用于控制功率设备的信号的制作方法

本公开涉及对诸如电动机等功率设备的控制。

背景技术：

控制电路可以通过将控制信号传递到功率转换电路来驱动诸如电动机等功率设备。在被称为梯形控制的技术中，反电磁力(emf)具有梯形形状。由梯形控制产生的功率设备上的转矩包括可以降低功率设备的效率的纹波。此外，梯形控制还会在功率设备处产生可听见的噪声。

用于控制功率设备的另一种技术被称为正弦控制，其中控制电路可以使栅极驱动电路向功率转换电路传递脉冲调制信号，诸如脉冲宽度调制信号(pwm)或脉冲频率调制信号。通过改变脉冲调制信号的占空比、频率和/或相位，控制电路可以使功率转换电路向功率设备传递具有正弦波形的电流。功率转换电路可以驱动电流通过绕组，以使功率设备中的绕组产生随时间变化的磁场。理想地，变化的磁场与功率设备的转子中的磁体之间的相互作用应当产生用于驱动功率设备的转矩，其中转矩与通过绕组的电流成比例。

一种示例正弦控制技术是v/hz或v/f控制，其包括用于基于施加到绕组的电压来控制电动机速度的算法。对于v/hz控制，转子的速度可能随着电压的增加而增加。

正弦控制可以提供更好的声学性能，其更适合于诸如冰箱风扇、hvac(加热、通风和空调)风扇、泵和其他家用电器等应用。梯形控制可以提供更高的驱动转矩，其更适用于负载条件较重且不可预测的系统，诸如电动工具和致动器。然而，实现正弦换向通常需要数字信号处理或具有高频pwm调制器的微控制器以及时地获取期望分辨率并且生成正弦波形。

技术实现要素：

本公开描述了用于生成信息并且将信息从控制电路传送到驱动开关的栅极驱动电路的技术，其中该信息包括由开关传递到电负载的电流的幅度和相角。控制电路可以在第一信号和第二信号中对该信息进行编码。例如，控制电路可以在第一信号的占空比和/或频率、第二信号的占空比和/或频率、和/或第一信号与第二信号之间的相移中对该信息进行编码。栅极驱动电路可以基于第一信号和第二信号确定驱动信号的占空比，该驱动信号要被传递到开关以使期望的电流被传递到电负载。

在一些示例中，一种设备包括栅极驱动电路和控制电路，该控制电路被配置为生成第一信号，第一信号的占空比对具有正弦形状的电流的幅度进行编码。控制电路还被配置为生成第二信号，第二信号的占空比对电流的相角进行编码。控制电路被配置为将第一信号和第二信号传递到栅极驱动电路，该栅极驱动电路被配置为根据第一信号和第二信号确定驱动信号的占空比。栅极驱动电路还被配置为将驱动信号传递到开关以使具有正弦形状的电流被传递到电负载。

在一些示例中，一种设备包括栅极驱动电路和控制电路，该控制电路被配置为生成第一信号，第一信号的占空比对具有正弦形状的电流的幅度进行编码。控制电路还被配置为生成第二信号，第二信号的占空比对信息进行编码。第一信号相对于第二信号相移了一相位偏移，该相位偏移对电流的相角进行编码。第二信号相对于第一信号的相移也可以对电流的相角进行编码。控制电路还被配置为将第一信号和第二信号传递到栅极驱动电路。栅极驱动电路被配置为根据第一信号和第二信号确定驱动信号的占空比。栅极驱动电路还被配置为将驱动信号传递到开关以使具有正弦形状的电流被传递到电负载。

在一些示例中，一种系统包括：包括开关的功率转换电路、栅极驱动电路和控制电路，该控制电路被配置为：生成第一信号，第一信号的占空比对具有正弦形状的电流的幅度进行编码。控制电路还被配置为生成第二信号，第二信号的占空比对电流的相角进行编码。控制电路还被配置为将第一信号和第二信号传递到栅极驱动电路。栅极驱动电路被配置为根据第一信号和第二信号确定驱动信号的占空比。栅极驱动电路还被配置为将驱动信号传递到开关以使具有正弦形状的电流被传递到电负载。

在附图和以下描述中阐述了一个或多个示例的细节。根据说明书和附图以及权利要求，其他特征、目的和优点将很清楚。

附图说明

图1是根据本公开的一些示例的被配置为使功率转换电路的开关将电流传递到电负载的设备的概念框图；

图2是根据本公开的一些示例的包括处理器和存储器设备的设备的概念框图；

图3是根据本公开的一些示例的包括振荡器和运算放大器的设备的概念框图；

图4a-4c图示了用于确定驱动信号的占空比的正弦控制技术；

图5图示了根据本公开的一些示例的用于确定电流的特性的正弦控制技术的进一步细节；

图6a和6b图示了根据本公开的一些示例的对正弦波形的幅度和相角进行编码的两个信号；以及

图7-9b是图示根据本公开的一些示例的用于使开关将电流传递到电负载的示例技术的流程图。

具体实施方式

本公开描述了用于使用控制电路和栅极驱动电路来实现正弦控制的技术。本公开的栅极驱动电路被配置为传递驱动信号以使开关将具有正弦形状的电流传递到电负载。本公开的控制电路可以对第一信号和第二信号中的电流的特性进行编码。控制电路将第一信号和第二信号传递到栅极驱动电路，以便将电流的编码的特性传递到栅极驱动电路。栅极驱动电路可以根据在第一信号和第二信号中编码的信息来确定驱动信号的占空比。

