半桥栅极驱动器控制制造技术

本发明专利技术涉及一种半桥栅极驱动器控制技术，描述了一种功率电路，该功率电路包括半桥和用于控制半桥的第一开关的驱动器。驱动器被配置为至少部分地基于驱动器信号和在半桥处的电压使第一开关于在第一开关开通状态下运行与在第一开关关断状态下运行之间转换。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种半桥栅极驱动器控制技术，描述了一种功率电路，该功率电路包括半桥和用于控制半桥的第一开关的驱动器。驱动器被配置为至少部分地基于驱动器信号和在半桥处的电压使第一开关于在第一开关开通状态下运行与在第一开关关断状态下运行之间转换。【专利说明】半桥栅极驱动器控制
本公开涉及功率变换器，更具体地涉及用于控制功率变换器的半桥的技术。
技术介绍
一些电路可以使用功率变换器将来自电源的输入电压或电流转换(例如，升高电压(St印-up)或降低电压(St印-down))为经调整的输出电压或电流，用于为部件、电路或其它电气装置提供电力。基于开关的功率变换器可以使用半桥电路和信号调制技术来调整输出。在一些示例中，例如由于寄生电感的作用，当开关开通或关断时，在半桥的开关之上可能会发生电压过冲。为了补偿可能出现的跨过开关的电压过冲，在一些示例中，变换器可以在功率变换器中包括额外的电阻器，以降低通过开关的电流的变化速率并且/或者降低跨过开关的电压的变化速率。在其它示例中，变换器可以还包括可以处理更高电压电平的更高额定(higher rated)开关装置，或者替代地包括可以处理更高电压电平的更高额定开关装置。一些功率变换器可以还利用恒定慢开通时间和/或恒定慢关断时间，或者替代地利用恒定慢开通时间和/或恒定慢关断时间，来降低通过开关的电流的变化速率和/或降低跨过开关的电压的变化速率。上面提及的这些用于补偿电压过冲的技术可能增加功率变换器的成本并且/或者降低功率变换器的总体效率。
技术实现思路
一般而言，技术和电路被描述为，响应于检测到的反馈，至少部分地基于在半桥处的电压，来动态控制功率变换器的半桥的开关的转换时间(即，开关于在关断状态下运行与开通状态下运行之间转换所需的时间量)。例如，本文所描述的功率变换器可以配置为，响应于该功率变换器检测到的至少一个反馈信号，来修改跨过开关的电压随着时间变换速率(dv/dt)或者通过开关的电流变化速率(di/dt)。在一些示例中，这类检测到的反馈信号可以包括功率变换器的输入电压。在其它示例中，其它反馈可以用于对开关的转换时间进行动态控制。 功率变换器，无论是降低电压变换器还是升高电压变换器，均可以包括耦合至用于从电源接收输入电压的输入端口的半桥。该半桥可以具有耦合至开关节点的至少一个开关。功率变换器可以使用信号调制技术来使开关开通和/或关断，以将输入电压转换为在耦合至半桥的输出节点处的经调整的输出电压和/或电流。根据本文所描述的技术，功率变换器可以基于在半桥处的电压电平，来修改用于控制半桥的开关的转换时间的驱动强度。通过至少部分地基于在半桥处的电压来修改开关的驱动强度和转换时间，功率变换器可以限制在半桥处可能发生的潜在过冲条件。 在一个示例中，本公开涉及一种功率变换器，其包括半桥，该半桥包括在开关节点处耦合至的第二开关的第一开关。功率变换器进一步包括用于控制第一开关的驱动器；其中该驱动器耦合至第一开关，并且被配置为使第一开关至少部分地基于驱动器信号和在半桥处的电压，而于在第一开关开通状态下运行与在第一开关关断状态下运行之间转换。 在另一个示例中，本专利技术涉及一种方法，该方法包括检测在功率变换器的半桥处的电压，其中该半桥包括在开关节点处耦合至第二开关的第一开关。该方法进一步包括接收用于控制第一开关和第二开关的驱动器信号。该方法进一步包括至少部分地基于驱动器信号和在半桥处的电压来控制半桥的第一开关，其中控制第一开关包括使第一开关于在第一开关开通状态下运行与在第一开关关断状态下运行之间转换。 在另一个示例中，本专利技术涉及一种功率变换器，该功率变换器具有用于检测在功率变换器的半桥处的电压的装置，其中该半桥包括在开关节点处耦合至第二开关的第一开关。