CN106533322A - 马达控制中的mosfet开关温度的计算 - Google Patents

马达控制中的mosfet开关温度的计算 Download PDF

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Abstract

本公开涉及马达控制中的MOSFET开关温度的计算。具体描述了用于监控一个或多个电路元件(诸如金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)开关)的操作温度的系统和技术，其中电路元件用于控制电动马达的至少一个相位。系统和技术可以通过确定在至少两个不同时刻得到的来自电路元件的至少两个电信号来计算温度。这产生精确的温度计算而不要求精确地已知每个对应电路元件的具体特性。

Description

马达控制中的MOSFET开关温度的计算
技术领域
本公开涉及用于计算用于控制电动马达的部件中的温度的系统和技术。
背景技术
智能电路可用于如驱动、监控和保护远程金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)免受外部故障以及例如由于过电流、短路或过温度所导致的损伤的任务。精确地监控MOSFET的温度可以在操作范围和成本节省方面具有显著的优势。
发明内容
总体上，本发明提供了监控一个或多个金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)开关的温度的系统和技术，其中MOSFET开关用于控制电动马达的至少一个相位。该系统和技术根据在至少两个不同时刻得到的至少两个测量值来计算温度。这允许精确的温度计算而不需要每个相应MOSFET的具体特性的预定知识。
在一个示例中，本发明的目的在于提供一种系统，包括：金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)开关，其被配置为控制电动马达的至少一个相位；以及控制单元，被配置为在两个以上不同时刻确定来自MOSFET开关的两个以上电信号，并且基于两个以上电信号计算MOSFET的操作温度。在该系统中，“MOSFET开关”定义包括漏极-源极沟道和与沟道平行定位的寄生二极管的晶体管。
在一些示例中，在第一预定时刻，马达控制单元确定MOSFET开关两端的第一漏极-源极电压，其等于寄生二极管两端的第一正向电压。同时，马达控制单元确定通过MOSFET开关的第一电流等于通过寄生二极管的第一电流。在第二预定时刻，马达控制单元确定MOSFET开关两端的第二漏极-源极电压等于寄生二极管两端的第二正向电压，并且通过MOSFET开关的第二电流等于通过寄生二极管的第二电流。第一和第二预定时刻可以对应于MOSFET处于“续流状态(freewheeling state)”的时刻。即，MOSFET沟道为OFF，并且电流通过沿正向流过寄生二极管而沿逆(负)向流过MOSFET。
马达控制单元可以基于寄生二极管两端的第一和第二正向电压以及通过寄生二极管的第一和第二电流测量的值计算MOSFET操作温度。在该示例中，通过MOSFET及其寄生二极管的电信号是时间变化信号。马达控制单元使用等式来计算仅取决于一些物理常数以及第一和第二正向电压和电流值的温度。通过使用不同时刻的时间变化信号的两个测量值，可以根据计算来排除设备参数。
在一些示例中，马达控制单元部分地基于每个相应MOSFET开关的计算操作温度，通过控制每个相应MOSFET开关操作来控制电动马达操作。一个或多个微处理器可被配置为监控和控制马达控制单元的操作。此外，系统电源可以被配置为将电能传输至马达控制单元，从而将电能传输至一个或多个MOSFET开关以进一步向马达的一个或多个相位分配电能。马达控制单元可以包括集成电路(IC)，集成电路控制IC外的一个或多个MOSFET，并且电动马达可以包括限定多个操作相位的多相马达。
在另一示例中，本发明的目的在于提供一种方法，包括在两个以上不同的时刻确定来自MOSFET开关的两个以上电信号，其中MOSFET开关被配置为控制电动马达的至少一个相位，并且其中MOSFET开关限定晶体管，该晶体管包括漏极-源极沟道以及与沟道平行定位的寄生二极管。该方法至少部分地基于两个以上电信号计算MOSFET开关的操作温度。
