CN108134532B - 用于具有增强的共源极电感的逆变器开关器件的有源栅极钳位 - Google Patents

用于具有增强的共源极电感的逆变器开关器件的有源栅极钳位 Download PDF

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Abstract

一种逆变器相脚，具有向上部晶体管和下部晶体管提供栅极驱动信号的上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路。每个栅极驱动电路包括用于选择性地停用上部晶体管和下部晶体管的有源钳位。晶体管包括半导体器件，半导体器件各自具有相应的栅极、源极、和发射极端子。每个发射极端子连接到相应的输出电极，输出电极构造成增强相应的栅极端子和发射极端子之间的共源极电感。每个发射极端子还连接到大体绕过相应的输出电极的相应的开尔文发射极电极。每个相应的有源钳位连接在相应的栅极端子和开尔文发射极电极之间，使得有源钳位功能在存在增强的共源极电感的情况下保持有效。

Description

用于具有增强的共源极电感的逆变器开关器件的有源栅极 钳位
技术领域
本发明大体涉及逆变桥中的功率开关器件，并且更具体地，涉及用于避免逆变器中的功率开关器件意外激活的有源栅极钳位。
背景技术
混合动力电动车辆(hybrid electric vehicle，HEV)、插电式混合动力电动车辆(plug-in hybrid electric vehicle，PHEV)、和电池电动车辆(battery electricvehicle，BEV)等电动车辆使用逆变器驱动的电机提供牵引转矩。典型的电驱动***可以包括通过接触开关连接到可变电压转换器(variable voltage converter，VVC)的DC(直流)电源(例如电池组或燃料电池)，以调节跨越主DC链路电容器两端的主母线电压。逆变器连接在主母线和牵引马达之间，以将DC母线功率转换成连接到马达的绕组的AC(交流)电压以推进车辆。
逆变器包括以具有多个相脚的桥接配置连接的晶体管开关器件(例如绝缘栅双极晶体管，IGBT(insulated gate bipolar transistor))。典型的配置包括由具有三个相脚的逆变器驱动的三相马达。电子控制器通断开关，以将来自母线的直流电压变频为施加到马达的交流电压。逆变器通常对DC链路电压进行脉冲宽度调制，以传递正弦电流输出的近似值，以所需的速度和转矩来驱动马达。施加到IGBT栅极的脉冲宽度调制(Pulse WidthModulation，PWM)控制信号按需使栅极通断，使得得到的电流与期望的电流相符。
因为逆变器的每个相脚具有跨接在DC链路两端的一对上和下开关晶体管，重要的是相脚中的两个器件不会同时导通(即打开)。通常在PWM开关信号中***短时间间隔(称为死区时间)，在死区时间期间相脚的上和下开关器件关闭以便于防止正极母线和负极母线之间的“直通”。由于电子元件和晶体管的栅极输入端的信号路径之间的电子噪声和磁耦合，当晶体管的栅极驱动信号试图关断时，必须注意避免晶体管意外导通。有时使用有源钳位，其中激活跨接栅极两端的钳位以确保开关晶体管保持关断。
共源极电感是指由功率开关晶体管中的主功率回路(即晶体管的漏极到源极或集电极到发射极的功率输出)和栅极驱动回路(即栅极到源极或栅极到发射极)共享的电感。共源极电感同时承载器件输出电流(例如漏极到源极电流)和栅极充/放电电流。共源极电感的输出(功率回路)部分的电流以增强(例如加速)切换性能的方式改变栅极电压。对于切换桥而言，减少的切换时间是合乎需要的，因为只要包含其它潜在的副作用，就会具有在切换转换期间消耗(即丢失)的能量的相关减少。例如，大共源极电感的存在可能影响常规有源钳位的工作。
发明内容
在本发明的一个方面中，一种逆变器包括具有串联的上部晶体管和下部晶体管的相脚，该相脚适于在正极和负极DC母线之间连接。上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路向上部晶体管和下部晶体管分别提供栅极驱动信号。每个栅极驱动电路包括用于分别停用上部晶体管和下部晶体管的有源钳位。晶体管包含半导体器件，每个半导体器件各自具有相应的栅极、源极、和发射极端子。每个发射极端子连接到相应的输出电极，输出电极构造成增强相应的栅极端子和发射极端子之间的共源极电感。每个发射极端子还连接到大体绕过相应输出电极的相应开尔文发射极电极。每个相应的有源钳位连接在相应的栅极端子和开尔文发射极电极之间，使得有源钳位功能在存在增强的共源极电感的情况下保持有效。
