[发明专利]功率变换器和矩阵变换器

说明书

相关申请的交叉引用

包括说明书、附图和摘要的于2012年5月16日提交的日本专利申请No.2012-112709的公开内容通过引用整体结合于此。

技术领域

本发明涉及功率变换器，并且更具体地涉及用于驱动功率变换器中的功率晶体管的驱动电路组的配置。

背景技术

在矩阵变换器、逆变器和其他功率变换器中，存在频繁使用的功率晶体管(例如，IGBT(隔离栅双极晶体管)、或者MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)，其可以传导大电流并阻隔高电压。在功率变换器中，预驱动器通常用于驱动每个功率晶体管的栅极端子。用于控制功率晶体管的导通/断开操作的信号从控制电路供应给预驱动器，并且预驱动器响应于控制信号驱动功率晶体管的栅极端子。

如普通技术人员众所周知的，在用于驱动功率晶体管的预驱动器和控制电路之间需要获得电气隔离，也就是说电路接地需要彼此之间分离。用于使预驱动器和控制电路彼此隔离的最典型的技术是使用光耦合器。由于光耦合器将信号作为光信号(不是电信号)传输，预驱动器和控制电路可以借助于光耦合器彼此电气隔离。

然而，因为光耦合器需要通道之间的光隔离，很难将光耦合器的几个通道集成至IC(集成电路)中。因此，光耦合器的使用使得用于功率变换器的IC的数目增加。例如，在使用一对功率晶体管作为双向开关的三相矩阵变换器中，提供18个功率晶体管。在三相矩阵变换器中，需要18个光耦合器和18个预驱动器IC。由于用于电源的IC的数目增加更多，所以安装面积增加更多，并且成本也增加更多。

同时，已知一种技术，其中为了使预驱动器和控制电路彼此电气隔离的目的，用脉冲变压器代替光耦合器(例如，参考日本未经审查专利申请公开No.2009-219294)。同时，日本未经审查专利申请公开No.2010-263671公开了一种技术，其中用安装在印刷电路板上的一对线圈代替脉冲变压器。进一步地，日本未经审查专利申请公开No.Hei5(1993)-344751公开了一种技术，其中为了减少电源的数目，将脉冲变压器用于上臂的功率晶体管，然而没有将脉冲变压器用于下臂的功率晶体管。

然而，这些技术不足以克服用于功率变换器的IC数目增加这种问题。

发明内容

因此，相关技术受到用于功率变换器的IC数目增加这种问题的影响。

从本说明书的描述和附图中，其它问题和新颖特征将变得显而易见。

根据本发明的一个方面，功率变换器包括n个功率晶体管和驱动器，功率晶体管各自具有连接到公用线的发射极端子或者源极端子。驱动器包括n个预驱动器和接收器，预驱动器驱动相应的n个功率晶体管，接收器与n个预驱动器单片集成。接收器通过AC耦合与发射器耦合，并且响应于从发射器接收的传输信号输出控制n个预驱动器的控制信号。

根据本发明的另一个方面，驱动器包括n个预驱动器和接收器，n个预驱动器驱动相应的n个功率晶体管，每个功率晶体管具有连接到公用线的发射极端子或者源极端子，接收器与n个预驱动器单片集成。接收器通过AC耦合与发射器耦合，并且响应于从发射器接收的传输信号生成控制n个预驱动器的控制信号。

根据本发明的上述方面，可以减少用于功率变换器的IC的数目。

附图说明

图1是根据第一实施例图示被配置为矩阵变换器的功率变换器的配置的电路图；

图2是图示图1的矩阵变换器中的驱动器IC的配置的方框图；

图3是图示图1的矩阵变换器中的驱动器IC的配置的方框图；

图4是根据第一实施例图示矩阵变换器的另一配置的电路图；

图5是根据第二实施例图示功率变换器中的驱动器IC的配置的方框图；

图6是根据第三实施例概念地图示功率变换器中的驱动器IC的配置的透视图；

图7A是根据第三实施例图示功率变换器中的驱动器IC的配置的方框图；

图7B是根据第三实施例图示功率变换器中的驱动器IC的另一配置的方框图；

图7C是图示图7B中的驱动器IC的操作的定时图；

图8是根据第三实施例图示功率变换器中的驱动器IC的又一配置的方框图；

图9是根据第四实施例图示功率变换器中的驱动器IC的配置的方框图；

图10是概念地图示上述实施例的修改的示例中的驱动器IC的配置的透视图；