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控制，所述半橋包括用于連接用電器與正電勢的第一開關(guān)裝置和用于連接用電器與負電勢的第二開關(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、尤其接地，或者可以借助另一半橋例如以對應(yīng)的方式，然而以相反的極性控制。一些用電器一一例如無刷式直流電動機或者多相交流電動機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開關(guān)裝置中的僅僅一個，以便將用電器與相應(yīng)地期望的電勢連接。例如基于制造公差或者基于對開關(guān)裝置的溫度影響，在開關(guān)裝置之一的控制與電流通過開關(guān)裝置的得以實現(xiàn)之間的延遲時間可能發(fā)生變化。通過半橋提供給用電器的、在時間上取平均的電勢由此可能與預(yù)先確定的電勢偏差。換言之，通過用電器的電流可以具有預(yù)先確定的偏移。尤其當用電器包括電感式或者電容式負載時，該偏移可能導(dǎo)致開關(guān)裝置的或者用電器的增加的損耗和增加的負荷。

【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；第二開關(guān)裝置，其用于連接所述輸出端與第二電勢；控制裝置，其用于控制所述開關(guān)裝置；第一采樣裝置，其用于根據(jù)所述第一開關(guān)裝置的開關(guān)狀態(tài)提供第一信號；第二采樣裝置，其用于根據(jù)所述第二開關(guān)裝置的開關(guān)狀態(tài)提供第二信號；和比較裝置，其用于基于所確定的信號來確定所述開關(guān)裝置的接通時間的差。
[0006]通過這種方式可以簡單地并且準確地確定半橋的開關(guān)裝置的實際接通時間之間的差。由此可以及早并且準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)的對策。
[0007]所述開關(guān)裝置原則上可以包括任何種類的可控制的開關(guān)，例如半導(dǎo)體開關(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，所述開關(guān)裝置之一包括場效應(yīng)晶體管，其中，所配屬的采樣裝置設(shè)置用于當所述場效應(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確定閉合的開關(guān)狀態(tài)。
[0008]所述確定可以借助比較器簡單地并且準確地實施。相比于例如借助電流測量來確定流過開關(guān)裝置的電流，該做法可以更簡單地并且更成本有利地實施。比較器可以通過半導(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提供一個電壓，所述電壓與預(yù)先確定的電勢的偏差是用于所述接通時間的差的度量。為此，所述信號具有不同的正負號地在時間上積分。如果所述信號具有相等的長度，即開關(guān)裝置的接通時間相等，則在第一信號之前所提供的電壓是與在第二信號之后的值相等的值。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)字計數(shù)器，所述數(shù)字計數(shù)器設(shè)置用于在所述第一信號期間向上計數(shù)保持不變的節(jié)拍信號并且在所述第二信號期間向下計數(shù)保持不變的節(jié)拍信號，或者反之亦然，其中，計數(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間的差的度量。在此，當開關(guān)裝置的接通時間相等時，計數(shù)器讀數(shù)在時間上也不發(fā)生變化。因為在半橋上還保證了不同時控制兩個開關(guān)裝置，所以可以排除了同時施加第一信號和第二信號的沖突。
[0011]在一種實施方式中，周期性地控制所述開關(guān)裝置，其中，每一個周期包括第一和第二開關(guān)裝置的控制?？梢栽诙鄠€周期上進行所述信號的借助兩個所述變型方案之一的比較。由此也可以準確地檢測接通時間之間的最小差。
[0012]接通時間沿一個方向或者另一個方向的偶發(fā)差可以通過多個周期的觀察來平均消除。
[0013]更優(yōu)選地，開關(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)用在用于運行電動機、尤其無刷式電動機的集成控制設(shè)備中。在一種特別優(yōu)選的實施方式中，控制裝置設(shè)置用于如此控制開關(guān)裝置，使得所述接通時間之間的差最小化。
[0014]控制裝置也可以設(shè)置用于使死區(qū)時間(Totzeit)最小化，在所述死區(qū)時間期間所述第一開關(guān)裝置和所述第二開關(guān)裝置都不受控制。尤其，在輸出端連接電感式負載的應(yīng)用中、例如電動機的應(yīng)用中，當所述負載的電感式部分強制要求連續(xù)的、在開關(guān)裝置之一的二極管功能中導(dǎo)出(abgeleitet)的通過電流時，可能在一個開關(guān)裝置的關(guān)斷與另一個開關(guān)裝置的接通之間的時間中存在高的損耗功率。如果使用場效應(yīng)晶體管、尤其MOSFET作為控制裝置，則當晶體管阻塞時，與導(dǎo)通方向相反的電流也可以流過。如果動態(tài)地匹配開關(guān)裝置的控制，以便使死區(qū)時間最小化，則接通時間之間的不對稱性可能存在或者通過所述匹配而增大。通過考慮接通時間差，可以實施死區(qū)時間的最小化，而不必冒著負載中的電流的所述偏移的風險。
【附圖說明】
[0015]現(xiàn)在參考附圖詳細描述本發(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。控制設(shè)備100包括控制裝置125、第一開關(guān)裝置130、第二開關(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]開關(guān)裝置130和135共同構(gòu)成半橋155。第一開關(guān)裝置130設(shè)置用于控制從第一電勢160至輸出端120的通過電流，并且第二開關(guān)裝置135設(shè)置用于控制從輸出端120至第二電勢165的通過電流。在所示出的實施方式中，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)先確定的電勢優(yōu)選處于電勢160和165之間，所述另一半橋與半橋155對應(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在一個方向或者另一個方向上被電流流經(jīng)。
[0022]在所示實施方式中，開關(guān)裝置130和135實施為M0SFET，其中，也可以使用其他可控制的晶體管或者開關(guān)。尤其，開關(guān)裝置130和135兩者都實施為N通道開關(guān)，其中，第一開關(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，即使在開關(guān)裝置130和135在其他方面相同的情況下，也可以允許開關(guān)裝置130和135的不同開關(guān)行為、尤其不同的延遲時間?？刂蒲b置125與開關(guān)裝置130和135連接用于控制。
[0023]采樣裝置140和145分別包括一個比較器170和一個電壓源175。當?shù)谝婚_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，第一采樣裝置140發(fā)出正的第一信號。當?shù)诙_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，第二采樣裝置145發(fā)出正的第二信號。在所示出的實施方式中，當分別對應(yīng)的開關(guān)裝置130、135處于閉合的開關(guān)狀態(tài)中時，兩個信號是正的。然而，也可以改變這些極性，從而當開關(guān)裝置130、135分別處于導(dǎo)通狀態(tài)中時，產(chǎn)生負的信號。
[0024]采樣裝置140和145的信號被提供給比較裝置150，比較裝置設(shè)置用于基于第一信號與第二信號的長度差來確定開關(guān)裝置130和135的不同長度的接通時間。所述確定的結(jié)果優(yōu)選被提供給控制裝置125?？刂蒲b置125可以設(shè)置用于匹配被提供用于開關(guān)裝置130和135的控制信號，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)時間(Totzeit)最小化，在所述死區(qū)時間期間，第一開關(guān)裝置130和第二開關(guān)裝置135都不處于閉合的開關(guān)狀態(tài)中。所述最小化尤其可以應(yīng)用在開關(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)字計數(shù)器205，所述數(shù)字計數(shù)器設(shè)置用于向上或者向下計數(shù)節(jié)