专利名称：一种可编程控制功率器件的集成电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及集成电路，具体涉及对功率器件进行控制的集成电路。
背景技术：
目前功率器件的控制主要通过集成电路、单片机和DSP来实现。集成电路目前主要用于 普通开关电源和电机控制，虽然这类集成电路具有成本低的优点，但是也存在功能单一，不 能满足不同用户特殊要求的缺点；单片机和DSP虽然使用较为灵活，可以通过编程满足不同 用户的要求，但总体而言处理速度较慢，对于开关频率较低，或数据处理量不太大的应用是 可以满足要求的，但对于开关频率较高，或数据处理量较大的应用则有些力不从心。并且， 单片机和DSP内部通常没有集成对功率器件的保护，所有保护功能一般都是通过软件编程实 现，这样在进行产品开发或控制算法研究调试的时候，很难避免对功率器件的损坏。另外， 单片机和DSP均使用汇编或C语言编程，使用单片机和DSP的技术人员必须精通汇编或C语 言，这就对一般的技术人员提出了较高的要求。
发明内容
本发明的第一目的是，克服现有集成电路功能单一、单片机处理速度低和数据运算能力 差，以及单片机和DSP无法快速的在控制系统层面上迸行编程的缺点，本发明提出一种可编 程控制功率器件的集成电路。
本发明的第二目的是，在实现第一发明目的之方案的基础之上，提供一种还能够对功率 器件进行可靠保护的可编程控制功率器件的集成电路。
实现所述第一目的之技术方案，是这样一种可编程控制功率器件的集成电路。该集成电 路包括有接收外部指令和数据的串行通信单元；接收该串行通信单元指令信号、并将外部指 令和数据存储在其内的可擦写的寄存器单元；从该寄存器单元中读取指令和数据、并分配到 算法执行单元的指令译码器；根据该指令译码器分配的指令和数据以构建算法程序的算法执行单元；通过数据总线与该算法执行单元相连、并向被控功率器件输出控制信号的扩展单元。 其中，在算法执行单元中，包括有相互独立的P算法模块、I算法模块和D算法模块；在扩 展单元中，包括有向被控功率器件输出控制信号的八路PWM输出单元。该八路P丽输出单元 将算法执行单元构建的算法程序编译成P丽信号，并按设定时序输出。
实现所述第二目的之技术方案，是在这样在实现第一发明目的之方案的基础之上的进一 步改进。在该改进后可编程控制功率器件的集成电路中，在其扩展单元中还设置有器件保护 单元；该器件保护单元的一端与被控功率器件的主电路连接，另一端与所述八路P丽输出单 元连接。
从实现第一发明目的之方案中可以看出，本发明实际上是在用于普通开关电源和电机控 制的集成电路基础上的改进。在该集成电路中，由于有了算法执行单元、且该算法执行单元 中包括了相互独立的P算法模块、I算法模块和D算法模块。所以，与现有的这类集成电路 相比较，本发明就具有单片机和DSP灵活的优点，同时，还解决了单片机处理速度低、数据 运算能力差和DSP处理速度低的问题。另外，由于本发明的可编程特性体现在算法模块之间 的可重新配置。也就是说，本发明中的编程是在已经集成于集成电路中的算法模块之间进行 的，而非进行最基本的汇编语言、C语言或VHDL语言编程。这样，本发明具有了在系统层面 上进行编程的能力，可编程最小单元为算法模块。系统层面上的编程特性将技术人员从最基 本的汇编语言、C语言或VHDL语言编程中解放出来，从而可以将精力和时间放在在已经集成 在集成电路中的算法模块上搭建控制系统。
从实现第二发明目的、即进一步改进的方案中可以看出，由于有了独立于其他各单元的 器件保护单元。于是，该器件保护单元就能实时监测被控功率器件所在的主电路上的电压电
流量和八路P丽输出单元输出的P丽信号，并对异常的现象(包括过流、过压、欠压、驱动 信号异常等现象)作出正确的动作，以保护功率器件。
总之，由于在现有集成电路内部集成了算法模块，所以在系统层面上可编程能力强，能 支持快速地、直观地、高效率地搭建算法实现功能；又由于集成电路是硬件结构，各模块互 相独立，所以其实时数据处理速度快、还对被控功率器件实施全面保护。
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本可编程集成电路的结构原理图 图2为本发明具体实施方式
的示意框图
具体实施例方式
