一种开关器件并联均流系统的制作方法

本发明涉及开关器件领域，更具体地说，涉及一种开关器件并联均流系统。

背景技术：

电子开关器件如igbt在功率变换电路中，存在并联使用的情况。为了减少开关器件间的参数离散型，在并联应用中，通常采用一致性好的igbt并联，并且在电路设计和布局中保证各igbt间的分布参数一致性，在生产中控制同厂家型号同批次。然而，这样的方法不可避免的造成由于器件离散性和外围器件参数的离散性造成的并联不均流现象，并且对于参数离散程度不可预知。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种使得并联开关器件强制均流的开关器件并联均流系统。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种开关器件并联均流系统，包括：开关器件并联模块和变压器均流模块，所述开关器件并联模块包括至少两个彼此并联的开关器件，所述变压器均流模块包括至少一个变压器，所述开关器件的第一端均连接所述变压器均流模块的输入端，所述开关器件的控制端均连接所述变压器均流模块的输出端以控制流过所述开关器件的电流相等，所述开关器件的第二端接地。

在本发明所述的开关器件并联均流系统中，所述开关器件并联模块包括彼此并联的第一开关器件和第二开关器件，所述变压器均流模块包括第一变压器，所述第一变压器包括第一变压器副边线圈、第一变压器原边第一线圈和第一变压器原边第二线圈，所述第一开关器件的控制端连接到所述第一变压器副边线圈的第一端，所述第二开关器件的控制端连接到所述第一变压器副边线圈的第二端，所述第一开关器件的第一端连接所述第一变压器原边第一线圈的第一端，所述第二开关器件的第一端连接所述第一变压器原边第二线圈的第二端，所述第一变压器原边第一线圈的第二端和所述第一变压器原边第二线圈的第一端相连，所述第一开关器件和所述第二开关器件的第二端均接地。

在本发明所述的开关器件并联均流系统中，所述第一变压器原边第一线圈和所述第一变压器原边第二线圈的匝数比为1:1。

在本发明所述的开关器件并联均流系统中，所述开关器件并联模块进一步包括与所述第一开关器件和所述第二开关器件并联的第三开关器件，所述变压器均流模块包括第二变压器，所述第二变压器包括第二变压器副边线圈、第二变压器原边第一线圈和第二变压器原边第二线圈，所述第一变压器副边线圈的中点连接所述第二变压器原边第一线圈的第一端，所述第三开关器件的控制端连接所述第二变压器副边线圈的第二端，所述第三开关器件的第一端连接所述第二变压器原边第二线圈的第二端，所述第二变压器原边第二线圈的第一端连接所述第二变压器原边第一线圈的第二端，所述第二变压器原边第一线圈的第一端连接所述第一变压器原边第一线圈的第二端以及所述第一变压器原边第二线圈的第一端，所述第三开关器件的第二端接地。

在本发明所述的开关器件并联均流系统中，所述第一变压器原边第一线圈和所述第一变压器原边第二线圈的匝数比为1:1；所述第二变压器原边第一线圈和所述第二变压器原边第二线圈的匝数比为1:2。

在本发明所述的开关器件并联均流系统中，所述开关器件并联模块进一步包括与所述第一开关器件和所述第二开关器件并联的第四-第n开关器件，所述变压器均流模块包括第三变压器-第n-1变压器，其中n为大于4的正整数。

