CN113497613A - 复合开关电路结构 - Google Patents

复合开关电路结构 Download PDF

Info

Publication number
CN113497613A
CN113497613A CN202010257842.0A CN202010257842A CN113497613A CN 113497613 A CN113497613 A CN 113497613A CN 202010257842 A CN202010257842 A CN 202010257842A CN 113497613 A CN113497613 A CN 113497613A
Authority
CN
China
Prior art keywords
semiconductor device
circuit structure
switch circuit
composite switch
parallel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010257842.0A
Other languages
English (en)
Inventor
黄俊来
蔡友准
江凌峰
姬军豪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Original Assignee
Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Delta Electronics Shanghai Co Ltd filed Critical Delta Electronics Shanghai Co Ltd
Priority to CN202010257842.0A priority Critical patent/CN113497613A/zh
Priority to US17/189,278 priority patent/US11611288B2/en
Publication of CN113497613A publication Critical patent/CN113497613A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/02—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal
    • H02M7/04—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/12—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/21—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/217—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M7/219—Conversion of ac power input into dc power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/687—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being field-effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0048—Circuits or arrangements for reducing losses
    • H02M1/0054—Transistor switching losses
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/10—Arrangements incorporating converting means for enabling loads to be operated at will from different kinds of power supplies, e.g. from ac or dc
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
    • H02M1/327—Means for protecting converters other than automatic disconnection against abnormal temperatures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/02—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac
    • H02M3/04—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/10—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M3/145—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/155—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/156—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators
    • H02M3/158—Conversion of dc power input into dc power output without intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only with automatic control of output voltage or current, e.g. switching regulators including plural semiconductor devices as final control devices for a single load
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K17/081—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit
    • H03K17/08116—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage without feedback from the output circuit to the control circuit in composite switches
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
    • H03K2017/0806—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage against excessive temperature
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/10—Technologies improving the efficiency by using switched-mode power supplies [SMPS], i.e. efficient power electronics conversion e.g. power factor correction or reduction of losses in power supplies or efficient standby modes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Rectifiers (AREA)

Abstract

本发明揭露一种复合开关电路结构，包括多个第一半导体器件以及至少一个第二半导体器件。所述多个第一半导体器件之间串联连接。所述第二半导体器件与所述第一半导体器件中的一个对应并联连接。所述复合开关电路结构连接于一交直流输入源的第一端和第二端之间，并接收由所述交直流输入源提供的能量。其中，在一预设时间段内，所述第二半导体器件被关断以使流过所述第二半导体器件的电流转移到对应并联连接的所述第一半导体器件上。本发明可以有效解决现有技术中构成桥式电路的各个开关器件导通时间不均衡时产生的热量过于集中，以及造成器件温度超出规格的问题，并可以有效提高电源的热性能以及降低成本。

