CN114362274B 放电控制电路、对应的系统、车辆和方法 （意法半导体股份有限公司）

制端子并且被配置为将放电信号施加到控制端到控制端子并且被配置为感测控制端子处的电压以及被耦合在感测节点与驱动电路之间的反器电路被耦合到感测节点并且被配置为将在感测节点处感测的在控制端子处的电压与参考阈高于或低于参考阈值来提供具有第一值和第二2驱动电路装置，被配置为被耦合到电子开关的控制端子，并且所感测节点，被配置为被耦合到所述控制端子，并且所述感其中所述反馈网络包括被耦合到所述感测节点的比较器电路响应于在所述控制端子处的所述电压高于所述参考其中所述驱动电路装置被配置为根据所述比较信号产迟电路被配置为向所述比较信号施加具有从多个延迟值中选择的3.根据权利要求2所述的电路，其中所述延迟电路被配置为以零延迟值向所述驱动电4.根据权利要求2所述的电路，其中所述延5.根据权利要求1所述的电路，其中所述驱动电路装置被配置为根据在所述通电元件6.根据权利要求5所述的电路，其中所述驱动电路装置被配置为响应于在放电周期的中的至少一项。其中，在放电状态下，所述驱动电路装置被配置为将所述放3开关驱动电路装置，被配置为使所述第一电其中所述电子开关被配置为提供用于所述DC链路电容4[0002]本申请要求于2020年9月29日提交的意大利专利申请No.102020000022966的权[0004]用于EV的牵引逆变器可以包括高压(HV)电容器，当前称为直[0007]通常，在不充分放电可能导致危险状况(诸如，生成的不期望的电机扭矩或驾驶[0011]观察到这种PWM动作的定时可能是关键的。输出级中的电流可以以10A/ns的斜率5太高而无法满足与精确方式控制放电电流相关[0019]基于驱动器温度感测和过热保护的闭环策略将以其它方式导致缓慢且无效的机[0022]通过降低HV驱动器的栅极驱动电压来增加HV驱动器等效电阻是降低电流斜率和[0024]能够在不使用附加的电路装置的情况下实现DC链路有源[0027]实施例提供了用于电动车辆(EV)的牵引系统或利用用于过滤或稳定性目的的高[0028]进一步的实施例提供了任何类型的装置，其中出于功能和/或安全目的的快速断[0032]一个或多个实施例有助于基本上利用已经存在的功能驱动器级的HV转换器中的6[0034]一个或多个实施例采用基于对施加到外部驱动器的控制端子(栅极)的实际占空[0036]更一般地，一个或多个实施例可以在系统(例如DC/DC或AC/DC或DC/AC转换器)中[0039]一个或多个实施例可以对应地导致在故障时间(FIT)方面的改善的性能：更少的[0046]在一个或多个实施例中，这种实现有助于在整个放电过程期间在安全操作区域一个或多个实施例可以被施加在采用用于滤波或稳定性目的的高压通电元件的功率转换[0049]图1是用于电动车辆(EV)的牵引系统的功能框图，该框图是实施例的可能的使用7[0056]本文使用的标题/参考文献仅是为了方便而提供，因此不限定保护的范围或实施[0063]第一高压(HV)管芯组102，被配置为提供诸如针对高电压的过电压监测(OVVH)/[0067]VGE是检查接收到的栅极驱动逻辑命令与HV驱动器栅极的状态的一致性的安全机[0068]将另外理解的是，除了下面详细讨论的直通放电功能(其可以有利地被包括在第[0069]用于驱动电动机M的电动车辆(EV)的牵引逆变器可以是这种传统布置的示例，该8这种电容器可以是可以被充电至高电压(例如，超过800V)的具有高电容值(1mF或甚至更妨碍电机扭矩的有效控制的情况下制动电机M的[0082]作为示例，一个或多个实施例可以利用BRAKE引脚(当前用于实现先前讨论的ASC功能)以便触发直通动作。这可以涉及利用能够区分ASC请求和直通请求的双阈值比较器[0084]一个或多个实施例有助于在HV侧上利用与ASC功能相同的信号路径来完全地实现引脚进行直通会受到BRAKE比较器和相关联的预驱动器级的传播延迟(以及相关的不确定9[0086]直通命令也可被视为安全路径信号，例如，高压(HV)域中的备份MCU施加的信号功能路径的实现所规定的优先级，直通信号不会将相关联的有限状态机(FSM)移动到安全LCKO状态(安全锁定，本质上是强制关断退出)并且在下一个PWM上升沿处自动发生重新接[0093]实现如本文所讨论的DC链路放电功能的感兴趣的因素在于当避免2LTO(两级关断)技术的固有缺点时通过控制放电开关的开关接通时间(其可以被直接管理)来限制放电[0097]PWM(脉宽调制)信号被施加到低侧开关LS，使得低侧开关LS的TON[0107]例如在碰撞(汽车碰撞)的情况下或当电子控制单元(ECU)的高压保护罩出于维护[0108]可以在(被安装为低侧的)基于HVNMOS的板上实现这种主动放电功能并且该主动[0114]这有助于考虑放电电流可以以10A/ns的斜率上升的事实，这相当于在400ns内达的商品名称L9502和L9502B下的当前可用类型的隔离栅极驱动器结合应用，例如使用指定的LVSPIreg映射的寄存器映射中的IN_M_DIS位(安全潜在寄存器——对安全功能有影响如20kHz)信号驱动LSFET，这对应于TON与TOFF相比的减少值。有利地，由相关联的控制器(MCU)生成的TON的值被选择为高于整个链的传播延迟。在依赖于L9502/L9502B平台的实施种情况下DES/ISEN保护可以被配置为被接管并且保护牵引模块免受不[0124]图3是放电电路20的实施例的电路图示例，该电路图示例可以被有利地包括在如[0128]这样的电子开关SP包括控制端子GSP(在基于Si或SiC——或者如本文所示例的[0133]第一(高侧或HS)开关21，被耦合在第一(高侧)电压节点VH与第一输出节点VO+之[0134]第二(低侧或LS)开关22，被耦合在第二输出节点VO-与第二(低侧)电压节点VL之耦合到(经由电压节点VH和节点VON以及分别地经由电压节点VON和电压节点VL供应的)相生成的)命令信号i_gate_cmd被施加到该栅极驱制成导电和不导电)以改变(经由电阻器RCHG和RDCHG)被施加到电子开关SP的控制端子GSP电压与以本领域技术人员本身已知的方式产生的参考值V2LTO进行比较：如先前重复讨论[0147]信号i_shoot_dly可以(以本领域技术人员本身已知的方式)以延迟电路60施加受[0148]来自比较器50的(可能的)延迟输出(作为i_shoot_comp)被施加到包括与门70的讨论的那样生成直通使能信号i_shoot[0149]来自与门70的输出作为PRESET信号(低电平有效)被施加到由命令信号i_gate_字延迟78解决同步问题并且(仅)在门70已经将复位命令释放到预设输入(低电平有效)之[0151]触发器80的输入D被耦合到接地并且来自触发器80的输出Q被施加到驱动逻辑电DQ0XX11X1D1XX[0157]i_shoot_en使能信号可以是被存储在寄存器映射(shoot_en_spi，安全潜在寄存问栅极预驱动器寄存器映射但可以访问栅极预驱动器的安全相关引脚(所谓的BRAKE引脚)[0163]这种“安全”逻辑可以被配置为驱动HV栅极预驱动器的专用安全输入(例如，[0166]BRAKE引脚被认为是这种功能的触发器。例如，三个HS预驱动器可以被编程为当功能以便对应于两种不同的系统反应来区分永久接通条件(ASC功能)与短接通脉冲(直逻辑互补的形式)被施加到与门93的输入，与门93也接收SAFE_SEL信号(作为第三选通输入)。