在本发明所述的开关器件并联均流系统中，所述开关器件并联模块进一步包括彼此并联的第三开关器件和第四开关器件，所述变压器均流模块包括第二变压器和第三变压器，所述彼此并联的第三开关器件和第四开关器件与所述彼此并联的第一开关器件和第二开关器件彼此并联，所述第二变压器包括第二变压器副边线圈、第二变压器原边第一线圈和第二变压器原边第二线圈，所述第三变压器包括第三变压器副边线圈、第三变压器原边第一线圈和第三变压器原边第二线圈，所述第三开关器件的控制端连接到所述第二变压器副边线圈的第一端，所述第四开关器件的控制端连接到所述第二变压器副边线圈的第二端，所述第三开关器件的第一端连接所述第二变压器原边第一线圈的第一端，所述第四开关器件的第一端连接所述第二变压器原边第二线圈的第二端，所述第二变压器原边第一线圈的第二端和所述第二变压器原边第二线圈的第一端相连，所述第三开关器件和所述第四开关器件的第二端均接地；所述第一变压器副边线圈的中点连接所述第三变压器副边线圈的第一端、所述第二变压器副边线圈的中点连接所述第三变压器副边线圈的第二端、所述第一变压器原边第一线圈的第二端和所述第一变压器原边第二线圈的第一端连接所述第三变压器原边第一线圈的第一端，所述第二变压器原边第一线圈的第二端和所述第二变压器原边第二线圈的第一端连接所述第三变压器原边第二线圈的第二端，所述第三变压器原边第二线圈的第一端连接所述第三变压器原边第一线圈的第二端。

在本发明所述的开关器件并联均流系统中，所述第一变压器原边第一线圈和所述第一变压器原边第二线圈的匝数比为1:1；所述第二变压器原边第一线圈和所述第二变压器原边第二线圈的匝数比为1:1；所述第三变压器原边第一线圈和所述第三变压器原边第二线圈的匝数比为1:1。

在本发明所述的开关器件并联均流系统中，进一步包括连接到所述变压器均流模块和电源之间的负载二极管和负载电感，所述负载二极管的阴极连接所述电源、阳极连接所述变压器均流模块的输入端，所述负载电感的一端连接所述电源，另一端连接所述变压器均流模块的输入端。

在本发明所述的开关器件并联均流系统中，所述开关器件包括igbt和mosfet，所述变压器为磁环变压器。

实施本发明的开关器件并联均流系统，通过将并联开关器件的控制端连接到变压器的副边线圈两端，强制使得并联开关器件的电流相等，进一步地，本发明的开关器件并联均流系统可以灵活适用于各种类型的开关器件并联模块的均流。进一步地，开关器件的开关时间同样被强制同步。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明的开关器件并联均流系统的第一实施例的原理框图；

图2是本发明的开关器件并联均流系统的第二实施例的电路图；

图3是本发明的开关器件并联均流系统的第三实施例的电路图；

图4是本发明的开关器件并联均流系统的第四实施例的电路图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明的开关器件并联均流系统的第一实施例的原理框图。如图1所示，本发明的开关器件并联均流系统，包括：开关器件并联模块100和变压器均流模块200。所述开关器件并联模块100包括至少两个彼此并联的开关器件。在本发明的优选实施例中，可以包括两个或者更多个彼此并联的开关器件。所述变压器均流模块200包括至少一个变压器。优选地，所述变压器包括一个副边线圈和两个原边线圈。其中所述变压器均流模块200的输入端设置在原边线圈一侧，而所述变压器均流模块200的输出端设置在副边线圈一侧。

如图1所示，所述开关器件的第一端均连接所述变压器均流模块200的输入端，第二端接地。同时，所述开关器件的控制端均连接所述变压器均流模块200的输出端。这样，如果开关器件上的电流相等，开关器件流入所述变压器均流模块200的输入端的电流相等，则变压器均流模块200的输出端不会有输出。如果开关器件上的电流不相等，开关器件流入所述变压器均流模块200的输入端的电流不相等，则变压器均流模块200的输出端将会有电流输出到两个开关器件的控制端，从而控制两个开关器件的电流相等。

在本实施例中，该开关器件可以是igbt管和mosfet管等等任何开关器件。所述变压器可以为磁环变压器，其包括磁环和套设在磁环上的穿心导线。本领域技术人员知悉，在本发明的其他优选实施例中，所述开关器件可以采用本领域中已知的任何开关器件，如开关管等等构造，所述变压器可以为任何电流变压器。实施本发明的开关器件并联均流系统，通过将并联开关器件的控制端连接到变压器的副边线圈两端，强制使得并联开关器件的电流相等。进一步地，开关器件的开关时间同样被强制同步。

