用于提高抗噪性的具有验证电路的开关控制器的制作方法

本申请要求2014年7月3日提交的申请号为US62/020,864、名称为“SWITCH CONTROLLER WITH VALIDATION CIRCUIT FOR IMPROVED NOISE IMMUNITY”的美国临时申请的权益。

本申请要求2015年6月18日提交的申请号为US14/743,831、名称为“SWITCH CONTROLLER WITH VALIDATION CIRCUIT FOR IMPROVED NOISE IMMUNITY”的美国非临时申请的权益。

技术领域

本发明涉及用于半导体开关的控制电路、具有用于半导体开关的控制电路和至少一个半导体开关的系统以及用于为半导体开关生成控制信号的方法。

背景技术：

在用于半导体开关的控制电路中，特别是在用于功率半导体开关的控制电路中，可以通过隔离变压器将初级侧和次级侧电流地隔离。那样可以使初级侧的电路免于受次级侧上潜在的高切换电压的影响。然而，在这样的系统中并且在某些情况下，由于寄生耦合电容(特别是隔离变压器的耦合电容)引起的半导体开关处的电位改变，可以通过隔离变压器在初级侧和次级侧之间生成电流。这样可能导致出现如下干扰信号，该干扰信号可能被错误地识别为控制信号，或者可能导致无法识别正确的控制信号。因此，半导体开关可能会以不希望的方式被接通或断开。已经提出减少变压器的耦合电容来缓解这个问题。在一些示例中可以通过在隔离变压器的初级绕组和次级绕组之间提供电容性屏蔽或使二者之间可能的距离最大，从而缓解该问题。

技术实现要素：

用于半导体开关的第一控制电路包括初级侧、次级侧和隔离变压器，该初级侧具有被设计成生成控制信号以切换半导体开关的电路，该次级侧包括被设计成响应于控制信号而切换半导体开关的驱动电路，该隔离变压器被布置在初级侧和次级侧之间，所述隔离变压器将初级侧和次级侧电流地隔离并且被设计成将控制信号从初级侧传输至次级侧，其中，隔离变压器包括电连接至初级侧上的电路的至少一个初级侧绕组和电连接至次级侧上的驱动电路的至少一个次级绕组，其中，初级侧绕组被布置成使其至少部分地屏蔽次级侧绕组免于外部交变磁场或至少部分地补偿由外部交变磁场生成的磁通量，其中，次级侧还包括被设计成验证在次级侧上接收的控制信号的验证电路，其中，所述验证电路包括将次级侧上接收的控制信号与阈值电压进行比较的比较电路，和用于响应于比较电路的输出而生成验证信号的电路，其中，所述验证电路还被设计成在预定时段中如果验证信号超过第一预定阈值，则声明在次级侧上接收的待验证的控制信号是有效的，并且其中，次级侧上的驱动电路被设计成如果在次级侧上接收的控制信号被声明为有效的，则切换半导体开关。

第一控制电路包括隔离变压器，该隔离变压器减少了初级侧和次级侧之间耦合电容和除此之外的另外干扰的影响。作为寄生电感耦合的结果，半导体开关的电流的变化可以反映回至控制电路并且生成干扰信号。在一些已知方案中，由于控制电路被布置得离被控半导体开关一些距离，因此由于通过半导体开关的电流的变化所产生的干扰是可忽略不计的，并且由此由于寄生电感耦合所产生的干扰是低的，或者提供特别的屏蔽设备以减少寄生电感耦合的干扰影响。由于初级侧绕组和次级侧绕组的巧妙布置，第一控制电路的变压器可以减少由于半导体开关的输出电流变化导致的干扰的影响。即使是在控制电路被布置在接近半导体开关的情况下(其中在某些情形下切换成高电流)，这种布置也能够充分地执行这种功能。然而，由于第一控制电路或第二控制电路中变压器的第一绕组和第二绕组的布置(为了减少由于输出电流的变化而产生的干扰)，与第一绕组和第二绕组彼此空间隔离的变压器相比，初级绕组和次级绕组之间的耦合电容能够被增加到更大程度。此外，在一些示例中，初级绕组在脉冲控制信号(该信号在逻辑高值和逻辑低值之间转变)的边沿附近的特定时段中的屏蔽效果可能没有在控制信号基本处于稳定状态(信号基本上是逻辑高或逻辑低)的时段中的屏蔽效果有效。这继而可以导致由于通过半导体开关的电流的变化而产生的感应性干扰。在一些示例中，由于增加的耦合电容和电感耦合而发生的干扰可以导致次级侧接收的控制信号的信号电平的变化。结果，即使不存在有效控制信号，次级侧驱动电路也可能错误地切换半导体开关，或者有效控制信号可能被破坏而导致半导体开关没有被切换。通过将接收的控制信号转变成验证信号并且使用该验证信号确定接收的控制信号的有效性，第一控制电路的验证电路可以降低控制电路对于上述干扰的敏感度。以这种方式，例如，由于干扰(电感性或电容性)而被分解成多个脉冲部分的控制信号可以被识别为有效控制信号。在其他情况下，叠加在控制信号上的相反极性的干扰可以被抑制。

用于半导体开关的第二控制电路包括初级侧、次级侧和隔离变压器，该初级侧具有被设计成生成脉冲控制信号以切换半导体开关的电路，该次级侧包括被设计成响应于脉冲控制信号而切换半导体开关的驱动电路，该隔离变压器被布置在初级侧和次级侧之间，所述隔离变压器将初级侧和次级侧电流地隔离并且被设计成将脉冲控制信号从初级侧传输至次级侧，其中，所述隔离变压器包括电连接至初级侧上的电路的至少一个初级绕组(还可以称为初级侧绕组)，和电连接至次级侧上的驱动电路的次级绕组(还可以称为次级侧绕组)，其中，初级绕组被布置成使得初级绕组至少部分地屏蔽次级绕组免于外部交变磁场或至少部分地补偿由外部交变磁场生成的磁通量，其中，在初级侧上生成的脉冲控制信号的脉冲长度短于100纳秒。

如上文详细描述的由于增加的电容耦合导致的干扰和由于通过半导体开关到控制电路的电流的变化导致的干扰也可以出现在第二控制电路中。缩短所述脉冲控制信号可以具有如下影响：半导体开关(和与通过半导体开关的电流和半导体开关上的电压相关联的变化)的切换活动(在断开状态到接通状态切换，反之亦然)基本上仅在控制脉冲结束之后开始。如已经描述的，在这个区域中初级绕组的屏蔽或补偿效果比在控制脉冲边沿(从逻辑高到逻辑低值的转变，反之亦然)的时段期间更有效。因此可以在这个时间范围利用初级绕组的改善的屏蔽效果。另外，借助于较短的脉冲，可以减少变压器的主电感，这转而可以减少寄生耦合电容，并且因此可以减少在半导体开关上的电压变化的影响。在第一实施方案中，开关控制器包括初级侧和与初级侧隔离的次级侧，该初级侧包括信号传输电路，该信号传输电路用于传输表示开关在接通状态和断开状态之间或在断开状态和接通状态之间的期望转变的信号，所述信号具有信号持续时间。次级侧还包括信号接收电路和驱动信号生成器，该信号接收电路用以接收表示期望转变的信号，并且该驱动信号生成器响应于并且根据由信号接收电路接收的有效信号生成驱动信号。开关控制器还包括信号变压器，该信号变压器将初级侧与次级侧电流地隔离，但将信号传输电路电感地耦合至信号接收电路，该信号变压器具有耦合至信号传输电路的初级侧绕组、耦合至信号接收电路的次级侧绕组以及开关，该开关被耦合以在表示开关的期望转变的信号的传输之间的暂停期间将相对低的阻抗切换至初级侧绕组。次级侧信号接收电路还包括验证电路，该验证电路用于验证由信号接收电路接收的信号，该验证电路包括第一比较器、计时器和第二比较器，该第一比较器将信号接收电路接收的信号的幅度与幅度阈值进行比较，该计时器对信号接收电路接收的信号的幅度超过幅度阈值的持续时间进行计时，该第二比较器将所计时的持续时间与阈值持续时间进行比较，并且响应于所计时的持续时间超过阈值持续时间，向驱动信号生成器输出表明信号接收电路接收的具体信号的有效性的信号，其中，阈值持续时间小于信号持续时间。

