用于确定半桥电流的极性的方法和半桥控制器技术

本公开涉及用于确定半桥电流的极性的方法和半桥控制器。提供了用于检测通过半桥的电流的极性的方法和半桥控制器。确定半桥的开关的切换延迟，并且基于切换延迟来确定通过半桥的电流的极性。

【技术实现步骤摘要】
用于确定半桥电流的极性的方法和半桥控制器
本申请涉及一种用于确定通过半桥的电流的极性的方法、一种对应的半桥控制器、以及用于基于所确定的极性来进行用于半桥的死区时间补偿的方法和半桥控制器。
技术介绍
半桥在很多应用中用于选择性地为负载供电。应用包括使用所谓的三相逆变器来驱动电机，其中三个这样的半桥用于提供三相输出电流。半桥通常包括耦合在半桥的第一电位与输出节点之间的第一开关和耦合在第二电位与输出节点之间的第二开关。例如，第一电位可以是正电源电压，并且第二电位可以是负电源电压或地。第一开关通常被称为高侧开关，并且第二开关被称为低侧开关。在这样的半桥的操作中，第一开关和第二开关交替地闭合和断开，以选择性地将输出节点耦合到第一电位或第二电位。在这样的半桥中，如果同时闭合第一开关和第二开关，则将导致第一电位与第二电位之间的短路。为了避免这样的短路，在两个开关之一闭合之前，在两个开关均断开的情况下，插入所谓的死区时间。但是，通过这些死区时间，半桥的输出电压例如在很多应用中通常由脉冲宽度调制(PWM)方案控制时会偏离理想的输出电压，这可能会引入电流纹波并且增加使用半桥的系统的非线性度。在例如理想正弦电压的情况下的输出电压的畸变包括低频谐波和开关频率谐波两者。低频谐波可能会对半桥一些应用的性能产生负面影响。已经使用各种方法来补偿由于引入死区时间而带来的影响，这在本文中称为死区时间补偿。这些技术中的一些基于通过半桥的电流的极性来施加补偿电压，极性指示电流是从半桥流向负载还是从负载流向半桥。然而，在常规上用于确定极性的检测电路中，当电流接近零时可能会发生错误，因为噪声可能导致错误极性的检测。这些常规检测电路的可靠性的提高需要附加的硬件或增加了软件的复杂性，例如用于滤波算法。同样，在其他情况下，也可能需要确定通过半桥的电流的极性。
技术实现思路
提供了根据权利要求1所述的方法和根据权利要求11所述的半桥控制器。从属权利要求限定了另外的实施例以及包括这样的半桥控制器的系统。根据一个实施例，提供了一种用于确定通过半桥的电流的极性的方法，该方法包括：确定半桥的高侧开关或低侧开关中的至少一者的切换延迟；以及基于切换延迟确定通过半桥的电流的极性。根据另一实施例，提供了一种半桥控制器，该半桥控制器包括：被配置为确定半桥的高侧开关或低侧开关中的至少一者的切换延迟的测量电路；以及被配置为基于切换延迟确定通过半桥的电流的极性的控制电路。上面的概述仅旨在给出一些实施例的一些特征的简要概述，而不应当被解释为以任何方式进行限制。附图说明图1是示出根据实施例的方法的流程图；图2是示出根据实施例的系统的框图；图3是用于说明实施例的示例半桥；图4A和图4B是示出图3的半桥的示例操作的信号图；图5是用于示出半桥的电压和电流的图；图6示出根据实施例的延迟测量电路；图7至图14(分别包含图A和B)示出了在各种情况下确定通过半桥的电流的极性；图15是在一些实施例中可用的延迟测量电路的框图；图16示出了三相逆变器的输出电流；图17是在一些实施例中可用的用于相位估计的电路的框图；以及图18A至图18D示出了根据本文中公开的技术以及根据比较示例的具有死区时间补偿的测量结果。具体实施方式在下文中，将参考附图详细描述各种实施例。尽管在附图中示出并且在对应的描述中描述了各种细节，但是这不应当被解释为指示实施例的顺序需要所有这些细节。在其他实施例中，这些细节中的一些可以被省略，或者可以替换为替代特征或细节。此外，除了明确描述的特征或细节，还可以提供其他特征，例如常规地在半桥电路中提供的特征、用于半桥电路的控制器、以及这样的半桥电路的应用。来自不同实施例的特征可以组合以形成其他实施例。除非另外明确指出，否则关于实施例之一描述的变化和修改也适用于其他实施例。除非另外指出，否则关于实施例之一描述的变化和修改也适用于其他实施例，因此将不重复描述。除非另有说明，否则在附图中示出或在本文中描述的连接或耦合涉及电连接或耦合和/或用于在电路或逻辑实体内传输信号的连接或耦合。在下文中讨论的实施例涉及确定通过半桥的电流的极性。电流的极性指示电流是从半桥流向耦合到半桥的负载还是从负载流向半桥。如本文中描述的半桥包含开关。开关可以包括控制端子和两个负载端子。开关的状态可以通过向控制端子施加信号来控制。如果开关在其负载端子之间提供低欧姆电气路径，则开关的状态称为闭合或导通。如果开关在其负载端子之间基本电气隔离，则开关称为断开或截止。“基本电气隔离”是指以下事实：在实际的开关实现中，即使在断开状态下，在负载端子之间也会出现一些寄生泄漏电流。但是，这样的泄漏电流(如果发生)通常比开关处于闭合状态时流动的电流低几个数量级。开关可以使用晶体管来实现。可用晶体管包括场效应晶体管，例如MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)、双极晶体管或绝缘栅双极晶体管(IGBT)。在场效应晶体管的情况下，控制端子对应于栅极端子，而负载端子对应于源极和漏极端子。在双极晶体管的情况下，控制端子对应于基极端子，而负载端子对应于发射极端子和集电极端子。在IGBT的情况下，控制端子对应于栅极端子，而负载端子对应于集电极端子和发射极端子。在半桥的很多实现中，这样的基于晶体管的开关在负载端子之间还包括续流二极管。续流二极管可以是相应晶体管设计所固有的，或者可以单独提供。图1示出了根据实施例的方法。该方法可以例如在半桥控制器中实现。在10处，图1的方法包括确定半桥的开关的切换延迟。如在
技术介绍
部分中说明的，半桥包含第一开关和第二开关，也称为高侧开关和低侧开关。本文中使用的切换延迟涉及用于将开关的状态从断开改变为闭合或从闭合改变为断开以及反之亦然的控制信号与开关的状态的实际改变之间的延迟。在11处，该方法包括基于切换延迟来确定通过半桥的电流的极性。例如，确定极性可以包括将切换延迟与阈值进行比较。合适的阈值的示例将在下面进一步讨论。在一些应用中，可以基于在图1中的12处确定的极性来施加死区时间补偿。下面将进一步说明图1的方法的各种动作或事件的可能的实现细节。图2示出了根据实施例的系统。图2的系统包括控制半桥21的控制器20。流过半桥21的电流向负载提供输出电流Iout，或者对应于从负载接收的输出电流Iout。如上所述，半桥21可以以任何常规方式使用两个开关来实现。控制器20包括被配置为确定半桥21的一个或两个开关的切换延迟的延迟测量电路23。可以确定当导通开关时的导通延迟、当截止开关时的截止延迟或两者。控制器20还包括控制电路22。控制电路22可以通过生成提供给开关的控制端子的对应控制信号来控制半桥21的开关的切换。此外，控制电路22被配置为基于所确定的切换延迟或多个切换延迟来确定电流Iout(即，通过半桥的电流)的极性。在一些实现中，控制电路22可以基于所确定的极性来施加死区本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于确定通过半桥(21)的电流(Iout)的极性的方法，包括：/n确定所述半桥(21)的高侧开关(QH)或低侧开关(QL)中的至少一者的切换延迟(tdel，ton，toff)，以及/n基于所述切换延迟(tdel，ton，toff)确定通过所述半桥(21)的电流(Iout)的极性。/n

【技术特征摘要】
20190405 CN PCT/CN2019/0816291.一种用于确定通过半桥(21)的电流(Iout)的极性的方法，包括：
确定所述半桥(21)的高侧开关(QH)或低侧开关(QL)中的至少一者的切换延迟(tdel，ton，toff)，以及
基于所述切换延迟(tdel，ton，toff)确定通过所述半桥(21)的电流(Iout)的极性。


2.根据权利要求1所述的方法，其中通过所述半桥(21)的所述电流(Iout)的所述极性是基于所述切换延迟(tdel，ton，toff)与阈值的比较来确定的。


3.权利要求1或2所述的方法，其中所述半桥(21)的所述高侧开关(QH)或所述低侧开关(QL)中的所述至少一者的所述切换延迟(tdel，ton，toff)被确定为：根据所述高侧开关(QH)或所述低侧开关(QL)中的所述至少一者的控制信号(GH，GL)的标称切换时间与跨所述高侧开关(QH)或所述低侧开关(QL)中的所述至少一者的电压(Vbody)越过预定义阈值电压的时间之间的时间差。


4.根据权利要求3所述的方法，其中所述标称切换时间包括所述控制信号(GH，GL)的上升沿或下降沿的时间。


5.根据权利要求3或4所述的方法，其中所述高侧开关(QH)或所述低侧开关(QL)中的所述至少一者是晶体管开关，并且所述阈值电压是所述晶体管开关的阈值电压。


6.根据权利要求3至5中任一项所述的方法，其中所述高侧开关(QH)或所述低侧开关(QL)中的所述至少一者是晶体管开关，并且其中跨所述高侧开关(QH)或所述低侧开关(QL)中的所述至少一者的所述电压(Vbody)包括所述晶体管开关的负载端子之间的电压或所述晶体管开关的控制端子与负载端子之间的电压中的至少一者。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述切换延迟(tdel，ton，toff)包括截止延迟(toff)或导通延迟(ton)中的至少一者。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，还包括基于相位角预测来从多个半桥(21)中选择用于确定所述切换延迟(tdel，ton，toff)的所述半桥(21)。


9.一种用于半桥(21)中的死区时间(td)补偿的方法，包括：
根据权利要求1至8中任一项所述的方法来确定通过所述半桥(21)的电流(Iout)的极性，以及
基于通过所述半桥(21)的所述电流(Iout)的所述极性来施加死区时间(td)补偿。


10.根据权利要求9所述的方法，其中施加所述死区时间(td)补偿包括以下中的至少一项：
修改参考电压，所述半桥(21)的控制基于所述参考电压，或者
修改脉冲宽度调制模式，所述半桥(21)根据所述脉冲宽度调制模式而被控制。


11.一种半桥控制器(20)，包括：
测量电路(23)，被配置为确定半桥(21)的高侧开关(QH)或低侧开关(QL)中的至少一者的切换延迟(tdel，ton，toff)，以及
控制...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涛，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE