用于同步模数转换器的测量的系统、开关驱动器以及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种用于同步模数转换器的测量的系统、开关驱动器以及方法，尤其在具有电源开关的安全关键电力系统内。根据本发明专利技术的一方面，提供了一种开关驱动器，所述驱动器包括具有触发输入端的初级侧和包括模数转换器（ADC）的次级侧，其中，初级侧和次级侧由电隔离屏障分离并通过通信装置进行通信，其中，初级侧被配置为在触发输入端接收触发信号，并通过通信装置将触发信号转发给驱动器的次级侧的模数转换器，该模数转换器被配置为一旦接收到该触发信号便开始测量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及用于同步模数转换器(ADC)的测量的系统、开关驱动器以及方法，尤其是在具有电源开关的安全关键电力系统内。
技术介绍
安全工程是一个发展的领域，其中，工程师使用冗余技术，以便减轻误差造成的不良后果。例如，宇宙飞船和飞机包括冗余系统，使得如果引擎控制元件例如在飞行的过程中发生故障，那么可激活另一个引擎控制元件以允许飞机安全落地。同样，在有安全意识的系统内，可生成时间输入/输出(I/O)信号,然后,检查这些信号以确保实际上正确地传输这些信号。在任何数量的应用中，这都有用。例如，在汽车系统内，如果将输出驱动信号(例如，引擎控制器的火花塞信号)提供给汽车引擎，那么反馈信号(来自实际上传输给引擎的输出驱动信号)可与原始的输出驱动信号相比校，以确定实际上是否正确地传输了输出驱动信号。因此，如果引擎控制器和引擎本身之间的连接“差”(或者如果发生某个其他的误差事件)，那么比较原始驱动信号和反馈信号可检测出该误差，从而允许控制系统通知驱动器，例如，通过在驾驶员的仪表板上照射“故障灯”光。这样，可通知驾驶员引擎发生了问题(比如，火花塞失火)，然后，可维修车辆，从而纠正任何相应的问题。在具有电源开关的安全关键电力系统内(例如，金属氧化物半导体场效应晶体管 (MOSFET)或绝缘栅双极晶体管(IGBT)),开始操作系统之前，需要分析电力系统内的功能模块，从而在某些功能模块发生故障的情况下避免损坏。而且，在运行时间，需要诊断能力，从而检测老化效应或分析突然发生的故障。正常控制装置的标准输出不能直接驱动电源开关的控制输入端(栅极)。因此，需要本身带电源的栅极驱动器元件，以便放大控制信号，并且将这些信号调整为适合电源开关的需要。为了避免损耗以及确保正确的开关行为，栅极驱动器元件通常位于电源开关附近。在某些情况下，由于控制装置和电源开关未涉及相同的电位，所以栅极驱动器元件在控制装置和电源开关之间引入电隔离屏障(galvanicisolation barrier)。在本文中， 栅极驱动器包括连接到“低功耗”控制装置的“低电压”初级侧和连接到电源开关的“高电压”次级侧，其中，初级侧和次级侧由电隔离屏障分离。结果，由于在这些条件下处理模拟值的成本相当高，所以整个系统的诊断能力下降。例如，在高压装置内进行预警或重复测量以及将数据传输给控制装置，这极其复杂并且成本很高。更复杂的诊断可使用模数转换器(ADC)，该转换器整合在栅极驱动器的次级侧内。 由于开关行为和通信噪音(在相位节点处，电流发生若干个kv/μ s的变化)，噪音效应会干扰ADC测量。因此，例如，需 要用于控制用于电源开关的栅极驱动器内的ADC测量的方法和系统，减少噪音效用引起的对ADC测量的损害。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种开关驱动器，所述驱动器包括具有触发输入 端的初级侧和包括模数转换器(ADC)的次级侧，其中，初级侧和次级侧由电隔离屏障分离并 通过通信装置进行通信，其中，初级侧被配置为在触发输入端接收触发信号，并且通过通信 装置将触发信号转发到驱动器的次级侧的ADC，并且ADC被配置为一旦接收到触发信号便 开始测量。