Description

复合开关电路结构
技术领域
本发明涉及一种电路结构，特别是涉及一种复合开关电路结构。
背景技术
在全球提倡节能环保的背景下，电源的效率要求也越来越高。图1是一种应用于交直流输入源的常用的桥式整流电路，其中包括四个开关S1、S2、S3、S4，这些开关S1～S4通过选用低导通电阻的MOSFET，可以降低器件的损耗，从而实现效率的提升。
以图1所示电路为例，当输入为标准正弦交流(AC)输入时，正半周时开关S1、S4导通，负半周时开关S2、S3导通，所以损耗是均匀分布到四个开关S1～S4上。当输入为不标准的交流输入时，输入电压为正时开关S1、S4导通，输入电压为负时开关S2、S3导通，但S1、S2、S3、S4的导通时间不均衡，器件发热也会分布不均。而当输入为直流(DC)时，因为输入电压是单向的，所以四个开关S1～S4中只有两个开关会导通，这样会导致导通的开关的损耗很大，由此可能导致导通的开关过热而使得相关的开关的温度超出器件规格。
因此，如何有效避免构成桥式电路的各个开关器件导通时间不均衡时产生的热量过于集中，以及造成器件温度超出规格，成为本领域迫切需要解决的问题之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种复合开关电路结构，可以有效解决现有技术的缺陷。
为了实现上述目的，本发明提供一种复合开关电路结构，其特点在于，包括：多个第一半导体器件，所述多个第一半导体器件之间串联连接；以及至少一个第二半导体器件，所述第二半导体器件与所述多个第一半导体器件中的一个对应并联连接；所述复合开关电路结构耦接于一交直流输入源的第一端和第二端之间；其中，在一预设时间段内，所述第二半导体器件被关断以使流过所述第二半导体器件的电流转移到对应并联连接的所述第一半导体器件上。
在本发明的一实施例中，所述第二半导体器件为具有体二极管的功率半导体开关器件，并且所述体二极管的导通压降大于对应并联的所述第一半导体器件的导通压降。
在本发明的一实施例中，所述复合开关电路结构应用于桥式整流电路。
在本发明的一实施例中，所述第二半导体器件为MOSFET、GaN FET及SiC MOSFET中的一个或多个。
在本发明的一实施例中，至少一个所述第一半导体器件和至少一个所述第二半导体器件热耦合于不同的散热基底，或热耦合于同一散热基底的不同位置。
在本发明的一实施例中，所述散热基底为散热器。
在本发明的一实施例中，所述散热基底为导热垫片。
在本发明的一实施例中，当所述交直流输入源输出直流电压或直流电流时，在一预设时间段内，所述第二半导体器件被关断以使流过所述第二半导体器件的电流转移到对应并联连接的所述第一半导体器件上。
本发明还另外提供一种复合开关电路结构，其特点在于，包括：偶数个第一半导体器件，其中每两个所述第一半导体器件之间串联连接构成桥臂；以及多个第二半导体器件，每一所述第二半导体器件与一个第一半导体器件对应并联连接；所述多个桥臂串并联连接，并耦接于一交直流输入源的第一端和第二端之间；其中，在一预设时间段内，至少部分的所述第二半导体器件被关断以使流过所述第二半导体器件的电流转移到与被关断的所述第二半导体器件对应并联连接的所述第一半导体器件上。
在本发明的另一实施例中，所述第二半导体器件为具有体二极管的功率半导体开关器件，并且任一所述体二极管的导通压降大于对应的所述第二半导体器件所并联的所述第一半导体器件的导通压降。
在本发明的另一实施例中，所述复合开关电路结构应用于桥式整流电路。
在本发明的另一实施例中，所述第二半导体器件为MOSFET、GaN FET及SiC MOSFET中的一个或多个。
在本发明的另一实施例中，至少一个所述第一半导体器件和至少一个所述第二半导体器件热耦合于不同的散热基底，或热耦合于同一散热基底的不同位置。
在本发明的另一实施例中，所述散热基底为散热器。
在本发明的另一实施例中，所述散热基底为导热垫片。
在本发明的另一实施例中，当所述交直流输入源输出直流电压或直流电流时，在一预设时间段内，至少部分的所述第二半导体器件被关断以使流过所述第二半导体器件的电流转移到与被关断的所述第二半导体器件对应并联连接的所述第一半导体器件上。
本发明通过控制部分的第二半导体器件关断，以使直流电流转移到与被关断的第二半导体器件对应并联连接的第一半导体器件上，从而可以将第二半导体器件上的一部分损耗转移到第一半导体器件上(即将热量从第二半导体器件上分散到第一半导体器件上)，从而可降低第二半导体器件的温度。
本发明的额外方面和优点将部分地在下面的描述中阐述，并且部分地将从描述中变得显然，或者可以通过本发明的实践而习得。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。
图1为一种应用于交直流输入源的常用的桥式整流电路的结构示意图；
图2为本发明一较佳实施例的复合开关电路结构应用于桥式整流电路的电路拓扑结构示意图，其中在预设时间段内，电流是从被关断的第二半导体器件上转移到与之对应并联连接的第一半导体器件上；
