专利名称：门驱动器系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及功率电子电路(power electronic circuit)领域。本实用新型 基于根据独立权利要求的前序部分的门驱动器系统(gate driver system)。
背景技术：
现今，使用门驱动器(gate driver)来控制功率半导体开关(power semiconductor switch)，例如典型地用于中压转换器(converter)应用中的IGBT。门驱动 器必须以高电位被供电且被控制。在低电压转换器应用中，门驱动器的控制信号和反馈信 号可由变压器(transformer)或光耦合器传送。对于中压转换器应用，使用相同的解决方 法是可行的，但是每个门驱动器上的爬电距离(ere印age distance)必须非常大，且根据非 常高的dV/dt值，信号传送是非常困难的。
实用新型内容因此，本实用新型的目的是以可避免前述缺点的方式体现导言中提到的门驱动器 系统。分别借助于权利要求1和权利要求2的特征来实现该目的。在从属权利要求中详 细说明了本实用新型的有利发展。门驱动器系统包括电源(power supply)和至少一个用以控制相关联的可控的功 率半导体开关的门驱动器，此处各个门驱动器连接至电源。根据本实用新型，电源包括矩 形波发生器，且各个门驱动器包括供应单元(supply unit)，且供应单元包括输入变压器， 该输入变压器在其初级侧(primary side)处连接至矩形波发生器的输出端。作为备选方 案，电源包括产生尤其为梯形波形的发生器，且各个门驱动器包括输入变压器，该输入变压 器在其初级侧处连接至产生尤其为梯形波形的发生器的输出端。在带有门驱动器系统的前 述特征的情况下，可处理所有种类的中压转换器应用的布局(topology)。另外，门驱动器系 统具有用以对门驱动器供电的宽范围的输入电压。此外，需要仅仅一个发生器来对许多门 驱动器进行供应。在门驱动器输入侧不需要附加的构件，即没有发生由电压分离(voltage separation)造成的爬电问题。仅变压器必须实现这些要求。
从
以下结合附图而对本实用新型的优选实施例所进行的详细描述中，本实用新型 的这些和其它的目的、优点以及特征将变得显而易见。在图中图1显示了根据本实用新型的门驱动器系统的实施例的示意图，图2显示了根据图1的门驱动器系统的门驱动器的实施例的示意图，图3显示了根据图2的门驱动器的实施例的三维图，以及图4显示了根据图2的门驱动器的实施例及门驱动器至可控的功率半导体开关的 连接的立体图。[0011]在参考标号列表中以概述的形式列出了在图中使用的参考标号及其意思。原则 上，相同部件在图中设有相同的参考标号。任何所描述的实施例均表示本实用新型的主题 的实例，且不具有任何限制性作用。参考标号列表
A变压器C光学构件D 下载端子(download terminal)E 发射极端子(emitter terminal)F 栅极端子(gate terminal)G 集电极端子(collector terminal)⑶门驱动器H 电源K供应单元L逻辑单元M 接口PCB 功率电路板(power circuit board)SW可控的功率半导体开关
具体实施方式
图1示出了根据本实用新型的门驱动器系统的实施例的示意图。另外，图2显示 了根据图1的门驱动器系统的门驱动器的实施例的示意图。在图3中显示了根据图2的门 驱动器的实施例的三维图，且图4示出了根据图2的门驱动器的实施例及门驱动器至可控 的功率半导体开关的连接的三维图。根据图1的门驱动器系统包括电源H和用以控制相关 联的可控的功率半导体开关SW的至少一个门驱动器GD，此处各个门驱动器GD连接至电源 H。根据本实用新型，电源H包括矩形波发生器，且各个门驱动器⑶包括供应单元K，且供应 单元K包括输入变压器A，该输入变压器A在其初级侧处连接至电源H的矩形波发生器的输 出端。作为对矩形波发生器的备选方案，电源H包括产生尤其为梯形波形的发生器，且各个 门驱动器GD同样包括在其初级侧处连接至产生尤其为梯形波形的发生器的输出端的输入 变压器A。在具有前文所提及的门驱动器系统的特征的情况下，可处理所有种类的中压转换 器应用的布局。另外，门驱动器系统具有用以对门驱动器GD供电的宽范围的输入电压。此 夕卜，仅需要电源H的一个发生器来对许多门驱动器GD进行供应，如图1中所示的那样。在 门驱动器输入侧不需要附加的构件，即没有发生由于电压分离造成的爬电问题。仅变压器 A必须实现这些要求。电源H能够在中功率或高功率应用(例如没有电隔离的电池的牵引应用)中对门 驱动器GD进行供应。诸如测量板的附加的不同的子系统可由此电源H供以功率。有利地， 电源的输出端子得到了短路保护。在如图1所示的不止一个门驱动器⑶的情况下，变压器A的初级侧以星形的方式 连接至电源H的矩形波发生器。参照上文所提及的备选方案，在不止一个门驱动器GD的情况下，变压器A的初级侧同样以星形的方式连接至产生尤其为梯形波形的发生器。