与用于实现正弦控制的其他技术相比，本公开的技术可以降低成本和复杂性。这些技术可以将实现正弦换向方案的一些复杂性移动到栅极驱动电路中。生成第一信号和第二信号的控制电路可以包括处理器(例如，图2中所示的控制电路210)和/或模拟部件，诸如放大器和振荡器(例如，图3中所示的控制电路310)。

将一些复杂性移动到栅极驱动电路可能导致栅极驱动电路的成本更高，但是与具有包括数字信号处理器(dsp)和/或高级微控制器的控制电路的设备相比，控制电路的成本可能降低。与其他设备相比，本公开的设备可以更可靠并且具有更少的缺陷，因为软件和固件不是必需的。对处理器中的软件和固件通常有严格的质量要求。

图1是根据本公开的一些示例的被配置为使功率转换电路160的开关162将电流170传递到电负载180的设备100的概念性框图。设备100包括控制电路110和栅极驱动电路140。虽然设备100被示出为与功率转换电路160和电负载180分离，但是设备100可以与功率转换电路160和/或电负载180被集成到单个设备中。本公开的技术还适用于控制电路110和栅极驱动电路140是分离芯片上的分立部件的情况。

控制电路110被配置为生成信号120和130以对关于电流170的信息进行编码。控制电路110能够通过在信号120和130中对信息进行编码并且将信号120和130传递到栅极驱动电路140来控制驱动信号150的特性(例如，参数)。在正弦控制模式的示例中，开关162将具有正弦形状的电流170传递到电负载180。控制电路110可以被配置为生成信号120和130作为脉冲调制信号(例如，脉冲宽度调制(pwm)信号)。控制电路110可以修改信号120和130的占空比、频率、相移、脉冲的存在或不存在、和/或其他特性以对关于电流170的信息进行编码。

控制电路110可以被配置为确定第一信号120的占空比以对电流170的正弦形状的幅度进行编码。电流170的形状不一定正好是正弦的，因为电流170可以包括波动、失真和波纹。第一信号120的占空比被定义为第一信号120具有高幅度的时间的百分比。控制电路可以使用等式(1)根据电流170的目标幅度(im)和正弦形状的预定最大幅度(imax)确定第一信号120的占空比(duty_cycle1)。图5中所示的幅度526和528分别是目标幅度和预定最大幅度的示例。

duty_cycle1＝im/imax(1)

结果，可以通过控制第一信号的占空比duty_cycle1来实现对电流的目标幅度im的控制。在一些示例中，控制电路110可以被配置为根据信号120和130之间的相移来对目标幅度进行编码。

控制电路110可以被配置为确定第二信号130的占空比以对电流170的相角进行编码。相角是在相关时刻的电流170的瞬时相角。可以理解，相角的值随时间变化(参见例如相角532)。相角表示沿着电流170的正弦曲线的为度或弧度形式的点。例如，第二信号130的占空比可以表示电流170的相角与预定角度值之间的比率，预定角度值为诸如90度(/2弧度)、180度(弧度)或360度(2弧度)。控制电路110可以通过将目标相角(θtarget)除以预定角度值(θpredet.)来确定第二信号130的占空比(duty_cycle2)，如等式(2)中所示。例如，如果预定角度值为180度(参见例如图5)，并且电流170的目标相角为45度，则控制电路110可以确定第二信号130的占空比为0.25。

duty_cycle2＝θtarget/θpredet.(2)

栅极驱动电路140可以被配置为接收第二信号130并且基于第二信号130的占空比确定电流170的相角。例如，栅极驱动电路140通过测量信号130的高脉冲的持续时间并且将该持续时间除以信号130的一个周期的总时间段来确定信号130的占空比。栅极驱动电路140可以通过将第二信号130的占空比乘以预定角度值来确定相角，如下面的等式(3)中所示。

θtarget＝duty_cycle2×θpredet.(3)

然后，栅极驱动电路140可以被配置为基于三角函数(例如，正弦函数、余弦函数等)确定因子。例如，相角由例如栅极驱动电路140用作用于确定该因子的三角函数的输入。该因子有利地具有正值或空值。例如，该因子使用等式(4a)和(4b)之一来确定，其中“a”、“a”和“b”是参数，并且其中“a”和“a”有利地具有非空值。在等式(4a)和(4b)中，“a”是相应三角函数的幅度。

因子＝asin(a×θtarget+b)(4a)

因子＝acos(a×θtarget+b)(4b)在一些示例中，该因子可以被选择为等于等式(4a)或(4b)的右项的绝对值。在有利的实施例中，使用等式4a，其中a和a等于1并且b等于0(即，因子＝sinθtarget)。θtarget有利地介于0到180度之间。

电路110和140不限于使用三角函数(例如，等式(4a)和(4b)的三角函数)用于电流170。在一些示例中，电路110和140改为使用三角函数的近似用于确定因子，诸如多项式近似(其示例在等式(4c)中被示出)或三角变换。

因子＝axⁿ+bx^n-1+…+cx+d；其中x＝θtarget(4c)

栅极驱动电路140还可以被配置为确定驱动信号150的占空比，如等式(5)中所示。栅极驱动电路140可以将第一信号120的占空比与因子的数值相乘以确定驱动信号150的占空比。当第一信号120的占空比为百分之百时，驱动信号150的占空比等于预定最大幅度，使得驱动信号150的占空比等于百分之百。

