用于开关元件的驱动电路以及功率转换系统的制作方法

本公开涉及各自配置成驱动(即接通或断开)彼此并联连接的多个开关元件的驱动电路。

背景技术：

这样的驱动电路能用于驱动(即接通或断开)由绝缘栅双极晶体管(igbt)(作为硅(si)器件的示例)和金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)(作为碳化硅(sic)器件的示例)构成的开关；igbt和mosfet彼此并联连接。在日本专利申请公开no.2002-16486中揭示了这些驱动电路中的一个。

技术实现要素：

当接通并联连接的igbt和mosfet时，该日本专利申请公开中没有关于相应的igbt和mosfet的特定的各接通时序的记载。这可能导致较高的igbt和mosfet的开关损耗。

类似地，当断开并联连接的igbt和mosfet时，该日本专利申请公开中没有关于相应的igbt和mosfet的特定的各断开时序的记载。这可能导致较高的igbt和mosfet的开关损耗。

鉴于上述情况，本公开的一个方面寻求提供用于驱动第一和第二开关元件的驱动电路，每一个驱动电路都能够解决上述问题。

具体地，本公开的可选方面旨在提供这样的驱动电路，每一个驱动电路都能够降低第一和第二开关元件的开关损耗。

根据本公开的示例性方面，提供一种用于驱动彼此并联连接的至少第一和第二开关元件的至少一个组的驱动电路。第一和第二开关元件中的每一个具有开关控制端子。驱动电路包括驱动状态变换器。该驱动状态变换器配置成

(1)向第一开关元件的开关控制端子移动第一电荷或者从第一开关元件的开关控制端子移出第一电荷以将第一开关元件从接通状态和断开状态中的一者改变为另一者

(2)向第二开关元件的开关控制端子移动第二电荷或者从第二开关元件的开关控制端子移出第二电荷以将第二开关元件从接通状态和断开状态中的一者改变为另一者。

驱动电路还包括速度调节器。该速度调节器配置成

(1)当驱动状态变换器首先向第一开关元件的开关控制端子移动第一电荷以将第一开关元件从断开状态改变为接通状态并且接着向第二开关元件的开关控制端子移动第二电荷以将第二开关元件从断开状态改变为接通状态时，将第二电荷的移动速度调节成比第一电荷的移动速度快

(2)当驱动状态变换器首先向第二开关元件的开关控制端子移动第二电荷以将第二开关元件从接通状态改变为断开状态并且接着向第一开关元件的开关控制端子移动第一电荷以将第一开关元件从接通状态改变为断开状态时，将第二电荷的移动速度调节成比第一电荷的移动速度快。

对于各第一和第二开关元件从断开状态到接通状态的改变，首先第一开关元件从断开状态改变为接通状态，之后第二开关元件从断开状态改变为接通状态。也即是说，当第一开关元件处于接通状态时，第二开关元件从断开状态改变为接通状态。这能够在不发生大电涌的情况下实现第二开关元件的第二电荷的较高的移动速度，以便将第二开关元件从断开状态改变为接通状态。

另外，对于各第一和第二开关元件从接通状态到断开状态的改变，首先第二开关元件从接通状态改变为断开状态，之后第一开关元件从接通状态改变为断开状态。也即是说，当第一开关元件处于断开状态时，第二开关元件从接通状态改变为断开状态。这能够在不发生大电涌的情况下实现第二开关元件的第二电荷的较高的移动速度，以便将第二开关元件从接通状态改变为断开状态。

驱动电路的这种配置因此导致第二开关元件的损耗较低。

附图说明

本公开的其他方面将从参考附图的实施例的以下描述中变得明了，其中：

图1是示意性示出根据本公开的第一实施例的电机控制系统的总体结构的示例的电路图；

图2a是示意性示出当栅源电压为20v时igbt和mosfet的电压-电流特性的曲线图；

图2b是示意性示出当栅源电压为10v时igbt和mosfet的电压-电流特性的曲线图；

图3是示意性示出图1所示的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图4a至图4e是示意性示出在充电任务期间预定参数如何随时间变化的联合时序图；

图5是示意性示出igbt和mosfet中的每一个如何被驱动的时序图；

图6a至图6e是示意性示出在充电任务期间预定参数如何随时间变化的联合时序图；

图7是示意性示出由第一实施例所达成的较低损耗的有利效果的曲线图；

图8是示意性示出根据本公开的第二实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图9是示意性示出根据本公开的第三实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图10是示意性示出根据本公开的第四实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图11a是示意性示出图10中所示的可变电阻如何被设定以用于充电任务的图表；

图11b是示意性示出图10中所示的可变电阻如何被设定以用于放电任务的图表；

图12是示意性示出根据第四实施例的针对各集电极电流和漏极电流的低电流范围、中电流范围和高电流范围的曲线图；

图13a是示意性示出根据第四实施例的第一和第二栅极电阻器的每一个的结构示例的图示；

图13b是示意性示出根据第四实施例的第一和第二栅极电阻器的每一个的另一个结构示例的图示；

图14是示意性示出根据本公开的第五实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图15a和15b是示意性示出在恒定电流控制中栅电压和栅电流如何随时间变化的联合时序图；

图16a和16b是示意性示出在恒定电压控制中栅电压和栅电流如何随时间变化的联合时序图；

图17是示意性示出根据本公开的第六实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图18a和18b是示意性示出基于断开保持任务的第一u相上臂栅电压和第一下臂栅电压如何随时间变化的联合时序图；

图19是示意性示出根据本公开的第七实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图20是示意性示出根据第七实施例的表示接通命令的驱动信号的电故障判定任务的示例的流程图；

图21是示意性示出在充电任务期间根据第七实施例的igbt和mosfet的每一个中的监测电压与对应的电故障类型之间的关系的示例的图表；

图22是示意性示出根据第七实施例的表示断开命令的驱动信号的电故障判定任务的示例的流程图；

图23是示意性示出在放电任务期间根据第七实施例的igbt和mosfet的每一个中的监测电压与对应的电故障类型之间的关系的示例的图表；

图24是示意性示出根据本公开的第八实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图25是示意性示出根据第九实施例的过热保护任务的示例的流程图；

图26是示意性示出根据本公开的第九实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图27是示意性示出根据第九实施例的过热保护任务的示例的流程图；

图28是示意性示出根据本公开的第十实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图29是示意性示出igbt具有的寄生电容器的图示；

图30a至30c是示意性示出根据第十实施例的驱动信号、栅电压和集电极-发射极电压如何随时间变化的联合时序图；

图31a是根据第十实施例的充电任务期间的栅极电容器如何被充电的图示；

图31b是根据第十实施例的栅极电容器如何工作以对输出电容器充电的图示；

图32是示意性示出根据本公开的第十一实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图33a是示意性示出mosfet具有的寄生电容器的图示；

图33b是示意性示出根据第十一实施例的栅极电容器如何工作以对寄生电容充电或者如何工作以被放电的图示；

图34a和34b是示意性示出根据第十一实施例的第一u相上臂栅电压和第一下臂栅电压如何随时间变化的联合时序图；

图35是示意性示出根据本公开的第十二实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图36是示意性示出断开保持任务期间的谐振电路的图示；

图37是示意性示出根据本公开的第十三实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图38是示意性示出充电任务期间的谐振电路的图示；

图39是示意性示出根据本公开的第十四实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图40是示意性示出回扫电流如何从u相线圈流动到电池的电路图；

图41是示意性示出回扫电流如何从电池流动到u相线圈的电路图；

图42a至42f是执行同步整流期间如何驱动第一和第二u相上臂开关元件以及第一与第二u相下臂开关元件的示例的联合时序图；

图43a至43f是执行同步整流期间如何驱动第一和第二u相上臂开关元件以及第一与第二u相下臂开关元件的另一个示例的联合时序图；

图44是示意性示出根据本公开的第十五实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图；

图45是示意性示出根据第十五实施例的电流均等任务的示例的流程图；以及

图46是示意性示出根据本公开的第十六实施例的用于u相上臂开关模块的驱动电路的结构示例的电路图。

具体实施方式

参考附图，以下描述了本公开的实施例。在实施例中，实施例之间的相似部分(分配了相似附图标记)被省略或被简化以避免重复的描述。

第一实施例

以下描述第一实施例，其中根据本公开的驱动电路dr被应用于控制系统100，该控制系统用于安装在车辆v中的电动发电机30。

参见图1，控制系统100包括电池10、逆变器20、电动发电机30、驱动电路dr和控制器40。

电动发电机30例如用作车辆v的主发动机并且配置成使得动力(即转矩)可传递至车辆v的至少一个未示出的驱动轮。电动发电机30还经由逆变器20电连接到电池10。第一实施例使用永磁同步三相电动发电机作为电动发电机30。特别地，第一实施例使用凸极内置式永磁同步电机(ipmsm)作为电动机-发电机11。电动发电机30包括具有永磁体的转子以及具有定子芯和定子线圈30u、30v和30w的定子。特别地，电动发电机30能够基于转子的永磁体与由定子的u相、v相和w相定子线圈30u、30v和30w所生成的旋转磁场之间的磁相互作用来旋转具有永磁体的转子。定子可配置成使得三相定子线圈30u、30v和30w以集中式配置或分布式配置缠绕在定子芯上。

第一实施例使用可充电电池，诸如锂离子电池或镍氢电池，其具有等于或大于100v的端电压。控制系统100还包括与电池并联连接的电容器。

逆变器10包括六个开关模块，这六个开关模块由u相上臂开关模块20uh、u相下臂开关模块20ul、v相上臂开关模块20vh、v相下臂开关模块20vl、w相上臂开关模块20wh和w相下臂开关模块20wl构成。

u相上臂开关模块20uh串联连接至u相下臂开关模块20ul以构建u相串联连接单元。u相上臂开关模块20uh由彼此并联连接的第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb构成。u相下臂开关模块20ul由第一u相下臂开关元件sula和第二u相下臂开关元件sulb构成，该第二u相下臂开关元件sulb与该第一u相下臂开关元件sula并联连接。

u相上臂开关模块20uh(即第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb中的每一个)具有相对的输入和输出端子，并且u相下臂开关模块20ul(即第一和第二u相下臂开关元件sula和sulb中的每一个)具有相对的输入和输出端子。u相上臂开关模块20uh(即第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb中的每一个)的输入端子连接至第一和第二u相下臂开关元件sula和sulb中的对应一个。

u相上臂开关模块20uh和u相下臂开关模块20ul之间的连接点连接至u相线圈30u的第一端。

v相上臂开关模块20vh串联连接至v相下臂开关模块20vl以构建v相串联连接单元。v相上臂开关模块20vh由第一v相上臂开关元件svha和第二v相上臂开关元件svhb构成，该第二v相上臂开关元件svhb与该第一v相上臂开关元件svha并联连接。v相下臂开关模块20vl由第一v相下臂开关元件svla和第二v相下臂开关元件svlb构成，该第二v相下臂开关元件svlb与该第一v相下臂开关元件svla并联连接。

v相上臂开关模块20vh(即第一和第二v相上臂开关元件svha和svhb中的每一个)具有相对的输入和输出端子，并且v相下臂开关模块20vl(即第一和第二v相下臂开关元件svla和svlb中的每一个)具有相对的输入和输出端子。v相上臂开关模块20vh(即第一和第二v相上臂开关元件svha和svhb中的每一个)的输入端子连接至第一和第二v相下臂开关元件svla和svlb中的对应一个。

v相上臂开关模块20vh和v相下臂开关模块20vl之间的连接点连接至v相线圈30v的第一端。

w相上臂开关模块20wh串联连接至w相下臂开关模块20wl以构建w相串联连接单元。w相上臂开关模块20wh由第一w相上臂开关元件swha和第二w相上臂开关元件swhb构成，该第二w相上臂开关元件swhb与该第一w相上臂开关元件swha并联连接。w相下臂开关模块20wl由第一w相下臂开关元件swla和第二w相下臂开关元件swlb构成，该第二w相下臂开关元件swlb与该第一w相下臂开关元件swla并联连接。

w相上臂开关模块20wh(即第一和第二w相上臂开关元件swha和swhb中的每一个)具有相对的输入和输出端子，并且w相下臂开关模块20wl(即第一和第二w相下臂开关元件swla和swlb中的每一个)具有相对的输入和输出端子。w相上臂开关模块20wh(即第一和第二w相上臂开关元件swha和swhb中的每一个)的输入端子连接至第一和第二w相下臂开关元件swla和swlb中的对应一个。

w相上臂开关模块20wh和w相下臂开关模块20wl之间的连接点连接至w相线圈30w的第一端。

u相、v相和w相线圈的与它们的第一端相对的第二端例如以星形配置连接至共同接合点，即中性点。

第一实施例使用igbt(作为si器件的示例)作为相应的第一开关元件suha、sula、svha、svla、swha和swla。出于此原因，第一开关元件suha、sula、svha、svla、swha和swla中的每一个的输入端子是对应的开关元件的集电极，而第一开关元件suha、sula、svha、svla、swha和swla中的每一个的输出端子是对应的开关元件的发射极。

另外，第一实施例使用n沟道mosfet(作为sic器件的示例)作为相应的第二开关元件suhb、sulb、svhb、svlb、swhb和swlb。出于此原因，第二开关元件suhb、sulb、svhb、svlb、swhb和swlb中的每一个的输入端子是对应的开关元件的漏极，而第二开关元件suhb、sulb、svhb、svlb、swhb和swlb的每一个的输出端子是对应的开关元件的源极。

逆变器20还包括与相应的开关元件suha、sula、svha、svla、swha和swla反并联连接的回扫(即续流)二极管d。因为第二开关元件suhb、sulb、svhb、svlb、swhb和swlb分别是n沟道mosfet，n沟道mosfet中的每一个具有本征二极管，使得第二开关元件suhb、sulb、svhb、svlb、swhb和swlb的本征二极管用作相应的第二开关元件suhb、sulb、svhb、svlb、swhb和swlb的回扫二极管。注意，附加的回扫二极管可与相应的开关元suhb、sulb、svhb、svlb、swhb和swlb反并联连接。

也就是说，为什么每个开关模块20uh、20ul、20vh、20vl、20wh和20wl由彼此并联连接的igbt和mosfet构成的原因是当电流值在较低的电流范围内时，致使电流流经具有较低导通电阻的mosfet。参考图2a，以下描述当每个电流的值在预定的低电流范围内时，电流如何流过由彼此并联的mosfet和igbt构成的开关模块的mosfet。

具体地，当mosfet的栅电压设定为预定值(诸如20v)时，图2a

(1)利用点虚线示出mosfet的漏源电压vds与漏极电流id之间的电压-电流特性

(2)利用虚线示出igbt的集电极-发射极电压vce与集电极电流ic之间的电压-电流特性

(3)利用实线示出由彼此并联连接的mosfet和igbt构成的开关模块的电压-电流特性。

图2a示出在低电流范围中，与漏极电流id有关的漏源电压vds低于与集电极电流ic有关的集电极-发射极电压vcs，在该低电流范围中对应的电流id或ic低于预定阈值电流ith。换而言之，在低电流范围中，mosfet的导通电阻比igbt的导通电阻低。出于此原因，在低电流范围中，流过mosfet的电流量比流过igbt的电流量更大。

相比之下，图2a示出在高电流范围中，与集电极电流ic有关的集电极-发射极电压vcs低于与漏极电流id有关的漏源电压vds，在该高电流范围中对应的电流id或ic等于或大于预定阈值电流ith。换而言之，在高电流范围中，igbt的导通电阻比mosfet的导通电阻低。出于此原因，在高电流范围中，流过igbt的电流量比流过mosfet的电流量更大。漏极电流id和集电极电流ic的范围(较大量的电流流过mosfet的范围)将被称为电流范围rs。

第一实施例配置成使得可流过第一开关元件suha、sula、svha、svla、swha和swla中的每一个的集电极电流ic的上限设定成大于可流过suhb、sulb、svhb、svlb、swhb和swlb中的每一个的漏极电流id的上限。

相比之下，当mosfet的栅电压设定成值10v，即低于20v的预定值时，图2b

(1)利用点虚线示出mosfet的漏源电压vds与漏极电流id之间的电压-电流特性

(2)利用虚线示出igbt的集电极-发射极电压vce与集电极电流ic之间的电压-电流特性

(3)利用实线示出由彼此并联连接的mosfet和igbt构成的开关模块的电压-电流特性。

mosfet的较低栅电压致使mosfet的饱和电压较低，从而导致使低电流范围和高电流范围彼此分开的阈值电流ith较低。这导致如图2b所示的漏极电流id和集电极电流ic的电流范围rs(较大量的电流流过mosfet的范围)比如图2a所示的漏极电流id和集电极电流ic的电流范围rs窄。

为相应的开关模块20uh、20ul、20vh、20vl、20wh和20wl提供驱动电路dr。用于开关模块20uh的驱动电路dr连接至相应的开关元件suha和suhb的控制端子(即栅极)，并且能用于接通或断开开关元件suha和suhb中的每一个。用于开关模块20ul的驱动电路dr连接至相应的开关元件sula和sulb的控制端子(即栅极)，并且能用于接通或断开开关元件sula和sulb中的每一个。用于开关模块20vh的驱动电路dr连接至相应的开关元件svha和svhb的控制端子(即栅极)，并且能用于接通或断开开关元件svha和svhb中的每一个。用于开关模块20vl的驱动电路dr连接至相应的开关元件svla和svlb的控制端子(即栅极)，并且能用于接通或断开开关元件svla和svlb中的每一个。用于开关模块20wh的驱动电路dr连接至相应的开关元件swha和swhb的控制端子(即栅极)，并且能用于接通或断开开关元件swha和swhb中的每一个。用于开关模块20wl的驱动电路dr连接至相应的开关元件swla和swlb的控制端子(即栅极)，并且能用于接通或断开开关元件swla和swlb中的每一个。

控制器40经由驱动电路dr基于电动发电机30中流动的三相电流驱动逆变器20以由此将电动发电机30的受控变量(诸如转矩)控制为命令值或请求值。

具体地，针对相应的开关模块20uh、20ul、20vh、20vl、20wh和20wl，控制器40生成驱动信号，即电压信号。针对开关模块20uh的驱动信号用于接通或断开开关元件suha和suhb，并且针对开关模块20ul的驱动信号用于接通或断开开关元件sula和sulb。针对开关模块20vh的驱动信号用于接通或断开开关元件svha和svhb，并且针对开关模块20vl的驱动信号用于接通或断开开关元件svla和svlb。针对开关模块20wh的驱动信号用于接通或断开开关元件swha和swhb，并且针对开关模块20wl的驱动信号用于接通或断开开关元件swla和swlb。

然后，控制器40向对应的驱动电路dr输出生成的驱动信号。

例如，控制器40执行已知的脉宽调制(pwm)任务，其在幅值上将具有彼此120电角度的相位差的三相命令电压与周期性载波信号(诸如周期性三角载波信号)相比较。然后，控制器40根据比较结果针对相应的开关模块20uh、20ul、20vh、20vl、20wh和20wl生成驱动信号。驱动信号中的每一个配置成显示用于将对应的开关元件从断开状态改变为接通状态的接通命令，以及用于将对应的开关元件从接通状态改变为断开状态的断开命令。驱动信号中的每一个例如设计为脉冲电压信号，该脉冲电压信号具有与载波信号的周期相匹配的每个开关周期的可控占空比，即可控开通脉宽。注意，驱动信号的接通命令表达为逻辑高电平(h)电压信号，并且驱动信号的断开命令表达为逻辑低电平(l)电压信号。

特别地，控制器40配置成经由对应的驱动器dr互补性地接通每一相的上臂和下臂开关元件，使得对应相的上臂和下臂开关元件被互补性地接通。

接着，参考图3，以下描述相应的开关模块20uh、20ul、20vh、20vl、20wh和20wl的驱动电路dr的结构示例。相应的开关模块20uh、20ul、20vh、20vl、20wh和20wl的驱动电路dr基本上具有一样的结构。出于此原因，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路dr的结构作为典型示例。

参见图3，驱动电路dr连接至例如安装在车辆v中的恒定电压源50，使得电力从恒定电压源50供应至驱动电路dr。第一实施例使用附图标记vh表示恒定电压源50的输出电压。恒定电压源50的输出电压vh例如设定为25v。例如，恒定电压源50被设计为包含变压器的隔离的电源系统，该变压器将针对输入部分的电压输入转换为要通过输出部分输出的输出电压，同时将输入部分与输出部分彼此电隔离。

以下描述用于驱动第一u相上臂开关元件suha的驱动电路dr的结构。

驱动电路dr包括第一充电开关元件60、第一运算放大器62、第一电源63、第一开关64、第二电源65、第一和第二电阻器66a和66b、第一放电开关元件67以及驱动控制器80。

第一充电开关元件60具有连接至恒定电压源50的输入端子，并且具有连接至第一栅极电阻器构件61的第一端的输出端子；第一栅极电阻器构件61具有预定的栅极电阻rig。第一栅极电阻器构件61的与第一端相对的第二端连接至第一u相上臂开关元件suha的栅极；第一u相上臂开关元件suha的栅极用作其开关控制端子。第一实施例使用p沟道mosfet作为第一充电开关元件60，使得p沟道mosfet60的源极用作其输入端子，其漏极用作其输出端子，以及其栅极用作其开关控制端子。

第一运算放大器62具有非反相输入端子、反相输入端子以及输出端子。第一充电开关元件60的开关控制端子连接至第一运算放大器62的输出端子。第一电源63具有正端子和负端子，第一电源63的正端子连接至第一运算放大器62的反相输入端子。第一u相上臂开关元件suha的发射极经由驱动电路dr的公共信号接地连接至第一电源63的负端子。第二电源65具有正端子和负端子。

第一和第二电阻器66a和66b的每一个具有相对的第一端和第二端。第一电阻器66a的第一端连接至第一充电开关元件60的输出端子，并且第一电阻器66a的第二端连接至第二电阻器66b的第一端。第二电阻器66b的第二端连接至公共信号接地。

第一开关64连接至驱动控制器80。驱动控制器80可例如设计为计算机处理器(即逻辑编程电路)，或者设计为硬件逻辑电路或硬件逻辑与逻辑编程混合电路的组合。

在驱动控制器80的控制下，第一开关64配置成选择性地将第二电源65的正端子以及第一电阻器66a的第二端与第二电阻器66b的第一端之间的连接点cp1中的一者连接至第一运算放大器62的非反相输入端子。第二电源65的负端子经由公共信号接地连接至第一u相上臂开关元件suha的发射极。

第一放电开关元件67具有输入端子，该输入端子连接至第一栅极电阻器构件61的第一端和第一充电开关元件60的输出端子。第一放电开关元件67具有连接至公共信号接地的输出端子，并且具有连接至之后描述的驱动控制器80的控制端子。

第一实施例使用n沟道mosfet作为第一放电开关元件67，使得n沟道mosfet67的漏极用作其输入端子，其源极用作其输出端子，以及其栅极用作其控制端子。

接着，以下描述用于驱动第二u相上臂开关元件suhb的驱动电路dr的结构。

驱动电路dr包括第二充电开关元件70、第二运算放大器72、第三电源73、第二开关74、第四电源75、第三和第四电阻器76a和76b、第二放电开关元件77以及偏置电源78。

第一充电开关元件70具有连接至恒定电压源50的输入端子，并且具有连接至第二栅极电阻器构件71的第一端的输出端子；第二栅极电阻器构件71具有低于第一栅极电阻器构件61的栅极电阻rig的预定的栅极电阻rmos。第二栅极电阻器构件71的与第一端相对的第二端连接至第二u相上臂开关元件suhb的栅极；第二u相上臂开关元件suhb的栅极用作其开关控制端子。第一实施例使用p沟道mosfet作为第二充电开关元件70，使得p沟道mosfet70的源极用作其输入端子，其漏极用作其输出端子，以及其栅极用作其开关控制端子。

第一和第二栅极电阻器构件61和71可设计为相应的开关元件suha和suhb的元件，或者可被包含在驱动电路dr中。

第二运算放大器72具有非反相输入端子、反相输入端子以及输出端子。第二充电开关元件70的开关控制端连接至第二运算放大器72的输出端子。第三电源73具有正端子和负端子，第三电源73的正端子连接至第二运算放大器72的反相输入端子。第二u相上臂开关元件suhb的源极经由驱动电路dr的公共信号接地连接至第三电源73的负端子。第四电源75具有正端子和负端子。

第三和第四电阻器76a和76b的每一个具有相对的第一端和第二端。第三电阻器76a的第一端连接至第二充电开关元件70的输出端子，并且第三电阻器76a的第二端连接至第四电阻器76b的第一端。第四电阻器76b的第二端连接至公共信号接地。

第二开关74连接至驱动控制器80。在驱动控制器89的控制下，第二开关74配置成选择性地将第四电源75的正端子以及第三电阻器76a的第二端与第四电阻器76b的第一端之间的连接点cp2中的一者连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。第四电源75的负端子经由公共信号接地连接至第二u相上臂开关元件suhb的源极。

偏置电源78具有正端子和负端子。偏置电源78的负端子连接至第二栅极电阻器构件71的第一端且连接至第二充电开关元件70的输出端子。

第二放电开关元件77具有连接至偏置电源78的正端子的输入端子。第二放电开关元件77具有连接至公共信号接地的输出端子，并且具有连接至驱动控制器80的开关控制端子。

第一实施例使用n沟道mosfet作为第二放电开关元件77，使得n沟道mosfet77的漏极用作其输入端子，其源极用作其输出端子，以及其栅极用作其开关控制端子。

驱动控制器80连接至恒定电压源50。驱动控制器80或驱动电路dr包括未示出的隔离器件，诸如光耦合器，对应的u相上臂开关模块20uh的驱动信号输入至该隔离器件。也就是说，对应的u相上臂开关模块20uh的驱动信号经由隔离器件输入至驱动控制器80，而控制器40与驱动电路dr电隔离。

驱动控制器80例如用作驱动状态变换器f1(见图3)。具体地，用作驱动状态变换器f1的驱动控制器80配置成

(1)在确定驱动信号代表接通命令时，执行充电任务以将第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb中的每一个从断开状态改变为接通状态

(2)在确定驱动信号代表断开命令时，执行放电任务以将第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb中的每一个从接通状态改变为断开状态。

也就是说，充电任务配置成向第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb中的每一个的开关控制端子移动正电荷，以将对应的开关元件从断开状态改变为接通状态。

另外，放电任务配置成从第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb中的每一个的开关控制端子移出正电荷，以将对应的开关元件从接通状态改变为断开状态。

以下描述由驱动控制器80执行的充电和放电任务。

首先，参考图4a至4e，以下描述充电任务。图4a示意性示出输入至驱动控制器80的驱动信号如何变化，如4b示意性示出第一开关64如何被驱动，以及图4c示意性示出第二开关74如何被驱动。另外，图4d示意性示出第一u相上臂开关元件suha如何被驱动，以及图4e示意性示出第二u相上臂切换元件suhb如何被驱动。注意，驱动控制器80将第一和第二充电开关元件67和77维持在断开状态，同时执行充电任务。图4a至4e可集体地称为图4。

参见图4，在时刻t1处确定驱动信号从断开命令改变为接通命令后，驱动控制器80向第一开关64输出开关控制信号以驱动第一开关64，以使得在时刻t2处，第一和第二电阻器66a和66b之间的连接点cp1连接至第一运算放大器62的非反相输入端子。这致使第一和第二电阻器66a和66b之间的连接点cp1处的相对于第一u相上臂开关元件suha的发射极的电势差被输入到第一运算放大器62的非反相输入端子。

在此时刻，第一电源63的输出电压v1输入至第一运算放大器62的反相输入端子，并且第一运算放大器62的输出端子连接至第一充电开关元件60的开关控制端子。

因为第一u相上臂开关元件suha的栅电压紧接在接通第一开关64之后基本上为零，所以第一和第二电阻器66a和66b之间的连接点cp1处的相对于第一u相上臂开关元件suha的发射极的电势差基本上等于零。

这导致第一运算放大器62向第一充电开关60的栅极输出负电压，使得为p沟道mosfet的第一充电开关60接通。这致使恒定电压源50的输出电压vh逐渐降低，并且逐渐降低的电压施加到第一u相上臂开关元件suha的栅极，因此致使充电电流通过第一栅极电阻器构件61流入第一u相上臂开关元件suha的栅极。

也就是说，充电电流代表电荷的流动，使得充电电流的流动代表电荷的运动。

这对第一u相上臂开关元件suha的栅极充电，因此致使第一u相上臂开关元件suha的栅电压在时刻t3开始增加。

第一u相上臂开关元件suha的栅电压的增加使连接点cp1处的相对于第一u相上臂开关元件suha的发射极的电势差增加，以接近第一电源63的输出电压v1。

也即是说，驱动第一充电开关元件60以使得第一和第二电阻器66a和66b之间的连接点cp1处的相对于第一u相上臂开关元件suha的发射极的电势差经调节以被反馈到第一电源63的输出电压v1。

根据第一实施例，确定第一电源63的输出电压v1以使得：当第一充电开关元件60的输出端子处的电压被定义为第一反馈电压vout1时，第一反馈电压vout1变成15v，低于恒定电压源50的输出电压vh。注意，在图4d中，第一u相上臂开关元件suha的栅电压立即上升为超过预定的阈值电压，使得第一u相上臂开关元件suha在时刻t3处接通。然而，第一u相上臂开关元件suha的栅电压可以以预定梯度上升，使得第一u相上臂开关元件suha可在晚于时刻t3的时刻处接通。

之后，驱动控制器80向第二开关74输出开关控制信号以驱动第二开关74，使得第三和第四电阻器76a和76b之间的连接点cp2在时刻t4连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。这致使第三和第四电阻器76a和76b之间的连接点cp2处的相对于第二u相上臂开关元件suhb的电势差被输入到第二运算放大器72的非反相输入端子。

在此时刻，第三电源73的输出电压v3输入至第二运算放大器72的反相输入端子，并且第二运算放大器72的输出端子连接至第二充电开关元件70的开关控制端子。

因为第二u相上臂开关元件suhb的栅电压紧接在接通第二开关74之后基本上为零，所以第三和第四电阻器76a和76b之间的连接点cp2处的相对于第二u相上臂开关元件suhb的源极的电势差基本上等于零。

这导致第二运算放大器72向第二充电开关70的栅极输出负电压，使得为p沟道mosfet的第二充电开关70接通。这致使恒定电压源50的输出电压vh逐渐降低，并且逐渐降低的电压施加到第二u相上臂开关元件suhb的栅极，因此致使充电电流通过第二栅极电阻器构件71流入第二u相上臂开关元件suhb的栅极。这对第二u相上臂开关元件suhb的栅极充电，因此致使第二u相上臂开关元件suhb的栅电压在时刻t5开始增加。

第二u相上臂开关元件suhb的栅电压的增加使第二反馈电压vout2，即，连接点cp2处的相对于第二u相上臂开关元件suhb的源极的电势差增加，以接近第三电源73的输出电压v3。

注意到，

(1)针对第一u相上臂开关元件suha的栅极的第一反馈电压vout1代表针对第一u相上臂开关元件suha的栅极的第一目标电荷电压

(2)针对第二u相上臂开关元件suhb的栅极的第二反馈电压vout2代表针对第二u相上臂开关元件suhb的栅极的第二目标电荷电压。

也即是说，驱动第二充电开关元件70以使得第三和第四电阻器76a和76b之间的连接点cp2处的相对于第二u相上臂开关元件suhb的源极的电势差经调节以被反馈到第三电源73的输出电压v3。

根据第一实施例，确定第三电源73的输出电压v3以使得：当第二充电开关元件70的输出端子处的电压被定义为第二反馈电压vout2时，第二反馈电压vout2变成20v，低于恒定电压源50的输出电压vh且高于第一反馈电压vout1。

注意，在图4e中，第二u相上臂开关元件suhb的栅电压立即上升为超过预定的阈值电压，使得第二u相上臂开关元件suhb在时刻t5处接通。然而，第二u相上臂开关元件suhb的栅电压可以以预定梯度上升，使得第二u相上臂开关元件suhb可在晚于时刻t5的时刻处接通。

驱动控制器80可被操作来监测第一反馈电压vout1，并且第二电源65的输出电压v2设定为大于第一电源63的输出电压v1。

如上所述，第一u相上臂开关元件suha的栅电压的增加导致第一反馈电压vout1增加。

在确定监测的第一反馈电压vout1变成15v后，驱动控制器80因此向第一开关64输出开关控制信号以驱动第一开关64，使得第二电源65的正端子连接至第一运算放大器62的非反相输入端子。这导致第二运算放大器72向第二充电开关70的栅极输出正电压，使得为p沟道mosfet的第二充电开关70断开。

类似地，驱动控制器80可被操作来监测第二反馈电压vout2，并且第四电源75的输出电压v4设定为大于第三电源73的输出电压v3。

如上所述，第二u相上臂开关元件suhb的栅电压的增加导致第二反馈电压vout2增加。

在确定监测的第二反馈电压vout2变成15v后，驱动控制器80因此向第二开关74输出开关控制信号以驱动第二开关74，使得第四电源75的正端子连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。这导致第二运算放大器72向第二充电开关70的栅极输出正电压，使得为p沟道mosfet的第二充电开关70断开。

如上所述，第一实施例的驱动控制器80配置成首先开始第一u相上臂开关元件suha的接通驱动，之后再开始第二u相上臂开关元件suhb的接通驱动。此配置能够使第一u相上臂开关元件suha比第二u相上臂开关元件suhb更早地从断开状态改变为接通状态。

具体地，igbt具有第一阈值电压vth1。也就是说，当igbt的栅极-发射极电压vge超过第一阈值电压vth1时，igbt从断开状态改变为接通状态，并且当igbt的栅极-发射极电压vge降至第一阈值电压vth1以下时，igbt从接通状态改变为断开状态。类似地，mosfet具有第二阈值电压vth2。也就是说，当mosfet的栅源电压vgs超过第二阈值电压vth2时，mosfet从断开状态改变为接通状态，并且当mosfet的栅源电压vgs降至第二阈值电压vth2以下时，mosfet从接通状态改变为断开状态。

如图5所示，igbt的第一阈值电压vth1高于mosfet的第二阈值电压vth2，从而导致igbt的接通时间ton1比mosfet的接通时间ton2长。因此，如果驱动控制器60同时开始igbt和mosfet的接通驱动，那么mosfet将比igbt更早地接通。从这个角度，驱动控制器80配置成首先开始第一u相上臂开关元件(igbt)suha的接通驱动，之后再开始第二u相上臂开关元件(mosfet)suhb的接通驱动。

另外，第一栅极电阻器构件61与第二栅极电阻器构件71的组合例如用作速度调节器。具体地，如上所述，第二栅极电阻器构件71的栅极电阻rmos设定为低于第一栅极电阻器构件61的栅极电阻rig。这种设定能够使第二u相上臂开关元件suhb的栅极的充电速度比第一u相上臂开关元件suha的栅极的充电速度快，从而导致第二u相上臂开关元件suhb的开关损耗较低。也就是说，当第二u相上臂开关元件suhb接通时，第一u相上臂开关元件suha已经接通了，使得电流已经流过了第一u相上臂开关元件suha。在当电流已经流动的同时接通第二u相上臂开关元件suhb时，电流的一部分被分流到第二u相上臂开关元件suhb中，使得流过u相上臂开关模块20uh的电流的总量不变。这防止大电涌因第二u相上臂开关元件suhb从断开状态改变为接通状态而发生。这导致第二u相上臂开关元件suhb的栅极的充电速度比第一u相上臂开关元件suha的栅极的充电速度快。

接着，参考图6a至6e，以下描述放电任务。图6a、6d和6e分别对应于图4a、4d和4e。图6b示意性示出如何驱动第一放电开关元件67，而图6c示意性示出如何驱动第二放电开关元件77。注意，驱动控制器80驱动第一开关64和第二开关74，同时执行放电任务以使得

(1)第二电源65的正端子连接至第一运算放大器62的非反相输入端子

(2)第四电源75的正端子连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。

参见图6，在确定驱动信号在时刻t11从接通命令改变为断开命令后，驱动控制器80在时刻t12将第二放电开关元件77从断开状态改变为接通状态。这致使第二u相上臂开关元件suhb的栅极经由第二放电开关元件77连接至公共信号接地。这致使第二u相上臂开关元件suhb的栅极的放电开始。也就是说，这致使放电电流开始从第二u相上臂开关元件suhb的栅极流出，从而导致第二u相上臂开关元件suhb的栅极电压在时刻t12开始下降。

也就是说，从第二u相上臂开关元件suhb的栅极输出的放电电流代表从第二u相上臂开关元件suhb的栅极输出的电荷的流动。从第二u相上臂开关元件suhb的栅极输出的放电电流的流动代表从第二u相上臂开关元件suhb的栅极输出的电荷的移动。

在接通第二放电开关元件77之后，驱动控制器80在时刻t14将第一放电开关元件67从断开状态改变为接通状态。这致使第一u相上臂开关元件suha的栅极经由第一放电开关元件67连接至公共信号接地。这致使第一u相上臂开关元件suha的栅极开始放电，从而导致第一u相上臂开关元件suha的栅电压在时刻t15开始下降。

注意，在图6e中，第二u相上臂开关元件suhb的栅电压立即降至阈值电压以下，使得第二u相上臂开关元件suhb在时刻t13处断开。然而，第二u相上臂开关元件suhb的栅电压可以以预定梯度下降，使得第二u相上臂开关元件suhb可在晚于时刻t13的时刻处断开。

类似地，在图6d中，第一u相上臂开关元件suha的栅电压立即降至阈值电压以下，使得第一u相上臂开关元件suha在时刻t15处断开。然而，第一u相上臂开关元件suha的栅电压可以以预定梯度下降，使得第一u相上臂开关元件suha可在晚于时刻t15的时刻处断开。

如上所述，第一实施例的驱动控制器80配置成首先开始第二u相上臂开关元件suhb的断开驱动，之后再开始第一u相上臂开关元件suha的断开驱动。此配置能够使第二u相上臂开关元件suhb比第一u相上臂开关元件suha更早地从接通状态改变为断开状态。

具体地，如图5所示，igbt的第一阈值电压vth1高于mosfet的第二阈值电压vth2，从而导致igbt的断开时间toff1比mosfet的断开时间toff2长。因此，如果驱动控制器60同时开始igbt和mosfet的断开驱动，那么igbt将比mosfet更早地断开。从这个角度，驱动控制器80配置成首先开始第二u相上臂开关元件(mosfet)suhb的断开驱动，之后再开始第一u相上臂开关元件(igbt)suha的断开驱动。

另外，如上所述，第一栅极电阻器构件61与第二栅极电阻器构件71的组合例如用作速度调节器。具体地，如上所述，第二栅极电阻器构件71的栅极电阻rmos设定为低于第一栅极电阻器构件61的栅极电阻rig。这种设定能够使第二u相上臂开关元件suhb的栅极的放电速度比第一u相上臂开关元件suha的栅极的放电速度快，从而导致第二u相上臂开关元件suhb的导通损坏和开关损耗较低。也就是说，即使第二u相上臂开关元件suhb断开，已经流向第二u相上臂开关元件suhb的电流也流过第一u相上臂开关元件suha。这维持电流连续地流过上臂u相开关模块20uh中的第一u相上臂开关元件suha。这防止大电涌因第二u相上臂开关元件suhb从接通状态改变为断开状态而发生。这导致第二u相上臂开关元件suhb的栅极的放电速度比第一u相上臂开关元件suha的栅极的放电速度快。

注意，第一u相上臂开关元件suha的栅极经放电成具有公共信号接地处的电势。相比之下，第二u相上臂开关元件suhb的栅极经放电成具有负电势，比公共信号接地处的电势低，低的量为偏置电源78两端的电压。

如上所述，根据第一实施例的驱动电路dr配置成将第一u相上臂开关元件suha即igbt比第二u相上臂开关元件suhb即mosfet更早地从断开状态改变为接通状态。这旨在维持逆变器20的较高的可靠性。

具体地，如果当第一u相上臂开关元件suha短路时第二u相上臂开关元件suhb比第一u相上臂开关元件suha更早地接通，那么短路电流会流过具有较低短路承受能力的第二u相上臂开关元件suhb。这会导致第二u相上臂开关元件suhb的较低的可靠性。

相比之下，如上所述，根据第一实施例的驱动电路dr配置成将第一u相上臂开关元件suha比第二u相上臂开关元件suhb更早地从断开状态改变为接通状态。尽管当第一u相上臂开关元件suha短路时接通第一u相上臂开关元件suha，但这种配置导致短路电流流过第一u相上臂开关元件(igbt)suha，第一u相上臂开关元件(igbt)suha比第二u相上臂开关元件(mosfet)suhb具有较高的短路承受能力。出于此原因，驱动电路可配置成响应于流过第一u相上臂开关元件suha的短路电流的开始而在接通第二u相上臂开关元件suhb之前执行过电流保护任务以强制地断开或者保持断开开关元件suha、sula、svha、svla、swha、swla、suhb、sulb、svhb、svlb、swhb和swlb中的每一个。此配置因此维持第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb的每一个的较高的可靠性，换而言之，防止第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb的每一个的可靠性劣化。

根据第一实施例的驱动电路dr还配置成将第二u相上臂开关元件suhb从接通状态改变为断开状态，之后再将第一u相上臂开关元件suha从接通状态改变为断开状态。这还旨在维持逆变器20的较高的可靠性。

具体地，如果在高电流范围中，第一u相上臂开关元件suha比第二u相上臂开关元件suhb更早地断开，那么将难以使已经流过第一u相上臂开关元件suha的全部电流流过第二u相上臂开关元件suhb。这是因为能够流过第二u相上臂开关元件(mosfet)suhb的电流的上限比能够流过第一u相上臂开关元件(igbt)suha的电流的上限要低。这会导致大电涌因第一u相上臂开关元件suha的断开而发生。

相比之下，如上所述，根据第一实施例的驱动电路dr配置成

(1)首先断开具有能够在其中流过电流的较低上限的第二u相上臂开关元件suhb(mosfet)

(2)之后再断开具有能够在其中流过电流的较高上限的第一u相上臂开关元件suha(igbt)。

这能够使已经流过第二u相上臂开关元件suhb的电路连续地流过第一u相上臂开关元件suha。这防止大电涌因第二u相上臂开关元件suhb从接通状态改变为断开状态而发生，因此维持逆变器20的较高的可靠性。

另外，根据第一实施例的驱动电路dr配置成单独地调节第一u相上臂开关元件suha的栅电压(即栅极-发射极电压vge)和第二u相上臂开关元件suhb的栅电压(即栅源电压vgs)，从而使得第二u相上臂开关元件suhb的栅电压高于第一u相上臂开关元件suha的栅电压。例如，驱动电路dr将第一u相上臂开关元件suha的栅电压增加至15v，而驱动电路dr将第二u相上臂开关元件suhb的栅电压增加至20v。

图7示出与栅源电压vgs设定为10v同时mosfet接通时漏极电流id可流过mosfet的情况相比，当栅源电压vgs设定为20v同时mosfet接通时较高的漏极电流id可流过mosfet。这导致第二u相上臂开关元件suhb的更低的导通损耗。

驱动电路dr配置成使得偏置电源78能够使第二u相上臂开关元件suhb的栅极放电以具有一电势，该电势比第二u相上臂开关元件suhb的源极处的电势低，低的量为偏置电源78两端的电压。特别地，偏置电源78能够使第二u相上臂开关元件suhb的栅极放电以具有负电势，该负电势比第二u相上臂开关元件suhb的源极处的电势低，低的量为偏置电源78两端的电压。

基于偏置电源78的驱动电路dr的这种配置实现以下有利效果。

如上所述，第二u相上臂开关元件(mosfet)suhb的第二阈值电压vth2高于第一u相上臂开关元件(igbt)suha的第一阈值电压vth1。因此，可能存在第二u相上臂开关元件suhb的栅极上的噪声会导致第二u相上臂开关元件suhb被错误地接通的担忧。

然而，基于偏置电源78的驱动电路dr的这种配置能够使跨偏置电源78两端的电压来降低处于断开状态的第二u相上臂开关元件suhb的栅电压的增加，因此防止第二u相上臂开关元件suhb被错误地接通。

第二实施例

以下参考图8描述根据本公开的第二实施例的驱动电路dra。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路dra的结构作为典型示例。

根据第二实施例的驱动电路dra的结构和/或功能与根据第一实施例的驱动电路dr在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第一与第二实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

参见图8，除了图3所示的驱动电路dr的部件之外，驱动电路dra包括第一至第四滤波器81至84。第一至第四滤波器81至84中的每一个例如设计成低通滤波器。

第一滤波器81连接在驱动控制器80与第一开关64之间。驱动控制器80配置成向第一滤波器81输出作为针对第一开关64的开关控制信号而输入至驱动控制器80的驱动信号。第一滤波器81配置成向驱动信号应用低通滤波器，因此向第一开关64输出经滤波的驱动信号。也就是说，第一滤波器81配置成通过预定的第一时间常数改变驱动信号从逻辑低电平至逻辑高电平的上升速度，并且通过第一时间常数改变驱动信号从逻辑高电平至逻辑低电平的下降速度。

第二滤波器82连接在驱动控制器80与第二开关74之间。驱动控制器80配置成向第二滤波器82输出作为针对第二开关74的开关控制信号而输入至驱动控制器80的驱动信号。第二滤波器82配置成向驱动信号应用低通滤波器，因此向第二开关74输出经滤波的驱动信号。

也就是说，第二滤波器82配置成通过预定的第二时间常数改变驱动信号从逻辑低电平至逻辑高电平的上升速度，并且通过第二时间常数改变驱动信号从逻辑高电平至逻辑低电平的下降速度。特别地，第二时间常数设定成短于第一时间常数。

具体地，当从驱动控制器80输出的驱动信号从逻辑低电平改变为逻辑高电平时，从相应的第一和第二滤波器81和82输出的开关控制信号以相应的第一和第二时间常数逐渐增加。第一开关64配置成当从第一滤波器81输出的开关控制信号超过预定的第一阈值时，将第一与第二电阻器66a与66b之间的连接点cp1连接至第一运算放大器62的非反相输入端子。类似地，第二开关74配置成当从第二滤波器82输出的开关控制信号超过第一阈值时，将第三和第四电阻器76a和76b之间的连接点cp2连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。

如上所述，第二实施例配置成使得第一滤波器81的第一时间常数设定成短于第二滤波器82的第二时间常数。这导致从第一滤波器81输出的开关控制信号比从第二滤波器82输出的开关控制信号更早地超过第一阈值。

这能够比连接点cp2与第二运算放大器72的非反相输入端子之间的连接更早地执行连接点cp1与第一运算放大器62的非反相输入端子之间的连接。换而言之，第一u相上臂开关元件suha的接通驱动比第二u相上臂开关元件suhb的接通驱动更早地开始。

第三滤波器83连接在驱动控制器80与第二放电开关元件77之间。驱动控制器80配置成向第三滤波器83输出作为针对第二放电开关元件77的开关控制信号而输入至驱动控制器80的驱动信号。第三滤波器83配置成向驱动信号应用低通滤波器，因此向第二放电开关元件77输出经滤波的驱动信号。也就是说，第三滤波器83配置成通过预定的第三时间常数改变驱动信号从逻辑低电平至逻辑高电平的上升速率，并且通过第三时间常数改变驱动信号从逻辑高电平至逻辑低电平的下降速率。

第四滤波器84连接在驱动控制器80与第一放电开关元件67之间。驱动控制器80配置成向第四滤波器84输出作为针对第四开关84的开关控制信号而输入至驱动控制器80的驱动信号。第四滤波器84配置成向驱动信号应用低通滤波器，因此向第一放电开关元件67输出经滤波的驱动信号。

也就是说，第四滤波器84配置成通过预定的第四时间常数改变驱动信号从逻辑低电平至逻辑高电平的上升速率，并且通过第四时间常数改变驱动信号从逻辑高电平至逻辑低电平的下降速率。特别地，第三时间常数设定成短于第四时间常数。

具体地，当从驱动控制器80输出的驱动信号从逻辑高电平改变为逻辑低电平时，从相应的第三和第四滤波器83和84输出的开关控制信号以相应的第三和第四时间常数逐渐降低。当从第三滤波器83输出的开关控制信号降至低于比第一阈值低的预定的第二阈值时，第二放电开关元件77接通。类似地，当从第四滤波器84输出的开关控制信号降至低于第二阈值时，第一放电开关元件67接通。

如上所述，第二实施例配置成使得第三滤波器83的第三时间常数设定成短于第四滤波器84的第四时间常数。这导致从第三滤波器83输出的开关控制信号比从第四滤波器84输出的开关控制信号更早地降至低于第二阈值。

这能够使第二放电开关元件77比第一放电开关元件67更早地接通。换而言之，第二u相上臂开关元件suhb的断开驱动比第一u相上臂开关元件suha的接通驱动更早地开始。

第二实施例实现与如由第一实施例所实现的有利效果相同的有利效果。

第三实施例

以下参考图9描述根据本公开的第三实施例的驱动电路drb。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路drb的结构作为典型示例。

根据第三实施例的驱动电路drb的结构和/或功能与根据第一实施例的驱动电路dr在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第一与第三实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

与驱动电路dr的结构相比，在驱动电路drb中，消除了部件73至75、76a和76b。驱动控制器80配置成向第二充电开关元件70的栅极直接输出开关控制信号。恒定电压源50a连接至输入端子，即第二充电开关元件70的源极。第二充电开关元件70的输出端子(即漏极)连接至第二栅极电阻器构件71的第一端，并且第二栅极电阻器构件71的第二端连接至第二u相上臂开关元件suhb的栅极。

根据第二实施例的恒定电压源50a配置成经由第二充电开关元件70向第二u相上臂开关元件suhb的栅极施加输出电压vha。输出电压vha设定为20v，低于根据第一实施例的恒定电压源50的输出电压vh。也就是说，恒定电压源50a的输出电压vha经调节成适合于驱动(即充电)第二u相上臂开关元件suhb的栅极的驱动电压。

驱动电路drb配置成使得当从驱动控制器80输出的开关控制信号代表上述接通命令时，基于输出电压vha接通第二u相上臂开关元件suhb。

因此，除了与如由第一实施例所实现的有利效果相同的有利效果，驱动电路drb实现较简单的结构，作为特殊有利效果。

第四实施例

以下参考图10、11a和11b描述根据本公开的第四实施例的控制系统100a中的驱动电路drc。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路drc的结构作为典型示例。

根据第四实施例的驱动电路drc的结构和/或功能与根据第一实施例的驱动电路dr在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第一与第四实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

根据第四实施例的驱动电路drc配置成根据流过第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb中的每一个的电流选择第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb中的至少一个作为将被驱动的目标开关元件。

参见图10，第一和第二栅极电阻器构件61a和71a设置成代替根据第一实施例的第一和第二栅极电阻器构件61和71。

第一和第二栅极电阻器构件61a和71a中的每一个设计成电阻可改变的可变电阻。例如，第一和第二栅极电阻器构件61a和71a中的每一个设计成使得

(1)在执行充电任务期间，可在第一、第二、第三和第四接通电阻值ron1、ron2、ron3和ron4之中外部地选择它们的电阻

(2)在执行放电任务期间，可在第一、第二、第三和第四断开电阻值roff1、roff2、roff3和roff4之中外部地选择它们的电阻。

根据第四实施例的控制系统100a包括电流检测器90以用于检测流过第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb中的一者的电流。电流检测器90可例如包括第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb中的每一个都具有的感测端子以及第一和第二感测电阻器。第一感测电阻器具有第一端和第二端。第一感测电阻器的第一端连接至第一u相上臂开关元件suha的感测端子，并且第二端连接至第一u相上臂开关元件suha的发射极。类似地，第二感测电阻器具有第一端和第二端。第二感测电阻器的第一端连接至第二u相上臂开关元件suhb的感测端子，并且第二端连接至第二u相上臂开关元件suhb的源极。

例如，第一u相上臂开关元件suha的感测端子输出微小的电流，诸如感测电流，表示为与集电极电流ic有关。当感测电流流过第一感测电阻器，电流检测器90基于跨第一感测电阻器两端的压降检测流过第一u相上臂开关元件suha的集电极电流ic。电流检测器90还基于跨第二感测电阻器两端的压降检测流过第二u相上臂开关元件suhb的漏极电流id。

电流检测器90连接至驱动控制器80a，以使得指示表示集电极电流ic和漏极电流id中的一者的所测量的电流的电流测量信息输入至驱动控制器80a。

驱动控制器80a配置成根据从电流检测器90输入的电流测量信息选择第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb中的至少一者作为其驱动目标。

以下参考图11a描述根据第四实施例的驱动控制器80a所执行的充电任务。

驱动控制器80a包括目标开关元件选择单元t1，其基于测量电流信息来判定所测量的电流值是否位于之后详细描述的预定的低电流范围、预定的中间电流范围和预定的高电流范围中的任一个内。

当确定所测量的电流值位于低电流范围内时，目标开关元件选择单元t1确定第二驱动模式作为驱动控制器80a的驱动模式，并且选择为mosfet的第二u相上臂开关元件suhb作为驱动目标，同时保持为igbt的第一u相上臂开关元件suha处于断开状态。

否则，当确定所测量的电流值位于中间电流范围内时，目标开关元件选择单元t1确定双驱动模式作为驱动控制器80a的驱动模式，并且选择第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb两者作为驱动目标。

否则，当确定所测量的电流值位于高电流范围内时，目标开关元件选择单元t1确定第一驱动模式作为驱动控制器80a的驱动模式，并且选择第一u相上臂开关元件suha作为驱动目标，同时保持第二u相上臂开关元件suhb处于断开状态。

图12示意性示出低电流范围、中间电流范围和高电流范围。

低电流范围定义为低于第一预定电流i1。第一预定电流i1定义为等于或高于零且低于电流值ip，igbt的电压-电流特性和mosfet的伏特-安培特性彼此相交在电流值ip处。

中间电流范围定义为等于或高于第一预定电流i1且低于第二预定电流i2；第二预定电流i2定义为高于电流值ip。

高电流范围定义为等于或高于第二预定电流i2。

设定在低电流范围与高电流范围之间的中间电流范围旨在降低u相上臂开关模块20uh的导通损耗的增加。

也就是说，对于降低开关损耗和导通损耗的最大贡献，优选地

(1)在所测量的电流(即集电极电流ic或漏极电流id)位于低于电流值ip的第一电流范围内的情况下，选择第二u相上臂开关元件suhb

(2)在所测量的电流(即集电极电流ic或漏极电流id)位于高于电流值ip的第二电流范围内的情况下，选择第一u相上臂开关元件suha。

然而，当所测量的电流位于其中第一u相上臂开关元件suha应该被选择的第二电流范围内时，此方法可能导致第二u相上臂开关元件suhb被错误地选择为驱动目标。

另外，当所测量的电流位于其中第二u相上臂开关元件suhb应该被选择的第一电流范围内时，此方法可能导致第一u相上臂开关元件suha被错误地选择为驱动目标。

这些情况可能增加u相上臂开关模块20uh的开关损耗和/或导通损耗。

为了解决这种问题，第四实施例建立其中第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb两者被选择的中间电流范围。

第四实施例的驱动控制器80a还包括第一电阻设定单元t2，该第一电阻设定单元t2根据开关元件选择单元t1所确定的结果可变地设定第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个的电阻值。

具体地，如图11a所示，驱动控制器80a在确定所测量的电流位于低电流范围内后将第二栅极电阻器构件71a的电阻值设定为第一导通电阻值ron1。另外，驱动控制器80a在确定所测量的电流位于中间电流范围内后将第二栅极电阻器构件71a的电阻值设定为小于第一导通电阻值ron1的第二导通电阻值ron2。

将第一导通电阻值ron1设定为大于第二导通电阻值ron2旨在降低大电涌电压的发生。也就是说，当所测量的电流位于低电流范围内时，仅第二u相上臂开关元件suhb被选择为驱动目标。出于此原因，电涌可能在第二u相上臂开关元件suhb接通时发生。从这个角度，将第一导通电阻值ron1设定为大于第二导通电阻值ron2能够降低这种电涌的幅值。

另外，驱动控制器80a在确定所测量的电流位于中间电流范围内后将第一栅极电阻器构件61a的电阻值设定为大于第二导通电阻值ron2的第三导通电阻值ron3。第三导通电阻值ron3设定为大于第二导通电阻值ron2旨在防止大电涌在第一u相上臂开关元件suha接通时发生。

驱动控制器80a在确定所测量的电流位于高电流范围内后将第一栅极电阻器构件61a的电阻值设定为大于第三导通电阻值ron3的第四导通电阻值ron4。将第四导通电阻值ron4设定为大于第三导通电阻值ron3旨在减少所测量的电流位于高电流范围内时的大电涌的发生。也就是说，与所测量的电流位于中间电流范围内时相比，大电涌可能在所测量的电流位于高电流范围内时由于第一u相上臂开关元件suha的接通而发生。出于此原因，将第四导通电阻值ron4设定为大于第三导通电阻值ron3能够降低由于第一u相上臂开关元件suha的接通而发生的这种电涌的幅值。

接着，以下参考图11b描述根据第四实施例的驱动控制器80a所执行的放电任务。

类似于充电任务，在放电任务期间，目标开关元件选择单元t1根据所测量的电流位于低电流范围、中间电流范围还是高电流范围来选择第一和第二u相上臂开关元件suha和suhb中的至少一个作为其驱动目标。

第四实施例的驱动控制器80a还包括第二电阻设定单元t3，该第二电阻设定单元t3根据开关元件选择单元t1所确定的结果可变地设定第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个的电阻值。

具体地，如图11b所示，驱动控制器80a在确定所测量的电流位于低电流范围内后将第二栅极电阻器构件71a的电阻值设定为第一断开电阻值roff1。另外，驱动控制器80a在确定所测量的电流位于中间电流范围内后将第二栅极电阻器构件71a的电阻值设定为小于第一断开电阻值roff1的第二断开电阻值roff2。

将第一断开电阻值roff1设定为大于第二断开电阻值roff2旨在降低大电涌电压的发生。

另外，驱动控制器80a在确定所测量的电流位于中间电流范围内后将第一栅极电阻器构件61a的电阻值设定为大于第二断开电阻值roff2的第三断开电阻值roff3。第三断开电阻值roff3设定为大于第二断开电阻值roff2旨在防止大电涌在第一u相上臂开关元件suha断开时发生。

驱动控制器80a在确定所测量的电流位于高电流范围内后将第一栅极电阻器构件61a的电阻值设定为大于第三断开电阻值roff3的第四断开电阻值roff4。将第四断开电阻值roff4设定为大于第三断开电阻值roff3旨在减少所测量的电流位于高电流范围内时的大电涌的发生。

注意，第四实施例配置成将第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个可变地设定为

(1)第一至第四导通电阻值ron1至ron4中的一个，在执行充电任务期间

(2)第一至第四断开电阻值roff1至roff4中的一个，在执行放电任务期间。

然而，第四实施例可修改为将第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个可变地设定为较低电阻值和较高电阻值之一。

图13a示意性示出第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个的结构示例，以用于将第一和第二栅极电阻器构件61a和71a中的对应的一者可变地设定为电阻值ron1、ron2、ron3、ron4、roff1、roff2、roff3和roff4之一。

参考图13a，第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个包括具有第一导通电阻值ron1的第一电阻器、具有第二导通电阻值ron2的第二电阻器、具有第三导通电阻值ron3的第三电阻器以及具有第四导通电阻ron4的第四电阻器。第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个还包括具有第一断开电阻值roff1的第五电阻器、具有第二断开电阻值roff2的第六电阻器、具有第三断开电阻值roff3的第七电阻器以及具有第四断开电阻roff4的第八电阻器。第一、第二和第八电阻器在图13a中由附图标记ron1、ron2和roff4所示。

第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个还包括八个开关sw1至sw8，这八个开关各自串联连接至第一至第八电阻器中的对应的一个，因此构建八个串联电路元件。八个串联电路元件彼此并联连接。驱动控制器80a连接至八个开关sw1至sw8以能够控制开关sw1至sw8。

也就是说，驱动控制器80a接通开关sw1至sw8中的一个以由此能够使第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个具有电阻值ron1、ron2、ron3、ron4、roff1、roff2、roff3和roff4中的对应一个。

例如，驱动控制器80a接通第一开关sw1，同时维持剩下的开关sw2至sw8断开，因此导致第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个具有第一接通电阻值ron1。类似地，驱动控制器80a接通第六开关sw6，同时维持剩下的开关sw1至sw5、sw7和sw8断开，因此导致第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个具有第三断开电阻值roff3。

图13b示意性示出第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个的另一个结构示例，以用于将第一和第二栅极电阻器构件61a和71a中的对应的一者可变地设定为电阻值ron1、ron2、ron3、ron4、roff1、roff2、roff3和roff4之一。

参考图13b，第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个包含彼此串联连接的第一组四个电阻器rl1、rl2、rl3和rl4，以及彼此串联连接的第二组四个电阻器rm1、rm2、rm3和rm4。

另外，第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个包括开关sw1至sw4。开关sw1串联连接至串联连接的电阻器rl1至rl4，开关sw2并联连接至电阻器rl1，sw3并联连接至串联连接的电阻器rl1和rl2。开关sw4并联连接至串联连接的电阻器rl1至rl3。电阻器rl4具有第一导通电阻值ron1，电阻器rl3和rl4的电阻值之和设定为第二导通电阻值ron2，电阻器rl2、rl3和rl4的电阻值之和设定为第三导通电阻值ron3。另外，电阻器rl1、rl2、rl3和rl4的电阻值之和设定为第四导通电阻值ron4。

类似地，第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个包括开关sw11至sw14。开关sw11串联连接至串联连接的电阻器rm1至rm4，开关sw12并联连接至电阻器rm1，sw13并联连接至串联连接的电阻器rm1和rm2。开关sw14并联连接至串联连接的电阻器rm1至rm3。电阻器rm4具有第一断开电阻值roff1，电阻器rm3和rm4的电阻值之和设定为第二断开电阻值roff2，电阻器rm2、rm3和rm4的电阻值之和设定为第三断开电阻值roff3。另外，电阻器rm1、rm2、rm3和rm4的电阻值之和设定为第四断开电阻值roff4。

驱动控制器80a可控地连接至开关sw1至sw4以及sw11至sw14。

也就是说，驱动控制器80a接通开关sw1和sw4，同时维持开关sw2和sw3以及至少开关sw11。这使得第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个具有第一导通电阻值ron1。类似地，驱动控制器80a接通开关sw1和sw3，同时维持开关sw2和sw4以及至少开关sw11处于断开状态。这使得第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个具有第二导通电阻值ron2。另外，驱动控制器80a接通开关sw1和sw2，同时维持开关sw3和sw4以及至少开关sw11处于断开状态。这使得第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个具有第三导通电阻值ron3。驱动控制器80a还接通开关sw1，同时维持开关sw2至sw4以及至少开关sw11处于断开状态。这使得第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个具有第四导通电阻值ron4。

类似地，驱动控制器80a接通开关sw11和sw14，同时维持开关sw12和sw13以及至少开关sw1处于断开状态。这使得第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个具有第一断开电阻值roff1。类似地，驱动控制器80a接通开关sw11和sw13，同时维持开关sw12和sw14以及至少开关sw1处于断开状态。这使得第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个具有第二断开电阻值roff2。另外，驱动控制器80a接通开关sw11和sw12，同时维持开关sw13和sw14以及至少开关sw1处于断开状态。这使得第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个具有第三断开电阻值roff3。驱动控制器80a还接通开关sw11，同时维持开关sw12至sw14以及至少开关sw1处于断开状态。这使得第一和第二栅极电阻器构件61a和71a的每一个具有第四断开电阻值roff4。

因此，驱动电路drc实现与如由第一实施例所实现的有利效果相同的有利效果。

第五实施例

以下参考图14至16b描述根据本公开的第五实施例的驱动电路drd。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路drd的结构作为典型示例。

根据第五实施例的驱动电路drd的结构和/或功能与根据第一实施例的驱动电路dr在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第一与第五实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

与驱动电路dr的结构相比，在驱动电路drd中，消除了部件62、63至65、66a、66b、72、73至75、76a和76b。

具体地，类似于第一实施例，驱动电路drd包括第一充电开关元件60、第二充电开关元件70、第一放电开关元件67、第二放电开关元件77和偏置电源78。另外，驱动电路drd包括充电运算放大器101、第一调节电阻器102、第一恒定电流源103、放电电阻器110、放电运算放大器111、第二调节电阻器112、以及第二恒定电流源113。

第一充电开关元件60的输入端子(即源极)连接至充电电阻器100的第一端，充电电阻器100的与该第一端相对的第二端连接至恒定电压源50。充电电阻器100与第一充电开关元件60之间的连接点cp10连接至充电运算放大器101的非反相输入端子。

第一调节电阻器102具有相对的第一端和第二端。第一调节电阻器102的第一端连接至第一恒定电流源103的第一端，以使得第一调节电阻器102串联连接至第一恒定电流源103。第一调节电阻器102的第二端连接至充电电阻器100与恒定电压源50之间的连接点。第一恒定电流源103的与第一端相对的第二端经由公共信号接地连接至第一u相上臂开关元件suha的发射极。第一调节电阻器102与第一恒定电流源103之间的连接点cp11连接至充电运算放大器101的反相输入端子。充电运算放大器101的输出端子连接至第一充电开关元件60的开关控制端子，即栅极。第一充电开关元件60的输出端子(即漏极)连接至第一u相上臂开关元件suha的栅极。

第二充电开关元件70的输入端子(即源极)连接至恒定电压源50，并且第二充电开关元件70的输出端子(即漏极)连接至第二栅极电阻器构件71的第一端。第二栅极电阻器构件71的第二端连接至第二u相上臂开关元件suhb的栅极。第二充电开关元件70的开关控制端子(即栅极)连接至驱动控制器80b。

第一充电开关元件60的输出端子还连接至放电电阻器110的第一端，并且放电电阻器110的与该第一端相对的第二端连接至第一放电开关元件67的输入端子，即漏极。放电电阻器110与第一放电开关元件67之间的连接点cp12连接至放电运算放大器111的非反相输入端子。

第一调节电阻器112具有相对的第一端和第二端。第二调节电阻器112的第一端连接至第二恒定电流源113的第一端，以使得第二调节电阻器112串联连接至第二恒定电流源113。第二调节电阻器112的第二端连接至放电电阻器110与第一放电开关元件60之间的连接点。第二恒定电流源113的与第一端相对的第二端经由公共信号接地连接至第二u相上臂开关元件suhb的源极。第二调节电阻器112与第二恒定电流源113之间的连接点cp13连接至放电运算放大器111的反相输入端子。放电运算放大器111的输出端子连接至第一放电开关元件67的开关控制端子，即栅极。第一放电开关元件67的输出端子(即漏极)经由公共信号接地连接至第二u相上臂开关元件suhb的源极。第二放电开关元件77的开关控制端子(即栅极)连接至驱动控制器80b。

充电运算放大器101和放电运算放大器111的每一个具有至驱动控制器80b的使能端子。也就是说，驱动控制器80b能够向充电运算放大器101和放电运算放大器111的每一个的使能端子发送使能信号，因此激活充电运算放大器101和放电运算放大器111中的对应一者。换而言之，充电运算放大器101和放电运算放大器111被禁用，除非使能信号输入至对应的使能端子。

接着，以下参考15a和15b描述由驱动控制器80b执行的充电任务。图15a示意性示出在充电任务与放电任务的每一个期间栅源电压(即栅电压)vge如何随时间变化，其中附图标记vh表示栅极-发射极电压vge的上限。图15b示意性示出在充电与放电任务的每一个期间栅极电流ig如何随时间变化。

在确定驱动信号从断开命令改变为接通命令后，驱动控制器80b向充电运算放大器101输出使能信号，由此激活充电运算放大器101。注意，在确定驱动信号从断开命令改变为接通命令后，驱动控制器80b停止向放电运算放大器111发送使能信号，并且维持第二放电开关元件77处于断开状态。

充电运算放大器101配置成使得当充电运算放大器101正在一时段(在此时段期间，使能信号输入至充电运算放大器101的使能端子)内操作时，经由充电开关元件60使两个输入端虚拟地短路。出于此原因，充电运算放大器101配置成驱动第一充电开关元件60，使得充电电阻器100与第一充电开关元件60之间的连接点cp10处的电势维持在第一调节电阻器102与第一恒定电流源103之间的连接点cp11处的电势。

此时，第一恒定电流源103能够使第一调节电阻器102与第一恒定电流源103之间的连接点cp11处的电势为恒定电势。这使得可执行恒定电流控制，从而向第一u相上臂开关元件suha的栅极(见图15b)供应恒定充电电流(即栅极电流ig)，由此对第一u相上臂开关元件suha的栅极进行充电。

之后，驱动控制器80b将第二充电开关元件70从断开状态改变为接通状态，并且执行恒定电压控制以使用预定的恒定电压对第二u相上臂开关元件suhb的栅极进行充电。

如上所述，驱动电路drd配置成

(1)使用恒定电流控制对需要比第二u相上臂开关元件suhb更早地接通的第一u相上臂开关元件suha的栅极进行充电

(2)使用恒定电压控制对需要比第一u相上臂开关元件suha更晚地接通的第二u相上臂开关元件suhb的栅极进行充电。

这旨在降低充电任务期间u相上臂开关模块20uh的开关损耗。

具体地，对需要比第二u相上臂开关元件suhb更早地接通的第一u相上臂开关元件suha的充电应用恒定电流控制导致第一u相上臂开关元件suha的较低的开关损耗。另外，对需要比第一u相上臂开关元件suha更晚地接通的第二u相上臂开关元件suhb的充电应用恒定电压控制使得第二u相上臂开关元件suhb的栅极的充电速度较快。这减少第二u相上臂开关元件suhb的接通时间，从而导致第二u相上臂开关元件suhb的较低的开关损耗。

另外，以下参考15a和15b描述由驱动控制器80b执行的放电任务。

在确定驱动信号从接通命令改变为断开命令后，驱动控制器80b将第二放电开关元件77从断开状态改变为接通状态。这能够使第二u相上臂开关元件suhb的栅极基于恒定电压控制来放电。注意，在确定驱动信号从接通命令改变为断开命令后，驱动控制器80b停止向充电运算放大器101发送使能信号，并且维持第二充电开关元件70处于断开状态。

之后，驱动控制器80b向放电运算放大器111输出使能信号，由此激活放电运算放大器111。放电运算放大器111配置成使得当放电运算放大器111正在一时段(在此时段期间，使能信号输入至放电运算放大器111的使能端子)内操作时，经由放电开关元件67使两个输入端虚拟地短路。出于此原因，放电运算放大器111配置成驱动放电开关元件67，使得放电电阻器110与第一放电开关元件67之间的连接点cp11处的电势维持在第二调节电阻器112与第二恒定电流源113之间的连接点cp13处的电势。

此时，第二恒定电流源113能够使第二调节电阻器112与第二恒定电流源113之间的连接点cp13处的电势为恒定电势。这使得可执行恒定电流控制，从而能够使恒定充电电流(即栅极电流ig)从第一u相上臂开关元件suha的栅极(见图15b)放出，由此对第一u相上臂开关元件suha的栅极进行放电。

如上所述，驱动电路drd配置成

(1)使用恒定电压控制对需要比第一u相上臂开关元件suha更早地断开的第二u相上臂开关元件suhb的栅极进行放电

(2)使用恒定电流控制对需要比第二u相上臂开关元件suhb更晚地断开的第一u相上臂开关元件suha的栅极进行放电。

这能够在放电任务期间降低u相上臂开关模块20uh的开关损耗。

相比之下,图16a以比较性示例示意性示出在充电和放电任务的每一个期间栅源电压vge如何随时间变化，其中基于恒定电压控制执行第一u相上臂开关元件suha的充电。图16b以比较性示例示意性示出在充电和放电任务的每一个期间栅极电流ig如何随时间变化，其中基于恒定电压控制执行第一u相上臂开关元件suha的放电。

图16a清楚地示出电涌可能在充电任务的开始时由于栅极电流ig的陡峭上升而发生，并且图16b还清楚地示出电涌可能在放电任务的开始时由于栅极电流ig的陡峭下降而发生。

相比之下，如图15a和15b所示，基于恒定电流控制的第一u相上臂开关元件suha的充电和放电导致开关模块20uh至20wl的每一个的开关损耗较低。

因此，除了与如由第一实施例所实现的有利效果相同的有利效果，驱动电路drd实现逆变器20的更低的开关损耗和较小的尺寸，作为特殊有利效果。

第六实施例

以下参考图17至18b描述根据本公开的第六实施例的驱动电路dre。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路dre的结构作为典型示例。

根据第六实施例的驱动电路dre的结构和/或功能与根据第一实施例的驱动电路dr在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第一与第六实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

与驱动电路dr的结构相比，在驱动电路dre中，消除了部件62、63至65、66a、66b、72、73至75、76a、76b、77和78。

具体地，类似于第一实施例，驱动电路dre包括第一充电开关元件60、第二充电开关元件70和第一放电开关元件67。另外，驱动电路dre包括第一充电电阻器61b、放电电阻器61c、第二充电电阻器71b、第一断开保持开关元件120以及放电开关元件130，放电开关元件130也用作第二断开保持开关元件130。第六实施例使用n沟道mosfet作为第一断开保持开关元件120和第二断开保持开关元件130的每一个。

第一充电开关元件60的输入端子(即源极)连接至恒定电压源50，并且第一充电开关元件60的输出端子(即漏极)连接至第一充电阻器构件61b的第一端。第一充电电阻器61b的与第一端相对的第二端连接至第一u相上臂开关元件suha的栅极。

放电电阻器61c具有相对的第一端和第二端；第一端连接至第一u相上臂开关元件suha的栅极，第二端连接至第一放电开关元件67的输入端子，即漏极。第一放电开关元件67的源极经由公共信号接地连接至第一u相上臂开关元件suha的发射极。

第一u相上臂开关元件suha的栅极还连接至第一断开保持开关元件120的输入端子(即漏极)，并且第一断开保持开关元件120的源极经由公共信号接地连接至第一u相上臂开关元件suha的发射极。也就是说，第一断开保持开关元件120用作下拉开关，将第一u相上臂开关元件suha的栅极通过其连接至第一u相上臂开关元件suha的发射极。

第二充电电阻器71b具有相对的第一端和第二端。第二充电电阻器71b的第一端连接至第二充电开关元件70的输出端子(即漏极)，使得第二充电电阻器71b经由第二充电开关元件70连接至恒定电源50。第二充电电阻器71b的第二端连接至第二u相上臂开关元件suhb的栅极。

第二u相上臂开关元件suhb的栅极还连接至第二断开保持开关元件130的输入端子(即漏极)，并且第二断开保持开关元件130的源极经由公共信号接地连接至第二u相上臂开关元件suhb的源极。也就是说，第二断开保持开关元件130用作下拉开关，将第二u相上臂开关元件suhb的栅极通过其连接至第二u相上臂开关元件suhb的源极。

第一断开保持开关元件120和第二断开保持开关元件130的开关控制端子(即栅极)连接至驱动控制器80c。

具体地，在确定驱动信号从断开命令改变为接通命令后，驱动控制器80c将第一充电开关元件60从断开状态改变为接通状态。之后，驱动控制器80c将第二充电开关元件70从断开状态改变为接通状态。注意，在确定驱动信号从断开命令改变为接通命令后，驱动控制器80c维持第一放电开关元件67、第一断开保持开关元件120和第二断开保持开关元件130处于断开状态。

在确定驱动信号从接通命令改变为断开命令后，驱动控制器80c将第二断开保持开关元件130从断开状态改变为接通状态。之后，驱动控制器80c接着将第一放电开关元件67从断开状态改变为接通状态。注意，在确定驱动信号从接通命令改变为断开命令，驱动控制器80c维持第一充电开关元件60和第二充电开关元件70处于断开状态。

另外，驱动控制器80c配置成监测至少第一u相上臂开关元件suha的栅电压。也就是说，驱动控制器80c配置成基于驱动信号和第一u相上臂开关元件suha的所监测的栅电压执行第一u相上臂开关元件suha的断开保持任务。

具体地，驱动控制器80c判定驱动信号是否表示断开命令以及第一u相上臂开关元件suha的监测的栅电压是否等于或低于预定的断开保持电压；断开保持电压设定成等于或低于第一u相上臂开关元件suha的第一阈值vth1。

在确定驱动信号表示断开命令且第一u相上臂开关元件suha的监测的栅电压等于或低于断开保持电压后，驱动控制器80c将第一断开保持开关元件120从断开状态改变为接通状态。否则，在确定驱动信号不表示断开命令和/或第一u相上臂开关元件suha的监测的栅电压高于断开保持电压后，驱动控制器80c维持第一断开保持开关元件120处于断开状态。

断开保持任务旨在：如果由第一u相上臂开关元件suha的接通所生成的开关噪声转移至第一u相上臂开关元件suha的栅极，防止第一u相上臂开关元件suha被错误地接通(见图18a和18b)。注意，附图标记t21和t22表示执行上臂开关元件suha的断开驱动所在的时段。

根据第六实施例的驱动电路dre包括仅从第二u相上臂开关元件suhb的栅极经由第二断开保持开关元件130至第二u相上臂开关元件suhb的源极的断开保持路径，作为用于对第二u相上臂开关元件suhb的栅极进行放电的放电路径。换而言之，第二断开保持开关元件130用作放电开关元件以便通过其对第二u相上臂开关元件suhb的栅极进行放电。没有电阻器设置在断开保持路径中，从而导致第二u相上臂开关元件suhb的栅极的放电速度较高，同时防止大电涌发生。这是因为在第一u相上臂开关元件suha的断开驱动之前执行第二u相上臂开关元件suhb的断开驱动。

驱动电路dre配置成使用断开保持路径作为放电路径，以便对第二u相上臂开关元件suhb的栅极进行放电。此配置消除了对除了放电路径以外设置断开保持电路的需要，从而导致驱动电路dre的尺寸减小。

驱动电路dre还配置成使得恒定电压源50用作公共电源以基于公共恒定电压vh对第一u相上臂开关元件suha的栅极和第二u相上臂开关元件suhb的栅极两者进行充电。换而言之，驱动电路dre配置成使用恒定电压控制对第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的每一个进行充电或放电。

这导致驱动电路dre的尺寸进一步减小。

如上所述，第一u相上臂开关元件suha的第一阈值电压vth1设定成诸如20v，使其高于第二u相上臂开关元件suhb的第二阈值电压vth2(诸如15v)。这能够使恒定电压源50的输出电压vh设定为低于第一阈值电压vth1且高于第二阈值电压vth2。这能够使公共恒定电压源50接通第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb两者，即使在它们的开关元件suha和suhb的开关特性彼此不同的情况下。

也就是说，除了如由第一实施例所实现的有利效果相同的有利效果以外，驱动电路dre因此实现第一u相上臂开关元件suha的故障接通的较高的可靠性较高以及较小的尺寸，作为特殊有利效果。

第七实施例

以下参考图19至23描述根据本公开的第七实施例的驱动电路drf。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路drf的结构作为典型示例。

根据第七实施例的驱动电路drf的结构和/或功能与根据第一实施例的驱动电路dr在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第一与第七实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

驱动电路drf配置成基于第一u相上臂开关元件suha的栅极-发射极电压(即栅电压)与第二u相上臂开关元件suhb的栅源电压(即栅电压)之间的分压判定其中是否存在电故障。

参见图19，驱动电路drf包括第一分压电阻器141和第二分压变阻器142。第一和第二分压电阻器141和142的每一个具有相对的第一端和第二端。第一分压电阻器141的第一端连接至第二栅极电阻器构件71的第二端，第一分压电阻器141的第二端连接至第二分压变阻器142的第一端。第二分压变阻器142的第二端连接至第一栅极电阻器构件61的第二端。也就是说，第二栅极电阻器构件71的第二端经由第一和第二分压电阻器141和142的串联连接而连接至第一栅极电阻器构件61的第二端。第一分压电阻器141和第二分压变阻器142具有相同的电阻值。

驱动电路drf还包括故障判定器140，可例如设计为计算机处理器(即逻辑编程电路)，或者设计为硬件逻辑电路或硬件逻辑与逻辑编程混合电路的组合。单一计算机处理器可用作驱动控制器80和故障判定器140两者作为其功功能模块。

故障判定器140连接至第一分压电阻器141与第二分压变阻器142之间的连接点并且连接至驱动控制器80。驱动信号配置成输入至故障判定器140。故障判定器140配置成监测第一分压电阻器141与第二分压变阻器142之间的连接点处的相对于相应的第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的发射极和源极电势的电势，作为监测的电势vk。

驱动电路drf进一步包括具有正端子和负端子的电源68。电源68的负端子经由第一栅极电阻器构件61连接至第一u相上臂开关元件suha的栅极，电源68的正端子连接至第一放电开关元件67的输入端子即漏极。偏置电源78配置成向第二u相上臂开关元件suhb的栅极输出负电压vb(-4v)。电源68配置成向第一栅极电阻器构件61的栅极输出负电压。电源68的负电压的绝对幅值设定为2v，不同于偏置电源78的负电压的绝对幅值。

也就是说，使第一u相上臂开关元件suha的栅极放电以相对于公共信号接地具有-2v的负电势，称为第一放电目标电势，使第二u相上臂开关元件suhb的栅极放电以相对于公共信号接地具有-4v的负电势，称为第二放电目标电势。

以下参考图20至23描述由故障判定器140执行的电故障判定任务。

图20示出当驱动信号表示接通命令时由故障判定器140周期性执行的电故障判定任务的指令的示例。

在步骤s10中，故障判定器140判定驱动信号是否表示接通命令并且从驱动信号改变为当前的接通命令起第一预定时间是否已经过去。第一预定时间经确定成相对于当驱动信号改变为当前接通命令的时刻的、第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的栅极电压达到相应的第一和第二反馈电压vout1和vout2所需要的假定时间。

在确定驱动信号不表示接通命令或从驱动信号改变为当前接通命令起第一预定时间还未过去后(步骤s10中的“否”)，故障判定器140终止电故障判定任务。否则，在确定驱动信号表示接通命令并且从驱动信号改变为当前接通命令起第一预定时间已经过去后(步骤s10中的“是”)，在步骤s11，故障判定器140获取监测的电压vk。

接着，故障判定器140基于监测的电压vk判定驱动电路drf中是否存在电故障。当确定驱动电路drf中存在电故障时，在步骤s12和s13，故障判定器140基于监测的电压vk确定电故障的类型即模式。

具体地，参见图21，在步骤s12和s13，当监测的电压vk为17.5v时，故障判定器140确定第一接通电流路径和第二接通电流路径的每一个中不存在电故障。第一接通电流路径定义为从恒定电压源50至第一u相上臂开关元件suha的栅极的路径，第二接通电流路径定义为从恒定电压源50至第二u相上臂开关元件suhb的栅极的路径。这是基于以下事实：

假定第一和第二接通电流路径的每一个中不存在开路故障和短路故障。在此假定中，基于第一分压电阻器141和第二分压变阻器142的相同电阻值，对15v的第一反馈电压vout1和20v的第二反馈电压vout2之和进行分压能够根据以下等式(15+20)/2＝17.5将17.5v的分压电压计算为监测的电压vk。

也就是说，如果第一和第二接通电流路径的每一个中不存在开路故障和短路故障，监测的电压vk变成15v的第一反馈电压vout1和20v的第二反馈电压vout2之间的中间值。

第一接通电流路径中的短路故障表示第一接通电流路径对于第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的发射极电势和源极电势发生短路。第二接通电流路径中的短路故障表示第二接通电流路径对于第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的发射极电势和源极电势发生短路。第一接通电流路径和第二接通电流路径的每一个中的开路故障表示第一接通电流路径和第二接通电流路径中的对应一个开路，使得没有电流流过第一和第二接通电流路径中的对应一个。

在确定监测的电压vk是20v后，在步骤s12和s13，故障判定器140确定第一接通电流路径中存在开路故障。在确定监测的电压vk是15v后，在步骤s12和s13，故障判定器140确定第二接通电流路径中存在开路故障。

另外，在确定监测的电压vk是10v后，在步骤s12和s13，故障判定器140确定第一接通电流路径中存在短路故障。在确定监测的电压vk是7.5v后，在步骤s12和s13，故障判定器140确定第二接通电流路径中存在短路故障。

也就是说，在步骤s13，故障判定器140判定第一接通电流路径和第二接通电流路径的任一者中是否存在开路故障或短路故障。在确定第一接通电流路径和第二接通电流路径的任一者中存在开路故障或短路故障(步骤s13中的“是”)，故障判定任务前进至步骤s14。在步骤s14，故障判定器140向驱动控制器80发送指示第一接通电流路径和第二接通电流路径的任一者中发生开路故障或短路故障的信息。

当接收到指示第一接通电流路径和第二接通电流路径的任一者中发生开路故障的信息时，驱动控制器80可配置成连续地驱动第一接通电流路径和第二接通电流路径的另一者中的对应开关元件，或者停止开关元件suha和suhb的每一个的驱动。另外，当接收到指示第一接通电流路径和第二接通电流路径的任一者中发生短路故障的信息时，驱动控制器80可配置成停止逆变器20的开关元件suha至swlb的每一个的驱动。

