半桥的控制的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种半桥的控制，所述半桥用于控制用电器。本发明尤其涉及在半桥上开关状态的时间顺序的优化。
【背景技术】
[0002]为了控制电用电器、例如电动机或者电加热装置，可以使用具有半桥的桥电路。半桥包括用于使连接端与第一电势连接的第一开关装置和用于使连接端与第二电势连接的第二开关装置。用电器在连接端和适合的电势之间运行。所述电势可以固定地选择或者借助另一半桥控制。在此，两个半桥可以给用电器分别提供彼此互补的电势，从而通过半桥的控制可以控制经过用电器的电流方向。
[0003]半桥的开关装置必须如此接通，使得两个开关装置不同时闭合。否则，大的短路电流流经开关元件，由此可能损坏或者破坏开关元件。在此要注意的是，如果开关装置实施为场效应晶体管，所述开关装置自身在关断的状态中电流可以以一个方向经过。为了避免通过开关装置的短路电流，因此在开关装置中的一个的断开和另一开关装置的闭合之间通常加入预确定的死区时间，在所述死区时间期间没有开关装置闭合。所述死区时间通常根据最坏情况计算和安全附加来确定。
[0004]死区时间越长，则在半桥上的损失功率可能越大地下降。如果开关装置断开，则损失功率确定为流过的电流与在开关装置上下降的电压的乘积。在场效应晶体管的情形中，电流可以位于1A的范围中而下降的二极管电压为约I伏特。在约一微秒的死区时间期间，损失功率因此为约10 μ J。在闭合的状态中，开关装置的损失功率为流过的电流的平方与导通电阻的乘积，其中后者在场效应晶体管的情况下可以位于约6πιΩ的范围中。在具有周期持续时间50 μ S的脉宽调制中，损失功率因此在死区时间之外为约30 μ J0虽然死区时间仅仅为周期持续时间的约2%，但是所述死区时间因此具有损失功率的约30%的份额。
【发明内容】
[0005]因此，本发明的任务是，说明用于控制半桥的方法、计算机程序产品和控制装置，从而降低损失功率。本发明借助具有独立权利要求的特征的方法、计算机程序产品和控制装置来解决所述任务。从属权利要求描述优选实施方式。
[0006]半桥包括用于使连接端与第一电势连接的第一开关装置和用于使连接端与第二电势连接的第二开关装置。根据本发明的用于控制半桥的方法包括在第二开关装置断开期间输出用于第一开关装置的闭合信号的步骤，以及确定所述闭合信号的开始和施加在第一开关装置上的电压的衰落之间的等待时间。随后，根据所确定的等待时间使位于第二开关装置的断开和第一开关装置的闭合之间的死区时间最小化。
[0007]由此，死区时间的动态匹配可以在半桥的连续运行之内或者之外实现。换言之，在最小化死区时间期间，可以使通过半桥控制的用电器通电或者不通电。特别地，当等待时间取决于外部影响、例如周围环境温度时，可以通过所述方法确保，实施开关装置的优化控制，从而使死区时间最小化并且降低损失功率。电磁兼容性(EMV)也可以改善。如果开关装置包括MOSFET，则电磁干扰的辐射可以决定性地由MOSFET的体二极管和寄生电感决定。所述振荡回路越短地激活，电磁发射可以越小地减小。如果足够准确地控制半桥的开关装置，则如有必要也可以取消MOSFET上的缓冲元件(所谓的缓冲器(Snubber))。
[0008]在一种特别优选的实施方式中，所述方法也用于相反的开关过程。为此，确定在闭合信号的结束和在第一开关装置上施加的电压上升之间的另一等待时间。然后，根据所确定的另一等待时间使位于第二开关装置的闭合和第一开关装置的断开之间的另一死区时间最小化。
[0009]优选地，在死区时间的最小化期间，比用于第二开关装置的断开信号至少提前预确定的等待时间地输出用于第一开关装置的闭合信号。如果闭合信号在用于第二开关装置的断开信号之前的恰好等待时间时给出，则死区时间可以减小至O。因为第一开关装置的等待时间已知，所以可以可靠防止死区时间到负的区间中的减小，从而两个开关装置同时闭入口 ο
[0010]在一个优选变型方案中，交替闭合开关装置，以便借助脉宽调制来控制与连接端连接的用电器。用电器尤其可以设置在机动车的车载上。用电器例如可以包括电动机或者另一电负载。机动车的车载上的用电器借助脉宽调制的控制是流行的，从而所述方法可以有助于使机动车的车载上的损失功率最小化。因此，可以有助于减小机动车消耗或者机动车的有害物质排放。
[0011]在另一实施方式中，所述方法还包括在第一开关装置断开期间输出用于第二开关装置的闭合信号的步骤，确定闭合信号的开始和施加在第二开关装置上的电压的衰落(Einbrechen)之间的等待时间的步骤，以及根据所确定的等待时间使位于第一开关装置的断开和第二开关装置的闭合之间的死区时间最小化的步骤。
[0012]通过所述方法的如此的对称的构型可以检测半桥的两个开关装置的等待时间并且在开关装置的切换时使相关的死区时间最小化。
