[发明专利]用于功率调制装置的主动式电压平衡

说明书

提供一种包括功率调制装置和主动式电压平衡系统的系统。功率调制装置包括串联的第一半导体开关和第二半导体开关。主动式电压平衡系统包括被配置为检测第一半导体开关与第二半导体开关之间的电压差的差分电压逻辑和被配置为检测第一半导体开关和第二半导体开关何时被切换之间的时间差的边沿捕获逻辑。该主动式电压平衡系统还包括微控制器，该微控制器被配置为输出第一栅极驱动信号和第二栅极驱动信号以驱动第一半导体开关和第二半导体开关。微控制器被配置为基于电压差调谐第一栅极驱动信号和第二栅极驱动信号，以补偿电压不平衡，并且基于时间差调谐第一栅极驱动信号和第二栅极驱动信号，以补偿驱动信号不对称性，从而主动地平衡第一半导体开关与第二半导体开关之间的电压。

技术领域

本公开内容总体上涉及功率调制装置，并且更具体地涉及主动地平衡在功率调制装置中串联连接的多个半导体开关上的电压分布。

背景技术

在各种应用中，功率调制装置被用在具有用于驱动大电气负载的相对高电压和高功率能力的电驱动系统中。在这种电驱动系统的功率调制装置中通常采用的半导体开关的电压极限不够高，不足以单独支持对大电气负载的高电压要求。这样，多个半导体开关可以串联连接，使得每个半导体开关共享高电压要求的一部分。然而，由于制造、电路设计和/或环境影响导致的单个半导体开关的物理参数的变化，在串联连接的半导体开关之间可能出现电压不平衡。这种电压不平衡可能导致半导体开关加速退化和性能降低。

发明内容

为了解决上述问题，根据本公开的一个方面，提供了一种包括功率调制装置和主动式电压平衡系统的系统。功率调制装置包括串联的第一半导体开关和第二半导体开关。该主动式电压平衡系统包括被配置为检测第一半导体开关与第二半导体开关之间的电压差的差分电压逻辑以及被配置为检测第一半导体开关和第二半导体开关何时被切换之间的时间差的边沿捕获逻辑。该主动式电压平衡系统还包括微控制器，该微控制器被配置为输出第一栅极驱动信号和第二栅极驱动信号以驱动第一半导体开关和第二半导体开关。微控制器被配置为基于电压差调谐第一栅极驱动信号和第二栅极驱动信号以补偿电压不平衡，并且基于时间差调谐第一栅极驱动信号和第二栅极驱动信号以补偿驱动信号不对称性，从而主动地平衡第一半导体开关与第二半导体开关之间的电压。

已经讨论的特征和功能可以在各种实施例中独立实现或者可以在其他实施例中组合，其进一步的细节可以参考下面的描述和附图看到。

附图说明

图1示意性地示出包括电驱动系统的飞行器的示例性实施例。

图2示意性示出示例性电驱动系统。

图3是示意性示出功率调制装置和主动式电压平衡系统的各方面的电路图，该功率调制装置包括多个半导体开关，主动式电压平衡系统被配置为主动地平衡多个半导体开关上的电压分布。

图4是示出用于主动地平衡功率调制装置中串联的多个半导体开关上的电压分布的示例性方法的流程图。

图5和图6是示出用于调节栅极驱动信号的定时以驱动多个半导体开关从而主动地平衡多个半导体开关上的电压分布的示例性方法的流程图。

图7A-7D是示出使用和不使用本文描述的主动式电压平衡技术的半导体切换的曲线图。

具体实施方式