否则，在确定第一接通电流路径和第二接通电流路径的每一者中既没有开路故障也没有短路故障后(步骤s13中的“否”)，故障判定器140终止故障判定任务。

图22示出当驱动信号表示断开命令时由故障判定器140周期性执行的电故障判定任务的指令的示例。

在步骤s20中，故障判定器140判定驱动信号是否表示断开命令并且从驱动信号改变为当前的断开命令起第二预定时间是否已经过去。第二预定时间经确定成相对于当驱动信号改变为当前断开命令的时刻的、第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的栅极电压达到-2v和-4v的相应的第一和第二反馈电压所需要的假定时间。

在确定驱动信号不表示断开命令或从驱动信号改变为当前断开命令起第二预定时间还未过去后(步骤s20中的“否”)，故障判定器140终止电故障判定任务。否则，在确定驱动信号表示断开命令并且从驱动信号改变为当前断开命令起第二预定时间已经过去后(步骤s20中的“是”)，在步骤s21，故障判定器140获取监测的电压vk。

接着，故障判定器140基于监测的电压vk判定驱动电路drf中是否存在电故障。当确定驱动电路drf中存在电故障时，在步骤s22和s23，故障判定器140基于监测的电压vk确定电故障的类型即模式。

具体地，参见图23，在步骤s22和s23，当监测的电压vk为-3v时，故障判定器140确定第一断开电流路径和第二断开电流路径的每一个中不存在电故障。第一断开电流路径定义为从第一u相上臂开关元件suha的栅极经由第一放电开关元件67至其发射极(即公共信号接地)的路径。第二断开电流路径定义为从第二u相上臂开关元件suhb的栅极经由第二放电开关元件77至其源极(即公共信号接地)的路径。这是基于以下事实：

具体地，假定第一和第二断开电流路径的每一个中不存在开路故障和短路故障。在此假定中，基于第一分压电阻器141和第二分压变阻器142的相同电阻值，对针对开关元件suha的栅极的-2v的第一放电目标电压和针对开关元件suhb的栅极的-4v的第二放电目标电压之和进行分压能够根据以下等式(-2+-4)/2＝-3将-3v的分压电压计算为监测的电压vk。

也就是说，如果在第一断开电流路径和第二断开电流路径的每一个中不存在开路故障和短路故障，那么监测的电压vk变成第一u相上臂开关元件suha的栅极的-2v的放电目标电压与第二u相上臂开关元件suhb的栅极的-4v的放电目标电压之间的中间值。

第一断开电流路径中的短路故障表示第一断开电流路径对于第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的发射极电势和源极电势发生短路。第二断开电流路径中的短路故障表示第二断开电流路径对于第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的发射极电势和源极电势发生短路。第一断开电流路径和第二断开电流路径的每一个中的开路故障表示第一断开电流路径和第二断开电流路径中的对应一个开路，使得没有电流流过第一和第二断开电流路径中的对应一个。

在确定监测电压vk是-4v后，在步骤s22和s23，故障判定器140确定第一断开电流路径中存在开路故障。在确定监测电压vk是-2v后，在步骤s22和s23，故障判定器140确定第一断开电流路径中存在开路故障。

另外，在确定监测的电压vk是-1v后，在步骤s22和s23，故障判定器140确定第二断开电流路径中存在短路故障。

也就是说，在步骤s13，故障判定器140判定第一断开电流路径和第二断开电流路径的任一者中是否存在开路故障或短路故障。在确定第一断开电流路径和第二断开电流路径的任一者中存在开路故障或短路故障(步骤s23中的“是”)，故障判定任务前进至步骤s24。在步骤s24，故障判定器140向驱动控制器80发送指示第一断开电流路径和第二断开电流路径的任一者中发生开路故障或短路故障的信息。

当接收到指示第一断开电流路径和第二断开电流路径的任一者中发生开路故障的信息时，驱动控制器80可配置成连续地执行第一断开电流路径和第二断开电流路径的另一者中的对应开关元件的驱动，或者停止开关元件suha和suhb的每一个的驱动。另外，当接收到指示第一断开电流路径和第二断开电流路径的任一者中发生短路故障的信息时，驱动控制器80可配置成停止逆变器20的开关元件suha至swlb的每一个的驱动。

否则，在确定第一断开电流路径和第二断开电流路径的每一者中既没有开路故障也没有短路故障后(步骤s13中的“否”)，故障判定器140终止故障判定任务。

如上所述，驱动电路drf能够判定是否在其中已发生电故障，并且能够在确定电故障已发生时识别电故障的类型。除了与如由第一实施例所实现的有利效果相同的有利效果，这实现驱动电路drf的较高的可靠性，作为特殊有利效果。

第八实施例

以下参考图24和25描述根据本公开的第八实施例的控制系统100b中的驱动电路drg。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路drg的结构作为典型示例。

根据第八实施例的驱动电路drg的结构和/或功能与根据第一实施例的驱动电路dr在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第一与第八实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

驱动电路drg包括用于保护第二u相上臂开关元件suhb免于过热的过热保护功能。

参见图24，驱动电路drg包括具有正端子和负端子的第四电源75、第四电阻器76b、第五电阻器76c和开关模块swa。第四电源75的负端子经由公共信号接地连接至第二u相上臂开关元件suhb的源极。第四和第五电阻器76b和76c的每一个具有相对的第一端和第二端，第四和第五电阻器76b和76c的每一个的第二端经由公共信号接地连接至第二u相上臂开关元件suhb的源极。

开关模块swa配置成可选择地将第四电源75的正端子、第四电阻器76b的第一端以及第五电阻器76c的第一端连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。第四电阻器76b具有电阻值rb，并且第五电阻器76c具有设定成比电阻值rb高的电阻值rc。

根据第八实施例的控制系统100b包括设置成靠近第二u相上臂开关元件suhb的温度传感器150以用于测量第二u相上臂开关元件suhb的温度。第八实施例可使用温度敏感二极管或热敏电阻作为温度传感器150。

驱动电路drg还包括可通信地连接至温度传感器150的过热保护器151，过热保护器151可例如设计为计算机处理器(即逻辑编程电路)，或者设计为硬件逻辑电路或硬件逻辑与逻辑编程混合电路的组合。单一计算机处理器可用作驱动控制器80d和过热保护器151两者作为其功功能模块。过热保护器151获取由温度传感器150测量的第二u相上臂开关元件suhb的温度。

驱动控制器80d连接至开关模块swa。驱动控制器80d控制开关模块swa以

(1)当驱动信号从断开命令改变为接通命令时，选择第四电阻器76b的第一端来连接至第二运算放大器72的非反相输入端子

(2)当驱动信号从接通命令改变为断开命令时，选择第四电源75的正端子来连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。

以下参考图25描述由过热保护器151执行的过热保护任务。图25示出过热保护器151周期性执行的过热保护任务的指令的示例。

在步骤s30，过热保护器151获取由温度传感器150测量的第二u相上臂开关元件suhb的温度，作为mos温度tmos。接着，在步骤s31，过热保护器151确定获取的mos温度tmos是否超过预定的阈值温度tα。

在确定获取的mos温度tmos还未超过阈值温度tα后(步骤s31中的“否”)，过热保护任务前进至s32。在步骤s32，过热保护器151控制开关模块swa以执行以下步骤之一：

(1)将第四电阻器76b的第一端连接至第二运算放大器72的非反相输入端子或者

(2)以与第一实施例相同的方式维持第四电阻器76b的第一端连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。

否则，在确定获取的mos温度tmos已超过阈值温度tα后(步骤s31中的“是”)，过热保护任务前进至s33。在步骤s32，过热保护器151控制开关模块swa以执行以下步骤之一：

(1)将第五电阻器76c的第一端连接至第二运算放大器72的非反相输入端子或者

(2)维持第五电阻器76c的第一端连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。

第五电阻器76c的电阻值rc设定成高于第四电阻器76b的电阻值rb，从而导致连接至第二运算放大器72的非反相输入端子的第三电阻器76a的第二端处的电势较高。这降低了第二u相上臂开关元件suhb的栅极电压vgs，从而导致流过第二u相上臂开关元件suhb的漏极电流id的量较小。这防止第二u相上臂开关元件suhb过热。

步骤s31和s33中的操作例如用作电压调节器。

特别地，第五电阻器76c的电阻值rc可设定成使得第二u相上臂开关元件suhb的栅电压下降至基本上等于第一u相上臂开关元件suha的栅电压。

如上所述，驱动电路drg保护第二u相上臂开关元件suhb免于过热。除了与如由第一实施例所实现的有利效果相同的有利效果，这实现驱动电路drg的较高的可靠性，作为特殊有利效果。

第九实施例

以下参考图26和27描述根据本公开的第九实施例的控制系统100c中的驱动电路drh。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路drh的结构作为典型示例。

根据第九实施例的驱动电路drh的结构和/或功能与根据第八实施例的驱动电路drg在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第一与第九实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

驱动电路drh包括用于保护第一u相上臂开关元件suha免于过热的过热保护功能。

参见图26，驱动电路drh包括第六电阻器76d，代替第五电阻器76c。第六电阻器76d具有相对的第一和第二端，并且第六电阻器76d的第二端经由公共信号接地连接至第二u相上臂开关元件suhb的源极。

开关模块swa配置成可选择地将第四电源75的正端子、第四电阻器76b的第一端以及第六电阻器76d的第一端中的任一者连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。第六电阻器76d具有设定成低于第四电阻器76b的电阻值rb的电阻值rd。

根据第九实施例的控制系统100c包括设置成靠近第一u相上臂开关元件suha的温度传感器152以用于测量第一u相上臂开关元件suha的温度。第九实施例可使用温度敏感二极管或热敏电阻作为温度传感器152。过热保护器151获取由温度传感器152测量的第一u相上臂开关元件suha的温度。

以下参考图27描述由过热保护器151执行的过热保护任务。图27示出过热保护器151周期性执行的过热保护任务的指令的示例。

在步骤s40，过热保护器151获取由温度传感器152测量的第一u相上臂开关元件suha的温度，作为igbt温度tig。接着，在步骤s41，过热保护器151确定获取的igbt温度tig是否已超过预定的阈值温度tα。

在确定获取的igbt温度tig还未超过阈值温度tα后(步骤s41中的“否”)，过热保护任务前进至s42。在步骤s42，过热保护器151控制开关模块swa以执行以下步骤之一：

(1)将第四电阻器76b的第一端连接至第二运算放大器72的非反相输入端子或者

(2)以与第一实施例相同的方式保持第四电阻器76b的第一端连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。

否则，在确定获取的igbt温度tig已超过阈值温度tα后(步骤s31中的“是”)，过热保护任务前进至s43。在步骤s43，过热保护器151控制开关模块swa以执行以下步骤之一：

(1)将第六电阻器76d的第一端连接至第二运算放大器72的非反相输入端子或者

(2)维持第六电阻器76d的第一端连接至第二运算放大器72的非反相输入端子。

步骤s41和s43中的操作例如用作电压调节器。

第六电阻器76d的电阻值rd设定成低于第四电阻器76b的电阻值rb，从而导致连接至第二运算放大器72的非反相输入端子的第三电阻器76a的第二端处的电势较低。这增加施加至第二u相上臂开关元件suhb的栅极的电压。这导致流过第二u相上臂开关元件suhb的漏极电流id的量较大，从而导致流过第一u相上臂开关元件suha的漏极电流id的量较小。这防止第一u相上臂开关元件suha过热。

如上所述，驱动电路drh保护第一u相上臂开关元件suha免于过热。除了与如由第一实施例所实现的有利效果相同的有利效果，这实现驱动电路drg的较高的可靠性，作为特殊有利效果。

第十实施例

以下参考图28至31b描述根据本公开的第十实施例的驱动电路dri。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路dri的结构作为典型示例。

根据第十实施例的驱动电路dri的结构和/或功能与根据第六实施例的驱动电路dre在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第六与第十实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

根据第十实施例的放电栅极电阻器61c将被称为第一放电栅极电阻器61c。

驱动电路dri包括具有相对的第一和第二端的第二放电栅极电阻器61d、以及第一实施例中所述的第二放电开关元件77。第二放电栅极电阻器71c的第一端连接至第二u相上臂开关元件suhb的栅极。第二放电栅极电阻器71的第二端经由第二断开保持开关元件130和公共信号接地连接至第二u相上臂开关元件suhb的源极。从第一u相上臂开关元件suha的栅极经由第一断开保持开关元件120延伸至其发射极的电路经定义为第一断开保持路径。类似地，从第二u相上臂开关元件suhb的栅极经由第二断开保持开关元件130延伸至其源极的电路经定义为第二断开保持路径。

驱动电流dri包括连接在第一u相上臂开关元件suha的栅极与发射极之间的栅极电容器160。

驱动控制器80c配置成除了监测第一u相上臂开关元件suha的栅电压以外还监测第二u相上臂开关元件suhb的栅电压。

当接通命令的驱动信号输入至驱动控制器80c时，驱动控制器80c维持第一放电开关元件67、第二放电开关元件77、第一断开保持开关元件120以及第二断开保持开关元件130处于断开状态。

在确定驱动信号从接通命令改变为断开命令后，驱动控制器80c首先将第二放电开关元件77从断开状态改变为接通状态，之后再将第一放电开关元件67从断开状态改变为接通状态。

另外，除了使用如在第六实施例中所述的第一断开保持开关元件120执行第一u相上臂开关元件suha的断开保持任务(将被称为第一断开保持任务)以外，驱动控制器80c配置成使用第二断开保持开关元件130执行第二u相上臂开关元件suhb的第二断开保持任务。

具体地，驱动控制器80c判定驱动信号是否表示断开命令以及第一u相上臂开关元件suha的监测的栅电压是否等于或低于预定的断开保持电压；第一断开保持电压设定成等于或低于第一u相上臂开关元件suha的第一阈值vth1。

在确定驱动信号表示断开命令且第一u相上臂开关元件suha的监测的栅电压等于或低于第一断开保持电压后，驱动控制器80c将第一断开保持开关元件120从断开状态改变为接通状态。否则，在确定驱动信号不表示断开命令和/或第一u相上臂开关元件suha的监测的栅电压高于关保持断开电压后，驱动控制器80c维持第一关保持开关元件120处于断开状态。

另外，驱动控制器80c判定驱动信号是否表示断开命令以及第二u相上臂开关元件suhb的监测的栅电压是否等于或低于预定的第二断开保持电压；第二断开保持电压设定成等于或低于第二u相上臂开关元件suhb的第二阈值vth2。

在确定驱动信号表示断开命令且第二u相上臂开关元件suhb的监测的栅电压等于或低于第二断开保持电压后，驱动控制器80c将第二断开保持开关元件130从断开状态改变为接通状态。否则，在确定驱动信号不表示断开命令和/或第二u相上臂开关元件suhb的监测的栅电压高于断开保持电压后，驱动控制器80c维持第二断开保持开关元件130处于断开状态。

接着，以下描述为什么栅极电容器160连接在第一u相上臂开关元件suha的栅极与发射极之间的原因。

图29示意性示出第一u相上臂开关元件suha具有的寄生电容器。也就是说，寄生电容器包括栅极与发射极之间的输入电容器、栅极与集电极之间的反馈电容器以及集电极与发射极之间的输出电容器。

接着，图30a示出驱动信号如何随时间变化，图30b示出第一u相上臂开关元件suha的栅源电压vge如何随时间变化，以及图30c示出第一u相上臂开关元件suha的集电极-发射极电压vce如何随时间变化。

当驱动信号在时刻t31从断开命令改变为接通命令时，充电任务导致输入电容器和栅极电容器160开始基于用作电源的恒定电压源50来充电(见图31a)。输入电容器中的充电的开始导致栅电压vge上升。

之后，栅电压vge在时刻t32处达到第一阈值电压vth1。这造成第一u相上臂开关元件suha接通，以使得集电极电流ic开始流过第一u相上臂开关元件suha，并且集电极-发射极电压vce开始下降。

之后，反馈电容器与输出电容器开始基于各自用作电源的恒定电压源50和栅极电容器160来充电(见图31b)。与第一u相上臂开关元件suha的栅极与发射极之间没有设置栅极电容器160情况下的比较性示例相比，这导致第一u相上臂开关元件suha的反馈电容器和输出电容器更快地充电。与比较性示例中由时刻t32之后的虚曲线所示的集电极-发射极电压vce的下降速度相比，第一u相上臂开关元件suha的加速充电导致集电极-发射极电压vce的下降速度较快，由时刻t32之后的实线所示。

也就是说，除了与由第一实施例实现的有利效果相同的有利效果以外，驱动电路dri实现以下特殊有利效果。

具体地，驱动电路dri实现第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的每一个的错误接通的可靠性较高且尺寸较小。另外，驱动电路dri能够使第一u相上臂开关元件suha的接通时间短于比较性示例，从而导致第一u相上臂开关元件suha的开关损耗较低。

此外，驱动电路dri包括仅为第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb中的第一u相上臂开关元件suha设置的栅极电容器160。这导致：

(1)与为各第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb设置栅极电容器160的情况相比，从恒定电压源50供应的对栅极电容器160进行充电的电力量较低

(2)与为各第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb设置栅极电容器160的情况相比，驱动电路dri的部件的数量较低。

第十一实施例

以下参考图32至34b描述根据本公开的第十一实施例的驱动电路drj。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路drj的结构作为典型示例。

