基于光耦的控制电路及其方法与流程

本公开涉及电子电路领域，更具体地，涉及基于光耦的控制电路及其方法。

背景技术：

出于成本和电气安全考虑，在安全扭矩关断(sto)电路中使用光耦。通常，在低安全性要求系统中，sto极少被触发。也即，光耦的原边(发光二极管，led)在极长的时间段内处于常通状态。这将会严重降低光耦的寿命。另外，由于几乎没有机会关断光耦的led进行有效诊断，从而可能发生卡壳(stuck-at)故障而影响安全。

通常，光耦的可靠性并不很高(与其他类型隔离部件相比)。因此，在高安全性要求系统中，对光耦是否正常工作进行诊断是重要的。常规方法是在sto通道(通常，为了高可靠性/安全性，采用冗余配置，例如使用两路sto通道)中增加反向光耦，以便触发在线动态检查信号。这导致成本以及电路/软件复杂度的增加。另一种方法是在sto通道中使用动态电源，但是需要增加变压器，而这将占据大量空间。

技术实现要素：

有鉴于此，本公开的目的至少部分地在于提供一种基于光耦的控制电路及其方法，能够以相对简单的方式实现光耦寿命的延长以及电路可靠性/安全性的增加。

根据本公开的实施例，提供了一种控制电路，包括第一控制支路。第一控制支路包括：第一控制信号输入端，用于接收第一关断功能控制信号；第一光耦，包括原边和副边，其中原边用于耦接至第一控制信号输入端，副边的输出用于控制向电机驱动电路的第一供电；第一原边通断控制电路，连接至第一光耦的原边，用于周期性接通和关断原边到第一控制信号输入端的耦接；以及第一副边滤波电路，连接至第一光耦的副边，用于对副边的输出进行滤波，其中第一副边滤波器被配置为截止频率低于第一原边通断控制电路所控制的原边的通断频率的低通滤波器。该控制电路还包括：诊断电路，用于基于第一光耦的副边的输出以及所述第一供电，诊断该控制电路的工作状态。

根据本公开的实施例，控制电路还可以包括第二控制支路。第二控制支路包括：第二控制信号输入端，用于接收第二关断功能控制信号；第二光耦，包括原边和副边，其中原边用于耦接至第二控制信号输入端，副边的输出用于控制向电机驱动电路的第二供电；第二原边通断控制电路，连接至第二光耦的原边，用于周期性接通和关断原边到第二控制信号输入端的耦接；以及第二副边滤波电路，连接至第二光耦的副边，用于对副边的输出进行滤波，其中第二副边滤波器被配置为截止频率低于第二原边通断控制电路所控制的原边的通断频率的低通滤波器，所述诊断电路还用于基于第二光耦的副边的输出以及所述第二供电，诊断该控制电路的工作状态。这种第二支路可以提供冗余配置。

根据本公开的实施例，第一原边通断控制电路和第二原边通断控制电路可以分别具有下述配置之一：串联配置，包括与相应光耦的原边串联连接的开关器件，该开关器件用于周期性导通和截止，以便使相应光耦的原边到相应控制信号输入端的耦接周期性接通和关断；或者并联配置，包括与相应光耦的原边并联连接的旁路支路，该旁路支路包括开关器件，该开关器件用于周期性导通和截止，以便周期性旁路相应光耦的原边。

根据本公开的实施例，第一原边通断控制电路和第二原边通断控制电路可以均具有串联配置，且共用相同的开关器件，或者具有相应的不同开关器件。或者，第一原边通断控制电路和第二原边通断控制电路之一可以具有串联配置，而另一个可以具有并联配置。或者，第一原边通断控制电路和第二原边通断控制电路均具有并联配置。

根据本公开的实施例，第一原边通断控制电路和第二原边通断控制电路可以包括振荡器，用于输出控制相应开关器件的振荡信号。第一原边通断控制电路和第二原边通断控制电路各自的振荡器的供电可以分别基于第一控制信号输入端处的输入和第二控制信号输入端处的输入。

根据本公开的实施例，第一原边通断控制电路和第二原边通断控制电路可以共用相同的振荡器。在第一控制信号输入端和第二控制信号输入端至少之一处的输入为高电平时，可以提供共用的振荡器的供电。

