CN108011504A - 驱动方法与驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种驱动方法与驱动装置。驱动方法应用于包含至少一桥臂和电感的变换电路，所述桥臂包括串联的上开关管和下开关管，所述电感的一端连接于所述桥臂的中点。驱动方法包括：在所述变换电路发生急停事件时，判断所述变换电路中所述电感的电流方向；在判断所述电感的电流方向为第一方向时，导通所述上开关管，并关断所述下开关管，其中，所述第一方向为所述下开关管的正向导通方向；在判断所述电感的电流方向为第二方向时，关断所述上开关管，并导通所述下开关管，其中，所述第二方向为所述上开关管的正向导通方向。本公开提供的驱动方法可以避免急停事件发生时开关管的寄生二极管产生较大的热应力，避免开关管因过热而失效或损坏。

Description

驱动方法与驱动装置
技术领域
本公开涉及电子电力技术领域，具体而言，涉及一种应用于变换电路的驱动方法与驱动装置。
背景技术
随着电子技术的发展，电源变换电路得到了越来越广泛的应用。例如，参考图1，一种传统的电源变换电路100包括上开关管G1，下开关管G2、电感L、负载电阻R1以及电容C1、C2、C3，该电路正常工作时，上开关管G1与下开关管G2互补导通。
对于类似图1所示的电源变换电路，当发生急停事件时，如过流、过压和过热保护等，传统的保护方法是不区分电流方向而将上下开关管均关闭。
当开关管为逆导型半导体开关管，如碳化硅MOSFET，其内部寄生的反向二极管通常具有较高的导通压降，在反向大电流流过该内部寄生二极管时将产生很大的功率损耗。因此，如果电感的续流电流反向流过上下两个开关管之一的寄生二极管，会造成该寄生二极管承受较大的功率损耗和热应力，严重时将被烧毁。
对此，通常采用的一种应对方法是在开关管上反向并联一个高性能的二极管。由于该二极管的导通压降较低，反向电流将从二极管流过，避免了开关管被关断时寄生二极管产生反向导通损耗及热应力。但这种方法增加了额外的材料成本和制造成本。此外，通常采用的另一种应对方法是采用较大电流规格的开关管，并同时配置高灵敏度的保护检测电路，使控制电路在电路或系统出现异常时，快速检测并触发保护动作，以实现尽早关断开关管，避免出现较大过电流或过热问题。但是这种方法提高了保护检测电路的要求和开关管的成本。因此，仍然需要开发能够兼顾这一类功率变换电路正常运行和急停保护并且限制热应力的方法。需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。
发明内容
本公开的目的在于提供一种应用于变换电路的驱动方法与驱动装置，用于至少在一定程度上克服由于相关技术的限制和缺陷而导致的一个或多个问题。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种驱动方法，应用于变换电路，所述变换电路包括至少一桥臂和一电感，所述桥臂包括串联的上开关管和下开关管，所述电感的一端连接于所述桥臂的中点；所述驱动方法包括：在所述变换电路发生急停事件时，判断所述变换电路中所述电感的电流方向；在判断所述电感的电流方向为第一方向时，导通所述上开关管，并关断所述下开关管，其中，所述第一方向为所述下开关管的正向导通方向；在判断所述电感的电流方向为第二方向时，关断所述上开关管，并导通所述下开关管，其中，所述第二方向为所述上开关管的正向导通方向。
在本公开的一种示例性实施例中，所述驱动方法还包括：如果判断所述电感的电流幅值不满足一预设条件，关断所述上开关管以及所述下开关管。
在本公开的一种示例性实施例中，在所述变换电路发生急停事件时：如果判断所述电感的电流方向为第一方向且幅值满足一预设条件，导通所述上开关管，并关断所述下开关管；如果判断所述电感的电流方向为第二方向且幅值满足所述预设条件，关断所述上开关管，并导通所述下开关管；如果判断所述电感的电流幅值不满足所述预设条件，关断所述上开关管以及所述下开关管。
