CN104078939A - 功率变换器、短路保护电路与控制方法 - Google Patents

功率变换器、短路保护电路与控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种功率变换器、短路保护电路与控制方法。功率变换器用以产生输出电压，并包含功率半导体开关、短路保护电路与信号处理模块。功率半导体开关用以根据驱动信号调整输出电压。短路保护电路用以根据控制信号与功率半导体开关之一短路状态而产生短路保护信号。信号处理模块用以根据调变信号产生控制信号与驱动信号，并根据短路保护信号关断功率半导体开关。其中，调变信号与控制信号具有延迟时间，且功率半导体开关在延迟时间内为导通。本发明能提高功率变换器与功率半导体开关的可靠度。

Description

功率变换器、短路保护电路与控制方法
技术领域
本发明涉及一种功率变换器，且特别涉及具有短路保护的功率变换器。
背景技术
在高压变频器、太阳能逆变器等大功率变换器的应用中，常藉由全控型功率半导体开关器件以调整功率变换器所输出的电压与其频率。功率变换器若出现不正常的操作情况，例如短路，常会影响功率半导体开关器件的性能，进而使功率变换器失效。
一种常见的功率半导体开关器件为绝缘栅双极晶体管(Insulated GateBipolar Transistor,IGBT)。请参照图1A与图1B，图1A绘示一种绝缘栅双极晶体管100的示意图，图1B绘示图1A所示的绝缘栅双极晶体管发生短路时的波形示意图。
如图1A所示，绝缘栅双极晶体管100具有栅极(G)、集电极(C)与发射极(E)。
如图1B所示，一种情形是功率变换器中的绝缘栅双极晶体管100所在的回路发生预短路(即波形101)，另一种情形则是绝缘栅双极晶体管100导通时，回路发生短路的情况(即波形102)。如图1B所示，当短路发生时，绝缘栅双极晶体管100的电流IIGBT会大幅提升，且集电极(C)与发射极(E)之间的电压VCE亦会上升。此时，绝缘栅双极晶体管100需要承受较大的功率，可能会降低绝缘栅双极晶体管100的元件寿命或性能，进而降低了功率变换器的可靠度。
因此，如何能对功率变换器中的功率开关器件进行短路保护，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前本领域极需改进的目标。
发明内容
为了解决上述的问题，本揭示内容提供了一种功率变换器。功率变换器用以产生输出电压。功率变换器包含功率半导体开关、短路保护电路与信号处理模块。功率半导体开关用以根据驱动信号调整输出电压。短路保护电路用以根据控制信号与功率半导体开关的一短路状态而产生短路保护信号。信号处理模块电性连接功率半导体开关与短路保护电路，用以根据调变信号产生控制信号与驱动信号，并根据短路保护信号关断功率半导体开关。其中，调变信号与控制信号具有延迟时间，且功率半导体开关在延迟时间内为导通。
根据本发明的一实施例，其中前述的功率半导体开关包含一绝缘栅双极晶体管。短路保护电路电性耦接于绝缘栅双极晶体管的集电极，信号处理模块电性耦接于绝缘栅双极晶体管的栅极。
根据本发明的一实施例，其中前述的延迟时间为从调变信号的上升沿时刻到绝缘栅双极晶体管的集电极与发射极之间的电压下降至绝缘栅双极晶体管的饱和电压时的时刻的时间。
根据本发明的一实施例，其中前述的延迟时间为一可调数值。
根据本发明的一实施例，其中前述的短路保护电路包含电容、比较器与开关。电容用以根据绝缘栅双极晶体管的集电极的电压进行充电，以产生检测电压。比较器用以比较检测电压与参考电压以产生短路保护信号。开关电性并接电容，并用以根据控制信号导通或关断。当开关为关断时，绝缘栅双极晶体管的集电极的电压对电容进行充电。
根据本发明的一实施例，其中短路保护电路更包含取样电路。取样电路电性耦接于绝缘栅双极晶体管与电容之间，并用以检测绝缘栅双极晶体管的集电极的电压。
根据本发明的一实施例，其中取样电路包含多个电性串接、并联或串并联连接的电阻。
根据本发明的一实施例，其中短路保护电路包含开关与比较器。开关电性耦接于该绝缘栅双极晶体管，其中开关的一寄生电容经由绝缘栅双极晶体管的集电极的电压进行充电，以产生一检测电压。当开关为关断时，绝缘栅双极晶体管的集电极的电压对寄生电容进行充电。比较器用以比较检测电压与参考电压以产生该短路保护信号。当绝缘栅双极晶体管短路时，检测电压大于参考电压。
根据本发明的一实施例，其中短路保护电路更包含取样电路。取样电路电性耦接于绝缘栅双极晶体管与开关之间，并用以检测绝缘栅双极晶体管的集电极的电压。
根据本发明的一实施例，短路保护电路包含比较器与开关。比较器用以接收一检测电压，并比较检测电压与参考电压以产生短路保护信号。当绝缘栅双极晶体管短路时，检测电压大于参考电压。开关电性耦接比较器，并用以根据控制信号导通或关断。当开关为关断时，比较器接收检测电压。
根据本发明的一实施例，短路保护电路更包含取样电路。取样电路电性耦接于绝缘栅双极晶体管、比较器与开关，并用以检测绝缘栅双极晶体管的集电极的电压，以产生检测电压。
根据本发明的一实施例，其中调变信号的上升沿与控制信号的下降沿之间具有延迟时间。
根据本发明的一实施例，其中当调变信号处于高电平时，绝缘栅双极晶体管为导通，且当调变信号处于低电平时，绝缘栅双极晶体管为关断。
根据本发明的一实施例，其中调变信号是自控制模块所输出。
根据本发明的一实施例，其中当调变信号处于高电平时，开关在延迟时间内为导通，并在延迟时间后为关断。
根据本发明的一实施例，其中当调变信号处于低电平时，开关为导通。
根据本发明的一实施例，功率变换器更包含至少一桥臂。功率半导体开关设置于至少一桥臂内。
本发明又一态样在于提供一种短路保护电路。短路保护电路用以产生短路保护信号，以在绝缘栅双极晶体管发生短路时关断绝缘栅双极晶体管，其中绝缘栅双极晶体管经由信号处理模块所产生的驱动信号所驱动。短路保护电路包含比较器与开关。比较器电性耦接绝缘栅双极晶体管，并用以接收检测电压，并比较检测电压与参考电压，在检测电压大于参考电压时，产生短路保护信号。开关电性耦接于比较器和绝缘栅双极晶体管，并用以接收及根据控制信号关断，以使比较器接收检测电压。信号处理模块根据调变信号产生控制信号和驱动信号，信号处理模块根据短路保护信号关断绝缘栅双极晶体管，且调变信号的上升沿与控制信号的下降沿之间具有延迟时间。