根据本发明，提供一种逆变器，包括：
具有串联的上部晶体管和下部晶体管的相脚，所述相脚适于在正极直流母线和负极直流母线之间连接；以及
上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路，所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路向所述上部晶体管和所述下部晶体管分别提供栅极驱动信号，并且所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路中的每一个包括用于分别停用所述上部晶体管和所述下部晶体管的有源钳位；
其中所述晶体管包括半导体器件，所述半导体器件各自具有相应的栅极、源极、和发射极端子；
其中每个所述发射极端子连接到相应的输出电极，所述相应的输出电极构造成增强相应的栅极端子和发射极端子之间的共源极电感；
其中每个所述发射极端子还连接到大体绕过所述相应的输出电极的相应的开尔文发射极电极；以及
其中每个相应的有源钳位在所述相应的栅极端子和所述相应的开尔文发射极电极之间连接。
在本发明的一个实施例中，还包括分别在所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路以及所述上部晶体管和所述下部晶体管之间耦合所述栅极驱动信号的上部栅极电阻器和下部栅极电阻器，其中所述有源钳位连接到所述栅极端子和所述栅极电阻器之间的连接点。
在本发明的一个实施例中，还包括分别在所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路以及所述上部晶体管和所述下部晶体管之间耦合所述栅极驱动信号的上部栅极电阻器和下部栅极电阻器，其中所述栅极电阻器连接在相应的输出电极和栅极驱动电路之间，其中每个所述栅极端子连接到相应的栅极电极，其中每个所述栅极电极直接连接到相应的栅极驱动电路以接收相应的栅极驱动信号并且连接到相应的有源钳位。
在本发明的一个实施例中，其中每个所述开尔文发射极电极包含相应的开尔文发射极引脚，所述相应的开尔文发射极引脚通过相应的第一接合线连接到所述相应的半导体器件上的所述相应的发射极端子的焊盘，并且其中每个输出电极包含通过相应的第二接合线连接到相应的电源板的发射极控制引脚。
在本发明的一个实施例中，其中所述第一接合线的长度比所述第二接合线的长度更短。
在本发明的一个实施例中，其中每个相应的有源钳位包含MOSFET和连接到所述MOSFET的栅极的RC滤波器。
在本发明的一个实施例中，其中每个相应的有源钳位还包括跨接在所述RC滤波器的电阻器两端的恢复二极管。
根据本发明，提供一种功率转换器，包括：
DC链路，所述DC链路具有配置为接收DC电源电压的正极母线和负极母线；
以桥式配置连接在所述正极母线和所述负极母线之间的多个相脚，每个所述相脚具有串联的上部晶体管和下部晶体管，所述上部晶体管和所述下部晶体管具有提供相脚输出的中间连接点；以及
所述每个相脚的上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路，所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路向所述上部晶体管和所述下部晶体管分别提供栅极驱动信号，其中每个所述驱动电路包括用于分别停用所述上部晶体管和所述下部晶体管的有源钳位；
其中所述晶体管包括半导体器件并且每个半导体器件各自具有相应的栅极、源极、和发射极端子；
其中每个所述发射极端子连接到相应的输出电极，所述相应的输出电极构造成增强相应的栅极端子和发射极端子之间的共源极电感；
其中所述每个发射极端子还连接到大体绕过所述输出电极结构的相应的开尔文发射极电极；以及
其中每个相应的有源钳位在相应的栅极端子和开尔文发射极电极之间连接。
在本发明的一个实施例中，其中所述每个相脚还包括分别在所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路以及所述上部晶体管和所述下部晶体管之间耦合相应的栅极驱动信号的上部栅极电阻器和下部栅极电阻器，其中相应的有源钳位各自连接到相应的栅极端子和栅极电阻器之间的相应的连接点。