在因子为负的一些示例中，出于等式(5)的目的，可以改为使用其绝对值。在因子为负的一些示例中，出于等式(5)的目的，可以将其约束为任意值，诸如空值。

作为示例，控制电路110可以生成占空比为百分之五十的第一信号120，并且生成占空比为百分之五十的第二信号130。基于第二信号130的占空比，栅极驱动电路140可以使用为180度的预定角度值和等式(3)来确定由开关162传递的电流170的相角应当等于90度。使用等式(4a)-(4c)之一，栅极驱动电路140可以确定该因子的数值为1，因为当三角函数的输入为90度时，三角函数的输出为1(例如，y＝sinx)。然后，栅极驱动电路140可以基于等式(5)和第一信号120的占空比为百分之五十来确定驱动信号150的占空比为百分之五十。

另外地或替代地，控制电路110可以被配置为在信号120和130的特性中对其他信息进行编码。例如，控制电路110可以被配置为根据第一信号120的频率、第二信号130的频率、或这两个频率来对驱动信号150的频率进行编码。在一些示例中，第一信号120具有与第二信号130不同的相应频率(参见例如图6b)。栅极驱动电路140可以被配置为将驱动信号150的频率设置为信号120和130之一的相应信号的频率(例如，n＝1)。驱动信号150的频率也可以是信号120和130之一的相应信号的频率的分数(n<1)或倍数(n>1)，如等式(6b)中所示。

frequency1＝n×frequencydriver(6a)

驱动信号150的频率也可以基于信号120和130的频率来设置，并且例如采取其组合的形式，诸如线性组合，具有可以改变或不改变的预定权重。

使用等式(6b)，栅极驱动电路140可以根据第一信号120的频率(或根据第二信号130的频率)确定驱动信号150的频率。在一些示例中，第一信号120和/或第二信号130的频率是驱动信号150的频率的n倍，其中n是大于或等于2的整数。对信号120和/或信号130使用较高频率允许在驱动信号150的每个周期中对更多信息进行编码。

控制电路110可以在信号120和130中的一个或两个中对辅助信息进行编码。辅助信息相对于对辅助信息进行编码的信号可以是透明的，使得控制电路110和栅极驱动电路140可以根据该信号来确定辅助信息。辅助信息可以是加速度率、旋转方向、特定故障消隐、再循环高侧或低侧、故障复位/清除、故障比较器阈值改变、有源/二极管续流、和/或命令，诸如电负载180中的电动机的制动命令。这种可能的辅助信息变量列表并非详尽无遗，也可以包括控制电路110或栅极驱动电路140的任何内部可编程部分的状态的任何变化和/或驱动信号150的任何特性的任何变化，诸如相位比较器阈值事件、过电流保护阈值事件、驱动器事件的增益、驱动器事件的延迟和死区时间。控制电路110可以在信号120和130中的一者或两者的频率中和/或信号120和130中的一者或两者的周期的子区间中对辅助信息进行编码(例如，图6b)。

控制电路110还可以在信号120和130之间的相移中对辅助信息进行编码。如果信号120和130的有效边沿(例如，上升沿和/或下降沿)并不总是在时间上对齐，则第一信号120可以相对于第二信号130相移。例如，如果第一信号120的频率等于第二信号130的频率，并且在信号120和130之间没有相移，则对于每个时段，第一信号120的上升沿可以与第二信号130的上升沿在时间上对齐(参见例如图6a)。等式(7)示出了用于将相移确定为分数的示例，其中分子被设置为有效边沿中的时间差并且分母被设置为信号120和130的时间段(例如，信号120和130的频率的倒数)。例如，tactive_130和tactive_120对应于信号130的给定周期和信号120的相应周期开始或结束的相应时刻。因此，信号120和130的占空比可能不会影响相移，因为相移等于信号120和130的开始时间之间的延迟或者信号120和130的结束时间之间的延迟。如果信号120和130的频率相等并且在信号120和130之间存在百分之二十的相移，则第一信号120的上升沿和/或下降沿可以在第二信号130的相应边沿之前的一个时段的五分之一处发生。因此，相移的数值可以在0到1之间，其中相移的数值可以对辅助信息进行编码。

应当注意，任何预定值可以用作等式(7)中的分母以产生相移的值。因此，取决于分母，相移的值可以大于1。

在一些示例中，控制电路110在信号120和130之间的相移中对电流170的相角进行编码。栅极驱动电路140可以通过确定信号120和130的有效边沿之间的时间延迟来确定信号120和130之间的相移，例如，结合等式(7)。栅极驱动电路140可以基于所确定的相移和预定角度值(θpredet.)确定电流170的相角(θtarget)，如等式(8)所示。

θtarget＝相移×θpredet.(8)

在另一示例中，信号120和130之间的相移可以被用于改为对电流的幅度进行编码。例如，栅极驱动电路140可以被配置为通过将相移乘以最大幅度imax来检索幅度。

栅极驱动电路140被配置为将驱动信号150传递到开关162。栅极驱动电路140可以能够通过控制驱动信号150的电压来闭合和断开开关162。驱动信号150可以是脉冲调制信号，诸如pwm信号、脉冲密度调制信号和/或脉冲频率调制信号。栅极驱动电路140可以将驱动信号150传递到开关162的控制端子。

功率转换电路160包括开关162。在一些示例中，功率转换电路160包括多于一个开关，诸如具有两个开关的半桥电路或具有六个开关的三相功率转换电路，其中每相包括半桥电路。栅极驱动电路140可以将驱动信号传递到功率转换电路160的每个开关的控制端子。功率转换电路160可以包括半桥电路、h桥电路、多相转换电路、降压转换电路、升压转换电路、降压升压转换电路、正向转换电路、谐振模式转换电路和/或任何其他功率转换电路。

