【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本描述涉及用于高電壓應(yīng)用的柵極驅(qū)動器設(shè)備。具體地，本描述涉及用于對諸如電容器之類的高電壓(hv)通電元件進行主動放電的技術(shù)，該電容器通常被稱為直流(dc)鏈路電容器，簡稱為dc鏈路電容器。此類技術(shù)可以被應(yīng)用于例如牽引反相器以及用于電動交通工具(ev)、混動交通工具(hev)和工業(yè)應(yīng)用的dc/dc、dc/交流電(ac)和ac/dc轉(zhuǎn)換器。更一般地，此類技術(shù)可以被應(yīng)用于利用高電壓通電元件以用于濾波或穩(wěn)定目的的任何功率轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，和/或被應(yīng)用于其中能量存儲元件用于功能和/或安全目的的快速斷電是理想特征的任何類型的裝置。
技術(shù)介紹
1、高電壓系統(tǒng)(例如，dc/dc轉(zhuǎn)換器和牽引反相器)可以包括一個或多個能量存儲元件，諸如一個或多個高電壓dc鏈路電容器lc，如圖1的電路圖中所例示。電容器lc被布置在第一(例如，正)高電壓軌hv+與第二(例如，負或地)高電壓軌hv-之間，以使它們之間的電壓vdc穩(wěn)定。電容器lc可以具有高電容值(例如，1mf或更大)并且可以被充電到高電壓(例如，800v或更大)。半橋電路(或多個半橋電路)可以被布置在高電壓軌hv+與hv-之間，以經(jīng)由在半橋電路的切換節(jié)點處生成的脈寬調(diào)制(pwm)信號來驅(qū)動相應(yīng)的負載(例如，電動機的相位)。例如，圖1圖示了半橋電路，該半橋電路包括布置在軌hv+與切換節(jié)點lx之間的高側(cè)功率開關(guān)q1、以及布置在切換節(jié)點lx與軌hv-之間的低側(cè)功率開關(guān)q2。功率開關(guān)q1和q2可以包括功率晶體管，諸如碳化硅(sic)功率mosfet或絕緣柵雙極晶體管(igbt)。功率開關(guān)q1和q2可以由(隔離的)柵極驅(qū)動
2、在此類系統(tǒng)中，出于安全目的，電容器lc可以在各種場景中被快速地放電，包括但不限于電機點火關(guān)閉、電源丟失(例如，12v)、控制器(例如，微控制器單元mcu)故障。例如，可能期望對電容器lc進行放電以使得電壓vdc在不到1秒內(nèi)下降至60v以下，以避免用戶遭受電擊危險和/或避免在由(多個)半橋電路驅(qū)動的電機處生成不需要的扭矩。
3、在各種應(yīng)用中，期望在不使用額外放電電路的情況下實現(xiàn)dc鏈路主動放電功能，以便降低組件成本。這可以通過使用(例如，三相)反相器級執(zhí)行放電功能來獲得，即，通過在反相器的一個或多個“支路”(例如，驅(qū)動電機的相位的一個或多個半橋電路q1、q2)處故意地執(zhí)行直通。因此，本文所討論的直通放電技術(shù)可以在三相上被并行地實現(xiàn)，這因此可以在直通期間協(xié)作對dc鏈路電容器進行放電。故意地執(zhí)行直通通常對應(yīng)于硬系統(tǒng)故障，這因為可能的火災(zāi)危險而應(yīng)該以其他方式避免：事實上，如果控制不當(dāng)，則在直通期間的電流很容易在幾百納秒內(nèi)達到幾ka。在這方面，文獻ep?3975402?a1公開了一種用于通過基于閉環(huán)架構(gòu)執(zhí)行反相器相位的直通來對dc鏈路電容器進行放電的電路。
4、鑒于系統(tǒng)供電電壓(supply?voltage)(例如，dc鏈路電壓vdc)可能高達800v，并且安裝在系統(tǒng)pcb上的電氣組件可能具有非常低的電感值(例如，20nh的總電感)，直通電流的斜率可能高達40a/ns。已知的解決方案可能不夠穩(wěn)健，而無法承受如此高的電流值。另外，已知的解決方案的閉環(huán)方法引入了反應(yīng)延遲，該反應(yīng)延遲可能與將電流峰值限制在外部驅(qū)動器的安全操作區(qū)域(soa)以下的目標(biāo)不兼容。另外，已知的解決方案可能缺乏軟關(guān)閉過程(例如，兩級關(guān)斷、軟關(guān)斷、或混合的)，并且這可能導(dǎo)致關(guān)于外部功率驅(qū)動器的輸出電壓(例如，漏極-源極電壓、集電極-發(fā)射極電壓)的危險過沖，這進而可能導(dǎo)致設(shè)備擊穿。
5、因此，在本領(lǐng)域中需要提供改進的驅(qū)動器電路，該驅(qū)動器電路對于經(jīng)由受控的直通的dc鏈路主動放電更加魯棒。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、一個或多個實施例的目的是有助于提供這種改進的驅(qū)動器電路。
2、根據(jù)一個或多個實施例，這樣的目的可以由具有在所附的權(quán)利要求中闡述的特征的驅(qū)動器電路來實現(xiàn)。
3、一個或多個實施例可以涉及一種對應(yīng)的電子系統(tǒng)。
4、一個或多個實施例可以涉及一種對應(yīng)的交通工具。
5、權(quán)利要求是本文提供的關(guān)于實施例的技術(shù)教導(dǎo)的組成部分。
