半桥功率电路、用于半桥功率电路的控制器和控制方法技术

一种用于半桥功率电路的控制器包括：测量电路、控制器电路、上部延迟电路和下部延迟电路。测量电路连接到半桥节点，测量半桥电压并产生能够表示所测量的半桥电压的多位状态信号。控制器电路连接到测量电路，从测量电路接收状态信号并基于状态信号产生至少一个延迟控制信号。上部延迟电路连接到控制器电路以接收延迟控制信号，响应于延迟控制信号而提供上部控制信号以将上部开关导通/关断。下部延迟电路连接到控制器电路以接收延迟控制信号，响应于延迟控制信号而提供下部控制信号以将下部开关导通/关断。部开关导通/关断。部开关导通/关断。

【技术实现步骤摘要】
半桥功率电路、用于半桥功率电路的控制器和控制方法


[0001]本专利技术涉及一种半桥功率电路、用于半桥功率电路的控制器、以及控制半桥功率电路的方法。具体地，本专利技术涉及具有可控的空置时间的半桥功率电路，以及控制半桥功率电路的空置时间的方法。

技术介绍

[0002]半桥功率电路通过交替地闭合上部开关(High
‑
side Switch,HS)和下部开关(Low
‑
side Switch,LS)来产生方波信号。图1所示是一种半桥功率电路100及施加在其开关上的控制信号。半桥功率电路100包括上部开关(HS)102和下部开关(LS)104。HS 102和LS 104串联连接在供电电源和地之间，交替地闭合以从输入电压V2中产生输出电压V1。信号106施加到HS 102，信号108施加到LS 104，以控制各开关处于导通/关断状态。
[0003]如图1所示的，HS 102和LS 104不同时闭合，以避免供电电源与地之间短路，该短路情况通常被称为直通(shoot
‑
through)。具体地，在信号106的导通ON状态和随后的信号108的导通ON状态之间，存在一个时间间隔。因此，HS 102和LS 104的导通之间存在延迟时间，以保证HS 102和LS 104不同时导通。该时间间隔，亦称为空置时间，有必要被控制得越短越好，以使功率损失最小。此外，该空置时间还应当在防止直通的情况下足够充足来容许制程、电压、温度(process,voltage,temperature,PVT)的变化。