这种开关控制器可以具有下列特征中的一个或多个。例如，阈值持续时间大于信号持续时间的20％。作为另一个实施例，阈值持续时间大于信号持续时间的40％。此外，信号持续时间减去阈值持续时间小于100纳秒。作为另一个实施例，信号持续时间减去阈值持续时间小于50纳秒。在另一个实施例中，信号持续时间减去阈值持续时间小于30纳秒。

在第二实施方案中，开关控制器包括初级侧和与该初级侧隔离的次级侧，该初级侧包括信号传输电路，用以传输表示功率开关所期望的驱动的信号。该次级侧还包括信号接收电路以及驱动信号生成器，该信号接收电路接收表示期望的驱动的信号，并且该驱动信号生成器响应于并且根据由信号接收电路接收的有效信号而生成驱动信号。开关控制器的第二实施方案还包括信号变压器，该信号变压器将初级侧与次级侧电流地隔离，但将信号传输电路电感地耦合至信号接收电路。次级侧信号接收电路还包括验证电路用以验证由信号接收电路接收的信号，该验证电路包括验证比较器、计时器和第二比较器，该验证比较器将信号接收电路接收的信号的参数与验证标准进行比较，该计时器在测量时段内对信号接收电路接收的信号的参数满足验证标准的持续时间进行计时，该第二比较器将所计时的持续时间与阈值持续时间进行比较，并且响应于所计时的持续时间超过阈值持续时间，向驱动信号生成器输出表明由信号接收电路接收的具体信号的有效性的信号，其中，测量时段比阈值持续时间大不到80纳秒。

这种开关控制器可以具有下列特征中的一个或多个。例如，验证比较器是第一比较器，用以将信号接收电路接收的信号的幅度与幅度阈值进行比较，并且计时器用以在测量时段内对信号接收电路接收的信号的幅度超过幅度阈值的持续时间进行计时。此外，测量时段比阈值持续时间大不到60纳秒。或例如，测量时段比阈值持续时间大不到30纳秒。功率开关还包括绝缘栅双极型晶体管，用以在大于100纳秒的时间内在断开状态和接通状态之间转变。或进一步地，功率开关包括绝缘栅双极型晶体管，用以在转变时间内在断开状态和接通状态之间转变，该转变时间大于测量时段。

在第三实施方案中，开关控制器用于多个功率开关中的至少一个功率开关，所述多个功率开关将要在平均转变时间在断开/接通状态之间和接通/断开状态之间转变，所述开关控制器包括初级侧和与初级侧隔离的次级侧，该初级侧包括信号传输电路用以传输表示期望驱动至少一个功率开关的信号。该次级侧包括信号接收电路和驱动信号生成器，该信号接收电路用以接收表示期望驱动的信号，该驱动信号生成器响应于并且根据由信号接收电路接收的有效信号而生成驱动信号。开关控制器的第三实施方式包括信号变压器，该信号变压器将初级侧与次级侧电流地隔离，但将信号传输电路电感地耦合至信号接收电路，其中，次级侧信号接收电路还包括验证电路，用以验证由信号接收电路接收的信号。验证电路包括验证比较器、计时器和第二比较器，该验证比较器将信号接收电路接收的信号的参数与验证标准进行比较，该计时器在测量时段内对信号接收电路接收的信号的参数满足验证标准的持续时间进行计时，其中，测量时段比功率开关的平均转变时间短，并且该第二比较器将所计时的持续时间与阈值持续时间进行比较，并且响应于所计时的持续时间超过阈值持续时间，向驱动信号生成器输出表明由信号接收电路接收的具体信号的有效性的信号。

这种开关控制器可以具有下列特征中的一个或多个。例如，验证比较器是第一比较器，用以将信号接收电路接收的信号的幅度与幅度阈值进行比较，并且计时器在测量时段内对信号接收电路接收的信号的幅度超过幅度阈值的持续时间进行计时。或例如，平均转变时间在100纳秒至1000纳秒之间。

开关控制器的第一实施方案、第二实施方案和第三实施方案以及它们的一个或多个相应的特征还可以包括下列特征。诸如测量时段比阈值持续时间大不到40纳秒。例如，测量时段比阈值持续时间大不到30秒。进一步地，计时器包括电容器、电流源和电流吸收器，所述电流源用于在测量时段期间当由信号接收电路接收的信号的幅度超过幅度阈值时，对电容器充电；该电流吸收器用于在测量时段期间当由信号接收电路接收的信号的幅度没有超过幅度阈值时，使电容器放电。例如，阈值持续时间在表明期望开关在接通状态到断开状态之间或在断开状态到接通状态之间转变的信号的持续时间的20％至60％之间。或进一步地，阈值持续时间在表明期望开关在接通状态到断开状态之间或在断开状态到接通状态之间转变的信号的持续时间的30％和50％之间。而且，初级侧信号绕组和次级侧信号绕组围绕信号变压器缠绕，其中，次级侧信号绕组部分地或全部地覆盖初级侧信号绕组。在另一个示例中，开关被耦合成在表示开关的期望转变的信号传输之间的暂停期间，将相对低的阻抗切换至初级侧绕组上。进一步地，相对低的阻抗是具有小于90欧姆、小于50欧姆、小于20欧姆或小于10欧姆的电阻的电阻器。或者，相对低的阻抗是短接电路。而且，相对低的阻抗是被旁路电容器隔流的电压源。另外，相对低的阻抗是与绕组串联的电容器。例如，验证电路包括接通信号验证电路和断开信号验证电路，该接通信号验证电路用以验证由信号接收电路接收的接通信号，该断开信号验证电路用以验证由信号接收电路接收的断开信号。进一步地，接通信号验证电路包括第一比较器、计时器和第二比较器；并且断开信号验证电路还包括第三比较器、第二计时器和第四比较器，该第三比较器用于将由信号接收电路接收的信号的幅度与第三比较器幅度阈值进行比较；该第二计时器用于在第二时段内对信号接收电路接收的信号的幅度超过第三比较器幅度阈值的第二持续时间进行计时，以及该第四比较器用于将所计时的第二持续时间与第二阈值持续时间进行比较，并且响应于所计时的第二持续时间超出第二阈值持续时间，向驱动信号生成器输出表示由信号接收电路接收的断开信号的有效性的信号。进一步地，所述第三比较器幅度阈值不同于所述幅度阈值。而且，所述第三比较器幅度阈值和所述幅度阈值中的一个是正阈值；并且所述第三比较器幅度阈值和所述幅度阈值中的另一个是负阈值。另外，计时器在测量时段内对信号接收电路接收的信号幅度在负幅度阈值之下或在正幅度阈值之上的持续时间进行计时。或进一步地，每个表示期望驱动的信号均包括如下电压脉冲，该电压脉冲具有基于信号变压器的匝数比而被选择的幅度，以使得在没有噪声的情况下，接收具有幅度超过信号接收电路处的幅度阈值的脉冲。例如，测量时段小于100纳秒。而且，测量时段小于90纳秒。

