[發明專利]運行期間在半橋中的功率開關的漏極到源極監控

在審

• 申請號: 202211136104.6
• 申請日: 2022-09-19
• 公開（公告）號: CN115842464A
• 公開（公告）日: 2023-03-24
• 發明（設計）人: M·扎諾斯;C·穆爾塔扎;P·斯坦普林格
• 申請（專利權）人: 英飛凌科技股份有限公司
• 主分類號: H02M1/08
• 分類號: H02M1/08;H02M1/32;H02H7/12;G01R31/26
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所 11256
• 代理人: 李興斌;閆昊

本公開的實施例涉及運行期間在半橋中的功率開關的漏極到源極監控。驅動電路控制半橋，該半橋包括高側功率開關和低側功率開關。驅動器電路可以包括：高側比較單元，被配置為確定第一漏極到源極電壓，其中當高側功率開關導通時，第一漏極到源極電壓與高側功率開關相關聯；以及低側比較單元，被配置為確定第二漏極到源極電壓，其中當低側功率開關導通時，第二漏極到源極電壓與低側功率開關相關聯。高側比較單元還可以被配置為確定第三漏極到源極電壓，其中當高側功率開關關斷時，第三漏極到源極電壓與高側功率開關相關聯，低側比較單元還可以被配置為確定第四漏極到源極電壓，其中當低側功率開關關斷時，第四漏極到源極電壓與低側功率開關相關聯。

技術領域

本公開涉及功率開關，并且更具體地，涉及用于監控布置在半橋中的功率開關的操作的技術和電路。

背景技術

場效應晶體管(FET)通常用作功率開關以控制向負載的功率輸送。FET的示例可以包括但不限于結型場效應晶體管(JFET)、金屬氧化物半導體FET(MOSFET)、雙柵極MOSFET、任何其他類型的FET、或它們的任何組合。MOSFET的示例可以包括但不限于PMOS、NMOS、DMOS、或任何其他類型的MOSFET、或它們的任何組合。MOSFET可以由硅、氮化鎵、碳化硅或其他材料形成。

功率開關通常被驅動電路通過調制控制信號控制，調制控制信號例如是脈寬調制(PWM)、脈沖頻率調制(PFM)、脈沖持續時間調制、脈沖密度調制或其他類型的調制控制信號。調制控制信號可以施加到功率開關的柵極，以控制功率開關的通/斷切換，從而控制通過功率開關輸送到負載的平均電量。功率開關的通/斷切換有效地將其功率傳輸分成離散部分?？梢酝ㄟ^快速導通和關斷開關來控制饋入負載的電壓和/或電流的平均值。與關斷周期相比，開關導通的時間越長，提供給負載的總功率就越高。

在許多應用中，兩個不同的功率開關被配置為高側和低側配置，并且兩個功率開關的通/斷切換是同步的，以便將所需的功率輸送到位于高側和低側功率開關之間的開關節點。此外，在一些系統中，不同組的高側和低側功率開關可用于控制多相電動機的不同相位。

發明內容

一般而言，本公開描述了由驅動器電路或系統在控制以半橋配置布置的兩個不同功率開關時應用的電路和技術。該電路和技術可以在半橋操作期間監控功率開關，以確保功率開關正常工作，并確保每個功率開關在功率開關導通時不表現出短路。此外，本發明的電路和技術還可以在功率開關關斷時執行額外的監控，以確保監控電路裝置正常運行。

本公開的電路和技術可有助于對功率開關的操作進行安全檢查，并且還可有助于在操作期間對電路裝置進行自測試以確保監控電路裝置正常運行。半橋中的兩個功率開關可以互補方式工作，例如以互補方式導通和關斷。當高側功率開關導通時，低側功率開關關斷，反之亦然。此外，當高側功率開關導通時，高側比較單元可以監控高側功率開關的漏極到源極電壓以確定是否存在短路。類似地，當低側功率開關導通時，低側比較單元可以監控低側功率開關的漏極到源極電壓以確定是否存在短路。

根據本公開，高側比較單元還可以在高側功率開關關斷時監控高側功率開關的漏極到源極電壓，以確定高側比較單元是否正常工作。此外，低側比較單元還可以在低側功率開關關斷時監控低側功率開關的漏極到源極電壓，以確定低側比較單元是否正常工作。這樣，本發明的技術和電路可以在半橋運行期間實現對比較器的可靠且連續的自測試。

在一個示例中，本公開描述了一種被配置為控制包括高側功率開關和低側功率開關的半橋的驅動器電路。驅動電路包括：高側比較單元，被配置為確定第一漏極到源極電壓，其中當高側功率開關導通時，第一漏極到源極電壓與高側功率開關相關聯；低側比較單元，被配置為確定第二漏極到源極電壓，其中當低側功率開關導通時，第二漏極到源極電壓與低側功率開關相關聯。此外，根據本發明，高側比較單元還被配置為確定第三漏極到源極電壓，其中當高側功率開關關斷時，第三漏極到源極電壓與高側功率開關相關聯，并且低側比較單元還被配置為確定第四漏極到源極電壓，其中當低側功率開關關斷時，第四漏極到源極電壓與低側功率開關相關聯。