在本发明的一个实施例中，其中每个所述相脚还包括分别在所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路以及所述上部晶体管和所述下部晶体管之间耦合所述栅极驱动信号的上部栅极电阻器和下部栅极电阻器，其中所述栅极电阻器连接在相应的输出电极和栅极驱动电路之间，其中所述每个栅极端子连接到所述相应的栅极电极，其中每个所述栅极电极直接连接到所述相应的栅极驱动电路以接收所述相应的栅极驱动信号并且连接到所述相应的有源钳位。
在本发明的一个实施例中，其中每个所述开尔文发射极电极包含相应的开尔文发射极引脚，所述相应的开尔文发射极引脚通过相应的第一接合线连接到所述相应的半导体器件上的所述相应的发射极端子的焊盘，并且其中每个输出电极包含通过相应的第二接合线连接到相应的电源板的发射极控制引脚。
在本发明的一个实施例中，其中所述第一接合线的长度比所述第二接合线的长度更短。
在本发明的一个实施例中，其中所述晶体管各自包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
在本发明的一个实施例中，其中所述每个相应的有源钳位包含MOSFET和连接到所述MOSFET的栅极的RC滤波器。
在本发明的一个实施例中，其中每个相应的有源钳位还包括跨接在所述RC滤波器的电阻器两端的恢复二极管。
根据本发明，提供一种逆变器，包括：
具有上部晶体管和下部晶体管的桥；以及
包括用于停用所述晶体管的有源钳位的上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路；
其中每个所述晶体管具有构造成增强所述晶体管的共源极电感的输出电极；
其中每个所述晶体管具有大体绕过相应的输出电极的开尔文发射极电极；以及
其中每个所述有源钳位在相应的晶体管的栅极端子和所述开尔文发射极电极之间连接。
在本发明的一个实施例中，还包括分别在所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路以及所述上部晶体管和所述下部晶体管之间耦合所述栅极驱动信号的上部栅极电阻器和下部栅极电阻器，其中所述有源钳位连接到所述栅极端子和所述栅极电阻器之间的连接点。
在本发明的一个实施例中，还包括分别在所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路以及所述上部晶体管和所述下部晶体管之间耦合所述栅极驱动信号的上部栅极电阻器和下部栅极电阻器，其中所述栅极电阻器连接在相应的输出电极和栅极驱动电路之间，其中每个所述栅极端子连接到相应的栅极电极，其中每个所述栅极电极直接连接到相应的栅极驱动电路以接收相应的栅极驱动信号并且连接到相应的有源钳位。
在本发明的一个实施例中，其中所述每个相应的有源钳位包含MOSFET和连接到所述MOSFET的栅极的RC滤波器。
在本发明的一个实施例中，其中每个相应的有源钳位还包括跨接在所述RC滤波器的电阻器两端的恢复二极管。
附图说明
图1是示出具有产生共源极电感的一对IGBT的逆变器相脚的等效电路的示意图；
图2和图3是分别示出不同级别的共源极电感的输出电压尖峰和开关能量的变化曲线图；
图4是具有一对IGBT和用于最小化共源极电感的电极结构的转模功率模块(transfer-molded power module，TPM)的平面图；
图5是具有一对IGBT和用于增强的共源极电感的电极结构的转模功率模块(TPM)的平面图；
图6是具有一对IGBT和用于最小化共源极电感的电极结构的直接接合铜(directbonded copper，DBC)功率模块的平面图；
图7是具有一对IGBT和用于增强的共源极电感的电极结构的直接接合铜(DBC)功率模块的平面图；
图8是示出具有有源钳位功能的常规相脚和栅极驱动电路的示意图；
图9是示出类似于图8的电路的示意图，其中在IGBT的发射极侧引入增强的共源极电感；
图10是根据本发明实施例的具有改进的有源钳位功能的相脚和栅极驱动电路的示意图；
图11是具有一对IGBT、用于增强共源极电感的电极结构、以及用于有源钳位的开尔文发射极电极的转模功率模块(TPM)的平面图；
图12是具有一对IGBT、用于增强共源极电感的电极结构、以及用于有源钳位的开尔文发射极电极的直接接合铜(DBC)功率模块的平面图；