在第四实施方案中，用于和绝缘栅双极型晶体管(IGBT)开关一起使用的开关控制器包括：驱动接口、多个开关、被耦合至该多个开关的信号传输元件以及驱动电路，该驱动接口被耦合以接收系统输入信号并且响应于该系统输入信号而输出多个驱动信号，其中，系统输入信号提供用于控制功率开关的信息；该多个开关被耦合以从驱动接口接收多个驱动信号；其中，多个开关被控制以使得响应于第一状态中的系统输入信号，信号传输元件的第一绕组的初级侧电压可以转变至正电压(+VDD)持续第一时段，并且响应于在第二状态的系统输入信号，初级侧电压可以转变至负电压(-VDD)并持续第一时段，其中，在其他情况下初级侧电压基本上是零，该驱动电路被耦合以从次级绕组接收次级侧电压。该驱动电路还包括：验证电路和状态电路，该验证电路被耦合以接收次级侧电压，其中，该验证电路集成次级侧电压以产生第一状态信号和第二状态信号；该状态电路被耦合以接收第一状态信号和第二状态信号并且输出功率开关驱动信号，其中，该功率开关驱动信号被耦合以控制在第一状态和第二状态之间的功率切换。

该开关控制器可以具有下列特征中的一个或多个。例如，信号传输元件还包括围绕磁芯缠绕的第一绕组和第二绕组，以使得当初级绕组短路时，初级绕组补偿次级绕组上的外部磁场。或进一步地，信号传输元件还包括围绕磁芯交错的第一绕组和第二绕组。在另一示例中，信号传输元件还包括围绕磁芯缠绕的第一绕组和第二绕组，其中，第一绕组和第二绕组基本上是相邻的。而且，信号传输元件还包括围绕磁芯缠绕的第一绕组和第二绕组，其中，第一绕组和第二绕组基本上是相邻的。另外，信号传输元件还包括围绕磁芯缠绕的第一绕组和第二绕组，其中，第一绕组基本上覆盖第二绕组。例如，信号传输元件还包括第一绕组和第二绕组之间的绝缘物。另外，系统输入信号在第一状态和第二状态之间转变，其中，系统输入信号在第一状态持续第二时段，其中，第二时段大于第一时段。而且，多个开关还包括：第一开关、第二开关、第三开关、以及第四开关，该第一开关被耦合以响应于系统输入信号接收第一驱动信号，其中，第一开关响应于系统输入信号转变至第一状态而接通并持续第一时段；该第二开关被耦合以响应于系统输入信号接收第二驱动信号，其中，第二开关响应于系统输入信号转变至第一状态而断开并持续第一时段；该第三开关被耦合以响应于系统输入信号接收第三驱动信号，其中，第三开关响应于系统输入信号转变至第二状态而接通并持续第一时段；以及该第四开关被耦合以响应于系统输入信号接收第四驱动信号，其中，第四开关响应于系统输入信号转变至第二状态而断开并持续第一时段。另外，初级绕组的第一端部被耦合在第一开关和第二开关之间，而初级绕组的第二端部被耦合在第三开关和第四开关之间。而且，验证电路还包括：第一斜坡生成器和比较器，该第一斜坡生成器被耦合以响应于次级侧电压生成第一斜坡信号；该比较器被耦合以接收第一斜坡信号和斜坡阈值，其中，该比较器将第一斜坡信号与斜坡阈值进行比较以生成第一状态信号。例如，验证电路还包括控制信号生成器，该控制信号生成器被耦合以接收次级侧电压，其中，该控制信号生成器响应于次级侧电压生成第一控制信号，并且第一斜坡信号是响应于该第一控制信号而生成的。而且，控制信号生成器还包括比较器，该比较器被耦合以接收次级侧电压和第一阈值，其中，比较器将次级侧电压与第一阈值进行比较以生成第一控制信号。另外，斜坡生成器还包括第一电容，其中，响应于次级侧电压，第一电容被充电和放电以产生第一斜坡信号，其中，第一电容的充电速率大于第一电容的放电速率。在一些情况下，充电速率可能比放电速率大三倍。而且，响应于功率开关驱动信号，斜坡生成器还将第一电容放电至基本为零。例如，验证电路还包括第二斜坡生成器和比较器，该第二斜坡生成器被耦合以响应于次级侧电压生成第二斜坡信号；该比较器被耦合以接收第二斜坡信号和斜坡阈值，其中比较器将第二斜坡信号与斜坡阈值进行比较以生成第二状态信号。作为另一示例，验证电路还包括控制信号生成器，该控制信号生成器被耦合以接收次级侧电压，其中，控制信号生成器响应于次级侧电压生成第二控制信号，并且响应于第二控制信号生成第二斜坡信号。而且，控制信号生成器还包括比较器，该比较器被耦合以接收次级侧电压和第二阈值，其中，比较器将次级侧电压与第二阈值进行比较以生成第二控制信号。进一步地，斜坡生成器还包括第二电容，其中，响应于次级侧电压，第二电容被充电和放电以产生第二斜坡信号，其中，第二电容的充电速率大于第二电容的放电速率。例如，响应于功率开关驱动信号，斜坡生成器还将第二电容放电至基本为零。而且，斜坡生成器还包括：第一电容和第二电容，其中，响应于次级侧电压、第一控制信号和第二控制信号，第一电容和第二电容被放电；其中，响应于次级侧电压和第一阈值而生成第一控制信号，并且响应于次级侧电压和第二阈值而生成第二控制信号。在某些情况下，驱动电路还包括锁存器，其中，该锁存器被耦合以输出功率开关驱动信号，并且响应于第一状态信号而设置该锁存器，并且响应于第二状态信号而重置该锁存器。

在第五实施方案中，用于和IGBT开关控制器一起使用的驱动电路包括验证电路，该验证电路被耦合以从能量传输元件的次级绕组接收次级信号，其中，次级信号提供信息以控制功率开关的接通和断开，其中，该验证电路还集成了次级信号以产生第一状态信号和第二状态信号。该验证电路还包括第一控制信号生成器、第一斜坡生成器、比较器以及状态电路，该第一控制信号生成器被耦合以接收次级信号并且输出第一控制信号，其中，当次级信号比第一阈值大时，第一控制信号处于第一状态，而当次级信号比第一阈值小时，第一控制信号处于第二状态；该第一斜坡生成器被耦合以响应于第一控制信号生成第一斜坡信号，其中，当第一控制信号处于第一状态时，第一斜坡信号增加，而当第一斜坡信号处于第二状态时，第一斜坡信号下降；该比较器被耦合以接收第一斜坡信号和斜坡阈值，其中，响应于第一斜坡信号和斜坡阈值之间的比较，该比较器输出第一状态信号；并且该状态电路被耦合以接收第一状态信号和第二状态信号，其中，响应于第一状态信号和第二状态信号，该状态电路输出用于控制功率开关接通和断开的功率开关驱动信号。

该驱动电路可以具有下列特征中的一个或多个。例如，验证电路还包括：第二控制信号生成器、第二斜坡生成器以及比较器，该第二控制信号生成器被耦合以接收次级信号并且输出第二控制信号，其中，当次级信号大于第二阈值时，第二控制信号处于第一状态，而当次级信号小于第二阈值时，第二控制信号处于第二状态；该第二斜坡生成器被耦合以响应于第二控制信号而生成第二斜坡信号，其中，当第一控制信号处于第一状态时，第二斜坡信号增加，并且当第二斜坡信号处于第二状态时，第二斜坡信号减少；并且该比较器被耦合以接收第二斜坡信号和斜坡阈值，其中，响应于第二斜坡信号和斜坡阈值之间的比较，该比较器输出第二信号。在进一步示例中，驱动电路响应于第一状态信号接通功率开关，并且响应于第二状态信号断开功率开关。而且，能量传输元件还包括围绕磁芯缠绕的初级绕组和次级绕组，以使得当初级绕组短路时，初级绕组补偿次级绕组上的外部磁场。