有利地，门驱动器⑶的变压器的次级侧(secondary side)连接至整流器。整流 器为图2中所示的输出级提供DC电压，此处该输出级包括用于连接可控的功率半导体开关 Sff的集电极端子G、栅极端子F、以及发射极端子E。门驱动器GD的操作频率达约3kHz。根据图2的门驱动器⑶包括包含用以连接光波导(optical waveguide)的光学 构件C的逻辑单元L。在带有用以连接光波导EMC的这些光学构件C的情况下，可降低门驱 动器GD的敏感度。逻辑单元L作为门驱动器GD的核心起作用，以便控制所有的通讯和门 驱动器硬件。逻辑单元L包括例如用于下载固件的下载端子D。门驱动器⑶的逻辑单元L通过 所提到的光波导连接至上级控制单元的系统控制器。借助于此，以较高的速度在两个方向 上传送用于切换可控的功率半导体开关SW的控制信号和其它数据。可在带有或不带有协 议的情况下实现这一点。 门驱动器⑶本身提供下列附加的功能性_监测供应电压-监测用于最少ON次数和OFF次数的进入信号-Vcast异常检测和反应(软断开(soft turn off))-对栅极端子F的短路/超载保护-借助于LED发错误代码信号在现有技术应用中，来自门驱动器GD的信号通过绞合线传送到可控的功率半导 体开关SW。根据本实用新型的门驱动器GD具有用以连接柔性的功率电路板PCB的接口 M, 以便于使可控的功率半导体开关SW与门驱动器GD连接。在柔性的功率电路板PCB的两侧 上，通过螺纹连接、插塞(plug)或焊接固定例如端子是可行的。由于板跨距(track)具有 非常低的距离，所以利用柔性的功率电路板PCB的连接具有非常低的阻抗。另外，柔性的功 率电路板PCB提供在半导体附近添加附加的构件的可能性。此外，柔性的功率电路板PCB 降低了以错误的方式颠倒连接的可能性，且用于安装的耗费非常低，因为不需要剪裁线材。 最后，柔性的功率电路板PCB尤其对于大批量而言是非常廉价的解决方法。
权利要求1.一种门驱动器系统，包括电源(H)和至少一个门驱动器(GD)，此处各个门驱动器 (⑶)连接至所述电源(H)，其特征在于，所述电源(H)包括矩形波发生器，其中，各个门驱动器(GD)包括供应单元(K)，且所述供应单元(K)包括输入变压器 (A)，所述输入变压器(A)在其初级侧处连接至所述矩形波发生器的输出端。
2.根据权利要求1所述的门驱动器系统，其特征在于，在不止一个门驱动器(GD)的情 况下，所述变压器的初级侧以星形的形式连接至所述矩形波发生器。
3.根据权利要求1所述的门驱动器系统，其特征在于，所述变压器的次级侧连接至整 流器。
4.根据权利要求1所述的门驱动器系统，其特征在于，所述门驱动器(⑶)包括包含用 以连接光波导的光学构件(C)的逻辑单元(L)。
5.根据权利要求4所述的门驱动器系统，其特征在于，所述逻辑单元包括下载端子⑶。
6.根据权利要求1所述的门驱动器系统，其特征在于，所述门驱动器(GD)具有用以连 接柔性的功率电路板(PCB)的接口(M)，以便于使可控的功率半导体开关(SW)与所述门驱 动器(⑶)连接。
7.—种门驱动器系统，包括电源(H)和至少一个门驱动器(GD)，此处各个门驱动器 (⑶)连接至所述电源(H)，其特征在于，所述电源(H)包括产生尤其为梯形波形的发生器， 其中，各个门驱动器(GD)包括供应单元(K)，且所述供应单元(K)包括输入变压器 (A)，所述输入变压器(A)在其初级侧处连接至所述产生尤其为梯形波形的发生器的输出 端。
8.根据权利要求7所述的门驱动器系统，其特征在于，在不止一个门驱动器(GD)的情 况下，所述变压器的初级侧以星形的形式连接至所述产生尤其为梯形波形的发生器。
9.根据权利要求7所述的门驱动器系统，其特征在于，所述变压器的次级侧连接至整流器。
10.根据权利要求7所述的门驱动器系统，其特征在于，所述门驱动器(GD)包括包含用 以连接光波导的光学构件(C)的逻辑单元(L)。
11.根据权利要求10所述的门驱动器系统，其特征在于，所述逻辑单元包括下载端子⑶。
12.根据权利要求7所述的门驱动器系统，其特征在于，所述门驱动器(GD)具有用以连 接柔性的功率电路板(PCB)的接口(M)，以便于使可控的功率半导体开关(SW)与所述门驱 动器(⑶)连接。
专利摘要本实用新型涉及一种门驱动器系统，其包括电源(H)和至少一个门驱动器(GD)，此处各个门驱动器(GD)连接至电源(H)。电源(H)包括矩形波发生器，各个门驱动器(GD)包括供应单元(K)，且供应单元(K)包括输入变压器(A)，该输入变压器(A)在其初级侧处连接至矩形波发生器的输出端。备选地，电源(H)包括产生尤其梯形波形的发生器，各个门驱动器(GD)包括供应单元(K)，且供应单元(K)包括输入变压器(A)，该输入变压器(A)在其初级侧处连接至产生特定梯形波形的发生器的输出端。
文档编号H03K19/02GK201918979SQ201020249978
公开日2011年8月3日 申请日期2010年6月24日 优先权日2010年6月24日
发明者G·霍奇斯图尔 申请人:Abb技术有限公司