CN109983698A - 控制电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的整流器的控制电路(100),其中该整流器具有至少一个可控的功率半导体(102),该控制电路(100)是基于管控信号(104)实施的,以便控制该至少一个可控的功率半导体(102)的切换过程,并且该控制电路(100)被实施为,基于该管控信号(104)在考虑到设定参数(106)的情况下用对该至少一个可控的功率半导体(102)在切换时的行为的时间上的设定来执行对该至少一个可控的功率半导体(102)的控制,其中该设定参数(106)是该至少一个可控的功率半导体(102)的电磁辐射的设定参数(106)。本发明另外还涉及一种用于在车辆中使用的具有至少一个此类控制电路(100)的整流器以及一种具有至少一个此类整流器的车辆。本发明另外还涉及一种对应的方法。
Description
本发明涉及一种用于在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的整流器的控制电路,其中该整流器具有至少一个可控的功率半导体,并且该控制电路是基于管控信号实施的,以便控制该至少一个可控的功率半导体的切换过程。
本发明还涉及一种用于在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的整流器,该整流器具有至少一个上述控制电路。
本发明另外涉及一种车辆、尤其具有电力驱动器的车辆,该车辆具有至少一个上述整流器。
本发明同样涉及一种用于控制在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的整流器的方法,其中该整流器具有至少一个可控的功率半导体,其中该方法包括基于管控信号来控制该至少一个可控的功率半导体的切换过程。
整流器是用于将馈入的电流类型(即直流电或交流电)相应地转换成另一种电流类型或者用于改变电流类型的特征参数(如电压或频率)的静态(ruhende)电学设备。在整流器中这两种所述的原理也可以组合应用,即,将一种电流类型转换成另一种并且同时例如在电流转换器的输入侧和输出侧之间改变电压。对于大范围的应用领域存在不同的整流器构造方式或类型。
整流器例如用于对转速可变的电力发动机进行管控和调节。在此方面,重要的应用情景是用在实施为具有电力发动机的电动和混合动力车辆中。
电流转换器典型地包括可控开关器,以便转换所出现的电流和电压。由于通常较高的电功率,在此使用可控的功率半导体,例如场效应晶体管、IGBT、晶闸管、双极晶体管等。
电流转换器在具有电力驱动器的车辆中例如用于将从外部提供的电网电压转换成用于车辆的储能器的充电电压。储能器一般为电池并且一般包括多个单独的电池单元,这些电池单元被连接到一起以构成电池。此外,变换电流转换器可以将储能器的电池电压转换成发动机电压以便驱动电力发动机。另外,在此可以执行对发动机的功率适配,如下文中详细说明的。
车辆理论上可以为任意的具有电力驱动器的车辆。对应地,车辆包括至少一个电力驱动器,例如用于驱动车辆的车桥。替代地,电力驱动器还可以具有多个电力发动机,这些电力发动机例如分别直接驱动车辆的一个车轮。这样的车辆包括纯电力驱动的车辆(即电动车辆),还有除了另外的驱动器(例如燃烧发动机)之外还具有电力驱动器的车辆。后一种车辆通常称为混合动力车辆。在插入式混合动力车辆的情况下,其储能器可以额外地通过充电插座充入电能。
功率电子器件的典型的电路几乎仅仅使用可控的功率半导体作为开关器并且避免有损耗的电阻性线性运行出于这一原因仅能够产生定量化的输出电压。这个输出电压例如可以在电流受控的电路中典型地用晶闸管来实现,例如在有轨驱动器中常见的。
用于调制连续信号的简单的转换方式在图1中展示。在此通过可控的开关器在两个电平(在此称为电压水平)之间接通经调制的信号,以便对有用信号进行近似。
在时间平均值中,输出电压的中间级通过在相邻电平之间快速切换而产生。对应的控制例如使用开关调制并且在英文中也被称为开关模式电源(switch-mode powersupplies)。基于此的用于调制连续信号的转换方式在图2中展示。在此通过可控的开关器在九个电平(在此称为电压水平)之间接通经调制的信号,以便对有用信号进行近似。
输出电压大多数情况下通过脉冲宽度调制(PWM)以固定的周期实现。理论上还已知其他类型的脉冲调制,例如脉冲幅值调制(PAM)、脉冲频率调制(PFM)和脉冲相位调制(PPM),但是使用较不广泛。产生输出电压例如通过正弦三角调制(如在早先的模拟电路中广泛使用的)或者用数字PWM(也称为dPWM)进行。图3在上部示出典型的正弦三角调制。在图3的下部中示出数字PWM。