一种可编程控制功率器件的集成电路(参考图1)。该集成电路包括有接收外部指令和数 据的串行通信单元；接收该串行通信单元指令信号、并将外部指令和数据存储在其内的可擦 写的寄存器单元；从该寄存器单元中读取指令和数据、并分配到算法执行单元的指令译码器； 根据该指令译码器分配的指令和数据以构建算法程序的算法执行单元；通过数据总线bus2 与该算法执行单元相连、并向被控功率器件IGBT输出控制信号的扩展单元。其中，在所述 算法执行单元中，包括有相互独立的P算法模块、I算法模块和D算法模块；在所述扩展单 元中，包括有向被控功率器件IGBT输出控制信号的八路P觀输出单元。该八路PWM输出单 元将算法执行单元构建的算法程序编译成PTO1信号，并按设定时序输出。
进一步讲，上述可编程控制功率器件的集成电路中，在其扩展单元中还设置有器件保护 单元。该器件保护单元的一端与被控功率器件IGBT的主电路连接，另一端与八路PWM输出 单元连接。
综合起来讲(参考图2)，串行通信单元通过配置端口 C0NI/F接收外部(包括个人计算 机或与之有类似功能的可发出指令的智能设备)指令和数据时，会发出接收指令信号至可擦 写的寄存器单元；寄存器单元接收到串行通信单元发出的接收指令后，将串行通信单元接收 到的外部指令和数据永久性存储(也可覆盖存储)；指令译码器独立于寄存器单元，它从寄 存器单元中读取指令和数据，并编译出约定的数据格式、通过数据总线busl分配到各个算 法执行单元和器件保护单元；算法执行单元从数据总线busl上读取到指令和数据，让其中 的各个独立算法模块(P算法模块、I算法模块和D算法模块等)，进行再次编程，编程结果 是算法执行单元被编程成了控制工程中常用的PID控制或PI控制(此时，D算法模块没有被 编程，但它还存在于算法执行单元中，因为这些算法模块都是被集成在算法执行单元中的)，PID控制模块(算法执行单元)输出结果又通过数据总线bus2送入八路P丽输出单元，八路 P丽输出单元根据数据总线bus2上的指令和数据，产生相应通道的P丽信号，用以控制功率 器件IGBT。
扩展单元中的器件保护单元实时监测从制功率器件IGBT主电路反馈的电流电压量和八 路p丽输出单元输出的PWM信号，器件保护单元中的动作整定值通过数据总线bus3从数据 总线busl中获得。 一旦被控功率器件IGBT所在的主电路反馈的电流电压量出现异常(包括 过流、过压、欠压、驱动信号异常等现象)或八路P丽输出单元输出的P丽信号出现超越整 定值范围的情况，器件保护单元立即动作，切断输出PTOI信号，以保护功率器件IGBT。由于 器件保护单元是独立于其他各单元的，所以可以做到真正的实时保护。
权利要求
1、一种可编程控制功率器件的集成电路，其特征在于，该集成电路包括有接收外部指令和数据的串行通信单元；接收该串行通信单元指令信号、并将外部指令和数据存储在其内的可擦写的寄存器单元；从该寄存器单元中读取指令和数据、并分配到算法执行单元的指令译码器；根据该指令译码器分配的指令和数据以构建算法程序的算法执行单元；通过数据总线(bus2)与该算法执行单元相连、并向被控功率器件(IGBT)输出控制信号的扩展单元；其中，在所述算法执行单元中，包括有相互独立的P算法模块、I算法模块和D算法模块；在所述扩展单元中，包括有向被控功率器件(IGBT)输出控制信号的八路PWM输出单元。
2、 根据权利要求1所述可编程控制功率器件的集成电路，其特征在于，在所述扩展单 元中，还设置有器件保护单元；该器件保护单元的一端与被控功率器件(IGBT)的主电路连 接，另一端与所述八路P^^输出单元连接。
全文摘要
一种可编程控制功率器件的集成电路。它包括串行通信单元、可擦写的寄存器单元、指令译码器、算法执行单元、扩展单元。在算法执行单元中包括有相互独立的P算法模块、I算法模块和D算法模块等；在扩展单元中包括有向被控功率器件输出控制信号的八路PWM输出单元和器件保护单元。本发明在其内部集成了算法模块，系统层面上可编程能力强，能快速地、直观地、高效率地搭建算法实现功能；又由于集成电路是硬件结构，各模块互相独立，所以其实时数据处理速度快、还对被控功率器件实施全面保护。
文档编号G05F1/66GK101441491SQ200810233360
公开日2009年5月27日 申请日期2008年12月17日 优先权日2008年12月17日
发明者鑫 刘, 林 周, 李家祥, 李春光, 李非凡, 珂 郭 申请人:重庆大学