来自与门93的输出被施加到或门94的输入中的一个输入，该输入接收SPI使能信号shoot_en_spi作为第二输入，使得输出信号i_shoot_en是从与门93的输出与信号shoot_本描述的实施例中可能发生的信号的可能的时[0175]被施加到高侧开关(此处为21)的阶梯状输入信号HSIN+，导致节点VO+处的输出PWM的PWM调制信号，极驱动逻辑40控制下响应于在正常电路操作期间被断言的信号i_gate_cmd(参见图3，左上)(以本领域技术人员本身已知的方式)产生的(直(HS)开关21进入稳定的”接通”(导电)状态并且施加某种被施加到低侧LS开关22的PWM信[0186]图5涉及直通DC链路放电操作(i_gate_cmd去断言和直通使能信号SHOOT_EN(诸入IN-和IN+来(以本领域技术人员本身已知的方式)实现[0192]以下信号是示例性(再次从上到下)参考直通DC链路放电操作(i_gate_cmd去断言[0201]应当注意，电压VO以相对于i_gate_cmd(和IN+)的上升沿的延迟TIN_OUT_DLY_LH开始(快速)比较器50的带宽有关(例如，2LTOCOMP镜像(再次延迟T2LTO_FIL)，随后在时间TSHOOT之后由信号i_shoot_comp切换回(例[0205]因此可以理解，确定放电开关SP的TON时间的主要因素是i_gate_cmd(图5的左侧上)和i_shoot_comp(大约在图5的中心)的两个上升沿，这导致在放电开关SP的控制端子[0211]以本领域技术人员已知的方式，可以由图1中的系统的任何实体生成这种触发事[0214]在这种情况下，可以将控制信号直接地馈送到框106中的栅极预驱动器的HV侧引[0218]如所讨论的，信号i_shoot_comp是来自比较器50的信号2LTOCOMP的(准确地)延[0219]因此可以通过以防止在最坏情况条件下违反SOA的方式作用于可编程延迟电路60[0221]如本文所示，由延迟电路60输出的信号i_shoot_comp驱动包括离散逻辑门/触发[0222]如本文所示，来自触发器80的信号o_gate_cmd在40处被耦合到功能栅极驱动路[0227]这种操作有助于响应于通过(在节点MC处)感测开关SP的栅极电压实现的反馈动[0228](在比较器50处)将这种栅极电压与参考值(V2LTO)进行比较。考虑到所涉及的电[0229]如图5中的底部曲线所示，在一个或多个实施例中，可以利用从零上升到峰值ISHOOT_PK的锯齿波近似放电电流ID，该峰值ISHOOT_PK取决于由四个时间间隔之和产生的时间过在台架试验期间微调针对TSHOOT和V2LTO的值来考[0238]事实上，假设ISHOOT_PK在每个放电周期处都是恒定的，则在每[0240]假设在关断的开始处，电荷QDC_LINK＝CDC_LINK*VDC_LINK被存储在DC链路中(其中CDC_LINK和VDC_LINK是DC链路的电容和被施加到DC链路两端的电压)，导致DC链路完全放电的[0243]可以使用10kHzPWM和200ns总断开时间对600μF的DC链路放电(这可能对IGBT开[0244]可以使用20kHzPWM和200ns总断开时间对1mF的DC链路放电(这可能对SiC开关有[0252]发现如本文所例示的直通放电解决方案提供了本领域中常规的主动放电的可行[0255]经由一个或多个实施例实现的直通放电同样可以受益于如先前所讨论的SPI寄存[0256]通过利用现有的ADC_POL寄存器(如用于VGE监测器滤波器)可以有利地获取数字(例如，参见图5中的VO和放电电流ID的对应的行为)导致所述电子开关变为导电并且提供电路被耦合到所述感测节点并且被配置为将在所述感测节点处感测的所述控制端子处的电压高于或低于所述参考阈值，分别地提供具有第一值和第二值的比较信号(例如，2LTO路被耦合到比较器电路并且被配置为向所述驱动电路提供所述比较信号的延迟副本(例shoot_dly)延迟电路，该延迟电路被配置为向来自比较器电路的所述比较信号施加延迟，被编程为向所述驱动电路装置提供来自比较器电路的具有零延迟值的所述所述序列期间所述通电元件的电荷减少而改变所述放电周期的频率和持续时间中的至少[0276]在所述功能状态下，响应于在阈值比较器处接收到的具有第一值的所述命令信[0277]在所述放电状态下，响应于在阈值比较器处接收到的具有第二值的所述命令信号导致所述电子开关变为导电并且提供用于通电元[0287]如本文所例示的系统可以包括具有被配置为经由与电动机耦合的至少一个相选[0288]配备有如本文所例示的系统的(由其供电的)机动