CN107317507A - 设置有逻辑电路的信号传输电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及设置有逻辑电路的信号传输电路。本发明提供一种将异常信号从初级侧电路传输至次级侧电路的信号传输电路，其中初级侧电路包括由驱动电路驱动的开关元件，次级电路包括接收从初级侧电路传输的异常信号的接收单元。信号传输电路包括：多个隔离元件，其使初级侧电路和次级侧电路电隔离，并允许异常信号通过该隔离元件传输；以及逻辑电路，其接收来自隔离元件的异常信号，当开关元件中的至少一个显示异常时输出指示发生异常的预定信号。隔离元件传输相对于次级侧电路中的预定参考电压的异常信号，并且由逻辑电路输出的预定信号由接收单元接收。

Description

设置有逻辑电路的信号传输电路
技术领域
本公开涉及适合于具有多个相互隔离的驱动电路的电力系统的信号传输电路，每个驱动电路驱动半导体开关元件。
背景技术
一般而言，驱动车载电动机的逆变器由高压系统构成，以及控制逆变器的控制单元由低压系统构成，低压系统与高压系统隔离开。在从逆变器向控制单元传输信号的情况下，信号从高压系统传输至低压系统，信号包括温度信息和通知逆变器的开关元件中出现异常的异常信息。由于高压系统和低压系统之间需要隔离，因此使用隔离元件来将信号从逆变器传输到控制单元。
作为现有技术的示例，例如，JP-A-2009-136115公开了使用光耦合器作为隔离元件的技术，其中光耦合器的次级侧电路串联连接，藉此从隔离元件到控制单元(接收单元)的传输路径通过次级侧电路被共享。换言之，单个光耦合器被用于控制单元的电路。当在开关元件中的至少一个上发生异常时，指示异常的信号被传输至控制单元。传输路径由次级侧电路共同使用，藉此可以简化控制单元和隔离元件之间的布线。
近年来，磁耦合器已取代光耦合器被用作隔离元件。磁耦合器响应于输入信号，输出相对于预定参考电压(接地电压)的信号。因此，磁耦合器不能像光耦合器那样被使用，其中次级侧电路串联连接。
发明内容
本公开提供了一种具有多个隔离元件的信号传输电路，多个隔离元件输出相对于预定参考电压的信号，其中隔离元件和接收单元之间的信号传输路径被设计为共同的。
根据本公开的配置提供了将异常信号从初级侧电路传输至次级侧电路的信号传输电路。
信号传输电路包括：多个隔离元件，其使初级侧电路和次级侧电路电隔离，并允许异常信号通过该隔离元件传输；以及逻辑电路，其接收来自隔离元件的异常信号，逻辑电路被设置在次级电路中，当开关元件中的至少一个显示异常时输出指示异常发生的预定信号。
初级侧电路包括多个开关元件和驱动开关元件的多个驱动电路，驱动电路各自彼此隔离，次级电路包括接收从初级侧电路传输的对应于各自开关元件的异常信号的接收单元。
隔离元件传输相对于次级侧电路中的预定参考电压的异常信号，并且由逻辑电路输出的预定信号由接收单元接收。
根据该配置，可以大大简化多个隔离元件与接收单元之间的传输异常信号所通过的信号传输路径。
附图说明
在附图中：
图1是逆变器的电气配置；
图2是示出了电路基板的整体图，该电路基板上安装有逆变器；
图3是电力卡(半导体开关元件)的整体配置；
图4是示出了磁耦合器的电气配置的示意图；
图5是示出了根据第一实施例的在磁耦合器和逻辑电路之间的连接的示意图；
图6是示出了根据第二实施例的在磁耦合器和逻辑电路之间的连接的示意图；
图7是示出了根据第三实施例的在磁耦合器和逻辑电路之间的连接的示意图；
图8是示出了根据第四实施例的在磁耦合器和逻辑电路之间的连接的示意图；
图9是示出了根据第四实施例的模块的电气配置的示意图；以及
图10是示出了在磁耦合器和逻辑电路之间的连接的示意图；以及
图11是示出了连接在磁耦合器和控制单元之间的布线的示意图。
具体实施方式
(第一实施例)
在下文中，参考附图，将描述应用于电力系统的信号传输电路的实施例。在该实施例中，信号传输电路被用于混合电动车辆。
图1是根据第一实施例的功率转换装置的电气配置。电动发电机10机械地耦合至驱动轮或内燃机。电动发电机10连接至逆变器INV。逆变器INV(电力转换电路)接受DC(直流)电力源12的输出电压作为输入电压，并将DC电力转换成AC(交流)电力。直流电源12是其中端电压超过100伏的高压电池。DC电力源可被配置为升压/降压转换器。
逆变器INV由高压侧开关元件SWp1至SWp3(上臂开关元件)和低压侧开关元件SWn1至SWn3(下臂开关元件)构成。高压侧元件中的每一个和低压侧元件中的每一个配对以形成串联连接的元件，并且三个串联连接的元件以并联连接来构成逆变器INV。在开关元件SWp1至SWp3中的每一个与开关元件SWn1至SWn3中的每一个之间的连接点被连接至电动发电机10的每一相。
