栅极驱动模块和电路配置制造技术

本发明专利技术涉及用于接通和关断功率晶体管的栅极驱动模块，栅极驱动模块包括至少两个可切换电压源和至少两个输出端，接通和关断电阻能被连接到所述输出端上，其中设置有配置单元，在其中存放或能记录栅极驱动模块的更高级别的电路配置，栅极驱动模块具有逻辑单元，其构造为从更高级别的控制单元接收PWM信号并且根据其来对可切换电压源进行切换，逻辑单元构造为将PWM信号至少存储一个时钟周期，栅极驱动模块具有故障单元，其构造为将栅极驱动模块的内部故障转发给至少一个相邻的栅极驱动模块和/或该控制单元并且接收至少一个相邻的栅极驱动模块和/或该控制单元的故障消息，逻辑单元构造为：根据故障消息、电路配置以及所存储的PWM信号来产生PWM信号。的PWM信号来产生PWM信号。的PWM信号来产生PWM信号。

【技术实现步骤摘要】
栅极驱动模块和电路配置


[0001]本专利技术涉及一种栅极驱动模块以及一种具有多个栅极驱动模块的电路配置。

技术介绍

[0002]这样的栅极驱动模块用于接通和关断功率晶体管，这些功率晶体管可以以不同的电路配置来接线。示例是具有例如三个半桥的交变电压整流器或者是其中每个半桥分别具有四个功率晶体管的3级半桥电路。在故障情况下，这些栅极驱动模块必须切断损坏的功率晶体管。
[0003]从DE 103 51 033 A1公知一种用于在使用外部控制的情况下对功率晶体管进行切换的集成栅极驱动电路。该集成栅极驱动电路查明功率晶体管的去饱和，由此通过去饱和晶体管经由软切断序列被软切断的方式来保护该去饱和晶体管以防瞬态过电压。该集成栅极驱动电路的故障控制电路负责防止供电欠电压，而且晶体管去饱和能够在使用专用局域网的情况下与多相系统中的多个集成栅极驱动电路进行通信。

技术实现思路

[0004]本专利技术所基于的技术问题在于：提供一种经改善的栅极驱动模块以及一种具有这样的栅极驱动模块的电路配置。
[0005]该技术问题的解决方案通过按照本专利技术的栅极驱动模块以及按照本专利技术的电路配置来得到。本专利技术的其它有利的设计方案从从属权利要求中得到。
[0006]为此，用于接通和关断功率晶体管的栅极驱动模块包括至少两个可切换电压源和至少两个输出端，接通和关断电阻能被连接到这些输出端上。该栅极驱动模块还包括配置单元，在该配置单元中存放或者能记录该栅极驱动模块相对于其它栅极驱动模块的更高级别的电路配置。例如该更高级别的电路配置由更高级别的控制单元来传送和存放。补充地或替选地，这通过离散电路来被编码，接着该离散电路可以由配置单元读取或记录。例如，这样该栅极驱动模块知道：该栅极驱动模块是3级半桥电路的组成部分并且在此操控最上方的功率晶体管。即，该栅极驱动模块知道该更高级别的电路配置以及该栅极驱动模块在该电路配置中的位置。该栅极驱动模块还具有逻辑单元，该逻辑单元构造为：从更高级别的控制单元接收PWM信号并且根据该PWM信号来对可切换电压源进行切换，其中该逻辑单元构造为将该PWM信号至少存储一个时钟周期。该栅极驱动模块还具有至少一个故障单元，该故障单元构造为：将该栅极驱动模块的至少一个内部故障转发给至少一个相邻的栅极驱动模块和/或更高级别的控制单元并且接收至少一个相邻的栅极驱动模块和/或更高级别的控制单元的故障消息，其中该逻辑单元还构造为：根据该故障单元的故障消息、所存储的或所记录的电路配置以及所存储的PWM信号来产生PWM信号，以便切断所连接的功率晶体管。因此，在电路配置中有功率晶体管发生故障的情况下，可以以预先给定的切断顺序来切断需要切断的功率晶体管，以便这样避免诸如在相邻的功率晶体管处的过电压那样的反作用。如果例如在3级半桥电路中的最上方的栅极驱动模块检测到在该栅极驱动模块的所分配的
功率晶体管中有故障，则首先通知其它三个栅极驱动模块。接着，然后两个内置的栅极驱动模块关断它们的功率晶体管，而后两个外置的栅极驱动模块关断它们的功率晶体管。即，无论其它功率晶体管如何，损坏的功率晶体管都不会立即被切断。更确切地说，这些功率晶体管被引导地、必要时在多个周期被引导地予以操控。
[0007]因此，在操控信号（PWM）丢失或不存在的情况下，遵守对于安全切断来说所需的切断程序并且在任何时候都无法在这些功率晶体管上形成不允许的高电压。
[0008]在一个实施方式中，该栅极驱动模块构造为：至少接收功率晶体管的温度和/或功率晶体管的输出电流，因为根据这些参数能确定最频繁地发生的故障情况。但是，附加地也还可以接收其它参数，诸如这些功率晶体管的电压负荷。接着，根据这些参数，例如可以预测或估计将来的故障。
[0009]在另一实施方式中，该栅极驱动模块具有至少一个第三可切换输出端，至少一个电流源能与输入和输出电阻并联地被切换到该第三可切换输出端上。在此，该至少一个电流源可以像这些输入和输出电阻那样布置在该栅极驱动模块之外要不然可以像电压源那样集成到该栅极驱动模块中。借助于可接入的电流源，例如可以使接通过程加快，其中然后将该电流源再次切断。同样可能的是：将这种电流源用于快速切断，其中接着在静态运行时通过电压源来维持栅极状态。在没有逻辑单元、故障单元和配置单元的情况下，具有第三可切换输出端的构造方案也是一项独立的专利技术。
[0010]该电路配置具有多个栅极驱动模块，其中这些栅极驱动模块的故障单元以菊花链的形式彼此连接，使得能够实现对该电路配置的本地控制。
[0011]在另一实施方式中，更高级别的控制单元被纳入该菊花链中，使得还可以传输其它故障。
[0012]在另一实施方式中，该电路配置构造成3级半桥电路。
附图说明
[0013]随后，本专利技术依据优选的实施例更详细地予以阐述。附图中：图1示出了具有外部电路的栅极驱动模块的示意性方框电路图；图2示出了作为具有无更高级别的控制单元的菊花链的电路配置的3级半桥电路；以及图3示出了作为具有有被纳入的更高级别的控制单元的菊花链的电路配置的3级半桥电路。
具体实施方式
[0014]在图1中，示出了用于接通和关断功率晶体管LT的栅极驱动模块1的示意性方框电路图。在此，栅极驱动模块1具有第一输出端A1，在该第一输出端处布置有由电容器C
dy
和接通电阻R
G1
构成的串联电路，该串联电路与功率晶体管LT的栅极G连接。关断电阻R
G2
与该串联电路并联地位于第二输出端A2处。电流源I0位于第三输出端A3处。栅极驱动模块1还具有配置单元2、逻辑单元3、故障单元4以及隔离的电压供应装置5，该电压供应装置给两个可切换电压源V
p
、V
s
供电以及为这些单元2
‑
4提供供电电压。栅极驱动模块1还具有切换模块6以及放大器7，该切换模块具有四个开关S1
‑
S4。配置单元2获得未示出的更高级别的控制单元
的配置信号SPI，从该配置信号中得出更高级别的电路配置以及栅极驱动模块1在该更高级别的电路配置中的位置。
[0015]替选地或补充地，该信息通过能在输入端D处被检测到的离散接线来被编码。逻辑单元3从未示出的更高级别的控制单元获得PWM信号，该PWM信号由逻辑单元3通过操控切换元件S1
‑
S4来实现。逻辑单元3还可以访问配置单元2的数据并且存储该PWM信号。故障单元4根据功率晶体管LT的温度T
jct
以及功率晶体管LT的输出电流I
out
来产生故障信号，该故障信号在输出端Fault_out处等待处理。功率晶体管的温度T
jct
例如借助于温度传感器8来被确定并且经由放大器7被输送给故障单元4。故障单元4还从相邻的栅极驱动模块和/或更高级别的控制单元获得故障消息Fault_in。在此，故障单元4经由未示出的连接来与逻辑单元3连接。如果现在应该非常快地接通功率晶体管LT，则将开关S3闭合（S1、S2和本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于接通和关断功率晶体管（LT）的栅极驱动模块（1），所述栅极驱动模块包括至少两个可切换电压源（V
p
、V
s
）和至少两个输出端（A1、A2），接通和关断电阻（R
G1
、R
G2
）能被连接到所述输出端上，其中设置有配置单元（3），在所述配置单元中存放或者能记录所述栅极驱动模块（1）相对于其它栅极驱动模块的更高级别的电路配置，其中所述栅极驱动模块（1）还具有逻辑单元（4），所述逻辑单元构造为：从更高级别的控制单元（20）接收PWM信号并且根据所述PWM信号来对所述可切换电压源（V
p
、V
s
）进行切换，其中所述逻辑单元（4）还构造为将所述PWM信号至少存储一个时钟周期，其中所述栅极驱动模块（1）具有至少一个故障单元（5），所述故障单元构造为：将所述栅极驱动模块（1）的至少一个内部故障转发给至少一个相邻的栅极驱动模块和/或所述更高级别的控制单元（20）并且接收至少一个相邻的栅极驱动模块和/或所述更高级别的控制单元（20）的故障消息，其中所述逻辑单元（4）还构造为：根据所述故障单元（5）的故障消息、所存储的或...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：大众汽车股份公司，
类型：发明
国别省市：