图3为本发明的复合开关电路结构的应用于三相整流电路的电路拓扑结构示意图；
图4为本发明的复合开关电路结构的应用于非桥式整流电路的电路拓扑结构示意图；
图5为本发明另一较佳实施例的复合开关电路结构应用于桥式整流电路的电路拓扑结构示意图；
图6为本发明一较佳实施例的复合开关电路结构的一个第一半导体器件和一个第二半导体器件热耦合于同一散热基底的不同位置的结构示意图；
图7为本发明另一较佳实施例的复合开关电路结构的一个第一半导体器件和一个第二半导体器件热耦合于不同的散热基底的结构示意图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。
在介绍这里所描述和/或图示的要素/组成部分/等时，用语“一个”、“一”、“该”、“所述”和“至少一个”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等。术语“包含”、“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等。此外，权利要求书中的术语“第一”、“第二”等仅作为标记使用，不是对其对象的数字限制。
如图2所示，本发明一较佳实施例的复合开关电路结构100主要包括多个第一半导体器件10以及多个第二半导体器件20。所述多个第一半导体器件10之间是串联连接。每一所述第二半导体器件20是与每一所述第一半导体器件10对应并联连接。并且，所述复合开关电路结构100是连接于一交直流输入源30的第一端O1和第二端O2之间。其中，在某些工况下，当所述交直流输入源30提供直流电流IDC给所述复合开关电路结构100时，在预设时间段内，部分的所述第二半导体器件20能够被关断以使所述直流电流IDC转移到与被关断的第二半导体器件20对应并联连接的第一半导体器件10上。在另一些工况下，当所述交直流输入源30提供交流电流，而该交流电流并不是标准的正负半周对称的情况下，在预设时间段内，部分的所述第二半导体器件20能够被关断，以使各个器件的产热均匀分布。
在图2所示的实施例中，所述复合开关电路结构100例如可包括有两个二极管D1、D3(即第一半导体器件10)以及两个开关S1、S3(即第二半导体器件20)，其中此两个二极管D1、D3之间是串联连接，而开关S1对应与二极管D1并联连接，开关S3对应与二极管D3并联连接。较佳地，这些二极管D1、D3以及开关S1、S3组成了一个桥臂，可应用于例如桥式整流电路，但本发明不以此为限。其中交直流输入源30的第一端O1连接至二极管D2和D4之间的节点N1以及开关S2和S4之间的节点N2，第二端O2连接至二极管D1和D3之间的节点N3以及开关S1和S3之间的节点N4。所述复合开关电路结构100的两个输出端O3和O4可连接至其他电路(例如变换器电路40)或负载。
在本发明中，所述第二半导体器件20例如可为具有体二极管21的功率半导体开关器件，并且任一所述体二极管21的导通压降大于对应的第二半导体器件20所并联的第一半导体器件10的导通压降，即例如开关S2的体二极管的导通压降大于二极管D2的导通压降。所述第二半导体器件20较佳地可选用金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，或者GaNFET及SiC MOSFET中的一个或多个，但是，可以理解的是，这并不作为对本发明的限制。
在本发明的另一实施例中，所述第二半导体器件20还可以为多个功率半导体开关器件串并联构成，例如由多个低电压等级的功率半导体开关器件串联构成，可以在控制成本的同时，保证第二半导体器件20可以承受较高的电压，还可以是多个高导通电阻的功率半导体开关器件并联构成，可以在控制成本的同时，保证第二半导体器件20可以承受较大的电流，但是，可以理解的是，这并不作为对本发明的限制。
如图1所示，当交直流输入源30的输出为直流电流或电压时(即与之连接的复合开关电路结构100为直流输入)，例如S2和S4的桥臂中点电压高于S1和S3的桥臂中点电压，此时只有开关S2、S3会导通，所有的电流会流过开关S2、S3，而S1和S4上没有电流流过，因此会导致开关S2、S3的损耗很大，产热集中在开关S2、S3上，进而可能导致温度超出器件规格。
而在图2所示的本发明的电路结构中，当输入为直流电流或电压时，选择性地关闭开关S2、S3，因为S2、S3的体二极管的导通压降比对应并联的二极管D2、D3的导通压降大，所以电流会被转移到二极管D2、D3上。因此，在DC输入时，通过控制开关S2、S3的驱动信号，可以将开关S2、S3上的一部分损耗转移到对应的二极管D2、D3上，从而减少开关S2、S3的损耗，并降低开关S2、S3的温度。例如，在图2中，此时直流电流IDC的流向可如图中虚线箭头方向所示，如此可将开关S2、S3的损耗转移(即转移到二极管D2、D3)上，从而避免开关S2、S3因长时间导通而过热所造成的温度超出器件规格的问题。