在第六实施方案中，用于半导体开关的控制电路还包括：初级侧、次级侧和隔离变压器，该初级侧具有被设计成生成控制信号以切换半导体开关的电路；该次级侧包括被设计成响应于控制信号而切换半导体开关的驱动电路；该隔离变压器被布置在初级侧和次级侧之间，所述隔离变压器将初级侧和次级侧电流地隔离并且被设计成将控制信号从初级侧传输至次级侧，其中，隔离变压器包括电连接至初级侧上的电路的至少一个初级绕组和电连接至次级侧上的驱动电路的次级绕组，其中，初级绕组被布置以使得其至少部分地屏蔽次级绕组免于外部交变磁场或至少部分地补偿由外部交变磁场生成的磁通量。该次级侧还包括验证电路，该验证电路被设计成验证次级侧上接收的控制信号的有效性。该验证电路还包括比较电路和响应于比较电路的输出用于生成验证信号的电路，该比较电路将次级侧上接收的控制信号与阈值电压进行比较，其中，所述验证电路还被设计成如果验证信号超过第一预定阈值，则声明次级侧上接收的控制信号为有效，并且次级侧上的驱动电路被设计成如果次级侧上接收的控制信号被声明为有效，则切换半导体开关。

该控制电路可以具有下列特征中的一个或多个。例如，比较电路包括：第一比较器和第二比较器，该第一比较器用于将次级侧上接收的控制信号与第一阈值电压进行比较；该第二比较器用于将次级侧上接收的控制信号与第二阈值电压进行比较。在另一个示例中，验证信号包括第一验证信号和第二验证信号。而且，如果验证信号超过预定阈值，半导体开关被切换接通，并且其中，如果验证信号超过第二预定阈值，半导体开关被切换断开。在一些情况下，第一阈值和第二阈值是相同的。进一步地，第一预定阈值、第二预定阈值或其两者是最小持续时间。例如，第一预定阈值、第二预定阈值或其两者都是信号电平阈值。或者例如，验证电路被设计成确定验证信号的脉冲长度，并且基于验证信号的脉冲长度是否比预定脉冲长度阈值长来确定次级侧上接收的控制信号的有效性。而且，验证电路被设计成将验证信号的信号电平与预定信号电平阈值进行比较，并且基于在预定时间内验证信号的信号电平是否超过预定信号电平阈值来确定次级侧上接收的控制信号的有效性。在一些情况下，验证电路被设计成基于验证信号的信号电平是否超过预定信号电平阈值长达预定的持续时间来确定脉冲控制信号的有效性。进一步地，用于生成验证信号的电路包括用于生成验证信号的集成电路。例如，集成电路被设计成响应于比较电路的输出而给电容充电或放电，以生成验证信号。而且，集成电路被设计成响应于比较电路的输出而给电容充电或放电，以生成验证信号。在再一个示例中，集成电路进一步被设计成响应于半导体开关的切换信号而给电容放电，以生成验证信号。进一步地，集成电路还被设计成响应于半导体开关的切换信号而给电容放电，以生成验证信号。例如，集成电路被设计成如果次级绕组上接收的脉冲控制信号的电平高于阈值电压，则以第一速率增加验证信号的信号电平的绝对值。在再一个示例中，集成电路被设计成如果次级绕组上接收的脉冲控制信号的电平低于阈值电压，则以第二速度减小验证信号的信号电平的绝对值。而且，第一速率比第二速率大。进一步地，集成电路包括一个或多个电流源，该一个或多个电流源被布置成响应于比较电路的输出而对集成电路的电容充电或放电，以生成验证信号。在另一个示例中，集成电路包括第一集成电路和第二集成电路，该第一集成电路被设计成如果次级绕组上接收的控制信号高于第一阈值电压，则增加第一有效信号的电平，并且被设计成如果次级侧上接收的控制信号低于第一阈值电压，则减小第一有效信号的电平；该第二集成电路被设计成如果次级侧上接收的控制信号高于第二阈值电压，则增加第二有效信号的电平，并且被设计成如果次级侧上接收的控制信号低于第一阈值电压，则减小第二有效信号的电平。而且，用于生成验证信号的电路包括用于生成验证信号的滤波器电路。例如，生成验证信号包括重建初级侧控制信号。在另一个示例中，验证电路被设计成在次级绕组上接收的控制信号的正沿或负沿附近的预定范围内，从接收的控制信号过滤干扰信号。在一些情况下，驱动电路被设计成接收验证电路的输出信号和另外的信号，并且基于验证电路的输出信号和所述另外的信号而切换半导体开关。而且，所述另外的信号中的一个是次级绕组上接收的控制信号。进一步地，隔离变压器具有变压器芯，并且初级绕组和二次绕组缠绕在变压器芯上以使得它们至少部分地重叠。例如，初级绕组完全地覆盖次级绕组。在另一示例中，变压器芯限定了具有切口的闭合形式，并且其中初级绕组和次级绕组在每种情况下最多扫过闭合形式的圆周的120°或在每种情况下最多扫过闭合形式的圆周的60°。进一步地，次级绕组具有比初级绕组更小的直径。而且，初级绕组和次级绕组至少部分地以双线布置缠绕。例如，初级侧和次级侧之间的耦合电容大于6pF。在进一步的示例中，变压器的主电感小于100μH。而且，初级绕组基本上屏蔽了次级绕组免于交变磁场的影响。在一些情况下，隔离变压器是平面变压器。例如，控制电路被设计成有时将变压器的初级绕组短接。进一步地，短接涵盖了第一绕组的第一连接和第二连接之间的阻抗小于20欧姆的事实。而且，控制电路被设计成如果不传输控制信号，则将变压器的初级绕组短接。另外，控制电路被设计成如果控制信号具有静态信号电平，则将变压器的初级绕组短接。例如，控制电路包括被设计成将初级绕组短接的两个或更多个开关。而且，两个或更多个开关被布置成使得如果开关是闭合的，则将第一匝的第一连接和第二连接连接至参考电位。进一步，对于100mA电流的在开关上的电压降小于4V。在一些情况下，开关还被设计成在第一绕组上生成脉冲控制信号。例如，如果半导体开关计划被接通，则脉冲控制信号具有第一极性，并且如果半导体开关计划被断开，则脉冲控制信号具有与第一极性相反的第二极性。在另一个示例中，由于半导体开关的输出电压的电容性耦合或用于提供能量的系统中的其他原因，干扰被叠加在次级绕组中的控制信号上，以使得次级侧上接收的控制信号的信号电平有时被毁坏。进一步地，至少部分地由于半导体开关的输出电压的电容性耦合所导致的干扰，次级绕组中的控制信号分解成多个脉冲段。而且，干扰包括振荡干扰。在一些情况下，干扰发生在脉冲控制信号边沿周围15ns的范围内。在另一个示例中，对半导体开关的切换序列的干扰的影响在验证信号中被抑制。进一步地，初级侧上生成的脉冲控制信号的脉冲长度小于100ns。

