[发明专利]用于电力传递、栅极驱动和/或保护的设备和保护方法

说明书

公开了一种用于电力传递、栅极驱动和/或保护的设备和保护方法。该设备包括能量传递装置，该能量传递装置被配置成将电力从隔离屏障的初级侧通过隔离屏障供应到隔离屏障的次级侧，以驱动开关的栅极从而在次级侧控制开关的输出。该设备包括监测部件。该监测部件被配置成监测开关的工作状态。监测部件被配置成评估工作状态以确定是否已经发生故障、执行对策以及/或者提供故障的信号。

技术领域

本公开内容涉及提供跨越隔离屏障(isolation barrier)的电力传递、栅极驱动和/或保护功能的领域。

背景技术

各种类型的装置可以利用诸如固态开关的开关。可以从装置的电源域控制开关。可以相对于装置中开关所处的区域来隔离电源域。可以通过使用光学隔离屏障来实现隔离。光学隔离屏障在装置的包括电源域的第一侧与装置的包括开关的第二侧之间被定位在装置内。为了通过光学隔离屏障来控制开关，必须跨光学隔离屏障发送信息和/或能量。不幸的是，光隔离开关可能导致并意味着高制造成本，并且可能仅实现关于可实现的驱动电压和电流的有限的栅极驱动能力。

许多现有解决方案例如使用电流隔离作为光学隔离的替选方案，电流隔离基于均需要集成能力的电容耦合或变压器耦合，这些解决方案具有各种缺点。这样的缺点之一是在隔离屏障的一侧或更多侧需要附加的特定供电引脚。另一缺点是不能将隔离屏障和固态开关集成到同一封装中。又一缺点是不能提供与用于驱动固态开关的其他隔离装置例如光耦合器或固态继电器的引脚到引脚的兼容性，该光耦合器或固态继电器通常不需要在驱动开关所位于的隔离侧的任何特定电力供应引脚。此外，现有的隔离解决方案并不总是能够在隔离屏障的次级侧(例如，开关所位于的第二侧)生成高于隔离屏障的初级侧(例如，电源域所位于的第一侧)的电压。这极大地约束和限制了可以使用的开关的类型，这是因为这样的开关将必须具有与输入电压范围兼容的阈值电压，该阈值电压相对于用于操作开关的电压而言可能过低。电容隔离的一个缺点是隔离屏障两侧之间的共模瞬变抗扰性，共模瞬变抗扰性可能会使隔离屏障两侧的电势沿相反的方向快速移动。尽管一些产品可以结合这些隔离解决方案和/或其特征中的一个或更多个，但目前不存在在提供集成保护特征、安全对策和/或故障通信的同时解决所有之前提及的缺陷的产品。

发明内容

提供本发明内容用于以简化形式介绍一系列构思，这些构思将在下面的具体实施方式中进一步描述。本发明内容不旨在标识所要求保护的主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护的主题的范围。

在本文提出的技术的实施方式中，提供了一种设备。该设备包括能量传递设备，该能量传递设备被配置成将电力从隔离屏障的初级侧通过隔离屏障供应到隔离屏障的次级侧，以直接驱动开关的栅极，以用于控制次级侧控制开关的输出。该设备包括监测部件。监测部件被配置成监测开关的工作状态，并且评估工作状态以确定故障是否已经发生。

在本文提出的技术的实施方式中，提供了一种设备。该设备包括能量传递设备，该能量传递设备被配置成将电力从隔离屏障的初级侧通过隔离屏障供应到隔离屏障的次级侧，以向隔离栅极驱动器供电以驱动开关的栅极，以用于在次级侧控制开关的输出。该设备包括监测部件。监测部件被配置成监测开关的工作状态，并且评估工作状态以确定故障是否已经发生。

在本文提出的技术的实施方式中，提供了一种方法。该方法包括控制隔离电力转换器的监测部件以确定与设备的次级侧相关联的开关部件的工作状态。基于从设备的初级侧通过隔离屏障传递到次级侧的电力来驱动开关部件。评估工作状态以确定开关部件是否已经经历故障。响应于开关部件经历故障，实施对策。

在本文提出的技术的实施方式中，提供了一种设备。该设备包括用于控制隔离电力转换器的监测部件以确定与设备的次级侧相关联的开关部件的工作状态的装置。基于从设备的初级侧通过隔离屏障传递到次级侧的电力来驱动开关部件。该设备包括用于评估工作状态以确定开关部件是否已经经历故障的装置。该设备包括用于响应于开关部件经历故障而实施对策的装置。