根据本发明的一实施例，其中当调变信号处于高电平时，开关于延迟时间内为导通，并于延迟时间过后为关断。
根据本发明的一实施例，其中当调变信号处于低电平时，开关为导通。
根据本发明的一实施例，其中延迟时间为从调变信号的上升沿时刻至绝缘栅双极晶体管的集电极与发射极之间的电压下降至绝缘栅双极晶体管的饱和电压时刻的时间。
根据本发明的一实施例，其中延迟时间为可调数值。
根据本发明的一实施例，其中前述的短路保护电路更包含取样电路。取样电路电性耦接于绝缘栅双极晶体管、比较器与开关之间，用以检测绝缘栅双极晶体管的集电极的电压，以产生检测电压。
根据本发明的一实施例，其中前述的取样电路包含取样电路包含多个电性串接、并联或串并联连接的电阻。
根据本发明的一实施例，其中当调变信号处于高电平时，绝缘栅双极晶体管为导通，且当调变信号处于低电平时，绝缘栅双极晶体管为关断。
根据本发明的一实施例，其中开关包含寄生电容。寄生电容用以经由绝缘栅双极晶体管的一集电极的电压进行充电，以产生检测电压。
根据本发明的一实施例，其中短路保护电路更包含电容。电容电性耦接于该开关和该比较器，用以经由绝缘栅双极晶体管的一集电极的电压进行充电，以产生检测电压。
本发明的另一态样系于提供一种控制方法，适用于绝缘栅双极晶体管，其中绝缘栅双极晶体管根据驱动信号而导通或关断，控制方法包含下列步骤：当绝缘栅双极晶体管为关断时，经由控制信号导通开关，其中开关电性耦接比较器，且比较器电性耦接绝缘栅双极晶体管的集电极；经由信号处理模块根据调变信号产生控制信号和驱动信号，其中调变信号的上升沿与控制信号的下降沿之间具有延迟时间；当绝缘栅双极晶体管为导通时，在延迟时间后关断开关，以使比较器接收检测电压；以及当检测电压大于一参考电压时，产生短路保护信号至信号处理模块，以关断绝缘栅双极晶体管。
根据本发明的一实施例，其中产生检测电压的步骤包含：藉由取样电路检测绝缘栅双极晶体管的集电极的电压，以产生检测电压。
根据本发明的一实施例，其中产生检测电压的步骤包含：藉由一电容产生检测电压，其中电容电性耦接于绝缘栅双极晶体管、开关和比较器，当开关关闭时，绝缘栅双极晶体管的一集电极的电压对电容进行充电。
根据本发明的一实施例，其中产生检测电压的步骤包含：藉由开关的一寄生电容产生检测电压，其中当开关关闭时，绝缘栅双极晶体管的集电极的电压对寄生电容进行充电。
根据本发明的一实施例，其中当调变信号处于高电平时，开关于延迟时间内为导通，并在延迟时间后为关断。
根据本发明的一实施例，其中当调变信号处于低电平，开关为导通。
根据本发明的一实施例，其中当开关为导通时，检测电压为零。
根据本发明的一实施例，其中延迟时间为从调变信号的上升沿时刻至绝缘栅双极晶体管的集电极与射极之间的电压下降至绝缘栅双极晶体管的饱和电压时刻的时间。
根据本发明的一实施例，其中在该调变信号处于高电平时，绝缘栅双极晶体管为导通；在调变信号处于低电平时，该绝缘栅双极晶体管为关断。
根据本发明的一实施例，前述的控制方法更包含：藉由控制模块产生调变信号。
根据本发明的一实施例，前述的绝缘栅双极晶体管设置于一功率变换器的至少一桥臂中，且控制方法更包含：回传短路保护信号至控制模块；以及藉由控制模块输出关闭信号，以关闭至少一桥臂中的另一绝缘栅双极晶体管。
综上所述，本发明的技术方案与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。藉由上述技术方案，可达到相当的技术进步，并具有产业上的广泛利用价值，本揭示内容在驱动器设置延迟时间以进行短路保护，可降低功率半导体开关承受短路电流与大电压的时间，进而提高功率变换器与功率半导体开关的可靠度。
附图说明
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附附图的说明如下：
图1A绘示一种绝缘栅双极晶体管的示意图；
图1B绘示图1A所示的绝缘栅双极晶体管发生短路时的波形示意图；
图2根据本发明的一实施例绘示一种功率变换器的示意图；
图3A根据本发明的一实施例绘示一种短路保护电路的示意图；
图3B根据本发明的一实施例绘示一种短路保护电路的示意图；
图3C根据本发明的一实施例绘示图3A所示的短路保护电路的操作波形图；
图3D根据本发明的一实施例绘示图3A所示的短路保护电路增大RC时间常数后的操作波形图；
图4A根据本发明的又一实施例绘示一种控制方法的流程图；
图4B根据图4A的实施例绘示图3A所示的短路保护电路的操作波形图；
图4C根据图4B所示的实施例绘示当功率变换器发生短路的操作波形图；
图5A根据本发明的一实施例绘示一种两电平桥臂500的示意图；以及
图5B根据本发明又一实施例绘示一种三电平桥臂520的示意图。
其中，附图标记说明如下：
为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂，所附符号的说明如下：
100、310：绝缘栅双极晶体管
210、210a、210b、210c、210d：功率半导体开关
101、102：波形
200：功率变换器
201a：控制模块
201b：驱动器
202：原边电路
204：变压器
206：信号处理模块
206a：信号处理电路
206b：其他保护电路
206c：推挽放大电路
208、308a、308b：短路保护电路
C1：电容
SW：开关
312：比较器
314：取样电路
400：方法
S402、S404、S406、S408：步骤
500：两电平桥臂
520：三电平桥臂
R1、R2～Rn：电阻
OUT：输出电压
PWM：脉波宽度调变信号
P：脉冲信号
VREF：参考电压
VDE：检测电压
VP1：短路保护信号
VP2：保护信号
VE1：驱动信号
VGE、VCE：电压
VCE_SAT：饱和电压
VC1、EN：控制信号
IIGBT：电流
t1、t2、t3、t4、tb、tR：时间
D1、D2：二极管
(G)：栅极
(C)：集电极
(E)：发射极
具体实施方式
下文举实施例配合所附附图作详细说明，但所提供的实施例并非用以限制本发明所涵盖的范围，而结构操作的描述非用以限制其执行的顺序，任何由元件重新组合的结构，所产生具有均等功效的装置，皆为本发明所涵盖的范围。此外，附图仅以说明为目的，并未依照原尺寸作图。为使便于理解，下述说明中相同元件将以相同的符号标示来说明。