开关162可以是电源开关，诸如但不限于任何类型的场效应晶体管(fet)、双极结晶体管(bjt)、绝缘栅双极晶体管(igbt)、高电子迁移率晶体管(hemt)、基于氮化镓(gan)的晶体管、或使用电压进行其控制的其他元件。开关162可以包括n型晶体管或p型晶体管，并且开关162可以是功率晶体管。在一些示例中，开关162可以是垂直晶体管、横向晶体管和/或水平晶体管。在一些示例中，开关162可以包括另一模拟器件，诸如二极管和/或晶闸管。开关162还可以包括与晶体管并联连接以防止开关162的反向击穿的续流二极管。

开关162可以包括三个端子：两个负载端子和控制端子。对于mosfet开关，开关162可以包括漏极端子、源极端子和至少一个栅极端子，其中控制端子是栅极端子。对于bjt开关，控制端子可以是基极端子。基于控制端子处的电压，电流170可以在开关162的负载端子之间流动到电负载180。

开关162可以包括各种材料化合物，诸如硅(si)、碳化硅(sic)、氮化镓(gan)、或一种或多种半导体材料的任何其他组合。为了在某些电路中利用更高的功率密度要求，功率转换器可以在更高的频率下工作。在一些示例中，碳化硅开关可以经历较低的开关功率损耗。诸如氮化镓开关等磁性和更快切换的改进可以支持更高频率的转换器。与较低频率的电路相比，这些较高频率的电路可能需要以更精确的定时发送控制信号。

电负载180可以包括电动机、电路、电子设备、发光设备、发声设备和/或任何其他电负载。在一些示例中，电负载180是包括被配置为接收电流170的绕组的电动机。电负载180还可以包括转子，其中控制电路110被配置为控制转子的速度、加速度和旋转方向。电负载180可以包括被配置为向设备100传递感测信号的传感器或感测电路，其中感测信号指示电负载180的操作、被传递到电负载180的电流170的量、和/或电负载180处的反emf。

在一些示例中，电负载180是多相电动机，其包括用于每个相的绕组。每个绕组从功率转换电路160接收电流并且基于电流生成磁场。由功率转换电路160生成的每个电流可以具有正弦形状，其频率等于电负载180的转子的旋转频率。驱动信号150的频率可以远大于电流的频率。驱动信号150可以驱动功率转换电路160的开关以将电流传递到电负载180。在n相电动机驱动器的示例中，栅极驱动电路140可以向功率转换电路160的开关传递n、2n或4n个驱动信号以使开关将n个电流传递到电负载180。

图2是根据本公开的一些示例的包括处理器214和存储器设备212的设备200的概念框图。存储器设备212被配置为存储与处理器214和栅极驱动电路240的操作有关的数据。存储器设备212可以存储指示以下各项的数据：电流的预定最大幅度、三角函数的预定角度值、两个或多个电流的预定偏移量。对于三相电负载，预定量可以是三个电流中的每个电流之间的120度。

存储器设备212可以包括可选的查找表216，查找表216被配置为存储例如等式(4a)-(4c)的三角函数或其近似的输入值和输出值。处理器214和/或栅极驱动电路240可以被配置为向存储器设备212提供与三角函数的输入值相对应的地址。例如，栅极驱动电路240可以根据第二信号230确定相角并且使用相角作为被存储到存储器设备212和/或查找表216的三角函数的输入值。在与相角相对应的地址处，存储器设备212可以存储在0到1之间的因子。例如，在相角为30度的地址处，存储器设备212可以存储因子0.5。

查找表216仅是用于处理器214和/或栅极驱动电路240确定驱动信号250的因子和/或占空比的装置的一个示例。还有其他装置用于实现三角函数或三角函数的近似。作为一个示例，处理器214和/或栅极驱动电路240可以使用查找表和近似的混合，诸如线性近似，三角近似、泰勒级数近似、多项式近似和/或任何其他近似。处理器214和/或栅极驱动电路240可以使用所列出的任何近似来近似三角函数。作为另一示例，处理器214和/或栅极驱动电路240可以使用诸如坐标旋转数字计算机(cordic)算法或已知的复杂算法等算法。

处理器214可以包括集成电路、离散逻辑电路、模拟电路的任何组合，诸如一个或多个微控制器、一个或多个微处理器、dsp、专用集成电路(asic)和/或现场可编程门阵列(fpga)。术语“处理器”是指被分布在一个或多个设备上的一个或多个处理器。例如，“处理器”可以包括设备上的单个处理器或多个处理器。“处理器”还可以包括多个设备上的处理器，其中本文中描述的操作可以被分布在多个处理器和/或多个设备上。

处理器214可以被配置为基于在节点222a处接收的输入信号224来确定电流的目标幅度和目标相角。处理器214可以使用这些目标值来确定信号220和230的特性。输入信号224可以是指示电负载的操作和/或由开关传递到电负载的电流的感测信号。输入信号224可以源自被放置在电负载附近(例如，转子附近)的霍尔传感器。在无传感器控制的示例中，输入信号224也可以源自反emf(bemf)。在一些示例中，栅极驱动电路240包括霍尔传感器或bemf传感器。因此，栅极驱动电路240可以自主地定义相位的同步，而无需来自处理器214的干预，由于可能不需要控制电路210，这简化了图2中所示的反馈回路。

节点222a和222b可以包括引脚、引线、引线框架段、金属化层和/或用于接收输入信号224和输出驱动信号250的任何其他合适的导电节点。节点222a和222b可以定位在设备200的表面或壳体上。

图3是根据本公开的一些示例的包括振荡器312和运算放大器316的设备300的概念框图。振荡器312可以是被配置为输出用于积分器314的时钟信号的压控振荡器(vco)。运算放大器316可以基于时钟信号生成三角波形或锯齿波形。比较器318可以被配置为通过将三角波形或锯齿波形与参考信号进行比较来生成信号320和330。参考信号可以是输入信号324，或者是根据输入信号324而确定的信号。

图4a-4c图示了用于确定驱动信号420的占空比的正弦控制技术。驱动信号420的占空比基于正弦载波波形400的幅度大于三角波形410的幅度的百分比时间。栅极驱动电路可以通过使用期望驱动频率的正弦载波波形400和三角波形410来生成驱动信号420。在图4c的示例中，三角波形410的频率与驱动信号420的频率相同。

栅极驱动电路可以包括比较器，比较器接收正弦载波波形400和三角波形410作为输入信号并且生成驱动信号420作为输出信号。例如，当正弦载波波形400的幅度大于三角波形410的平均幅度时，例如在区域430中，栅极驱动电路可以生成占空比大于百分之五十的驱动信号420。当正弦载波波形400的幅度小于三角波形410的平均幅度时，例如在区域440中，栅极驱动电路可以生成占空比小于百分之五十的驱动信号420。

图5图示了根据本公开的一些示例的用于确定电流570的特性的正弦控制技术的进一步细节。图5示出了可以由控制电路110生成并且由图1的栅极驱动电路140接收的信号520和530。信号520和530是图1中所示的信号120和130、图2中所示的信号220和230、以及图3中所示的信号320和330的示例。虽然关于图1的设备100描述图5和6，但是图2和3的设备200和300可以执行类似技术。

在图5的示例中，控制电路110可以生成信号520以对电流570的幅度526(im)进行编码。信号520的占空比等于信号520的高脉冲的持续时间(持续时间522)除以信号520的时段的持续时间(持续时间524)。信号520的百分之百的占空比可以在90度的相角处对等于预定最大幅度528的幅度进行编码。控制电路110可以使用等式(1)来确定信号520的占空比，并且栅极驱动电路140可以使用等式(5)来基于信号520的占空比来确定驱动信号150的占空比。

控制电路110可以生成信号530以对电流570的相角532进行编码。信号530的占空比等于信号530的高脉冲的持续时间除以信号530的时段的持续时间(持续时间582)。在图5的示例中，持续时间582等于持续时间524，但是在一些示例中，信号520的频率与信号530的频率不同(参见例如图6b)。信号530的百分之百的占空比可以对等于预定角度值534的相角(如图5所示，为180度)进行编码。控制电路110可以使用等式(2)来确定信号530的相角532，并且栅极驱动电路140可以使用等式(3)来基于信号530的占空比来确定相角532。

在图5的示例中，信号520和530的频率是电流570的频率的12倍。如果预定角度值534等于180度，则在持续时间580的结束时将占空比重置为零之前，对于信号530的每个时段，控制电路110可以将信号530的占空比增加8.33％。在持续时间580的结束时将相角532重置为零之前，对于信号530的每个时段，基于信号530的占空比，栅极驱动电路140可以在将相角532增加十五度。在图5的示例中，预定角度值534等于180度，但是，预定角度值534可以具有其他值，诸如90度或360度。如果预定角度值534被设置为90度或180度，则相角532将不表示电流570的正弦形状的完整360度，但是栅极驱动电路140可以使用跟踪、外推和/或任何其他合适的技术来完成正弦形状。

栅极驱动电路140可以通过将相角532输入三角函数或其近似来确定因子的数值，如等式(4a)-(4c)所示。栅极驱动电路140可以通过将因子与信号520的占空比相乘来确定驱动信号150的占空比，如等式(5)所示。栅极驱动电路140可以从存储器设备读取因子值，该存储器设备可以存储阵列或查找表，该阵列或查找表包括因子的数值和相角532的相关值。驱动信号150的占空比可以近似等于功率转换电路160的相位节点处的电压电平的占空比。

在一些示例中，存在三个驱动信号相位，并且栅极驱动电路140基于等式(1)-(5)和三相之间的偏移的预定量来确定所有驱动信号的占空比。栅极驱动电路140可以使用这些技术来确定用于电流170的负值的驱动信号150的占空比。这种用于确定占空比的技术减少了存储用于三角函数的数据所需要的存储器的量。

图6a和6b图示了根据本公开的一些示例的对电流的幅度和相角进行编码的两个信号。图6a中所示的信号620a和630a和图6b中所示的信号620b和630b是图1中所示的信号120和130、图2中所示的信号220和230、图3中所示的信号320和330、以及图5中所示的信号520和530的示例。在图6a和6b的示例中，信号620a的频率与信号630a相同，等于tpwm的倒数，并且信号630b的频率是信号620b的频率的两倍。

信号620a和620b的占空比对电流的幅度进行编码。例如，栅极驱动电路140可以通过将持续时间622a和622b除以时段tpwm来确定信号620a和620b的占空比。栅极驱动电路140可以使用等式(1)将电流170的幅度确定为与信号620a或620b的占空比成比例。

图6a示出了其中在整个时段tpwm中在信号630a的占空比中对电流170的相角进行编码的示例。图6b示出了其中信号630b的频率是信号620b的频率的两倍的示例。在一些示例中，信号630b包括每个tpwm时段或信号620b的周期的两个子区间(例如，时间段)。例如，子区间632可以对电流170的相角进行编码，并且子区间634可以对辅助信息进行编码，诸如加速度、旋转方向和/或其他命令。

子区间632或634中的一个或多个脉冲的存在或不存在可以对辅助信息进行编码。虽然图6b描绘了在每个子区间632或634中存在一个脉冲，但是信号630b的子区间可以具有零个、一个、两个或任何数目的脉冲。控制电路110可以生成信号630b以在子区间中的多个脉冲中对辅助信息进行编码。控制电路110还可以生成信号630b以在子区间632的占空比中对信息进行编码并且在子区间634中定义信号620b和630b之间的相移。例如，如果子区间632包括脉冲但是子区间634没有脉冲，则栅极驱动电路140以第一状态或控制模式操作。相反，如果栅极驱动电路140检测到子区间632和634两者中的脉冲，则栅极驱动电路634基于附加命令以第二状态或控制模式操作。在两种情况下，信号630b包括相角信息，例如，作为一个pwm时段(tpwm)上的总脉冲宽度。

图7-9b是图示根据本公开的一些示例的用于使开关将电流传递到电负载的示例技术的流程图。图7-9b的技术参考图1中的设备100来描述，但是诸如图2和3中的设备200和300等其他部件可以例示类似的技术。

图7的技术包括控制电路110生成第一信号120，其中第一信号120的占空比对具有正弦形状的电流170的幅度进行编码(700)。控制电路110可以使用等式(1)根据预定最大幅度在信号120的占空比中对电流170的幅度进行编码。图7的技术还包括控制电路110生成第二信号130，其中第二信号130的占空比对电流170的相角进行编码(702)。控制电路110可以使用等式(2)根据预定角度值对电流170的相角进行编码。然后，控制电路110将信号120和130传递到栅极驱动电路140(704)。

图7的技术还包括栅极驱动电路140接收信号120和130并且根据信号120和130确定驱动信号150的占空比(706)。驱动信号150可以是脉冲调制信号(例如，方波)。栅极驱动电路140可以使用等式(3)-(5)基于信号120和130的占空比来确定驱动信号150的占空比。图7的技术包括栅极驱动电路140将驱动信号150传递到开关162以使开关162将具有正弦形状的电流170传递到电负载180(708)。

图8描绘了用于在信号120和130之间的相移中对相角进行编码的技术。图8的技术包括控制电路110生成信号120和130，使得第一信号120的占空比对具有正弦形状的电流170的幅度进行编码(800)。另外，第二信号130的占空比对信息进行编码，第一信号120相对于第二信号130相移了一相位偏移，该相位偏移对电流170的相角进行编码(802)。然后，控制电路110将信号120和130传递到栅极驱动电路140(804)。通过在信号120和130之间的相移中对电流170的相角进行编码，与在第二信号130的占空比中对相角进行编码相比，控制电路110可以在第二信号130的占空比中对其他信息进行编码。例如，控制电路可以对频率、加速度率、旋转方向和/或诸如制动命令等命令进行编码。

控制电路110可以在信号120和130之间的相移中将电流170的相角编码为1到0之间的数值。相移可以表示电流170的相角与预定角度值之间的比率。例如，如果信号120和130的上升沿在时间上对准，则栅极驱动电路140可以确定电流170的相角为零。如果第二信号130的上升沿在时间上从第一信号120的上升沿相移信号120和130的时段的一半，则栅极驱动电路140可以确定电流170的相角相等预定角度值的一半。

图8的技术包括栅极驱动电路140根据信号120和130确定驱动信号150的占空比(806)。栅极驱动电路140可以使用等式(7)确定信号120和130之间的相移。栅极驱动电路140可以使用等式(8)基于相移确定电流170的相角。然后，栅极驱动电路140可以使用等式(4a)-(4c)和等式(5)之一基于所确定的电流170的相角来确定驱动信号150的占空比。对于信号120和130的每个新的周期或时段，栅极驱动电路140可以连续地重新确定驱动信号150的占空比。在一些示例中，栅极驱动电路140可以以较慢的速率重新确定驱动信号150a的占空比，诸如驱动信号150的每两个、三个或任何数目的占空比时段。然后，栅极驱动电路140将驱动信号150传递到开关162以使开关162将具有正弦形状的电流170传递到电负载180(808)。

图9a和9b描绘了控制电路110和栅极驱动电路140的示例操作。图9a的技术包括控制电路110生成第一信号120，其中第一信号120的占空比对具有正弦形状的电流170的幅度进行编码(900)。控制电路110可以使用等式(1)根据预定最大幅度在信号120的占空比中对电流170的幅度进行编码。图9a的技术还包括控制电路110生成第二信号130，其中第二信号130的占空比对电流170的相角进行编码(902)。控制电路110可以使用等式(2)根据预定角度值对电流170的相角进行编码。然后，控制电路110将信号120和130传递到栅极驱动电路140(904)。

图9b的技术包括栅极驱动电路140接收信号120和130(905)并且根据信号120和130确定驱动信号150的占空比(906)。栅极驱动电路140可以使用等式(3)-(5)基于信号120和130的占空比来确定驱动信号150的占空比。图9b的技术包括栅极驱动电路140将驱动信号150传递到开关162以使开关162将具有正弦形状的电流170传递到电负载180(908)。