[0013]在另一构型中，设置具有另一连接端的另一半桥，以便运行半桥的连接端之间的用电器，并且不同半桥的开关元件如此以闭合信号供给，使得所述开关元件尽可能同时闭合。因此，所述方法也可以用于由两个半桥组成的H桥的控制。也可以以相应的方式控制具有两个以上的半桥的桥电路。
[0014]所述方法以特别的方式适于换向式或者无刷式电动机的控制，其中可以设置两个、三个或者四个半桥。电动机尤其可以构成雨刮器、窗升降器或者机动车的车载上的另一装置的驱动。
[0015]通过彼此相关的开关装置的接通时刻的同步可以实现死区时间的特别精确的调节。通过半桥的使用也可以控制用电器，其中电流流向是重要的、例如电动机。
[0016]在一种优选实施方式中，周期性地实施等待时间的确定。由此，可以使死区时间与开关装置的自身变化的等待时间匹配。第一开关装置例如可以包括场效应晶体管，所述场效应晶体管具有温度相关的等待时间。在场效应晶体管在加热的或者冷却的周围环境的运行期间，可以通过等待时间的周期性的确定来补偿所述效应。
[0017]根据本发明的计算机程序产品包括计算机代码模块，其用于当所述计算机程序产品在处理装置上运行或者存储在计算机可读的数据载体上时实施所述方法。
[0018]根据本发明的用于控制半桥的控制装置(所述半桥具有用于使连接端与第一电势连接的第一开关装置和用于使连接端与第二电势连接的第二开关装置)包括:用于向第一开关装置输出闭合信号的第一控制装置、用于向第二开关装置输出断开信号的第二控制装置、用于确定施加在第一开关装置上的电压衰落的比较器和用于确定在第二开关装置断开期间闭合信号的开始和电压的衰落之间的等待时间的时间测量器。在此，第一控制装置设置用于根据所确定的等待时间使位于第二开关装置的断开和第一开关装置的闭合之间的死区时间最小化。
[0019]在此，所述开关装置尤其可以包括场效应晶体管。场效应晶体管可以集成在控制装置中。由此，可以提供紧凑且有功率能力的控制装置，借此可以以减小的损失功率来控制用电器。
[0020]优选地，开关装置设置用于在具有强烈变化的温度的周围环境中的使用。所述周围环境例如可以包括机动车的车载上的执行器、模块或者控制单元。
【附图说明】
[0021]现在，参照附图详细描述本发明。附图示出:
[0022]图1:用于控制半桥的设备的电路图；
[0023]图2:具有图1的设备的H桥的电路图；
[0024]图3:用于确定图1和2的桥中的一个的开关装置的等待时间的方法的流程图；
[0025]图4:用于借助图1或2的设备中的一个来脉宽调制地控制用电器的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0026]图1示出用于在机动车105的车载上使用的控制装置100。控制装置100设置用于控制半桥110，其中半桥110可以集成在控制装置100中。半桥110包括第一开关装置115和第二开关装置120，它们可以分别例如实施为用于HEV或EV的双极型晶体管IGBT (具有绝缘的门电极的晶体管)或者实施为场效应晶体管、进一步优选地实施为M0SFET。第一开关装置115设置用于使连接端125与第一电势130连接，而第二开关装置120设置用于使连接端125与第二电势135连接。
[0027]在连接端125和地连接端之间，用电器140可以与半桥110或者控制装置100连接。用电器140例如可以包括电动机，尤其在机动车的车载上，例如用于雨刮器的操作。地电势优选位于第一电势130和第二电势135之间。
[0028]为了控制开关装置115和120设置处理装置145，所述处理装置尤其可以实施为可编程的微计算机。优选地，控制装置100包括接口 150，所述接口与处理装置145连接，以便能够实现外部控制元件和控制装置100之间的通信。第一比较器155分配给第一开关装置115并且如果在第一开关装置115上施加的电压衰落，则处理装置145提供信号。为了所谓的漏极/源极监视，第一比较器155可以设置用于在运行中探测短路的第一开关装置115。优选地，第一比较器155由控制装置包括或者与其集成地实施。
[0029]第二比较器160分配给第二开关装置120并且其他方面与第一比较器155相同地构造。此外，设置时间测量器165，所述时间测量器与处理装置145连接。时间测量器165例如可以构造为可编程的计数器或者计时器。在此，时间测量器165可以通过处理装置145启动或者停止并且计数器状态可以设置或者读取。在另一实施方式中，时间测量器165可以通过比较器155或160的信号中的一个启动或者停止。
[0030]处理装置145设置用于借助时间测量器165和第一比较器155来确定等待时间，所述等待时间在闭合信号向第一开关装置115的输出和开关装置115的实际闭合之间经过(vergehen)。实际的闭合可以在第一开关装置115上施加的电压的衰落方面识别。如果电压衰落，则第一比较器155可以向处理装置145或者时间测量器165输出相应的信号。在具有第二比较器160的所示出的优选实施方式中，也可以对于第二开关装置120的等待时间实施相应的确定。