用于固态电子设备的信号调制接口的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及用于固态电子设备的信号调制接口，且具体地但非排他地涉及被设置 成防止由于误触发信号导致的固态电子设备的不期望触发的电路布置。
【背景技术】
[0002] 电力电子系统是功率半导体设备、电感器、电容器以及电阻器的组合，其用于处理 电能量并将电能量从一个可用等级转变成另一个期望且可用的等级。电力电子电路的重 点是固态开关设备，其被控制以在开和关状态反复操作以实现功率转换和调整。逻辑电路 产生的低电流控制信号将被栅极驱动器接收以产生用于该开关设备的栅极的具有足够高 的电流的输入从而打开和关闭该开关设备。出于示例的目的，图1示出具有典型图腾对 (totempair)结构100的驱动电路拓扑结构。
[0003] -直以来非常需要增加开关频率来提升功率密度并进一步小型化开关转换器。与 高开关频率相称的快速开关能力也是减少开关损耗的主要考虑因素。在同步降压转换器、 半/全桥转换器和逆变器中普遍存在的桥臂结构中，有两个互补开关，一个是确定开关速 度的控制开关，另一个是处于零电压开关SVZ的同步开关。
[0004] 开关设备的高开关速度可在同步开关的栅-源极电压中导致假的触发脉冲，如果 该假的触发脉冲高于开关设备的阈值电压，则能够部分地或甚至完全地打开原本应该是关 闭的同步开关。
【发明内容】
[0005] 根据本发明的第一个方面，提供了一种用于固态电子设备的信号调制接口，包括： 输入端，其被设置成从驱动器接收控制信号，该驱动器被设置成控制所述固态电子设备；以 及与该输入连接的信令模块，其中该信令模块被设置成通过从所述控制信号中消除能够误 触发固态电子设备的不想要的触发信号部分来产生被调制的控制信号以传送给固态电子 设备。
[0006] 在第一方面的一个实施方式中，信号调制接口被设置在固态电子设备与驱动器之 间。
[0007] 在第一方面的一个实施方式中，信号调制接口被设置成调制控制信号以使得控制 信号中的不想要的触发信号部分被调制成低于固态电子设备的触发阈值。
[0008] 在第一方面的一个实施方式中，信令模块包括至少一个被设置成产生用于调制控 制信号的至少一个调制电压的电压源。
[0009] 在第一方面的一个实施方式中，至少一个电压源与驱动器的输出端串联连接。
[0010] 在第一方面的一个实施方式中，控制信号被调制以使得被调制的控制信号包括当 驱动器输出用于启动固态电子设备的启动控制信号\ H时的正电压信号以及当驱动器输出 用于停用固态电子设备的停用控制信号Vu时的负电压信号。
[0011] 在第一方面的一个实施方式中，负电压信号被设置成将不想要的触发信号部分调 制成低于固态电子设备的触发阈值。
[0012] 在第一方面的一个实施方式中，用于调制控制信号的至少一个电压源是外部有源 电压源。
[0013] 在第一方面的一个实施方式中，外部有源电压源包括至少一个dc-dc转换器或至 少一个dc-ac转换器。
[0014]在第一方面的一个实施方式中，用于调制控制信号的至少一个电压源是包括电路 装置的无源电压源。
[0015] 在第一方面的一个实施方式中，电路装置包括电容组件、电阻组件以及半导体组 件。
[0016] 在第一方面的一个实施方式中，电路装置被设置无需任何外部电压源。
[0017] 在第一方面的一个实施方式中，电路装置包括两个电容器cN和CP;两个电阻器rn 和RP;以及一个二极管DP。
[0018] 在第一方面的一个实施方式中，电路装置被设置以使得电容器CN和电阻器RN并联 连接以限定电压VCN ;电容器CP和电阻器RP并联连接以限定电压VCP ;以及二极管Dp被设置 在电容器(；和&之间。
[0019] 在第一方面的一个实施方式中，电路装置被设置成调制控制信号以使得用于启动 固态电子设备的被调制的控制信号的正电压是Vep且用于停用固态电子设备的被调制的控 制信号的负电压是
[0020] 在第一方面的一个实施方式中，电压VCN和VCP的大小取决于电阻馬与心之间的比 值。
[0021] 在第一方面的一个实施方式中，电压VeN和Vep的大小不取决于固态电子设备的占 空比。
[0022] 在第一方面的一个实施方式中，VeN和VeP在稳态时被定义为：
[0023]
【主权项】
1. 一种用于固态电子设备的信号调制接口，包括： 输入端，其被设置成从驱动器接收控制信号，该驱动器被设置成控制所述固态电子设 备；以及 与所述输入端连接的信令模块，其中该信令模块被设置成通过从所述控制信号中消除 能够误触发所述固态电子设备的不想要的触发信号部分来产生被调制的控制信号以用于 传输给所述固态电子设备。
2. 根据权利要求1所述的信号调制接口，其中所述信号调制接口被设置在所述固态电 子设备与所述驱动器之间。
3. 根据权利要求2所述的信号调制接口，其中所述信号调制接口被设置成调制所述控 制信号以使得所述控制信号的所述不想要的触发信号部分被调制成低于所述固态电子设 备的触发阈值。