在第七实施方案中，系统包括至少一个半导体开关和根据讨论的用于控制半导体开关的一个或多个特征中的任何一个的控制电路的第六实施方案。该系统还可以包括下列特征中一个或多个。例如，半导体开关是功率半导体开关。而且，半导体开关是IGBT。进一步地，系统包括两个或更多个半导体开关。在另一个示例中，控制电路被布置在距离半导体开关小于10cm处。

在第八实施方案中，用于为半导体开关生成控制信号的方法包括生成用于切换半导体开关的控制信号，通过具有初级绕组和次级绕组的变压器将控制信号从电路的初级侧传输至次级侧，其中，初级绕组被布置以使得其至少部分地屏蔽次级绕组免于外部交变磁场或至少部分地补偿由外部交变磁场生成的磁通量，将次级侧上接收的控制信号与阈值电压比较，响应于次级侧上接收的控制信号与阈值电压的比较而生成验证信号，如果验证信号超过第一预定阈值，则声明次级侧上接收的控制信号是有效的，并且如果次级侧上接收的控制信号是有效的，则切换半导体开关。

在第九实施方案中，用于半导体开关的控制电路包括：初级侧、次级侧以及布置在初级侧和次级侧之间的隔离变压器，该初级侧具有被设计成生成用于切换半导体开关的脉冲控制信号的电路；该次级侧包括被设计成响应于脉冲控制信号而切换半导体开关的驱动电路；所述隔离变压器将初级侧和次级侧电流地隔离，并且被设计成将脉冲控制信号从初级侧传输至次级侧，其中，隔离变压器包括电连接至初级侧上的电路的至少一个初级绕组和电连接至次级侧上的驱动电路的次级绕组，其中，初级绕组被布置使得其至少部分地屏蔽次级绕组免于外部交变磁场或至少部分地补偿由外部交变磁场生成的磁通量，其中，初级侧上生成的脉冲控制信号的脉冲长度短于100ns。

附图说明

参照以下附图描述了本发明的非限制性和非穷举的实施方案，其中，除非另有说明，贯穿各个视图的相同的附图标记指代相同的部分。

图1示出了包括本文描述的控制电路之一的一个示例性系统。

图2A示出了可以在本文描述的控制电路之一中使用的一个示例性隔离变压器。

图2B示出了可以在本文描述的控制电路之一中使用的另一个示例性隔离变压器。

图2C示出了可以在本文描述的控制电路之一中使用的另一个示例性隔离变压器。

图2D示出了可以在本文描述的控制电路之一中使用的另一个示例性隔离变压器。

图2E示出了通过图2C和图2D的隔离变压器的截面图。

图3示出了来自图1中电路的一些示例信号。

图4A示出了来自图1中电路的另一些示例性信号。

图4B示出了在如下电路中的另一些示例性信号，在该电路中，由于半导体开关上的电压发生的变化而生成干扰。

图4C示出了在如下电路中的另一些示例性信号，在该电路中，由于通过半导体开关的电流发生的变化而生成干扰。

图5A示出了在如下电路中的另一些示例性信号，在该电路中，在不存在干扰的情况下，在次级侧上接收的脉冲信号被转变成验证信号。

图5B示出了在如下电路中的另一些示例性信号，在该电路中，在由于半导体开关上的电压的变化而产生的干扰存在的情况下，在次级侧上接收的脉冲信号被转变成验证信号。

图5C示出了在如下电路中的另一些示例性信号，在该电路中，在由于通过半导体开关的电流的变化而产生的干扰存在的情况下，在次级侧上接收的脉冲信号被转变成验证信号。

图6A示出了一个示例性验证电路。

图6B示出了另一个示例性验证电路。

图6C示出了另一个示例性验证电路。

图7示出了用于传输电能的一个示例性系统。

具体实施方式

在下文的说明书中，陈述了许多具体的细节来提供对发明全面的理解。然而，本领域技术人员将明了不必需应用具体的细节就可以实践本发明。在其他示例中，为了避免使本发明模糊而没有详细描述众所周知的材料或方法。整个本说明书所提及的“一个实施方案”、“实施方案”、“一个实施例”或“实施例”意指与该实施方案或实施例相关所描述的具体的特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施方案中。因此，贯穿本说明书中各个地方的短语“在一个实施方案中”、“在实施方案中”、“一个实施例”或“实施例”的出现不一定全部涉及相同的实施方案或实施例。此外，具体的特征、结构或特性可以被合并到一个或多个实施方案或实施例中的任何适合的组合和/或子组合中。具体的特征、结构或特性可以被包括在集成电路、电子电路、组合逻辑电路或提供所描述功能的其他适合的部件中。另外，将理解的是在此提供的附图是用于向本领域普通技术人员解释的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

图1示出了用于控制半导体开关106的系统。本文描述的电路特别适于控制功率半导体开关(诸如，像功率绝缘栅双极型晶体管(IGBT)、功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、功率双极型晶体管、功率注入增强栅晶体管(IEGT)和栅极关断晶闸管(GTO))，这也可以用于控制其他领域的半导体开关。另外，功率半导体开关可以用氮化镓(GaN)半导体或碳化硅(SiC)半导体作为基底。功率半导体开关106的电压和电流可以被称为开关电流I_CE106和开关电压V_CE 106。

图1中示出的系统100包括系统控制器104，该系统控制器将系统控制信号134(U_SYSIN)传送至控制电路102。控制电路102具有初级侧和次级侧，该初级侧和次级侧被变压器112电流地隔离。半导体开关106被电连接至次级侧。驱动接口108和用于生成初级侧控制信号(U_G1 136、U_G2 138、U_G3 140和U_G4 142)的电路被布置在初级侧上。次级侧包括验证电路128和驱动电路130。驱动接口108接收系统控制信号134(U_SYSIN)并且响应该系统控制信号而生成各种控制信号U_G1 136、U_G2 138、U_G3 140、U_G4 142，该各种控制信号控制多个开关G1 118、G2 120、G3 122、G4 124(图1中示例的四个开关)。由于切换多个开关G1 118、G2 120、G3 122、G4 124，变压器112的初级绕组114的端子可以被耦合至第一参考电位(V_DD)或者被耦合至第二参考电位126。因此，响应于系统控制信号134(U_SYSIN)，可以在初级绕组上生成脉冲控制信号(作为初级电压V_P被发送)：由于变压器112的初级绕组114端子的每个均可以被耦合至两个参考电位中的一个，因此可以将初级侧脉冲控制信号施加至初级绕组。将这些控制信号从初级绕组114传输至变压器112的次级侧上的次级绕组116。

次级绕组116被连接至验证电路128，在该验证电路中，处理在次级绕组116上接收的脉冲控制信号(作为次级电压V_S被接收)并且检查所述控制信号的有效性。如果验证电路128声明在次级绕组上接收的脉冲控制信号是有效的，则验证电路将对应的控制信号144、146(U_ON、U_OFF)发送至驱动电路。响应于控制信号144、146(U_ON、U_OFF)，半导体开关106可以被接通或断开。

图3示出了来自图1中电路的各种信号。如果半导体开关将处于接通状态，则系统控制信号334(U_SYSIN，其是系统控制信号U_SYSIN 134的一个示例)具有第一逻辑电平。同样地，如果半导体开关将处于断开状态，则系统控制信号334(U_SYSIN)具有第二逻辑电平，反之亦然。在每种情况下，接通(ON)状态350的持续时间(t_ON)和断开(OFF)状态352的持续时间(t_OFF)由系统控制器限定，并且可以被称为期望的接通时间t_ON和断开时间t_OFF。图1中示出的驱动接口响应于系统控制信号334(U_SYSIN)生成多个开关G1 118、G2 120、G3 122、G4 124的各种控制信号U_G1 336、U_G2 338、U_G3 340、U_G4 342(控制信号U_G1 136、U_G2 138、U_G3 140、U_G4142的示例)。

