振铃振幅测量及减轻制造技术

本申请案涉及振铃振幅测量及减轻。在一些实施例中，一种设备[100]包括分压器电路[90]，分压器电路[90]包括多个串联连接的电容器[110、115]且包括电容器中的一者的经配置以从开关[140]接收第一电压的输入端子[108]及包括串联连接的电容器中的至少两者之间的连接的振铃节点[101]。设备进一步包括耦合到分压器电路的振铃节点及偏置电压节点[102]的负箝位电路[120]。偏置电压节点经配置以接收偏置电压，且响应于振铃节点上的振铃电压小于偏置电压，负箝位电路经配置以将振铃电压箝位在第一阈值电压。设备还包括耦合到分压器电路的振铃节点且经配置以检测振铃电压的峰值振幅的峰值检测器电路[130]。设备进一步包括耦合到峰值检测器电路且经配置以响应于所检测峰值振幅而调整去往开关的控制信号的开关驱动器[135]。

Amplitude measurement and reduction of ringing

This application involves measuring and alleviating the amplitude of ringing. In some embodiments, a device [100] includes a voltage divider circuit [90], a voltage divider circuit [90] including a plurality of connected capacitors [110, 115], and a connection between one of the capacitors, which is configured to receive the input terminal [108] from the first voltage from the switch [140] and at least both in the series connected capacitor. The ringing node [101]. The device further includes a ringing node coupled to the divider circuit and a negative clamping circuit [120] of the bias voltage node [102]. The bias voltage node is configured to receive the bias voltage, and the ringing voltage on the ringing node is less than the bias voltage, and the negative clamp circuit is configured to clamp the ringing voltage to the first threshold voltage. The apparatus also includes a ring node coupled to a divider circuit and a peak detector circuit [130] configured to detect the peak amplitude of the ring voltage. The device further includes a switch driver [135] that is coupled to a peak detector circuit and is configured to adjust the control signal to the switch to the detected peak amplitude in response to the detected peak amplitude.