在本公开的一种示例性实施例中，所述预设条件为所述电感的电流幅值的绝对值大于一阈值。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种驱动装置，应用于变换电路，所述变换电路包括至少一桥臂和一电感，所述桥臂包括串联的上开关管和下开关管，所述电感的一端连接于所述桥臂的中点；所述驱动装置包括：电流判断单元，用于在所述变换电路发生急停事件时，判断所述变换电路的所述电感的电流方向；驱动控制单元，用于在判断所述电感的电流方向为第一方向时，导通所述上开关管，并关断所述下开关管；以及在判断所述电感的电流方向为第二方向时，关断所述上开关管，并导通所述下开关管；其中，所述第一方向为所述下开关管的正向导通方向，所述第二方向为所述上开关管的正向导通方向。
在本公开的一种示例性实施例中，所述驱动控制单元还用于在所述电流判断单元判断所述电感的电流幅值不满足所述预设条件时，关断所述上开关管以及所述下开关管。
在本公开的一种示例性实施例中，所述电流判断单元用于在所述变换电路发生急停事件时，判断所述变换电路中所述电感的电流幅值；所述驱动控制单元用于在判断所述电感的电流方向为第一方向且幅值满足预设条件时，导通所述上开关管，并关断所述下开关管；以及，在判断所述电感的电流方向为第二方向且幅值满足所述预设条件时，关断所述上开关管，并导通所述下开关管。
在本公开的一种示例性实施例中，所述预设条件为所述电感的电流幅值的绝对值大于一阈值。
在本公开的一种示例性实施例中，所述电流判断单元包括：第一比较器，用于比较所述电感的电流与一第一参考电流并输出一第一电流比较信号；第二比较器，用于比较所述电感的电流与一第二参考电流并输出一第二电流比较信号；其中，所述第一参考电流和所述第二参考电流方向相反且幅值的绝对值等于一阈值。
在本公开的一种示例性实施例中，所述驱动控制单元包括：信号反相电路，用于接收一原始控制信号并输出所述原始控制信号的反相信号，以及接收一急停信号并输出所述急停信号的反相信号；控制信号产生电路，用于根据所述原始控制信号、所述急停信号、所述急停信号的反相信号以及所述第二电流比较信号输出对应所述上开关管的第一控制信号；以及，根据所述原始控制信号的反相信号、所述急停信号、所述急停信号的反相信号以及所述第一电流比较信号输出对应所述下开关管的第二控制信号。
在本公开的一种示例性实施例中，所述控制信号产生电路包括：第一与逻辑门，用于接收所述原始控制信号与所述急停信号的反相信号并输出一第一输出信号；第二与逻辑门，用于接收所述急停信号与所述第二电流比较信号并输出一第二输出信号；第一或逻辑门，用于接收所述第一输出信号和所述第二输出信号并输出所述第一控制信号；第三与逻辑门，用于接收所述原始控制信号的反相信号与所述急停信号的反相信号并输出一第三输出信号；第四与逻辑门，用于接收所述急停信号与所述第一电流比较信号并输出一第四输出信号；第二或逻辑门，用于接收所述第三输出信号和所述第四输出信号并输出所述第二控制信号。
在本公开的一种示例性实施例中，所述信号反相电路包括：第一非逻辑门，用于接收所述原始控制信号并输出所述原始控制信号的反相信号；第二非逻辑门，用于接收所述急停信号并输出所述急停信号的反相信号。
在本公开的一种示例性实施例中，所述驱动控制单元还包括开关管驱动电路，所述开关管驱动电路电连接于所述控制信号产生电路，且所述第一控制信号和第二控制信号经过所述开关管驱动电路以生成驱动所述上开关管的第一驱动信号和驱动所述下开关管的第二驱动信号。
本公开通过设置一电流判断单元，对开关变换器急停时变换电路中电感的续流电流的方向和幅值进行判断，合理设置了急停发生时变换电路中上下开关管的导通与关断，使急停产生的续流电流按照其电流方向被顺利导出，不使其反向流经开关管的寄生二极管而产生功率损耗和热应力，从而可以避免急停时开关管寄生二极管承受较大的反向电流和导通损耗，控制热应力的产生，保护开关管安全运行和急停关断。
应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示意性示出一种变换电路的示意图。
图2A示意性示出本公开示例性实施例中一种驱动方法的流程图。
图2B示意性示出本公开示例性实施例中一种驱动方法的流程图。
图3示意性示出本公开示例性实施例中一种驱动装置的方框图。
图4A示意性示出本公开示例性实施例中一种驱动装置的电路图。
