[發明專利]柵極驅動模塊和電路配置

在審

• 申請號: 202111093128.3
• 申請日: 2021-09-17
• 公開（公告）號: CN114257067A
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: R·庫施
• 申請（專利權）人: 大眾汽車股份公司
• 主分類號: H02M1/088
• 分類號: H02M1/088
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 孫云漢;劉春元

本發明涉及用于接通和關斷功率晶體管的柵極驅動模塊，柵極驅動模塊包括至少兩個可切換電壓源和至少兩個輸出端，接通和關斷電阻能被連接到所述輸出端上，其中設置有配置單元，在其中存放或能記錄柵極驅動模塊的更高級別的電路配置，柵極驅動模塊具有邏輯單元，其構造為從更高級別的控制單元接收PWM信號并且根據其來對可切換電壓源進行切換，邏輯單元構造為將PWM信號至少存儲一個時鐘周期，柵極驅動模塊具有故障單元，其構造為將柵極驅動模塊的內部故障轉發給至少一個相鄰的柵極驅動模塊和/或該控制單元并且接收至少一個相鄰的柵極驅動模塊和/或該控制單元的故障消息，邏輯單元構造為：根據故障消息、電路配置以及所存儲的PWM信號來產生PWM信號。

技術領域

本發明涉及一種柵極驅動模塊以及一種具有多個柵極驅動模塊的電路配置。

背景技術

這樣的柵極驅動模塊用于接通和關斷功率晶體管，這些功率晶體管可以以不同的電路配置來接線。示例是具有例如三個半橋的交變電壓整流器或者是其中每個半橋分別具有四個功率晶體管的3級半橋電路。在故障情況下，這些柵極驅動模塊必須切斷損壞的功率晶體管。

從DE 103 51 033 A1公知一種用于在使用外部控制的情況下對功率晶體管進行切換的集成柵極驅動電路。該集成柵極驅動電路查明功率晶體管的去飽和，由此通過去飽和晶體管經由軟切斷序列被軟切斷的方式來保護該去飽和晶體管以防瞬態過電壓。該集成柵極驅動電路的故障控制電路負責防止供電欠電壓，而且晶體管去飽和能夠在使用專用局域網的情況下與多相系統中的多個集成柵極驅動電路進行通信。

發明內容

本發明所基于的技術問題在于：提供一種經改善的柵極驅動模塊以及一種具有這樣的柵極驅動模塊的電路配置。

該技術問題的解決方案通過按照本發明的柵極驅動模塊以及按照本發明的電路配置來得到。本發明的其它有利的設計方案從從屬權利要求中得到。

為此，用于接通和關斷功率晶體管的柵極驅動模塊包括至少兩個可切換電壓源和至少兩個輸出端，接通和關斷電阻能被連接到這些輸出端上。該柵極驅動模塊還包括配置單元，在該配置單元中存放或者能記錄該柵極驅動模塊相對于其它柵極驅動模塊的更高級別的電路配置。例如該更高級別的電路配置由更高級別的控制單元來傳送和存放。補充地或替選地，這通過離散電路來被編碼，接著該離散電路可以由配置單元讀取或記錄。例如，這樣該柵極驅動模塊知道：該柵極驅動模塊是3級半橋電路的組成部分并且在此操控最上方的功率晶體管。即，該柵極驅動模塊知道該更高級別的電路配置以及該柵極驅動模塊在該電路配置中的位置。該柵極驅動模塊還具有邏輯單元，該邏輯單元構造為：從更高級別的控制單元接收PWM信號并且根據該PWM信號來對可切換電壓源進行切換，其中該邏輯單元構造為將該PWM信號至少存儲一個時鐘周期。該柵極驅動模塊還具有至少一個故障單元，該故障單元構造為：將該柵極驅動模塊的至少一個內部故障轉發給至少一個相鄰的柵極驅動模塊和/或更高級別的控制單元并且接收至少一個相鄰的柵極驅動模塊和/或更高級別的控制單元的故障消息，其中該邏輯單元還構造為：根據該故障單元的故障消息、所存儲的或所記錄的電路配置以及所存儲的PWM信號來產生PWM信號，以便切斷所連接的功率晶體管。因此，在電路配置中有功率晶體管發生故障的情況下，可以以預先給定的切斷順序來切斷需要切斷的功率晶體管，以便這樣避免諸如在相鄰的功率晶體管處的過電壓那樣的反作用。如果例如在3級半橋電路中的最上方的柵極驅動模塊檢測到在該柵極驅動模塊的所分配的功率晶體管中有故障，則首先通知其它三個柵極驅動模塊。接著，然后兩個內置的柵極驅動模塊關斷它們的功率晶體管，而后兩個外置的柵極驅動模塊關斷它們的功率晶體管。即，無論其它功率晶體管如何，損壞的功率晶體管都不會立即被切斷。更確切地說，這些功率晶體管被引導地、必要時在多個周期被引導地予以操控。

因此，在操控信號（PWM）丟失或不存在的情況下，遵守對于安全切斷來說所需的切斷程序并且在任何時候都無法在這些功率晶體管上形成不允許的高電壓。