在全篇说明书与权利要求所使用的用词(terms)，除有特别注明外，通常具有每个用词使用在此领域中、在此揭露的内容中与特殊内容中的平常意义。某些用以描述本揭露的用词将于下或在此说明书的别处讨论，以提供本领域技术人员在有关本揭露的描述上额外的引导。
关于本文中所使用的”约”、”大约”或”大致”一般通常是指数值的误差或范围于百分之二十以内，较好地是于百分之十以内，而更佳地则是于百分之五以内。文中若无明确说明，其所提及的数值皆视作为近似值，例如可如”约”、”大约”或”大致”所表示的误差或范围，或其他近似值。
关于本文中所使用的”第一”、”第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的元件或操作而已。
其次，在本文中所使用的用词”包含”、”包括”、”具有、”含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于此。
另外，关于本文中所使用的”耦接”或”连接”，均可指二或多个元件相互直接作实体或电性接触，或是相互间接作实体或电性接触，亦可指二或多个元件相互操作或动作。
请参照图2，图2根据本发明的一实施例绘示一种功率变换器200的示意图。如图2所示，功率变换器200包含控制模块201a、多个驱动器201b与多个功率半导体开关210。控制模块201a分别控制多个驱动器201b。在各个实施例中，控制模块201a包含处理器、控制芯片等等。多个功率半导体开关210彼此互相串叠至地，并经由对应的驱动器201b所驱动，以产生输出电压OUT。驱动器201b包含原边电路202、变压器204、信号处理模块206以及短路保护电路208。其中，在各个实施例中，功率半导体开关210包含绝缘栅双极晶体管(IGBT)，金属氧化物半导体场效晶体管(MOSFET)，集成门极换向型晶闸管(integrated gated commutated thyristor，IGCT)等全控型半导体功率开关器件。
原边电路202用以接收由控制模块201a所输出的调变信号PWM，其中，调变信号PWM为具有高低电平的逻辑电平信号，并根据调变信号产生脉冲信号P，其中脉冲信号P包含开通脉冲信号和关断脉冲信号，开通脉冲信号的宽度和关断脉冲信号的宽度分别可以为50ns—10us的任一值，其中开通脉冲信号对应于PWM信号的上升沿，关断脉冲信号对应于PWM信号的下降沿，经由变压器204输入脉冲信号P至信号处理模块206。于一些实施例中，上述的调变信号PWM可为脉冲宽度调制信号(Pulse-WidthModulation，PWM)。信号处理模块206电性连接至功率半导体开关210的控制端(例如:栅极(G))。信号处理模块206用以接收由原边电路202产生的脉冲信号P，并且根据脉冲信号P产生控制信号EN至短路保护电路208，并产生驱动信号VE1以选择性地导通或关断功率半导体开关210，藉此调整输出电压OUT(例如：调整功率变换器200所输出的直流电压)。需要说明的是，脉冲信号P是根据调变信号PWM而产生。因此，脉冲信号P与调变信号PWM存在一定的联系。举例而言，信号处理模块206接收脉冲信号P所产生后述的驱动信号VE1可与调变信号PWM具有相同的相位，亦即，当信号处理模块206接收到开通脉冲信号时，将该开通脉冲信号锁存于高电平；当信号处理模块接收到关断脉冲信号时，将关断脉冲信号锁存于低电平，故而将开通脉冲信号和关断脉冲信号经锁存处理后产生具有高低电平的驱动信号，再经放大处理输出具有驱动能力的驱动信号VE1，驱动信号VE1的上升沿对应于开通脉冲信号，驱动信号VE1的下降沿对应于关断脉冲信号。
在本实施例中，信号处理模块可根据调变信号PWM产生控制信号EN至短路保护电路208，并产生驱动信号VE1以选择性地导通或关断功率半导体开关210，藉此调整输出电压OUT。
在一些实施例中，信号处理模块206可为控制芯片或数字信号处理器，但不限于此。在另一实施例中，信号处理模块206包含信号处理电路206a、其他保护电路206b与推挽放大电路206c。信号处理电路206a用以根据调变信号PWM输出驱动信号VE1，其实质是将在原边电路202输出的开通脉冲信号和关断脉冲信号进行脉宽调变处理，以产生具有高低电平的驱动信号。信号处理电路206a更可根据短路保护电路208所输出的短路保护信号VP1与其他保护电路206b输出的保护信号VP2而关断功率半导体开关210，藉此对功率半导体开关210进行短路保护与各种类型的保护。
于各个实施例中，其他保护电路206b包含过电流保护电路、过电压保护电路、过温保护电路或其它类型的保护电路。推挽放大电路206c用以增加驱动信号VE1的驱动能力，以驱动功率半导体开关210，其中推挽放大电路206c用以对具有高低电平的驱动信号进行放大处理，使其足以驱动功率半导体开关。
短路保护电路208电性连接功率半导体开关210，并用以根据控制信号EN与功率半导体开关210的短路状态而产生前述的短路保护信号VP1，使得当功率半导体开关210发生短路时，信号处理模块206根据短路保护信号VP1而关断功率半导体开关210，以提高功率半导体开关210的可靠度。
本发明以下段落将提出数个实施例，可用以实现上述的短路保护电路208所述的功能与操作。下述各个实施例将以功率半导体开关210为绝缘栅双极晶体管IGBT进行说明，但本发明并不仅以下列的实施例为限。
请参照图3A，图3A根据本发明的一实施例绘示一种短路保护电路308a的示意图。如图3A所示，短路保护电路308a包含电容C1、比较器312、开关SW以及取样电路314。电容C1可经由取样电路314电性连接至绝缘栅双极晶体管310的集电极(C)，以经由集电极(C)的电压进行充电而产生检测电压VDE。比较器312电性连接电容C1，并用以比较检测电压VDE与参考电压VREF而产生短路保护信号VP1。开关SW电性并接电容C1，并根据控制信号EN选择性地导通或关断。当开关SW为导通时，可使电容C1进行放电，以使电容C1的电压下拉至零。取样电路314包含多个电性串接、并联或串并联相接的多个电阻R1～Rn，但不限于此，取样电路314亦可为各种类型的电压感测电路。当开关SW为关断时，绝缘栅双极晶体管310的集电极(C)的电压可透过多个电性串接的电阻R1～Rn对电容C1进行充电。