高压侧开关元件SWp1至SWp3中的每一个具有连接在各自的开关元件SWp1至SWp3的输入端子与输出端子之间(在集电极与发射极之间)的续流二极管(free wheel diode)FDpn(n＝1,2,3)，使得阴极和阳极分别连接至开关元件的集电极和发射极。
类似地，低压侧开关元件SWn1至SWn3中的每一个具有连接在各自的开关元件SWn1至SWn3的输入端子与输出端子之间(在集电极与发射极之间)的续流二极管FDnn(n＝1,2,3)，使得阴极和阳极分别连接至开关元件的集电极和发射极。
电容器CA连接至上臂开关SWp1至SWp3(高压侧端子)的集电极端子以及下臂开关SWn1至SWn3(低压侧端子)的发射极端子，作为平滑两个端子之间的电压的平滑电容器。
构成上述逆变器INV的半导体开关元件SW(SWp1至SWp3，SWn1至SWn3)是功率半导体。更具体地，半导体开关元件是隔离双极晶体管(IGBT)。
控制单元4由微处理器构成，其用作通过操作逆变器INV来控制电动发电机10的控制量的数字处理装置。具体而言，控制单元40经由作为隔离装置的接口42将操作信号输出到逆变器INV的开关元件SW，从而操作逆变器INV，所述隔离装置包括磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3。
更具体而言，控制单元40将驱动命令信号输出至驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3，Dn1至Dn3和Dn1至Dn3经由接口42将驱动指令信号输出至每个开关元件的控制端(栅极)。驱动指令信号为基于逆变器INV的输出电压的目标值和逆变器INV的检测值设定的PWM(脉宽调制)信号。隔离装置设置在接口42中，以使设置有逆变器INV和DC电力源12的高压系统与设置有控制单元40的低压系统之间隔离。应当注意的是，高压系统包括初级侧电路，以及低压系统包括次级侧电路(稍后描述)。
开关元件SWp1至SWp3的发射极被隔离。类似地，开关元件SWn1至SWn3的发射极被隔离。这些发射极连接至不同的参考电压。驱动电路DP1至Dp3和Dn1至Dn3被连接至将被驱动的开关元件SWp1至SWp3和SWn1至SWn3的发射极。使用开关元件SWp1至SWp3和SWn1至SWn3的发射极电压作为参考电压，驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3向开关元件SWp1至SWp3和SWn1至SWn3的栅极施加电压。
图2示出了其上安装有逆变器INV的电路基板50。图2所示的电路基板50包括高压电路区域HV和低压电路区域LV，所述高压电路区域HV连接至逆变器INV。图2中右侧的区域(沿着其中上臂开关SWp2紧靠上臂开关SWp3设置的相反方向)被定义为低压电路区域LV，中央和左侧的区域(沿着其中上臂开关SWp2紧靠上臂开关SWp3设置的相反方向)被定义为高压电路区域HV。应当注意的是，属于低压系统和高压系统两者的组件(诸如，磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3)存在于高压电路区域HV。
控制单元40设置在图2的右侧的低压电路区域LV中。构成逆变器INV中的开关元件SW的驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3的电力电路的反激式转换器()的电解电容器(未示出)被设置在低压电路区域LV中作为低压系统组件。此外，构成驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3的电力电路的反激式转换器的变压器(未示出)的初级绕组侧电路设置在低压电路区域LV中作为低电压系统电路，以及次级绕组侧电路设置在高压区域HV中作为高压系统电路。
如图3中所示，上述逆变器INV中的每个开关元件SW从电路基板50的背面(图2所示的背面)插入到电路基板50中，以在开关元件SW和电路基板50之间形成电连接。每个开关元件SW由隔离材料涂覆，并与其他组件一起构成电力卡PWC(模块)。电力卡PWC容纳续流二极管FD和温度敏感二极管SD。然而，在图3中，省略了续流二极管FD的图示。