在图3的示例中，多个开关118、120、122、124被控制使得响应于系统控制信号334(U_SYSIN)的上升沿，在初级绕组上生成具有第一逻辑电平的脉冲控制信号V_P 314(为了这个目的，开关118(G₁)和开关124(G₄)是接通的，而开关120(G2)和开关122(G3)是断开的，以使得在初级绕组上存在电压V_DD 354)。如图3中示出的，相对于开关118、120、122、124，控制信号U_G1 336、U_G4 342是逻辑高，而控制信号U_G2 338、U_G3 340是逻辑低。进一步地，在系统控制信号334(U_SYSIN)的前沿之后，控制信号U_G1 336为逻辑高长达一脉冲持续时间t_PW 337然后下降至逻辑低值，并且控制信号U_G2 338为逻辑低长达所述脉冲持续时间t_PW 337然后上升至逻辑高值。同样地，脉冲控制信号V_P 314处于第一逻辑电平长达所述脉冲持续时间t_PW 337。

同样地，多个开关118、120、122、124被控制使得响应于系统控制信号334(U_SYSIN)的下降沿，在初级绕组上生成具有第二逻辑电平(与第一逻辑电平相比具有相反的极性)的脉冲控制信号(为了这个目的，开关120(G₂)和开关122(G₃)是接通的，而开关118(G₁)和124是断开的)，以使得在初级绕组114上存在电压-V_DD 355。如图3中示出的，相对于开关118、120、122、124，控制信号U_G1 336、U_G4 342是逻辑低，而控制信号U_G2 338、U_G3 340是逻辑高。进一步地，在系统控制信号334(U_SYSIN)的后沿之后，控制信号U_G3 340为逻辑高长达所述脉冲持续时间t_PW 337然后下降至逻辑低值，并且控制信号U_G4 342为逻辑低长达所述脉冲持续时间t_PW 337然后上升至逻辑高值。同样地，脉冲控制信号V_P 314处于第二逻辑电平长达所述脉冲持续时间t_PW 337。

因此脉冲控制信号314通过脉动至第一逻辑电平(接通)或第二逻辑电平(断开)长达所述脉冲持续时间T_PW 337，来发信号通知半导体开关106将处于接通(系统控制信号334的上升沿)或断开(系统控制信号334的下降沿)。可以根据相应的应用来选择初级侧控制脉冲的脉冲持续时间337(t_PW)。在一个示例中，脉冲长度小于250ns(并且优选地小于100ns)。在一种情况下，初级侧控制信号V_P 314的脉冲被转变成次级侧控制信号V_S316上对应的脉冲(根据隔离变压器112的匝数比，该对应的脉冲具有相同于或不同于初级侧控制信号V_P 314的脉冲的信号电平)。

同样如图1和图3可以看到的，多个开关118、120、122、124被控制使得如果没有初级侧控制脉冲将要被传输，初级绕组的端子是短接的。为了这个目的，开关120(G₂)和开关124(G₄)是接通的，以使得初级绕组的两个连接都处在第二参考电位126(可替换地，在另一示例中开关118(G₁)和开关122(G₃)可以被接通，以使得初级绕组的两个连接都处在第一参考电位V_DD)。这可能是有利的，主要与其中所述初级绕组被布置使得其至少部分地屏蔽次级绕组免于外部交变磁场的影响或至少部分地补偿由外部交变磁场(诸如，例如，图2A至图2E中的变压器)生成的磁通量的隔离变压器相结合，有利于用来减少通过半导体开关106的切换电流I_CE 107的变化或其他半导体开关的切换电流的变化对控制电路102的信号的影响。然而，变压器112的初级绕组114的短路连接也可以通过与图1中的多个开关118、120、122、124不同的方式来实施。

图4A示出了来自图1中的电路在理想化的无干扰(也可以称为无噪声)的运行情况下的另一些信号。除了已经参照图3解释的信号，在图4A中可以看到验证电路的控制信号444、446(U_ON、U_OFF)。在图3中的实施例中，验证电路的控制信号444、446(U_ON、U_OFF)响应于在次级绕组上接收的次级侧控制信号V_S 416上的脉冲。在例示的附图中，响应于次级侧控制信号VS 416上的正脉冲，控制信号444(U_ON)可以脉动至逻辑高电平，而响应于次级侧控制信号V_S 416上的负脉冲，控制信号446(U_OFF)可以脉动至逻辑高电平(反之亦然)。如图4A中可以看到的，响应于控制信号444、446(U_ON、U_OFF)，半导体开关接通或断开。相对于控制信号444、446(U_ON、U_OFF)的沿，这些切换处理具有一定的固有延迟。这种延迟的长度可能取决于半导体开关的设计。图4A、图4B和图4C省略了开关控制器102的固有延迟和信号处理延迟。

现在已经参照图1、图3和图4A解释了半导体开关的控制电路运行的基本方式的一个实施例，下面将参照图2A至图2E讨论用于控制电路的一些隔离变压器。如已经解释的，本文讨论的控制电路具有隔离变压器(例如图1中的隔离变压器112)，在该隔离变压器中，初级绕组被布置以使得其至少部分地屏蔽次级绕组免于外部交变磁场的影响或至少部分地补偿由外部交变磁场生成的磁通量(例如，在运行期间次级侧上发生的干扰信号可以小于次级侧控制信号的信号电平的50％，并且在一些实施例中也可小于次级侧控制信号的信号电平的20％)。

屏蔽或补偿可以采用许多方式来实施。在图2A中例示的变压器212中，变压器212的初级绕组214和次级绕组216以交错方式缠绕。变压器212的初级绕组214和次级绕组216还可以(至少部分地)以双线布置缠绕。这可以导致通过初级绕组中的电流来补偿由次级绕组中的外部磁场产生的磁通量，这减少了在次级绕组中最终形成的磁场。如图2B中示出的，如果在每种情况下变压器212的初级绕组214和次级绕组216被缠绕地非常窄(换句话说它们重叠得小于变压器212的变压器芯211圆周的四分之一)，可以获得类似的效果。在图2A和图2B中示出的特征也可以被组合。

在图2C和图2D中的变压器中，初级绕组214围绕次级绕组216(即，初级绕组214具有比次级绕组216更大的直径并且次级绕组216被布置在由初级绕组限定的空间内)。在这种布置中，通过形成无场空间(至少部分地)，初级绕组214屏蔽次级绕组216免于受到外部交变磁场生成的磁通量的影响(例如，与初级匝外部的磁场相比，初级匝内的外部交变磁场至多具有该强度的十分之一)。在这种情况下，初级绕组214可以被直接缠绕在次级绕组216上。在其他示例中，在初级绕组214和次级绕组216之间具有预定的距离。如图2E中可以看到的，为了将初级绕组214与次级绕组216空间上分隔开，可以在初级绕组214和次级绕组216之间布置间隔物213(例如绝缘设备)。图2E示出了间隔物213，其中，在图2C和图2D二者中初级绕组214与次级绕组216重叠。

上文讨论的绕组的布置也可以被组合。例如，第一绕组和第二绕组可以具有分段的不同布置。

尽管图2A至图2D示出了具有环形芯的变压器，参照图2A至图2D描述的初级绕组和次级绕组的布置也可以用于其他变压器。就这一点而言，可以使用具有不同几何图形的绕组芯(例如具有切口和没有切口的矩形芯)。在其他的实例中，隔离变压器可以被设计成平面变压器，在该平面变压器中，初级绕组被布置以使得其至少部分地屏蔽次级绕组免于外部交变磁场的影响或至少部分地补偿由外部交变磁场生成的磁通量。