如先前所述，当功率变换器200发生短路时，绝缘栅双极晶体管310的集电极(C)与射极(E)之间的电压VCE会升高，并透过多个电性串接的电阻R1～Rn对电容C1进行充电。在短路发生时，电容C1上的检测电压VDE会被充电至高于参考电压VREF时，比较器312会改变短路保护信号VP1的状态，以关断绝缘栅双极晶体管310。
或者，在另一些实施例中，上述的电容C1可为开关SW的寄生电容。换句话说，开关SW的寄生电容亦可经由绝缘栅双极晶体管310的集电极(C)的电压进行充电，而产生检测电压VDE，进而完成与上述相同的短路保护操作。
请参照图3B，图3B根据本发明的一实施例绘示一种短路保护电路308b的示意图。相较于前述所示的短路保护电路308a，图3B中的短路保护电路308b可不用设置额外电容或寄生电容即可进行操作。
具体而言，于此例中，开关SW电性耦接至比较器312。取样电路314可藉由检测绝缘栅双极晶体管310的集电极(C)的电压而直接产生检测电压VDE至比较器312。比较器312用以接收检测电压VDE与参考电压VREF，并在开关SW关断时比较检测电压VDE与参考电压VREF。在检测电压VDE高于参考电压VREF时(亦即绝缘栅双极晶体管310发生短路)，比较器312改变短路保护信号VP1的状态，而关断绝缘栅双极晶体管310。而在开关SW1为导通时，检测电压VDE会经由开关SW被下拉至地，此时比较器312会保持短路保护信号VP1的状态，以使绝缘栅双极晶体管310可正常操作。于各个实施例中，参考电压VREF可根据不同的设置方式进行调整。
请参照图3C，图3C根据本发明的一实施例绘示图3A所示的短路保护电路的操作波形图。为了方便说明，下述说明请一并参照图3A所示的短路保护电路308a，但其相关操作与说明可推广应用至图3B的实施例。如图3C所示，当绝缘栅双极晶体管310正常关断时(即时间t3)，前述的电压VCE亦会增高(即时间t4)，此时短路保护电路308a可能会误判为发生短路而关断绝缘栅双极晶体管310。
因此，在此实施例中，短路保护电路308a可藉由导通开关SW而使电容C1进行放电，以下拉检测电压VDE，藉此避免绝缘栅双极晶体管310被不正确地关断。
在一实施例中，在正常操作的情形下，驱动信号VE1与调变信号PWM的相位可设置为相同，控制信号EN则与调变信号PWM的相位可设置为相反，需要说明的是，本实施例中驱动信号VE1与调变信号PWM的相位设置为相同指的是，于调变信号PWM处于高电平时，驱动信号VE1也为高电平；于调变信号PWM处于低电平时，驱动信号VE1也为低电平。同样地，控制信号EN则与调变信号PWM的相位可设置为相反指的是，于调变信号PWM处于高电平时，控制信号EN为低电平；于调变信号PWM处于低电平时，控制信号EN为高电平。据此，在正常操作的情形下，当绝缘栅双极晶体管310为导通时，开关SW会被控制信号EN关断，而使电容C1可正确地被电压VCE所充电。相反地，当绝缘栅双极晶体管310为关断时，开关SW会被控制信号EN导通，此时电容C1可经由开关SW进行放电，以使得检测电压VDE的电平可降低至零，进而避免绝缘栅双极晶体管310的工作状态被不正确地改变。
然而，由于信号的传递延迟与绝缘栅双极晶体管310的元件特性，在绝缘栅双极晶体管310的导通过程中，电压VGE会逐渐上升，且电压VCE会缓慢地下降至饱和电压VCE_SAT。因此，从调变信号PWM的上升沿时刻到绝缘栅双极晶体管310的集电极(C)与射极(E)之间的电压VCE下降至绝缘栅双极晶体管310的饱和电压VCE_SAT时刻的间的延迟时间(如后图3D所示的延迟时间tb)内，短路保护电路308a仍可能会误认为功率变换器200出现短路而误改变绝缘栅双极晶体管310的工作状态。
请参照图3D，图3D根据本发明的一实施例绘示图3A所示的短路保护电路308a增大RC时间常数后的操作波形图。相较于图3C所示的实施例，如图3D所示，考虑到前述延迟时间tb的影响，在此例中可藉由增大取样电路314的多个电阻R1～Rn的电阻值或电容C1的容值，以增加电压VCE对电容C1充电的RC时间常数。如此，在延迟时间tb内，检测电压VDE上升至低于参考电压VREF的电平，以避免误将绝缘栅双极晶体管310关断。
然而，若RC时间常数太大，当功率变换器200发生短路时，会影响到短路保护电路308a关断绝缘栅双极晶体管210的反应时间。在图3C所示的实施例中，如图3D所示，当短路发生时，由于电容C1充电的速度变慢，使得检测电压VDE上升的时间变长，绝缘栅双极晶体管310需承受短路电流与大电压的时间会延长时间tR，而使绝缘栅双极晶体管310的可靠度降低。
请参照图3C的实施例和图3D的实施例，为了避免前述时间tb与时间tR所造成的问题，在本实施例中调变信号PWM与控制信号EN之间更进一步地设置延迟时间tb。功率半导体开关210在延迟时间tb内为导通过程，短路保护电路308a可根据控制信号EN而在延迟时间tb内保持绝缘栅双极晶体管310的工作状态，以避免绝缘栅双极晶体管310被错误判定为出现短路。于本实施例中，延迟时间tb为从调变信号的上升沿时刻到绝缘栅双极晶体管310的集电极(C)与射极(E)之间的电压VCE下降至绝缘栅双极晶体管310的饱和电压VCE_SAT时刻之间的时间。
图4A根据本发明的又一实施例绘示一种控制方法400的流程图，图4B根据图4A的实施例绘示图3A所示的短路保护电路的操作波形图。为了方便说明，下述说明请同时参照图3A、图4A与图4B，控制方法400将与短路保护电路308a的操作会一并进行说明。
如图4B所示，为了避免前述时间tb与时间tR所造成的问题，在本实施例中更进一步地在调变信号PWM由上升沿(例如：时间t1)与控制信号EN的下降沿(例如：时间t2)之间设置了前述的延迟时间tb。如此，在绝缘栅双极晶体管310为导通时，短路保护电路308a可根据控制信号EN而在延迟时间tb内保持绝缘栅双极晶体管310的工作状态，以避免绝缘栅双极晶体管310被错误判定为出现短路。
请一并参照图2、图3A与图4A至图4C，控制方法400包含步骤S402、步骤S404、步骤S406与步骤S408。于步骤S402中，当绝缘栅双极晶体管310为关断时，信号处理模块206输出控制信号EN，以导通开关SW。因此，由于当绝缘栅双极晶体管310为关断时，可不需短路保护电路208进行短路保护。因此，此时可使开关SW导通，藉此将电容C1的电压重置至零，以确保短路保护电路208不动作。