在一个示例中，确定两个以上电信号包括：在第一时刻，确定MOSFET开关两端的第一漏极-源极电压等于寄生二极管两端的第一正向电压，并且通过MOSFET开关的第一电流等于通过寄生二极管的第一电流。在第二时刻，确定MOSFET开关两端的第二漏极-源极电压等于寄生二极管两端的第二正向电压，并且通过MOSFET开关的第二电流等于通过寄生二极管的第二电流。在该示例中，该方法根据等式计算温度，其仅取决于一些物理常数以及第一和第二正向电压和电流值。在该示例中，第一电流测量的量级通常大于第二电流测量。电流在第一测量期间可以是负的，并且尽管该值可以较小，但量级仍然会大于第二测量的量级。
该方法可进一步控制一个或多个相应MOSFET开关的操作，从而部分地基于每个相应MOSFET开关的计算的操作温度控制电动马达操作的一个或多个相位。控制每个相应的MOSFET开关操作可以包括：控制相应MOSFET开关接通或断开的时间。
虽然参照MOSFET描述了本发明的技术，但可以找到具有其他电路元件的应用，其包括电沟道和与电沟道平行的寄生二极管。因此，在另一示例中，系统可以包括：电路元件，其中电路元件限定沟道和与沟道平行定位的寄生二极管；以及控制单元，被配置为在两个以上不同时刻确定来自电路元件的两个以上电信号，并且基于两个以上电信号计算电路元件的操作温度。电路元件在一些示例中可以为MOSFET，但是在其他示例中，电路元件可以对应于另一类型的电路元件，其包括电沟道和与电沟道平行的寄生二极管。
本公开的一个或多个示例的细节在以下附图和说明书中进行阐述。本公开的其他特征、目的和优势将根据说明书和附图以及权利要求而变得显而易见。
附图说明
图1是示出控制电动马达的系统的框图，其包括控制一个或多个MOSFET的马达控制单元，用于控制马达的一个或多个相位的电能。
图2是示出MOSFET控制和测量电路的细节的示图。
图3是示出时间变化信号和可在不同时刻测量的该信号上的点的示图。
图4A和图4B是分别示出多相位信号和多相位负载的示图。
图5是示出用于通过测量通过MOSFET的一个或多个电信号精确地计算MOSFET开关的温度的方法的流程图。
具体实施方式
本公开提供了监控一个或多个金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)开关的系统和技术，其中MOSFET开关用于控制电动马达的至少一个相位。所描述的系统和技术可以根据在至少两个不同时刻得到的电信号的至少两个测量值来计算温度。这允许精确的温度计算而不需要每个相应MOSFET的特定特性的精确知识。部分地基于这种温度计算，系统可以控制MOSFET开关的操作，从而控制马达操作。
该技术还可以利用MOSFET内的寄生二极管的存在。如此，该技术可以消除用于温度测量的专用二极管的需求。
根据本公开，用于测量温度的一个示例性技术使用诸如P/N结的电路元件。例如，二极管的P/N结或双极结晶体管(BJT)的基极-发射极(B-E)结。通过确定第一时刻通过P/N结的时间变化信号的电流(I)和正向电压(UF)以及第二不同时刻的第二电流和正向电压，可以计算P/N结的操作温度。该技术不要求电路元件的特定特性的精确的、详细的知识，诸如尺寸、掺杂等级、材料或其他器件参数。然而，在其他示例中，可以通过利用期望进行温度测量的元件固有的寄生元件的存在来消除专用电路元件的需求。具体地，当对MOSFET执行温度计算时，用于测量温度的系统可以通过利用寄生二极管(例如，MOSFET中)的存在而改善和简化。
MOSFET很好地适合于驱动负载，其中监控温度是非常重要的，因为每个MOSFET都具有本体二极管，其是MOSFET的固有副产品并且通过其物理组成中的PN结来形成(参见图1，项62)。监控电信号(诸如通过寄生(本体)二极管两端的电流和其两端的正向压降)使得可以计算本体二极管的温度。由于本体二极管是MOSFET的固有部分，其被定位为与MOSFET的漏极-源极沟道平行，所以本体二极管的温度是MOSFET的温度。
该二极管与MOSFET的漏极-源极沟道平行。该二极管可以通过多个名称表示，包括：反向二极管、反向并联二极管、续流(freewheeling)二极管、本体二极管、回扫二极管、吸收二极管、抑制二极管和寄生二极管。反向漏极电流不能被阻挡，因为本体被短路至源极，提供通过本体二极管的大电流路径。通过MOSFET的反向或负电流是通过本体二极管的正电流。这也被称为续流。
