用于驱动直流电机的方法和系统以及桥式驱动电路技术方案

本公开涉及用于驱动直流电机的方法和系统以及桥式驱动电路。描述了在栅极驱动电路中提供补偿电流以补偿在栅极驱动电路的输出栅极处的输出电压的上升沿期间引起的寄生位移电流的技术。在一个示例中，本公开的技术包括：由用于直流(DC)电机的桥式驱动电路来激活桥式驱动电路的驱动器；在驱动器的输出栅极电压的上升时间期间由桥式驱动电路测量驱动器的寄生电流；响应于所测量的寄生电流，由桥式驱动电路产生补偿电流；以及由桥式驱动电路将补偿电流输出至驱动器的输出栅极。

Method and system for driving DC motor and bridge drive circuit

The present disclosure relates to a method and a system for driving a DC motor and a bridge type driving circuit. The technology of compensating current in gate drive circuit to compensate parasitic displacement current caused by the rising voltage of output voltage at the output gate of gate drive circuit is described. In one example, including the techniques disclosed by DC (DC) motor bridge driving circuit to activate the bridge driving circuit drives; parasitic current during output gate voltage drives the rise time by measuring bridge driving circuit drives; parasitic in response to the measured current, generating compensation current by the bridge drive circuit; and the bridge driving circuit will output compensation current output to drive the gate.