根据本专利技术的另一个方面，提供了一种用于同步驱动器内的模数转换器(ADC)的 测量的方法，所述驱动器包括具有触发输入的初级侧和包括模数转换器的次级侧，其中，初 级侧和次级侧由电隔离屏障分离并通过通信装置进行通信，所述方法包括在驱动器的初级 侧的触发输入端接收触发信号，并且通过通信装置将触发信号转发到驱动器的次级侧的模 数转换器以使模数转换器开始测量。下面参看附图，详细地描述本专利技术，从而本专利技术的其他特征、方面和优点显而易 见。附图说明包含附图以提供对本专利技术的进一步理解，附图包含在该说明书内并且构成该说明 书的一部分。这些示了本专利技术的实施方式，并且与说明书一起用于说明本专利技术的原理。 其他实施方式和本专利技术的多个预期的优点将容易理解，因为参看以下详细描述，可以更好 地理解。图1示例性示出了根据本专利技术实施方式的系统的简化示意图2为示例性半桥的简化示意图，本专利技术的实施方式可在该半桥中实施；图3示出根据本专利技术另一个实施方式的用于在开关驱动器内同步ADC测量的一种 示例性方法；图4示出根据本专利技术另一实施方式的用于在开关驱动器内同步ADC测量的另一种 示例性方法。具体实施方式在以下具体描述中，参考附图，这些附图构成本专利技术的一部分，并且通过说明实践 本专利技术的具体实施方式的方式示出。要理解的是，在不背离本专利技术的范围的情况下，可使用 其他实施方式，并且可进行结构性变化或其他变化。因此，并非在限制性的意义上进行以下 具体描述，并且本专利技术的范围由所附权利要求书限定。图1示例性示出根据本专利技术实施方式的系统的简化示意图。该系统包括由电隔离 屏障40分离的初级侧20和次级侧30，因为初级侧20和次级侧30涉及不同的电位。初级 侧20和次级侧30之间的通信可通过适当的通信装置(图1中未示出)进行。初级侧20包括脉宽调制(PWM)信号输入端11、数据输入端12、ADC触发输入端13、 第一发送器信道21、第二发送器信道22、第一多路复用器24以及传输控制单兀25。第一发 送器信道21将其输入端连接到PWM信号输入端11，第二发送器信道22将其输入端连接到 第一多路复用器24的输出端。多路复用器将其第一输入端连接到寄存器27，将其第二输入端连接到数据输入端12，并且将其控制输入端连接到传输控制单元25的输出端。传输控制 单元25将其输入端连接到ADC触发输入端13。次级侧30包括第一接收器信道31、第二接收器信道32、第一边沿检测器33a、第 二边沿检测器33b、第二多路复用器34、第三多路复用器35、控制单元36、可配置延迟元件 37、ADC 39 (例如，逐次逼近型ADC)、输出级51和输出端61。第一接收器信道31将其输入端通过通信装置(图1中未示出)连接到第一发送器 信道21。第二接收器信道32将其输入端通过该通信装置或另外的通信装置(图1中未示 出)连接到第二发送器信道22。第一发送器信道21和第二发送器信道22被配置为通过电隔离屏障发送数据(例 如，从初级侧20向次级侧30)。第一接收器信道31和第二接收器信道32被配置为通过电 隔离屏障(例如，从初级侧20)接收数据。根据通信装置的带宽，一个或多个发送器/接收 器信道可使用相同的通信装置，或者每个发送器/接收器信道可使用分离的通信装置。该 通信装置可包括诸如无芯变压器的电感耦合器、电容耦合器或光耦合器。第一接收器信道31将其输出端连接到输出级51的输入端以及第一边沿检测器 33a和第二边沿检测器33b的输入端。输出级51将其输出端连接到输出端61，输出端61 可连接到电源开关(图1中未示出)。第一边沿检测器33a将其输出端连接到第二多路复用 器34的第一输入端，第二边沿检测器33b将其输出端连接到第二多路复用器34的第二输 入端。第二接收器信道32将其第一输出端连接到第二多路复用器34的第三输入端和第 三多路复用器35的第二输入端，并将其第二输出端连接到控制单元36的输入端。第二多 路复用器34将其控制输入端连接到控制单元36的第一输出端，并将其输出端连接到可配 置延迟元件37的输入端。可配置延迟元件37本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种开关驱动器，所述驱动器包括具有触发输入端的初级侧和包括模数转换器（ADC）的次级侧，其中，所述初级侧和所述次级侧由电隔离屏障分离，并通过通信装置进行通信，其中：所述初级侧被配置为在所述触发输入端接收触发信号，并通过所述通信装置将所述触发信号转发到所述驱动器的所述次级侧的所述ADC；以及所述ADC被配置为一旦接收到所述触发信号便开始测量。

【技术特征摘要】
2011.10.10 US 13/269,8891.一种开关驱动器，所述驱动器包括具有触发输入端的初级侧和包括模数转换器(ADC)的次级侧，其中，所述初级侧和所述次级侧由电隔离屏障分离，并通过通信装置进行通信，其中 所述初级侧被配置为在所述触发输入端接收触发信号，并通过所述通信装置将所述触发信号转发到所述驱动器的所述次级侧的所述ADC ；以及所述ADC被配置为一旦接收到所述触发信号便开始测量。2.根据权利要求1所述的驱动器，其中，所述通信装置包括电感耦合器，尤其是无芯变压器。3.根据权利要求1所述的驱动器，其中，所述初级侧和所述次级侧被配置为传送配置数据和触发请求，并且只要所述触发信号被激活，则通过所述通信装置仅发送所述触发请求。4.一种用于同步驱动器内模数转换器(ADC)的测量的方法，所述驱动器包括具有触发输入端的初级侧和包括所述模数转换器的次级侧，其中，所述初级侧和所述次级侧由电隔离屏障分离，并通过通信装置进行通信，所述方法包括 在所述驱动器的所述初级侧的所述触发输入端接收触发信号；以及通过所述通信装置将所述触发信号转发到所述驱动器的所述次级侧的所述ADC，以使所述ADC开始测量。5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述通信装置包括电感耦合器，尤其是无芯变压器。6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述初级侧和所述次级侧被配置为传送配置数据和触发请求，并且只要所述触发信号被激活，则通过所述通信装置仅发送所述触发请求。7.根据权利要求4所述的方法，其中，所述触发信号还被另一个驱动器接收，所述另一个驱动器包括具有另一个触发输入端的另一个初级侧和包括另一个模数转换器的另一个次级侧，其中，所述另一个初级侧和所述另一个次级侧由另一个电隔离屏障分离，并通过另一个通信装置进行通信，所述方法进一步包括 在所述另一个驱动器的所述另一个初级侧的另一个触发输入端接收所述触发信号；以及 通过所述另一个通信装置将所述另一个触发信号转发给所述另一个驱动器的所述另一个次级侧的所述另一个ADC，以使所述另一个ADC基本上与所述ADC的所述测量同步地开始另一测量。8.一种开关驱动器，所述驱动器包括连接到控制单元的初级侧和连接到开关并且包括模数转换器(ADC)的次级侧，所述ADC用于测量与所述开关相关的值，其中，所述初级侧和所述次级侧由电隔离屏障分离，并通过通信装置进行通信，其中 所述初级侧被配置为从控制单元接收脉宽调制(PWM)控制信号，并且通过所述通信装置将接收到的所述PWM控制信号发送到所述次级侧，以控制所述驱动器向所述开关的输出；以及 所述次级侧被配置为同步所述ADC的测量与所述PWM控制信号。9.根据权利要求8所述的驱动器，其中，所述ADC为逐次逼近型ADC。10.根据权利要求8所述的驱动器，其中，所述通信装置包括无芯变压器。11.根据权利要求8所述的驱动器，其中，所述次级侧进一步包括边沿检测器，用于检测所述PWM控制信号的下降沿或上升沿。12.根据权利要求8所述的驱动器，其中，所述PWM控制信号的下降沿或上升沿发起所述ADC的测量的开始。13.根据权利要求8所述的驱动器，其中，在可配置延迟之后，所述PWM控制信号的下降沿或上升沿发起所述ADC的测量的开始。14.根据权利要求8所述的驱动器，其中，所述初级侧还包括触发装置，所述触发装置用于接收外部触发，其中，仅当所述外部触发被激活时...

【专利技术属性】
技术研发人员：延斯·巴伦斯奇恩，劳伦特·博勒诺，
申请(专利权)人：英飞凌科技奥地利有限公司，
类型：发明
国别省市：