半橋的控制設(shè)備的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種半橋的控制設(shè)備。本發(fā)明尤其涉及一種用于借助半橋來(lái)控制用電器的控制設(shè)備。
【背景技術(shù)】
[0002]用電器可以借助半橋來(lái)控制，所述半橋包括用于連接用電器與正電勢(shì)的第一開(kāi)關(guān)裝置和用于連接用電器與負(fù)電勢(shì)的第二開(kāi)關(guān)裝置。在此，用電器的第二連接端通常處于預(yù)先確定的電勢(shì)、尤其接地，或者可以借助另一半橋例如以對(duì)應(yīng)的方式，然而以相反的極性控制。一些用電器一一例如無(wú)刷式直流電動(dòng)機(jī)或者多相交流電動(dòng)機(jī)可能需要另外的半橋。
[0003]控制裝置設(shè)置用于始終控制所述兩個(gè)開(kāi)關(guān)裝置中的僅僅一個(gè)，以便將用電器與相應(yīng)地期望的電勢(shì)連接。例如基于制造公差或者基于對(duì)開(kāi)關(guān)裝置的溫度影響，在開(kāi)關(guān)裝置之一的控制與電流通過(guò)開(kāi)關(guān)裝置的得以實(shí)現(xiàn)之間的延遲時(shí)間可能發(fā)生變化。通過(guò)半橋提供給用電器的、在時(shí)間上取平均的電勢(shì)由此可能與預(yù)先確定的電勢(shì)偏差。換言之，通過(guò)用電器的電流可以具有預(yù)先確定的偏移。尤其當(dāng)用電器包括電感式或者電容式負(fù)載時(shí)，該偏移可能導(dǎo)致開(kāi)關(guān)裝置的或者用電器的增加的損耗和增加的負(fù)荷。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]因此，本發(fā)明的任務(wù)是，提供一種用于用電器的控制設(shè)備，所述控制設(shè)備允許半橋的改善的控制。本發(fā)明借助具有獨(dú)立權(quán)利要求的特征的控制設(shè)備解決所述任務(wù)。從屬權(quán)利要求再現(xiàn)優(yōu)選的實(shí)施方式。
[0005]根據(jù)本發(fā)明的、用于用電器的控制設(shè)備包括:第一開(kāi)關(guān)裝置，其用于連接用于所述用電器的輸出端與第一電勢(shì)；第二開(kāi)關(guān)裝置，其用于連接所述輸出端與第二電勢(shì)；控制裝置，其用于控制所述開(kāi)關(guān)裝置；第一采樣裝置，其用于根據(jù)所述第一開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)提供第一信號(hào)；第二采樣裝置，其用于根據(jù)所述第二開(kāi)關(guān)裝置的開(kāi)關(guān)狀態(tài)提供第二信號(hào)；和比較裝置，其用于基于所確定的信號(hào)來(lái)確定所述開(kāi)關(guān)裝置的接通時(shí)間的差。
[0006]通過(guò)這種方式可以簡(jiǎn)單地并且準(zhǔn)確地確定半橋的開(kāi)關(guān)裝置的實(shí)際接通時(shí)間之間的差。由此可以及早并且準(zhǔn)確地確定所連接的用電器中的電流的偏移。為了避免損壞，可以易化地采取相應(yīng)的對(duì)策。
[0007]所述開(kāi)關(guān)裝置原則上可以包括任何種類(lèi)的可控制的開(kāi)關(guān)，例如半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)、如雙極性晶體管、尤其是具有絕緣柵極電極(IGBT)。更優(yōu)選地，所述開(kāi)關(guān)裝置之一包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中，所配屬的采樣裝置設(shè)置用于當(dāng)所述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極連接端與源極連接端之間的電壓處于預(yù)先確定的閾值以下時(shí)確定閉合的開(kāi)關(guān)狀態(tài)。
[0008]所述確定可以借助比較器簡(jiǎn)單地并且準(zhǔn)確地實(shí)施。相比于例如借助電流測(cè)量來(lái)確定流過(guò)開(kāi)關(guān)裝置的電流，該做法可以更簡(jiǎn)單地并且更成本有利地實(shí)施。比較器可以通過(guò)半導(dǎo)體技術(shù)與半橋或控制裝置集成或者與兩者集成，由此可以降低制造成本。
[0009]在第一變型方案中，比較裝置可以是模擬地構(gòu)建的。為此，比較裝置可以包括積分比較器，所述積分比較器設(shè)置用于基于所確定的信號(hào)提供一個(gè)電壓，所述電壓與預(yù)先確定的電勢(shì)的偏差是用于所述接通時(shí)間的差的度量。為此，所述信號(hào)具有不同的正負(fù)號(hào)地在時(shí)間上積分。如果所述信號(hào)具有相等的長(zhǎng)度，即開(kāi)關(guān)裝置的接通時(shí)間相等，則在第一信號(hào)之前所提供的電壓是與在第二信號(hào)之后的值相等的值。換言之，那么積分比較器的輸出端上的電壓在時(shí)間上平均不發(fā)生變化。
[0010]在第二變型方案中，比較裝置是數(shù)字地構(gòu)建的。比較裝置包括數(shù)字計(jì)數(shù)器，所述數(shù)字計(jì)數(shù)器設(shè)置用于在所述第一信號(hào)期間向上計(jì)數(shù)保持不變的節(jié)拍信號(hào)并且在所述第二信號(hào)期間向下計(jì)數(shù)保持不變的節(jié)拍信號(hào)，或者反之亦然，其中，計(jì)數(shù)器讀數(shù)與預(yù)先確定的讀數(shù)的偏差是用于所述接通時(shí)間的差的度量。在此，當(dāng)開(kāi)關(guān)裝置的接通時(shí)間相等時(shí)，計(jì)數(shù)器讀數(shù)在時(shí)間上也不發(fā)生變化。因?yàn)樵诎霕蛏线€保證了不同時(shí)控制兩個(gè)開(kāi)關(guān)裝置，所以可以排除了同時(shí)施加第一信號(hào)和第二信號(hào)的沖突。
[0011]在一種實(shí)施方式中，周期性地控制所述開(kāi)關(guān)裝置，其中，每一個(gè)周期包括第一和第二開(kāi)關(guān)裝置的控制?？梢栽诙鄠€(gè)周期上進(jìn)行所述信號(hào)的借助兩個(gè)所述變型方案之一的比較。由此也可以準(zhǔn)確地檢測(cè)接通時(shí)間之間的最小差。
[0012]接通時(shí)間沿一個(gè)方向或者另一個(gè)方向的偶發(fā)差可以通過(guò)多個(gè)周期的觀察來(lái)平均消除。
[0013]更優(yōu)選地，開(kāi)關(guān)裝置由半橋或者由半橋的橋支路所包括。這樣的電路例如應(yīng)用在用于運(yùn)行電動(dòng)機(jī)、尤其無(wú)刷式電動(dòng)機(jī)的集成控制設(shè)備中。在一種特別優(yōu)選的實(shí)施方式中，控制裝置設(shè)置用于如此控制開(kāi)關(guān)裝置，使得所述接通時(shí)間之間的差最小化。
[0014]控制裝置也可以設(shè)置用于使死區(qū)時(shí)間(Totzeit)最小化，在所述死區(qū)時(shí)間期間所述第一開(kāi)關(guān)裝置和所述第二開(kāi)關(guān)裝置都不受控制。尤其，在輸出端連接電感式負(fù)載的應(yīng)用中、例如電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用中，當(dāng)所述負(fù)載的電感式部分強(qiáng)制要求連續(xù)的、在開(kāi)關(guān)裝置之一的二極管功能中導(dǎo)出(abgeleitet)的通過(guò)電流時(shí)，可能在一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置的關(guān)斷與另一個(gè)開(kāi)關(guān)裝置的接通之間的時(shí)間中存在高的損耗功率。如果使用場(chǎng)效應(yīng)晶體管、尤其MOSFET作為控制裝置，則當(dāng)晶體管阻塞時(shí)，與導(dǎo)通方向相反的電流也可以流過(guò)。如果動(dòng)態(tài)地匹配開(kāi)關(guān)裝置的控制，以便使死區(qū)時(shí)間最小化，則接通時(shí)間之間的不對(duì)稱(chēng)性可能存在或者通過(guò)所述匹配而增大。通過(guò)考慮接通時(shí)間差，可以實(shí)施死區(qū)時(shí)間的最小化，而不必冒著負(fù)載中的電流的所述偏移的風(fēng)險(xiǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]現(xiàn)在參考附圖詳細(xì)描述本發(fā)明，其中:
[0016]圖1示出用于用電器的控制設(shè)備的電路圖；
[0017]圖2以第一實(shí)施方式示出用于圖1的控制設(shè)備的比較裝置；
[0018]圖3以第二實(shí)施方式示出用于圖1的控制設(shè)備的比較裝置；
[0019]圖4示出圖1的控制設(shè)備上的流程。
【具體實(shí)施方式】
[0020]圖1示出用于用電器105的控制設(shè)備100的電路圖。用電器105包括第一連接端110和第二連接端115，電流可以在所述第一連接端和所述第二連接端之間流動(dòng)?？刂圃O(shè)備100包括控制裝置125、第一開(kāi)關(guān)裝置130、第二開(kāi)關(guān)裝置135、第一采樣裝置140、第二采樣裝置145和比較裝置150。
[0021]開(kāi)關(guān)裝置130和135共同構(gòu)成半橋155。第一開(kāi)關(guān)裝置130設(shè)置用于控制從第一電勢(shì)160至輸出端120的通過(guò)電流，并且第二開(kāi)關(guān)裝置135設(shè)置用于控制從輸出端120至第二電勢(shì)165的通過(guò)電流。在所示出的實(shí)施方式中，用電器105的第一連接端110與輸出端120連接。用電器105的第二連接端115可以與預(yù)先確定的電勢(shì)連接或者例如可以與另一半橋155連接，所述預(yù)先確定的電勢(shì)優(yōu)選處于電勢(shì)160和165之間，所述另一半橋與半橋155對(duì)應(yīng)地構(gòu)建并且尤其被反并聯(lián)地控制，以便允許用電器105在一個(gè)方向或者另一個(gè)方向上被電流流經(jīng)。
[0022]在所示實(shí)施方式中，開(kāi)關(guān)裝置130和135實(shí)施為M0SFET，其中，也可以使用其他可控制的晶體管或者開(kāi)關(guān)。尤其，開(kāi)關(guān)裝置130和135兩者都實(shí)施為N通道開(kāi)關(guān)，其中，第一開(kāi)關(guān)裝置130構(gòu)建成漏極電路(Drain-Schaltung)，并且第二電路135構(gòu)建成源極電路(Source-Schaltung)。出于成本原因，該情形可以是有利的，然而，即使在開(kāi)關(guān)裝置130和135在其他方面相同的情況下，也可以允許開(kāi)關(guān)裝置130和135的不同開(kāi)關(guān)行為、尤其不同的延遲時(shí)間。控制裝置125與開(kāi)關(guān)裝置130和135連接用于控制。
[0023]采樣裝置140和145分別包括一個(gè)比較器170和一個(gè)電壓源175。當(dāng)?shù)谝婚_(kāi)關(guān)裝置130的柵極連接端與源極連接端之間的電壓下降到所配屬的電壓源175的電壓以下時(shí)，第一采樣裝置140發(fā)出正的第一信號(hào)。當(dāng)?shù)诙_(kāi)關(guān)裝置135的漏極連接端與柵極連接端之間的電壓下降到所配屬的電壓源175的電壓以下時(shí)，第二采樣裝置145發(fā)出正的第二信號(hào)。在所示出的實(shí)施方式中，當(dāng)分別對(duì)應(yīng)的開(kāi)關(guān)裝置130、135處于閉合的開(kāi)關(guān)狀態(tài)中時(shí)，兩個(gè)信號(hào)是正的。然而，也可以改變這些極性，從而當(dāng)開(kāi)關(guān)裝置130、135分別處于導(dǎo)通狀態(tài)中時(shí)，產(chǎn)生負(fù)的信號(hào)。
[0024]采樣裝置140和145的信號(hào)被提供給比較裝置150，比較裝置設(shè)置用于基于第一信號(hào)與第二信號(hào)的長(zhǎng)度差來(lái)確定開(kāi)關(guān)裝置130和135的不同長(zhǎng)度的接通時(shí)間。所述確定的結(jié)果優(yōu)選被提供給控制裝置125。控制裝置125可以設(shè)置用于匹配被提供用于開(kāi)關(guān)裝置130和135的控制信號(hào)，以便盡可能地使所確定的差最小化。
[0025]此外，控制裝置125可以設(shè)置用于使死區(qū)時(shí)間(Totzeit)最小化，在所述死區(qū)時(shí)間期間，第一開(kāi)關(guān)裝置130和第二開(kāi)關(guān)裝置135都不處于閉合的開(kāi)關(guān)狀態(tài)中。所述最小化尤其可以應(yīng)用在開(kāi)關(guān)裝置130和135的周期性控制中，例如脈沖寬度調(diào)制(PffM)的范疇中得以應(yīng)用。
[0026]圖2以數(shù)字的第一實(shí)施方式示出用于圖1的控制設(shè)備100的比較裝置150。所示出的比較裝置150包括數(shù)字計(jì)數(shù)器205，所述數(shù)字計(jì)數(shù)器設(shè)置用于向上或者向下計(jì)數(shù)節(jié)