图2是本发明的开关器件并联均流系统的第二实施例的电路图。如图2所示，本发明的开关器件并联均流系统，包括：开关器件并联模块100和变压器均流模块200。所述开关器件并联模块100包括彼此并联的第一igbt管q1和第二igbt管q2。所述变压器均流模块200包括第一变压器t1。所述第一变压器t1包括第一变压器副边线圈l1、第一变压器原边第一线圈l2和第一变压器原边第二线圈l3。所述第一igbt管q1的门极端连接到所述第一变压器副边线圈l1的第一端a，所述第二igbt管q2的门极端连接到所述第一变压器副边线圈l1的第二端b。所述第一igbt管q1的集电极连接所述第一变压器原边第一线圈l2的第一端c，所述第二igbt管q2的集电极连接所述第一变压器原边第二线圈l3的第二端e，所述第一变压器原边第一线圈l2的第二端和所述第一变压器原边第二线圈l3的第一端相连为d端。所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2的发射极均接地。在本实施例中，所述第一变压器原边第一线圈l2和所述第一变压器原边第二线圈l3的匝数比为1:1。

在图2所示的优选实施例中，本发明的开关器件并联均流系统进一步包括连接到所述变压器均流模块200和电源vcc之间的负载二极管d1和负载电感l0。所述负载二极管d1的阴极连接所述电源vcc、阳极连接所述d端，所述负载电感l0的一端连接所述电源vcc，另一端连接所述d端。

在图2所示的优选实施例中，本发明的开关器件并联均流系统进一步包括电阻r1-r3，电阻r1连接到所述第一igbt管q1的门极和控制信号接收端之间，电阻r2连接到所述第二igbt管q2的门极和控制信号接收端之间，电阻r3连接到所述第一变压器副边线圈l1的第二端b和所述第二igbt管q2的门极之间。

本实施例采用所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2的集电极电流负反馈，通过变压器t1将并联的所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2的集电极电流差分信号作为输出电压引入所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2的t门极，强制并联的所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2均流。

在本实施例中，所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2的电流相等时，第一变压器原边第一线圈l2和第一变压器原边第二线圈l3互相抵消，所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2的电流不相等时，第一变压器t1的第一变压器副边线圈l1有电压信号输出，施加到所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2的门极上，降低所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2中集电极电流大的那个igbt管的门极电压，抬升集电极电流小的那个igbt管的门极电压，最终使所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2的电流相等。

在本发明的优选实施例中，所述第一变压器t1可以由磁环以及穿心导线构成，第一变压器原边第一线圈l2和第一变压器原边第二线圈l3可以相当于单闸线圈。当需要所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2的电流相等时，第一变压器原边第一线圈l2和第一变压器原边第二线圈l3的匝数比为1:1。当需要所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2的电流成一定比例时，可以调节第一变压器原边第一线圈l2和第一变压器原边第二线圈l3的匝数比为设定比例。本领域技术人员知悉，第一变压器t1、所述第一igbt管q1和所述第二igbt管q2仅仅是举例说明，本发明还可以使用其他类型的开关器件和电流变压器。

对比实测开关器件并联电路发现，如器件参数差异、驱动电路差异引起的不均流情况，通常可达到60％甚至更多，当采用本发明的开关器件并联均流系统之后，不均流度降低到3％以内，并且开关时间也被强制同步。

实施本发明的开关器件并联均流系统，通过将并联开关器件的控制端连接到变压器的副边线圈两端，强制使得并联开关器件的电流相等，进一步地，本发明的开关器件并联均流系统可以灵活适用于各种类型的开关器件并联模块的均流。进一步地，开关器件的开关时间同样被强制同步。