图13是示出本发明的另一个实施例的示意图，其中栅极电阻器移动到发射极侧以便于减少栅极驱动电路的输入/输出(I/O)引脚的数量；
图14是示出IGBT和具有典型钳位MOSFET的驱动器电路的示意图；
图15是示出具有改进的钳位电路的驱动器电路的一个优选实施例的示意图；
图16是示出驱动器电路的另一个优选实施例的示意图。
具体实施方式
共源极电感是由用于晶体管切换器件的主功率回路和栅极驱动回路共享的电感。共源极电感通常来自与印刷电路板上的器件封装和迹线相关的寄生电感。就用于从直流到交流功率转换的切换桥而言，共源极电感的存在是有益的。图1示出了在驱动电动马达的电动车辆中的逆变器驱动***中常用类型的相脚10的示例，其中上部晶体管11示为具有上部栅极、集电极、和发射极端子的IGBT。也可以使用其它类型的半导体器件，例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)。如本文所使用的，IGBT的栅极、集电极、和发射极端子也指MOSFET的栅极、漏极、和源极端子。在正极母线13和负极母线14之间，具有下部栅极、集电极、和发射极端子的下部晶体管12与上部晶体管11串联以限定中间连接点15。反向并联二极管16和17跨接晶体管11和12。
上部栅极和发射极端子产生上部共源极电感，上部共源极电感包括与功率回路(即发射极侧)电感19磁耦合的栅极回路电感18。栅极驱动电路20和栅极电阻器21耦合到栅极端子以便于控制上部晶体管11的开关。下部栅极和发射极端子产生下部共源极电感，下部共源极电感包括与功率回路电感23磁耦合的栅极回路电感22。栅极驱动电路24和栅极电阻器25耦合到栅极端子以便控制下部晶体管12的开关。
功率回路和栅极回路之间的耦合有时会产生非期望的相互作用，其中改变来自器件的输出电流导致改变试图控制器件的栅极信号。因此，在开发晶体管器件封装和使用这种器件的电路期间使用的典型设计规则旨在最小化共源极电感。
对于相脚中的晶体管，共源极电感的大小对切换时间和电压过冲的影响如图2所示，图2描绘了在从导通状态到断开状态的转变期间晶体管两端的集电极到发射极电压(VCE)随时间的变化。轨迹18A、18B、18C、和18D分别对应于0nH、1nH、2nH、和3nH的共源极电感(LCSI)。因此，当LCSI从0增加到3nH时，切换时间有利地降低，同时电压过冲或尖峰的大小保持大体恒定。但是如图3所示，减少的切换时间导致较少的能量损失(即提高了效率)。轨迹19A、19B、19C、和19D分别对应于0nH、1nH、2nH、和3nH的LCSI。因此，当LCSI从0增加到3nH时，晶体管中消耗的能量从近乎19mJ下降到约11mJ。因此，可以认识到更高的LCSI可以在保持相同的电压尖峰的同时降低切换损耗。
栅极回路电感和/或功率回路电感的大小以及二者之间的相互耦合程度可以通过选择适当的布局和/或包括在PCB迹线中添加重叠线圈形成到晶体管栅极或发射极的导电路径来容易地操纵(例如增强)，以便于获得所需的共源极电感。为了说明，图4示出了配置为具有最小共源极电感的转模功率模块(TPM)29，并且图5示出了增强了共源极电感的修改。成型体30承载多个导电迹线或引线框架元件31、32、和33，多个导电迹线或引线框架元件31、32、和33延伸超过主体30的边缘34以形成用于分别连接正极母线DC+、负极母线DC-、和相脚输出AC的电源端子。第一(上部)IGBT 35是形成为芯片的半导体器件，半导体器件具有在焊接到迹线31的底面上形成的集电极端子或焊盘。芯片的上表面设置有栅极端子/焊盘36，而焊盘36的周围区域设置有发射极端子/焊盘，该发射极端子/焊盘焊接到接合引线板或突片37的一端。板37的第二端38焊接到迹线33以将IGBT 35的发射极连接到第二(下部)IGBT 40的集电极和AC相脚输出。IGBT 40的芯片的上表面设置有栅极端子/焊盘43，而焊盘43的周围区域设置有发射极端子/焊盘，该发射极端子/焊盘焊接到接合引线板或突片41的一端。板41的第二端42焊接到迹线32以将IGBT 40的发射极连接到负极母线DC-。迹线31-33以及板37和41都彼此电绝缘，并由(可能由环氧树脂构成的)成型体30保持在适当位置。