根据本公开的实施例，第一控制支路还可以包括：第一电力传输路径，用于从电源向电机驱动电路传输所述第一供电，其中，该第一电力传输路径包括第一开关器件，第一光耦的滤波后副边输出用于控制第一开关器件的通断，以便接通或关断第一电力传输路径。类似地，第二控制支路还可以包括：第二电力传输路径，用于从电源向电机驱动电路传输所述第二供电，其中，该第二电力传输路径包括第二开关器件，第二光耦的滤波后副边输出用于控制第二开关器件的通断，以便接通或关断第二电力传输路径。在这种情况下，当第一光耦的副边的输出表明副边处于持续断路状态，但第一供电具有足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路可以确定第一开关器件发生故障。另外，当第二光耦的副边的输出表明副边处于持续断路状态，但第二供电具有足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路可以确定第二开关器件发生故障。

根据本公开的实施例，低通滤波器可以包括第一电阻器和电容器构成的rc低通滤波器，在电容器两端提供滤波后的输出。另外，控制电路还可以包括：连接在电容器两端的第二电阻器，其中，第二电阻器的阻值相比于第一电阻器的阻值大至使得电容器的充电过程快于放电过程。

根据本公开的实施例，诊断电路在确定第一原边通断控制电路和第二原边通断控制电路中至少之一发生故障时，指示所述控制电路降级为在低安全等级工作或指示电机控制器停止针对电机驱动电路的驱动控制信号。

根据本公开的实施例，当第一光耦的副边的输出是振荡波形，且第一供电具有足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路可以确定第一控制支路处于正常工作状态。另外，当第一光耦的副边的输出表明副边处于持续断路状态，且第一供电具有不足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路可以确定第一控制支路中关断功能被激活或者第一光耦发生故障。另外，当第一光耦的副边的输出表明副边处于持续接通状态，且第一供电具有足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路可以确定第一光耦发生故障。

根据本公开的实施例，在第一控制支路和第二控制支路共用相同的振荡器的情况下，当第一控制支路和第二控制支路中一个支路上的光耦副边的输出是振荡波形且相应供电具有足以驱动电机驱动电路的电压，而第一控制支路和第二控制支路中另一个支路上的光耦副边的输出表明该副边处于持续断路状态且相应供电具有不足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路可以确定所述另一个支路中关断功能被激活或者相应光耦发生故障。另外，当第一光耦和第二光耦之一的副边的输出是振荡波形，另一个的副边的输出表明该副边处于持续接通状态，且第一供电和第二供电具有足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路可以确定副边处于持续接通状态的光耦发生故障。另外，当第一光耦和第二光耦的副边的输出表明第一光耦和第二光耦的副边均处于持续接通状态，且第一供电和第二供电具有足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路可以确定共用的振荡器发生故障。

根据本公开的实施例，第一关断功能控制信号可以是第一安全扭矩关断信号，在非高电平时指示关断向电机驱动电路的第一供电。类似地，第二关断功能控制信号可以是第二安全扭矩关断信号，在非高电平时指示关断向电机驱动电路的第二供电。

根据本公开的实施例，提供了一种用于运行上述控制电路的方法，包括如下步骤：在第一控制信号输入端处提供第一关断功能控制信号；通过第一原边通断控制电路，周期性接通和关断光耦的原边到第一控制信号输入端的耦接；基于第一副边滤波电路处提供的第一光耦的副边的滤波输出，控制向电机驱动电路的第一供电；以及基于第一光耦的副边的输出以及向所述第一供电，诊断控制电路的工作状态。

根据本公开的实施例，提供了一种电子设备，包括上述控制电路。

根据本公开的实施例，提供了一种存储介质，其上存储有可执行指令，该可执行指令在由一个或多个处理器执行时，使得该一个或多个处理器执行上述方法。

根据本公开的实施例，仍然使用光耦作为隔离部件，相比于其他隔离部件如磁、电容、rf耦合隔离器等，保持较低成本。另外，光耦工作于通断模式，而并不常通，故而可以优化其寿命。而且，还可以诊断电路的工作状态，并且在检测到故障时可以降级到低安全等级运行，但仍然保持工作。

附图说明

通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示意性示出了用于电机驱动的控制电路的方框图；

图2示意性示出了通过反向光耦进行诊断的电路图；

图3示意性示出了根据本公开实施例的控制电路的方框图；

图4示意性示出了根据本公开实施例的控制电路的电路图；

图5至8示意性示出了根据本公开不同实施例的原边通断控制电路的电路图；

图9示意性示出了根据本公开实施例的用于运行控制电路的方法的流程图。

贯穿附图，相同或相似的附图标记表示相同或相似的部件。

具体实施方式

以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。

在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。这里使用的词语“一”、“一个(种)”和“该”等也应包括“多个”、“多种”的意思，除非上下文另外明确指出。此外，在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。