图4B示意性示出本公开示例性实施例中一种驱动装置的电路图。
图4C示意性示出本公开示例性实施例中一种驱动装置的电路图。
图5A示意性示出本公开示例性实施例中驱动装置正常运行时的等效电路图。
图5B示意性示出本公开示例性实施例中驱动装置在急停事件发生时的等效电路图。
图6示意性示出本公开示例性实施例中一种实现驱动装置功能的软件流程图。
图7示意性示出一种多电平变换器的电路图。
图8示意性示出本公开示例性实施例中驱动装置应用于图7所示的多电平变换器的电路图。
具体实施方式
现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的范例；相反，提供这些实施方式使得本公开将更加全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而省略所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知技术方案以避免喧宾夺主而使得本公开的各方面变得模糊。
此外，附图仅为本公开的示意性图解，图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。附图中所示的一些方框图是功能实体，不一定必须与物理或逻辑上独立的实体相对应。可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件单元或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。
下面将结合附图对本公开示例性实施例进行详细说明。
图2A示意性示出本公开示例性实施例中一种驱动方法的流程图。
本示例实施方式中，首先提供了一种驱动方法，应用于一变换电路，例如可以为图1中所示的变换电路。变换电路包括至少一桥臂和一电感L，桥臂包括串联的上开关管G1和下开关管G2，电感L的一端连接于所述桥臂中点。该电路正常工作时，上开关管G1与下开关管G2可互补导通。
参考图2A，在S22，在所述变换电路发生急停事件时，判断所述变换电路中所述电感L的电流方向。
当电源系统有过压、过流和过热等异常情况发生时，需要使变换电路的工作紧急停止，在下文叙述中，将这一情况称为急停事件。发生急停事件时，由于变换电路正在工作，电感L中存在一电流I。根据变换电路的原理可知，电流I的方向可以为下开关管G2正向导通方向D1，也可以为上开关管G1正向导通方向D2。本文中正向导通方向表示开关管导通时电流流过该开关管的方向。如果急停事件发生，变换电路需要紧急停止工作，但电流I由于电感L的存在不会马上消失，而是存在续流电流。由于此时正向导通方向为电流I方向的开关管关闭，为防止此反向电流使该开关管的反向寄生二极管产生热应力，可以使电流I通过另一开关管被导出。判断电流方向的方法可以有多种，例如通过硬件电路判断，或者通过软件程序结合硬件电路判断，本示例实施方式对此不作特殊限定。
在S24，在判断所述电感L的电流方向为第一方向时，导通所述上开关管G1，并关断所述下开关管G2，其中，所述第一方向为所述下开关管G2的正向导通方向。
于急停事件发生时，当电流I的方向为下开关管G2的正向导通方向，即电流I从桥臂中点流入时，可以关闭下开关管G2，同时导通上开关管G1，使电流I通过上开关管G1流出，从而减轻下开关管G2的反向寄生二极管承担的反向电流，以达到保护开关管的作用。
在S26，在判断所述电感L的电流方向为第二方向时，关断所述上开关管G1，并导通所述下开关管G2，其中，所述第二方向为所述上开关管G1的正向导通方向。
同理，在急停事件发生时，当判断电流I的方向为上开关管G1的正向导通方向，即电流I从桥臂中点流出时，可以关闭上开关管G1，同时导通下开关管G2，使电流I通过下开关管G2流出，从而减轻上开关管G1的反向寄生二极管承担的反向电流，以达到保护开关管的作用。
另外，当电流下降到一较小的电流幅值后，开关管的寄生二极管即使导通承受的损耗和热应力也十分有限，此时可将桥臂中各个开关管关闭段。
根据一些实施例，在所述变换电路发生急停事件时，如果电感电流I的电流幅值不满足一预设条件，可关断上开关管以及下开关管。上述的预设条件可为电感的电流幅值的绝对值大于一阈值。
