隔离栅极驱动器以及包括其的功率设备驱动系统技术方案

本公开涉及隔离栅极驱动器以及包括其的功率设备驱动系统。该隔离栅极驱动器包括：低压部件，包括PWM传输单元和低压逻辑块；用于将低压PWM信号和低压控制信号分别升压为高压PWM信号和高压控制信号的绝缘部件；以及通过绝缘部件与低压部件绝缘的高压部件，该高压部件包括：用于根据高压控制信号输出转换速率控制信号的高压逻辑块；用于控制功率设备的栅极电压的转换速率使得功率设备的栅极电压在上升沿或下降沿处具有取决于转换速率控制信号的转换速率的转换速率控制器；以及转换速率反馈单元，包括用于测量栅极电压的转换速率的转换速率测量单元并且允许转换速率控制器改变栅极电压的转换速率。

Isolation gate drive and power device driver system including its

The present disclosure relates to an isolated gate drive and a power device driver system including it. The isolation gate driver includes low voltage components, including PWM transmission unit and a low voltage logic block; for low PWM signal and low voltage control signals respectively to boost insulating parts of high voltage PWM signal and voltage control signal; and through the insulation part and the low-voltage insulation parts high pressure parts, the high-pressure components include: according to the high voltage control signal the output slew rate control signals for switching high voltage logic block; gate voltage control equipment, power conversion rate makes the gate voltage of the power equipment is depend on the conversion rate of the control signal in the rising or falling edge of the rate controller; and the conversion rate feedback unit, including the conversion for measurement of gate voltage conversion the rate measurement unit and allows the controller to change the conversion rate of the gate voltage rate.