于步骤S404中，信号处理模块206根据调变信号PWM产生上述的控制信号EN与驱动信号VE1，其中调变信号PWM的上升沿(如图4B中的时间t1)与控制信号EN的下降沿(如图4B中的时间t2)之间具有延迟时间tb。具体而言，当位于调变信号PWM的上升沿时(亦即时间t1)以及当位于调变信号PWM处于高电平时，绝缘栅双极晶体管310为导通。反的，当位于调变信号PWM的下降沿时以及当位于调变信号PWM处于低电平时，绝缘栅双极晶体管310则为关断。
再者，在调变信号PWM处于高电平时，开关SW在延迟时间tb内为导通，并延迟时间tb后切换为关断。当处于调变信号PWM处于低电平时，开关SW会保持导通。如此，可利用控制开关SW在延迟时间tb内使电容C1的电压(亦即检测电压VDE)保持为零，而使短路保护电路208不动作，并在延迟时间tb后让电容C1可经由绝缘栅双极晶体管310的集电极(C)的电压进行充电，以正确检测绝缘栅双极晶体管310的短路状态。
于步骤S406中，当绝缘栅双极晶体管310为导通时，信号处理模块206可在延迟时间tb后关断开关SW，以使电容C1可经由绝缘栅双晶体管310的集电极(C)的电压进行充电，以产生检测电压VDE。例如，如图3A所示，绝缘栅双极晶体管310可经由取样电路314而对电容C1进行充电，并产生检测电压VDE至比较器312。
于步骤S408中，当检测电压VDE大于参考电压VREF时(亦即绝缘栅双晶体管310出现短路状态时)，短路保护电路208产生短路保护信号VP1至信号处理模块206，以关断绝缘栅双晶体管310。
相较于图3C或图3D的实施例，如图4B所示，在本实施例中，调变信号PWM的上升沿(即时间t1)与控制信号EN的下降沿(即时间t2)之间具有延迟时间tb。如此，可使绝缘栅双极晶体管310在关断时或在延迟时间tb内，开关SW皆为导通，而使电容C1进行放电，以维持绝缘栅双极晶体管310的工作状态。如此，取样电路314可不用加大RC时间常数来避免短路保护电路308a不正确的操作，进而使绝缘栅双极晶体管310在短路时，电容C1可以快速地被电压VCE充电。
实作上，延迟时间tb可根据绝缘栅双极晶体管310的元件规格得知或是事先进行量测。然后，再藉由信号处理模块206对控制信号EN设置前述的延迟时间tb。于各个实施例中，上述的延迟时间tb为可调数值。例如，本领域的技术人员可视所选用的功率半导体开关(例如：绝缘栅双极晶体管310)的元件特性对延迟时间tb进行调整。
请参照图4C，图4C根据图4B所示的实施例绘示当功率变换器200发生短路的操作波形图。如图4C所示，当发生短路时，检测电压VDE可在极短的时间内充电至大于参考电压VREF，使比较器312改变短路保护信号VP1的状态，例如，短路保护信号VP1从高电平转变为低电平，进而关断绝缘栅双极晶体管310。
相较于图3C的实施例，本实施例降低了绝缘栅双极晶体管310需承受短路电流与大电压的时间。而且在本实施例中，当绝缘栅双极晶体管310切换至导通时所引起的噪声可经由开关SW滤除，进而提升短路保护电路308的可靠度与抗噪声干扰性。
上述的各个实施例仅为例示，本发明所示的短路保护电路308a与控制方法400亦可应用于具有多个串联或并联的功率半导体开关210或多电平桥臂的功率变换器。举例而言，请参照图5A与图5B，图5A根据本发明的一实施例绘示一种两电平桥臂500的示意图，图5B根据本发明又一实施例绘示一种三电平桥臂520的示意图。
在一实施例中，先前所述的驱动器201b可适用于具有如图5A所示的两电平桥臂500的功率变换器。或者，在另一实施例中，短路保护电路308亦可适用于具有如图5B所示的三电平桥臂520的功率变换器。
举例而言，如图5A所示，两电平桥臂500包含第一功率半导体开关210a、第二功率半导体开关210b与多个驱动器201b。第一功率半导体开关210a的第一端(例如为集电极(C))电性耦接于母线电容模块的一端，第一功率半导体开关210a的第二端(例如为射极(S))用以产生输出电压OUT，且第一功率半导体开关210a的控制端(例如为栅极(G))电性耦接对应的驱动器201b，以经由驱动器201b所控制。同理，第二功率半导体开关210b的第一端电性耦接第一功率开关210a的第二端，第二功率半导体开关210b的第二端电性耦接至母线电容模块的另一端，且第二功率半导体开关210b的控制端亦电性耦接对应的驱动器201b，以经由驱动器201b所控制。
或者，如图5B所示，三电平桥臂520包含第一功率半导体开关210a、第二功率半导体开关210b、第三功率开关210c、第四功率半导体开关210d、二极管D1、D2与多个驱动器201b。
第一功率半导体开关210a的第一端电性耦接于母线电容模块的一端，且第一功率半导体开关210a的控制端电性耦接对应的驱动器201b。第二功率半导体开关210b的第一端电性耦接第一功率半导体开关210a的第二端，第二功率开关210b的第二端用以产生输出电压OUT，且第二功率半导体开关210b的控制端电性耦接对应的驱动器201b。第三功率半导体开关210c的第一端电性耦接第二功率半导体开关210b的第二端，且第三功率半导体开关210c的控制端电性耦接对应的驱动器201b。第四功率半导体开关210d的第一端电性耦接第三功率半导体开关210c的第二端，第四功率半导体开关210d的第二端电性耦接至母线电容模块的另一端，且第四功率开关210d的控制端电性耦接对应的驱动器201b。而二极管D1与二极管D2彼此相互串接，并电性耦接于第二功率半导体开关210b的第一端与第四功率半导体开关210d的第一端之间。
在两电平桥臂500或三电平桥臂520中，每一个功率半导体开关具有一个对应的驱动器201b，以分别检测对应的功率半导体开关的短路状态，以使具有多个功率半导体开关的桥臂结构可具有完整的短路保护机制。