用于容纳高压侧开关元件SWp的电力卡PWC和容纳低压侧开关元件SWn的电力卡PWC具有相同结构。电力卡PWC具有从隔离材料向外暴露的多个信号端子。具体而言，包括开关元件的栅极端子G、发射极检测端子KE、感测端子SE、以及温度感测二极管SD的阳极A/阴极K端子的这些信号端子被插入到电路基板50中。发射极检测端子KE连接至开关元件SW的发射极E，发射极检测端子KE具有与发射极E相同的电压。集电极检测端子KC连接至开关元件SW的集电极，集电极检测端子KC具有与集电极相同的电压。感测端子SE用作输出与流经开关元件SW的电流相关的小电流的端子。
如图2所示，由于开关元件SW构成高压系统，因此在电路板50中设置隔离区域IA以隔离这些开关元件和其它电路组件。隔离区域IA没有电路组件(元件、布线和电源图案)。
在图2的上侧中，示出了设置有上臂开关SWp1至Swp3的电力卡PWC的端子，上臂开关SWp1至Swp3通过隔离区域IA相互隔离。驱动上臂开关SWp1至SWp3的驱动电路Dp1至Dp3中的每一个被安装在由隔离区域IA包围的区域内。这些驱动电路Dp1至Dp3被隔离的原因是上臂开关SWp1至SWp3的KE端子处的电压取决于各自的下臂开关SWn1至SWn3中的是否为ON还是OFF的状态而显著不同。相应地，尽管驱动电路Dp1至Dp3的操作电压为小，但驱动电路Dp1至Dp3必须彼此隔离。鉴于防止隔离击穿的法定要求或观点，确定上述隔离区域IA的宽度。
在图2的下侧中示出了包括下臂开关SWn1至SWn3的电力卡PWC的端子。由于对应于下臂开关SWn1至SWn3的发射极检测端子KE的电压彼此接近，因此不在其间设置隔离区域IA。与设置在低压电路区域LV中的组件相比，与驱动电路Dn1至Dn3相关的组件的操作电压并不高。因此，隔离区域IA不需要被设置到电路板50上的下臂开关SWn1至SWn3的驱动电路Dn1至Dn3。
然而，基于开关SWn1至SWn的发射极端子之间的电阻分量和电感分量，驱动电路Dn1至Dn3的参考电压(相应的开关SWn1至SWn3的发射极电压)在逆变器INV的操作期间是彼此不同的。因此，虽然在驱动电路Dn1至DN3之中没有设置隔离区域IA，但驱动电路Dn1至Dn3彼此隔离。
驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3中的每一个(以下也称为驱动电路D)连接至各自的开关元件SW的栅极端子G和发射极检测端子KE，并向各自的开关元件的栅极端子G施加电压，从而驱动开关元件SW。
进一步，根据本实施例的驱动电路D连接至相应的开关元件SW的感测端子SE和温度感测二极管SD的阳极A和阴极K。驱动电路D基于感测端子SE的电压来检测流经开关元件SW的电流。驱动电路D基于阳极A和阴极K之间的电压来检测开关元件SW的温度。此外，驱动电路D基于开关元件SW的温度的检测值来确定开关元件SW是否发生异常。驱动电路D还确定驱动电路D本身是否发生异常。然后，驱动电路D将异常信号传输至控制单元40，异常信号包括开关元件SW的异常信息(即，对应于开关元件SW的异常)和驱动电路D的异常信息。应当注意的是，开关元件或其他IC可作为主异常判定装置来被用于确定异常。
此处，如上所述，驱动电路D和控制单元40经由接口42连接。具体而言，驱动电路D和控制单元40经由构成接口42的磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3(在下文中也称为磁耦合器M)连接。上述开关元件SWp/n和驱动电路D属于初级侧电路，以及控制单元40及相关的逻辑电路属于次级侧电路。
如图4所示，磁耦合器M设置有驱动电路D侧的输入电路22、控制单元40侧的输出电路21、以及作为输入电路22和输出电路21之间的隔离元件的变压器23。输入电路22接收从驱动电路D传输至磁耦合器M的输入信号。输入电路22根据输入信号经由变压器23将脉冲信号传输至输出电路21。输出电路21根据从输入电路22传输的脉冲信号将输出信号从磁耦合器M传输至控制单元40。从驱动电路D传输至输入电路22的信号是由驱动电路D检测到的异常信号。
进一步，磁耦合器M设置有在控制单元40侧的输入电路24、在驱动电路D侧的输出电路25、以及作为在输入电路24和输出电路25之间的隔离元件的变压器26。输入电路24接收从控制单元40传输至磁耦合器M的输入信号。输入电路24根据输入信号经由变压器26将脉冲信号传输至输出电路25。输出电路25根据输出信号将输出信号从磁耦合器M传输至驱动电路D。从控制单元40传输至输入电路24的信号用作去往驱动电路D的驱动指令信号。