如结合图1和图3已经解释的，本文描述的控制电路可以被设计成使变压器的初级绕组短接。在变压器的初级绕组的端子之间的阻抗越低，屏蔽或补偿效果会更有效。在一个示例中，在变压器的初级绕组的连接之间的阻抗小于20欧姆(Ω)。

下面将参照图5A至图6B讨论控制电路的各种方面。不过，将会进一步讨论上文已经提到的电容和电感干扰的影响。

图4B示出了如下电路中的各种信号，在该电路中由于半导体开关上的电压的变化而产生干扰(也被称为噪声)。在图4B中，为了解释的目的，假设本文描述的验证电路不干预(换句话说，干扰不被缓和或者消除)。如参照图4B描述的，在初级绕组中生成脉冲初级侧控制信号414。曲线405示出了在半导体开关上的电压V_CE的一个示例性轮廓。如所看到的，当传输脉冲控制信号V_P 414时，在半导体开关上的电压V_CE 405改变。在一个示例中，当接通半导体开关时，半导体开关上的电压V_CE 405下降。如已经解释的，作为寄生电容的结果，这种变化可以与控制电路相结合。在图4B中，在曲线416中可以看到这种结合可以影响在次级绕组中接收的脉冲控制信号(次级电压V_S 416)的轮廓。由半导体开关上的电压V_CE 405的下降沿生成的电容干扰叠加在图4B左侧示出的次级侧控制脉冲V_S 416上。在半导体开关接通之后，由半导体开关上的电压V_CE 405的振荡生成的电容干扰叠加在图4B右侧示出的次级侧控制脉冲V_S 416上。在两种情况下，都大大地干扰了次级侧控制脉冲V_S 416的形状。这样可以具有的效果是有效脉冲控制信号由此未被识别，从而，没有触发半导体开关的切换过程。

图4C示出了如下电路中的另一些信号，在该电路中，由于通过半导体开关的电流I_CE 407发生变化而生成干扰。在图4C中，也假设为了解释的目的，本文描述的验证电路不干预。如参照图4C描述的，在初级绕组中生成脉冲初级侧控制信号414。曲线407示出了通过半导体开关的开关电流I_CE407的一个示例性轮廓。因为电流I_CE 407由于接近半导体开关而在第一脉冲控制信号414的区域中变化，作为电感耦合的结果，干扰会被叠加在次级侧脉冲控制信号416上。在图4C中示出的干扰产生与控制信号416的第一脉冲相比极性相反的脉冲干扰信号。因此所述脉冲干扰信号会被错误地认为是用于断开半导体开关的控制信号。图4C中示出的是：基于次级侧上接收的脉冲控制信号416与较低阈值461(V₂)的比较而形成的控制信号446(U_OFF)，所述控制信号446包括(在脉冲干扰信号区域中)信号分量，该信号分量导致半导体开关错误地断开(在时间t₅ 466而不是在时间t₂ 464断开)。在本文描述的验证电路的帮助下，至少可以在一些情况下缓和或校正参考图4B和图4C中概述的干扰的结果。

图5A、图5B和图5C示出了来自图4A、图4B和图4C的每种情况的但具有干预验证电路的情形。从次级侧上接收的控制信号516生成验证信号547、549。在图5A、图5B和图5C的示例中，生成验证信号547、549包括响应于在次级侧上接收的控制信号516而给验证电路中的电容充电或放电。在一个示例中，如果在次级绕组上接收的脉冲控制信号516的电平高于第一预定阈值电压560(V₁)，则第一验证信号547(U_ON*)的信号电平以第一速率增加。另外，如果在次级绕组上接收的脉冲控制信号516的电平低于第一预定阈值电压560(V₁)，则第一验证信号547(U_ON*)的信号电平以第二速率下降(在某些情形下降至电容被完全放电的信号电平)，其中，第一速率大于第二速率。同样地，电压跌落(见图5B并且如参照图4B所讨论的)和相反极性的脉冲干扰信号(见图5C并且如参照图4C所讨论的)可能不会导致半导体开关的错误切换过程。在其他示例中，包括在验证电路中的有源滤波器电路或无源滤波器电路可以过滤在次级侧上接收的控制信号516。结果，可以生成验证信号，如下文描述的，该验证信号可以用于确定在次级侧上接收的控制信号516的有效性。在其他示例中，可以通过在次级侧上接收的控制信号516的脉冲长度的总和生成验证信号。

确定控制信号是否有效可以通过响应于验证信号547、549由验证电路以各种方式来实施。举例来说，如可以在图5A、图5B和图5C中看到的，如果对应的验证信号547或549超过预定阈值，控制信号516可以被声明为有效。在图5A、图5B和图5C中，预定阈值是信号电平阈值568(TTH)。在其他示例中，阈值还可以是验证信号547、549之一中的脉冲的预定持续时间。在再一些示例中，可以在预定持续时间内确定验证信号547、549之一是否超过具体信号电平。在一个示例中，预定持续时间大于控制信号514的持续时间的20％。在另一示例中，预定持续时间大于控制信号514的持续时间的40％。另外，控制信号514的持续时间和预定持续时间之间的差值小于100纳秒(ns)。另外，该差值可以小于50ns或小于30ns。第二验证信号549还可以对应于在验证电路中(第二)电容上的电压。

在图5A、图5B和图5C中，如果半导体开关将被接通，则脉冲控制信号514、516具有第一极性，并且如果半导体开关将被断开，则脉冲控制信号具有第二相反极性。此外，两个验证信号547、549被生成，基于该两个验证信号，可以在每种情况下确定接通控制信号的有效性和断开控制信号的有效性。在此以类似于第一验证信号547的方式生成第二验证信号549。二者之间的区别在于确定次级绕组上接收的脉冲控制信号516的电平是否低于第二预定阈值电压561(V₂)。如果次级绕组上接收的脉冲控制信号516的电平低于第二预定阈值电压561，第二验证信号的电平以第一速率增加。如果次级绕组上接收的脉冲控制信号516的电平高于第二预定阈值电压561，第一验证信号的信号电平以第二速率减小。在一个示例中，第一速率可以大于第二速率(例如大得多于两倍)。在其他示例中，第一速率和第二速率也可以是相同的幅度。如图5A、图5B和图5C中示出的，在一示例中，第一预定阈值电压560(V₁)可以是正值，而第二预定阈值电压561(V₂)可以是负值。

如图5B中示出的，尽管在脉冲控制信号516中示出的由于半导体开关上的电压V_CE引起的干扰而导致的跌落，脉冲控制信号516是有效的。一旦验证信号547达到信号电平阈值568(TTH)，驱动信号548(U_DR)转变至逻辑高值并且接通半导体开关。一旦验证信号549达到信号电平阈值568(TTH)，驱动信号548(U_DR)，驱动信号548(U_DR)转变至逻辑低值并且断开半导体开关。与系统输入信号534(U_INSYS)相比较，驱动信号548(U_DR)转变规定了在系统输入信号534(U_INSYS)的转变之后的延迟时间558(t_DELAY)。延迟时间558(t_DELAY)可能是由于验证电路验证接收的脉冲控制信号516所花费的时间。