【技术实现步骤摘要】
隔离栅极驱动器以及包括其的功率设备驱动系统相关申请的交叉引证本申请要求于2016年7月27日提交给韩国知识产权局的韩国专利申请第10-2016-0095550号的优先权和权益，其全部内容通过引证结合于此。
本专利技术涉及一种功率设备驱动系统(powerdevicedrivingsystem)，并且更具体地，涉及包括隔离栅极驱动器(isolatedgatedriver)的功率设备驱动系统以及用于驱动用于车辆的功率设备的隔离栅极驱动器。
技术介绍
近来，随着环保型车辆的销售增长，诸如IGBT(绝缘栅双极晶体管)或SiC(碳化硅)的功率设备已越来越多地被用作用于驱动使用诸多高压信号(如同电机驱动或高压转换)的电动车辆或混合动力车辆系统的开关设备。此外，隔离栅极驱动器也越来越多地被用于驱动这种功率设备。在隔离栅极驱动器中，施加至栅极的电压的斜率(转换速率(slewrate，压摆率))应被适当调整以用于功率设备的安全操作。传统地，当隔离栅极驱动器向功率设备的栅极提供功率时，栅极电压的转换速率由电路设计中的具有固定电阻值的外部电阻器控制。图1是示出根据现有技术的隔离栅极驱动器的电路图。参考图1，以下将描述输入电压的传统转换速率控制器。图1的隔离栅极驱动器包括：低压部件110，由低压电源LVDD驱动；高压部件120，由高压电源HVDD驱动；绝缘部件130；以及外部转换速率控制部件140。如图1中所示，因为传统隔离栅极驱动器通过具有固定电阻值的外部电阻器控制转换速率，所以存在功率设备的栅极电压的转换速率仅固定为初始设计值的诸多限制。现有技术文献：韩国专利注册号：10-0212754(公布日期：1999年5月12日)
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种隔离栅极驱动器，该隔离栅极驱动器可基于来自微控制器单元的PWM信号和控制信号在用于车辆的功率设备的导通和关闭期间准确地控制转换速率。然而，这些问题是说明性的，并且因此，本专利技术的范围不限于此。根据本专利技术的方面，提供一种隔离栅极驱动器，包括：低压部件，该低压部件包括用于接收来自微控制器单元的PWM信号并输出低压PWM信号的PWM传输单元以及用于接收来自微控制器单元的控制信号并输出低压控制信号的低压逻辑块；绝缘部件，用于将低压PWM信号和低压控制信号分别升压为高压PWM信号和高压控制信号；以及高压部件，该高压部件通过绝缘部件而与低压部件绝缘，其中，该高压部件包括：高压逻辑块，用于根据高压控制信号输出转换速率控制信号；转换速率控制器，用于控制隔离栅极驱动器外部的功率设备的栅极电压的转换速率，使得功率设备的栅极电压在上升沿或下降沿处具有取决于转换速率控制信号的转换速率；以及转换速率反馈单元，该转换速率反馈单元包括用于测量栅极电压的转换速率的转换速率测量单元并且允许转换速率控制器改变栅极电压的转换速率。在该情况下，转换速率反馈单元进一步包括反馈信号生成单元，该反馈信号生成单元用于在由转换速率测量单元测量的栅极电压的转换速率不在基准范围中时生成转换速率改变信号并且用于将转换速率改变信号输出至转换速率控制器，并且转换速率控制器基于转换速率改变信号来改变栅极电压的转换速率。此外，转换速率反馈单元进一步包括通信单元并且通过该通信单元将由转换速率测量单元所测量的转换速率值输出至高压逻辑块。此外，高压逻辑块被配置为控制转换速率控制器以基于转换速率值改变栅极电压的转换速率。此外，转换速率反馈单元进一步包括高压比较器和低压比较器，高压比较器基于基准高压生成高压比较信号，并且低压比较器基于基准低压生成低压比较信号，并且转换速率测量单元基于高压比较信号和低压比较信号测量栅极电压的转换速率。此外，其中，转换速率测量单元包括计数器，其中，该计数器在下降沿处生成高压比较信号时开始计数并且在下降沿之后生成低压比较信号时终止计数。此外，转换速率测量单元包括计数器，其中，计数器在上升沿上生成低压比较信号时开始计数并且在上升沿之后生成高压比较信号时终止计数。此外，转换速率控制器包括均具有通过转换速率控制信号和高压PWM信号切换的第一开关单元和第二开关单元的多个缓冲器。此外，多个缓冲器至少包括第一缓冲器和第二缓冲器，并且在第一缓冲器的第一开关单元中流动的电流的大小不同于在第二缓冲器的第一开关部分中流动的电流的大小。同时，根据本专利技术的实施方式，提供一种功率设备驱动系统，包括：微控制器单元；功率设备；以及隔离栅极驱动器，被配置为接收来自微控制器单元的PWM信号和控制信号并且被配置使得施加至功率设备的栅极的PWM信号具有受控的转换速率(controlledslewrate)，其中，该隔离栅极驱动器包括：低压部件，该低压部件包括用于接收来自微控制器单元的PWM信号并输出低压PWM信号的PWM传输单元以及用于接收来自微控制器单元的控制信号并输出低压控制信号的低压逻辑块；绝缘部件，用于将低压PWM信号和低压控制信号分别升压为高压PWM信号和高压控制信号；以及高压部件，该高压部件通过绝缘部件与低压部件绝缘，其中，该高压部件包括：高压逻辑块，用于根据高压控制信号输出转换速率控制信号；转换速率控制器，用于控制隔离栅极驱动器外部的功率设备的栅极电压的转换速率，使得功率设备的栅极电压在上升沿或下降沿处具有取决于转换速率控制信号的转换速率；以及转换速率反馈单元，该转换速率反馈单元包括用于测量栅极电压的转换速率的转换速率测量单元并且允许转换速率控制器改变栅极电压的转换速率。在该情况下，转换速率反馈单元进一步包括反馈信号生成单元，该反馈信号生成单元用于在由转换速率测量单元测量的栅极的转换速率不在基准范围中时生成转换速率改变信号，并且用于将转换速率改变信号输出至转换速率控制器，并且转换速率控制器基于转换速率改变信号来改变栅极的转换速率。此外，转换速率反馈单元进一步包括通信单元并且通过通信单元将由转换速率测量单元所测量的转换速率值输出至高压逻辑块。此外，高压逻辑块被配置为控制转换速率控制器以基于转换速率值改变栅极的转换速率。此外，高压逻辑块通过低压逻辑块将转换速率值发送至微控制器单元，并且其中，微控制器单元检查转换速率值是否处于基准转换速率范围中并且生成用于控制转换速率控制器的控制信号。因此，根据本专利技术，可基于来自微控制器单元的PWM信号和控制信号而被准确控制功率设备的导通/关闭斜率，并且可测量经控制的斜率以便将斜率改变为正确斜率。因此，可精确地控制导通/关闭期间的转换速率。此外，因为可在隔离栅极驱动器中执行通常由诸如连接至外部的电阻器的外部设备执行的栅极驱动电压的斜率控制，所以成本可通过合并传统外部设备而降低。此外，功率设备的栅极电压斜率(转换速率)可根据各种情形(过电流、短路等)而自动地进行最佳选择，并且有源镜像箝位(activemirrorclamp)功能可内置。因此，消耗大量功率的功率设备的稳定性可大大改进，并且效率可通过优化控制改进，其可改进车辆的燃料效率。附图说明图1是示出根据现有技术的功率设备驱动系统的电路图。图2是示出根据本专利技术的实施方式的包括隔离栅极驱动器的功率设备驱动系统的电路图。图3是示出转换速率控制器224的实例的详细电路图。图4A和图4B是用于说明根据本专利技术的实施方式的转换速率测量方法的视图。图5是示出根据本专利技术的另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种隔离栅极驱动器，包括：低压部件，包括用于接收来自微控制器单元的脉冲宽度调制信号并输出低压脉冲宽度调制信号的脉冲宽度调制传输单元以及用于接收来自所述微控制器单元的控制信号并输出低压控制信号的低压逻辑块；绝缘部件，用于将所述低压脉冲宽度调制信号和所述低压控制信号分别升压为高压脉冲宽度调制信号和高压控制信号；以及高压部件，通过所述绝缘部件与所述低压部件绝缘，其中，所述高压部件包括：高压逻辑块，用于根据所述高压控制信号输出转换速率控制信号；转换速率控制器，用于控制所述隔离栅极驱动器外部的功率设备的栅极电压的转换速率，使得所述功率设备的所述栅极电压在上升沿或下降沿处具有取决于所述转换速率控制信号的转换速率；以及转换速率反馈单元，包括用于测量所述栅极电压的转换速率的转换速率测量单元并且允许所述转换速率控制器改变所述栅极电压的转换速率。

【技术特征摘要】
2016.07.27 KR 10-2016-00955501.一种隔离栅极驱动器，包括：低压部件，包括用于接收来自微控制器单元的脉冲宽度调制信号并输出低压脉冲宽度调制信号的脉冲宽度调制传输单元以及用于接收来自所述微控制器单元的控制信号并输出低压控制信号的低压逻辑块；绝缘部件，用于将所述低压脉冲宽度调制信号和所述低压控制信号分别升压为高压脉冲宽度调制信号和高压控制信号；以及高压部件，通过所述绝缘部件与所述低压部件绝缘，其中，所述高压部件包括：高压逻辑块，用于根据所述高压控制信号输出转换速率控制信号；转换速率控制器，用于控制所述隔离栅极驱动器外部的功率设备的栅极电压的转换速率，使得所述功率设备的所述栅极电压在上升沿或下降沿处具有取决于所述转换速率控制信号的转换速率；以及转换速率反馈单元，包括用于测量所述栅极电压的转换速率的转换速率测量单元并且允许所述转换速率控制器改变所述栅极电压的转换速率。2.根据权利要求1所述的隔离栅极驱动器，其中，所述转换速率反馈单元进一步包括反馈信号生成单元，所述反馈信号生成单元用于在由所述转换速率测量单元测量的所述栅极电压的转换速率不在基准范围中时生成转换速率改变信号并且用于将所述转换速率改变信号输出至所述转换速率控制器，并且其中，所述转换速率控制器基于所述转换速率改变信号来改变所述栅极电压的转换速率。3.根据权利要求1所述的隔离栅极驱动器，其中，所述转换速率反馈单元进一步包括通信单元并且通过所述通信单元将由所述转换速率测量单元所测量的转换速率值输出至所述高压逻辑块。4.根据权利要求3所述的隔离栅极驱动器，其中，所述高压逻辑块被配置为控制所述转换速率控制器以基于所述转换速率值改变所述栅极电压的转换速率。5.根据权利要求1所述的隔离栅极驱动器，其中，所述转换速率反馈单元进一步包括高压比较器和低压比较器，其中，所述高压比较器基于基准高压生成高压比较信号，并且其中，所述低压比较器基于基准低压生成低压比较信号，并且所述转换速率测量单元基于所述高压比较信号和所述低压比较信号测量所述栅极电压的转换速率。6.根据权利要求5所述的隔离栅极驱动器，其中，所述转换速率测量单元包括计数器，其中，所述计数器在所述下降沿处生成所述高压比较信号时开始计数并且在所述下降沿之后生成所述低压比较信号时终止计数。7.根据权利要求5所述的隔离栅极驱动器，其中，所述转换速率测量单元包括计数器，其中，所述计数器在所述上升沿处生成所述低压比较信号时开始计数并且在所述上升沿之后生成所述高压比较信号时终止计数。8.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李舜燮，
申请(专利权)人：奥特润株式会社，
类型：发明
国别省市：韩国,KR