【技术实现步骤摘要】
振铃振幅测量及减轻相关申请案的交叉参考本申请案主张对2017年2月1日提出申请的标题为“用于Vds振铃振幅测量及闭环控制的技术及电路(TechniqueandCircuitsforVdsRingAmplitudeMeasurementandClosed-LoopControl)”的第62/453,181号美国临时专利申请案的优先权，且所述临时专利申请案特此以全文引用的方式并入本文中。
本申请案涉及振铃振幅测量及减轻。
技术介绍
功率晶体管开关由于其快速开关速度、其对并行操作的兼容性及其处理高电压的能力而广泛用于功率电子应用中，例如用于电动机驱动器中。使用高频率开关是有利的，因为其准许较高系统频率及功率密度。然而，高频率开关具有其负效应。举例来说，快速开关(或高频率开关式)场效应晶体管(FET)可在FET的端子中的至少一者(例如，漏极)上经历显著电压过冲及振铃。高频率开关及高振幅电压振铃产生电磁干扰，电磁干扰可影响系统可靠性、增加系统电压应力且减少总体使用寿命。
技术实现思路
根据一实施例，一种闭环振铃振幅调整电路包含分压器电路，所述分压器电路进一步包括多个串联连接的电容器。在一些实施例中，所述电容器中的一者的输入端子经配置以从开关接收第一电压，且振铃节点包括所述串联连接的电容器中的至少两者之间的连接。所述闭环振铃振幅调整电路进一步包括耦合到所述分压器电路的所述振铃节点及偏置电压节点的负箝位电路。在一些实施例中，所述偏置电压节点经配置以接收偏置电压，且响应于所述振铃节点上的振铃电压小于所述偏置电压，所述负箝位电路经配置以将所述振铃电压箝位在第一阈值电压。所述闭环振铃振幅调整电路进一步包含耦合到所述分压器电路的所述振铃节点且经配置以检测所述振铃电压的峰值振幅的峰值检测器电路。所述闭环振铃振幅调整电路进一步包含开关驱动器，所述开关驱动器耦合到所述峰值检测器电路且在一些实施例中经配置以响应于所述所检测峰值振幅而调整去往所述开关的控制信号。在另一实施例中，一种振铃振幅调整电路包含分压器电路，所述分压器电路包含多个串联连接的阻抗。在一些实施例中，所述串联连接的阻抗包含所述阻抗中的一者的经配置以从开关接收第一电压的输入端子，且振铃节点包含所述串联连接的阻抗中的至少两者之间的连接。所述振铃振幅调整电路进一步包含耦合到所述分压器电路的所述振铃节点及偏置电压节点的负箝位电路。在一些实施例中，所述负箝位电路经配置以将所述振铃节点的振铃电压箝位在第一阈值电压。所述振铃振幅调整电路还包含耦合到所述分压器电路的所述振铃节点且经配置以检测所述振铃电压的峰值振幅的峰值检测器电路。所述振铃振幅调整电路进一步包含经配置以将所述所检测峰值振幅与参考电压进行比较且产生比较器输出信号的比较器，且在某一实施例中，所述振铃振幅调整电路包含数字控制器，所述数字控制器耦合到所述比较器，且响应于所述比较器输出信号，所述数字控制器经配置以致使去往所述开关的控制信号被调整。在另一实施例中，一种方法包含由分压器电路从开关接收第一电压。在一实施例中，所述方法还可包含响应于从所述第一电压衍生出的振铃电压小于偏置电压而将所述振铃电压箝位在第一阈值电压。此外，方法可包含检测所述振铃电压的峰值振幅且响应于所述所检测峰值振幅而调整去往所述开关的控制信号。附图说明为详细描述各种实例，现在将参考附图，其中：图1展示根据各种实例的实例性电路系统，其经配置以针对存在于电路系统中的每一开关采用振铃振幅传感器。图2展示根据各种实例的图1的说明性低侧闭环振铃振幅调整电路系统的详细图式。图3展示根据各种实例的图2的说明性负箝位电路的详细图式。图4展示根据各种实例的图2的说明性正箝位电路的详细图式。图5展示根据各种实例的图2的说明性开关驱动器的详细图式。图6展示根据各种实例的说明性滞后比较器的详细图式。图7展示根据各种实例的通过数字控制器调整控制信号的实例性流程图。图8展示图解说明根据各种实例的可在振铃期间执行以降低峰值AC振幅的操作方面的说明性流程图。具体实施方式振铃信号的量值与开关的开关速度有联系，且还与系统中的杂散电感及/或电容的量相联系。举例来说，在功率电子应用中，可采用具有包含高侧开关及低侧开关的半桥拓扑的功率转换器。半桥拓扑系统可具有在高侧开关及低侧开关中的每一者的接通/关断或关断/接通转变期间存储能量的不希望有的寄生元素(例如，电感、电容)。此所存储能量通常称为“di/dt”噪声，且di/dt噪声随后需要被耗散。在一些实施例中，di/dt噪声在开关从接通/关断或关断/接通状态转变时作为振铃而耗散。本文中所揭示的实施例中的至少一些是针对于经配置以测量振铃电压的峰值AC振幅的振铃振幅传感器电路，且响应于所测量峰值AC振幅，所述振铃振幅传感器经配置以调整驱动开关的控制信号。由于控制信号的量值影响开关速度且进一步由于开关速度影响开关损耗、EMI噪声及振铃，因此调整控制信号可调整开关的开关速度，这又调整(例如，降低)振铃的量值。在一些实施例中，如下文进一步描述，还可通过在开关于接通/关断状态之间转变时更改振铃减轻阶段的开始时间而调整振铃的量值。图1中所展示的实例性电路系统是转换器30的半桥配置，转换器30可用于驱动连接到线70的高功率负载。在一些实施例中，转换器30调整(例如，降低或增加)在高侧开关85及低侧开关140两者的接通/关断转变期间发生的振铃，如下文进一步描述。实例性实施例针对于驱动负载的转换器，但原理可适用于包含晶体管且驱动任何类型的负载的其它类型的转换器。图1中所揭示的转换器30可进一步包含高侧闭环振铃振幅调整电路80，高侧闭环振铃振幅调整电路80进一步包含驱动高侧开关85的高侧振铃振幅传感器50。类似地，转换器30还可包含低侧闭环振铃振幅调整电路100，低侧闭环振铃振幅调整电路100进一步包含驱动低侧开关140的低侧振铃振幅传感器40。在图1的实例中，所采用的开关(低侧及高侧)是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，且控制输入是所述晶体管的栅极。例如，开关85包括漏极87、源极88及栅极86。在其它实施例中，晶体管可为双极晶体管，在所述情形中，控制输入可为基极。在其它实施例中，开关包括碳化硅(SiC)晶体管，且在其它实例中，开关是具有与晶体管或任何其它半导体开关装置的性质类似的性质的装置。如上文所论述，图1中所展示的实例性转换器采用单独振铃振幅调整电路来调整存在于电路系统中的每一开关的对应控制信号。举例来说，低侧闭环振铃振幅调整电路100采用低侧振铃振幅传感器40，低侧振铃振幅传感器40从低侧开关140接收反馈且基于所接收反馈而断言去往低侧开关140的控制信号。类似地，在图1的实例中，高侧闭环振铃振幅调整电路80采用高侧振铃振幅传感器50来从高侧开关85接收反馈且基于所接收反馈而断言去往开关85的控制信号。高侧振铃振幅传感器50及低侧振铃振幅传感器40两者分别从高侧开关85及低侧开关140接收漏极及源极电压电平作为反馈。举例来说，为了驱动高功率负载(例如，工业电动机)，高侧开关85连接到总线电压(例如，1000V)且低侧开关连接到接地。在高侧开关85关断且低侧开关140接通时的情形中，低侧开关140的漏极142到源极143电压从1000V的总线电压下本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种闭环振铃振幅调整电路，其包括：分压器电路，其包括多个串联连接的电容器，且包含所述电容器中的一者的经配置以从开关接收第一电压的输入端子及包括所述串联连接的电容器中的至少两者之间的连接的振铃节点；负箝位电路，其耦合到所述分压器电路的所述振铃节点及偏置电压节点，其中所述偏置电压节点经配置以接收偏置电压，其中响应于所述振铃节点上的振铃电压小于所述偏置电压，所述负箝位电路经配置以将所述振铃电压箝位在第一阈值电压；峰值检测器电路，其耦合到所述分压器电路的所述振铃节点且经配置以检测所述振铃电压的峰值振幅；及开关驱动器，其耦合到所述峰值检测器电路且经配置以响应于所述所检测峰值振幅而调整去往所述开关的控制信号。