此外，请同时参照图2与图5A，以两电平桥臂500为例，在本发明各实施例中，若当同一桥臂中的功率半导体开关210a～210b(例如为第二功率半导体开关210b)出现短路状态时，对应的驱动器201b中的信号处理模块206可将短路保护信号VP1回传至控制模块201a，而使控制模块201a可发出关闭信号至同一桥臂中另一功率半导体开关210对应的驱动器201b，藉此关断同一桥臂中的其他功率半导体开关(例如为功率半导体开关210a、210c与210d)，以及控制模块201a可发出关闭信号至其他桥臂中功率半导体开关对应的驱动器201b，以关断其他桥臂的功率半导体开关。如此，在多电平桥臂的应用中，可使各个功率半导体开关210a～210d的短路保护更加完善，以增加功率半导体开关210a～210d的可靠度。
综上所述，本发明所示的功率变换器、短路保护电路与控制方法可透过在驱动器设置延迟时间并进行短路保护，可降低功率半导体开关承受短路电流与大电压的时间，进而提高功率变换器与功率半导体开关的可靠度。
虽然本发明已以实施方式揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。

Claims (38)

1.一种功率变换器，该功率变换器用以产生一输出电压，该功率变换器包含：
一功率半导体开关，用以根据一驱动信号调整该输出电压；
一短路保护电路，用以根据一控制信号与该功率半导体开关的一短路状态产生一短路保护信号；以及
一信号处理模块，电性连接该功率半导体开关和该短路保护电路，用以根据一调变信号产生该控制信号和该驱动信号，并根据该短路保护信号关断该功率半导体开关；
其中该调变信号与该控制信号具有一延迟时间，且该功率半导体开关在该延迟时间内为导通。
2.如权利要求1所述的功率变换器，其中该功率半导体开关包含一绝缘栅双极晶体管，且该短路保护电路电性耦接于该绝缘栅双极晶体管的一集电极，该信号处理模块电性耦接于该绝缘栅双极晶体管的一栅极。
3.如权利要求2所述的功率变换器，其中该延迟时间为从该调变信号的一上升沿时刻到该绝缘栅双极晶体管的集电极与发射极之间的电压下降至该绝缘栅双极晶体管的一饱和电压时刻的时间。
4.如权利要求2所述的功率变换器，其中该延迟时间为一可调数值。
5.如权利要求2所述的功率变换器，其中该短路保护电路包含：
一电容，用以根据该绝缘栅双极晶体管的该集电极的电压进行充电，以产生一检测电压；
一比较器，用以比较该检测电压与一参考电压以产生该短路保护信号，其中当该绝缘栅双极晶体管短路时，该检测电压大于该参考电压；以及
一开关，电性并接该电容，并用以根据该控制信号导通或关断，其中，当该开关为关断时，该绝缘栅双极晶体管的该集电极的电压对该电容进行充电。
6.如权利要求5所述的功率变换器，其中该短路保护电路更包含：
一取样电路，电性耦接于该绝缘栅双极晶体管与该电容之间，用以检测该绝缘栅双极晶体管的该集电极的电压。
7.如权利要求6所述的功率变换器，其中该取样电路包含多个电性串接、并联或串并联连接的电阻。
8.如权利要求2所述的功率变换器，其中该短路保护电路包含：
一开关，电性耦接于该绝缘栅双极晶体管，并用以根据该控制信号导通或关断，其中该开关的一寄生电容经由该绝缘栅双极晶体管的该集电极的电压进行充电，以产生一检测电压，当该开关为关断时，该绝缘栅双极晶体管的该集电极的电压对该寄生电容进行充电；以及
一比较器，用以比较该检测电压与一参考电压以产生该短路保护信号，其中当该绝缘栅双极晶体管短路时，该检测电压大于该参考电压。
9.如权利要求8所述的功率变换器，其中该短路保护电路更包含：
一取样电路，电性耦接于该绝缘栅双极晶体管与该开关之间，用以检测该绝缘栅双极晶体管的该集电极的电压。
10.如权利要求2所述的功率变换器，其中该短路保护电路包含：
一比较器，用以接收一检测电压，并比较该检测电压与一参考电压以产生该短路保护信号，其中当该绝缘栅双极晶体管短路时，该检测电压大于该参考电压；以及
一开关，电性耦接于该比较器，并用以根据该控制信号导通或关断，其中，当该开关为关断时，该比较器接收该检测电压。
11.如权利要求10所述的功率变换器，其中该短路保护电路更包含：
一取样电路，电性耦接于该绝缘栅双极晶体管、该比较器与该开关，用以检测该绝缘栅双极晶体管的该集电极的电压，以产生该检测电压。
12.如权利要求1所述的功率变换器，其中该调变信号的一上升沿与该控制信号的一下降沿之间具有该延迟时间。
13.如权利要求2所述的功率变换器，其中当该调变信号处于一高电平时，该绝缘栅双极晶体管为导通，且当该调变信号处于一低电平时，该绝缘栅双极晶体管为关断。
14.如权利要求1所述的功率变换器，其中该调变信号自一控制模块所输出。
15.如权利要求5、8或10所述的功率变换器，其中当该调变信号处于高电平时，该开关在该延迟时间内为导通，并在该延迟时间后为关断。
16.如权利要求5、8或10所述的功率变换器，其中当该调变信号处于低电平时，该开关为导通。
17.如权利要求1至14中任一项所述的功率变换器，更包含至少一桥臂，且该功率半导体开关设置于该至少一桥臂内。
18.一种短路保护电路，用以产生一短路保护信号，以在一绝缘栅双极晶体管发生短路时关断该绝缘栅双极晶体管，其中该绝缘栅双极晶体管经由一信号处理模块所产生的一驱动信号所驱动，该短路保护电路包含：
一比较器，电性耦接于该绝缘栅双极晶体管，并用以接收一检测电压，并比较该检测电压与一参考电压，在该检测电压大于该参考电压时，产生该短路保护信号；以及
一开关，电性耦接于该比较器和该绝缘栅双极晶体管，用以接收并根据一控制信号关断，以使该比较器接收该检测电压，
其中该信号处理模块根据一调变信号产生该控制信号和该驱动信号，该信号处理模块根据该短路保护信号关断该绝缘栅双极晶体管，且该调变信号的一上升沿与该控制信号的一下降沿之间具有一延迟时间。
19.如权利要求18所述的短路保护电路，其中当该调变信号处于高电平时，该开关于该延迟时间内为导通，并于该延迟时间过后为关断。
20.如权利要求18所述的短路保护电路，其中当该调变信号处于低电平时，该开关为导通。
21.如权利要求18所述的短路保护电路，其中该延迟时间为从该调变信号的该上升沿时刻至该绝缘栅双极晶体管的该集电极与一发射极之间的电压下降至该绝缘栅双极晶体管的一饱和电压时刻的时间。
22.如权利要求18所述的短路保护电路，其中该延迟时间为一可调数值。
23.如权利要求18所述的短路保护电路，更包含：
一取样电路，电性耦接于该绝缘栅双极晶体管、该比较器与该开关，用以检测该绝缘栅双极晶体管的一集电极的电压，以产生该检测电压。
24.如权利要求23所述的短路保护电路，其中该取样电路包含多个电性串接、并联或串并联连接的电阻。
