用于并行开关的驱动器信号的故障检测的制作方法_2

文档序号:9402324阅读:来源:国知局
关的驱动器电路的故障信号。
【附图说明】
[0022]基于描述和附图可以更好地理解本发明,附图示出了本发明的非限制性实际实施例。更特别的,在附图中:
[0023]图1示出了连接到并行的两个电子开关的两个驱动器电路的驱动信号处理电路的框图。
[0024]图2示出了驱动信号处理电路和一个被驱动的电子开关的驱动器电路的电路图;以及
[0025]图3到图5示出了在不同的构造和运行情况中的驱动信号和故障信号的形状。
【具体实施方式】
[0026]下面示例性实施例的详细描述参考附图。不同附图中的相同参考数字标识相同的或者类似的元件。此外,附图不一定成比例。下面详细的描述不限制本发明。反而,本发明的范围由附加的权利要求来定义。
[0027]贯穿描述对“实施例”或者“所述实施例”或者“一些实施例”的引用意味着所描述的与实施例有关的特定的特征、结构或元件包括在所描述的对象的至少一个实施例中。因此,在贯穿描述的各个位置中的“在一个实施例中”或者“在所述实施例中”或者“在一些实施例中”的用语不一定指相同的一个或多个实施例。此外,在一个或多个实施例中特定的特征、结构或元件可以以任何适合的方式结合。
[0028]图1图示地示出了示出包括用于两个并行的电子开关的驱动信号处理板或电路的设备的主要部件的功能框图。描述的系统可以是更复杂设备的部分,所述设备例如是逆变器或变流器,其包括在全桥式结构或半桥式结构中的若干对电子开关。因为本文所描述的原理和创新元件具有一般的范围并且可以在任何使用驱动信号处理电路驱动两个或更多个并行的电子开关的情况中采用,所以不需要描述并行的开关所插入的更一般的设备的细节和进一步的详细说明。指出本文下面将要描述的通常可以在每次必须通过由处理电路产生的驱动信号驱动两个或更多个并行的电子开关时应用就足够了。
[0029]在示出的示例中,提供了两个并行的电子开关。也必须理解,下面所描述的概念也可以应用在具有任何数目的并行开关的系统中。
[0030]在图1的图表中,参考数字I指示作为整体的驱动信号处理电路。所述电路I可以例如是DSP(数字信号处理器)。在下文中,为了简洁,驱动信号处理电路也将可以简单地指示为DSP。
[0031]DSP I通过各自的驱动线路3A、3B连接到两个并行的电子开关7A、7B的两个驱动器电路5A、5B。电子开关7A、7B可以例如是IGBT或者其它功能上类似的类型的半导体部件。开关7A、7B的具体性质并不是约束的并且这些可以,例如基于它们将要执行的功能的类型被选择。
[0032]每个驱动器电路5A、5B也通过各自的故障线路9A、9B连接到DSP 1,故障线路9A、9B被用来将故障信号从驱动器电路传送到DSP。
[0033]到目前为止所描述的构造与现有技术没有区别。驱动信号在驱动线路3A、3B上从DSP I发送以控制电子开关7A、7B的同时的打开和闭合。如上所述,因为电子开关7A、7B是并行的,所以它们必须由相同的信号来驱动并且因此它们同时打开和闭合。这由两个驱动线路3A、3B在DSP I 一侧相互连接的事实来图示地表现。
[0034]以本身已知的方式,驱动器电路5A、5B可以相对于电子开关7A、7B电流隔离,并且可以通过由光电二极管产生的光信号控制它们的打开和闭合。电子开关7A或者7B的任何故障借助于跨所述受控制的开关的电压降检测器来检测。如果跨受控制的开关的电压降超过阈值,各自的驱动器电路5A、5B在各自的故障线路9A、9B上产生故障信号。
[0035]图3(A)和图3(B)示出了在根据现有技术的已知构造中在故障线路(9A或者9B)上的信号以及在驱动线路(3A或者3B)上的驱动信号。更特别的,曲线SI代表驱动信号。曲线S2指示在故障线路9A或者9B上的故障信号并且曲线S3指示由DSP在它的故障端子上接收的故障信号。在图3(A)和图3(B)的图表中,各自的信号的电压水平指示在纵坐标上,而时间指示在横坐标上。
[0036]图3 (A)示出了正确运行的情况。电子开关(7A或者7B)的接通信号在时刻t0处在驱动线路3A上传送。在时刻tl处驱动信号返回到低值并且接通间隔(即开关的导通的间隔)结束(间隔Ton = tl-tO)。
[0037]如果开关7A或者7B闭合正确,在故障线路(9A或者9B)上的故障信号S2保持低值,即无信号。在DSP的故障端子上的故障信号S3保持不变。
[0038]图3(B)示出了在电子开关7A或者7B中存在故障的情况。曲线SI仍然具有参考图3㈧所描述的相同形状。故障在时刻t2处发生在电子开关7A或者7B上。这引起了故障信号S2的产生。在故障线路9A或者9B上的电压从低值变成高值。在故障线路9A或者9B上的该信号被DSP I检测,DSP I在时刻t3处在DSP的故障端子上产生故障信号S3。
[0039]在根据现有技术的设备中,如果驱动信号SI不到达驱动器电路(5A或者5B),则无故障信号产生并且DSP I不能检测该故障。
[0040]图2示出了具有DSP I的部件和连接到本文公开的主题的实施例中的DSP I的电子开关5A、5B之一的驱动器电路之一的部件的电路图,其容许甚至当例如由于在各自的驱动线路3A或者3B上的中断驱动信号不到达各自的驱动器电路5A、5B时产生故障信号。
[0041]下面的图表和描述示出了理解本发明所需要的部件。本领域的技术人员将理解结合那些在下面示出和描述的可以提供进一步的部件、设备、电路或者元件,例如以执行本领域已知的功能。
[0042]在图2中,参考数字I再次指示驱动信号处理电路,为了简洁,在下文中再一次用DSP指示。在图2的电路解决方案的描述中,将要指示一些集中的电子部件,典型地如电容器和电阻器。本领域的技术人员将理解这些部件的每个可以在某种情况下被多个串联和/或并联的部件替换,或者表示为聚集元件的这些部件的一些可以实际上由分布元件构成,例如由分布电阻器或分布电容器构成。
[0043]本文描述的电路部件指并行的电子开关7A、7B的一个。必须理解,针对每个由DSP电路I驱动的电子开关提供类似的结构。
[0044]DSP包含用于驱动信号产生的部件。在图2的图表中,电压源V2代表驱动信号(例如PffM信号)的产生器。驱动信号应用在晶体管Ql (例如NPN切换晶体管)的基极。Rl指示在驱动信号源V2的正极端子(点P)和晶体管Ql的栅极或基极之间的电阻器。源V2的负极端子接地。晶体管Ql的发射极也接地,而集电极连接到驱动线路,本文用3指示。R5图示地代表形成驱动线路3的电缆的电阻器。
[0045]驱动信号发射到驱动器电路,本文用5指示。在一些实施例中,驱动器电路5可以包括从电子开关电流隔离驱动器电路5的光电二极管D1,一般地并且图示地使用7来指示。光电二极管Dl可以是市场上可获得的光电耦合器电路10(例如ACPL-333J电路)的部分,光电耦合器电路10在电子开关7的故障的情况下,一方面将光耦合提供给驱动器电路并且另一方面将故障信号传递给驱动器电路。明显地,可以使用提供类似的或等同的功能的其他光电親合器电路。
[0046]在图2的图表中,光电二极管Dl在驱动线路3和驱动器电路的高电压点(以示例的5V)之间连接。R4指示在光电二极管Dl和到5V电压的连接点之间的电阻器。电阻器R3和电容器Cl可以并行地提供给光电二极管Dl。
[0047]在图2的简化图中,V3指示模拟开关7的故障信号的电压源。如果跨电子开关7发生超过阈值的电压降,光电耦合器电路10在用Desat指示的端子上产生故障信号。故障信号由施加在晶体管M4(例如N-沟道逻辑电平增强型场效应晶体管或其他适合的电子开关)的栅极处的电压脉冲代表,晶体管M4的栅极从而闭合,使在端子Desat处的电压变为低值。
[0048]端子Desat例
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