6、根據(jù)本描述的一方面，一種驅(qū)動器電路(例如，集成電路)包括高側(cè)開關(guān)和低側(cè)開關(guān)，高側(cè)開關(guān)被耦合在第一供電電壓節(jié)點與驅(qū)動器電路的第一輸出引腳之間，低側(cè)開關(guān)被耦合在驅(qū)動器電路的第二輸出引腳與第二供電電壓節(jié)點之間。第一輸出引腳和第二輸出引腳被配置為耦合到功率開關(guān)的控制端子，以向其提供控制信號(例如，放電信號)。例如，控制信號可以被用于使功率開關(guān)變得導(dǎo)電，并因此提供用于對(例如，并聯(lián))電耦合到功率開關(guān)的通電元件進行放電的放電路徑。該驅(qū)動器電路還包括：高側(cè)驅(qū)動電路，其由可編程電壓供電并且被配置為驅(qū)動高側(cè)開關(guān)；以及低側(cè)驅(qū)動電路，其由固定電壓供電并且被配置為驅(qū)動低側(cè)開關(guān)。可編程電壓生成器電路被配置為接收編程信號并且根據(jù)編程信號產(chǎn)生可編程電壓。耦合到高側(cè)驅(qū)動電路和低側(cè)驅(qū)動電路的控制電路裝置被配置為：接收輸入命令信號；響應(yīng)于輸入命令信號的斷言(例如，輸入命令信號包括指示放電動作開始的上升沿)，斷言驅(qū)動信號以激活高側(cè)驅(qū)動電路，由此高側(cè)開關(guān)被接通并且第一輸出引腳處的電壓被箝位(clamp)在可編程電壓減去高側(cè)開關(guān)的閾值電壓，并且由此低側(cè)開關(guān)被關(guān)斷；以及響應(yīng)于內(nèi)部命令信號的斷言之后的時間間隔的期滿，解除斷言驅(qū)動信號以激活低側(cè)驅(qū)動電路，由此低側(cè)開關(guān)被接通并且第二輸出引腳被綁接(tie)到第二供電電壓節(jié)點，并且由此高側(cè)開關(guān)被關(guān)斷。
7、利用上面公開的操作，用于功率開關(guān)的控制信號在驅(qū)動器電路的第一輸出引腳和第二輸出引腳處被產(chǎn)生。
8、因此，一個或多個實施例可以提供一種穩(wěn)健的驅(qū)動器電路，該驅(qū)動器電路產(chǎn)生用于功率開關(guān)的控制信號，該控制信號可能夠激活功率開關(guān)的受控直通，以對(例如并聯(lián))電耦合到功率開關(guān)的通電元件進行放電。
9、根據(jù)本描述的另一方面，一種電子系統(tǒng)(例如，被安裝在印刷電路板pcb上)包括第一高電壓軌和第二高電壓軌、被耦合在第一高電壓軌與第二高電壓軌之間的穩(wěn)定電容器、以及被耦合在第一高電壓軌與第二高電壓軌之間的半橋電路。該半橋電路包括布置在第一高電壓軌與切換節(jié)點之間的高側(cè)功率開關(guān)、以及布置在切換節(jié)點與第二高電壓軌之間的低側(cè)功率開關(guān)。該系統(tǒng)包括根據(jù)一個或多個實施例的驅(qū)動器電路：驅(qū)動器電路的第一輸出引腳和第二輸出引腳被耦合到高側(cè)功率開關(guān)和低側(cè)功率開關(guān)中的第一者的控制端子，以向其提供控制信號。在穩(wěn)定電容器的放電階段期間，高側(cè)功率開關(guān)和低側(cè)功率開關(guān)中的一者被強制進入穩(wěn)定導(dǎo)電狀態(tài)，并且高側(cè)功率開關(guān)和低側(cè)功率開關(guān)中的另一者接收來自驅(qū)動器電路的控制信號，以對穩(wěn)定電容器進行放電。
10、根據(jù)本描述的另一方面，一種交通工具包括根據(jù)一個或多個實施例的電子系統(tǒng)。該交通工具還包括電動機，該電動機具有至少一個繞組，繞組被配置為由系統(tǒng)的半橋電路驅(qū)動。
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1.一種驅(qū)動器電路，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述高側(cè)開關(guān)包括n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，所述n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管具有漏極端子、源極端子以及柵極端子，所述漏極端子被耦合到所述第一供電電壓節(jié)點，所述源極端子被耦合到所述驅(qū)動器電路的所述第一輸出引腳，所述柵極端子被耦合到所述高側(cè)驅(qū)動電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述可編程電壓等于所述編程信號的模擬轉(zhuǎn)換值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述可編程電壓生成器電路包括低壓差電壓調(diào)節(jié)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述控制電路裝置包括邏輯電路，所述邏輯電路被配置為接收所述輸入命令信號和內(nèi)部命令信號，并且通過以下來產(chǎn)生所述驅(qū)動信號：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述控制電路裝置包括邏輯電路，所述邏輯電路被配置為接收所述輸入命令信號和內(nèi)部命令信號，并且通過以下來產(chǎn)生所述驅(qū)動信號：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動器電路，還包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的驅(qū)動器電路，其中所述時間間隔在0
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述低側(cè)驅(qū)動電路包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動器電路，其中所述可編程電流的值能夠經(jīng)由串行外圍設(shè)備接口SPI命令來選擇。