【技术实现步骤摘要】
用于驱动直流电机的方法和系统以及桥式驱动电路
本公开总体上涉及用于驱动功率晶体管的栅极驱动电路。
技术介绍
栅极驱动器是从控制器IC接收低功率输入并且为诸如绝缘栅双极型晶体管(IGBT)或功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)等高功率晶体管的栅极产生高电流驱动输入的功率放大器。栅极驱动器通常包括电平移位电路(levelshiftercircuit)以及放大器。电平移位器是将数字信号从低边电压域转换到高边电压域的电气部件。关于低边域来提供输入信号，并且关于高边域来提供输出信号。低边和高边两者是分离的并且与彼此电隔离。栅极驱动器通常用于驱动感性负载。例如，桥式电机驱动器可以用于驱动H桥或三相无刷直流(DC)电机。电流控制型高边栅极驱动器的一个问题是，在电机驱动器应用中，栅极驱动器的输出电流对于快速变化的共模电压瞬变可能是敏感的。这种敏感性是由寄生电容——特别是驱动器输出晶体管的栅极-漏极电容——引起的。由于电流消耗和稳定时间的限制，通常的电流控制型栅极驱动电路在短共模电压上升时间(例如50ns)期间不能维持恒定的输出电流。因此，在共模电压的上升沿期间发生电流下降(或至少电流减小)。
技术实现思路
总体上，本公开描述了用于具有改进的抗共模瞬变性的栅极驱动电路的技术。在一个示例中，本公开的栅极驱动电路在共模电压的上升沿期间产生补偿电流以补偿寄生漏极-栅极位移电流。当栅极驱动电路接通时，在输出电压中产生上升沿。栅极驱动电路检测在上升沿期间由快速变化的共模电压瞬变导致的电流下降，并且输出补偿电流以抑制这些电流下降。因此，根据本公开的技术的栅极驱动电路可以在短的共模电压上升时间期间提供恒定的输出电流。此外，通过以下述方式提供补偿电流，本文公开的栅极驱动电路在共模电压上升时间期间补偿寄生位移电流。因此，与其他栅极驱动电路相比，本文公开的这样的栅极驱动电路可以具有改进的抗共模瞬变性，并且在共模电压上升时间期间可能不会在输出电流中遭受相同的电流下降。在一个示例中，本公开描述了一种方法，包括：由用于直流(DC)电机的桥式驱动电路来激活桥式驱动电路的驱动器；在驱动器的输出栅极电压的上升时间期间，由桥式驱动电路确定驱动器的寄生电流；响应于确定的寄生电流，由桥式驱动电路产生补偿电流；以及由桥式驱动电路将补偿电流输出至驱动器的输出栅极。在另一示例中，本公开描述了一种用于直流(DC)电机的桥式驱动器，其被配置为：激活桥式驱动电路的驱动器；在驱动器的输出栅极电压的上升时间期间确定驱动器的寄生电流；响应于所确定的寄生电流而产生补偿电流；以及将补偿电流输出至驱动器的输出栅极。在另一示例中，本公开描述了一种系统，其包括用于直流(DC)电机的桥式驱动器以及DC电机。所述桥式驱动器被配置为：激活桥式驱动电路的驱动器；在驱动器的输出栅极电压的上升时间期间确定驱动器的寄生电流；响应于所确定的寄生电流而产生补偿电流；以及将补偿电流输出至驱动器的输出栅极。本公开的技术的一个或更多个示例的细节在附图和下面的描述中阐述。该技术的其它特征、目的和优点将从描述和附图以及从权利要求书中变得明显。附图说明图1是示出根据本公开的技术的用于驱动电机的示例系统的框图。图2是更详细地示出根据本公开的技术的用于响应于寄生位移电流而产生补偿电流的图1的示例栅极驱动器的框图。图3是示出根据本公开的技术的用于响应于寄生位移电流而产生补偿电流的示例栅极驱动器的框图。图4是示出根据本公开的技术的用于响应于寄生位移电流而产生补偿电流的示例栅极驱动器的框图。图5是示出由于位移电流而表现出示电流下降的另一栅极驱动器提供的示例输出栅极电流的图表。图6是示出根据本公开的技术的由图1的示例栅极驱动器提供的示例输出栅极电流的图表。图7是示出根据本公开的技术的用于响应于寄生位移电流而产生补偿电流的示例操作的流程图。具体实施方式图1是示出根据本公开的技术的用于驱动直流(DC)电机160的示例系统10的框图。系统10包括用于驱动高边功率MOSFET150A的高边栅极驱动电路20A和用于驱动低边功率MOSFET150B的低边栅极驱动电路20B。高边功率MOSFET150A和低边功率MOSFET150B提供用于驱动电机160的电流。高边栅极驱动电路20A包括用于对功率MOSFET150A的栅极充电的第一栅极驱动器100A和用于对功率MOSFET150A的栅极放电的第二栅极驱动器100B。类似地，低边栅极驱动电路20B包括用于对功率MOSFET150B的栅极充电的第一栅极驱动器100C和用于对功率MOSFET150B的栅极放电的第二栅极驱动器100D。栅极驱动器100A-100D在本文中统称为“栅极驱动器100”。根据本公开的技术，栅极驱动器100中的每一个产生补偿电流，以在共模电压的上升沿期间补偿寄生漏极-栅极位移电流。如本文中所述，共模电压是指下述中的一个：高边功率MOSFET150A的基极处的电压GHx171A、高边功率MOSFET150A的源极处的电压SHx172A、低边功率MOSFET150B的基极处的电压GLx171B或低边功率MOSFET150B的源极处的电压SLx172B。当栅极驱动器100中的一个导通时，在栅极驱动器的输出栅极处产生输出电压的上升沿。在该上升沿期间，栅极驱动器100经历快速变化的共模电压瞬变，其在节点处引起电流下降。例如，当栅极驱动器100A激活时，在输出节点GHz171A处产生输出电压的上升沿。此外，输出节点GHz171A经历快速变化的共模电压瞬变，其在节点处引起电流下降。栅极驱动器100A检测在上升沿期间由快速变化的共模电压瞬变引起的在输出节点GHz171A处的电流下降。响应于共模电压瞬变，栅极驱动器100A输出补偿电流以抑制这些电流下降的影响。通常，被配置为对相应的功率晶体管(例如，栅极驱动器100A和100C)充电的栅极驱动器100在输出电压的上升沿期间在输出节点处(例如，分别为GHx171A和GLx171B)处经历快速变化的共模电压瞬变。此外，在GHx171A处的输出电压的上升沿期间，栅极驱动器100B可能在输出节点SHx172A处经历快速变化的共模电压瞬变。然而，由于栅极驱动器100D接近地，所以栅极驱动器100D通常不会在输出节点SLx172B处经历这样的共模电压瞬变。因此，关于被配置为对相应的功率晶体管(例如，栅极驱动器100A和100C)充电的栅极驱动器100来描述示例。然而，本公开的技术可以应用于任何栅极驱动器例如被配置为对相应的功率晶体管(例如，栅极驱动器100B和100D)放电的栅极驱动器100，以改进栅极驱动器的抗共模瞬变性。在本公开中阐述的栅极驱动器100可适用于任何类型的车辆，例如汽车(如小汽车、卡车和运动型多功能车(SUV))、船和舰、飞机、军用车辆(如坦克、吉普和半履带车)、水陆两用车辆、运输车辆(如半卡车和拖车)、建筑车辆(如推土机、拖拉机、反铲挖土机和起重机)、重型机械、火车、摩托车、机动脚踏两用车、娱乐车辆(高尔夫球车、沙丘车和全地形车辆(ATV))以及本文未明确描述的许多其他类型的车辆。因此，根据本公开的技术的栅极驱动电路可以在短的共模电压上升时间期间提供恒定的输出电流。此外，通过以下述方式提供补偿电流，本文公开的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于驱动直流DC电机的方法，包括：由用于所述直流电机的桥式驱动电路来激活所述桥式驱动电路的驱动器；在所述驱动器的输出栅极电压的上升时间期间，由所述桥式驱动电路确定所述驱动器的寄生电流；响应于所确定的寄生电流，由所述桥式驱动电路产生补偿电流；以及由所述桥式驱动电路将所述补偿电流输出至所述驱动器的输出栅极。