如图3所示，本发明的复合开关电路结构100还可以应用于三相整流电路。其中，所述复合开关电路结构100包括有两个二极管D1、D4(即第一半导体器件10)以及两个开关S1、S4(即第二半导体器件20)，其中此两个二极管D1、D4之间是串联连接，而开关S1对应与二极管D1并联连接，开关S4对应与二极管D4并联连接。并且，a相交直流输入源的一端是通过电感La连接至二极管D1和D4之间的节点、以及开关S1和S4之间的节点；b相交直流输入源的一端是通过电感Lb连接至串联的二极管D3和D6之间的节点、以及对应与二极管D3并联的开关S3和对应与二极管D6并联的开关S6之间的节点；c相交直流输入源的一端是通过电感Lc连接至串联的二极管D5和D2之间的节点、以及对应与二极管D5并联的开关S5和对应与二极管D2并联的开关S2之间的节点；a相交直流输入源的另一端、b相交直流输入源的另一端、以及c相交直流输入源的另一端连接于节点n。所述复合开关电路结构100的两个输出端分别连接至输出电压Vd的两端，所述输出电压Vd的两端还分别与电容Cd的两端、负载Rload的两端相连接。所述二极管D3和开关S3的另一端、以及所述二极管D5和开关S5的另一端是连接至所述输出电压Vd的正端，所述二极管D6和开关S6的另一端、以及所述二极管D2和开关S2的另一端是连接至所述输出电压Vd的负端。
其中，例如在a相交直流输入源输出直流电流或电压时，可以在预定时间段内，关闭开关S1、S2，使直流电流ia转移到与之对应并联连接的二极管D1、D2上如此可将开关S1、S2的损耗转移(即转移到二极管D1、D2)上，从而避免开关S1、S2因长时间导通而过热所造成的温度超出器件规格的问题。
如图4所示，本发明的复合开关电路结构100还可以应用于非桥式整流电路。其中，所述复合开关电路结构100包括有两个二极管D1、D2(即第一半导体器件10)以及两个开关S1、S2(即第二半导体器件20)，其中此两个二极管D1、D2之间是串联连接，而开关S1对应与二极管D1并联连接，开关S2对应与二极管D2并联连接。交直流输入源Uin的两端与所述复合开关电路结构100的两个输入端相连接，所述复合开关电路结构100的输出端连接至由电感Lf、电容Cd以及负载Rload构成的电路。
其中，在交直流输入源输出DC时，可以在预定时间段内，关闭开关S1、S2，使直流电流转移到与之对应并联连接的二极管D1、D2上，如此可将开关S1、S2的损耗转移(即转移到二极管D1、D2)上，从而避免开关S1、S2因长时间导通而过热所造成的温度超出器件规格的问题。
如图2、3或5所示，本发明另一较佳实施例的复合开关电路200可包括偶数个第一半导体器件10(例如包括四个二极管D1～D4)以及多个第二半导体器件20(例如包括两个开关S1～S2)。其中，每两个所述第一半导体器件10之间串联连接构成桥臂，如图5中，二极管D1、D3串联连接构成第一桥臂，二极管D2、D4串联连接构成第二桥臂。每一所述第二半导体器件20是与一个第一半导体器件10对应并联连接，例如，开关S1是与第一桥臂中的二极管D3并联连接，开关S2是与第二桥臂中的二极管D4并联连接。并且，所述复合开关电路结构200是连接于一交直流输入源30的第一端O1和第二端O2之间，例如，所述交直流输入源30的第一端O1是连接至二极管D2和D4之间的节点N1，第二端O2是连接至二极管D1和D3之间的节点N2。其中，部分的所述第二半导体器件20在一预设时间段内能够被关断以使流过所述第二半导体器件20的电流转移到与被关断的所述第二半导体器件对应并联连接的所述第一半导体器件10上，例如，开关S1、S2上的直流电流可以被转移到对应的二极管D3、D4上。
图5所示的实施例较佳地可被应用于一些成本要求比较高的场合，即只保留低压侧的两个开关S1、S2，高压侧只用二极管D1、D2进行整流。这种情况下交直流输入源30提供直流电流时开关S1和开关S2只有一个会导通，发热集中的问题比较严重。通过控制开关S1、S2的关断时间可以将一部分开关S1、S2上的热量转移到对应并联的二极管D3、D4上。
在本发明中，为了进一步增强散热效果，减少发热集中的问题，较佳地，如图6所示，可以将至少一个所述第一半导体器件10和至少一个所述第二半导体器件20热耦合于同一散热基底50的不同位置上；或者，如图7所示，将至少一个所述第一半导体器件10和至少一个所述第二半导体器件20分别热耦合于不同的散热基底60和70上。所述散热基底50、60、70例如可为散热器或导热垫片。
本发明通过控制第二半导体器件(例如整流开关管)的开通和关断，可以实现将损耗转移到对应的第一半导体器件(例如二极管)上，从而可以有效解决现有技术当DC输入时整流线路的热量过于集中及由此造成的开关温度超出器件规格的问题。通过采用本发明的复合开关电路结构，一方面可以有效提高电源的热性能，另一方面也可以使得电源的开关电路可以选用导通电阻更大的功率开关器件，从而降低成本。
以上具体地示出和描述了本发明的示例性实施方式。应该理解，本发明不限于所公开的实施方式，相反，本发明意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效布置。