在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。

除非另外明确指出，否则本说明书及所附权利要求中的数值参数是近似值，能够根据通过本公开的内容所得的所需特性改变。具体而言，所有使用于说明书及权利要求中表示组成的含量、反应条件等等的数字，应理解为在所有情况中是受到“约”的用语所修饰。一般情况下，其表达的含义是指包含特定数量在一些实施例中例如±10％或更多或更少的变化。

说明书与权利要求中所使用的序数例如“第一”、“第二”、“第三”等用词，以修饰相应的元件，其本身并不代表该元件有任何的序数，也不代表某一元件与另一元件的顺序、或是制造方法上的顺序，或是其重要性。序数的使用仅用来使具有某命名的一元件得以和另一具有相同命名的元件能做出清楚区分。

图1示意性示出了用于电机驱动的控制电路的方框图。

如图1所示，控制电路100可以分为低压(例如，保护特低电压，pelv)侧和高压侧。低压侧主要涉及低电压，例如各种控制信号；而高压侧主要涉及高电压，例如向负载(例如，电机)的供电。为了电气安全性，在低压侧与高压侧之间，设置电隔离部件如光耦101。光耦101一方面可以实现低压侧与高压侧之间的电气隔离，另一方面可以将低压侧的控制传送到高压侧(通过光学方式)。

具体地，光耦101可以包括原边101p和副边101s。原边101p可以是发光二极管(led)的形式，根据在控制信号输入端处接收到的控制信号而导通或截止。例如，当控制信号为高电平(导致加在led两端的电压高于led的导通电压)时，led可以导通并以此发光；而当控制信号为非高电平(例如，低电平或开路)时，led可以截止。副边101s可以是三极管的形式，原边101p的led发出的光信号可以用作其基极信号。更具体地，当原边101p的led导通并发光时，副边101s的三极管可以导通；而当原边101p的led截止并不发出光时，副边101s的三极管可以截止。

因此，副边101s可以根据控制信号输入端处的控制信号而接通或关断。副边101s的这种通/断可以控制供电电路103的供电。例如，副边101s的通/断可以控制供电电路103向外的供电相应地接通/关断。于是，由供电电路103进行供电的电机驱动电路105可以基于控制信号输入端处的控制信号而相应地进行工作(有供电的情况)或停止工作(无供电的情况)。

电机驱动电路105可以利用由供电电路103供应的电力进行操作。具体地，电机驱动电路105可以根据电机控制器107所提供的驱动控制信号(用于控制电机的转动/停止、转速等，例如，脉冲宽度调制(pwm)信号)，向电机输出驱动信号，以驱动电机运转。通常，电机控制器107所提供的驱动控制信号如pwm信号为低电压(例如，约3.3v)。电机驱动电路105可以利用供电电路103的供电，输出高电压(例如，约20v)的驱动信号。驱动信号与驱动控制信号相对应，例如为相同波形的pwm信号。

通过开关器件例如绝缘栅双极晶体管(igbt)，可以向电机提供转动扭矩。对于三相电机，通常可以设置6个igbt，高侧和低侧各三个。电机驱动电路105输出的驱动信号可以耦接至igbt的栅极，以控制igbt的通断。相应地，电极控制器107可输出针对这6个igbt的6路驱动控制信号如pwm信号。电机驱动电路105可以包括分别针对高侧igbt和低侧igbt的高侧驱动器和低侧驱动器(参见图4中的405h和405l)，它们分别接收相应的3路驱动控制信号，并输出针对相应3个igbt的3路(栅)驱动信号。通过pwm信号的占空比，可以调整电机的转速。这里需要指出的是，可以针对高侧驱动器和低侧驱动器分别提供相应的控制支路(参见图4)。

这种控制电路100可以是安全扭矩关断(sto)电路。在这种情况下，控制信号输入端处的控制信号可以是sto信号。一般地，sto信号在高电平(例如，约24v)时为“无效”状态，即，指示电机正常运转而不必关断；而在非高电平(例如，低电压如0v或者开路)时为“有效”状态，即，指示关断电机。在此，所谓“高电平”，是指可以使光耦101的原边101p的led有效导通的电压；而“非高电平”，是指使光耦101的原边101p的led保持截止的电压。通常，系统中很少会出现有效sto信号，即，电机基本上一直保持运转。这种情况下，原边101p的led几乎常通，这大大影响光耦101的寿命。

如前所述，可以通过增加反向光耦来实现诊断功能。图2示意性示出了通过反向光耦进行诊断的电路图。

如图2所示，在光耦101的原边处可以串联连接一反向光耦201。具体地，反向光耦201的副边可以与光耦101的原边串联连接，而反向光耦201的原边可以耦接为接收测试脉冲。