4. 根据权利要求3所述的信号调制接口，其中所述信令模块包括至少一个电压源，该 至少一个电压源被设置成产生用于调制所述控制信号的至少一个调制电压。
5. 根据权利要求4所述的信号调制接口，其中所述至少一个电压源与所述驱动器的输 出端串联连接。
6. 根据权利要求5所述的信号调制接口，其中所述控制信号被调制以使得所述被调制 的控制信号包括当所述驱动器输出用于启动所述固态电子设备的启动控制信号V g，H时的正 电压信号和当所述驱动器输出用于停用所述固态电子设备的停用控制信号Vy时的负电压 信号。
7. 根据权利要求6所述的信号调制接口，其中所述负电压信号被设置成将所述不想要 的触发信号部分调制成低于所述固态电子设备的所述触发阈值。
8. 根据权利要求7所述的信号调制接口，其中用于调制所述控制信号的所述至少一个 电压源是外部有源电压源。
9. 根据权利要求8所述的信号调制接口，其中所述外部有源电压源包括至少一个 dc-dc变换器或至少一个dc-ac变换器。
10. 根据权利要求7所述的信号调制接口，其中用于调制所述控制信号的所述至少一 个电压源是包括电路装置的无源电压源。
11. 根据权利要求10所述的信号调制接口，其中所述电路装置包括电容组件、电阻组 件以及半导体组件。
12. 根据权利要求11所述的信号调制接口，其中所述电路装置被设置为不需要任何外 部电压源。
13. 根据权利要求12所述的信号调制接口，其中所述电路装置包括两个电容器Cn和 Cp;两个电阻器Rn和Rp以及一个二极管DP。
14. 根据权利要求13所述的信号调制接口，其中所述电路装置被设置以使得所述电容 器Cn和电阻器Rn并联连接以限定电压V cn ;所述电容器Cp和所述电阻器Rp并联连接以限定 电压Vcp ;以及所述二极管Dp被设置在电容器Cn和Cp之间。
15. 根据权利要求14所述的信号调制接口，其中所述电路装置被设置成调制所述控制 信号以使得用于启动所述固态电子设备的所述被调制的控制信号的所述正电压是V ct以及 用于停用所述固态电子设备的所述被调制的控制信号的所述负电压是-Vc^
16. 根据权利要求15所述的信号调制接口，其中所述电压Vra和Vct的大小与所述电阻 器R n与Rp之间的比有关。
17. 根据权利要求16所述的信号调制接口，其中其中所述电压Vra和Vct的大小与所述 固态电子设备的占空比无关。
18. 根据权利要求17所述的信号调制接口，其中VeN和Vep在稳态由^ fIff r. Rp τ· 、 和『CP - ^^f.M'来定义。 ^ Kp
19. 根据权利要求18所述的信号调制接口，其中所述电路装置被设置以使得Vcm和Vcp 一直保持大体恒定并与从所述驱动器输出的所述控制信号无关。
20. 根据权利要求19所述的信号调制接口，其中通过将时间常数RnCn和RpC p设置成比 所述正电压和所述负电压之间的开关周期长得多以及将电容器Cn和/或Cp的电容设置成 比与所述固态电子设备相关联的电容C gs大得多，来使Vcm和Vct保持大体恒定。
21. 根据权利要求20所述的信号调制接口，其中所述电容器的电容和所述电阻器的电 阻由RnCn = RpCp定义以加速电压Vcp与-Vcn之间的转变。
22. 根据权利要求21所述的信号调制接口，还包括附属电路，该附属电路被设置成改 变从_VeN到Vep的转变时间。
23. 根据权利要求22所述的信号调制接口，其中所述附属电路包括电感组件和半导体 设备。
24. 根据权利要求22所述的信号调制接口，其中所述附属电路包括被设置在电路环路 中的电感器L1^P两个二极管。
25. 根据权利要求22所述的信号调制接口，其中所述附属电路被设置在所述驱动器与 所述信号调制接口的所述信令模块之间以用于改变从-V cm到Vct的转变时间。
26. 根据权利要求20所述的信号调制接口，其中所述固态电子设备是晶体管设备。
27. 根据权利要求26所述的信号调制接口，其中所述晶体管设备是MOSFET。
28. 根据权利要求27所述的信号调制接口，其中与所述固态电子设备相关联的电容Cgs 是所述MOSFET的栅-源电容。
29. 根据权利要求28所述的信号调制接口，其中用于控制所述固态电子设备的所述驱 动器是栅极驱动器。
30. 根据权利要求29所述的信号调制接口，其中所述信号调制接口被设置在所述栅极 驱动器与所述MOSFET栅极之间。
【专利摘要】一种用于固态电子设备的信号调制接口，包括：输入端，其被设置成从驱动器接收控制信号，该驱动器被设置成控制所述固态电子设备；以及与所述输入端连接的信令模块，其中该信令模块被设置成通过从所述控制信号中消除能够误触发所述固态电子设备的不想要的触发信号部分来产生被调制的控制信号以用于传输给所述固态电子设备。
【IPC分类】H03K19-0175
【公开号】CN104734686
【申请号】CN201410469018
【发明人】钟树鸿, 王健婧
【申请人】香港城市大学
【公开日】2015年6月24日
【申请日】2014年9月15日
【公告号】US20150181141