Claims (16)

1.一种复合开关电路结构，其特征在于，包括：
多个第一半导体器件，所述多个第一半导体器件之间串联连接；以及
至少一个第二半导体器件，所述第二半导体器件与所述多个第一半导体器件中的一个对应并联连接；
所述复合开关电路结构耦接于一交直流输入源的第一端和第二端之间；
其中，在一预设时间段内，所述第二半导体器件被关断以使流过所述第二半导体器件的电流转移到对应并联连接的所述第一半导体器件上。
2.根据权利要求1所述的复合开关电路结构，其特征在于，所述第二半导体器件为具有体二极管的功率半导体开关器件，并且所述体二极管的导通压降大于对应并联的所述第一半导体器件的导通压降。
3.根据权利要求1所述的复合开关电路结构，其特征在于，所述复合开关电路结构应用于桥式整流电路。
4.根据权利要求1所述的复合开关电路结构，其特征在于，所述第二半导体器件为MOSFET、GaN FET及SiC MOSFET中的一个或多个。
5.根据权利要求1所述的复合开关电路结构，其特征在于，至少一个所述第一半导体器件和至少一个所述第二半导体器件热耦合于不同的散热基底，或热耦合于同一散热基底的不同位置。
6.根据权利要求5所述的复合开关电路结构，其特征在于，所述散热基底为散热器。
7.根据权利要求5所述的复合开关电路结构，其特征在于，所述散热基底为导热垫片。
8.根据权利要求1所述的复合开关电路结构，其特征在于，当所述交直流输入源输出直流电压或直流电流时，在一预设时间段内，所述第二半导体器件被关断以使流过所述第二半导体器件的电流转移到对应并联连接的所述第一半导体器件上。
9.一种复合开关电路结构，其特征在于，包括：
偶数个第一半导体器件，其中每两个所述第一半导体器件之间串联连接构成桥臂；以及
多个第二半导体器件，每一所述第二半导体器件与一个第一半导体器件对应并联连接；
所述多个桥臂串并联连接，并耦接于一交直流输入源的第一端和第二端之间；
其中，在一预设时间段内，至少部分的所述第二半导体器件被关断以使流过所述第二半导体器件的电流转移到与被关断的所述第二半导体器件对应并联连接的所述第一半导体器件上。
10.根据权利要求9所述的复合开关电路结构，其特征在于，所述第二半导体器件为具有体二极管的功率半导体开关器件，并且任一所述体二极管的导通压降大于对应的所述第二半导体器件所并联的所述第一半导体器件的导通压降。
11.根据权利要求9所述的复合开关电路结构，其特征在于，所述复合开关电路结构应用于桥式整流电路。
12.根据权利要求9所述的复合开关电路结构，其特征在于，所述第二半导体器件为MOSFET、GaN FET及SiC MOSFET中的一个或多个。
13.根据权利要求9所述的复合开关电路结构，其特征在于，至少一个所述第一半导体器件和至少一个所述第二半导体器件热耦合于不同的散热基底，或热耦合于同一散热基底的不同位置。
14.根据权利要求13所述的复合开关电路结构，其特征在于，所述散热基底为散热器。
15.根据权利要求13所述的复合开关电路结构，其特征在于，所述散热基底为导热垫片。
16.根据权利要求9所述的复合开关电路结构，其特征在于，当所述交直流输入源输出直流电压或直流电流时，在一预设时间段内，至少部分的所述第二半导体器件被关断以使流过所述第二半导体器件的电流转移到与被关断的所述第二半导体器件对应并联连接的所述第一半导体器件上。
CN202010257842.0A 2020-04-03 2020-04-03 复合开关电路结构 Pending CN113497613A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010257842.0A CN113497613A (zh) 2020-04-03 2020-04-03 复合开关电路结构
US17/189,278 US11611288B2 (en) 2020-04-03 2021-03-02 Composite switching device with switching device and diode in parallel

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010257842.0A CN113497613A (zh) 2020-04-03 2020-04-03 复合开关电路结构

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113497613A true CN113497613A (zh) 2021-10-12

Family

ID=77922265

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010257842.0A Pending CN113497613A (zh) 2020-04-03 2020-04-03 复合开关电路结构

Country Status (2)

Country Link
US (1) US11611288B2 (zh)
CN (1) CN113497613A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114900055A (zh) * 2022-07-12 2022-08-12 深圳核心医疗科技有限公司 无线充电整流电路和无线充电装置