图3是本发明的开关器件并联均流系统的第三实施例的电路图。如图3所示，本发明的开关器件并联均流系统，包括：开关器件并联模块100和变压器均流模块200。所述开关器件并联模块100包括彼此并联的第一igbt管q1、第二igbt管q2、第三igbt管q3。所述变压器均流模块200包括第一变压器t1和第二变压器t2。所述第一变压器t1包括第一变压器副边线圈l1、第一变压器原边第一线圈l2和第一变压器原边第二线圈l3。所述第二变压器包括第二变压器副边线圈l1’、第二变压器原边第一线圈l2’和第二变压器原边第二线圈l3’。所述第一igbt管q1的门极端连接到所述第一变压器副边线圈l1的第一端a，所述第二igbt管q2的门极端经电阻r3连接到所述第一变压器副边线圈l1的第二端b。所述第三igbt管q3的门极端连接所述第二变压器副边线圈l1’的第二端b’。所述第一igbt管q1的集电极连接所述第一变压器原边第一线圈l2的第一端c，所述第二igbt管q2的集电极连接所述第一变压器原边第二线圈l3的第二端e。所述第三igbt管q3的集电极连接所述第二变压器原边第二线圈l3’的第二端e’。所述第一变压器原边第一线圈l2的第二端和所述第一变压器原边第二线圈l3的第一端相连为d端，所述d端连接所述第二变压器原边第一线圈l2’的第一端c’。所述第一变压器副边线圈l1的中点连接所述第二变压器副边线圈l1’的第一端a’。所述第一igbt管q1、所述第二igbt管q2和所述第三igbt管q3的发射极均接地。所述第二变压器原边第二线圈l3’的第一端与所述第二变压器原边第一线圈l2’的第二端连接到d’端。

在图3所示的优选实施例中，本发明的开关器件并联均流系统进一步包括连接到所述变压器均流模块200和电源vcc之间的负载二极管d1和负载电感l0。所述负载二极管d1的阴极连接所述电源vcc、阳极连接所述d’端，所述负载电感l0的一端连接所述电源vcc，另一端连接所述d’端。

在图3所示的优选实施例中，本发明的开关器件并联均流系统进一步包括电阻r1、r2和r4，电阻r1连接到所述第一igbt管q1的门极和控制信号接收端之间，电阻r2连接到所述第二igbt管q2的门极和控制信号接收端之间，电阻r4连接到所述第三igbt管q3的门极和控制信号接收端之间。

在本实施例中，控制所述第一igbt管q1、所述第二igbt管q2和所述第三igbt管q3的方式与图2所示实施例近似。基于图2所示实施例的教导，本领域技术人员能够实现图3所示的实施例，在此就不再累述了。在图3所示实施例中，所述第一变压器原边第一线圈l2和所述第一变压器原边第二线圈l3的匝数比为1:1；所述第二变压器原边第一线圈l2’和所述第二变压器原边第二线圈l3’的匝数比为1:2。

在本发明的进一步的优选实施例中，所述开关器件并联模块100进一步包括彼此并联的第一igbt管q1、所述第二igbt管q2、第三igbt管q3、以及第四igbt管q4….以及第nigbt管qn。所述变压器均流模块200包括第一变压器t1、第二变压器t2…第n-1变压器，其中n为大于4的正整数。在该实施例中，所述第一变压器原边第一线圈l2和所述第一变压器原边第二线圈l3的匝数比为1:1；所述第二变压器原边第一线圈l2’和所述第二变压器原边第二线圈l3’的匝数比为1:2。所述第n-1变压器原边第一线圈l2n和所述第二变压器原边第二线圈l3n的匝数比为1:(n-1)。基于图2-3所示实施例的教导，本领域技术人员能够实现上述实施例，在此就不再累述了。

实施本发明的开关器件并联均流系统，通过将并联开关器件的控制端连接到变压器的副边线圈两端，强制使得并联开关器件的电流相等，进一步地，本发明的开关器件并联均流系统可以灵活适用于各种类型的开关器件并联模块的均流。进一步地，开关器件的开关时间同样被强制同步。