11.一種電子系統(tǒng)，包括：
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子系統(tǒng)，其中被強制進入所述穩(wěn)定導(dǎo)電狀態(tài)的所述功率開關(guān)是所述高側(cè)功率開關(guān)，并且被耦合到所述驅(qū)動器電路的所述功率開關(guān)是所述低側(cè)功率開關(guān)，并且其中所述低側(cè)功率開關(guān)具有地端子，所述地端子被耦合到所述驅(qū)動器電路的地引腳。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子系統(tǒng)，還包括低電壓域和高電壓域，其中所述驅(qū)動器電路與所述半橋電路一起被包括在所述高電壓域中。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子系統(tǒng)，其中所述高側(cè)開關(guān)包括n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，所述n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管具有漏極端子、源極端子以及柵極端子，所述漏極端子被耦合到所述第一供電電壓節(jié)點，所述源極端子被耦合到所述驅(qū)動器電路的所述第一輸出引腳，所述柵極端子被耦合到所述高側(cè)驅(qū)動電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子系統(tǒng)，其中所述可編程電壓等于所述編程信號的模擬轉(zhuǎn)換值。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子系統(tǒng)，其中所述可編程電壓生成器電路包括低壓差電壓調(diào)節(jié)器。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子系統(tǒng)，其中所述控制電路裝置包括邏輯電路，所述邏輯電路被配置為接收所述輸入命令信號和內(nèi)部命令信號，并且通過以下來產(chǎn)生所述驅(qū)動信號：
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子系統(tǒng)，其中所述驅(qū)動器電路還包括：
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電子系統(tǒng)，其中所述低側(cè)驅(qū)動電路包括：
20.一種交通工具，包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種驅(qū)動器電路，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述高側(cè)開關(guān)包括n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，所述n型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管具有漏極端子、源極端子以及柵極端子，所述漏極端子被耦合到所述第一供電電壓節(jié)點，所述源極端子被耦合到所述驅(qū)動器電路的所述第一輸出引腳，所述柵極端子被耦合到所述高側(cè)驅(qū)動電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述可編程電壓等于所述編程信號的模擬轉(zhuǎn)換值。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述可編程電壓生成器電路包括低壓差電壓調(diào)節(jié)器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述控制電路裝置包括邏輯電路，所述邏輯電路被配置為接收所述輸入命令信號和內(nèi)部命令信號，并且通過以下來產(chǎn)生所述驅(qū)動信號：
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述控制電路裝置包括邏輯電路，所述邏輯電路被配置為接收所述輸入命令信號和內(nèi)部命令信號，并且通過以下來產(chǎn)生所述驅(qū)動信號：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的驅(qū)動器電路，還包括：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的驅(qū)動器電路，其中所述時間間隔在0納秒與70納秒之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的驅(qū)動器電路，其中所述低側(cè)驅(qū)動電路包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的驅(qū)動器電路，其中所述可編程電流的值能夠經(jīng)由串行外圍設(shè)備接口spi命令來選擇。
11.一種電子系統(tǒng)，包括：
<...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：V·德安格洛，S·坎納瓦休歐羅，
申請(專利權(quán))人：意法半導(dǎo)體國際公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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