根据第十一实施例的驱动电路drj的结构和/或功能与根据第十实施例的驱动电路dri在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第十与第十一实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

代替栅极电容器160，驱动电路drj包括连接在仅第二u相上臂开关元件suhb的栅极与发射极之间的栅极电容器170，第二u相上臂开关元件suhb的第二阈值电压vth2低于第一u相上臂开关元件suha的第一阈值电压vth1。

接着，以下描述为什么栅极电容器170仅连接在第二u相上臂开关元件suhb的栅极与发射极之间的原因。

图33a示意性示出第二u相上臂开关元件suhb具有的寄生电容器。也就是说，寄生电容器包括栅极与源极之间的输入电容器、栅极与源极之间的反馈电容器以及集电极与源极之间的输出电容器。

接着，图34a示出第二u相上臂开关元件suhb的栅源电压vge如何随时间变化，图34b示出第一u相下臂开关元件sula的栅极-发射极电压vge如何随之间变化。

当驱动信号在时刻t41从接通命令改变为断开命令时，放电任务造成第二u相上臂开关元件suhb的栅极电压vgs开始下降。之后，栅电压vge在时刻t42处达到第二阈值电压vth2。当栅极电压vgs变成设定成等于或低于第二阈值电压vth2的第二断开保持电压时，这造成第二u相上臂开关元件suhb断开，且第二断开保持开关元件130断开。

之后，第一u相下臂开关元件sula的充电任务造成第一u相下臂开关元件sula的栅电压vge开始上升。当第一u相下臂开关元件sula的栅电压在时刻t43达到第一阈值vth1时，第一u相下臂开关元件sula从断开状态改变为接通状态。这导致第一u相下臂开关元件sula的集电极-发射极电压vce变成基本上等于零，以使得电池10的端子电压施加在第二u相上臂开关元件suhb的漏极与源极两端。这导致第二u相上臂开关元件suhb的漏源电压快速上升，从而造成电荷经由对应的反馈电容器流入第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的每一个的栅极。如果没有为第二u相上臂开关元件suhb设置栅极电容器170，这可能造成第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的每一个的栅极电压。

如上所述，第二u相上臂开关元件suhb的第二阈值电压vth2设定成低于第一u相上臂开关元件suha的第一阈值电压vth1。如果没有为第二u相上臂开关元件suhb设置栅极电容器170，电荷经由对应的反馈电容器流入第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的每一个的栅极造成第二u相上臂开关元件suhb被错误地断开，而不管第二断开保持开关源极130的接通状态。

相比之下，驱动电路drj包括连接在第二u相上臂开关元件suhb的栅极与源极之间的栅极电容器170，第二u相上臂开关元件suhb的第二阈值电压vth2低于第一u相上臂开关元件suha的第一阈值电压vth1。即使电荷经由对应的反馈电容器流入第二u相上臂开关元件suhb的栅极，此配置也能够使电荷存储在栅极电容器170中，从而导致第二u相上臂开关元件suhb的栅电压vgs的增加减小(见图33b)。与没有为第二u相上臂开关元件suhb设置栅极电容器170的情况(由时刻t43之后的虚曲线所示)相比，这防止第二u相上臂开关元件suhb的栅电压上升到第二阈值电压vth2，由时刻t43之后的实曲线所示。这防止第二u相上臂开关元件suhb错误地接通。

驱动电路drj实现与由根据第十实施例的驱动电路dri所实现的有利效果相同的有利效果。

特别地，驱动电路drj防止错误地接通第二u相上臂开关元件suhb。

第十二实施例

以下参考图35至36描述根据本公开的第十二实施例的驱动电路drk。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路drk的结构作为典型示例。

根据第十二实施例的驱动电路drk的结构和/或功能与根据第十实施例的驱动电路dri在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第十与第十二实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

代替栅极电容器160，驱动电路drk包括连接在第一充电电阻器61b的第二端与第一u相上臂开关元件suha的栅极之间的片式磁珠元件(即具有片状的电感元件)180，作为电感器元件的示例。

也就是说，仅为第一u相上臂开关元件suha设置片式磁珠元件180，第一u相上臂开关元件suha的第一阈值电压vth1高于第二u相上臂开关元件suhb的第二阈值电压vth2。

接着，以下描述为什么片式磁珠元件180仅连接至第一u相上臂开关元件suha的栅极的原因。

图36示意性示出放电任务造成第一断开保持开关元件120和第二断开保持开关元件130处于接通状态。这导致经由公共信号接地在第一断开保持开关120、片式磁珠元件180、第一u相上臂开关元件suha的输入电容器、第二u相上臂开关元件suhb的源极、第二断开保持开关130以及第一u相上臂开关元件suha的发射极之间设置闭合电路。此闭合电路将被称为断开持续闭合电路。

在此时，因任何原因导致的噪声可转移至断开持续闭合电路。如果片式磁珠元件180设置在断开持续闭合电路中，那么这可能造成在断开持续闭合电路中发生谐振，从而导致第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的每一个的可靠性较低。

根据第十二实施例的片式磁珠元件180旨在解决这种问题。具体地，设置在断开持续闭合电路中的片式磁珠元件180具有配置成使得输入至其的信号频率越高，其电感越高的电感-频率特性。这能够使噪声从断开持续闭合电路中消除。

如果为第二u相上臂开关元件suhb设置片式磁珠元件，那么转移至断开持续闭合电路的噪声可能造成第二u相上臂开关元件suhb的栅电压vgs增大至第二阈值电压vth2。这可能导致第二u相上臂开关元件suhb错误地接通。

为了解决这种问题，仅为第一u相上臂开关元件suha设置片式磁珠元件180，第一u相上臂开关元件suha的第一阈值电压vth1高于第二u相上臂开关元件suhb的第二阈值电压vth2。即使噪声转移至断开持续闭合电路，这也能防止栅电压vge增大至第一阈值电压vth1。

因此，根据第十二实施例的驱动电路drk防止谐振发生在断开持续闭合电路中，同时防止第一u相上臂开关元件suha在断开保持任务期间错误地接通。除了与由根据第十实施例的驱动电路dri所实现的有利效果相同的有利效果以外，这实现了逆变器20的可靠性更高。

十三实施例

以下参考图37至38描述根据本公开的第十三实施例的驱动电路drl。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路drl的结构作为典型示例。

根据第十三实施例的驱动电路drl的结构和/或功能与根据第十二实施例的驱动电路drk在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第十二与第十三实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

代替片式磁珠元件180，驱动电路drl包括连接在第二充电电阻器71b的第二端与第二u相上臂开关元件suhb的栅极之间的片式磁珠元件190。

也就是说，仅为第二u相上臂开关元件suhb设置片式磁珠元件190，在第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb中，第二u相上臂开关元件suhb要比第一u相上臂开关元件suha更晚地接通且更早地断开。

接着，以下描述为什么片式磁珠元件190仅连接至第二u相上臂开关元件suhb的栅极的原因。

图38示意性示出充电任务期间驱动电路drl的部分。这导致在第二充电开关元件70、第二充电电阻器71b、片式磁珠元件190、第二u相上臂开关元件suhb的输入电容器、第一u相上臂开关元件suha的输入电容器、第一充电电阻器61b以及第一充电开关元件60之间设置的闭合电路。此闭合电路将被称为接通持续闭合电路。

在此时，因任何原因导致的噪声可能转移至接通持续闭合电路。如果片式磁珠元件190设置在接通持续闭合电路中，那么这可能造成在接通持续闭合电路中发生谐振，从而导致第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的每一个的可靠性较低。

根据第十三实施例的片式磁珠元件190旨在解决这种问题。具体地，设置在接通持续闭合电路中的片式磁珠元件190具有配置成使得输入至其的信号频率越高，其电感越高的电感-频率特性。这能够使噪声从接通持续闭合电路中消除。

如果为第一u相上臂开关元件suha设置片式磁珠元件，那么片式磁珠元件可能对以下方面导致不利效果：

(1)充电任务期间的第一u相上臂开关元件suha的栅极的充电

(2)放电任务期间的第一u相上臂开关元件suha的栅极的放电。

为了解决这种问题，仅为第二u相上臂开关元件suhb设置片式磁珠元件190，第二u相上臂开关元件suhb要比第一u相上臂开关元件suha更晚地接通且更早地断开。与对第一u相上臂开关元件suha的充电和放电的不利效果相比，这以较小的水平维持对第二u相上臂开关元件suhb的充电和放电的不利效果。

因此，根据第十三实施例的驱动电路drl防止谐振发生在接通持续闭合电路中，同时防止第一u相上臂开关元件suha的开关损耗由于片式磁珠元件190而增加。

第十四实施例

以下参考图39至43描述根据本公开的第十四实施例的驱动电路drm。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路drm的结构作为典型示例。

根据第十四实施例的驱动电路drm的结构和/或功能与根据第三实施例的驱动电路drk在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第三与第十四实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

与图9所示的驱动电路drb的结构相比，在驱动电路drm中，消除了部件62至65、66a和66b。第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb由mosfet构成，该mosfet具有相同的规格以及图2a和2b所示的相同的电压-电流特性。

参见图39，当对应的开关元件的栅电压设定成对应于恒定电压源50a的输出电压vha的其上限时，第十四实施例配置成使得可流过第一u相上臂开关元件suha的漏极电流id的上限和可流过第二u相上臂开关元件suhb的漏极电流id的上限设定成彼此相同。也就是说，根据每个开关元件的栅电压设定成对应于恒定电压源50a的输出电压vha的其上限，第一u相上臂开关元件suha的估计的导通电阻与第二u相上臂开关元件suhb的估计的导通电阻相同。

另外，第一和第二开关元件suha和suhb、sula和sulb、svha和svhb、svla和svlb、swha和swhb以及swla和swlb用于执行在三相定子线圈30u、30v和30w中感应的三相交流(ac)电的同步整流。这生成dc电流以作为回扫电流流到作为直流(dc)电源的电池10。

第一栅极电阻器构件61具有栅极电阻值rma，第二栅极电阻器构件71也具有栅极电阻值rmb，该栅极电阻值rmb设定成低于第一栅极电阻器构件61的栅极电阻值rma。

上臂开关元件suha、suhb、svha、svhb、swha和swhb的漏极用作上臂输入端子，上臂开关元件suha、suhb、svha、svhb、swha和swhb的源极用作上臂输出端子。类似地，下臂开关元件sula、sulb、svla、svlb、swla和swlb的漏极用作下臂输入端子，下臂开关元件sula、sulb、svla、svlb、swla和swlb的源极用作下臂输出端子。

当对应的开关元件处于接通状态时，上臂开关元件suha、suhb、svha、svhb、swha以及swhb和下臂开关元件sula、sulb、svla、svlb、swla和swlb的每一个允许电流通过其从漏极流到源极以及从源极流到漏极。

图40示意性示出回扫电流如何从u相线圈30u经由第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb流到电池10的正端子。图41还示出回扫电流如何从电池10的负端子经由第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb流到u相线圈30u。

以下描述针对使用第一和第二u相上臂和下臂开关元件suha、suhb、sula和sulb的同步整流如何使用u相、v相和w相的每一个的开关元件，作为典型示例。

以下使用图42a至42f描述针对图40的情况下的同步整流如何使用第一和第二u相上臂和下臂开关元件suha、suhb、sula和sulb。

图42a示意性示出输入至驱动控制器80d的开关元件suha和suhb的上臂驱动信号如何随时间变化。图42b示意性示出输入至驱动控制器80d的开关元件sula和sulb的下臂驱动信号如何随时间变化。图42c至42f示意性示出如何驱动相应的u相开关元件suha、suhb、sula和sulb。图42a至42f可集体地称为图42。

如图42所示的示例中示出，在时刻t51之前，下臂开关信号已被设定为接通命令，使得第一u相下臂开关元件sula和第二u相下臂开关元件sulb已经接通。这能够使电流从u相线圈30u经由第一u相下臂开关元件sula和第二u相下臂开关元件sulb流到电池10的负端子。

当下臂驱动信号在时刻t51改变为断开命令时，第二u相下臂开关元件sulb在时刻t51之后的时刻t52断开。之后，第一u相下臂开关元件sula在时刻t52之后的时刻t53断开。

在从时刻t51起已经过去死区时间后，上臂驱动信号改变为接通命令以在时刻t54开始同步整流。

如上所述，驱动控制器80开始第一u相上臂开关元件suha的接通驱动，以由此在时刻55将开关元件suha改变为接通状态，第一u相上臂开关元件suha的栅极的充电速度低于第二u相上臂开关元件suhb的栅极的充电速度。这能够使回扫电流从u相线圈30u经由第一u相上臂开关元件suha流到电池10的正端子。

之后，驱动控制器80开始第二u相上臂开关元件suhb的接通驱动，以在时刻56将对应的开关元件suhb改变为接通状态，第二u相上臂开关元件suhb的栅极的充电速度高于第一u相上臂开关元件suha的栅极的充电速度。这能够使回扫电流从u相线圈30u经由第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb流到电池10的正端子，如图40所示。

之后，上臂驱动信号改变为断开命令以在时刻t57停止同步整流。响应于上臂驱动信号的断开命令，驱动控制器80开始第二u相上臂开关元件suhb的断开驱动，以在时刻58首先将对应的开关元件suhb改变为断开状态，第二u相上臂开关元件suhb的栅极的充电速度高于第一u相上臂开关元件suha的栅极的充电速度。

在时刻t58之后，驱动控制器80开始第一u相上臂开关元件suha的断开驱动，以由此在时刻59将对应的开关元件suha改变为断开状态，第一u相上臂开关元件suha的栅极的充电速度低于第二u相上臂开关元件suhb的栅极的充电速度。这禁止回扫电流从u相线圈30u通过第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb流到电池10的正端子。

以下使用图43a至43f描述针对图41的情况下的同步整流如何使用第一和第二u相上臂和下臂开关元件suha、suhb、sula和sulb。

图43a至43f分别对应于图42a至42f。

如图43所示的示例中示出，在时刻t61之前，上臂开关信号已被设定为接通命令，使得第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb已经接通。这能够使电流从电池10经由第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb流到u相线圈30u。

当上臂驱动信号在时刻t61改变为断开命令时，第二u相下臂开关元件suhb在时刻t61之后的时刻t62断开。之后，第一u相上臂开关元件suha在时刻t62之后的时刻t63断开。

在从时刻t61起已经过去死区时间后，下臂驱动信号改变为接通命令以在时刻t64开始同步整流。

如上所述，驱动控制器80开始第一u相下臂开关元件sula的接通驱动，以由此在时刻35首先将开关元件sula改变为接通状态，第一u相下臂开关元件sula的栅极的充电速度低于第二u相下臂开关元件sulb的栅极的充电速度。这能够使回扫电流从电池10经由第一u相下臂开关元件sula流到u相线圈30u。

之后，驱动控制器80开始第二u相下臂开关元件sulb的接通驱动，以在时刻t66将对应的开关元件sulb改变为接通状态，第二u相下臂开关元件sulb的栅极的充电速度高于第一u相下臂开关元件sula的栅极的充电速度。这能够使回扫电流从电池10经由第一u相下臂开关元件sula和第二u相下臂开关元件sulb流到u相线圈30u，如图41所示。

之后，下臂驱动信号改变为断开命令以在时刻t67停止同步整流。响应于下臂驱动信号的断开命令，驱动控制器80开始第二u相下臂开关元件sulb的断开驱动，以在时刻t68首先将对应的开关元件sulb改变为断开状态，第二u相下臂开关元件sulb的栅极的充电速度高于第一u相下臂开关元件sula的栅极的充电速度。

在时刻t68之后，驱动控制器80开始第一u相下臂开关元件sula的断开驱动，之后，以由此在时刻t69将对应的开关元件sula改变为断开状态，第一u相下臂开关元件sula的栅极的充电速度低于第二u相下臂开关元件sulb的栅极的充电速度。这禁止回扫电流从电池10的负端子通过第一u相下臂开关元件sula和第二u相下臂开关元件sulb流到u相线圈30u。

除了与由根据第三实施例的驱动电路drb所实现的有利效果相同的有利效果以外，驱动电路drm实现能够使驱动电路drm执行三相ac电的同步整流的有利效果。

第十五实施例

以下参考图44和45描述根据本公开的第十五实施例的控制系统100d中的驱动电路drn。

类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路drn的结构作为典型示例。

根据第十五实施例的驱动电路drn的结构和/或功能与根据第十四实施例的驱动电路drm在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第十四与第十五实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

根据第十五实施例的驱动电路drn配置成当开关元件suha和suhb处于接通状态时使流过第一u相上臂开关元件suha的漏极电流id和流过第二u相上臂开关元件suhb的漏极电流id相等。

图44示意性示出用于u相上臂开关模块20uh的驱动电路drn。

除了图39所示的驱动电路drm的结构以外，驱动电路drn包括第一电压调节器200a和第二电压调节器200b。第一和第二电压调节器200a和200b的每一个具有输入端子、输出端子和控制端子。第一电压调节器200a和第二电压调节器200b的每一个的输入端子连接至恒定电压源50a。第一电压调节器200a的输出端子连接至第一充电开关元件60的输入端子，第二电压调节器200b的输出端子连接至第二充电开关元件70的输入端子。第一电压调节器200a和第二电压调节器200b的每一个的控制端子连接至驱动电路drn的驱动控制器80d。