根据一些实施例，阈值的取值依据是不小于电感电流最大测量误差，以避免电流测量误差导致结果误判，但本发明不限于此。在实际工程应用中，最大测量误差一般不超过额定电流的几个百分点(例如5％)。
本示例实施例通过在急停事件发生时对变换电路的输出电流进行电流方向判断，选择性地导通与关断变换电路桥臂的上下开关管，从而减轻开关管的反向寄生二极管承担的反向电流，以达到保护开关管的作用。
图2B示意性示出根据本发明另一实施例的一种驱动方法。
参考图2B，在S22’，如果判断所述电感L的电流方向为第一方向且幅值满足一预设条件，导通所述上开关管G1，并关断所述下开关管G2。
判断电流幅值的方法可以为硬件电路判断，也可以为软件程序结合硬件电路判断，在本公开的其他实施方式中，判断电流幅值可以与判断电流方向通过同一方式在同一时刻进行或分别进行。
根据一些实施例，当电流I满足这一预设条件，根据电流I的方向对其进行导引，即在判断电流I的方向为下开关管G2的正向导通方向，电流I时从桥臂中点流入时，选择导通上开关管G1，使电流I从上开关管G1流出，从而减轻下开关管G2的反向寄生二极管承担的反向电流，以达到保护下开关管的作用。
在S24’，如果判断所述电感L的电流方向为第二方向且幅值满足所述预设条件，关断所述上开关管G1，并导通所述下开关管G2。
根据一些实施例，当电流I满足这一预设条件，根据电流I的方向对其进行导引，即在判断电流I的方向为上开关管G1的正向导通方向，电流I时从桥臂中点流出时，选择导通下开关管G2，使电流I从下开关管G2流出，从而减轻上开关管G1的反向寄生二极管承担的反向电流，以达到保护上开关管的作用。
在S26’，如果判断所述电感L的电流幅值不满足所述预设条件，关断所述上开关管G1以及所述下开关管G2。
预设条件可以为电流I幅值的绝对值大于一阈值，即电流I不论为哪一方向，只要电流幅值小于这一阈值，直接将上下开关管G2同时关断。此时，由于电流I较小，反向电流也较小，引起的开关管的反向寄生二极管的热应力也比较小，不会对开关管造成严重的损害。
另外，当电流I大于这一阈值时，导通上开关管或下开关管使电流I的反向电流得到泄放；当电流I的幅值下降到阈值内，再将桥臂中的上下开关管同时关闭，使电路进入保护停止状态。
需要注意的是，上述附图仅是根据本发明示例性实施方式的方法所包括的处理的示意性说明，而不是限制目的。易于理解，上述附图所示的处理并不表明或限制这些处理的时间顺序。另外，也易于理解，这些处理可以是例如在多个模块中同步或异步执行的。
对应于上述驱动方法，本示例实施方式中还提供了一种驱动装置，应用于变换电路，例如可以为如图1所示的变换电路。
图3示意性示出本公开示例性实施例中一种驱动装置的方框图。
参考图3，驱动装置300可以包括电流判断单元301与驱动控制单元302。
电流判断单元301可以用于在变换电路发生急停事件时，判断变换电路的电感L的电流方向。判断电感电流I的方向可以通过硬件电路实现，也可以通过软件程序与硬件电路配合实现。
驱动控制单元302可以用于在判断电感L的电流方向为第一方向时，导通上开关管G1，并关断下开关管G2；以及在判断电感L的电流方向为第二方向时，关断上开关管G1，并导通下开关管G2；其中，第一方向为下开关管G2的正向导通方向，第二方向为上开关管G1的正向导通方向。此时，驱动控制单元302可以用于执行如前面所描述的驱动方法，负责导通与关断两个开关管。
根据一些实施例，电流判断单元301还用于在变换电路发生急停事件时，判断变换电路中电感L的电流幅值；驱动控制单元302还用于在电流判断单元301判断电感L的电流幅值不满足预设条件时，关断上开关管G1以及下开关管G2。
根据一些实施例，电流判断单元301用于在变换电路发生急停事件时，判断变换电路中电感的电流幅值和电流方向。同时，当电流判断单元需要在判断电流方向的同时判断电流幅值时，驱动控制单元302用于在电感L的电流方向为第一方向D1且幅值满足预设条件时，导通上开关管G1，并关断下开关管G2；在判断电感L的电流方向为第二方向D2且幅值满足预设条件时，关断上开关管G1，并导通下开关管G2；以及，在判断电感的电流幅值不满足预设条件时，关断上开关管G1与下开关管G2。