【技术特征摘要】
2017.02.01 US 62/453,181;2017.06.28 US 15/636,3651.一种闭环振铃振幅调整电路，其包括：分压器电路，其包括多个串联连接的电容器，且包含所述电容器中的一者的经配置以从开关接收第一电压的输入端子及包括所述串联连接的电容器中的至少两者之间的连接的振铃节点；负箝位电路，其耦合到所述分压器电路的所述振铃节点及偏置电压节点，其中所述偏置电压节点经配置以接收偏置电压，其中响应于所述振铃节点上的振铃电压小于所述偏置电压，所述负箝位电路经配置以将所述振铃电压箝位在第一阈值电压；峰值检测器电路，其耦合到所述分压器电路的所述振铃节点且经配置以检测所述振铃电压的峰值振幅；及开关驱动器，其耦合到所述峰值检测器电路且经配置以响应于所述所检测峰值振幅而调整去往所述开关的控制信号。2.根据权利要求1所述的振铃振幅调整电路，其进一步包括正箝位电路，所述正箝位电路耦合到所述分压器电路的所述振铃节点且经配置以响应于所述振铃电压大于第二阈值电压而将所述振铃电压箝位在所述第二阈值电压。3.根据权利要求2所述的振铃振幅调整电路，其中所述正箝位电路包括：第一开关，其可配置以响应于所述振铃电压大于所述第二阈值电压而在所述振铃节点与接地之间形成第一汇集电流的第一电流汇集路径；及第二开关，其可配置以响应于所述第一汇集电流而在所述振铃节点与所述接地之间形成第二汇集电流的第二电流路径。4.根据权利要求1所述的振铃振幅调整电路，其中所述开关驱动器包含：放大器，其耦合到所述峰值检测器，其中响应于所述振铃电压的所述所检测峰值振幅，所述放大器经配置以输出第一放大器输出信号及第二放大器输出信号；比较器，其耦合到所述放大器且经配置以将所述第一放大器输出信号及所述第二放大器输出信号与参考电压进行比较并产生比较器输出信号；及数字控制器，其耦合到所述比较器，且其中响应于所述比较器输出信号，所述数字控制器经配置以调整在高侧开关及低侧开关中流动的电流，其中所述高侧开关及所述低侧开关的输出端子耦合到所述开关。5.根据权利要求4所述的振铃振幅调整电路，其中所述比较器包含：高侧比较器，其经配置以将所述第一放大器输出与正参考值进行比较且将所述第二放大器输出与负高侧参考值进行比较以产生第一比较器输出信号；及低侧比较器，其经配置以将所述第一放大器输出与所述正参考值进行比较且将所述第二放大器输出与负低侧参考值进行比较以产生第二比较器输出信号，其中所述比较器输出信号包括所述第一比较器输出信号及所述第二比较器输出信号。6.根据权利要求1所述的振铃振幅调整电路，其中所述负箝位电路包括：第一开关，其可配置以响应于所述振铃电压小于所述偏置电压而在第一电压源与所述振铃节点之间形成第一箝位电流的第一电流路径；及第二开关，其可配置以响应于所述第一箝位电流而在所述第一电压源与所述振铃节点之间形成第二箝位电流的第二电流路径。7.根据权利要求1所述的振铃振幅调整电路，其中所述开关驱动器进一步经配置以调整所述开关从第一状态转变到第二状态所花费的总时间的时间值。8.根据权利要求1所述的振铃振幅调整电路，其中所述串联连接的电容器中的至少一者是可配...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉杰迪普·邦达德，纳坦·舍姆，拉贾尔什·穆霍帕德亚，
申请(专利权)人：德州仪器公司，
类型：发明
国别省市：美国,US