一组连接器引脚，包括栅极引脚46和48以及开尔文发射极引脚47和49，延伸超过主体30的第二边缘45。接合的跳线50和51将栅极引脚46和48分别连接到栅极端子36和43。接合的跳线52和53将开尔文发射极引脚47和49分别连接到IGBT 35和40的发射极焊盘。开尔文发射极引脚布置为不承载IGBT的输出电流(即开尔文发射极引脚垂直于IGBT的输出电流)，这有助于避免产生任何显著的共源极电感。此外，接合的跳线50-53保持较短，使得共源电感LCSI较低。
图5示出了以受控方式增强(即增加)共源极电感LCSI的修改的电极结构的示例，其中增加的LCSI引入到栅极驱动电路的发射极侧。因此，代替使用设置在与大部分发射极输出电流分离的位置处的典型的开尔文发射极引线，分别用于晶体管35和40的发射极控制引脚55和56是输出电极结构的一部分，该输出电极结构通过将发射极引脚55和56在板37和41'与迹线32和33的功率端子部分互连的位置处连接到发射极板37和41'的迹线延伸部分57和58使发射极控制信号受控于主输出电流。连接到栅极驱动电路的发射极控制信号的输出电极结构的附加长度进一步增加了共源极电感LCSI。在电路设计(例如引线框架设计)中电极结构的位置和长度是可配置的以便获得所需量的共源极电感LCSI。
图6示出了用于逆变器相脚的IGBT功率模块的另一个示例，其中直接接合铜(DBC)基板60接收上部IGBT 61、上部反向二极管62、下部IGBT 63和下部反向二极管64。开尔文发射极引脚65通过接合的跳线66与IGBT 61上的发射极端子相互连接，该跳线66与主发射极输出电流不同并且具有导致低LCSI的短的长度。类似地，开尔文发射极引脚67通过接合的跳线68与IGBT 63上的发射极端子相互连接。图7示出了发射极输出电极的修改结构，修改结构使用使发射极控制引脚65和67受控于主发射极输出电流的修改来增强LCSI。用于引脚65的扩展输出电极结构由迹线71和长的接合的跳线72形成，长的接合的跳线72连接到将IGBT61的主发射极输出电流传送到正极母线处的迹线(即电源板)70。引脚67的扩展输出电极结构由长的接合的跳线73形成，长的接合的跳线73连接到将IGBT 63的主发射极输出电流传送到AC输出处的导电迹线74。
寄生电感(包括共源极电感)、电子噪声、或其他杂散电压有可能引起相脚开关晶体管的错误(即意外)激活。为了抑制这种激活，已经使用了如图8所示的有源钳位。有源钳位功能在分别连接到相脚开关晶体管75和77的栅极驱动电路76和78中实现。驱动电路76和78通常在集成电路封装中实现，该集成电路封装接受来自PWM控制器的开关命令并产生适当的信号特性以驱动晶体管75和77的栅极端子。驱动电路是相同的。将作为示例详细描述驱动电路76及其操作。
放大器80将来自控制器(未示出)的逻辑电平PWM信号转换成栅极驱动信号，栅极驱动信号通过栅极电阻器81连接到IGBT 75的栅极端子82。发射极端子83连接到放大器80的参考输入端。驱动电路76内的钳位电路84用于将晶体管的栅极连接到晶体管的输出端以防止钳位电路84闭合时的错误导通。例如，钳位电路84可以包括MOSFET，MOSFET的输出端子在集成电路引脚85和86处可用。引脚85绕过栅极电阻器81连接到栅极端子82，并且引脚86连接到AC输出母线。钳位电路84的控制输入(例如栅极)由反相器/比较器87驱动，该反相器/比较器87在放大器80提供导通晶体管75的驱动信号时关断钳位电路84，并且在放大器80不提供导通晶体管75的驱动信号时接通钳位电路84。
图9示出了图8中的有源钳位，但向相脚晶体管75和77的发射极侧添加了增强的共源极电感88和89。因此，即使当晶体管75和/或晶体管77意图关断时有源钳位闭合，不期望的信号可能连接到晶体管的栅极端子，并且错误的导通仍可能发生。
如图10所示，本发明通过保持专用于有源钳位功能的真正的开尔文发射极连接来克服这种潜在的问题。IGBT 90和91分别接收来自栅极驱动电路92和93的栅极驱动信号。IGBT 90和91的发射极输出电极构造为增强IGBT 90和91的栅极和发射极端子之间的共源极电感LCSI。每个IGBT 90和91具有基本上绕过输出电极结构的开尔文发射极电极(例如开尔文发射极99)。因此，用于栅极驱动电路92中的钳位电路96的输出的集成电路引脚97和98分别连接到栅极电极和开尔文电极99。
除了还提供了LCSI增强型发射极输出电极55和56以及开尔文发射极电极101和102二者之外，图11示出了具有类似于图5中的TPM 30'的布局的TPM 100。类似地，除了还提供了LCSI增强型发射极输出电极65和67以及开尔文发射极电极106和107二者之外，图12示出了的具有类似于图7中的基板60'的布局的DBC基板105。栅极电极108和109与开尔文发射极电极106和107相配合以提供最小的共源极电感。
图10的实施例导致栅极驱动电路IC需要额外的I/O引脚。图13示出了另一个实施例，其中栅极电阻器重新定位到驱动电路的发射极侧。因此，栅极电阻器115在LCSI增强型发射极输出电极115和栅极驱动电路110的引脚111之间连接。因此，有源钳位112可以经由引脚113和114直接连接到IGBT 90的栅极和开尔文发射极。栅极驱动信号和有源钳位功能二者共享通过引脚113到达栅极端子的通径。由于有源钳位的连接基本上避免了任何栅极电阻或电感，所以获得了可靠的钳位。
图14-16示出了关于驱动器电路中的钳位电路的附加细节。在图14中，驱动器IC120使用开关器件(例如MOSFET)121形成钳位开关。将以本领域已知的方式获得的钳位控制信号施加到MOSFET 121的栅极端子。当处于导通状态时，MOSFET 121提供钳位功能的轨到轨(rail-to-rail)控制。
如图14所示，使用开尔文发射极端子进行钳位功能大大降低IGBT栅极的噪声。为了减少钳位开关器件的栅极可能出现的噪声，可以使用RC(电阻电容)滤波器。例如，图15中的驱动器IC(集成电路)122包含跨接在IC 122的钳位端子两端的MOSFET 123。通过RC滤波器驱动钳位MOSFET 123，RC滤波器具有在钳位MOSFET 123的栅极和发射极端子之间的电容器124和将钳位控制信号连接到MOSFET 123的栅极端子的电阻器125。钳位功能的组件可以在IC 122内“片上”实现，或者可以使用分立的外部组件来实现。分别选择电容器124和电阻器125的C和R值，使得1)在MOSFET 123的栅极处感应的电压尖峰被充分衰减以避免错误的触发，并且2)由R-C电路引入的时间延迟不显著。
根据图16中所示的实施例，可能需要改进栅极恢复。驱动器IC 125包含跨接在钳位端子两端的MOSFET 126。通过RC滤波器驱动钳位MOSFET 126，RC滤波器具有在钳位MOSFET 126的栅极和发射极端子之间的电容器127和将钳位控制信号连接到MOSFET 126的栅极端子的电阻器128。二极管130与电阻器128并联。应该优选使用具有快速反向恢复能力和低结电容的二极管。

Claims (15)

1.一种功率转换器，包括：
DC链路，所述DC链路具有配置为接收DC电源电压的正极母线和负极母线；
以桥式配置连接在所述正极母线和所述负极母线之间的多个相脚，每个所述相脚具有串联的上部晶体管和下部晶体管，所述上部晶体管和所述下部晶体管具有提供相脚输出的中间连接点；以及
每个所述相脚的上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路，所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路向所述上部晶体管和所述下部晶体管分别提供栅极驱动信号，其中每个驱动电路包括用于分别停用所述上部晶体管和所述下部晶体管的有源钳位；
其中所述晶体管包括半导体器件并且所述半导体器件各自具有相应的栅极端子、源极端子、和发射极端子；
其中每个所述发射极端子连接到相应的输出电极，相应的所述输出电极构造成增强相应的所述栅极端子和所述发射极端子之间的共源极电感；
其中每个发射极端子还连接到大体绕过所述输出电极结构的相应的开尔文发射极电极；以及
其中每个相应的所述有源钳位在相应的所述栅极端子和所述开尔文发射极电极之间连接。
2.根据权利要求1所述的功率转换器，其中每个所述相脚还包括分别在所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路以及所述上部晶体管和所述下部晶体管之间耦合相应的所述栅极驱动信号的上部栅极电阻器和下部栅极电阻器，其中每个相应的所述有源钳位连接到相应的所述栅极端子和所述栅极电阻器之间的相应的连接点。
3.根据权利要求1所述的功率转换器，其中每个所述相脚还包括分别在所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路以及所述上部晶体管和所述下部晶体管之间耦合所述栅极驱动信号的上部栅极电阻器和下部栅极电阻器，其中所述栅极电阻器连接在相应的所述输出电极和所述栅极驱动电路之间，其中每个所述栅极端子连接到相应的栅极电极，其中每个所述栅极电极直接连接到相应的所述栅极驱动电路以接收相应的所述栅极驱动信号并且连接到相应的所述有源钳位。
4.根据权利要求1所述的功率转换器，其中每个所述开尔文发射极电极包含相应的开尔文发射极引脚，相应的所述开尔文发射极引脚通过相应的第一接合线连接到相应的所述半导体器件上的相应的所述发射极端子的焊盘，并且其中每个所述输出电极包括通过相应的第二接合线连接到相应的电源板的发射极控制引脚。
5.根据权利要求4所述的功率转换器，其中所述第一接合线的长度比所述第二接合线的长度更短。
6.根据权利要求1所述的功率转换器，其中所述晶体管各自包括绝缘栅双极晶体管(IGBT)。
7.根据权利要求1所述的功率转换器，其中每个相应的所述有源钳位包括MOSFET和连接到所述MOSFET的栅极的RC滤波器。
8.根据权利要求7所述的功率转换器，其中每个相应的所述有源钳位还包括跨接在所述RC滤波器的电阻器两端的恢复二极管。
9.一种用于电动车辆的电驱动***中的DC-AC逆变器，包括：
具有上部晶体管和下部晶体管的桥；以及
包括用于停用所述晶体管的有源钳位的上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路；
其中每个所述晶体管具有构造成增强所述晶体管的共源极电感的输出电极；
其中每个所述晶体管具有大体绕过相应的所述输出电极的开尔文发射极电极；以及
其中每个所述有源钳位在相应的所述晶体管的栅极端子和所述开尔文发射极电极之间连接。
10.根据权利要求9所述的逆变器，还包括分别在所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路以及所述上部晶体管和所述下部晶体管之间耦合栅极驱动信号的上部栅极电阻器和下部栅极电阻器，其中所述有源钳位连接到所述栅极端子和所述栅极电阻器之间的连接点。
11.根据权利要求9所述的逆变器，还包括分别在所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路以及所述上部晶体管和所述下部晶体管之间耦合栅极驱动信号的上部栅极电阻器和下部栅极电阻器，其中所述栅极电阻器连接在相应的所述输出电极和所述栅极驱动电路之间，其中每个所述栅极端子连接到相应的栅极电极，其中每个所述栅极电极直接连接到相应的所述栅极驱动电路以接收相应的所述栅极驱动信号并且连接到相应的所述有源钳位。
12.根据权利要求9所述的逆变器，其中每个相应的所述有源钳位包括MOSFET和连接到所述MOSFET的栅极的RC滤波器。
13.根据权利要求12所述的逆变器，其中每个相应的所述有源钳位还包括跨接在所述RC滤波器的电阻器两端的恢复二极管。
14.一种逆变器，包括：
具有串联的上部晶体管和下部晶体管的相脚，所述相脚适于在正极直流母线和负极直流母线之间连接；以及
上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路，所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路向所述上部晶体管和所述下部晶体管分别提供栅极驱动信号，并且所述上部栅极驱动电路和所述下部栅极驱动电路中的每一个包括用于分别停用所述上部晶体管和所述下部晶体管的有源钳位；
其中所述晶体管包括半导体器件，每个所述半导体器件各自具有相应的栅极端子、源极端子、和发射极端子；
其中每个所述发射极端子连接到相应的输出电极，相应的所述输出电极构造成增强相应的所述栅极端子和所述发射极端子之间的共源极电感；
其中每个所述发射极端子还连接到大体绕过相应的所述输出电极的相应的开尔文发射极电极；以及
其中每个相应的所述有源钳位在相应的所述栅极端子和所述开尔文发射极电极之间连接。
15.一种逆变器，包括：
具有上部晶体管和下部晶体管的桥；以及
包括用于停用所述晶体管的有源钳位的上部栅极驱动电路和下部栅极驱动电路；
其中每个所述晶体管具有构造成增强所述晶体管的共源极电感的输出电极；
其中每个所述晶体管具有大体绕过相应的所述输出电极的开尔文发射极电极；以及
其中每个所述有源钳位在相应的所述晶体管的栅极端子和所述开尔文发射极电极之间连接。
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