25.如权利要求18所述的短路保护电路，其中当该调变信号处于一高电平时，该绝缘栅双极晶体管为导通，且当该调变信号处于一低电平时，该绝缘栅双极晶体管为关断。
26.如权利要求18所述的短路保护电路，其中该开关包含：
一寄生电容，用以经由该绝缘栅双极晶体管的一集电极的电压进行充电，以产生该检测电压。
27.如权利要求18所述的短路保护电路，更包含：
一电容，电性耦接于该开关和该比较器，用以经由该绝缘栅双极晶体管的一集电极的电压进行充电，以产生该检测电压。
28.一种控制方法，适用于一绝缘栅双极晶体管，其中该绝缘栅双极晶体管根据一驱动信号而导通或关断，该控制方法包含：
当该绝缘栅双极晶体管为关断时，经由一控制信号导通一开关，其中该开关电性耦接于一比较器，且该比较器电性耦接该绝缘栅双极晶体管的一集电极；
经由一信号处理模块根据一调变信号产生该控制信号和该驱动信号，其中该调变信号的上升沿与该控制信号下降沿之间具有一延迟时间；
当该绝缘栅双极晶体管为导通时，在该延迟时间后关断该开关，以使该比较器接收一检测电压；以及
当该检测电压大于一参考电压时，产生一短路保护信号至该信号处理模块，以关断该绝缘栅双极晶体管。
29.如权利要求28所述的控制方法，其中产生该检测电压的步骤包含：
藉由一取样电路检测该绝缘栅双极晶体管的该集电极的该电压，以产生该检测电压。
30.如权利要求28所述的控制方法，其中产生该检测电压的步骤包含：
藉由一电容产生该检测电压，其中该电容电性耦接于该绝缘栅双极晶体管、该开关和该比较器，当该开关关闭时，该绝缘栅双极晶体管的一集电极的电压对该电容进行充电。
31.如权利要求28所述的控制方法，其中产生该检测电压的步骤包含：
藉由该开关的一寄生电容产生该检测电压，其中当该开关关闭时，该绝缘栅双极晶体管的一集电极的电压对该寄生电容进行充电。
32.如权利要求28所述的控制方法，其中当该调变信号处于高电平时，该开关于该延迟时间内为导通，并在该延迟时间后为关断。
33.如权利要求28所述的控制方法，其中当该调变信号处于低电平时，该开关为导通。
34.如权利要求33所述的控制方法，当该开关为导通时，该检测电压为零。
35.如权利要求28所述的控制方法，其中该延迟时间为从该调变信号的该上升沿时刻至该绝缘栅双极晶体管的该集电极与一射极的间的电压下降至该绝缘栅双极晶体管的一饱和电压时刻的时间。
36.如权利要求28所述的控制方法，其中当该调变信号处于高电平时，该绝缘栅双极晶体管为导通，当该调变信号处于低电平时，该绝缘栅双极晶体管为关断。
37.如权利要求28所述的控制方法，更包含：
藉由一控制模块输出该调变信号。
38.如权利要求37所述的控制方法，其中该绝缘栅双极晶体管设置于一功率变换器的至少一桥臂中，该控制方法更包含：
回传该短路保护信号至该控制模块；以及
藉由该控制模块输出一关闭信号，以关断该至少一桥臂中的另一绝缘栅双极晶体管。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3118995A1 (en) * 2015-07-15 2017-01-18 LSIS Co., Ltd. Driving device of gate driver
CN110048584A (zh) * 2018-01-12 2019-07-23 Abb瑞士股份有限公司 确定及补偿功率晶体管延迟
CN110798186A (zh) * 2018-08-01 2020-02-14 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种用于功率半导体器件的驱动装置
CN111426887A (zh) * 2020-04-22 2020-07-17 四川大学 一种关于脉冲电流脉宽比较的方法
CN111459204A (zh) * 2020-03-31 2020-07-28 潍柴动力股份有限公司 车辆的温度控制方法、装置、设备、存储介质和车辆
TWI711253B (zh) * 2020-04-17 2020-11-21 產晶積體電路股份有限公司 短路保護功率轉換控制器
CN113839576A (zh) * 2021-08-06 2021-12-24 华为技术有限公司 驱动控制系统及方法

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103986310B (zh) * 2014-05-30 2017-07-14 台达电子企业管理（上海）有限公司 变流器电路及其开路检测方法
CN204967246U (zh) * 2015-09-25 2016-01-13 江森自控空调冷冻设备(无锡)有限公司 Igbt短路检测保护电路及基于igbt的可控整流电路
TWI750264B (zh) * 2016-12-09 2021-12-21 美商格蘭電子公司 過電壓保護環路及用於提供過電壓保護之方法
CN110474626A (zh) * 2019-05-10 2019-11-19 中智电气南京有限公司 一种基于数控车床伺服驱动器的igbt保护电路
CN111044573B (zh) * 2019-11-28 2022-04-08 浙江大华技术股份有限公司 气体传感器的故障检测电路及方法
US11387826B1 (en) 2020-12-21 2022-07-12 Semiconductor Components Industries, Llc Short circuit detection circuit
JP2023042412A (ja) * 2021-09-14 2023-03-27 株式会社東芝 電子回路、方法、電子システム及びコンピュータプログラム

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7135845B2 (en) * 2003-01-28 2006-11-14 Infineon Technologies Ag Drive circuit for a switch in a switching converter and method for driving a switch in a switching converter
CN101471561A (zh) * 2007-12-25 2009-07-01 三菱电机株式会社 包含开关元件的电力电路的故障检测装置
CN202026077U (zh) * 2010-12-10 2011-11-02 上海新进半导体制造有限公司 一种开关电源的短路保护电路及控制器、开关电源
CN102427219A (zh) * 2011-10-11 2012-04-25 常州联力自动化科技有限公司 三电平变换器功率管的短路保护系统及安全关断控制方法
CN102738772A (zh) * 2012-06-05 2012-10-17 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） 具有短路保护单元的变换器功率模块的保护控制方法
CN103036415A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 台达电子企业管理（上海）有限公司 一种功率半导体开关串联电路及其控制方法

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4442348B2 (ja) 2004-07-22 2010-03-31 株式会社日立製作所 電力変換装置
JP4777730B2 (ja) 2005-09-20 2011-09-21 セイコーインスツル株式会社 Ｄｃ−ｄｃコンバータ
US7760478B2 (en) 2007-03-16 2010-07-20 System General Corp. Control circuit with short-circuit protection for current sense terminal of power converters
JP5205083B2 (ja) 2008-03-07 2013-06-05 ルネサスエレクトロニクス株式会社 電源装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7135845B2 (en) * 2003-01-28 2006-11-14 Infineon Technologies Ag Drive circuit for a switch in a switching converter and method for driving a switch in a switching converter
CN101471561A (zh) * 2007-12-25 2009-07-01 三菱电机株式会社 包含开关元件的电力电路的故障检测装置
CN202026077U (zh) * 2010-12-10 2011-11-02 上海新进半导体制造有限公司 一种开关电源的短路保护电路及控制器、开关电源
CN103036415A (zh) * 2011-09-29 2013-04-10 台达电子企业管理（上海）有限公司 一种功率半导体开关串联电路及其控制方法
CN102427219A (zh) * 2011-10-11 2012-04-25 常州联力自动化科技有限公司 三电平变换器功率管的短路保护系统及安全关断控制方法
CN102738772A (zh) * 2012-06-05 2012-10-17 常熟开关制造有限公司(原常熟开关厂） 具有短路保护单元的变换器功率模块的保护控制方法

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3118995A1 (en) * 2015-07-15 2017-01-18 LSIS Co., Ltd. Driving device of gate driver
US9929729B2 (en) 2015-07-15 2018-03-27 Lsis Co., Ltd. Driving device of gate driver
CN110048584A (zh) * 2018-01-12 2019-07-23 Abb瑞士股份有限公司 确定及补偿功率晶体管延迟
CN110048584B (zh) * 2018-01-12 2021-04-13 Abb瑞士股份有限公司 确定及补偿功率晶体管延迟
US10985751B2 (en) 2018-01-12 2021-04-20 Abb Schweiz Ag Determining and compensating power transistor delay in parallel half bridge legs
CN110798186A (zh) * 2018-08-01 2020-02-14 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种用于功率半导体器件的驱动装置
CN110798186B (zh) * 2018-08-01 2023-09-08 中车株洲电力机车研究所有限公司 一种用于功率半导体器件的驱动装置
CN111459204A (zh) * 2020-03-31 2020-07-28 潍柴动力股份有限公司 车辆的温度控制方法、装置、设备、存储介质和车辆
TWI711253B (zh) * 2020-04-17 2020-11-21 產晶積體電路股份有限公司 短路保護功率轉換控制器
CN111426887A (zh) * 2020-04-22 2020-07-17 四川大学 一种关于脉冲电流脉宽比较的方法
CN113839576A (zh) * 2021-08-06 2021-12-24 华为技术有限公司 驱动控制系统及方法
CN113839576B (zh) * 2021-08-06 2023-12-15 华为技术有限公司 驱动控制系统及方法

Also Published As

Publication number Publication date
TWI600263B (zh) 2017-09-21
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US20150380926A1 (en) 2015-12-31

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