技术实现思路

[0004]本
技术实现思路
被提供以介绍以下具体实施方式部分详述的概念中经选择的简化部分。本
技术实现思路
并不意欲确定权利要求中内容的关键或必要特征，亦不意欲使其限制权利要求的范围。
[0005]根据一种实施方式，一种用于半桥功率电路的控制器，其中所述半桥功率电路包括上部开关和下部开关，上部开关和下部开关串联连接在供电电压和地之间，上部开关和下部开关之间的半桥节点提供半桥电压；所述控制器包括：
[0006]测量电路，配置为连接到半桥节点，其中测量电路配置为测量半桥电压，以及产生能够表示所测量的半桥电压的多位状态信号；
[0007]连接到测量电路的控制器电路，控制器电路配置为从测量电路接收状态信号，其中控制器电路配置为基于状态信号产生至少一个延迟控制信号；
[0008]连接到控制器电路以接收延迟控制信号的上部延迟电路，其中上部延迟电路配置为响应于延迟控制信号而提供上部控制信号，以将上部开关导通/关断；以及
[0009]连接到控制器电路以接收延迟控制信号的下部延迟电路，其中下部延迟电路配置为响应于延迟控制信号而提供下部控制信号，以将下部开关导通/关断。
[0010]在一个或多个实施方式中：控制器电路配置为响应于状态信号而产生上升空置时间设置信号作为延迟控制信号，以及其中上部延迟电路包括：
[0011]上部导通ON延迟电路，配置为从控制器电路接收上升空置时间设置信号，以及据
以产生上部导通ON信号；
[0012]上部缓冲器电路，配置为接收PWM信号的翻转信号，以及响应于PWM信号的翻转信号而产生上部关断OFF信号；以及
[0013]连接到上部导通ON延迟电路和上部缓冲器电路的上部触发器电路，配置为基于上部导通ON信号和上部关断OFF信号而产生上部控制信号。
[0014]在一个或多个实施方式中：所述控制器进一步包括连接到上部延迟电路以接收上部控制信号的上部驱动器电路；其中
[0015]上部驱动器电路配置为响应于上部控制信号而产生上部驱动器信号，以及提供上部驱动器信号以控制上部开关；以及其中
[0016]控制器电路进一步配置为响应于状态信号而产生上部转换速率控制信号；以及
[0017]上部驱动器电路进一步连接到控制器电路以接收上部转换速率控制信号，以及其中上部驱动器信号基于上部转换速率控制信号而产生。
[0018]在一个或多个实施方式中，下部延迟电路包括：
[0019]下部关断OFF延迟电路，配置为从控制器电路接收上升空置时间设置信号，以及据以产生下部关断OFF信号；
[0020]下部导通ON延迟电路，配置为接收PWM信号的翻转信号，以及响应于PWM信号的翻转信号而产生下部导通ON信号；以及
[0021]连接到下部关断OFF延迟电路和下部导通ON延迟电路的下部触发器电路，配置为基于下部关断OFF信号和下部导通ON信号而产生下部控制信号；
[0022]其中控制器进一步包括连接到下部延迟电路以接收下部控制信号的下部驱动器电路，下部驱动器电路配置为响应于下部控制信号而产生下部驱动器信号，以及提供下部驱动器信号以控制下部开关。
[0023]在一个或多个实施方式中：控制器电路配置为响应于状态信号而产生下降空置时间设置信号作为延迟控制信号，以及其中下部延迟电路包括：
[0024]下部导通ON延迟电路，配置为从控制器电路接收下降空置时间设置信号，以及据以产生下部导通ON信号；
[0025]下部缓冲器电路，配置为接收PWM信号，以及响应于PWM信号而产生下部关断OFF信号；以及
[0026]连接到下部导通ON延迟电路和下部缓冲器电路的下部触发器电路，配置为基于下部导通ON信号和下部关断OFF信号而产生下部控制信号。
[0027]在一个或多个实施方式中：所述控制器进一步包括连接到下部延迟电路以接收下部控制信号的下部驱动器电路；其中
[0028]下部驱动器电路配置为响应于下部控制信号而产生下部驱动器信号，以及将下部驱动器信号提供给下部开关，以及其中
[0029]控制器电路进一步配置为响应于状态信号而产生下部转换速率控制信号；以及
[0030]下部驱动器电路进一步连接到控制器电路以接收下部转换速率控制信号，以及其中下部驱动器信号基于下部转换速率控制信号而产生。
[0031]在一个或多个实施方式中，上部延迟电路包括：
[0032]上部关断OFF延迟电路，配置为从控制器电路接收下降空置时间设置信号，以及据
以产生上部关断OFF信号；
[0033]上部导通ON延迟电路，配置为接收PWM信号，以及响应于PWM信号而产生上部导通ON信号；以及
[0034]连接到上部关断OFF延迟电路和上部导通ON延迟电路的上部触发器电路，配置为基于上部关断OFF信号和上部导通ON信号而产生上部控制信号；
[0035]其中控制器进一步包括连接到上部延迟电路以接收上部控制信号的上部驱动器电路，上部驱动器电路配置为响应于上部控制信号而产生上部驱动器信号，以及将上部驱动器信号提供给上部开关。
[0036]在一个或多个实施方式中：控制器电路配置为响应于第一状态信号而产生上升空置时间设置信号，以及响应于第二状态信号而产生下降空置时间设置信号，以及其中上部延迟电路包括：
[0037]上部导通ON延迟电路，配本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于半桥功率电路的控制器，其中所述半桥功率电路包括上部开关和下部开关，上部开关和下部开关串联连接在供电电压和地之间，上部开关和下部开关之间的半桥节点提供半桥电压；其特征在于，所述控制器包括：测量电路，配置为连接到半桥节点，其中测量电路配置为测量半桥电压，以及产生能够表示所测量的半桥电压的多位状态信号；连接到测量电路的控制器电路，控制器电路配置为从测量电路接收状态信号，其中控制器电路配置为基于状态信号产生至少一个延迟控制信号；连接到控制器电路以接收延迟控制信号的上部延迟电路，其中上部延迟电路配置为响应于延迟控制信号而提供上部控制信号，以将上部开关导通/关断；以及连接到控制器电路以接收延迟控制信号的下部延迟电路，其中下部延迟电路配置为响应于延迟控制信号而提供下部控制信号，以将下部开关导通/关断。2.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：控制器电路配置为响应于第一状态信号而产生上升空置时间设置信号，以及响应于第二状态信号而产生下降空置时间设置信号，以及其中上部延迟电路包括：上部导通ON延迟电路，配置为接收来自控制器电路的下降空置时间设置信号和接收PWM信号，以及据以产生上部导通ON信号；上部关断OFF延迟电路，配置为接收来自控制器电路的上升空置时间设置信号和接收PWM信号的翻转信号，以及据以产生上部关断OFF信号；以及连接到上部导通ON延迟电路和上部关断OFF延迟电路的上部触发器电路，配置为基于上部导通ON信号和上部关断OFF信号而产生上部控制信号。3.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：控制器电路配置为响应于第一状态信号而产生上升空置时间设置信号，以及响应于第二状态信号而产生下降空置时间设置信号，以及其中下部延迟电路包括：下部导通ON延迟电路，配置为接收来自控制器电路的上升空置时间设置信号和接收PWM信号的翻转信号，以及据以产生下部导通ON信号；下部关断OFF延迟电路，配置为接收来自控制器电路的下降空置时间设置信号和接收PWM信号，以及据以产生下部关断OFF信号；以及连接到下部导通ON延迟电路和下部关断OFF延迟电路的下部触发器电路，配置为基于下部导通ON信号和下部关断OFF信号而产生下部控制信号。4.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：上部延迟电路配置为提供上部控制信号以在导通/关断上部开关时施加延迟，下部延迟电路配置为提供下部控制信号以在导通/关断下部开关时施加延迟；其中在半桥电压的上升阶段：上部延迟电路配置为提供上部控制信号来响应于状态信号表示半桥电压被测量为低于第一下限电压而将导通上部开关的延迟减小；以及响应于状态信号表示半桥电压被测量为高于第一上限电压而将导通上部开关的延迟增大；以及下部延迟电路配置为提供下部控制信号来响应于状态信号表示半桥电压被测量为低于第一下限电压而将关断下部开关的延迟
增大；以及响应于状态信号表示半桥电压被测量为高于第一上限电压而将关断下部开关的延迟减小。5.根据权利要求1所述的控制器，其特征在于：上部延迟电路配置为提供上部控制信号以在导通/关断上部开关时施加延迟，下部延迟电路配置为提供下部控制信号以在导通/关断下部开关时施加延迟；其中在半桥电压的下降阶段：下部延迟电路配置为提供下部控制信号来响应于状态信号表示半桥电压被测量为高于第二上限电压而将导通下部开关的延迟减小；以及响应于状态信号表示半桥电压被测量为低于第二下限电压而将导通下部开关的延迟增大；以及上部延迟电路配置为提供上部控制信号来响应于状态信号表示...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊勃，王猛，林鹏程，
申请(专利权)人：恩智浦美国有限公司，
类型：发明
国别省市：