预设条件可以为电流I幅值的绝对值大于一阈值，当然，也可以为其他适合实际情况的电流幅值设置。
驱动装置300可以通过硬件电路或软件程序配合硬件电路实现，本示例实施方式首先提供了一种可以实现驱动装置300的硬件电路方案，配合变换电路工作。
图4A示出了根据本发明一实施例的驱动装置的详细电路图。图4A示出的驱动装置的详细电路图可用于实现图3所示的驱动装置300。
参见图4A，变换电路包括至少一桥臂和一电感L，桥臂包括串联的上开关管G1和下开关管G2，电感L的一端连接于所述桥臂中点。该电路正常工作时，上开关管G1与下开关管G2可互补导通。电感具有电性连接桥臂中点的一电流输入端(未示出)与一电流输出端Pout。
参考图4A，驱动装置300可以分为电流判断单元301与驱动单元302两个部分。电流判断单元301的电路图可以包括一第一比较器A1与一第二比较器A2。如图4所示，第一比较器A1的正输入端电性连接电感L的电流输出端Pout，负输入端电性连接一第一参考电流+Iset，第一比较器A1可以用于比较电感L的电流I与第一参考电流+Iset并输出一第一电流比较信号S1；第二比较器A2的负输入端电性连接电感L的电流输出端Pout，正输入端电性连接一第二参考电流-Iset，第二比较器A2可以用于比较所述电感的电流与第二参考电流-Iset并输出一第二电流比较信号S2。
当电流I的方向为第一方向D1，即下开关管的正向导通方向时，电流I从桥臂中点流入。此时第二比较器A2工作，比较电流I与第二参考电流-Iset的幅值，输出第二电流比较信号S2。当电流I的方向为第二方向D2，即上开关管的正向导通方向时，电流I从桥臂中点流出。此时第一比较器A1工作，比较电流I与第一参考电流+Iset的幅值，输出第一电流比较信号S1。
当驱动装置300仅需判断电流方向时，可以将第一参考电流与第二参考电流设置为0，或者将第一比较器A1的负输入端与第二比较器A2的正输入端接地。但是在实际工程应用中，可将第一参考电流与第二参考电流设置为大于最大测量误差的值，以减少测量误差对判断结果造成的影响。
为方便设置，第一参考电流和第二参考电流可以为方向相反且幅值的绝对值等于一阈值，例如+Iset与-Iset。Iset的取值可不小于电感电流最大测量误差，减少测量误差导致误判的可能性。在实际工程应用中，最大测量误差不过是额定电流的几个百分点，一般不超过额定电流的5％。因此，在这样的小电流幅值范围内，开关管的寄生二极管导通时承受的损耗和热应力均十分有限，易于承受。
此外，如需同时判断电流方向与电流幅值，第一参考电流与第二参考电流也可以为其他能够实现电流方向与幅值判断的值，例如可以为上述第一参考电流和第二参考电流可以为方向相反且幅值的绝对值等于一阈值Iset，Iset的值可以为电流传感器及整个测量电路的最大偏差的200％等，本示例实施方式对此不作特殊限定。
在驱动装置300电路图的另一部分，驱动控制单元302可以包括信号反相电路3021与控制信号产生电路3022。
信号反相电路3021可以用于接收一原始控制信号Con并输出原始控制信号Con的反相信号Con’，以及接收一急停信号Stop并输出急停信号Stop的反相信号Stop’。具体实现方式可以为包括两个非逻辑门，所述非逻辑门均包括一输入端与一输出端。参考图4，第一非逻辑门NOR1输入端电性连接原始控制信号Con，用于接收原始控制信号Con并输出原始控制信号Con的反相信号Con’；第二非逻辑门NOR2输入端电性连接急停信号Stop，用于接收急停信号Stop并输出急停信号Stop的反相信号Stop’。
控制信号产生电路3022可以用于根据原始控制信号Con、急停信号Stop、急停信号的反相信号Stop’以及第二电流比较信号S2输出对应上开关管的第一控制信号Con1以及根据原始控制信号的反相信号Con’、急停信号Stop、急停信号的反相信号Stop’以及第一电流比较信号S1输出对应下开关管的第二控制信号Con2。
参考图4A，控制信号产生电路3022可以包括四个与逻辑门与两个或逻辑门，与逻辑门和或逻辑门均具有第一输入端、第二输入端与输出端。其中，第一与逻辑门AND1的第一输入端电性连接原始控制信号Con，第二输入端电性连接第二非逻辑门NOR2的输出端，用于接收原始控制信号Con与急停信号的反相信号Stop’并输出一第一输出信号；第二与逻辑门AND2的第一输入端电性连接急停信号Stop，第二输入端电性连接第二比较器A2的输出端，用于接收急停信号Stop与第二电流比较信号S2并输出一第二输出信号；第一或逻辑门OR1的第一输入端电性连接第一与逻辑门AND1的输出端，第二输入端电性连接第二与逻辑门AND2的输出端，用于接收第一输出信号和第二输出信号并输出第一控制信号Con1。
第三与逻辑门AND3的第一输入端电性连接第一非逻辑门NOR1的输出端，第二输入端电性连接第二非逻辑门NOR2的输出端，用于接收原始控制信号的反相信号Con’与急停信号的反相信号Stop’并输出一第三输出信号；第四与逻辑门AND4的第一输入端电性连接急停信号Stop，第二输入端电性连接第一比较器A1的输出端，用于接收急停信号Stop与第一电流比较信号S1并输出一第四输出信号。第二或逻辑门OR2的第一输入端电性连接第三与逻辑门AND3的输出端，第二输入端电性连接第四与逻辑门AND4的输出端，用于接收第三输出信号和第四输出信号并输出第二控制信号Con2。
根据一些实施例，驱动控制单元302还可以包括开关管驱动电路3023。参考图4B，开关管驱动电路3013可以电性连接于控制信号产生电路3022，且第一控制信号Con1和第二控制信号Con2经过开关管驱动电路3023以生成驱动上开关管G1的第一驱动信号DR1和驱动下开关管G2的第二驱动信号DR2。
根据一些实施例，可以如图4C所示，控制信号产生电路3022可以级联一死区时间产生电路3025，死区时间产生电路3025可以级联一隔离电路3024，隔离电路3024可以级联开关管驱动电路3023，由开关管驱动电路3023生成驱动上开关管G1的第一驱动信号DR1和驱动下开关管G2的第二驱动信号DR2。其中，死区时间产生电路3025是通常互补导通两个开关管之间必要的元件；隔离电路3024的作用是让控制信号产生电路可以将开关命令传达到不同电平的驱动电路；开关管驱动电路3023的作用是按照开关指令要求，驱动开关管动作。上述三部分均按照电压源开关变化电路的普遍原则设计。
图5A与图5B分别是驱动装置300在正常运行时与有急停事件发生时的等效电路图，图中虚线部分标示该部位不发生作用。参考图5A，当没有急停事件发生时，第二与逻辑门AND2与第四与逻辑门AND4均不发生作用，上开关管G1与下开关管G2在原始控制信号Con的作用下互补导通。参考图5B，当急停事件发生时，第一与逻辑门AND1与第三与逻辑门AND3均不发生作用，上开关管G1与下开关管G2在原始控制信号Con与急停信号Stop的作用下控制上开关管G1与下开关管G2的导通与关断。当上述各信号可以用逻辑变量“0”或“1”表示时，例如有急停事件发生时，急停信号Stop＝1，正常运行时，急停信号Stop＝0，则上述作用逻辑可以如下列表达式一所示：
上式表示在紧急停止时，若电感有较大的正向电流(S1＝1)，则开关管G2需要续流，因而为避免寄生二极管导通，需要给开关管G2施加门极驱动电压，即Con2＝1；若电感有较大的负向电流(S2＝1)，则开关管G1需要续流，因而为避免寄生二极管导通，需要给开关管G1施加门极驱动电压，即Con1＝1。
在本公开的其他实施例中，急停事件发生也可以表示为Stop＝0，则正常运行时Stop＝1，此时上述作用逻辑可以如下列表达式二所示：
驱动装置300的实现方式除了通过上述硬件电路实现外，还可以通过软件程序配合硬件电路实现。例如，根据一实施例，可通过数字信号处理器(DSP)实现驱动装置300功能的实施方式。
图6示出了本公开示例实施例的一种实现如图4示出的驱动装置300的软件流程图。
参考图6，该软件流程是周期性运行的操作程序。在周期开始时，首先对电流I进行测量，然后判断急停事件是否发生。若急停事件发生，则判断电流幅值是否大于正向电流幅值阈值，若为是，则关闭上开关管，导通下开关管，并进行数据、状态更新等其他操作；若为否，则判断电流幅值是否小于负向电流幅值阈值，若为是则导通上开关管，关闭下开关管，并进行数据、状态更新等其他操作，若为否则关闭上下两个开关管，使电路进入紧急停止状态，进行数据、状态更新等其他操作。如果判断急停事件未发生，则继续控制上下两个开关管正常运行互补导通，并进行数据、状态更新等其他操作。在进行数据、状态更新等其他操作之后，本周期结束运行。
除了应用于图1的变换电路，驱动装置300还可以应用于包括互补开关的桥臂的多电平变换器。
图7示出了一种多电平变换器的电路图。
参考图7，飞跨电容多电平变换电路包括串联的多个桥臂和电感L，其中每个桥臂包含串联的上开关管和下开关管，以桥臂m为例，桥臂m包含上开关管Qm和下开关管Qmb，且电感L的一端连接于桥臂1的中点。该电路正常工作时，每个桥臂的上开关管与下开关管可互补导通。
当驱动装置300应用于如图7所示的飞跨电容多电平变换器时，于急停状态时，可根据电感电流的方向或方向和幅值来决定每个桥臂中上开关管和下开关管的导通和关断。例如，电流判断模块在多电平变换电路发生急停事件时，判断多电平变换电路的电感的电流方向；由于多个桥臂级联并与电感L串联连接，流经每个桥臂的电流与电感电流方向一致，驱动信号产生模块于当电感的电流方向为第一方向时，导通每个桥臂的上开关管，并关断每个桥臂的下开关管，其中，第一方向为每个桥臂的下开关管的正向导通方向；或者，用于当电感的电流方向为第二方向时，关断每个桥臂的上开关管，并导通每个桥臂的下开关管，其中，第二方向为每个桥臂的上开关管的正向导通方向。此外，如图8所示，此时驱动装置还可以包括多个驱动模块，驱动模块级联于驱动信号产生装置后，包括级联的一死区时间产生电路、一隔离电路以及一开关管驱动电路。
图8是本示例实施方式的驱动装置应用在飞跨电容多电平变换器时的电路图。如图8所示，包含1个电流判断单元301与多个驱动单元302，且该电流判断单元301与每个驱动单元302组成多个驱动装置300，用以控制各个桥臂的上开关管和下开关管的导通和关断。由于电流判断单元301与驱动单元302的的主要内容和原理已在图3-图5中描述，在此不再详述。在图8所示的电路中，当急停未发生时，Stop＝0，所有开关管的驱动均由开关信号S1至Sp决定，与电感电流方向无直接的关系；当急停发生时，Stop＝1，所有开关信号S1至Sp均对开关管不起作用，直接对开关管驱动起作用的是电感电流的幅值和方向。
本公开通过设置一电感电流方向判断环节，并根据急停事件发生时电感电流的方向选择导通变换电路一开关管，降低了电感在急停事件发生时产生的反向电流对另一开关管的寄生二极管造成的可能损害，避免了该寄生二极管产生热应力。此外，通过设置一电流幅值判断环节，避免了电感电流较小时对电流方向的误判。因此，本公开可以避免急停时开关管寄生二极管承受较大的反向电流和导通损耗，控制热应力的产生，保护开关管安全运行和急停关断。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。

Claims (13)

1.一种驱动方法，应用于变换电路，所述变换电路包括至少一桥臂和一电感，所述桥臂包括串联的上开关管和下开关管，所述电感的一端连接于所述桥臂的中点；其特征在于，所述驱动方法包括：
在所述变换电路发生急停事件时，判断所述变换电路中所述电感的电流方向；
在判断所述电感的电流方向为第一方向时，导通所述上开关管，并关断所述下开关管，其中，所述第一方向为所述下开关管的正向导通方向；
在判断所述电感的电流方向为第二方向时，关断所述上开关管，并导通所述下开关管，其中，所述第二方向为所述上开关管的正向导通方向。
2.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，所述驱动方法还包括：
如果判断所述电感的电流幅值不满足一预设条件，关断所述上开关管以及所述下开关管。
3.根据权利要求1所述的驱动方法，其特征在于，在所述变换电路发生急停事件时：
如果判断所述电感的电流方向为第一方向且幅值满足一预设条件，导通所述上开关管，并关断所述下开关管；
如果判断所述电感的电流方向为第二方向且幅值满足所述预设条件，关断所述上开关管，并导通所述下开关管；
如果判断所述电感的电流幅值不满足所述预设条件，关断所述上开关管以及所述下开关管。
4.根据权利要求2或3所述的驱动方法，其特征在于，所述预设条件为所述电感的电流幅值的绝对值大于一阈值。
5.一种驱动装置，应用于变换电路，所述变换电路包括至少一桥臂和一电感，所述桥臂包括串联的上开关管和下开关管，所述电感的一端连接于所述桥臂的中点；其特征在于，所述驱动装置包括：
电流判断单元，用于在所述变换电路发生急停事件时，判断所述变换电路的所述电感的电流方向；
驱动控制单元，用于在判断所述电感的电流方向为第一方向时，导通所述上开关管，并关断所述下开关管；以及在判断所述电感的电流方向为第二方向时，关断所述上开关管，并导通所述下开关管；
其中，所述第一方向为所述下开关管的正向导通方向，所述第二方向为所述上开关管的正向导通方向。
6.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，所述电流判断单元还用于在所述变换电路发生急停事件时，判断所述变换电路中所述电感的电流幅值；所述驱动控制单元还用于在所述电流判断单元判断所述电感的电流幅值不满足所述预设条件时，关断所述上开关管以及所述下开关管。
7.根据权利要求5所述的驱动装置，其特征在于，其中：
所述电流判断单元用于在所述变换电路发生急停事件时，判断所述变换电路中所述电感的电流幅值和电流方向；
所述驱动控制单元用于在所述电感的电流方向为第一方向且幅值满足预设条件时，导通所述上开关管，并关断所述下开关管；在判断所述电感的电流方向为第二方向且幅值满足所述预设条件时，关断所述上开关管，并导通所述下开关管；以及，在判断所述电感的电流幅值不满足所述预设条件时，关断所述上开关管与所述下开关管。
8.根据权利要求6或7所述的驱动装置，其特征在于，所述预设条件为所述电感的电流幅值的绝对值大于一阈值。
9.根据权利要求5或6所述的驱动装置，其特征在于，所述电流判断单元包括：
第一比较器，用于比较所述电感的电流与一第一参考电流并输出一第一电流比较信号；
第二比较器，用于比较所述电感的电流与一第二参考电流并输出一第二电流比较信号；其中，所述第一参考电流和所述第二参考电流方向相反且幅值的绝对值等于一阈值。
10.根据权利要求9所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动控制单元包括：
信号反相电路，用于接收一原始控制信号并输出所述原始控制信号的反相信号，以及接收一急停信号并输出所述急停信号的反相信号；
控制信号产生电路，用于根据所述原始控制信号、所述急停信号、所述急停信号的反相信号以及所述第二电流比较信号输出对应所述上开关管的第一控制信号；以及，根据所述原始控制信号的反相信号、所述急停信号、所述急停信号的反相信号以及所述第一电流比较信号输出对应所述下开关管的第二控制信号。
11.根据权利要求10所述的驱动装置，其特征在于，所述控制信号产生电路包括：
第一与逻辑门，用于接收所述原始控制信号与所述急停信号的反相信号并输出一第一输出信号；
第二与逻辑门，用于接收所述急停信号与所述第二电流比较信号并输出一第二输出信号；
第一或逻辑门，用于接收所述第一输出信号和所述第二输出信号并输出所述第一控制信号；
第三与逻辑门，用于接收所述原始控制信号的反相信号与所述急停信号的反相信号并输出一第三输出信号；
第四与逻辑门，用于接收所述急停信号与所述第一电流比较信号并输出一第四输出信号；
第二或逻辑门，用于接收所述第三输出信号和所述第四输出信号并输出所述第二控制信号。
12.根据权利要求10所述的驱动装置，其特征在于，所述信号反相电路包括：
第一非逻辑门，用于接收所述原始控制信号并输出所述原始控制信号的反相信号；
第二非逻辑门，用于接收所述急停信号并输出所述急停信号的反相信号。
13.根据权利要求10所述的驱动装置，其特征在于，所述驱动控制单元还包括开关管驱动电路，所述开关管驱动电路电连接于所述控制信号产生电路，且所述第一控制信号和第二控制信号经过所述开关管驱动电路以生成驱动所述上开关管的第一驱动信号和驱动所述下开关管的第二驱动信号。
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