功率变换器进一步包括用于接收控制第一开关和第二开关的驱动器信号的装置。功率变换器进一步包括，用于至少部分地基于驱动器信号和在半桥处的电压来控制半桥的第一开关的装置；其中该用于控制第一开关的装置包括，使第一开关于在第一开关开通状态下运行与在第一开关关断状态下运行之间转换的装置。 将在下面的附图和说明中对一个或多个示例的细节进行陈述。本公开的其它特征、目的和优点将由说明和附图以及权利要求书而变得更加显而易见。 【专利附图】【附图说明】 图1是根据本公开的一个或多个方面的图示了用于转换来自电源的功率的示例系统的框图。 图2是图示了图1所示的示例系统的功率变换器的一个示例的框图。 图3是图示了根据本公开的一个或多个方面的用于提供经调整的输出的示例变换器单元的电路图。 图4是图示了图3所示的示例变换器单元的示例高侧驱动器的电路图。 图5是图示了根据本公开的一个或多个方面的示例功率变换器的示例操作的流程图。 图6和图7是图示了图3所示的示例变换器单元的额外部件的电路图。 图8是图示了图3所示的示例变换器单元的额外部件的电路图。 图9A至图9B是图示了耦合至图3所示的示例变换器的半桥的负载的示例的电路图。 图9C至图9E是图示了图9A至图9B所示的负载的示例的电路图。 图10是图示了图3所示的示例变换器单元的示例操作的一系列定时图。 【具体实施方式】 在一些应用中，功率变换器(以下称为“变换器”)可以将来自电源的输入电压或电流转换(例如，通过升高电压或者降低电压)为用于装置(例如，负载)的经调整的输出电压或电流。如本文所描述的，术语“升高电压”变换器指的是，被配置为接收具有第一电压电平的输入功率信号并且输出具有大于第一电压电平的第二电压电平的功率信号的功率变换器。如本文也描述的，术语“降低电压”变换器指的是，被配置为接收具有第一电压电平的输入功率信号并且输出具有小于第一电压电平的第二电压电平的功率信号的功率变换器。无论在上述哪种情况下，功率变换器都可以具有包括一个或多个开关(例如，MOS功率开关晶体管、基于氮化镓(GaN)的开关、或者其它类型的开关装置)的半桥。例如，半桥可以包括在开关节点处耦合至低侧开关的高侧开关。通过利用调制技术来控制半桥的开关，变换器可以调整在耦合至半桥的输出节点处正在输出的电流或电压的量。半桥的开关的这种调制可以根据脉冲密度调制(PDM)、脉冲宽度调制(PWM)、脉冲频率调制(PFM)、或者其它适当的调制技术来进行。 当为负载提供电源时，在开关事件(例如，当使开关于在开通状态下运行与在关断状态下运行之间转换时)期间，可能会在半桥的开关处发生过冲条件(例如，超过期望电压的电压尖峰，有时称为“振铃”)。这种过冲条件可以是由通过与一个或多个寄生电感和电容相互作用的开关的电流的随时间变化(di/dt)所引起的。这类寄生电感可以是由至开关晶体管的一个或多个连接所引起的。根据被配置为输出具有比在降低电压/降压(step-down/buck)变换器输入处接收到的功率更低的电压电平的功率的降低电压/降压变换器的一个具体示例，在接收12V输入电压的降低电压/降压变换器的开关事件期间，在开关处的电压过冲可以达到接近20V。在相同的降低电压/降压变换器接收21V输入电压的开关事件期间，电压过冲可以超过30V。 为了补偿潜在的过冲条件，一些功率变换器可以使用，在过冲条件期间可本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种功率变换器，包括：半桥，包括在开关节点处耦合至的第二开关的第一开关；以及驱动器，用于控制所述第一开关，其中所述驱动器耦合至所述第一开关，并且被配置为至少部分地基于驱动器信号和在所述半桥处的电压使所述第一开关于在所述第一开关的开通状态下运行与在所述第一开关的关断状态下运行之间进行转换。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：K·诺林，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：奥地利;AT