半桥驱动器电路、相关集成电路和系统技术方案

本公开的实施例涉及半桥驱动器电路、相关集成电路和系统。半桥驱动器电路包括放大器，该放大器被配置为生成指示流过分流电阻器的电流的测量信号。处理电路被配置为响应于触发信号选择性地获取测量信号的样本。同步电路被配置为：确定指示高侧控制信号的接通持续时间的第一值；确定指示高侧控制信号的切换周期的第二值；基于第一值和第二值计算第三值；当高侧控制信号的下一切换周期开始时，基于第三值生成第三信号；响应于第三信号启动第二计数器；将第二计数器的计数值与参考值进行比较，以生成第四信号；以及根据第四信号生成触发信号。

Half-Bridge Driver Circuits, Related Integrated Circuits and Systems

【技术实现步骤摘要】
半桥驱动器电路、相关集成电路和系统相关申请的交叉引用本申请要求于2018年3月7日提交的意大利专利申请号102018000003338的优先权，该申请通过引用并入本文。
本专利技术总体上涉及电子系统和方法，并且，在特定实施例中，涉及半桥驱动器电路、相关集成电路和系统。
技术介绍
在汽车应用中，针对风扇，泵或执行器应用的直流(DC)或无刷直流(BLDC)电动机的使用非常普遍，并伴随着用BLDC电动机取代传统直流DC电动机的趋势。在大多数汽车应用中，对BLDC电动机和控制电子设备的故障状况的检测是强制的。出于该原因，控制电子设备应该能够标识可能的故障状况，然后应用对策，例如，以便保护系统。通常，检测到的故障状况被报告给系统控制器，并且可以经由汽车的诊断接口来访问，以进行进一步的服务调查。如例如在意大利专利申请IT102016000009376中所公开的，通常通过使用一个或多个半桥根据一个或多个相应的脉冲宽度调制(PWM)信号来驱动电动机。例如，图1示出了典型的半桥布置20，其包括两个电子开关SW1和SW2，(诸如n沟道功率场效应晶体管(FET)，诸如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET))，其在供电电压Vdd和接地GND之间串联连接。通常，开关SW1和SW2交替闭合，以便将半桥布置20的输出OUT(即，在开关SW1和SW2之间的中间点)连接到电压Vdd或者连接到接地GND。为此目的，根据两个驱动信号DRV1和DRV2来驱动半桥，驱动信号DRV1和DRV2分别被连接(例如，直接)到开关SW1和SW2的控制栅极。具体地，为了正确地驱动控制栅极，通常高侧驱动器2001被用于根据第一控制信号IN1生成用于高侧开关SW1的驱动信号DRV1，并且低侧驱动器2002被用于根据控制信号IN2生成用于低侧开关SW2的驱动信号DRV2。控制信号IN2通常对应于信号IN1的反相版本(或者，反之亦然)，即，当信号IN1为高时信号IN2为低，反之亦然。例如，在图1中，使用反相器202，其在输入处接收信号IN1并且在输出处提供信号IN2。半桥布置20的输出OUT可以用于驱动负载。例如，在图1中，半桥布置20驱动电动机M1，电动机M1被连接在半桥布置20的输出OUT和接地GND之间。相反，图2示出了一个示例，其中两个半桥布置20a和20b被用于驱动直线电动机M2(诸如音圈电动机)，直线电动机M2被连接在第一桥布置20a的输出OUTa和第二桥布置20b的输出OUTb之间。如本领域技术人员所公知的，在该情况下，还可以通过将适当的控制信号INa和INb施加到半桥布置20a和20b来控制电动机M2的旋转方向。最后，图3示出了一个示例，其中三个半桥布置20a、20b和20c被用于驱动三相电动机M3(诸如主轴电动机)，三相电动机M3被连接在三个半桥布置20a、20b和20c的输出OUTa、OUTb和OUTc之间。如前所述，控制信号可以是PWM信号，即具有固定频率和可变占空比的信号。例如，意大利专利申请IT102015000046790公开了一种用于生成两个PWM信号的解决方案，其可以用于例如在图2所示的解决方案中生成信号INa和INb。图4在这方面示出了典型的PWM信号PWM(诸如信号IN1)，其对应于脉冲信号，该脉冲信号对于每个切换循环包括具有持续时间或周期TPWM的单个脉冲P，其中脉冲P的接通持续时间TON可以根据控制信号而变化。通常，脉冲P不一定在每个切换循环的开始处，但是每个切换循环可以包括在脉冲P之前的初始关断阶段TOFF1和脉冲P之后的最终关断阶段TOFF2，其中：TPWM＝TOFF1+TON+TOFF2(1)其中关闭持续时间TOFF为：TOFF＝TOFF1+TOFF2(2)其中每个切换循环的占空比D由下式给出：D＝TON/TPWM(3)例如，在大多数高端汽车应用中(例如，电动助力转向、电动涡轮增压等)，智能功率设备(SPD)被使用以生成用于高侧开关和低侧开关(SW1、SW2)的驱动信号，以便驱动这种三相BLDC电动机。典型的SPD设备是集成电路(IC)STMicroelectronicsL9907，例如在通过引用并入本文的“L9907-AutomotiveFETdriverfor3phaseBLDCmotor-Datasheet-productiondata”，2017年3月，DocID029666Rev1中描述的。图5示意性地示出了这种IC22的结构。具体地，该IC22能够在相应的输入处接收六个控制信号IN1..IN6，并且在相应的输出处生成六个驱动信号DRV1..DRV6。例如，如图6所示，IC22可以被连接到信号发生器30(诸如微控制器)，信号发生器30被配置为生成控制信号IN1..IN6。相应地，IC22包括三个高侧驱动器2001、2003和2005以及三个低侧驱动器2002、2004和2006，三个高侧驱动器2001、2003和2005被配置为生成用于三个高侧开关SW1、SW3和SW5的相应的驱动信号DRV1、DRV3和DRV5，三个低侧驱动器2002、2004和2006被配置为生成用于三个低侧开关SW2、SW4和SW6的相应的驱动信号DRV2、DRV4和DRV6。还如图5所示，通常这种SPD设备22还包括电子转换器204，电子转换器204被配置为根据电源(诸如电池电压VBAT)生成用于半桥的供电电压Vdd。此外，IC22通常包括差分放大器206，其被布置成测量电动机相电流。具体地，L9907IC包括两个差分放大器2061和2062，其被布置成通过测量流过两个电动机相的电流来生成两个测量信号CS1和CS2，例如通过使用与相应的电动机相串联连接的相应的分流电阻器RS1和RS2。例如，如图6所示，然后可以将测量信号CS1和CS2提供给电路30，电路30可以经由基尔霍夫(Kirchhoff)定律计算第三电动机相的电流。具体地，电路30生成用于IC22的输入的六个PWM信号IN1..IN6，并且同步地监视在IC22的输出处的两个测量信号CS1、CS2。
技术实现思路
各种实施例涉及直接在半桥驱动器电路内对电动机相电流进行采样。一个或多个实施例涉及半桥驱动器电路。此外，实施例涉及相关的集成电路和系统。各种实施例涉及被布置成驱动一个或多个半桥的半桥驱动器电路。在各种实施例中，半桥驱动器电路包括至少两个输入端子，以用于接收高侧控制信号和低侧控制信号。具体地，高侧控制信号是具有给定切换周期和给定接通持续时间的中心对齐脉冲宽度调制(PWM)信号，并且低侧控制信号对应于高侧控制信号的反相版本，其中在低侧控制信号的下降沿和高侧控制信号的后续上升沿之间具有第一延迟，并且在高侧控制信号的下降沿和低侧控制信号的后续上升沿之间具有第二延迟。在各种实施例中，半桥驱动器电路包括两个输出端子，以用于为高侧开关提供高侧驱动信号以及为低侧开关提供低侧驱动信号。例如，高侧驱动信号可以由高侧驱动器电路根据高侧控制信号生成，并且低侧驱动信号可以由低侧驱动器电路根据低侧控制信号生成。在各种实施例中，半桥驱动器电路还包括两个测量端子，其被配置为被连接到分流电阻器的端子。例如，分流电阻器可以用于测量被连接到(多个)半桥的电动机的(多个)相电流。两个测量端子被连接本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半桥驱动器电路，包括：高侧控制输入端子，被配置为接收高侧控制信号，其中所述高侧控制信号是具有切换周期和接通持续时间的中心对齐脉冲宽度调制信号；低侧控制输入端子，被配置为接收低侧控制信号，其中所述低侧控制信号对应于所述高侧控制信号的反相版本，其中在所述低侧控制信号的下降沿和所述高侧控制信号的后续上升沿之间具有第一延迟，并且其中在所述高侧控制信号的下降沿和所述低侧控制信号的后续上升沿之间具有第二延迟；高侧驱动器电路，被配置为根据所述高侧控制信号生成高侧驱动信号；低侧驱动器电路，被配置为根据所述低侧控制信号生成低侧驱动信号；高侧输出端子，被配置为向高侧开关提供所述高侧驱动信号；低侧输出端子，被配置为向低侧开关提供所述低侧驱动信号；第一测量端子和第二测量端子，被配置为被耦合到分流电阻器的端子；放大器，被配置为放大在所述第一测量端子和所述第二测量端子之间施加的信号，以生成指示流过所述分流电阻器的电流的测量信号；模数转换器(ADC)；处理电路，被配置为响应于触发信号经由所述ADC选择性地获取所述测量信号的数字样本；以及同步电路，包括第一数字计数器和第二数字计数器，并且所述同步电路被配置为通过以下方式生成所述触发信号：通过监视所述高侧控制信号的上升沿和下降沿或者所述低侧控制信号的上升沿和下降沿，经由所述第一数字计数器确定指示所述高侧控制信号的所述接通持续时间的第一值，确定指示所述高侧控制信号的所述切换周期的第二值，根据所述第一值和所述第二值，计算当所述高侧控制信号的下一切换周期开始时指示所述第一数字计数器的第一计数值的第三值，将所述第三值与所述第一数字计数器的所述第一计数值进行比较，以在所述高侧控制信号的所述下一切换周期开始时生成第三信号，响应于所述第三信号而启动所述第二数字计数器，将所述第二数字计数器的计数值与参考值进行比较，以生成第四信号，和根据所述第四信号生成所述触发信号。...

【技术特征摘要】
2018.03.07 IT 1020180000033381.一种半桥驱动器电路，包括：高侧控制输入端子，被配置为接收高侧控制信号，其中所述高侧控制信号是具有切换周期和接通持续时间的中心对齐脉冲宽度调制信号；低侧控制输入端子，被配置为接收低侧控制信号，其中所述低侧控制信号对应于所述高侧控制信号的反相版本，其中在所述低侧控制信号的下降沿和所述高侧控制信号的后续上升沿之间具有第一延迟，并且其中在所述高侧控制信号的下降沿和所述低侧控制信号的后续上升沿之间具有第二延迟；高侧驱动器电路，被配置为根据所述高侧控制信号生成高侧驱动信号；低侧驱动器电路，被配置为根据所述低侧控制信号生成低侧驱动信号；高侧输出端子，被配置为向高侧开关提供所述高侧驱动信号；低侧输出端子，被配置为向低侧开关提供所述低侧驱动信号；第一测量端子和第二测量端子，被配置为被耦合到分流电阻器的端子；放大器，被配置为放大在所述第一测量端子和所述第二测量端子之间施加的信号，以生成指示流过所述分流电阻器的电流的测量信号；模数转换器(ADC)；处理电路，被配置为响应于触发信号经由所述ADC选择性地获取所述测量信号的数字样本；以及同步电路，包括第一数字计数器和第二数字计数器，并且所述同步电路被配置为通过以下方式生成所述触发信号：通过监视所述高侧控制信号的上升沿和下降沿或者所述低侧控制信号的上升沿和下降沿，经由所述第一数字计数器确定指示所述高侧控制信号的所述接通持续时间的第一值，确定指示所述高侧控制信号的所述切换周期的第二值，根据所述第一值和所述第二值，计算当所述高侧控制信号的下一切换周期开始时指示所述第一数字计数器的第一计数值的第三值，将所述第三值与所述第一数字计数器的所述第一计数值进行比较，以在所述高侧控制信号的所述下一切换周期开始时生成第三信号，响应于所述第三信号而启动所述第二数字计数器，将所述第二数字计数器的计数值与参考值进行比较，以生成第四信号，和根据所述第四信号生成所述触发信号。2.根据权利要求1所述的半桥驱动器电路，其中：所述同步电路包括边沿检测器，所述边沿检测器被配置为：响应于所述高侧控制信号的上升沿而生成第一信号，并且响应于所述高侧控制信号的下降沿而生成第二信号；所述第一数字计数器被配置为响应于所述第一信号而被启动；以及所述第一值通过响应于所述第二信号对所述第一数字计数器的所述计数值进行采样而被确定。3.根据权利要求1所述的半桥驱动器电路，其中所述第三值根据以下等式来计算：C3＝C1+(CPWM-C1)/2其中C1是所述第一值，CPWM是所述第二值，并且C3是所述第三值。4.根据权利要求1所述的半桥驱动器电路，其中：所述同步电路包括边沿检测器，所述边沿检测器被配置为：响应于所述低侧控制信号的下降沿而生成第一信号，并且响应于所述低侧控制信号的上升沿而生成第二信号；所述第一数字计数器被配置为响应于所述第一信号而被启动；以及所述第一值通过响应于所述第二信号对所述第一数字计数器的所述计数值进行采样而被确定。5.根据权利要求4所述的半桥驱动器电路，其中所述第三值根据以下等式来计算：C3＝C1+(CPWM-(C1-CONDT+COFFDT))/2其中C1是所述第一值，CPWM是所述第二值，C3是所述第三值，并且CONDT和COFFDT分别指示所述第一延迟和所述第二延迟。6.根据权利要求5所述的半桥驱动器电路，其中所述CONDT和所述COFFDT经由所述半桥驱动器电路的通信接口可编程。7.根据权利要求1所述的半桥驱动器电路，还包括通信接口，其中所述第二值经由所述半桥驱动器电路的所述通信接口可编程。8.根据权利要求1所述的半桥驱动器电路，其中所述第二值根据由所述第一数字计数器提供的最大计数值而被确定。9.根据权利要求1所述的半桥驱动器电路，还包括：四个另外的输入端子，用于接收两个另外的高侧控制信号和两个另外的低侧控制信号；四个另外的输出端子，用于为两个另外的高侧开关提供两个另外的高侧驱动信号以及为两个另外的低侧开关提供两个另外的低侧驱动信号，两个另外的高侧驱动器电路，被配置为分别根据所述两个另外的高侧控制信号生成所述两个另外的高侧驱动信号；两个另外的低侧驱动器电路，被配置为分别根据所述两个另外的低侧控制信号生成所述两个另外的低侧驱动信号；以及两个另外的测量端子，被配置为被连接到另外的分流电阻器的端子，其中所述处理电路被配置为响应于另外的触发信号选择性地获取指示流过所述另外的分流电阻器的电流的另外的数字样本。10.根据权利要求9所述的半桥驱动器电路，还包括被耦合到所述半桥驱动器电路的所述高侧开关、所述低侧开关、所述两个另外的高侧开关以及所述两个另外的低侧开关。11.根据权利要求9所述的半桥驱动器电路，其中所述同...

【专利技术属性】
技术研发人员：G·丹杰洛，
申请(专利权)人：意法半导体股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利,IT