包括配置成在主控制电路5与控制晶体管3的控制电极ec之间注入辅助电流的注入构件11b。注入构件11b包括例如属于双极型或mosfet型的晶体管39，其被称为注入晶体管，所述晶体管的控制电极一方面连接到检测晶体管25的第二电极而非控制电极且另一方面经由电阻器41连接到例如第一电压源vc的电压源。注入晶体管39的第一电极而非控制电极连接到所述电压源，例如第一电压源vc。注入晶体管39的第二电极意图连接在主控制电路5与控制晶体管3之间，例如连接到控制元件16中的一个的端子中的一个。因此，当阻抗13的端子处的电压值(其与穿过除了控制晶体管3的控制电极ec以外的电极e1和电极e2的电流的时间漂移成比例)超出预定阈值时，检测晶体管25变为回路，其使注入晶体管39构成回路，以使得电流注入与主控制电路5与控制晶体管3之间。此注入电流引起到控制晶体管3的回路状态的转变。
辅助控制电路11因此形成配置成使在除了控制晶体管3的控制电极ec以外的电极e1与电极e2之间循环的电流的时间漂移值围绕设定值受控的反馈回路。此反馈回路因此能够减少甚至去除在控制晶体管3的电平下的电涌。实际上，在到控制晶体管3的阻断状态的转变期间，如果电涌过强，那么辅助控制电路11引起到控制晶体管3的回路状态的转变，以使得从回路状态到阻断状态的转变进行得较慢，这减少甚至去除电涌。
辅助控制电路11的控制电路15包括布置在辅助控制电路11与定位在主控制电路5与控制晶体管3的控制电极ec之间的控制元件16之间的第一开关元件43，从而尤其经由控制元件16来授权或不授权注入构件39的导通及控制电极ec的导通。被称为第一开关晶体管的第一开关元件43例如由双极型或mosfet型晶体管产生。第一开关晶体管43的第一电极而非控制电极连接到注入晶体管39的第二电极，且第一开关晶体管43的第二电极而非控制电极连接到定位在主控制电路5与控制晶体管3的控制电极ec之间的连接点。
根据由连接件b1(表示为点线)表示的第一实施例，连接点为定位在主控制电路5与放大器17之间，尤其是在电阻器22与放大器17之间的第一连接点c1。
根据为第一实施例的替代方案的由连接件b2(表示为点线)表示的第二实施例，连接点c2定位在放大器17与控制电阻器rc之间。
根据为第一实施例和第二实施例的替代方案的由连接件b3(表示为点线)表示的第三实施例，连接点c3定位在控制电阻器rc与控制晶体管3的控制电极之间。
必须指出，控制装置1的操作对于三个实施例来说相同。
第一开关晶体管43的控制电极经由电阻器47连接到第二开关元件45。被称为第二开关晶体管的第二开关元件45例如由具有沟道n的mosfet型晶体管产生，在所述晶体管中，漏极一方面经由电阻器47连接到第一开关晶体管43的控制电极，且另一方面经由电阻器49连接到注入晶体管39的第一电极。第二开关晶体管45的栅极一方面经由电阻器51连接到控制构件9的专用输出端，且经由电阻器53连接到例如第二电压源vee的电压源。第二开关晶体管45的源极还连接到例如第二电压源vee的电压源。控制构件9的专用输出端对应于控制晶体管3的控制输出端的分离输出端。连接到辅助控制电路11的控制电路15的专用输出端的控制信号将随后在描述中定义。
因此，当由控制构件9的专用输出端发射的信号使第二开关晶体管45构成回路时，在第一开关晶体管43的控制电极的电平下的电压降低，这使第一开关晶体管43阻断。注入晶体管39因此不再与连接点c1、连接点c2或连接点c3中的一个电导通，以使得辅助控制电路11受抑制且可不再在控制晶体管3的控制电极ec的电平下注入电流，且因此可不再使控制晶体管3构成回路。
图4表示例如与转换器相对应且包括具有第一控制元件k1和第二控制元件k2的连接件102以及例如上文所定义且分别连接到第一控制元件k1和第二控制元件k2的第一控制电路1和第二控制电路1′的控制电路100。控制元件k1、控制元件k2包括控制晶体管3、晶体管3′以及反并联地连接到控制晶体管3、晶体管3′以及阻抗13、阻抗13′的二极管d1、二极管d2。
利用这种架构，主控制电路的可编程逻辑组件7可与第一控制电路1和第二控制电路1′组合(如控制构件9的其它元件也可与第一控制电路1和第二控制电路1′组合)。因此，可编程逻辑组件7产生脉宽调制信号以控制第一控制晶体管3和第二控制晶体管3′的断开和闭合。
图5表示意图分别控制第一控制晶体管3和第二控制晶体管3′的控制信号s1和控制信号s2的图形实例。曲线图表示依据时间t发送到第一晶体管3和第二晶体管3′的控制电极ec的控制信号的电压电平u，所述曲线图的顶部部分对应于意图用于第一控制电路1的信号且所述曲线图的底部部分对应于打算用于第二控制电路1′的信号。可在曲线图上观察到，两个信号s1和信号s2决不同时处在顶部电平(以避免连接件中的短路)。
为了实现控制电路100的良好操作，意图用于连接到第一控制晶体管3的控制电路15的控制信号在信号s1的下降沿期间，换句话说在第一控制晶体管3从回路状态转变到阻断状态时，必须至少为低电平；且在信号s2的上升沿期间，换句话说，在第二控制晶体管3′从阻断状态转变到回路状态时，必须为高电平。
意图用于连接到第一控制晶体管3的控制电路15的控制信号因此在转变到第一控制晶体管3的阻断状态之后且在第二控制晶体管3′的转变之前必须具有上升沿。
信号s3、信号s4因此分别表示意图用于连接到第一控制晶体管3的控制电路15的控制信号的实例，其中顶部电平处的持续时间分别为最小、最大。
以相同方式，意图用于连接到第二控制晶体管3′的控制电路15的控制信号在信号s2的下降沿期间，换句话说，在第二控制晶体管3′从回路状态转变到阻断状态时，必须处于低电平；且在信号s1的上升沿期间，换句话说，在第一控制晶体管3从阻断状态转变到回路状态时，必须处于高电平。
意图用于连接到第二控制晶体管3′的控制电路15的控制信号因此在转变到第二控制晶体管3′的阻断状态之后且在转变到第一控制晶体管3的回路状态之前必须具有上升沿。
信号s5、信号s6因此分别表示意图用于连接到第二控制晶体管3′的控制电路15的控制信号的实例，其中高电平处的持续时间分别为最小、最大。
因此，在转换器100的连接件102中使用这类控制信号一方面使得能够避免在从控制晶体管3的回路状态到阻断状态的转变期间的电涌，这是因为辅助控制电路11的使用为控制晶体管3提供反馈回路；且另一方面通过在从连接件102的其它控制晶体管3′的阻断状态到回路状态的转变期间抑制辅助控制电路11的作用来避免连接件102中的短路。另外，控制电路15的元件可容易与主控制电路5和辅助控制电路11的元件整合以使得本发明的实施方案不具有难度且具有降低的成本。