本公开已经将功能归因于控制电路110和210。控制电路110和210可以包括一个或多个处理器，诸如处理器214。控制电路110和210可以包括集成电路、离散逻辑电路、模拟电路的任何组合，诸如一个或多个微处理器、dsp、asic或fpga。在一些示例中，控制电路110和210可以包括多个部件，诸如一个或多个微处理器、一个或多个dsp、一个或多个asic、或一个或多个fpga的任何组合、以及其他分立或集成逻辑电路、和/或模拟电路。

本发明中描述的技术还可以在包括诸如存储器212等非暂态计算机可读存储介质的制品中被实现或被编码。示例性非暂态计算机可读存储媒体可以包括ram、rom、可编程rom(prom)、可擦除可编程rom(eprom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、闪存、硬盘、光盘rom(cd-rom)、软盘、盒式磁带、磁性介质、光学介质或任何其他计算机可读存储设备或有形计算机可读介质。术语“非暂态”可以指示存储介质不在载波或传播信号中实现。在某些示例中，非暂态存储介质可以存储可以随时间变化的数据(例如，在ram或高速缓存中)。

以下编号的示例说明了本公开的一个或多个方面。

示例1.一种设备，包括栅极驱动电路和控制电路，控制电路被配置为生成第一信号，第一信号的占空比对具有正弦形状的电流的幅度进行编码。控制电路还被配置为生成第二信号，第二信号的占空比对电流的相角进行编码。控制电路被配置为将第一信号和第二信号传递到栅极驱动电路，栅极驱动电路被配置为根据第一信号和第二信号确定驱动信号的占空比。栅极驱动电路还被配置为将驱动信号传递到开关以使具有正弦形状的电流被传递到电负载。

示例2.根据示例1的设备，其中驱动信号的频率被编码为第一信号的频率或第二信号的频率。

示例3.根据示例1至2或其任何组合的设备，其中第一信号的占空比表示电流的幅度与预定最大幅度之间的比率。

示例4.根据示例1至3或其任何组合的设备，其中第二信号的占空比表示电流的相角与预定角度值之间的比率。

示例5.根据示例4的设备，其中预定角度值是90度、180度或360度。

示例6.根据示例1至5或其任何组合的设备，其中栅极驱动电路还被配置为基于第二信号的占空比确定因子，其中因子的数值介于0到1之间。栅极驱动电路还被配置为将驱动信号的占空比确定为第一信号的占空比与因子相乘的结果。

示例7.根据示例6的设备，其中第二信号的占空比表示电流的相角与预定角度值之间的比率。栅极驱动电路被配置为至少通过以下方式来确定上述因子：基于第二信号的占空比和预定角度值确定电流的相角，并且使用三角函数或其近似，使用电流的相角作为三角函数或近似的输入，将上述因子确定为三角函数或近似的输出。

示例8.根据示例1至7或其任何组合的设备，其中第一信号和第二信号具有不同的相应频率。

示例9.根据示例1至8或其任何组合的设备，其中驱动信号是pwm信号，并且其中第一信号或第二信号中的至少一者的频率为pwm信号的频率的n倍，其中n是大于或等于2的整数。

示例10.根据示例1至9或其任何组合的设备，其中驱动信号是三个驱动信号中的第一驱动信号，三个驱动信号还包括第二驱动信号和第三驱动信号，该开关是包括三个开关的多个开关中的第一开关，并且电流是三个电流中的第一电流，三个电流还包括第二电流和第三电流。栅极驱动电路还被配置为将三个驱动信号传递到三个开关以使三个开关向电负载传递三个相应的电流，每个电流具有正弦形状，三个电流具有相对于彼此偏移预定量的相应相角。栅极驱动电路还被配置为根据第一信号和第二信号确定三个驱动信号的相应占空比。

示例11.根据示例10的设备，其中栅极驱动电路被配置为基于第一信号、第二信号以及第二电流相对于第一电流偏移的相应预定量来确定第二驱动信号的占空比。栅极驱动电路还被配置为基于第一信号、第二信号以及第三电流相对于第一电流偏移的相应预定量来确定第三驱动信号的占空比。

示例12.根据示例1至11或其任何组合的设备，其中除了电流的相角和电流的幅度之外，第一信号或第二信号中的至少一者还对栅极驱动电路的辅助信息进行编码。

示例13.根据示例12的设备，其中使用位于第一信号或第二信号中的至少一者的周期的子区间中的一个或多个脉冲的存在或不存在来对辅助信息进行编码。

示例14.根据示例12至13或其任何组合的设备，其中第一信号相对于第二信号相移了一相位偏移，并且其中该相位偏移对栅极驱动电路的辅助信息进行编码。

示例15.根据示例12至14或其任何组合的设备，其中电负载包括电动机，电动机包括转子，并且其中辅助信息定义转子的旋转方向并且使栅极驱动电路将驱动信号传递到开关以使转子沿着由辅助信息定义的旋转方向旋转。

示例16.一种设备，包括栅极驱动电路和控制电路，控制电路被配置为生成第一信号，第一信号的占空比对具有正弦形状的电流的幅度进行编码。控制电路还被配置为生成第二信号，第二信号的占空比对信息进行编码。第一信号相对于第二信号相移了一相位偏移，该相位偏移对电流的相角进行编码。控制电路还被配置为将第一信号和第二信号传递到栅极驱动电路。栅极驱动电路被配置为根据第一信号和第二信号确定驱动信号的占空比。栅极驱动电路还被配置为将驱动信号传递到开关以使具有正弦形状的电流被传递到电负载。

示例17.根据示例16的设备，其中相移表示电流的相角与预定角度值之间的比率。

示例18a.根据示例16至17或其任何组合的设备，其中第二信号的每个周期包括子区间，第二信号的子区间的占空比对信息进行编码。

示例18b.根据示例16至17或其任何组合的设备，其中第二信号的每个周期包括第一子区间和第二子区间，第二信号的第一子区间的占空比对信息进行编码，第二子区间用于定义相对于第一信号的相移。

示例19.一种系统，包括：包括开关的功率转换电路；栅极驱动电路；以及被配置为生成第一信号的控制电路，第一信号的占空比对具有正弦形状的电流的幅度进行编码。控制电路还被配置为生成第二信号，第二信号的占空比对电流的相角进行编码。控制电路还被配置为将第一信号和第二信号传递到栅极驱动电路。栅极驱动电路被配置为根据第一信号和第二信号确定驱动信号的占空比。栅极驱动电路还被配置为将驱动信号传递到开关以使具有正弦形状的电流被传递到电负载。

示例20.根据示例19的系统，其中电负载包括电动机，电动机包括转子，并且除了电流的相角和电流的幅度之外，第一信号或第二信号中的至少一者还对转子的旋转方向进行编码。栅极驱动电路还被配置为基于第一信号或第二信号中的至少一者来确定旋转方向。栅极驱动电路被配置为将驱动信号传递到开关以使开关驱动转子沿着在第一信号或第二信号中的至少一者中编码的旋转方向旋转。

示例21.根据示例19至20或其任何组合的系统，其中驱动信号的频率根据第一信号的频率、第二信号的频率、或第一信号的频率和第二信号的频率两者来进行编码。栅极驱动电路还被配置为根据第一信号、第二信号或第一信号和第二信号两者来确定驱动信号的频率。

示例22.一种方法，包括在控制电路处生成第一信号和第二信号，第一信号的占空比对具有正弦形状的电流的幅度进行编码，并且第二信号占空比对电流的相角进行编码。该方法还包括由控制电路将第一信号和第二信号传递到栅极驱动电路。该方法还包括在栅极驱动电路处根据第一信号和第二信号确定驱动信号的占空比。该方法包括由栅极驱动电路将驱动信号传递到开关以使具有正弦形状的电流被传递到电负载。

示例23.根据示例22的方法，还包括：在栅极驱动电路处，基于第二信号的占空比和预定角度值确定电流的相角。该方法还包括在栅极驱动电路处并且使用三角函数，使用电流的相角作为三角函数的输入来将因子确定为三角函数的输出，其中该因子的数值介于0到1之间。该方法包括在栅极驱动电路处将驱动信号的占空比确定为第一信号的占空比与因子相乘的结果。

示例24a.一种方法包括在控制电路处生成第一信号和第二信号，第一信号的占空比对电流的幅度进行编码，并且第二信号的占空比对信息进行编码，第一信号相对于第二信号相移了一相位偏移，该相位偏移对电流的相角进行编码。该方法还包括由控制电路将第一信号和第二信号传递到栅极驱动电路。该方法还包括在栅极驱动电路处根据第一信号和第二信号确定驱动信号的占空比。该方法包括由栅极驱动电路将驱动信号传递到开关以使具有正弦形状的电流被传递到电负载。

示例24b.根据示例24a的方法，驱动信号的频率根据第一信号的频率、第二信号的频率、或第一信号的频率和第二信号的频率两者进行编码。

示例25.一种控制电路，被配置为生成第一信号和第二信号并且将第一信号和第二信号传递到栅极驱动电路，栅极驱动电路被配置为将驱动信号传递到开关以使开关将具有正弦形状的电流传递到电负载。控制电路被配置为生成具有对电流的幅度进行编码的占空比的第一信号。控制电路被配置为生成具有对电流的相角进行编码的占空比的第二信号。

示例26.一种栅极驱动电路被配置为接收第一信号并且基于第一信号的占空比确定具有正弦形状的电流的幅度。栅极驱动电路还被配置为接收第二信号并且基于第二信号的占空比确定电流的相角。栅极驱动电路还被配置为根据第一信号和第二信号确定驱动信号的占空比。栅极驱动电路被配置为将驱动信号传递到开关以使具有正弦形状的电流被传递到电负载。

示例27.根据示例1至15或其任何组合的设备，其中驱动信号的频率根据第一信号的频率、第二信号的频率、或第一信号的频率和第二信号的频率两者进行编码。

示例28.一种设备，包括：栅极驱动电路和控制电路，控制电路被配置为：生成第一信号，第一信号的占空比对具有正弦形状的电流的相角进行编码；生成第二信号，第二信号的占空比对信息进行编码，第一信号相对于第二信号相移了一相位偏移，该相位偏移对电流的幅度进行编码；将第一信号和第二信号传递到栅极驱动电路，其中栅极驱动电路被配置为：根据第一信号和第二信号确定驱动信号的占空比，并且将驱动信号传递到开关以使具有正弦形状的电流被传递到电负载。

示例29.根据示例28的设备，其中所述第二信号的每个周期包括子区间，第二信号的子区间的占空比对信息进行编码。

本公开的各种示例已经被描述。所描述的系统、操作或功能的任何组合被预期。这些和其他示例在以下权利要求的范围内。