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101442267A (zh) * 2008-12-22 2009-05-27 西安交通大学 多通道交错型功率因数校正整流器的拓扑结构
US20130257390A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 Delta Electronics, Inc Power factor correction circuit
CN106936298A (zh) * 2017-03-15 2017-07-07 华为技术有限公司 一种半导体器件、控制方法以及变流器
JP2018148125A (ja) * 2017-03-08 2018-09-20 Tdk株式会社 電子機器及び電子機器の製造方法
US20190068077A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 Yazaki Corporation Power receiving device

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8054660B2 (en) 2008-05-19 2011-11-08 GM Global Technology Operations LLC Inverter module with thermally separated semiconductor devices
JP5756911B2 (ja) 2010-06-03 2015-07-29 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 半導体装置およびこれを用いた半導体リレー
DE102010063041A1 (de) * 2010-12-14 2012-06-14 Robert Bosch Gmbh Generatorvorrichtung mit verbesserter Verpolfestigkeit
WO2013187207A1 (ja) 2012-06-14 2013-12-19 三菱電機株式会社 パワーモジュールの劣化検知装置
JP6288534B2 (ja) * 2015-06-11 2018-03-07 富士電機株式会社 電力変換装置
WO2017086310A1 (ja) 2015-11-16 2017-05-26 アイシン・エィ・ダブリュ株式会社 電力変換装置
DE102016109235B4 (de) * 2016-05-19 2019-02-14 Infineon Technologies Ag Elektrische baugruppe, die eine rückwärts leitende schaltvorrichtung und eine gleichrichtende vorrichtung enthält
JP6972931B2 (ja) * 2017-11-01 2021-11-24 Tdk株式会社 スイッチング電源
FR3103317B1 (fr) * 2019-11-20 2023-08-04 Safran Module de puissance

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101442267A (zh) * 2008-12-22 2009-05-27 西安交通大学 多通道交错型功率因数校正整流器的拓扑结构
US20130257390A1 (en) * 2012-03-29 2013-10-03 Delta Electronics, Inc Power factor correction circuit
JP2018148125A (ja) * 2017-03-08 2018-09-20 Tdk株式会社 電子機器及び電子機器の製造方法
CN106936298A (zh) * 2017-03-15 2017-07-07 华为技术有限公司 一种半导体器件、控制方法以及变流器
US20190068077A1 (en) * 2017-08-22 2019-02-28 Yazaki Corporation Power receiving device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114900055A (zh) * 2022-07-12 2022-08-12 深圳核心医疗科技有限公司 无线充电整流电路和无线充电装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11611288B2 (en) 2023-03-21
US20210313901A1 (en) 2021-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7602228B2 (en) Half-bridge circuits employing normally on switches and methods of preventing unintended current flow therein
US7729139B2 (en) Current source inverter with energy clamp circuit and controlling method thereof having relatively better effectiveness
US20140185245A1 (en) Switching circuit layout with heatsink
EP1679782A2 (en) GaN semiconductor based voltage conversion device
US8385092B1 (en) Power converter with current vector controlled dead time
JP2011036020A (ja) 電力変換装置
CN113039712B (zh) 双向功率转换***及控制方法
Nielsen et al. Efficiency and cost comparison of Si IGBT and SiC JFET isolated DC/DC converters
US20230114612A1 (en) Inverter and Inverter Apparatus
US20140119079A1 (en) Power factor correction circuit and power supply device including the same
CN106329975B (zh) 五电平变换装置
CN111416528B (zh) 功率转换器和控制功率转换器的方法
CN113497613A (zh) 复合开关电路结构
RU2437204C1 (ru) Устройство источника питания постоянного тока
TW202110033A (zh) 以疊接式氮化鎵進行高效率電力開關的裝置及方法
CN107546974B (zh) 具有级联二极管电路的升压电路和逆变器拓扑
US11569755B2 (en) Active rectifier circuit with reduced complexity and reduced component count
JP6701520B2 (ja) 電力変換装置
CN114006548A (zh) 双向储能变流器
CN109075718B (zh) 功率调节和ups模块
CN212627706U (zh) 功率单元和电机驱动***
Nishizawa et al. Optimization for the number of parallel-connected switching devices in high-efficiency high-power converters
US11894782B2 (en) Pulse Width Modulation method for Cascaded H-bridge converter
Jenkins et al. 125 W multiphase GaN/Si hybrid point of load converter for improved high load efficiency
US20190140553A1 (en) Ac/dc converter, module, power conversion device, and air conditioning apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination