电动机接地保护制造技术

在用于接地断线保护的电路中，所述电路包含耦合在第一接地(272)与第二接地(274)之间的呈共源极布置(511，512)的功率晶体管元件。所述功率晶体管元件(511，512)经配置以在电动机系统中的接地断线事件(310)期间接通。此允许电流(530)在所述第一接地(272)与所述第二接地(274)之间通过，从而绕过控制电路(210)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动机接地保护
技术介绍
电动机系统通常包含各种电子器件以控制并监测电动机的操作。举例来说，直流电(DC)电动机包含用以将电流引导到电动机绕组并从电动机绕组引导电流的控制电子器件，所述控制电子器件可采取各种电路拓扑的形式。在一个实例中，半桥功率级拓扑控制不同DC电动机类型。这些半桥拓扑可尤其包含H桥、三重半桥及双重H桥类型。当使用这些拓扑时由于使用例如功率金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)的切换元件而可能带来挑战。在其它实例中，所述半桥功率级拓扑受控制电路系统控制。此控制电路系统驱动功率级晶体管的栅极以控制穿过电动机的各种电动机绕组的电流流动。虽然功率级经构造以处置电动机所需要的大电流，但控制电路系统不会如此。
技术实现思路
在用于接地断线保护的实例性电路中，所述电路包含耦合在第一接地与第二接地之间的呈共源极布置的功率晶体管元件。所述功率晶体管元件经配置以在电动机系统中的接地断线事件期间接通。此允许电流在所述第一接地与所述第二接地之间通过，从而绕过控制电路。在用于电动机中的接地断线保护的电路的另一实例中，所述电路包含：耦合在第一接地与第二接地之间的呈共源极布置的功率金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，其经配置以在电动机系统中的接地断线事件期间接通，从而允许电流在所述第一接地与所述第二接地之间通过，所述电流绕过控制电路。附图说明图1在实例性实施方案中图解说明电动机系统。图2在实例性实施方案中图解说明电动机功率控制系统。图3在实例性实施方案中图解说明电动机功率控制系统中的接地断线。图4在实例性实施方案中图解说明用于电动机功率控制系统的接地断线保护电路系统。图5在实例性实施方案中图解说明用于电动机功率控制系统的接地断线保护电路系统。图6A到6D图解说明适于经延伸共模范围的用于电动机功率控制系统的接地断线保护电路系统。具体实施方式如上文所描述，电动机系统包含功率电路系统及控制电路系统两者，其用于控制去往存在于电动机内的数个电线圈的电流。在至少一个实例中，所述功率电路系统包含高功率组件，其经设计而以受控方式使穿过电线圈的大电流流出及流入以便根据需要操作电动机。所述功率电路系统受控制电路系统所提供的多个信号控制。这些信号经配置而以受控方式接通及关断在所述功率电路系统内的所述高功率组件以便操作电动机。在其它实例中，所述功率电路系统设置为紧密接近于电动机，而所述控制电路系统座落于单独板或模块上且经由数个电连接链接到所述功率电路系统。在额外实例中，所述功率电路系统及控制电路系统具有单独电压源及参考电位(接地)。在至少一个替代方案中，所述功率电路系统及控制电路系统可连接到同一电压源，但具有通过所述控制电路系统与所述功率电路系统之间的所述电连接中的一或多者耦合在一起的单独接地。在正常操作中，所述接地链接在一起且保持处于相同电位。然而，当电动机及其控制器正在实际使用中时，所述接地中的一者可能由于振动或其它力而断线。在所述接地中的一者中的此接地断线事件中，所述电连接及所述控制电路系统可承受来自所述功率电路系统的所述大电流。举例来说，如果与所述功率电路系统的接地变得断线，那么流动穿过所述功率电路系统的所述大电流尝试流动穿过所述控制电路系统到达所述控制电路系统的接地。所述控制电路系统未经配置以处置这些大电流，且被破坏。通过在两个(或多于两个)接地之间提供接地断线保护电路系统，可保护所述控制电路系统免受这些大电流影响。在实例中，接地断线保护电路系统经配置以在两个接地节点之间的电压差超过阈值时使电流在两个接地节点之间通过。在各种实例中，所述阈值介于Vdiode(约0.7V)与约4V之间。此电压差被称作电路的共模范围。当所述电压差超过所述阈值(或电路的共模范围)时，激活接地断线保护电路以保护所述控制电路系统免受大电流影响。在本文中描述各种接地断线保护电路，一些接地断线保护电路包含经延伸共模范围。本文中所描述的实例提供宽共模范围，同时维持所述控制电路系统与所述功率电路系统的隔离。出于可靠性及电磁干扰(EMI)的考虑，来自功率级的电动机电流不得渗漏到低功率接地中。这些实例还在操作期间提供免受接地断线影响的保护，因为对控制电路系统(或任何其它装置)的损坏是不可接受的，特别是在汽车及安全应用中。先前解决方案包含放置于印刷电路板(PCB)上的接地端子之间的一对背对背高功率二极管。此对二极管提供Vdiode或约0.7V的共模范围。为了延伸共模范围，额外高功率二极管被放置成与所述对背对背二极管中的每一者串联，其中每一额外对高功率二极管将Vdiode或约0.7V添加到共模范围。因此，将四个串联高功率二极管放置成背对背配置(需要总共八个高功率二极管)，可实现大约4XVdiode或约2.8V的共模范围。然而，这些高功率二极管是昂贵的且需要PCB上的大量空间，从而导致解决方案不合意。在本文中描述可用以控制直流电(DC)电动机及其它元件的电动机控制系统。取决于电动机类型及配置，一或多个电动机绕组可设置于电动机内。电动机绕组在电动机中用以提供旋转或线性运动，且这些绕组可包含在本文中称为电动机相的线圈。控制系统控制去往及来自电动机绕组的电流的分布。一个实例性控制电路拓扑(半桥功率级)包含控制电路系统以及功率切换元件。这些功率切换元件可包含金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)、绝缘栅极双极晶体管(IGBT)或晶闸管及其它切换元件。尽管本文中所描述的电动机控制电路系统采用功率MOSFET，但可应用所描述电路系统以控制其它类型的切换元件。图1展示电动机控制电路系统的第一实例。图1图解说明将电力提供到电动机101的一或多个相绕组140到142(称为相)的系统100。系统100包含控制电路系统110、功率电路系统120及电动机101。控制电路系统110可经由链路160与一或多个外部系统通信，以便为系统100的元件提供编程接口。在操作中，控制电路系统110经由一或多个链路150指示功率电路系统120切换用于电动机相120的电流。功率电路系统120因此经由链路151将如从VMOTOR流出的电力提供到作为电动机101的一部分的电动机相120。可针对电动机101的额外相141到142包含额外控制电路系统及功率电路系统，或这些相可受系统100的元件控制。使用于控制电路系统110的电力从VSUPPLY流出。在所图解说明的实例中，控制电路系统110具有与功率电路系统120相比较较低的功率，且具有与功率电路系统120分开的接地。这些接地通常通过链路150中的一者耦合在一起。控制电路系统110包含一或多个处理元件及控制电路以指示功率控制电路系统120使来自相140的电流经由链路151选择性地流出或流入。控制电路系统110确定耦合到功率控制电路系统120的功率晶体管元件的栅极端子的控制电压或控制信号。可使用各种微处理器、控制逻辑、可编程逻辑装置、离散逻辑装置或其它装置及元件来实施控制电路系统110。控制电路系统110还可包含驱动功率晶体管元件的栅极端子的栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于接地断线保护的电路，其包括：/n耦合在第一接地与第二接地之间的呈共源极布置的功率晶体管元件，其经配置以在电动机系统中的接地断线事件期间接通，从而允许电流在所述第一接地与所述第二接地之间通过，所述电流绕过控制电路。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180403 US 62/651,828;20190124 US 16/256,6461.一种用于接地断线保护的电路，其包括：
耦合在第一接地与第二接地之间的呈共源极布置的功率晶体管元件，其经配置以在电动机系统中的接地断线事件期间接通，从而允许电流在所述第一接地与所述第二接地之间通过，所述电流绕过控制电路。


2.根据权利要求1所述的电路，其中：所述功率晶体管元件包括在漏极端子处耦合到所述第一接地且在源极端子处耦合到第二功率金属氧化物半导体场效晶体管MOSFET的源极端子的第一功率MOSFET；且所述第二功率MOSFET在漏极端子处耦合到所述第二接地。


3.根据权利要求2所述的电路，其中所述第一及第二功率MOSFET为n沟道功率MOSFET。


4.根据权利要求2所述的电路，其进一步包括：
第一二极管，其在阴极端子处耦合到所述第一功率MOSFET的栅极端子及所述第二功率MOSFET的栅极端子，且在阳极端子处耦合到所述第一功率MOSFET的所述漏极端子；
第二二极管，其在阴极端子处耦合到所述第二功率MOSFET的所述栅极端子及所述第一功率MOSFET的所述栅极端子且在阳极端子处耦合到所述第二功率MOSFET的所述漏极端子；及
电阻器，其在第一端子处耦合到所述第一及第二功率MOSFET的所述栅极端子，且在第二端子处耦合到所述第一及第二功率MOSFET的所述源极端子。


5.根据权利要求4所述的电路，其中所述第一及第二二极管经配置以在所述第一功率MOSFET的所述漏极端子与所述第二功率MOSFET的所述漏极端子之间的电压差超过阈值时接通所述第一及第二功率MOSFETS。


6.根据权利要求4所述的电路，其中所述电阻器经配置以提供所述第一及第二功率MOSFET的所述栅极与所述第一及第二功率MOSFET的所述源极之间的泄漏路径，且在正常操作期间在不存在接地断线事件时使所述第一及第二功率MOSFET保持关断。


7.根据权利要求6所述的电路，其中所述电阻器具有至少10,000欧姆的电阻。


8.根据权利要求4所述的电路，其中所述第一及第二二极管被配置为所述第一接地与所述第二接地之间的逻辑或。


9.根据权利要求4所述的电路，其中所述第一及第二二极管以及所述电阻器为低功率装置。


10.根据权利要求2所述的电路，其进一步包括：
第一对串联二极管，其在阴极端子处耦合到所述第一功率MOSFET的栅极端子及所述第二功率MOSFET的栅极端子，且在阳极端子处耦合到所述第一功率MOSFET的所述漏极端子；
第二对串联二极管，其在阴极端子处耦合到所述第二功率MOSFET的所述栅极端子及所述第一功率MOSFET的所述栅极端子且在阳极端子处耦合到所述第二功率MOSFET的所述漏极端子；及
电阻器，其在第一端子处耦合到所述第一及第二功率MOSFET的所述栅极端子，且在第二端子处耦合到所述第一及第二功率MOSFET的所述源极端子。


11.根据权利要求10所述的电路，其中：
所述第一对串联二极管包括在阳极端子处耦合到第二二极管的阴极端子的第一二极管；
所述第一对串联二极管的所述阴极端子为...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·R·布罗热，G·R·瓦尔克，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US