【技术特征摘要】
2016.09.13 US 15/264,4441.一种用于驱动直流DC电机的方法，包括：由用于所述直流电机的桥式驱动电路来激活所述桥式驱动电路的驱动器；在所述驱动器的输出栅极电压的上升时间期间，由所述桥式驱动电路确定所述驱动器的寄生电流；响应于所确定的寄生电流，由所述桥式驱动电路产生补偿电流；以及由所述桥式驱动电路将所述补偿电流输出至所述驱动器的输出栅极。2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述驱动器的寄生电流是所述驱动器的输出晶体管的寄生栅极-漏极电流。3.根据权利要求1所述的方法，其中，确定所述驱动器的寄生电流包括确定在所述输出栅极处的所述驱动器的输出栅极电压的转换速率。4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述补偿电流与所述驱动器的输出栅极处的电压转换速率成比例。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述补偿电流根据可调增益与所述电压转换速率成比例。6.根据权利要求1所述的方法，其中，将所述补偿电流输出到所述驱动器的输出栅极包括通过所述桥式驱动电路的补偿电容器将所述补偿电流输出至所述驱动器的输出栅极。7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述桥式驱动电路是自适应栅极驱动电路。8.根据权利要求1所述的方法，其中，单片集成电路包括所述桥式驱动电路。9.根据权利要求1所述的方法，其中，用于所述DC电机的桥式驱动电路是用于H桥式DC电机和三相无刷DC电机中的一个的桥式驱动电路。10.一种用于直流DC电机的桥式驱动电路，被配置为：激活所述桥式驱动电路的驱动器；在所述驱动器的输出栅极电压的上升时间期间确定所述驱动器的寄生电流；响应于所确定的寄生电流而产生补偿电流；以及将所述补偿电流输出至所述驱动器的输出栅极。11.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：德特勒夫·乌梅尔曼，安斯加尔·波特贝克尔，
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