用于监测电路的装置和方法制造方法及图纸

提供了用于监测电路的装置，其中在两个电路位置处的信号转变之间的相对定时变化被标识，从而标识电路特性的变化。两个电路位置处的信号被多次采样，以生成第一采样信号和第二采样信号，并且第一采样信号和第二采样信号被进行比较来标识电路特性的变化。装置可以例如用于监测具有由脉宽调制电路驱动的栅极的晶体管。在脉宽调制电路输出和晶体管端子处的转变之间的相对定时变化用于标识晶体管特性的变化。这避免了对准确定时测量的需求，原因是它基于状态值的多次瞬时测量。在测量之间不需要准确的定时，并且实际上，实际定时可以是随机的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测电路的装置和方法
本专利技术涉及用于监测电路(例如，包括功率MOSFET的电路)的装置和方法。
技术介绍
通常，电路在输入和输出之间执行变换功能。如果电路特性改变(例如，由于组件老化或故障)，则该变换功能将发生变化。在这样的电路内，晶体管被广泛用于在整个电路的输入和输出之间的路径中的某个位置处实现局部功能。该局部功能对于整个电路操作可能至关重要。使用脉宽调制来控制晶体管也被广泛使用。它使得能够将数字信号施加到晶体管来实现模拟控制功能(例如，因为数字信号的高切换速度已被有效滤除)。功率晶体管(例如，功率MOSFET)例如是诸如在LED驱动器中使用的开关模式电源中的关键组件。功率晶体管在恶劣的工作条件下以高频率和高功率进行操作。还需要非常强的组件可靠性。考虑到可能由晶体管故障引起的灾难性结果，众所周知，在电路操作期间监测晶体管的健康状态。不幸的是，没有有效的方法来执行对晶体管的健康状态的实时评估。已知的方法例如基于测量温度和电压条件，但是该方法不够可靠。温度和电压不是晶体管性能的唯一指标，但它们是晶体管性能特性和许多其他因素的结果。因此，基于温度和电压可靠地指示晶体管的健康状态并不直接。为了确保晶体管在安全区内操作，设计工程师必须使用高额定值的组件来提供较大的设计裕度，并在可靠性测试中验证其性能。这在金钱和时间上都是昂贵的。该问题通常适用于电路设计，而不特定于晶体管电路。因此，需要可以实时用于评估电路(例如，具有晶体管的电路)的性能的监测电路和方法，其中电路可能遭受组件特性的改变。例如，监测意味着可以在灾难性故障之前提供警告。
技术实现思路
本专利技术由权利要求书限定。本专利技术的一个概念是：具体通过对两个电路位置处的信号进行比较，来监测电路内的信号定时的变化，其中这两个电路位置之间的电路功能可以具有可变的延迟。这些定时变化由电路特性的变化引起。根据本专利技术的一个方面的示例，提供了用于监测电路的装置，该装置包括：第一输入，被适配为从电路接收第一信号；第二输入，被适配为从电路接收第二信号，第二信号源自电路中的、与第一信号的位置不同的位置；控制器，被适配为确定在第一输入和第二输入处的信号转变之间的相对定时变化，从而标识电路特性的变化；其中控制器被适配为：在第一输入和第二输入处对信号多次采样，以生成第一采样信号和第二采样信号；对第一采样信号和第二采样信号进行比较；以及基于比较结果来确定电路特性的变化。该监测电路用于确定由在两个电路位置之间存在的延迟引起的定时差(特别是那些定时差的变化)。该延迟的变化可以用于标识电路特性的变化。这可以例如使得能够在电路击穿或其他故障之前提供警告。特性的变化通过对来自第一输入和第二输入的采样信号进行比较来确定。比较结果取决于由电路引起的时间延迟(第一输入和第二输入处的信号之间)，但是该时间延迟不需要由计时器测量。控制器可以被适配为：对成对的第一采样信号和第二采样信号的特定值在时间窗内的出现进行计数；以及基于计数来标识电路特性的变化。该方法涉及对特定值对的出现进行计数。例如，对于二进制信号，由于两个信号之间的转变之间存在延迟，因此当第一输入处的信号与第二输入处的信号不同步时，两个值将不同。该延迟是被监测的电路的特征(例如，理想的晶体管栅极信号和到达栅极并因此传播到晶体管输出的实际栅极信号之间的延迟)。如果针对给定时间窗的计数改变，则意味着延迟已改变。通过对特定值对的出现进行简单地计数，不需要准确的计时器。被采样的信号值可以包括二进制值，并且被计数的特定值包括：01和/或10；或者00和/或11。如果第一输入和第二输入上的信号通常相同，并且任何差都指示延迟，则监测01和/或10值。如果第一输入和第二输入上的信号通常是彼此反相的形式，并且它们均相同的任何情况指示延迟，则监测00和/或11值。假定该对的第一值用于第一输入，该对的第二值用于第二输入。对于两个输入处的信号相同的情况，01信号指示第二输入处的信号从1下降到0的延迟，而10信号指示第二输入处的信号从0上升到1的延迟。对于两个输入处的信号反相的情况，00信号指示第二输入处的信号从0上升到1的延迟，而11信号指示第二输入处的信号从1下降为0的延迟。通过使用采样方法，不需要测量实际延迟，而是基于统计方法进行分析，计数值通过该统计方法表示实际延迟。因此，分析的结果不是基于时间的，而是相对于两个信号转变之间的时间。控制器可以被适配为：得出特定值的概率；以及基于概率来标识电路特性的变化。计数值可以因此用于表示概率(进而等价于存在不期望的信号对期间的时间分数，又等价于时间延迟)。时间窗可以包括至少1000个样本(例如，至少5000个样本)和/或时间窗可以包括第一输入和第二输入处的信号的至少100个周期。针对大量信号脉冲的大量样本的统计方法使得能够标识电路性能的微小变化，电路性能的微小变化对应于电路特性的微小变化。控制器可被适配为在随机或伪随机时刻执行采样。通过使用随机采样，确保了采样时刻的定时与第一输入和第二输入上的信号定时不同步。装置可以进一步包括在第一输入和第二输入中的一个或两个输入与控制器之间的分压器。这用于使得两个信号能够以二进制方式进行比较，即生成适合用于比较器的输入。装置例如用于监测包括诸如晶体管的开关模式半导体器件的电路，其中晶体管的栅极由脉宽调制电路借助栅极驱动器电路来驱动，其中：第一输入被适配为接收脉宽调制电路的输出；并且第二输入被适配为在晶体管的端子处接收信号。该监测电路用于确定由栅极驱动器以及可选地由晶体管本身引起的延迟产生的定时差(特别是那些定时差的变化)。脉宽调制电路递送理想的栅极电压，但是在经过栅极驱动器并可选地还经过晶体管之后，不完美的栅极电压到达晶体管栅极，或者不完美的输出信号到达晶体管输出。这种不完美是栅极驱动器本身以及晶体管特性共同作用的结果。因此，相对定时的变化可以用于标识晶体管特性的变化。这可以例如使得能够在晶体管击穿或其他故障之前提供警告。在一个示例中，第二输入被适配为在晶体管的栅极处接收栅极驱动器电路的输出。该示例仅使得能够在晶体管的输入侧进行监测，因此易于实现。在另一示例中，晶体管具有输入和输出，其中输入和输出之间的耦合由栅极控制，并且其中第二输入被适配为在晶体管的输出处接收信号。这提供了在晶体管的输出(例如，MOSFET的源极)处的监测。在两种情况下，本专利技术都不需要准确确定实际延迟值，因此不需要准确的定时测量。本专利技术还提供了晶体管电路，该晶体管电路包括：具有栅极的晶体管；脉宽调制电路，其用于通过栅极驱动器电路来向晶体管的栅极提供驱动信号；以及如上所限定的用于监测晶体管的监测装置，其中第一输入被耦合到脉宽调制电路的输出，并且第二输入被耦合到晶体管的端子。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于监测电路的装置，包括：/n第一输入(40)，被适配为从所述电路接收第一信号；/n第二输入(42；42’)，被适配为从所述电路接收第二信号，所述第二信号源自所述电路中的、与所述第一信号的位置不同的位置；/n控制器(36)，被适配为确定所述第一输入(40)和所述第二输入(42；42’)处的所述信号的转变之间的相对定时的变化，从而标识所述电路的特性变化；/n其中所述控制器(36)被适配为：/n对所述第一输入(40)和所述第二输入(42；42’)处的所述信号进行多次采样，以生成第一采样信号和第二采样信号；/n对所述第一采样信号和所述第二采样信号进行比较；以及/n基于比较结果来标识所述电路的特性变化。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180208 EP 18155673.9;20171128 CN PCT/CN2017/11341.一种用于监测电路的装置，包括：
第一输入(40)，被适配为从所述电路接收第一信号；
第二输入(42；42’)，被适配为从所述电路接收第二信号，所述第二信号源自所述电路中的、与所述第一信号的位置不同的位置；
控制器(36)，被适配为确定所述第一输入(40)和所述第二输入(42；42’)处的所述信号的转变之间的相对定时的变化，从而标识所述电路的特性变化；
其中所述控制器(36)被适配为：
对所述第一输入(40)和所述第二输入(42；42’)处的所述信号进行多次采样，以生成第一采样信号和第二采样信号；
对所述第一采样信号和所述第二采样信号进行比较；以及
基于比较结果来标识所述电路的特性变化。


2.根据权利要求1所述的装置，其中所述控制器被适配为：
对成对的所述第一采样信号和所述第二采样信号的特定值在时间窗内的出现进行计数；以及
基于所述计数来标识所述电路的特性变化。


3.根据权利要求2所述的装置，其中被采样的信号值包括二进制值，并且被计数的所述特定值包括：
01和/或10；或者
00和/或11。


4.根据权利要求2或3所述的装置，其中所述控制器(36)被适配为：
得出所述特定值的概率；以及
基于所述概率来标识所述电路的特性变化。


5.根据前述权利要求中任一项所述的装置，其中所述控制器(36)被适配为在随机或伪随机时刻执行所述采样。


6.根据前述权利要求中任一项所述的装置，进一步包括在所述第一输入和所述第二输入中的一个输入或两个输入与所述控制器之间的分压器。


7.根据前述权利要求中任一项所述的装置，所述装置用于监测包括晶体管的电路，其中所述晶体管的栅极由脉宽调制电路(30)通过栅极驱动器电路(28)来驱动，其中：
所述第一输入(40)被适配为接收所述脉宽调制电路(30)的输出；并且
所述第二输入(42)被适配为接收在所述晶体管的端子处的信号。


8.根据权利要求7所述的装置，其中：
所述第二输入(42)被适配为在所述晶体管的所述栅极处接收所述栅极驱动器电路(...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宏，
申请(专利权)人：昕诺飞控股有限公司，
类型：发明
国别省市：荷兰;NL