第一电压调节器200a和第二电压调节器200b的每一个能用于将恒定电压源50a的输出电压vha调节为可变可控的输出电压。也就是说，驱动控制器80d控制第一电压调节器200a和第二电压调节器200b的每一个以改变第一电压调节器200a和第二电压调节器200b中的对应一个的输出电压。第一电压调节器200a和第二电压调节器200b的每一个的输出电压供应至第一充电开关元件60和第二充电开关元件70中的对应一个的输入端子。

根据第十五实施例的控制系统100d包括用于检测流过第一u相上臂开关元件suha的漏极电流id的第一电流检测器210a以及用于检测流过第二u相上臂开关元件suhb的漏极电流id的第二电流检测器210b。类似于电流检测器90，第一电流检测器210a和第二电流检测器210b的每一个由第一u相上臂开关元件suha的第二u相上臂开关元件suhb中的对应一个的感测端子和感测电阻器构成。也就是说，第一电流检测器210a和第二电流检测器210b的每一个能够以与电流检测器90相同的方式检测流过第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb中的对应一个的漏极电流id。

第一电流检测器210a和第二电流检测器210b的每一个连接至驱动控制器80d，以使得

(1)由第一电流检测器210a检测的漏极电流id输入至驱动控制器80d，作为第一电流值ia

(2)由第二电流检测器210b检测的漏极电流id输入至驱动控制器80d，作为第二电流值ib。

之后，流过第一u相上臂开关元件suha的漏极电流id将被称为第一漏极电流id1，流过第二u相上臂开关元件suhb的漏极电流id将被称为第二漏极电流id2。

当电压(即栅电压)共同地施加到开关元件suha和suhb的栅极时，第一u相上臂开关元件suha的接通电阻理想地与第二u相上臂开关元件suhb的接通电阻相同，以使得第一漏极电流id1和第二漏极电流id2(经估计以流过相应的开关元件suha和suhb)理想地彼此相同。

不幸的是，可能由于第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb中的变化，存在第一漏极电流id1和第二漏极电流id2的不平衡。这可能造成由第一u相上臂开关元件suha生成的热量和由第二u相上臂开关元件suhb生成的热量不平衡。这可能导致第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb中的一者的寿命比另一者的寿命短。

鉴于这些情况，驱动控制器80d配置成基于第一电流值ia和第二电流值ib执行电流均等任务。

图45示出驱动控制器80d周期性执行的电流均等任务的指令的示例。注意，电流均等任务的单个执行将被称为一周期。

在电流均等任务的本周期的步骤s50中，驱动控制器80d判定第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb两者是否处于接通状态。

当确定第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb中的至少一者不处于接通状态时(步骤s50中的“否”)，驱动控制器80d终止电流均等任务。

否则，当判定第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb两者处于接通状态时(步骤s50中的“是”)，电流均等任务前进至步骤s51。

在步骤s51中，驱动控制器80d例如用作电流获取器以在步骤s51的本周期中从相应的第一电流检测器210a和第二电流检测器210b获取第一电流值ia和第二电流值ib。

然后，在步骤s52，驱动控制器80d基于所获取的第一电流值ia和第二电流值ib执行电流均等处理，从而基于所获取的第一电流值ia和第二电流值ib来控制第一电压调节器200a和第二电压调节器200b，以使得第一漏极电流id1和第二漏极电流id2彼此相等。

例如，在步骤s52，驱动控制器80d计算第一电流值ia与第二电流值ib之差。然后，在步骤s52，驱动控制器80d使第一电压调节器200a和第二电压调节器200b中的至少一者调节第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的栅极电压中的至少一者以由此使计算的差为零。这导致即使存在第一漏极电流id1和id2的不平衡，第一漏极电流id1与第二漏极电流id2之差也为零。

在完成步骤s52中的操作后，驱动控制器80d终止电流均等任务。

如上所述，驱动电路drn实现以下特殊有利效果：即使存在第一漏极电流id1与第二漏极电流id2的不平衡，也降低第一漏极电流id1与第二漏极电流id2的不平衡。驱动控制器80d在执行上述同步整流时执行电流均等任务。

第十六实施例

以下参考图46描述根据本公开的第十六实施例的控制系统100e中的驱动电路dro。类似于第一实施例，以下描述u相上臂开关模块20uh的驱动电路dro的结构作为典型示例。

根据第十六实施例的驱动电路dro的结构和/或功能与根据第一实施例的驱动电路dr在以下几点上不同。因此，以下主要描述不同点，并且省略或简化第一与第二实施例之间的相似部分(对相似部分分配了一致或相似的附图标记)的描述，由此消除冗余的描述。

参见图46，驱动电路dro包括在第十五实施例中描述的第一电流检测器210a和第二电流检测器210b，以及代替驱动控制器80的第一驱动控制器80a和第二驱动控制器80b。

控制系统100e包括代替控制器40的控制器40a。特别地，第一电流检测器210a和第二电流检测器210b经由未示出的隔离装置(诸如，上述光电耦合器)连接至控制器40a，以使得第一电流值ia和第二电流值ib经由隔离装置输入至控制器40a。

例如，控制器40a从驱动电路dro的每一个的相应的第一电流检测器210a和第二电流检测器210b获取第一电流值ia和第二电流值ib。

接着，控制器40a执行驱动信号生成任务以基于从驱动电路dro的每一个的相应的第一电流检测器210a和第二电流检测器210b发送的第一电流值ia和第二电流值ib生成三相命令电压，该三相命令电压具有彼此120电角度的相位差。

然后，控制器40a执行已知的上述pwm任务，在幅值上将生成的三相命令电压与周期性载波信号(诸如周期性三角载波信号)相比较。然后，控制器40a根据比较的结果生成用于驱动第一u相上臂开关元件suha的第一驱动信号和用于驱动第二u相上臂开关元件suhb的第二驱动信号。

第一和第二驱动信号中的每一个例如设计为脉冲电压信号，该脉冲电压信号具有与载波信号的周期相匹配的每个开关周期的可控占空比，即可控接通脉宽。

特别地，根据第十六实施例的控制器40a配置成以与第四实施例相同的方式(见图11a和11b)基于第一和第二电流值ia和ib选择第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb中的至少一者作为其驱动目标。也就是说，控制器40a在选择至少第一u相上臂开关元件suha作为其驱动目标时向第一驱动控制器80a发送第一驱动信号，并且当选择至少第二u相上臂开关元件suhb作为其驱动目标时向第二驱动控制器80b发送第二驱动信号。

当第一驱动信号表示接通命令时，第一驱动控制器80a基于发送至其的第一驱动信号执行充电任务以将第一u相上臂开关元件suha从断开状态改变为接通状态。否则，当第一驱动信号表示断开命令时，第一驱动控制器80a基于发送至其的第一驱动信号执行放电任务以将第一u相上臂开关元件suha从接通状态改变为断开状态。

类似地，当第二驱动信号表示接通命令时，第二驱动控制器80a基于发送至其的第二驱动信号执行充电任务以将第二u相上臂开关元件suhb从断开状态改变为接通状态。否则，当第二驱动信号表示断开命令时，第二驱动控制器80a基于发送至其的第二驱动信号执行放电任务以将第二u相上臂开关元件suhb从接通状态改变为断开状态。

如上所述，控制器40a配置成基于从驱动电路dro的每一个的相应的第一电流检测器210a和第二电流检测器210b发送的第一电流值ia和第二电流值ib生成三相命令电压。控制器40a可以基于电动发电机30中流动的三相电流估计将在下一控制时段流过第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的每一个的将来电流，而不需要获取每一个控制时段中的第一电流ia和第二电流ib的实际值。这导致与驱动电路dro在获取第一电流值ia和第二电流值ib时驱动第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的情况下的配置相比，不需要将流过第一u相上臂开关元件和第二u相上臂开关元件的每一个的电流的控制时段设定为过短的值。

构建逆变器20的开关模块20uh至20wl的每一个具有图46所示的配置。也就是说，根据第十六实施例的驱动控制器40a配置成基于每个相位的上臂开关元件和下臂开关元件之间的死区时间生成用于驱动模块20uh至20wl的每一个开关元件的第一驱动信号和第二驱动信号。例如，用于每个相位的第一上臂开关元件和第二上臂开关元件的第一驱动信号和第二驱动信号用作第一上臂驱动信号和第二上臂驱动信号，且用于用于每个相位的第一下臂开关元件和第二下臂开关元件的第一驱动信号和第二驱动信号用作第一下臂驱动信号和第二下臂驱动信号。

这进一步可靠地防止每个相位的第一上臂开关元件和第二上臂开关元件短路至对应相位的第一下臂开关元件和第二下臂开关元件。

变形例

本公开不限于以上实施例，且因此以上实施例可彼此自由地结合或者在本公开的范围内可变地修改。

第一至第十六实施例配置成使得每一个开关模块由彼此并联连接的第一和第二开关元件构成，诸如u相上臂开关模块20uh由彼此并联连接的第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb构成。然而，本公开不限于此配置。具体地，每个开关模块可由彼此并联连接的三个或更多个开关元件构成。例如，每个开关模块可由彼此并联连接的两个igbt和一个mosfet构成。

当每个开关模块可由彼此并联连接的至少三个开关元件构成时，开关模块可配置成同时地将至少三个开关元件中的至少两个开关元件比剩下的至少一个开关元件更早地从接通和断开状态中的一个改变为另一个。类似地，开关模块可配置成同时地将至少开关元件中的至少两个开关元件比剩下的至少一个开关元件更晚地从接通和断开状态中的一个改变为另一个。

考虑第一变形例，其中每个开关模块可由彼此并联连接的第一igbt和第二igbt以及至少一个mosfet构成。在此第一实施例中，每个开关模块可配置成依次将第一和第二igbt从接通状态和断开状态中的一个改变为另一个。例如，每个开关模块可配置成将要被较晚地接通的第一igbt的栅极的充电速度比要被较早地接通的第二igbt的栅极的充电速度快。

例如，如在第一实施例中所述，第一栅极电阻器构件61和第二栅极电阻器构件71例如用作速度调节器以调节前往或离开第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb中的至少一者的栅极的电荷的移动速度，但本公开不限于此。

具体地，驱动控制器80例如包括由图3中的虚线表示的速度变换器f2。速度变换器f2调节施加至第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的至少一者的栅极的电压，以调节至第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的至少一者的栅极的电荷的移动速度。类似地，速度变换器f2调节第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的至少一者的栅极放电从而下降到的放电目标电压，以调节离开第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的至少一者的栅极的电荷的移动速度。

例如，如图3所示，基于第一反馈电压vout1的增加而施加至第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的至少一者的栅极的电压越高，第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的至少一者的栅极的充电速度就会越大。此外，第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的至少一者的栅极的放电目标电压越低，从第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的至少一者的栅极的放电速度就会越低。例如，从偏置电源78输出的负电压的幅值越大，第二u相上臂开关元件suhb的栅极的放电目标电压越低。

第一至第十六实施例的每一个可配置成执行以下各项中的至少一项

(1)相对于第一u相上臂开关元件suha的栅极的充电速度增加第二u相上臂开关元件suhb的栅极的充电速度

(2)相对于从第一u相上臂开关元件suha的栅极的放电速度增加从第二u相上臂开关元件suhb的栅极的放电速度。

根据第七实施例的第一分压电阻器141的电阻值和第二分压电阻器142的电阻值可以彼此不同。

第七实施例可修改为具有以下配置：每个开关模块由彼此并联连接的至少第一至第三开关元件构成。

在此修改的第七实施例中，驱动控制器80可配置成至少获取第一开关元件的第一充电目标电压与第二开关元件的第二充电目标电压之间的分压。这能够基于所获取的分压来判断当驱动信号表示接通命令时，驱动电路drf中是否存在电故障。

类似地，在此修改的第七实施例中，驱动控制器80可配置成至少获取第一开关元件的第一放电目标电压与第二开关元件的第二放电目标电压之间的分压。这能够基于所获取的分压来判断当驱动信号表示断开命令时，驱动电路drf中是否存在电故障。

根据第七实施例的驱动电路drf可配置成不执行图20中所示的电故障判定任务与图22中所示的电故障判定任务之一。

不需要在第八实施例的控制系统100b中提供温度传感器150并且也不需要在第九实施例的控制系统100c中提供温度传感器150。也就是说，根据此修改的第八实施例的过热保护器151可配置成有关于例如第二u相上臂开关元件suhb的预定温度特性，计算第二u相上臂开关元件suhb的温度。类似地，根据此修改的第九实施例的过热保护器152可配置成有关于例如第一u相上臂开关元件suha的预定温度特性，计算第一u相上臂开关元件suha的温度。

例如，与第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的每一个的阈值电压相关联的电压参数与开关元件suha和suhb中的对应一者的温度之间的预定关系信息可用作开关元件suha和suhb中的对应一者的温度特性。也就是说，半导体开关元件(诸如igbt或mosfet)的温度越高，半导体开关元件的阈值电压越低。

也就是说，过热保护器151和过热保护器152的每一个可配置成监测开关元件suhb和suha中的对应一者的栅电压以获取开关元件suhb和suha中的对应一者的米勒(miller)电压，作为电压参数。然后，过热保护器151和过热保护器152的每一个可配置成有关于对应的关系信息和开关元件suhb和suha的对应一者的所获取米勒电压来获取开关元件suhb和suha的每一个的温度。

作为另一个示例，漏极电流id和集电极电流ic的每一个的变化速度与开关元件suhb和suha的对应一者的温度之间的预定关系信息可用作开关元件suhb和suha的对应一者的温度特性。也就是说，半导体开关元件(诸如igbt或mosfet)的温度越低，流过半导体开关元件的漏极电流或集电极电流的变化速度越大。

也就是说，过热保护器151和过热保护器152的每一个可配置成监测漏电流id和集电极电流ic中的对应一者的变化速度。然后，过热保护器151和过热保护器152的每一个可配置成有关于对应的关系信息和漏极电流id和集电极电流ic中的对应一者的所获取的变化速度来获取开关元件suhb和suha的每一个的温度。

根据第七实施例的驱动电路drf的结构可应用于根据第八实施例的驱动电路drg或根据第九实施例的驱动电路drh。

第一实施例的驱动电路dr配置成逐渐减小恒定电压源50的输出电压vh，由此对第二u相上臂开关元件suhb的栅极施加逐渐减小的电压，但本发明不限于此。

具体地，驱动电路dr可配置成逐渐增加恒定电压源50的输出电压，由此向第二u相上臂开关元件suhb的栅极施加逐渐增加的电压。

根据第一实施例的驱动电路dr可安装到电路板，除非第一充电开关元件60a和第二充电开关元件70以及第一放电开关元件67和第二放电开关元件77可设置在电路板之外。此变形例导致在驱动电路dr的电路板中生成的热量较低。

附加的栅极电容器可连接在根据第十实施例的第二u相上臂开关元件suhb的栅极与源极之间。

第十至第十二实施例的每一个可使用恒定电流控制以便对第一u相上臂开关元件suha和第二u相上臂开关元件suhb的每一个的栅极进行充电，代替恒定电压控制。

片式磁珠元件180可设置在第一断开保持开关元件120与第一u相上臂开关元件suha的发射极之间且位于第一断开保持路径上。

在步骤s33中，根据步骤s31中的肯定判定，过热保护器151可配置成增加第一u相上臂开关元件suha的栅电压vge以代替降低第二u相上臂开关元件suhb的栅电压vgs。

此变形例降低第一u相上臂开关元件suha的接通电阻以由此增加流过第一u相上臂开关元件suha的集电极电流ic的量。这导致流过第二u相上臂开关元件suhb的漏极电流id的量较小，由此防止第二u相上臂开关元件suhb过热。

在步骤s43中，根据步骤s41中的肯定判定，过热保护器151可配置成降低第二u相上臂开关元件suhb的栅电压vgs以代替增加第一u相上臂开关元件suha的栅电压vge。

此变形例增加第一u相上臂开关元件suha的接通电阻以由此减小流过第一u相上臂开关元件suha的集电极电流ic的量。这防止第一u相上臂开关元件suha过热。

第一阈值电压vth1可设定为低于第二阈值电压vth2。当此变形例应用于第十一实施例时，可仅为第一u相上臂开关元件suha设置栅极电容器。当此变形例应用于第十二实施例时，可仅为第二u相上臂开关元件suhb设置片式磁珠元件。

除了至少一个igbt和至少一个mosfet的组合，第一至第十三实施例的每一个的开关模块可由两个或更多个开关元件的组合构成。

在第一至第十三实施例的每一个中，电动发电机30不限于永磁同步电机，而且可设定为例如绕线磁场同步电机或同步磁阻电机。另外，电动发电机30不限于同步电机，而且可设定为另一个旋转电机，诸如感应旋转电机。电动发电机30不限于用作车辆的主发动机。具体地，电动发电机30可用作电力转向系统的辅助电机或用作构建空调的电压缩机的电机。

虽然本文描述了本公开的说明性实施例，本公开不限于本文所述的实施例，而包括具有(例如跨多个实施例的多个方面的)修改、省略、组合、调整和/或替代的任何与所有实施例，如基于本公开将被本领域技术人员所理解。基于权利要求书中所采用的语言，权利要求书中的限制被宽泛地解释，并且不限于本说明书中或在申请进程期间所述的示例，这些示例被解释为非排他的。