图4是本发明的开关器件并联均流系统的第四实施例的电路图。在本实施例中，本发明的开关器件并联均流系统，包括：开关器件并联模块100和变压器均流模块200。所述开关器件并联模块100包括彼此并联的第一igbt管q1、第二igbt管q2、以及彼此并联的第三igbt管q3和第四igbt管q4。所述彼此并联的第三igbt管q3和第四igbt管q4与所述彼此并联的第一igbt管q1和第二igbt管q2彼此并联。所述变压器均流模块200包括第一变压器t1、第二变压器t2和第三变压器t3。所述第一变压器t1包括第一变压器副边线圈l1、第一变压器原边第一线圈l2和第一变压器原边第二线圈l3。所述第二变压器包括第二变压器副边线圈l1’、第二变压器原边第一线圈l2’和第二变压器原边第二线圈l3’。所述第三变压器t3包括第三变压器副边线圈l1”、第三变压器原边第一线圈l2”和第三变压器原边第二线圈l3”。所述第一igbt管q1的门极端连接到所述第一变压器副边线圈l1的第一端a，所述第二igbt管q2的门极端经电阻r3连接到所述第一变压器副边线圈l1的第二端b。所述第一igbt管q1的集电极连接所述第一变压器原边第一线圈l2的第一端c，所述第二igbt管q2的集电极连接所述第一变压器原边第二线圈l3的第二端e。所述第一变压器原边第一线圈l2的第二端和所述第一变压器原边第二线圈l3的第一端相连为d端，所述d端连接所述第三变压器原边第一线圈l2”的第一端c”。所述第一变压器副边线圈l1的中点连接所述第三变压器副边线圈l1”的第一端a”。所述第三igbt管q3的门极端连接到所述第二变压器副边线圈l1’的第一端a’，所述第四igbt管q4的门极端经电阻r6连接到所述第二变压器副边线圈l1’的第二端b’。所述第三igbt管q3的集电极连接所述第二变压器原边第一线圈l2’的第一端c’，所述第四igbt管q4的集电极连接所述第二变压器原边第二线圈l3’的第二端e’。所述第二变压器原边第一线圈l2’的第二端和所述第二变压器原边第二线圈l3’的第一端相连为d’端，所述d’端连接所述第三变压器原边第二线圈l3”的第二端e”。所述第二变压器副边线圈l1’的中点经电阻r7连接所述第三变压器副边线圈l1”的第二端b”。所述第一igbt管q1、所述第二igbt管q2、所述第三igbt管q3和所述第四igbt管q4的发射极均接地。

在图4所示的优选实施例中，本发明的开关器件并联均流系统进一步包括电阻r1、r2、r4和r5，电阻r1连接到所述第一igbt管q1的门极和控制信号接收端之间，电阻r2连接到所述第二igbt管q2的门极和控制信号接收端之间，电阻r4连接到所述第三igbt管q3的门极和控制信号接收端之间，电阻r5连接到所述第四igbt管q4的门极和控制信号接收端之间。

在图4所示的优选实施例中，本发明的开关器件并联均流系统进一步包括连接到所述变压器均流模块200和电源vcc之间的负载二极管d1和负载电感l0。所述负载二极管d1的阴极连接所述电源vcc、阳极连接所述d”端，所述负载电感l0的一端连接所述电源vcc，另一端连接所述d”端。

在本实施例中，控制所述第一igbt管q1、所述第二igbt管q2、所述第三igbt管q3和所述第四igbt管q4的方式与图2所示实施例近似。基于图2所示实施例的教导，本领域技术人员能够实现图4所示的实施例，在此就不再累述了。在图4所示实施例中，所述第一变压器原边第一线圈l2和所述第一变压器原边第二线圈l3的匝数比为1:1；所述第二变压器原边第一线圈l2’和所述第二变压器原边第二线圈l3’的匝数比为1:1。所述第三变压器原边第一线圈l2”和所述第三变压器原边第二线圈l3’的匝数比为1:1。

在本发明的进一步的优选实施例中，所述开关器件并联模块100进一步包括多组彼此并联的开关器件组，每组开关器件组中包括至少两个彼此并联的开关器件。本领域技术人员可以基于图2-4中示出的实施例，构造适合的所述变压器均流模块200。基于图2-3所示实施例的教导，本领域技术人员能够实现上述实施例，在此就不再累述了。

实施本发明的开关器件并联均流系统，通过将并联开关器件的控制端连接到变压器的副边线圈两端，强制使得并联开关器件的电流相等，进一步地，本发明的开关器件并联均流系统可以灵活适用于各种类型的开关器件并联模块的均流。进一步地，开关器件的开关时间同样被强制同步。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。