本公开的技术进行沿正向流过MOSFET寄生二极管的P/N结的时间变化电流的至少两次测量。在与每个相应电流测量的相同时刻，得到P/N结两端的正向压降(UF)。由于电流随时间变化，所以将存在至少一个电流测量(例如，I1)，其电平小于至少一个其他电流测量(I2)的电平。对于每个电流测量，将存在相应的正向压降(UF1和UF2)。这些测量与根据以下等式的温度相关，其可以针对温度(T)来求解。使用以下技术进行时间变化电流的两次测量不要求具体P/N结的精确知识(例如，掺杂等级、尺寸或其他器件参数)。
本公开的技术可以利用以下等式：
其中，k是玻尔兹曼常数，1.38E-23焦耳/开尔文，以及
q是电荷的量级(magnitude)，1.609E-19库伦。
存在其他技术可用于监控MOSFET开关的操作温度。然而，许多这样的技术会要求每个具体MOSFET的详细知识，诸如构造、漏极-源极沟道中的掺杂等级或其他参数。用于通过P/N结(诸如二极管)的电流的一个等式为：
I＝IS*(exp(V/(n*k*T/q))–1) (等式2)
其中，
I是通过二极管的电流，
V是二极管两端的电压(可以为正或负)，
k是玻尔兹曼常数，1.38E-23焦耳/开尔文，
T是以开尔文为单位的温度，
q是电荷的量级，1.609E-19库伦，
n是结常数(对于二极管通常约为2，对于晶体管通常约为1)，以及
IS是反向饱和电流。
该等式要求P/N结特性(IS和n)的精确知识。
在第一示例中，技术可用于监控续流期间MOSFET的寄生二极管(本体二极管)的单个正向压降(VDS)。该方法还要求精确已知技术和MOSFET的器件参数，并且需要对应的参数校正，诸如微控制器。为了得到这种精确知识，通常要求大量的实验测试来将测量的电信号与计算的温度相关联。然而，即使在大量测试之后，正常的MOSFET制造变化限制了所计算温度的精度。正常的制造变化会在给定供应商内的批量之间发生。这还会在不同的供应商之间存在差异，即使对于具有相同规格的MOSFET。这些差异会导致不太精确的温度测量。
在第二示例中，技术可用于监控单个时间点处的单个VDS压降和单个IDS电流，并且计算实际的MOSFET RDSon(与温度相关)。该技术假设电流将在测量期间保持恒定。该技术还可要求精确已知技术和MOSFET的器件参数，并且如上所述，通过系统的一些部分(诸如微控制器)需要进行对应的参数校正。该示例还具有如上所述的相同问题，即具有正常制造变化和精度较差的温度测量。第一和第二示例还可用于使用直流(DC)或不随时间变化的其他电源的应用。
在第三示例中，用于监控温度的技术可以使用用于感测温度的附加外部温度感测器件(例如，NTC电阻器或P/N结器件，诸如二极管)。该方法相对成本较高，并且仍然是不精确且较慢，因为难以将感测器件安装在充分接近MOSFET的适当位置以使它们良好热耦合。当监控绝缘栅双极晶体管(IGBT)中的温度时，可以需要外部温度感测器件。然而相反，MOSFET通常包括作为MOSFET固有部分的寄生二极管。通过利用寄生二极管的存在来用于温度测量，可以相对于使用外部传感器的技术实现优势，因为通过外部传感器，感测器件对被测量温度的邻近会导致不太精确的温度测量。
例如，专用温度传感器的使用可以导致温度精度在+/-30℃以上变化。这表示使用用于检测MOSFET中的温度的专用传感器的系统可以要求MOSFET在非常不保守的温度(低于最大温度)下操作，从而导致测量的变化。作为示例，具有不太精确的温度监控的电动马达驱动系统需要在小于125℃的温度下操作以确保可靠的性能。然而，具有+/-5℃的精度的比较系统可以在增加的温度范围(例如，多达140℃)内操作，这是因为实际系统操作温度的较大确定性。
此外，利用不太精确的温度测量，设计者不能确定系统的实际温度。系统部件(壳体、电路板或其他部件)可要求过度设计来实现可接受的可靠性。系统部件会需要抵抗较高的温度来解决测量变化。这会提高制造成本，并且只会带来很小的性能改进或者性能没有改进。例如，代替使用印刷电路板(PCB)的FR4材料，系统可要求更昂贵的陶瓷PCB。系统壳体可要求由加工或冲压金属制成来代替廉价的模制塑料。因此，可靠且精确地测量温度的能力可以为制造者和它们的消费者提供显著的成本节省。
如上所述，本公开中描述的一个或多个技术可以仅取决于基本物理而不取决于特定MOSFET部件的细节知识。这些技术可以在+/-5℃的精度下逐部件和逐系统地产生可靠的计算温度。
