使用驱动器输出阻抗的调制的功率开关的温度检测制造技术

本公开的各实施例涉及使用驱动器输出阻抗的调制的功率开关的温度检测。本公开涉及用于检测或响应于功率开关的温度的电路和技术。用于功率开关的驱动器电路可以被配置为向功率开关的控制节点递送调制信号以控制功率开关的接通/关断切换，其中驱动器电路还被配置为在控制节点处调制驱动器电路的输出阻抗，在调制驱动器电路的输出阻抗的同时执行一个或多个电压测量，并且至少部分基于一个或多个电压测量来控制功率开关。压测量来控制功率开关。压测量来控制功率开关。

【技术实现步骤摘要】
使用驱动器输出阻抗的调制的功率开关的温度检测


[0001]本公开涉及功率开关，并且更具体地涉及用于检测功率开关电路中的温度的技术和电路。

技术介绍

[0002]功率开关广泛用于各种应用中，以便控制递送到负载的功率。功率开关可以包括场效应晶体管(FET)、双极结型晶体管(BJT)、氮化镓(GaN)开关、或可能的可控硅整流器(SCR)。FET的示例可以包括但不限于结型场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体FET(MOSFET)、双栅极MOSFET、绝缘栅双极晶体管(IGBT)、任何其他类型的FET、或其任何组合。MOSFET的示例可以包括但不限于PMOS、NMOS、DMOS或任何其他类型的MOSFET、或其任何组合。BJT的示例可以包括但不限于PNP、NPN、异质结或任何其他类型的BJT、或其任何组合。
[0003]功率开关通常经由调制控制信号进行控制，调制控制信号诸如脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)、脉冲持续时间调制、脉冲密度调制、或其他类型的调制控制信号。调制控制信号可以被施加到功率开关，以控制功率开关的接通/关断切换，并且从而控制通过功率开关递送到负载的功率的平均量。功率开关的接通/关断切换有效地将其功率递送分成分立部分。馈送到负载的电压和/或电流的平均值可以通过快速接通和关断开关来控制。与关断时段相比，开关接通的时段越长，提供给负载的总功率就越高。在很多应用中，两个不同功率开关被配置为高侧和低侧配置，并且两个功率开关的接通/关断切换是同步的，以便向位于高侧开关与低侧开关之间的开关节点递送期望功率。
[0004]在检测功率开关中的温度的能力是非常需要的。为此，传统技术通常使用外部组件，诸如安装在功率开关附近的负温度系数(NTC)热敏电阻器或基于半导体的温度传感器(例如，二极管)。这些外部组件可以与功率开关电气隔离，以便简化测量。不幸的是，这些传统技术可能不精确，并且可能导致对与开关的温度相关的问题的反应延迟。例如，外部组件可以以一定固有延迟测量开关的壳体的温度或开关附近的温度，但这些测量并不总是精确地指示功率开关本身的温度。

技术实现思路

[0005]总体上，本公开描述了用于检测功率开关电路中的温度并且响应于温度的检测来控制功率开关的几种不同技术。功率开关电路可以包括功率开关和温度相关电路元件(诸如温度相关电阻器或以温度相关的方式操作的其他电路元件)。温度相关电路元件可以电耦合到功率开关的至少一个节点。用于功率开关的驱动器电路可以被配置为执行促进精确温度检测的有用技术。此外，描述了用于响应于温度检测来控制功率开关的多种驱动器控制技术。控制技术可以包括本地控制技术，本地控制技术可以在驱动器电路的逻辑中实现，例如，以便禁用功率开关或调节功率开关的转变时间。另外地或备选地，控制技术可以包括系统级控制技术，系统级控制技术可以由驱动器电路的控制器实现，例如，以便调节递送到功率开关的调制控制信号。
[0006]在一些示例中，本公开描述了执行电流和电压两者的成对测量以促进与功率开关相关联的精确温度确定的技术。在这样的示例中，电流测量和电压测量可以基于与功率开关的接通/关断切换相关联的定时来执行。例如，电流测量和电压测量可以在功率开关上的电压稳定并且功率开关未处于转变状态时的特定时间执行。测量可以成对进行，因为电流测量和电压测量两者在时间上彼此接近，例如，在功率开关中的温度不太可能改变的时间窗口内，或者在两个电流测量之间电压没有显著变化的时间窗口内(反之亦然)。在一些示例中，电流测量和电压测量可以在功率开关的同一开关时段内进行，但是在其他示例中，成对测量也可以跨越多个开关时段。在其他示例中，电流测量和电压测量可以在功率开关的不同开关时段内的精确时间周期性地进行。电压测量和电流测量可以促进耦合到功率开关的至少一个节点的温度相关电路元件的输入阻抗的计算，并且温度相关电路元件的这个输入阻抗可以指示功率开关的温度。在任何情况下，驱动器电路还可以被配置为至少部分基于电流测量和电压测量来控制功率开关。同样，还描述了几种不同控制技术。
[0007]在其他示例中，本公开描述了其中驱动器电路被配置为调制其输出阻抗并且在调制驱动器电路的输出阻抗的同时执行一个或多个电压测量的技术。在这些示例中，用于调制驱动器电路的输出阻抗并且执行一个或多个电压测量的技术可以基于与功率开关的接通/关断切换相关联的定时来执行，并且在一些情况下，这些技术可以在功率开关的不同开关时段内周期性地执行。例如，调制驱动器电路的输出阻抗并且执行一个或多个电压测量可以在功率开关上的电压稳定并且功率开关未处于转变状态时的特定时间执行。通过在功率开关稳定时调制(例如，调节或重新配置)驱动器电路的输出阻抗，驱动器电路可以被配置为基于一个或多个电压测量和在调制驱动器电路的输出阻抗时的已知比率计算耦合到功率开关的节点的温度相关电路元件的输入阻抗。温度相关电路的输入阻抗可以指示功率开关的温度。在任何情况下，驱动器电路还可以被配置为至少部分基于一个或多个电压测量来控制功率开关。同样，还描述了几种不同控制技术。
[0008]在一个示例中，本公开描述了一种包括驱动器电路的电路，该驱动器电路被配置为控制功率开关电路，该功率开关电路包括功率开关和温度相关电路元件，温度相关电路元件电耦合到功率开关的至少一个节点。驱动器电路被配置为向功率开关的控制节点递送调制信号以控制功率开关的接通/关断切换。此外，驱动器电路被配置为执行与温度相关电路元件相关联的电流测量和电压测量，并且至少部分基于电流测量和电压测量来控制功率开关。电流测量和电压测量基于与功率开关的接通/关断切换相关联的定时来执行。
[0009]在另一示例中，本公开描述了一种控制功率开关电路的方法，该功率开关电路包括功率开关和温度相关电路元件，温度相关电路元件电耦合到功率开关的至少一个节点。该方法包括向功率开关的控制节点递送调制信号以控制功率开关的接通/关断切换，执行与温度相关电路元件相关联的电流测量，执行与温度相关电路元件相关联的电压测量，以及至少部分基于电流测量和电压测量来控制功率开关。
[0010]在另一示例中，一种电路装置包括功率开关电路和驱动器电路，该功率开关电路包括功率开关和温度相关电路元件，温度相关电路元件电耦合到功率开关的至少一个节点，该驱动器电路被配置为向功率开关的控制节点递送调制信号以控制功率开关的接通/关断切换。驱动器电路被配置为执行与温度相关电路元件相关联的电流测量和电压测量并且至少部分基于电流测量和电压测量来控制功率开关。电流测量和电压测量是基于与功率
开关的接通/关断切换相关联的定时来执行的。
[0011]在另一示例中，本公开描述了一种被配置为控制功率开关电路的电路，该功率开关电路包括功率开关和温度相关电路元件，温度相关电路元件电耦合到功率开关的至少一个节点。该电路包括被配置为耦合到电源电路的驱动器电路，其中该驱动器电路被配置为向功率开关的控制节点递送调制信号以控制功率开关的接通/关断切换。驱动器电路还被配置为在控制节点处调制驱动器电路的输出阻抗，在调制驱动器本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种被配置为控制功率开关电路的电路，所述功率开关电路包括功率开关和温度相关电路元件，所述温度相关电路元件电耦合到所述功率开关的至少一个节点，所述电路包括：驱动器电路，被配置为耦合到电源电路，其中所述驱动器电路被配置为向所述功率开关的控制节点递送调制信号，以控制所述功率开关的接通/关断切换，其中所述驱动器电路还被配置为在所述控制节点处调制所述驱动器电路的输出阻抗，在调制所述驱动器电路的所述输出阻抗的同时执行一个或多个电压测量，并且至少部分基于所述一个或多个电压测量控制所述功率开关。2.根据权利要求1所述的电路，其中所述驱动器电路被配置为在调制所述驱动器电路的所述输出阻抗时，基于所述一个或多个电压测量计算所述温度相关电路元件的输入阻抗。3.根据权利要求1所述的电路，其中所述驱动器电路包括：低欧姆路径，从所述电源电路到所述控制节点；以及高欧姆路径，从所述电源电路到所述控制节点；其中一个或多个控制信号被配置为将所述驱动器电路在所述低欧姆路径与所述高欧姆路径之间切换，其中为了调制所述输出阻抗，所述驱动器电路被配置为从所述低欧姆路径切换到所述高欧姆路径，以及其中在所述驱动器电路被配置为限定所述高欧姆路径的同时，所述驱动器电路被配置为执行所述一个或多个电压测量，其中所述一个或多个电压测量与所述温度相关电路元件的输入阻抗相关联。4.根据权利要求3所述的电路，其中所述驱动器电路被配置为基于与所述功率开关的所述接通/关断切换相关联的定时，来从所述低欧姆路径切换到所述高欧姆路径并且执行所述一个或多个电压测量。5.根据权利要求4所述的电路，其中所述驱动器电路被配置为在所述功率开关稳定并且所述功率开关未处于转变状态时，从所述低欧姆路径切换到所述高欧姆路径并且执行所述一个或多个电压测量。6.根据权利要求1所述的电路，其中所述驱动器电路包括温度单元，所述温度单元被配置为基于所述一个或多个电压测量确定所述功率开关的温度。7.根据权利要求6所述的电路，其中所述电路还包括控制单元，所述控制单元被配置为基于所确定的温度调节所述调制信号。8.根据权利要求1所述的电路，其中所述驱动器电路包括逻辑，所述逻辑被配置为响应于指示所述功率开关的温度的所述电压测量来控制所述功率开关。9.根据权利要求8所述的电路，其中所述逻辑被配置为响应于所述一个或多个电压测量来调节所述功率开关的转变速度。10.根据权利要求8所述的电路，其中所述逻辑被配置为响应于所述一个或多个电压测量来禁用所述功率开关。11.一种控制功率开关电路的方法，所述功率开关电路包括功率开...

【专利技术属性】
技术研发人员：J，
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：