如图5C中示出的，尽管在脉冲控制信号516中示出了由于通过半导体开关的电流I_CE引起的干扰而导致的相反极性的脉冲干扰信号，脉冲控制信号516是有效的。相反极性的脉冲干扰信号大于第二预定阈值561(V₂)，并且同样地验证信号549以第一速率增加。然而，由于相反极性的脉冲干扰信号，验证信号549没有达到信号电平阈值568(TTH)，并且该验证信号被忽略，而用于接通半导体开关的验证信号547没有被干扰。类似于图5B，与系统输入信号534(U_INSYS)相比较，驱动信号548(U_DR)转变规定了在系统输入信号534(U_INSYS)转变之后的延迟时间558(t_DELAY)。延迟时间558(t_DELAY)可能是由于验证电路验证接收的脉冲控制信号516所花费的时间。图5A还例示了延迟时间t_DELAY 588，该延迟时间t_DELAY 588是由于即使在没有噪声/干扰存在的情况下，验证信号547、549(U_ON*、U_OFF*)达到信号电平阈值568(TTH)所花费的时间。然而，因为验证信号547、549(U_ON*、U_OFF*)的增加可能不被打断，所以图5A中例示的延迟时间t_DELAY588可能比图5B和图5C中例示的延迟时间t_DELAY 588短。

在图6A中示出了一个示例性验证电路628。该验证电路包括两个第一比较电路670、671和两个集成电路680、681以及两个比较器678、679。在次级绕组上接收的信号616(例如叠加有干扰的脉冲控制信号)被馈送入验证电路。在图6A中的示例中，将在次级绕组上接收的信号616与第一阈值电压660(V₁)比较并且与第二阈值电压661(V₂)比较。将用于实施与第一阈值电压660(V₁)比较的第一比较电路670的非反相输入端连接至次级绕组的第一端子，以使得可以检测次级绕组第一端子的电位是否高于第一阈值电压660(V₁)。换句话说，作出检查以确定在次级绕组上接收的信号616的电平是否高于第一阈值电压660(V₁)。用于实施与第二阈值电压661(V₂)比较的第二比较电路671的非反相输入端连接至次级绕组的第二端子，以使得可以检测次级绕组的第二端子的电位是否高于第二阈值电压661(V₂)。换句话说，作出检查以确定在次级绕组上接收的信号616的电平是否低于第二阈值电压661(V₂)。第一比较电路670和第二比较电路671各自的输出信号643、645(U₁、U₂)被馈送入两个集成电路680、681。在图6A中的示例中，两个集成电路680、681具有类似的结构。

两个比较电路670、671中的每个的输出信号643、645(U₁、U₂)对包括在集成电路680、681中的开关674、677进行切换。第一电流源672、675通过相应的开关耦合至相应的电容。结果，用第一电流I_C对相应的电容充电。因此，相应电容上的电压以第一速率上升。另外，集成电路680、681包括第二电流源673、676。经由第二电流源，相应的电容借助第二电流I_D1以第二速率放电。因为第二电流I_D1具有比第一电流I_C低的电流值，如果相关联的开关674、677断开(换句话说，在第一集成电路680的情况下，次级绕组第一端子的电位低于第一阈值电压660(V₁)；并且在第二集成电路681的情况下，如果次级绕组第二端子的电位低于第二阈值电压661(V₂))，则电容被放电。此外，可以选择第一电流I_C以使得第一速率比第二速率大(例如大得多于两倍)。第一集成电路680电容上的电压可以用作第一验证信号647(U_ON*)。第二集成电路681电容上的电压可以用作第二验证信号649(U_OFF*)。在图6A中的示例中，通过比较器678、679将第一验证信号647(U_ON*)和第二验证信号649(U_OFF*)分别与阈值668(TTH)进行比较。如果第一验证信号647(U_ON*)高于阈值668(TTH)，则接收的控制信号被声明为有效，并且将次级侧控制信号644(U_ON)发送至驱动电路。驱动电路将半导体开关接通(例如通过应用至RS触发器630的置位输入端的次级侧控制信号644(U_ON)，该次级侧控制信号是第一比较器678的输出信号)。如果第二验证信号649(U_OFF*)高于第二阈值668(TTH)，则接收的控制信号被声明为有效。驱动电路将半导体开关切换断开(例如，通过应用至RS触发器630的复位输入端的第二次级侧控制信号646(U_OFF)，该第二次级侧控制信号是第二比较器679的输出信号)。以这种方式，在图5B或图5C中示出的干扰的影响可以被减少或完全防止。

图6B示出了另一个验证电路的一部分。该验证电路大部分对应于图6A中的验证电路628。然而，第一集成电路680包括具有电流I_D2的另外的电流源683，该电流源可以通过另外的开关682耦合至第一集成电路680的电容。类似地，第二集成电路681也包括具有电流I_D3的另外的电流源686，该电流源可以通过另外的开关685连接至第二集成电路681的电容。以这种方式，可以切换额外的电流I_D2和I_D3以额外地将相应的电容放电。响应于放电信号684、687(U_DIS1、U_DIS2)，可以接通另外的开关682、685。可以基于例如第一比较器670和第二比较器671(没有在图6B中示出)相应的输出信号643、645(U₁、U₂)和用于半导体开关的驱动信号648(U_DR)的组合中的一个或多个生成所述放电信号684、687(U_DIS1、U_DIS2)。在一个示例中，如果触发了对应的切换过程(在第一集成电路680的情况下接通以及在第二集成电路681的情况下断开)，相应的放电信号684、687(U_DIS1、U_DIS2)可以切换额外的放电电流I_D2、I_D3。因此，相应的电容可以被更快速地放电。

图6C示出了额外的逻辑电路688，该逻辑电路可以接收比较器678和679的输出(控制信号U_ON和U_OFF)和驱动信号648(U_DR)，并且输出额外的驱动信号689(U_DR*)。逻辑电路688可以添加额外的选项以将任何脉冲传到半导体开关，从而避免无噪声(干扰)环境中的延迟。

在图6A至图6C中的示例中，通过集成电路680、681将在次级绕组616上接收的控制信号转变成第一验证信号647和第二验证信号649，并且根据验证信号647、649识别接收的控制信号的有效性。另外，在次级绕组616上接收的控制信号(诸如信号643、645(U₁、U₂))还可以发送至驱动电路，而不需要经过验证电路。在这种情况下，控制信号的有效性可以在另外的电路中更简单地被检查。举例来说，如果控制信号超过某一脉冲长度，则控制信号可以被声明为有效。在一个示例中，通过“或(OR)”功能，可以将验证电路的验证信号和另外电路的输出信号逻辑地结合在逻辑电路中。在这种情况下，如果验证电路和另外的电路中的至少一个声明控制信号有效，则可以切换半导体开关。以这种方式，可以避免由于验证电路导致的延迟。在一个示例中，执行“或”功能的或门可以接收信号643(U₁)和驱动信号648(U_DR)以输出额外的驱动信号689(U_DR*)，从而接通半导体开关。在另一个示例中，另外的或门可以接收信号645(U₂)和驱动信号648(U_DR)以输出额外的驱动信号689(U_DR*)，从而断开半导体开关。

本发明的例示的实施例的上述描述，包括摘要中所描述的，不意在穷举或限制于所公开的具体形式。虽然出于例示目的在本文中描述了本发明的具体实施方案和示例，在不偏离本发明宽泛思想和范围的情况下，可以进行各种等同的修改。实际上，可以理解的是，提供具体示例性的电压、电流、频率、功率范围值、时间等是为解释的目的，并且根据本发明的教导，其他的值也可以被应用于其他实施方案和示例中。

根据上面详细的描述可以对本发明的示例做出修改。权利要求中使用的术语不应该被认为是将本发明限制到说明书和权利要求中公开的具体实施方案。相反，保护范围完全是由权利要求确定的，所述权利要求应根据权利要求解释的既定原则被解释。因此，本说明书和附图应被认为是说明性的而不是限制性的。