用于多相位缓冲电路的系统和方法技术方案

提供了用于多相位缓冲电路的系统和方法。根据一个实施例，一种电路包括缓冲器电路，该缓冲器电路被配置为耦合至n个半桥驱动器电路的输出，上述n个半桥驱动器电路耦合至n个相对应的电感性负载，从而n是大于1的整数。该缓冲电路包括n个二极管和n个电容器。该n个二极管中的每一个耦合在该n个半桥驱动器电路相对应的输出与浮动的共用节点之间，并且该n个电容器中的每一个耦合在该n个半桥驱动器电路相对应的输出与该浮动的共用节点之间。

【技术实现步骤摘要】

本公开总体上涉及电子设备，尤其涉及一种用于多相位缓冲电路的系统和方法。
技术介绍
三相电机系统在从一般工业机器到汽车使用的许多应用中无所不在，这样的电机被用来驱动电动汽车或者提供诸如动力转向之类的其它汽车功能。三相电机一般非常高效、振动较少，并且在相似负载条件下比相同功率的单相电机更为持久。然而，为了使用DC电源或单相AC电源对三相电机进行操作，生成三相控制信号以便对三相电机的每个相位进行控制并为其提供电力。一种常见的生成三个相位中的每一个的方式是通过使用一系列电子开关来生成这三个相位中的每一个，上述电子开关使用具有与这三个相位中的每一个成比例的占空比或脉冲密度的脉冲宽度调制信号进行接通和关断。例如，三个相位中的每一个使用耦合至三相电机的相应相位的半桥开关网络来生成。因此，该电机的速度可以通过调节该电机上的脉冲宽度调制信号而进行控制。这样的半桥开关网络通常使用诸如BJT、MOSFET和/或IGBT之类的半导体开关网络来实施。然而，由于电机的输入阻抗通常是感性的，所以可能会由于相位生成电路的开关网络的开关动作而产生高的电压开关瞬变。通常，使用诸如包含电容器、二极管和/或其它组件的缓冲电路之类的电路来减小这样的电压瞬变的量级以便避免损坏敏感的半导体组件并且保持高效率。
技术实现思路
根据一个实施例，一种电路包括缓冲器电路，其被配置为耦合至n个半桥驱动器电路的输出，上述n个半桥驱动器电路耦合至n个相对应的电感性负载，从而n是大于1的整数。该缓冲电路包括n个二极管和n个电容器。该n个二极管中的每一个耦合在该n个半桥驱动器电路相对应的输出与浮动的共用节点之间，并且该n个电容器中的每一个耦合在该n个半桥驱动器电路相对应的输出与该浮动的共用节点之间。附图说明为了更为全面地理解本专利技术及其优势，现在对以下结合附图所进行的描述进行参考，其中：图1a-1c图示了示例性的多相位系统；图2a-2f图示了具有缓冲器和相位分离开关的实施例的三相系统；图3图示了具有缓冲器和带有驱动和保护电路的相位分离开关的三相系统；图4a和4b图示了实施例的相位分离集成电路，并且图4c图示了采用实施例的相位分离集成电路的三相系统；图5a-5d图示了具有实施例的缓冲电路的电力系统；图6图示了实施例的方法的框图；和图7a图示了瞬变电流事件期间的常规三相系统的示意图，并且图7b图示了瞬变电流事件期间的实施例的三相系统的示意图。除非另外有所指示，否则不同附图中相对应的数字和符号指代相对应的部分。附图被绘制为清楚地图示出对优选实施例的相关方面而并非必然依比例进行绘制。为了更为清楚地图示某些实施例，在附图编号后可以跟有指示相同结构、材料或处理步骤的字母。具体实施方式以下对目前优选的实施例的形成和使用进行详细讨论。然而，
应当意识到的是，本专利技术提供了能够以在各种具体环境中体现的许多可应用的专利技术概念。所讨论的具体实施例仅阐述了形成并使用本专利技术的具体方式而并非对本专利技术的范围进行限制。将参考具体环境中的优选实施例—用于三相电机驱动器电路中的缓冲电路的系统和方法—对本专利技术进行描述。本专利技术的实施例还可以应用于其它多相位电路，包括但并不局限于发电机、照明系统、多相位电源、开关模式电源和发电系统。在本专利技术的实施例中，使用二极管和电容器的网络来实施缓冲电路，上述网络经由二极管和电容器将系统的各个相位耦合至浮动的共用节点。在多相位操作期间，各个电容器以规律的方式进行充电和放电。在一些实施例中，相关电容器充电或放电之后的稳定电压可以提前进行计算和/或可以妥善定义。该缓冲电路为可能在系统的一个或多个相位上出现的电感性放电提供了续流路径(freewheeling path)。在电感性放电事件期间，一些或全部的放电能量可以首先被传输至该缓冲电路的电容器。在实施例中，该缓冲电路可以独立耦合至多相位电路或者可以结合相位分离开关使用。当实施例的缓冲电路结合相位分离开关使用时，该缓冲电路进一步在该相位分离开关被断开时为感性电流提供了续流路径。在一些实施例中，保护电路可以耦合至该相位分离开关，保护电路在检测到故障时断开该相位分离开关。如果反向级在紧急情形下与电机分离，则这些相位分离开关可以出于安全原因而被同时断开。该相位分离开关还可以被断开以便在系统误动作的情况下实施用于针对流过该相位分离开关的电流进行保护的电流限制模式。图1a图示了示例性的三相电源系统100，其使用单相位AC线路输入电压对三相负载106进行供电。如所示出的，系统100包括将单相位AC线路输入电压转换为DC电压的AC/DC转换器102，以及用于将AC/DC转换器102所产生的DC电压转换为相位和以对三相负载106进行供电的相移发生器104。AC/DC转换器102例如可以使用各种已知的用于将AC线路电压转换为DC电压的
开关模式电源架构来实施。例如，AC/DC转换器102可以包括后跟有开关模式反激式转换器的二极管桥整流器。另一方面，相移发生器104可以使用这里所描述的实施例的相位生成电路来实施。图1b图示了另外的示例性电源系统110，其使用电池112对三相电机114进行供电。如所示出的，电池112产生DC电压，相移发生器104由此针对三相电机114产生相位和诸如电源系统110的系统例如可以在汽车系统中用于为电动机进行供电。可替换地，供电系统110可适于为电动机以外的其它类型的三相负载进行供电。图1c图示了使用来自电池128的电力为三相电机126进行供电的常规三相系统120。如所示出的，在对三相电机126进行发动之前，常规三相系统120包括后跟有相位分离开关124的三相桥122。在操作期间，提供给三相电机126的每个相位的电压通过向三相桥122中的相应逆变器提供脉冲宽度调制的开关信号而生成。例如，第一相位通过向晶体管M1和晶体管M2提供开关信号而生成，第二相位通过向晶体管M3和晶体管M4提供开关信号而生成，而第三相位则通过向晶体管M5和晶体管M6提供开关信号而生成。这样的开关信号可以使用常规的三相位生成技术使用脉冲宽度调制器(未示出)而生成。相位分离开关124包括晶体管Mu、Mv和Mw，它们在晶体管Mu、Mv和Mw被关断时将三相电机126与三相桥122相隔离，并且在晶体管Mu、Mv和Mw被关断时提供导通路径。使用这样的分离开关例如用来符合诸如ISO26262的标准，ISO26262是用于汽车电气和电子系统的功能性安全标准。通过使用相位分离开关124，三相桥122可以在诸如逆变器故障之类的紧急情况下与三相电机126相隔离。一般来讲，如图1c所示，三个晶体管Mu、Mv和Mw可以使用耦合在三相桥的三个臂部和电机126的三个相位绕组之间的诸如MOSFET、IGBT或其它晶体管之类的晶体管来实施。每个电子开关与电机的相应相位串联连接。在操作期间，三相电机126的电感以及其他电路电感使得常规三相系统120趋于在系统的各个节点内出现电压过冲。这样的过冲
电压由电机电感器在利用电流关断电子开关时生成。异常的过冲电压可以使常规三相系统120内的各个电子开关的关断表现出现退化并且会增加各个开关关断时的功率损耗。在一些情况下，三相电机126中的各个晶体管可能由于高的瞬变电流和电压而趋于损毁。为了缓解大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，包括：缓冲电路，其被配置为耦合至n个半桥驱动器电路的输出，所述n个半桥驱动器电路耦合至n个对应电感性负载，其中n是大于1的整数，所述缓冲电路包括：n个二极管，所述n个二极管中的每个二极管耦合在所述n个半桥驱动器电路的相对应的输出与浮动的共用节点之间；以及n个电容器，所述n个电容器中的每一个电容器耦合在所述n个半桥驱动器电路的相对应的输出与所述浮动的共用节点之间。

【技术特征摘要】
2015.05.11 US 14/709,0951.一种电路，包括：缓冲电路，其被配置为耦合至n个半桥驱动器电路的输出，所述n个半桥驱动器电路耦合至n个对应电感性负载，其中n是大于1的整数，所述缓冲电路包括：n个二极管，所述n个二极管中的每个二极管耦合在所述n个半桥驱动器电路的相对应的输出与浮动的共用节点之间；以及n个电容器，所述n个电容器中的每一个电容器耦合在所述n个半桥驱动器电路的相对应的输出与所述浮动的共用节点之间。2.根据权利要求1所述的电路，其中：n＝3；并且所述n个相对应的电感性负载包括三相电机的端子。3.根据权利要求2所述的电路，进一步包括n个半桥驱动器电路。4.根据权利要求3所述的电路，进一步包括三相电机。5.根据权利要求1所述的电路，其中所述n个二极管中的每个二极管的阴极耦合至所述n个半桥驱动器电路的所述相对应的输出，并且所述n个二极管中的每个二极管的阳极耦合至所述浮动的共用节点。6.根据权利要求1所述的电路，其中所述n个二极管中的每个二极管的阳极耦合至所述n个半桥驱动器电路的所述相对应输出，并且所述n个二极管中的每个二极管的阴极耦合至所述浮动的共用节点。7.根据权利要求1所述的电路，进一步包括扼流电感器，所述扼流电感器耦合在所述n个半桥驱动器电路的输出与所述n个相对应的电电感性负载中的一个相对应的电感性负载之间。8.根据权利要求1所述的电路，进一步包括n个晶体管，所述n个晶体管具有耦合至所述n个半桥驱动器电路的所述相对应输出的
\t第一负载路径端子以及耦合至所述n个电感性负载中的相对应负载的第二负载路径端子，其中所述n个二极管中的每个二极管耦合在所述n个晶体管中的相对应晶体管的所述第一负载路径端子和所述浮动的共用节点之间，并且所述n个电容器中的每个电容器耦合在所述n个晶体管中所述相对应的晶体管的所述第二负载路径端子和所述浮动的共用节点之间。9.根据权利要求8所述的电路，其中所述n个晶体管中的每个晶体管的体二极管的阳极耦合至其第一负载路径端子，并且所述n个二极管中的每个二极管的阴极耦合至所述n个晶体管中的所述相对应晶体管的所述第一负载路径端子。10.根据权利要求8所述的电路，其中所述n个晶体管中的每个晶体管的体二极管的阴极耦合至其第一负载路径端子，并且所述n个二极管中的每个二极管的阳极耦合至所述n个晶体管中的所述相对应晶体管的所述第一负载路径端子。11.根据权利要求8所述的电路，进一步包括与所述n个电容器中的相对应电容器并联耦合的n个瞬变电压抑制(TVS)二极管。12.根据权利要求8所述的电路，进一步包括与所述n个电容器中的相对应电容器并联耦合的n个变阻器。13.根据权利要求8所述的电路，进一步包括n个过载保护电路，所述过载保护电路具有耦合至所述n个晶体管中的相对应对应晶体管的相对应控制输入的输出，其中每个过载保护电路被配置为检测其相对应晶体管中的过载条件并且当检测到所述过载条件时经由所述相对应晶体管的所述控制输入关断其相对应的晶体管。14.根据权利要求13所述的电路，进一步包括耦合至所述n个过载保护电路中的每个过载保护电路的总线，其中所述n个过载保护电路中的每个过载保护电路被配置为当检测到过载条件时在所述总线上声明信号，并且所述n个过载保护电路中的每个过载保护电路被配置为在所述总线上检测到从另一个过载保护电路所生成的声
\t明信号时关断其相对应的晶体管。15.根据权利要求13所述的电路，其中所述过载条件包括过电流条件。16.一种三相电机驱动电路，包括：第一半桥驱动电路，其具有耦合至第一负载端子的输出；第一相位分离晶体管，其具有耦合至所述第一半桥驱动电路的所述输出的第一负载路径端子和耦合至所述第一负载端子的第二负载路径端子；第一缓冲电路，其包括耦合在所述第一相位分离晶体管的所述第一负载路径端子和浮动的共用节点之间的第一二极管，以及耦合在所述第一相位分离晶体管的所述第二负载路径端子和所述浮动的共用节点之间的第二电容器；第二半桥驱动电路，其具有耦合至第二负载端子的输出；第二相位分离晶体管，其具有耦合至所述第二半桥驱动电路的所述输出的第一负载路径端子和耦合至所述第二负载端子的第二负载路径端子；第二缓冲电路，其包括耦合在所述第二相位分离晶体管的所述第一负载路径端子和所述浮动的共用节点之间的第二二极管，以及耦合在所述第二相位分离晶体管的所述第二负载路径端子和所述浮动的共用节点之间的第二电容器；第三半桥驱动电路，其具有耦合至第三负载端子的输出；第三相位分离晶体管，其具有耦合至所述第三半桥驱动电路的所述输出的第一负载路径端子和耦合至...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超，
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