[发明专利]电力变换器的电路、车辆用电力变换器和车辆

说明书

用于电力变换器（33）的电路布置（1），该电路布置（1）包括：第一连接器（4），该第一连接器（4）可连接至或者连接至DC电压源（2）的极（5、6）；第二连接器（7），该第二连接器（7）可连接至或者连接至DC电压源（2）的相反极（5、6）；以及开关元件（9），该开关元件（9）具有连接至第一连接器（4）的漏极端子（10）、连接至或者可连接至负载（3）的源极端子（11）、以及栅极端子（12），并且开关元件（9）由具有体二极管（14）的至少一个绝缘栅场效应晶体管（13）实现，其特征在于：二极管（15）在与体二极管（14）的从源极端子（11）至漏极端子（10）的方向相对应的方向上从第二端子（7）连接至栅极端子（12）。

技术领域

本发明涉及一种用于电力变换器的电路布置，该电路布置包括：第一连接器，该第一连接器可连接至或者连接至DC电压源的极；第二连接器，该第二连接器可连接至或者连接至DC电压源的相反极；以及开关元件，该开关元件具有连接至第一连接器的漏极端子、连接至或者可连接至负载的源极端子、以及栅极端子，并且开关元件由具有体二极管的至少一个绝缘栅场效应晶体管实现。

此外，本发明还涉及一种用于车辆的电力变换器以及一种车辆。

背景技术

包括由绝缘栅场效应晶体管（IGFET）实现的开关元件的电路布置通常用于将连接至源极端子的负载连接至DC电压源并且使取决于被施加至栅极端子的电压来使该负载从DC电压源上断开连接。因此，DC电压源连接至第二布置的第一连接器和第二连接器。然而，如果DC电压源用错误极性连接至连接器，则即使在电压为零的情况下晶体管也可以将负载连接至DC电压源，这是因为晶体管的体二极管处于正向操作中。这可能会引起短路并且可能由于体二极管的负温度系数而导致对开关元件的损坏。

为了避免在DC电压源上的错误极性的情况下造成对开关元件的损坏，已经提出使用绝缘栅双极型晶体管（IGBT）来代替IGFET（绝缘栅场效应晶体管）。然而，对于一些应用，IGFET的使用由于有用性质而是优选的。可替代地，当DC电压源用错误极性进行连接时，处于相反方向上的二极管可能被圈进短路的路径中。当DC电压源用正确极性进行连接时，该方案受到在二极管上的电压降的影响。此外，已经提出了瞬态电压抑制二极管与熔线一起的使用。然而，在DC电压源已经用错误极性进行连接之后需要更换熔线。最后，已知的是有源极性保护装置，其受到需要外部电源供应器的影响。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种具有改进极性保护的电路布置。

上述目的是通过如开头描述的电路布置来解决，该电路布置包括在与体二极管从源极端子连接至漏极端子的方向相对应的方向上从第二端子连接至栅极端子的二极管。

本发明是基于如下考虑因素：将电路布置配置为使得在DC电压源用错误极性连接至第一连接器和第二连接器的情况下，经由处于正向方向上的二极管将由DC电压源供应的电压施加至栅极端子。通过将电压施加至栅极端子，处于相反模式中的晶体管的操作特点不与作为晶体管的正在传导的沟道的体二极管的操作特点相对应。在其中，相比于与处于正向方向上的体二极管相对应的操作特点，开关元件的功率损失显著地减小。

有利地，当DC电压源用错误极性进行连接时，有效地防止了由IGFET实现的开关元件受到损坏。尤其，根据本发明的电路布置不需要外部电源供应器，而是完全无源地进行工作。此外，避免了熔线和在与开关元件和负载串联连接的二极管上的电压降。

如果晶体管具有n沟道，则体二极管处于从源极端子至漏极端子的正向方向上。于是，二极管在正向方向上从第二连接器连接至栅极端子。优选地，连接至或者可连接至第一连接器的DC电源的极是正极并且/或者DC电源的相反极是负极。开关元件可以作为高侧开关相互连接。

如果晶体管具有p沟道，则体二极管处于从源极端子至漏极端子的相反方向上。于是，二极管在相反方向上从第二连接器连接至栅极端子。优选地，连接至或者可连接至第一连接器的DC电源的极是负极并且/或者DC电源的相反极是正极。开关元件可以作为低侧开关相互连接。