在工作状态下，测试脉冲输入端处可以保持低电压例如地电平，从而反向光耦201保持接通。这种情况下，光耦101根据控制信号(例如，sto信号，如图2中示出的sto1)进行动作，如以上结合图1所述。在进行测试时，可以在测试脉冲输入端施加一高电压脉冲，使得反向光耦201的原边led暂时截止，相应地反向光耦201的副边三极管暂时截止。于是，光耦101的原边led被暂时开路，从而光耦101的副边三极管应当暂时截止。可以测试光耦101的副边三极管的导通状态，以便确认是否发生卡壳故障。

但是，如前所述，这增加了成本以及电路/软件复杂度。

与常规技术中在正常工作时光耦的原边保持常通状态不同，根据本公开的实施例，可以使光耦的原边断续接通，即，处于接通和关断相交替的模式。这样，可以降低光耦的接通时长，从而延长光耦的寿命。由于原边处的这种通断切换，副边处也会相应地出现通断切换。但是，在正常工作时，应当保持稳定的供电，这要求副边有稳定的输出。为了从发生通断切换的副边输出稳定信号，可以在副边的输出处增加低通滤波器。该低通滤波器的截止频率可以设置为低于原边/副边的通断频率，这样可以滤除由于通断切换而导致的高频特性，并输出基本上稳定的信号。

图3示意性示出了根据本公开实施例的控制电路的方框图。

与图1所示的控制电路100类似，根据该实施例的控制电路300可以包括光耦301。光耦301包括原边301p和副边301s。关于光耦301，可以参见以上结合图1对光耦101的描述。

原边301p可以耦接至控制信号输入端，以便受控制信号输入端处的控制信号如sto信号的控制。如上所述，为了避免在正常工作时原边301p处于常通状态，在原边301p与控制信号输入端之间的电路径中，可以设置有原边通断控制电路309。原边通断控制电路309可以控制原边301p与控制信号输入端之间的电路径的通断。更具体地，原边通断控制电路309可以周期性接通和关断原边301p到控制信号输入端的耦接。这样，一方面，原边301p受到控制信号输入端处的控制信号的控制。例如，在控制信号为高电平(在sto的情况下，“无效”sto信号，即指示电机应正常运转)时，保持原边301p和通断控制电路309的有效“供电”，使得它们能够按正常模式进行工作；而在控制信号为非高电平(例如，在sto的情况下，“有效sto”信号，如地电压或开路，指示电机应停止运转)时，原边301p截止，从而副边301s也截止，也即副边处保持关断状态，从而有效实现关断控制(例如，sto功能)。另一方面，原边301p受到原边通断控制电路309的控制。在控制信号为高电平时，通断控制电路309的动作将使得原边301p周期性导通和截止。相应地，副边301s将周期性导通和截止。

控制电路300还可以包括在副边301s的输出处设置的副边滤波电路311。由于原边通断控制电路309的存在，副边301s处的输出可以为开路(在指示关断的非高电平控制信号的情况下)，或者为通断切换的振荡信号(在指示运转的高电平控制信号的情况下)。副边滤波电路311可以配置成截止频率低于该振荡信号的振荡频率(也即，原边/副边处通断切换的频率)的低通滤波器。这样，在指示运转的高电平控制信号的情况下，副边滤波电路311可以将副边处的振荡信号滤波为基本稳定的信号(可能仍然存在一些波动)，类似于原边301p常通时的情况。

也就是说，通过引入原边通断控制电路309，降低了原边301p的导通时长，从而可以增加光耦的寿命。另外，通过设置副边滤波电路311，尽管存在振荡信号，但是该控制电路300仍然可以基于控制信号来稳定地而非振荡式地控制电机运转与否，而不会导致电机断续运转。

图3中还示出了供电电路303、电机驱动电路305和电机控制器307。关于这些部件，可以参见以上结合图1对供电电路103、电机驱动电路105和电机控制器107的描述。

根据实施例，控制电路300还可以包括诊断电路313，用于诊断控制电路的工作状态。诊断电路313可以将副边301s的输出以及供电电路303对外的供电作为输入，并基于这些输入进行诊断，以下将进一步详细描述诊断的详情。

另外，根据诊断电路300的诊断结果，可以指示控制电路300采取不同的措施。例如，诊断电路313可以向电机控制器307输出诊断结果。当诊断结果指示控制电路中存在故障时，电机控制器307可以控制电机停止运转(例如，通过停止向电机驱动电路305输出驱动控制信号)。根据另一实施例，当诊断结果指示控制电路中存在故障时，控制电路300可以降级为在低安全等级工作。相比于高安全等级，低安全等级可以不进行诊断或者仅进行部分诊断，这将在以下进一步详细描述。

在图3中，示出了单个控制支路的示例。但是，本公开不限于此，而是可以包括更多的控制支路，每一控制支路同样可以包括光耦、原边通断控制电路和副边滤波电路。

以下，将以sto场景为例，描述控制电路的具体示例。图4示意性示出了根据本公开实施例的控制电路的电路图。

如图4所示，根据该实施例的sto电路400可以包括两个控制支路(sto1，u1，411-1，q1，svcc1；sto2，u2，411-2，q2，svcc2)。如前所述，这是为了高可靠性/安全性而提供的冗余。本领域技术人员理解，可以存在单个控制支路，当然也可能存在更多控制支路。

各控制支路的配置均可以基于图3所示的控制电路的配置。具体地，第一控制支路可以包括第一光耦u1，其原边耦接至第一sto信号输入端sto1，副边连接至第一副边滤波器411-1。类似地，第二控制支路可以包括第二光耦u2，其原边耦接至第二sto信号输入端sto2，副边连接至第二副边滤波器411-2。

在该示例中，第一控制支路和第二控制支路共用相同的原边通断控制电路409。原边通断控制电路409包括与第一光耦u1的原边和第二光耦u2的原边共同串联连接的开关器件q3(例如，nmosfet)。通过周期性导通和截止开关器件q3，可以使sto1处的第一sto信号以及sto2处的第二sto信号分别周期性地施加到第一光耦u1的原边和第二光耦u2的原边。

存在多种方式来控制开关器件q3的通断。例如，可以简单地采用振荡器u3来实现开关器件q3的通断控制。具体地，振荡器u3可以输出在高低电平之间振荡的振荡信号，该振荡信号可以耦接至开关器件q3的栅极。

有利地，可以采用sto信号输入端处的输入来提供振荡器u3的供电。如图4所示，可以将sto1和sto2分别通过二极管d3、d4引入原边通断控制电路409。二极管d3和d4用于将这两路进行解耦。对于振荡器u3，可以设置电阻器r5和稳压二极管d5构成的供电电路。该供电电路连接在二极管d3和d4的连接点与sto信号地sgnd之间。在sto1和sto2任一处的输入为高电平例如+24v(相对于sto信号地sgnd)(“无效”sto信号，即，指示电机正常运转)时，二极管d3和d4的连接点处为高电平(与无效sto信号的电压基本上相同，不考虑二极管压降的话)，从而可以向振荡器u3供电；而当sto1和sto2处的输入均为非高电平例如0v或开路(“有效”sto信号，即，指示电机停止运转)时，振荡器u3无供电从而停止振荡。

可以适当地选择振荡器u3的振荡信号的占空比(或者，原边的占空比)。一方面，占空比不宜过高，这意味着原边导通的时间较长，不利于维持光耦的寿命。另一方面，占空比不宜过低，这不利于在副边一侧提供稳定的输出(因为对于下述电容器的充电时间过短)。因此，占空比可以为例如约50％。

第一副边滤波器411-1可以是低通滤波器。在该示例中，示出了由电阻器r3和电容器c1构成的rc低通滤波器，在电容器c1的两端处提供滤波器输出。另外，在电容器c1的两端，还可以连接电阻器r1，以便提供电容器c1的放电路径(电阻器r1相当于rc低通滤波器的负载)。本领域技术人员知道各种低通滤波器，图4中所示电路仅仅是一个示例。

第二副边滤波器411-2的配置与第一副边滤波器411-1类似，同样是由电阻器r4和电容器c2构成的rc低通滤波器，且电阻器r2可以连接至电容器c2两端作为负载，在此不再赘述。

副边滤波器的输出可以控制供电电路。在本示例中，供电电路是简单的电力传输路径，即从电源(图中17v)到电机驱动器(在该示例中，第一控制支路和第二控制支路中的电机驱动器分别是高侧栅极驱动器405h和低侧栅极驱动器405l)的电力传输线。在该电力传输路径中，设置有开关器件q1/q2(例如，pmosfet)，以便控制电力传输的通断。在第一控制支路中，当开关器件q1导通时，第一供电svcc1从电源供应给高侧栅极驱动器405h。类似地，在第二控制支路中，当开关器件q2导通时，第二供电svcc2从电源供应给低侧栅极驱动器405l。滤波器的输出可以用作开关器件q1/q2的栅源电压，由此控制开关器件q1/q2导通/截止，并相应地控制第一电力svcc1和第二电力svcc2的供应与否。

在第一控制支路中，高侧栅极驱动器405h基于第一供电svccl，根据来自电机控制器407的驱动控制信号如pwm信号，输出针对高侧igbt的栅极驱动信号。类似地，在第二控制支路中，低侧栅极驱动器405l基于第二供电svcc2，根据来自电机控制器407的驱动控制信号如pwm信号，输出针对低侧igbt的栅极驱动信号。

在正常工作(例如，sto1和sto2处为+24v)时，在开关器件q3导通期间，第一光耦u1和第二光耦u2的原边led均导通，相应地它们各自的副边三极管均导通。在第一/第二控制支路中，存在电容器c1/c2和电阻器r3/r4构成的电路径，于是对电容器c1/c2进行充电。在此，可以将电阻器r3/r4的阻值设置为较小，使得电容器c1/c2的充电过程相对较快，从而电容器c1/c2两端的电压可以很快上升到高于开关器件q1/q2的阈值电压，于是可使开关器件q1/q2导通，从而向高侧栅极驱动器405h/低侧栅极驱动器405l提供第一供电svcc1/第二供电svcc2。于是，高侧栅极驱动器405h/低侧栅极驱动器405l可以根据电机控制器407的驱动控制信号，控制高侧igbt/低侧igbt导通或截止。

另外，在正常工作(例如，sto1和sto2处为+24v)时，在开关器件q3截止期间，第一光耦u1和第二光耦u2的原边led均截止，相应地它们各自的副边三极管均截止。在第一/第二控制支路中，电容器c1/c2可以通过电阻器r1/r2放电。在此，可以将电阻器r1/r2的阻值设置为较大，从而使得电容器c1/c2的放电过程相对较慢，例如，在第一/第二光耦u1/u2的副边三极管下次接通并因此可以对电容器c1/c2进行充电之前，电容器c1/c2两端的电压不会下降到低于开关器件q1/q2的阈值电压。于是，开关器件q1/q2仍然可以保持导通，并提供第一供电svccl/第二供电svcc2，因此驱动电机正常运转。根据本公开的实施例，可以将电阻器r1/r2和r3/r4的阻值设置为电阻器r1/r2的阻值比电阻器r3/r4的阻值大到使电容器c1/c2的充电过程远快于放电过程，从而电容器c1/c2两端能够一直保持相对高(高于开关器件q1/q2的阈值电压)的电压。例如，在振荡器具有约50％占空比的情况下，电阻器r1的阻值可以大于电阻器r3的阻值的两倍，电阻器r2的阻值可以大于电阻器r4的阻值的两倍。

更一般地，可以将滤波器411-1/411-2的截止频率(1/(2πr3c1)或者1/(2πr4c2))设置为低于原边通断的频率f。在一个示例中，电容器c1/c2的电容值c1/c2可以为1μf，电阻器r1/r2的阻值r1/r2可以为2.2kω，电阻器r3/r4的阻值r3/r4可以为330ω，通断频率f可以为2khz。这样，低通滤波器可以将振荡信号中的高频特性滤除，从而滤波器的输出可以为基本上稳定的电压。

在触发了sto功能例如sto1和sto2中至少一处的输入信号为0v(相对于sto信号地sgnd)或者开路的情况下，第一控制支路和第二控制支路中接收到有效sto信号的控制支路的光耦停止工作，相应的电容器c1和/或c2可以放电(由于光耦停止工作，因此接下来不再充电，故而电容器会放电至零电压)。于是，第一供电svcc1和第二供电svcc2中至少之一可以停止，相应地高侧栅极驱动器405h和低侧栅极驱动器405l中至少之一可以停止工作。因此，可以关断电机的扭矩。

如上所述，还可以结合诊断电路413。诊断电路413可以监视第一光耦u1的输出(图中a点处的电压)、第二光耦u2的输出(图中b点处的电压)、第一供电svcc1(图中c处的电压)以及第二供电svcc2(图中d处的电压)。基于这些监视值，可以诊断sto电路特别是其中各控制支路的状态。

例如，当第一光耦u1或第二光耦u2的副边的输出是振荡波形(表明振荡器正常振荡，且光耦正常工作)，且相应的第一供电svcc1或第二供电svcc2具有足以驱动电机驱动电路的电压(表明供电电路供电)时，诊断电路413可以确定相应的第一控制支路或第二控制支路处于正常工作状态。

