用于在故障状况期间保护起动发电机系统的方法和装置制造方法及图纸

本申请题为“用于在故障状况期间保护起动发电机系统的方法和装置”。示例装置包括：具有第一电源输入的电平移位器(306)；栅极驱动器(308)，其具有耦合到第一电源输入并适于耦合到二极管(316)的阴极的第二电源输入，该栅极驱动器(308)具有适于耦合到开关(164)的控制端子的输出；以及具有输入和输出的电流源电路(318)，该输入适于耦合到电源(122)并且该输出适于耦合到第一电源输入、第二电源输入和电容器(304)。器(304)。器(304)。

【技术实现步骤摘要】
用于在故障状况期间保护起动发电机系统的方法和装置


[0001]本说明书总体上涉及起动发电机系统，并且更具体地涉及用于在故障状况期间保护起动发电机系统的方法和装置。

技术介绍

[0002]起动发电机系统由发动机(例如，车辆发动机、飞行器发动机等)实现，用于驱动负载(例如，马达)。起动发电机系统包括可以驱动马达以启动发动机并且可以生成并向马达提供恒定功率以操作发动机的电路系统。此外，起动发电机系统包括可以在马达的故障状况期间保护起动发电机系统的电路系统。

技术实现思路

[0003]对于用于在故障状况期间保护起动发电机系统的方法和装置，一种示例集成电路包括具有第一电源输入的电平移位器。该示例集成电路包括栅极驱动器，该栅极驱动器具有耦合到第一电源输入并适于耦合到二极管的阴极的第二电源输入，该栅极驱动器具有适于耦合到开关的控制端子的输出。该示例集成电路包括具有输入和输出的电流源电路，该输入适于耦合到电源，并且该输出适于耦合到第一电源输入、第二电源输入和电容器。
附图说明
[0004]图1是用于操作和/或向示例负载供电的示例系统的示意图。
[0005]图2A是包括在图1的示例系统的第一示例负载驱动器集成电路(IC)中以驱动低侧晶体管的第一示例相位电路的示意图。
[0006]图2B是用于示出在故障状况期间通过图2A的第一示例负载驱动器IC中的第一示例相位电路的信号流的图2A的示意图的注释版本。
[0007]图3是包括用于在故障状况期间驱动图1的低侧晶体管的低侧电源补偿电路系统的第二示例负载驱动器IC的示意图。
[0008]在附图中使用相同的参考数字或其它附图标记来指定(功能上和/或结构上)相同或相似的特征。
具体实施方式
[0009]高压(例如48伏)起动发电机系统用于操作和/或向负载(诸如马达)供电。在一些示例中，起动发电机系统包括驱动多个开关(例如，外部开关，诸如金属氧化物硅场效应晶体管、双极结型晶体管、晶体管等)以向负载供电的马达驱动器集成电路(IC)。这些开关包括低侧开关和高侧开关。高侧开关在正常操作期间驱动负载(例如马达)，而低侧开关在故障状况操作中将电流从负载短路连接到接地。
[0010]在一些示例中，故障情况操作在牵引期间或在维修店处响应于车辆系统的车轮在车辆关闭时旋转而发生在起动发电机系统中。在此类示例中，当车辆关闭时车轮的旋转导
致三相马达(例如，用于在正常操作中推动车辆的马达)以发电机模式运行，其中能量被从马达反馈到设计用于驱动马达的电路。从马达反馈的能量被称为反电动势(emf)。对于较大的马达，反电动势(BEMF)可能会导致马达驱动器IC的48伏电压轨超过200伏，从而导致起动发电机系统中的部件(例如电子部件)失效。起动发电机系统通过接通低侧开关以使马达电流短接到地来避免系统部件失效。这被称为有源短路(active short circuit)。
[0011]启动有源短路的马达驱动器IC的一部分从电源获得低侧电源，该电源从总电源(例如，48伏、52伏等的电池电源)获得其功率。例如，马达驱动器IC从由起动发电机系统实现的DC到DC转换器接收相对于总电源功率较小的电源功率，其中DC到DC转换器耦合到总电源并将48伏转换至12伏。在一些示例中，在故障状况期间，需要该较小的电源来接通低侧开关。然而，较小的电源可能无法在故障状况期间接通。例如，设置在较小电源和马达驱动器IC之间的去耦电容器可能会在故障状况期间短路，DC到DC转换器可能会因故障状况而关闭和/或无法正常工作等。在此类示例中，较小的电源不提供电源来接通低侧开关，从而导致系统故障。
[0012]本文公开的示例解决了在故障状况期间接通低侧开关的问题。例如，本文公开的示例有助于在故障状况期间向马达驱动器IC提供一致的电源，以确保低侧开关在需要它们的时间期间接通。本文公开的示例通过为每个相位(例如，每个低侧开关)添加浮动低侧电源来解决该问题，从而允许容忍在较小的电源引脚以及任何相位上的短路。例如，当较小的电源短接到地时，浮动低侧电源在故障状况期间通过提供适当的电源来接通相应的低侧开关来补偿该短路。
[0013]图1是用于操作和/或向示例负载102供电的示例系统100的示意图。系统100包括示例控制系统104、示例负载驱动器集成电路(IC)106、示例高侧开关108以及示例低侧开关110。系统100由示例系统电源(V
BAT
)112供电。在该示例中，负载102可以是电动马达(例如，无刷马达或任何三相马达)，并且电源112是电池。虽然在该示例中，控制系统104和负载驱动器106被示为单独的集成电路(例如，在不同的半导体衬底上实现)，但是这些系统可以在相同的半导体衬底上实现和/或被封装在相同的器件封装件中。此外，在一些示例中，开关108和110可以被制造在相同的半导体衬底和/或相同的器件封装件上。系统104和106可以与开关108和110在相同的半导体衬底上实现和/或被封装在相同的器件封装件或模块中。在一些示例中，系统100被用在电动车辆中。在其它示例中，系统100可以用在工业设备或BEMF可能损坏该系统的任何发电系统中。