磁耦合器M的输出电路21驱动开关S1和S2，从而输出信号。开关S1和S2由MOSFET构成，使得当磁耦合器处于操作状态时，开关S1或开关S2中的任一个接通。当开关S1接通(ON)时，输出端子和电源导通，使得从输出端子输出“高”状态信号。类似地，当开关S2接通(ON)时，输出端子和接地端导通，使得从输出端子输出“低”状态信号。换言之，磁耦合器M取决于输入信号使用相对于预定参考电压(接地电压)采用“高”或“低”的二进制信号来传输输出信号。类似于输出电路21，磁耦合器M的输出电路25驱动开关S3和S4，从而输出信号。
如图5所示，根据本实施例，为了简化电路配置，在磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3与控制单元40之间设置逻辑电路30。此处，简化电路配置包括：减少用于接收异常信息的端子的数量、简化磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3与控制单元4之间的布线。当逻辑电路30经由磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3从驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3中的至少一个接收异常信号时，逻辑电路30将指示整个系统中发生异常的预定信号输出至控制单元40。
当从相应的初级侧驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3(初级侧电路)接收指示发生异常的异常信号时，根据本实施例的磁耦合器Mp1至MP3和Mn1至Mn3中的每一个在次级侧(控制单元40侧)输出高状态信号。逻辑电路30由“或(OR)”电路构成。因此，当从磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3中的至少一个接收异常信号时，逻辑电路30通过使用OR电路将“高”状态信号输出至控制单元40。
换言之，逻辑电路30执行所有磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3的逻辑“或”运算，并将结果输出至控制单元40。相应地，指示整个系统发生异常的预定信号被输出至控制单元40。根据该配置，传输路径可被多个磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3共同使用，以将异常信号传输至控制单元40。
逻辑电路30将相邻的磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3以串行连接(串联连接)。如图2所示，磁耦合器Mn3和磁耦合器Mn2相邻定位，磁耦合器Mn2和磁耦合器Mn1相邻定位，以及磁耦合器Mn1和磁耦合器Mp1相邻定位，且磁耦合器Mp2和磁耦合器Mp3相邻定位。
逻辑电路30设置有OR电路On2，磁耦合器Mn3的输出和磁耦合器Mn2的输出连接至该OR电路On2的输入。而且，逻辑电路30设置有OR电路On1，OR电路On2的输出和磁耦合器Mn1的输出连接至OR电路On1的输入。此外，逻辑电路30设置有OR电路Op1，OR电路On1的输出和磁耦合器Mp1的输出连接至OR电路Op1的输入。进一步，逻辑电路30设置有OR电路Op2，OR电路Op1的输出和磁耦合器Mp2的输出连接至OR电路Op2的输入。更进一步，逻辑电路30设置有OR电路Op3，OR电路Op2的输出和磁耦合器Mp3的输出连接至OR电路Op3的输入。
OR电路Op1至Op3和On1对应于在磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1之中的对应一个输出所连接至的，以及相邻的OR电路Op1、Op2、On1和On2中的一个输出所连接至的“第一逻辑电路”。OR电路Op3对应于其中输出连接至控制单元40的“第二逻辑电路”。OR电路Op3的输出信号被作为逻辑电路30的输出信号输出至控制单元40。OR电路On2对应于相应的磁耦合器Mn2和Mn3的两个输出所连接至的“第三逻辑电路”。
根据该配置，如上所述，OR电路Op1至Op3、On1和On2被设置成，使得相邻的磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3串联连接。因此，可以简化磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3、逻辑电路30和控制单元40之间的布线。
如图2所示，磁耦合器Mp3被定位成具有到控制单元40的最短距离，其中磁耦合器Mp3对应于OR电路Op1到Op3和On1和On2之中的作为“第二逻辑电路”的OR电路Op3，OR电路Op3在第二逻辑电路的输出处连接至控制单元40。因此，在磁耦合器Mp1至Mp3，Mn1和Mn3、逻辑电路30和控制单元40之间的布线L的长度可以更短。因此，控制单元40可更快地检测驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3中的异常。
此外，当来自驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3的指示发生异常的异常信号，即，驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3都没有检测到异常时，磁性耦合器Mp1至MP3和Mn1至Mn3继续输出”低”信号。OR电路Op1至Op3和On1至On2经由在其输入电路处的电阻器上拉。因此，当在整个系统中没有检测到异常时，”低”信号被输入到OR电路Op1到Op3和On1和On2，并且逻辑电路30(OR电路Op3)输出指示整个系统处于正常状态的“低”信号。
根据该配置，在磁耦合器Mp1至Mp3、Mn1和Mn2，与OR电路Op1至Op3、On1和On2的连接中发生开路故障的情况下，OR电路Op1至Op3、On1和On2的输入中的任一个变为“高”。因此，逻辑电路30输出指示在整个系统中发生异常的“高”信号。此外，当由于OR电路Op1至Op3、On1和On2之间的连接中的断线等而发生开路故障时，OR电路Op1至Op3、和On1的输出中的任一个变为“高”。因此，逻辑电路30输出指示整个系统发生异常的“高”信号。
因此，根据本实施例，在磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3，与R电路Op1至Op3和On1和On2之间的连接中的开路故障，以及在OR电路Op1至Op3和On1和On2之间的连接中的开路故障可被检测为整个系统的异常。
在其中磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3的异常导致磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3的操作停止的情况下，OR电路Op1至Op3和On1和On2的输入中的任一个变为“高”。因此，逻辑电路30输出指示整个系统发生异常的“高”信号。换言之，根据该配置，磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3中的异常可被检测为整个系统的异常。
根据本实施例，“隔离元件”是磁耦合型隔离元件，特别是磁耦合器。根据本实施例，即使在相对于预定参考电压而输出“高”或“低”的二进制信号的磁耦合器中，到作为“接收单元”的控制单元40的传输路径也可被共同使用(共享传输路径)。
(第二实施例)
当从驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3传输异常信号时，根据第二实施例的磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3输出“低”信号。进一步，当从磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3中的至少一个传输异常信号时，第二实施例的逻辑电路30A通过使用“与(AND)”电路将“低”信号输出至控制单元40。
图6中示出了第二实施例的配置。逻辑电路30A接收在AND电路An2的输入处的输出信号Mn3和Mn2。而且，AND电路An2的输出和磁耦合器Mn1的输出连接至AND电路An1。AND电路An1的输出和磁耦合器Mp1的输出连接至AND电路Ap1。AND电路Ap1的输出和磁耦合Mp2的输出连接至AND电路Ap2。AND电路Ap2的输出和磁耦合器Mp3的输出连接至AND电路Ap3。作为逻辑电路30A的输出信号的AND电路Ap3的输出信号连接至控制单元40。
在图6所示的配置中，其中逻辑电路30A包括AND电路Ap1至Ap3、An1和An2，AND电路Ap1至Ap3、An1和An2的输入被下拉。当驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3都没有检测到任何异常时，磁耦合器Mp1至Mp3，Mn1至Mn3继续输出“高”信号。
根据上述配置，在磁耦合器Mp1至Mp3、Mn1至Mn3、以及AND电路Ap1至Ap3、An1、An2之间的连接中发生开路故障时，表示整个系统发生异常的低电平信号被输出至控制单元40。类似地，当在AND电路Ap1至Ap3、An1和An2之间的连接中发生开路故障时，表示整个系统发生异常的低电平信号被输出至控制单元40。当磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3的操作被停止时，表示整个系统发生异常的低电平信号被输出至控制单元40。
根据上述配置，在磁耦合器Mp1至Mp3、Mn1至Mn3、以及AND电路Ap1至Ap3、An1和An2之间的连接的开路故障，以及在AND电路Ap1至Ap3、An1和An2之间的开路故障可被检测为整个系统中的异常。
(第三实施例)
图7中示出了第三实施例的配置。与图5所示的第一实施例相比，本实施例的逻辑电路30B包括作为“第四逻辑电路”的OR电路On3。OR电路On3在其输入处接受磁耦合器Mn3的输出和接地电压。OR电路On3的输出连接到OR电路On2的输入。因此，OR电路On3将磁耦合器Mn3的输出传递至OR电路On2而没有任何变化。
根据第三实施例，OR电路Op1至Op3和On1至On3可分别对应于磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3设置。在这方面，磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3，以及对应的OR电路Op1至Op3和On1至On3被设置在单个模块中。该模块由树脂等密封。该模块包括一个磁耦合器和多个元件，多个元件包括对应于磁耦合器M的OR电路，以及连接这些元件的布线。
根据第三实施例，磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3,以及相应的OR电路Op1至Op3和On1至On3被密封以形成具有相同配置的模块Pp1至Pp3，和Pn1至Pn3。换言之，由于该配置在模块Pp1至Pp3和Pn1至Pn3中是共同的，因此相同器件可被用于模块Pp1至Pp3和Pn1至Pn3以便能够降低制造成本。
与第三实施例类似，在第二实施例的配置中，AND电路An3可对应于磁耦合器Mn3设置，并且磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3以及对应的AND电路Ap1至Ap3和An1至An3可构成模块。在AND电路An3的输入中，磁耦合Mn3所未连接的端子可被上拉。根据本配置，能够获得与第三实施例相似的效果。
(第四实施例)
图8中示出了第四实施例的配置。与图6所示的第二实施例的配置类似，根据第四实施例的逻辑电路30C包括AND电路。进一步，提供作为“第四逻辑元件”的AND电路An3。
与第三实施例类似，磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3以及对应的AND电路Ap1至Ap3和An1至An3在模块中形成。根据本实施例的配置，将AND电路Ap1至Ap3和An1至An3的输入下拉的下拉电阻被集成到模块Pp1至Pp3和Pn1至Pn3中。
根据本实施例，AND电路An3在其输入接受磁耦合器Mn3的输出和AND电路Ap3(逻辑电路30C)的输出。具体而言，AND电路An3的输入端子利用在模块Pn3外面并且连接至AND电路Ap3的输出的电阻Ra上拉。将在模块Pn3外面的模块Pn3的输入上拉的上拉电阻Ra的电阻被设置成比集成在模块Pn中的下拉电阻的电阻小。因此，模块Pn3的配置共同用于模块Pp1至Pp3和Pn1和Pn2，并且模块Pn3(AND电路An3)的输入被上拉。
当整个系统出现异常时，逻辑电路30C的输出转变为“低”，并且AND电路An3在其输入接收“低”信号。当逻辑电路30C的输出不为“低”(“高”或浮空(floating))时，“高”信号被输出至OR电路On3。根据该配置，当整个系统发生异常时，所有AND电路Ap1至Ap3和An1至An3的输出变为“低”。
另外，如图9所示，根据本实施例的磁耦合器M(磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3)将来自驱动电路D的指示由驱动电路D检测到的异常的异常信号传输至控制单元40，并且传输来自控制单元40的命令驱动电路D驱动开关SW的命令信号。
如图9所示，根据本实施例的磁耦合器M的输入电路24接收AND电路AN的输出。如上所述，当整个系统发生异常时，所有AND电路的输出变为“低”。当从AND电路AN接收“低”信号时，输入电路24停止向变压器26输出脉冲信号，而不管从控制单元40传输的驱动命令信号。其中接收AND电路AN的输出信号和驱动指令信号的输入电路24的配置可改变成AND电路AN的输出信号和驱动指令信号被输出至AND电路，且AND电路的输出被输出至输入电路24的配置。
根据本实施例，当在驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3中的任一个上发生异常时，所有AND电路的输出信号显示发生异常。响应于AND电路Ap1至Ap3和An1至An3，磁耦合器Mp1至Mp3和Mn1至Mn3停止将驱动命令传输至Dp1至Dp3和Dn1至Dn3中的相应驱动电路。根据该配置，在不使用控制单元40的情况下，在驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3中的至少一个中发生异常时，反相器INV的输出可被停止。
根据本实施例，与第二实施例类似，磁耦合器Mp1至Mp和Mn1至Mn3，以及AND电路Ap1至Ap3和An1至An3被密封以形成模块Pp1至Pp3，以及Pn1至Pn3。换言之，模块Pp1至Pp3和Pn1至Pn3的配置被共同使用，使得相同器件可被用于模块Pp1至Pp3和Pn1至Pn3。因此，可以降低制造成本。
类似于第四实施例，第三实施例的配置可被改变成使得逻辑电路30的输出信号连接至电路On3的输入。在这种情况下，磁耦合器Mn3的输出和逻辑电路30B的输出(OR电路Op3)被连接至OR电路On3。具体而言，当逻辑电路30B的输出信号为“高”时，“高”状态信号被输出至OR电路On3，并且当逻辑电路30B为“高”以外的状态(即，“低”状态或浮空状态)时，“低”状态信号被输至OR电路On3。
(第五实施例)
图10中示出了第五实施例的配置。根据本实施例，磁耦合器Mp1至Mp3通过由OR电路Op1和Op2构成的第一逻辑电路30D串联连接，以及磁耦合器Mn1至Mn3通过由OR电路On1和On2构成的第二逻辑电路30E串联连接。逻辑电路30D和30E的输出中的每一个被连接至控制单元40。
换言之，第一逻辑电路30D接收来自对应于上臂开关SWp1至SWp3的磁耦合器Mp1至Mp3的异常信号。然后，当在对应于上臂开关SWp1至SWp3的驱动电路Dp1至Dp3中的至少一个上检测到异常时，第一逻辑电路30D将指示包括上臂开关SWp1至SWp3和驱动电路Dp1至DP3的整个系统发生异常的异常信号输出至控制单元40。
类似地，第二逻辑电路30E接受来自对应于下臂开关SWn1至SWn3的磁耦合器Mn1至Mp3的异常信号。然后，当在对应于下臂开关SWn1至SWn3的驱动电路Dn1至Dn3中的至少一个上检测到异常时，第二逻辑电路30E将指示包括下臂开关SWn1至SWn3和驱动电路Dn1至Dn3的整个系统发生异常的异常信号输出至控制单元40。
图11示出了根据本实施例的连接磁耦合器Mn1至Mn3的布线Ln，以及连接磁耦合器Mp1至Mp3的布线Lp。
根据本实施例，控制单元40分别从上臂开关SWp1至SWp3的驱动电路Dp1至DP3和下臂开关SWn1至SWn3的驱动电路Dn1至DN3获取异常信号中的每一个，由此控制单元40可比在驱动电路Dp1至Dp3以及Dn1至Dn3中更快地获得异常的发生。此外，当对应于上臂开关SWp1至SWp3的驱动电路Dp1至DP3例如通过控制下臂开关SWn1至SWn3检测异常时，存储在逆变器INV中的电力可被放电。当对应于下臂开关SWn1至SWn3的驱动电路Dn1至Dn3例如通过控制上臂开关SWp1至SWp3检测异常时，存储在逆变器INV中的电力可被放电。
(其他实施例)
OR电路Op1至Op3、On1和On2的输入端子的上拉电阻可被省略。在其中输入侧上拉电阻被省略的配置中，当驱动电路Dp1至Dp3和Dn1至Dn3没有检测到异常时，低电平信号可能不被连续输出。
在根据第一实施例的配置中，可使用NOR电路来代替OR电路Op1至Op3和On1至On3。在这种情况下，各个NOR电路的每个输出可被反相并被输出至相邻的NOR电路。类似地，在第二实施例的配置中，可使用“与非(NAND)”电路来代替AND电路。在这种情况下，各个NAND电路的每个输出可被反相并被输出至相邻的NAND电路。
根据上述实施例，作为逻辑元件，使用2输入/1输出的OR电路或AND电路。然而，可使用n输入/1输出的OR电路或AND电路，其中n为3或更大且为自然数。
“电力系统”可以是逆变器以外的电路，例如，DC-DC转换器。
图4和图9所示的磁耦合器M的输出电路21和25由推挽型构成并输出“高”状态(电源电压)或“低”状态(接地电压)电压。但是，该配置可以改变成开漏(open-drain)输出。
作为隔离元件，可使用电荷耦合型隔离元件。

Claims (10)

1.一种信号传输电路，将异常信号从初级侧电路传输至次级侧电路，所述信号传输电路包括：
多个隔离元件，其使初级侧电路和次级侧电路电隔离，并允许所述异常信号通过所述隔离元件传输，所述初级侧电路包括多个开关元件和驱动所述开关元件的多个驱动电路，所述驱动电路各自彼此隔离，所述次级侧电路包括接收单元，所述接收单元接收从所述初级侧电路传输的对应于各自开关元件的所述异常信号；以及
逻辑电路，其接收来自所述隔离元件的所述异常信号，所述逻辑电路设置在所述次级侧电路中，当所述开关元件中的至少一个显示异常时输出指示发生异常的预定信号，其中
所述隔离元件传输相对于所述次级侧电路中的预定参考电压的异常信号；以及
由所述逻辑电路输出的所述预定信号由所述接收单元接收。
2.如权利要求1所述的信号传输电路，其特征在于
所述逻辑电路具有多个逻辑元件；
所述多个逻辑元件包括一个或多个第一逻辑元件，所述第一逻辑元件中的每一个接收对应一个隔离元件的输出和相邻的一个逻辑元件的输出；
所述第一逻辑元件包括第二逻辑元件，所述第二逻辑元件的输出由所述接收单元接收；
所述多个逻辑元件包括第三逻辑元件，所述第三逻辑元件接收两个对应的隔离元件的输出。
3.如权利要求2所述的信号传输电路，其特征在于
所述多个逻辑元件包括第四逻辑元件；
所述第一逻辑元件设置有对应的隔离元件以形成模块；
在对应于所述第三逻辑元件的两个隔离元件之中的第一隔离元件和所述第三逻辑元件在一模块中形成；
第二隔离元件和所述第四逻辑元件在一模块中形成；以及
所述第四逻辑元件将第二隔离元件的输出传递至所述第三逻辑元件而不做任何改变。
4.如权利要求1所述的信号传输电路，其特征在于
所述逻辑电路具有多个逻辑元件；
所述多个逻辑元件包括一个或多个第一逻辑元件，所述第一逻辑元件中的每一个接收对应的隔离元件的输出和相邻的逻辑元件的输出；
所述第一逻辑元件包括第二逻辑元件，所述第二逻辑元件的输出由所述接收单元接收；
所述多个逻辑元件包括第三逻辑元件和第四逻辑元件，所述第三逻辑元件接收两个对应的隔离元件的输出，所述第四逻辑元件接收对应的隔离元件的输出和第二逻辑元件的输出；
所述接收单元用作输出驱动命令信号的控制单元，所述驱动命令信号命令所述驱动电路驱动所述开关元件；
所述隔离元件将所述驱动命令信号从所述控制单元传输至对应的驱动电路；并且
所述隔离元件响应于对应的逻辑元件的输出，停止将驱动命令信号从所述控制单元传输至对应的驱动电路。
5.如权利要求4所述的信号传输电路，其特征在于
所述逻辑元件中的每一个和对应的隔离元件在一模块中形成。
6.如权利要求2至5中的任一项的信号传输电路，其特征在于，
所述多个逻辑元件中的第二逻辑元件具有在对应的隔离元件和接收单元之间的最短距离。
7.如权利要求2至5中的任一项的信号传输电路，其特征在于，
所述逻辑电路的输入被下拉或上拉；并且当在所述隔离元件和逻辑元件之间的连接或在逻辑元件之间的连接中发生开路故障时，所述逻辑电路输出指示发生异常的预定信号。
8.如权利要求1至5中的任一项的信号传输电路，其特征在于，
所述逻辑电路的输入被下拉或上拉；并且
当所述隔离元件的输出被停止时，所述逻辑电路输出指示发生异常的预定信号。
9.如权利要求1至5中的任一项的信号传输电路，其特征在于，
所述隔离元件由磁耦合型隔离元件构成。
10.如权利要求1至5中的任一项的信号传输电路，其特征在于，
所述多个开关元件构成逆变器，所述逆变器具有在逆变器的高压侧和低压侧之间串联连接的上臂开关元件和下臂开关元件；
所述逻辑电路包括：
第一逻辑元件，其接收来自对应于所述上臂开关元件的多个隔离元件的异常信号，当上臂开关元件中的至少一个显示异常时输出指示发生异常的预定信号；以及
第二逻辑电路，接收来自对应于下臂开关元件的多个隔离元件的异常信号，当下臂开关元件中的至少一个显示异常时输出指示发生异常的预定信号，所述第一逻辑元件的输出和所述第二逻辑元件的输出被连接至所述接收单元作为所述接收单元的输入。
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