图1是示出根据本公开的一种或多种技术的可计算一个或多个MOSFET开关60A、60B的操作温度的示例性系统10的概念和示意性框图。在该示例中，MOSFET开关被配置为高侧MOSFET开关60A和低侧MOSFET开关60B，每一个都被配置为控制马达50A的至少一个相位。图1仅仅是示例，并且本公开的温度测量技术可以被其他类型的电路中的MOSFET所使用。
图1中的每个MOSFET开关都可以包括漏极-源极沟道64和与漏极-源极沟道平行定位的寄生二极管62。如上所述，该寄生二极管62是MOSFET的通过其物理构造形成的固有副产品。寄生二极管62还可以通过其他名称来称呼，包括：反向二极管、反平行二极管、续流二极管和本体二极管。
寄生二极管62可以认为是与漏极-源极沟道反平行，因为当MOSFET反向偏置时，二极管62为正向偏置。另一种描述方式是，当MOSFET沟道64为OFF且电流沿反(负)向流过MOSFET时，电流沿正向流过寄生二极管。该示例性系统10示出了N沟道、增强型MOSFET，表示MOSFET 60A和60B将OFF，MOSFET栅极66将为零或负。其他类型的晶体管可用作马达驱动系统的部件。
在该示例中，马达控制单元(MCU)20被配置为通过在两个以上不同的时刻确定来自MOSFET的两个以上电信号来确定一个或多个MOSFET的操作温度。在一个示例中，MCU 20使用电源单元202中的诊断功能确定所选MOSFET开关两端的第一和第二时刻处的第一和第二电压(VDS)。在MCU 20确定第一和第二电压的同时，MCU 20还例如通过使用电流感测单元206确定流过所选MOSFET的第一和第二电流(IDS)。如上所述，所选MOSFET两端的电压(VDS)与用于该MOSFET的寄生二极管62两端的电压相同。
当MOSFET续流时(例如，负电流通过MOSFET)，二极管62将被正向偏置。MOSFET两端的电压将是寄生二极管62的正向电压。类似地，当续流时，通过所选MOSFET的电流将与通过用于该MOSFET的二极管62的正向电流相同。以下将参照图2讨论测量电流和电压的一个示例的细节。以下参照图3讨论信号的附加细节。
MCU 20使用在两个不同时刻确定的这两个电压和两个电流来计算寄生二极管62的温度。在一个示例中，MCU 20可以使用数字核210的部件来执行这种计算。MCU 20可以被配置为利用其他部件计算温度。数字核210可以包含子单元，诸如输入控制212、诊断214和接口总线216。当然，MCU 20仅仅是示例性的，并且根据本公开还可以使用其他类型的控制单元。
如上所述，计算二极管62的温度给出MOSFET(其中二极管62是其固有部分)的操作温度的足够精确的估计。MCU 20可以至少部分地基于每个对应MOSFET开关的计算操作温度，通过控制MOSFET操作来控制马达50A。在一个示例中，MCU 20可以通过控制相应MOSFET开关接通和断开的时间来控制每个相应的MOSFET开关操作。
系统10可以包括其他部件(诸如一个或多个处理器40)，其被配置为监控和控制马达控制单元的操作。一个或多个处理器40的示例可以包括微处理器、微控制器、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或等效分立或集成逻辑电路中的任何一个或多个。
系统10还可以包括系统电源30，其被配置为将电能传输至马达控制单元，从而将电能传输至一个或多个MOSFET开关以进一步将电能分配给马达的一个或多个相位。虽然本公开的技术通常涉及系统10、MOSFET 60A、60B和马达50A，但本文描述的技术可以在控制电动马达的任何应用中执行。
图2是示出MOSFET的详细示图70以及通过图1描述的相关联的控制和测量部件的一个示例的示意性框图。在该示例中，栅极驱动器76A和76B控制MOSFET 60C和60D，如通过马达控制单元20、从而通过控制马达50B引导。电阻器77A和差分放大器72A测量通过MOSFET60C的电流并且通过模数转换器(ADC)74A与马达控制单元20通信。电阻器77B、差分放大器72B和ADC 74B执行用于MOSFET 60D的相同电流测量功能。作为一个示例，电流感测单元206可包括电阻器77A和77B、差分放大器72A和72B以及ADC 74A和74B。其他部件(未示出)可以测量每个MOSFET 60C、60D两端的电压(VDS)并且与MCU 20通信。
图3示出了单相、时间变化信号的示例。尽管图3示出了正弦函数，但本公开的技术和系统还可以用于其他时间变化信号，诸如三角函数。在图3的示例中，在第一预定时刻88，MCU 20确定通过MOSFET开关的第一电流等于通过寄生二极管(诸如由图1中的二极管62表示)的第一电流84(-I1)。在相同的第一时刻，MCU 20确定MOSFET开关两端的第一漏极-源极电压(VDS)等于第一正向电压(UF1)(未示出)。在第二预定时刻86，MCU 20确定通过MOSFET开关的第二电流等于通过相同寄生二极管的第二电流82(-I2)。在相同的第二时刻，MCU 20确定MOSFET开关两端的第二漏极-源极电压等于第二正向电压(UF2)(未示出)。如上所述，系统10的MCU 20可以根据等式1计算寄生二极管的操作温度，而不需要精确地知道MOSFET开关及其相关联的寄生二极管的具体特性。由于寄生二极管是MOSFET的固有部分，所以计算二极管的操作温度将产生MOSFET的操作温度。
图4A示出了具有三相80A、80B和80C的多相信号的示例。通过确定与所选MOSFET相关联的寄生二极管的电流和正向电压，上述计算单相的操作温度的技术可以被多相马达使用。这在如图4A 88(-I1)和87(-I2)所示的两个预定时刻处进行确定。注意，在图4A和图3中，当信号经过零时，系统10确定信号的负部分期间的正向二极管电压(U1F，U2F)和电流(-I1，-I2)。这是MOSFET为OFF且寄生二极管为续流时的预定时间。图4A示出了针对相位一80A确定电流和电压。相同的技术可用于任何相位，诸如相位二80B和相位三80C。图4B示出了多相负载的另一示例。可以使用诸如四相马达、两相马达等的其他示例。
图5是示出根据本公开的技术的MOSFET操作温度的示例性计算的流程图。以下说明考虑图1和图2的系统10和详细示图70以及图3的单相信号。说明描述了应用于单个MOSFET开关60C的计算，但是可以应用于系统中的任何多个MOSFET开关。
在第一预定时刻，当MOSFET开关60C断开且电流流过固有的寄生二极管时，MCU 20通过测量MOSFET电压(VDS)和MOSFET电流(IDS)来测量二极管63正向电压(UF1)和电流(-I1)(90)。例如，MCU 20可以确定所选MOSFET开关60C为OFF且电流沿负向流动(例如，图3中的84)的第一时刻。电流感测单元206此时可以使用电阻器77A、差分放大器72A和ADC 74A确定第一电流(IDS)。通过MOSFET开关60C为OFF，电流(IDS)流过MOSFET开关60C固有的寄生二极管63，因为二极管63被定位为与MOSFET 60C的漏极-源极沟道平行。因此，第一时刻处MOSFET 60C的IDS与-I1(84)相同。在相同的第一时刻处，电源单元202可以确定MOSFET电压(VDS)，其与二极管63的正向电压(UF1)相同。
然后，在第二预定时刻，当MOSFET开关断开且电流流过固有的寄生二极管时，MCU20通过测量MOSFET电压(VDS)和MOSFET电流(IDS)来测量二极管正向电压(UF2)和电流(-I2)(92)。在该示例中，MCU 20可以重复第二时刻的测量处理(92)并确定第二电流(-I2)和第二正向电压(UF2)。如图3所示，第一电压84(-I1)的量级大于(更负)第二电压82(-I2)。
然后，如上所述，MCU 20通过根据等式计算固有寄生二极管63的操作温度来计算MOSFET开关(T)的操作温度(94)。如上所述，在两个不同时刻确定两个信号能够使MCU 20计算操作温度(T)而不需要精确地知道MOSFET开关60C的具体特性。此外，如上所述，由于寄生二极管63是MOSFET 60C固有的，所以计算二极管63的操作温度给出MOSFET60C的温度的精确估计，具体为MOSFET 60C的漏极-源极沟道中的温度。
然后，MCU 20可以至少部分地基于MOSFET开关的计算温度控制MOSFET开关60C的操作(96)以及控制马达50B的操作(98)。可影响MOSFET的操作、从而影响马达50A、50B操作的其他因素可以包括例如来自处理器40的命令。MCU 20可以使用诊断和安全部件(诸如电源单元202)，并且数字核210通过控制栅极驱动器76A和76B的定时来控制MOSFET开关。在一个示例中，在MOSFET开关60C接近高温的情况下，MCU 20的诊断和安全部件可以通过在较短周期内激活栅极开关76A来减小接通时间。这增加了MOSFET开关60C断开的时间，并且帮助控制其温度。以这种方式，与具有不太精确的温度测量方案的系统相比，系统10可以在较宽的温度范围内进行操作。
尽管针对MOSFET描述了本公开的技术，但可以找到具有其他电路元件的应用，其包括电沟道和与电沟道平行的寄生二极管。因此，在另一示例中，系统可以包括电路元件，其中电路元件限定沟道和定位为与沟道平行的寄生二极管，并且控制单元被配置为在两个以上的不同时刻确定来自电路元件的两个以上电信号，并且基于两个以上电信号计算电路元件的操作温度。电路元件在一些示例中可以为MOSFET，但是在其他示例中，电路元件可以对应于另一种类型的电路元件，其包括电沟道和与电沟道平行的寄生二极管。
因此，广义来说，本公开描述了一种系统，包括：电路元件，其中电路元件限定沟道和定位为与沟道平行的寄生二极管；以及控制单元，被配置为在两个以上不同时刻确定来自电路元件的两个以上电信号，并且基于两个以上电信号计算电路元件的操作温度。在一些示例中，电路元件是MOSFET开关，其被定义为包括漏极-源极沟道和定位为与沟道平行的寄生二极管的晶体管，然而本公开不是必须限于使用MOSFET的示例。
以下示例可以示出本功率的一个或多个方面。
示例1.一种系统，包括：金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)开关，被配置为控制电动马达的至少一个相位，其中MOSFET开关限定晶体管，晶体管包括漏极-源极沟道和与该沟道平行定位的寄生二极管；以及控制单元，被配置为在两个以上不同时刻确定来自MOSFET开关的两个以上电信号，并且基于两个以上电信号计算MOSFET的操作温度。
示例2.根据示例1所述的系统，其中马达控制单元：在第一预定时刻，确定MOSFET开关两端的第一漏极-源极电压等于寄生二极管两端的第一正向电压，并且通过MOSFET开关的第一电流等于通过寄生二极管的第一电流；在第二预定时刻，确定MOSFET开关两端的第二漏极-源极电流等于寄生二极管两端的第二正向电压，并且通过MOSFET开关的第二电流等于通过寄生二极管的第二电流；以及基于寄生二极管两端的第一正向电压和第二正向电压的值以及通过寄生二极管的第一电流测量值和第二电流测量值计算MOSFET的操作温度。
示例3.根据示例1或2所述的系统，其中通过MOSFET开关的两个以上电信号是时间变化信号。
示例4.根据示例1至3中任一项所述的系统，其中控制单元被配置为根据等式计算温度(T)，其中：
q是电荷的量级，1.609E-19库伦，
k是玻尔兹曼常数，1.38E-23焦耳/开尔文，
ΔUF是所述寄生二极管的所述第一正向电压和所述第二正向电压之间的差值，以及
In(I1/I2)是所述MOSFET开关的第一电流和第二电流的商的自然对数。
示例5.根据示例1至4中任一项所述的系统，其中控制单元包括电源单元、电流感测单元和数字核。
示例6.根据示例1至5中任一项所述的系统，还包括控制单元，被配置为部分地基于每个相应MOSFET开关的计算操作温度，控制每个相应MOSFET开关操作，从而控制电动马达操作。
示例7.根据示例1至6中任一项所述的系统，其中控制单元被配置为通过控制相应MOSFET开关接通和断开的时间来控制每个相应MOSFET开关操作。
示例8.根据示例1至7中任一项所述的系统，还包括：一个或多个处理器，被配置为监控和控制马达控制单元的操作；以及系统电源，被配置为将电能传输至马达控制单元，从而将电能传输至一个或多个MOSFET开关以进一步将电能分配给马达的一个或多个相位。
示例9.根据示例1至8中任一项所述的系统，其中电动马达包括限定多个操作相位的多相马达。
示例10.根据示例1所述的系统，其中马达控制单元包括集成电路(IC)，集成电路控制IC外的一个或多个MOSFET。
示例11.一种方法，包括：在两个以上不同时刻确定来自金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)开关的两个以上电信号，其中MOSFET开关被配置为控制电动马达的至少一个相位，并且其中MOSFET开关限定晶体管，晶体管包括漏极-源极沟道和与该沟道平行定位的寄生二极管；以及至少部分地基于两个以上电信号计算MOSFET开关的操作温度。
示例12.根据示例11所述的方法，其中，确定两个以上电信号包括：在第一时刻，确定MOSFET开关两端的第一漏极-源极电压等于寄生二极管两端的第一正向电压，并且通过MOSFET开关的第一电流等于通过寄生二极管的第一电流；以及在第二时刻，确定MOSFET开关两端的第二漏极-源极电压等于寄生二极管两端的第二正向电压，并且通过MOSFET开关的第二电流等于通过寄生二极管的第二电流。
示例13.根据示例11所述的方法，其中，计算操作温度包括根据等式计算温度(T)，其中：
q是电荷的量级，1.609E-19库伦，
k是玻尔兹曼常数，1.38E-23焦耳/开尔文，
ΔUF是所述寄生二极管的第一正向电压和第二正向电压之间的差值，以及
In(I1/I2)是所述MOSFET开关的第一电流和第二电流的商的自然对数。
示例14.根据示例11至13中任一项所述的方法，其中第一电流测量值的量级大于第二电流测量值的量级。
示例15.根据示例11至14中任一项所述的方法，还包括：至少部分地基于每个相应MOSFET开关的计算的操作温度，控制一个或多个相应的MOSFET开关的操作，从而控制电动马达操作的一个或多个相位。
示例16.根据示例11至15中任一项所述的方法，其中控制每个相应的MOSFET开关的操作包括：控制相应MOSFET开关接通和断开的时间。
示例17.一种系统，包括：电路元件，其中电路元件限定沟道和与沟道平行定位的寄生二极管；以及控制单元，被配置为在两个以上不同时刻确定来自电路元件的两个以上电信号，并且基于两个以上电信号计算电路元件的操作温度。
示例18.根据示例17所述的系统，其中电路元件是限定为晶体管的MOSFET开关，晶体管包括源极-漏极沟道和与该沟道平行定位的寄生二极管。
示例19.根据权利要求17或18所述的系统，其中控制单元：在第一预定时刻，确定MOSFET开关两端的第一漏极-源极电压等于寄生二极管两端的第一正向电压，并且通过MOSFET开关的第一电流等于通过寄生二极管的第一电流；在第二预定时刻，确定MOSFET开关两端的第二漏极-源极电流等于寄生二极管两端的第二正向电压，并且通过MOSFET开关的第二电流等于通过寄生二极管的第二电流；以及基于寄生二极管两端的第一正向电压和第二正向电压的值以及通过寄生二极管的第一电流测量值和第二电流测量值计算MOSFET的操作温度。
示例20.根据权利要求17至19中任一项所述的系统，其中控制单元还被配置为部分地基于每个相应MOSFET开关的计算操作温度，控制每个相应MOSFET开关操作，从而控制电动马达操作。
已经描述了各个实施例和示例。这些和其他实施例和示例包括在以下权利要求的范围内。

Claims (20)

1.一种系统，包括：
金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)开关，被配置为控制电动马达的至少一个相，其中所述MOSFET开关限定晶体管，所述晶体管包括漏极-源极沟道和与该沟道平行定位的寄生二极管；以及
控制单元，被配置为在两个以上不同时刻确定来自所述MOSFET开关的两个以上电信号，并且基于所述两个以上电信号计算所述MOSFET的操作温度。
2.根据权利要求1所述的系统，其中所述马达控制单元：
在第一预定时刻，确定所述MOSFET开关两端的第一漏极-源极电压等于所述寄生二极管两端的第一正向电压，并且通过所述MOSFET开关的第一电流等于通过所述寄生二极管的第一电流；
在第二预定时刻，确定所述MOSFET开关两端的第二漏极-源极电流等于所述寄生二极管两端的第二正向电压，并且通过所述MOSFET开关的第二电流等于通过所述寄生二极管的第二电流；以及
基于所述寄生二极管两端的所述第一正向电压和所述第二正向电压的值以及通过所述寄生二极管的第一电流测量值和第二电流测量值计算所述MOSFET的操作温度。
3.根据权利要求1所述的系统，其中通过所述MOSFET开关的所述两个以上电信号是时间变化信号。
4.根据权利要求2所述的系统，其中所述控制单元被配置为根据等式计算温度(T)，其中：
q是电荷的量值，1.609E-19库伦，
k是玻尔兹曼常数，1.38E-23焦耳/°开尔文，
ΔUF是所述寄生二极管的所述第一正向电压和所述第二正向电压之间的差值，以及
ln(I1/I2)是所述MOSFET开关的第一电流和第二电流的商的自然对数。
5.根据权利要求1所述的系统，其中所述控制单元包括电源单元、电流感测单元和数字核。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括所述控制单元，被配置为部分地基于每个相应MOSFET开关的计算操作温度，控制每个相应MOSFET开关操作，从而控制电动马达操作。
7.根据权利要求6所述的系统，其中所述控制单元被配置为通过控制相应MOSFET开关接通和断开的时间来控制每个相应MOSFET开关操作。
8.根据权利要求1所述的系统，还包括：
一个或多个处理器，被配置为监控和控制所述马达控制单元的操作；以及
系统电源，被配置为将电能传输至所述马达控制单元，从而将电能传输至一个或多个MOSFET开关以进一步将电能分配给所述马达的一个或多个相。
9.根据权利要求1所述的系统，其中所述电动马达包括限定多个操作相的多相马达。
10.根据权利要求1所述的系统，其中所述马达控制单元包括集成电路(IC)，所述集成电路控制所述IC外的一个或多个MOSFET。
11.一种方法，包括：
在两个以上不同时刻确定来自金属氧化物场效应晶体管(MOSFET)开关的两个以上电信号，其中所述MOSFET开关被配置为控制电动马达的至少一个相位，并且其中所述MOSFET开关限定晶体管，所述晶体管包括漏极-源极沟道和与该沟道平行定位的寄生二极管；以及
至少部分地基于所述两个以上电信号计算所述MOSFET开关的操作温度。
12.根据权利要求11所述的方法，其中确定所述两个以上电信号包括：
在第一时刻，确定所述MOSFET开关两端的第一漏极-源极电压等于所述寄生二极管两端的第一正向电压，并且通过所述MOSFET开关的第一电流等于通过所述寄生二极管的第一电流；以及
在第二时刻，确定所述MOSFET开关两端的第二漏极-源极电压等于所述寄生二极管两端的第二正向电压，并且通过所述MOSFET开关的第二电流等于通过所述寄生二极管的第二电流。
13.根据权利要求11所述的方法，其中计算所述操作温度包括根据等式计算温度(T)，其中：
q是电荷的量值，1.609E-19库伦，
k是玻尔兹曼常数，1.38E-23焦耳/开尔文，
ΔUF是所述寄生二极管的所述第一正向电压和所述第二正向电压之间的差值，以及
ln(I1/I2)是所述MOSFET开关的第一电流和第二电流的商的自然对数。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述第一电流测量值的量值大于所述第二电流测量值的量值。
15.根据权利要求11所述的方法，还包括：至少部分地基于每个相应MOSFET开关的所计算的操作温度，控制一个或多个相应的MOSFET开关的操作，从而控制电动马达操作的一个或多个相位。
16.根据权利要求15所述的方法，其中控制每个相应的MOSFET开关的操作包括：控制相应MOSFET开关接通和断开的时间。
17.一种系统，包括：
电路元件，其中所述电路元件限定沟道和与所述沟道平行定位的寄生二极管；以及
控制单元，被配置为在两个以上不同时刻确定来自所述电路元件的两个以上电信号，并且基于所述两个以上电信号计算所述电路元件的操作温度。
18.根据权利要求17所述的系统，其中所述电路元件是限定为晶体管的MOSFET开关，所述晶体管包括源极-漏极沟道和与该沟道平行定位的寄生二极管。
19.根据权利要求17所述的系统，其中所述控制单元：
在第一预定时刻，确定所述MOSFET开关两端的第一漏极-源极电压等于所述寄生二极管两端的第一正向电压，并且通过所述MOSFET开关的第一电流等于通过所述寄生二极管的第一电流；
在第二预定时刻，确定所述MOSFET开关两端的第二漏极-源极电流等于所述寄生二极管两端的第二正向电压，并且通过所述MOSFET开关的第二电流等于通过所述寄生二极管的第二电流；以及
基于所述寄生二极管两端的所述第一正向电压和所述第二正向电压的值以及通过所述寄生二极管的第一电流测量值和第二电流测量值计算所述MOSFET的操作温度。
20.根据权利要求19所述的系统，其中所述控制单元还被配置为部分地基于每个相应MOSFET开关的计算操作温度，控制每个相应MOSFET开关操作，从而控制电动马达操作。
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