又如，当第一光耦u1或第二光耦u2的副边的输出表明副边处于持续断路状态(表明原边可能处于截止状态)，且相应的第一供电svcc1或第二供电svcc2具有不足以驱动电机驱动电路的电压(表明供电电路不供电)时，诊断电路413可以确定相应的第一控制支路或第二控制支路中sto功能被激活或者相应的第一光耦u1或第二光耦u2发生故障(例如，光耦的原边和/或副边不能导通的故障)。

再如，当第一光耦u1或第二光耦u2的副边的输出表明副边处于持续接通状态(表明原边可能处于持续导通状态)，且相应的第一供电svcc1或第二供电svcc2具有足以驱动电机驱动电路的电压(表明供电电路供电)时，诊断电路413可以确定相应的第一光耦u1或第二光耦u2发生故障(例如，卡壳故障)。

在本例中，在第一控制支路和第二控制支路共用振荡器的情况下，还可以根据两个控制支路各自的状态，来诊断sto电路的工作状态。

例如，当第一控制支路和第二控制支路中一个控制支路上的光耦(例如，u1)副边的输出是振荡波形(表明振荡器正常振荡，且u1正常工作)且相应供电具有足以驱动电机驱动电路的电压(即，提供第一供电svcc1)，而第一控制支路和第二控制支路中另一个控制支路上的光耦(例如，u2)副边的输出表明该副边处于持续断路状态且相应供电具有不足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路413可以确定所述另一个控制支路中sto功能被激活(例如，sto2处的sto信号有效，从而使u2的原边截止)或者相应光耦(例如，u2)发生故障(例如，不能将正常振荡的振荡信号传送到副边一侧)。

又如，当第一光耦u1和第二光耦u2之一(例如，u1)的副边的输出是振荡波形(表明振荡器正常振荡，且u1正常工作)，另一个(例如，u2)的副边的输出表明该副边处于持续接通状态，且第一供电和第二供电具有足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路413可以确定副边处于持续接通状态的光耦(例如，u2)发生故障(例如，卡壳故障)。

再如，当第一光耦u1和第二光耦u2的副边的输出表明第一光耦和第二光耦的副边均处于持续接通状态，且第一供电和第二供电具有足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路413可以确定共用的振荡器u3发生故障(当然，也可能两个光耦同时发生了例如卡壳故障，但是概率较低)。

在以上情形中，供电电路的供电状态与光耦副边处的状态保持一致(也即，光耦副边导通时提供供电，光耦副边截止时不提供供电)。还可能存在这二者不一致的情况。

例如，当第一光耦u1的副边的输出表明副边处于持续断路状态，但第一供电svcc1具有足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路413可以确定第一开关器件q1发生故障(例如，保持常通)。

又如，当第二光耦u2的副边的输出表明副边处于持续断路状态，但第二供电svcc2具有足以驱动电机驱动电路的电压时，诊断电路413可以确定第二开关器件q2发生故障(例如，保持常通)。

诊断电路413可以通过逻辑部件如微处理单元(mcu)或复杂可编程逻辑器件(cpld)来实现，并可以以查找表等方式来实现诊断逻辑。当然，可以通过分立部件，以组合逻辑电路等方式实现。下表1示意性示出了一些诊断逻辑。

表1

备注：osc.代表振荡信号，h代表高电平信号，l代表低电平信号，x代表任意信号

根据所诊断的工作状态，可以进行不同的操作。例如，在检测到sto有效状态或者影响电机运转的故障(例如，光耦故障)时，诊断电路可以发出指示系统停止工作的信号。例如，诊断电路413可以指示电机控制器407停止输出驱动控制信号。另外，在检测到故障但通过避开发生故障的部件而电机仍能运转(例如，振荡电路故障)时，诊断电路可以发出指示降级为低安全等级的信号(当然也可以停止系统工作)。例如，诊断电路413可以指示开关器件q3处于常通状态。在低安全等级下，如上表所示，诊断电路可以诊断较少的工作状态。

根据本公开的实施例，高安全规范的电路和低安全规范的电路可以通过相同的电路板例如印刷电路板(pcb)来实现，并因此可以通过相同的生产线来制造。对于高安全规范的电路，例如可以按照图4所示的布局进行生产。而对于低安全规范的电路，则可以通过少安装例如焊接诊断所涉及的部件如振荡器u3、开关器件q3、诊断电路413中一项或多项来实现。在原本用于开关器件q3的焊盘处，可以直接将其短接。

在以上实施例中，原边通断控制电路形成为与光耦原边的串联配置，且两路共用相同的原边通断控制电路，但是本公开不限于此。

图5至8示意性示出了根据本公开不同实施例的原边通断控制电路的电路图。

如图5所示，根据该实施例的原边通断控制电路(u3，q4；u3，q3)仍然采用串联配置，但是两路分别具有各自的开关器件q3和q4。另外，两路共享相同的振荡器u3。

如图6所示，根据该实施例的原边通断控制电路(u3，q4；u3，q3)采用并联配置。具体地，分别与光耦u1和u2的原边串联连接旁路支路。旁路支路中包括开关器件q3、q4(以及电阻器，例如可以限流)，以便周期性接通或关断该旁路支路。当旁路支路接通时，可以将光耦的原边旁路(即，电流将通过旁路支路，而绕开光耦原边)。例如，这可以通过将旁路支路的电阻设置为远小于光耦副边的电阻来实现。类似地，两路共享相同的振荡器u3。

如图7所示，在该实施例中，一个支路中的原边通断控制电路(u3，q4)采用并联配置，而另一个支路中的原边通断控制电路(u3，q3)采用串联配置。类似地，两个支路共享相同的振荡器。

如图8所示，根据该实施例的原边通断控制电路采用串联配置，但是两个支路分别具有各自的原边通断控制电路(u4，q4；u3，q3)，而并不共享振荡器或开关器件。

根据实施例，原边通断控制电路的设计可以在串联配置、并联配置以及是否共享振荡器、是否共享开关器件等不同选项之间任意组合。

图9示意性示出了根据本公开实施例的用于运行上述控制电路的方法的流程图。

如图9所示，根据该实施例的控制方法900可以包括以下操作。

在操作902中，可以在第一控制信号输入端处提供第一关断功能控制信号。例如，第一关断功能控制信号是sto信号。

在操作904中，可以通过第一原边通断控制电路，周期性接通和关断第一光耦的原边到第一控制信号输入端的耦接。

在操作906中，可以基于第一副边滤波电路处提供的第一光耦的副边的滤波输出，控制向电机驱动电路的第一供电。如上所述，滤波输出可以控制向电机驱动电路供电的电力传输路径中所包括的开关器件。

通过以上操作，可以实现电机的关断控制如sto控制。

另外，在操作908中，可以进行状态诊断。如上所述，可以基于第一光耦的副边的输出以及向电机驱动电路的第一供电，诊断控制电路的工作状态。

对于第二控制支路，可以类似地运行。

根据本公开实施例的控制电路可以应用于多种场合，特别是需要sto的场合，例如变频器等电子设备。

根据本公开的实施例，上文参考流程图描述的方法可以被实现为计算机软件程序。例如，本公开的实施例包括一种计算机程序产品，其包括承载在计算机可读介质上的计算机程序，该计算机程序包含用于执行流程图所示的方法的程序代码。在这样的实施例中，该计算机程序可以从网络上被下载和安装，和/或从可拆卸介质被安装。在该计算机程序被处理器执行时，执行本公开实施例的系统中限定的上述功能。根据本公开的实施例，上文描述的系统、设备、装置、模块、单元等可以通过计算机程序模块来实现。

需要说明的是，本公开所示的计算机可读介质可以是计算机可读信号介质或者计算机可读存储介质或者是上述两者的任意组合。计算机可读存储介质例如可以是——但不限于——电、磁、光、电磁、红外线、或半导体的系统、装置或器件，或者任意以上的组合。计算机可读存储介质的更具体的例子可以包括但不限于：具有一个或多个导线的电连接、便携式计算机磁盘、硬盘、随机访问存储器(ram)、只读存储器(rom)、可擦式可编程只读存储器(eprom或闪存)、光纤、便携式紧凑磁盘只读存储器(cd-rom)、光存储器件、磁存储器件、或者上述的任意合适的组合。在本公开中，计算机可读存储介质可以是任何包含或存储程序的有形介质，该程序可以被指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用。而在本公开中，计算机可读的信号介质可以包括在基带中或者作为载波一部分传播的数据信号，其中承载了计算机可读的程序代码。这种传播的数据信号可以采用多种形式，包括但不限于电磁信号、光信号或上述的任意合适的组合。计算机可读的信号介质还可以是计算机可读存储介质以外的任何计算机可读介质，该计算机可读介质可以发送、传播或者传输用于由指令执行系统、装置或者器件使用或者与其结合使用的程序。计算机可读介质上包含的程序代码可以用任何适当的介质传输，包括但不限于：无线、电线、光缆、rf等等，或者上述的任意合适的组合。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。