[0014]在图1中，控制系统104被配置为生成控制信号以向负载驱动器IC 106提供与哪些开关组(例如，高侧开关108和/或低侧开关110)将被接通和哪些将被关断相对应的信息/信号。控制系统104包括示例比较器118、示例DC到DC转换器120和示例控制器176。
[0015]在图1中，比较器118包括第一比较器输入(例如，非反相输入)、第二比较器输入(例如，反相输入)和比较器输出。第一比较器输入耦合到系统电源(V
BAT
)112并被配置为经由示例第一开关124接收示例系统电源电压(V
BAT_SYSTEM
)122。第二比较器输入耦合到阈值电压180，也被称为过电压阈值180。比较器输出耦合到控制器176以提供触发、通知信号等，通知控制器176驱动高侧开关108或低侧开关110。比较器118比较系统电源电压(V
BAT_SYSTEM
)122和过电压阈值180以确定系统电源电压(V
BAT_SYSTEM
)122何时超过正常操作电压(例如，55伏、60伏等)。在一些示例中，可以基于系统100中的部件的操作状况来确定过电压阈值180。
例如，可以基于引起比较器118、控制器176、负载驱动器IC 106等发生故障的电压电平来定义过电压阈值180。
[0016]在图1中，DC到DC转换器120包括转换器输入和转换器输出。转换器输入耦合到系统电源(V
BAT
)112并被配置为经由第一开关124接收系统电源电压(V
BAT_SYSTEM
)122。转换器输出在第一端子126处耦合到负载驱动器IC 106。DC到DC转换器120可以由生成与其输入电压不同的输出电压的开关模式功率转换器来实现。例如，DC到DC转换器120从系统本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集成电路，包括：电平移位器，其具有第一电源输入；栅极驱动器，其具有耦合到所述第一电源输入并适于耦合到二极管的阴极的第二电源输入，所述栅极驱动器具有适于耦合到开关的控制端子的输出；以及电流源电路，其具有输入和输出，所述输入适于耦合到电源，并且所述输出适于耦合到所述第一电源输入、所述第二电源输入和电容器。2.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述集成电路包括第一端子，所述第一端子适于耦合到所述二极管的阳极和DC到DC转换器以接收低侧电源。3.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述栅极驱动器包括：第一晶体管，其具有第一漏极、第一源极和第一栅极，所述第一漏极适于耦合到所述二极管的所述阴极，并且所述第一栅极耦合到所述电平移位器的输出；第二晶体管，其具有第二漏极、第二源极和第二栅极，所述第二漏极耦合到所述第一源极，并且所述第二栅极耦合到所述电平移位器的所述输出；以及所述集成电路包括适于耦合到所述电容器的第一端子。4.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述集成电路包括控制输入，所述控制输入耦合到所述电平移位器的输入并适于耦合到控制器输出以接收控制信号。5.根据权利要求1所述的集成电路，其中所述集成电路包括第一端子，所述第一端子适于耦合到低侧晶体管的栅极。6.根据权利要求5所述的集成电路，其中所述栅极驱动器包括：第一晶体管，其具有第一漏极、第一源极和第一栅极，所述第一漏极适于耦合到所述二极管的所述阴极，所述第一源极耦合到所述第一端子，并且所述第一栅极耦合到所述电平移位器的输出；以及第二晶体管，其具有第二漏极、第二源极和第二栅极，所述第二漏极耦合到所述第一源极和所述第一端子，并且所述第二栅极耦合到所述电平移位器的所述输出。7.一种装置，包括：集成电路，其包括：相位电路，其具有电源输入；以及电流源电路，其具有电流源输出，所述电流源输出耦合到所述电源输入；二极管，其具有阳极和阴极，所述阳极被配置为耦合到DC到DC转换器，并且所述阴极被耦合到电源输入；以及电容器，其耦合到所述电流源输出和所述电源输入。8.根据权利要求7所述的装置，其中所述集成电路包括：第一端子，其耦合在所述电源输入和所述二极管的所述阴极之间；第二端子，其耦合到所述电流源电路的输入并被配置为耦合到开关；第三端子，其耦合在所述相位电路的输出和低侧晶体管之间；以及第四端子，其耦合到所述相位电路的输入并被配置为耦合到控制器输出以接收控制信号。9.根据权利要求7所述的装置，其中所述相位电路包括：电平移位器，其具有电平移位器电源输入和电平移位器输出，所述电平移位器电源输
入是所述电源输入并被配置为耦合到所述二极管的所述阴极；以及栅极驱动器，其具有栅极驱动器输入、栅极驱动器电源输入和栅极驱动器输出，所述栅极驱动器电源输入是所述电源输入并被配置为耦合到所述二...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：