图4示出来自现有技术的用于控制两个场效应晶体管12(以下称为FET 12)的典型控制电路10。控制电路10包括栅极驱动器芯片14。栅极驱动器芯片14在输入端16处接收管控信号18。栅极驱动器芯片14通过输出端20提供两个控制信号22。通过开关网络24对控制信号22进行固定的设定,然后控制信号22控制FET 12的栅极G。开关网络24是固定的开关网络24,典型地用电阻、尤其作为“栅极电阻”以及在极少情况下还用二极管、扼流圈和/或电容器构成,以便控制场效应晶体管12的开关速度。
最主要的缺点是在输出电压的谱中产生开关谐波。可能出现失真,该失真导致实际产生的输出数值(例如电压、电流和/或电功率)的时间曲线与理想的希望曲线的偏差。失真在此可能到达较高的兆赫兹范围并且具有较高的功率密度。由此失真可能作为电磁辐射与其他设备发生干扰。
尤其车辆中的通信系统,由于其借助于无线电或与功率相关的快速总线系统的电磁通信,而容易发生故障。在不同的实际使用的通信技术中,频率通常在兆赫兹范围内。其中包括例如GPS、蓝牙、WLAN、GSM、UMTS、LTE等等。此外,在许多频带中的电磁辐射和电磁可接受性是有法律规定的并且与准入许可相关的。
常规的功率电子电路由于其开关活动而产生非常宽带的干扰,为了符合预定的限值必须用EMV滤波器以高耗费的方式去除这些干扰。为此已知用于不同应用领域的功率电子滤波器,例如具有典型的所谓的Pi结构。对应的滤波器是昂贵的并且直接在具有大功率的功率电子电路的情况下产生了显著的能量损耗。
高频失真和由此造成的电磁辐射的原因在于通过所使用的可控的功率半导体的开关活动产生输出数值。通过所使用的调制、典型地脉冲宽度调制,仅在时间平均值中产生了这些输出数值。
在低频范围(如最多几百千赫兹)中,开关周期和用于失真的PWM的切换时间点的选择是首要原因。在几百千赫兹直至远超一兆赫兹的高频上(尤其干扰上述通信技术还有快速有线数据传输总线和处理器)PWM的开关周期仅具有有限的影响。在这个范围内,由可控功率半导体的时间上的开关行为造成的失真占主导。
为了进行切换,可控功率半导体需要开关时间,该开关时间可以处于几纳秒或微秒的范围内。它们不能瞬间执行切换。这造成通过功率半导体的电流也不是直接流动或被中断。对于负载电压的升高或降低也产生了对应的情况。
在切换可控功率半导体时的开关过程产生了特征性的谱图指纹,切换过程越快,该指纹具有的频率比例就越高。对应的频谱例如在图5中对于作为可控功率半导体的FET展示。
开关行为的相应曲线的原因依据所使用的功率半导体而有所不同。在FET和IGBT的情况下,基本上是三种现象占主导。首先是栅极电容的充电过程、依赖于半导体的载流子生成和再结合过程、以及依赖于应用的负载电流和电压对输入端的反向作用。
可控功率半导体的开关行为基本上由栅极驱动器来确定。此外,栅极电容的充电过程可能也受到影响。栅极驱动器是如下的单元:该单元将无功的简单数字电平(Digitalpegel)放大,以便提供足够的电流用于可控功率半导体的开或关。大的可控的功率半导体例如IGBT可能在短时间内需要几个安培但是也可能需要最多100A的再充电电流(Umladestrom)。这样的电流无法由数字电平提供(例如由微控制器产生的那样)。
来自现有技术的典型的栅极驱动器电路30在图6中展示。这样的栅极驱动器电路30可以例如用在根据图4的栅极驱动器芯片14中。栅极驱动器电路30是一种具有输入晶体管Q2的简单的放大器电路,该输入晶体管通过电阻R1、R2安排在+36V的电源电压与大地之间。输入晶体管Q2通过管控信号18在其基极处受到控制。通过下游的具有两个互补晶体管Q1、Q3的推挽输出级(Gegentaktstufe)在此提供了控制信号22。
另外,这样的栅极驱动器还可以实现额外的功能,如电流分离、电平偏移、加入死时间(以便中断两个串联的可控功率半导体的重叠的接通)、监测可控的功率半导体等等。
因此,从上述现有技术出发,本发明的基本目的在于给出一种用于在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的整流器的控制电路,一种在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的具有至少一个此类控制电路的整流器,一种具有至少一个此类整流器的车辆、尤其具有电力驱动器的车辆,以及一种用于控制在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的整流器的方法,它们能够实现降低输出数值的时间曲线的失真、使用成本低廉并且具有良好的EMV特性。
该目的根据本发明通过独立权利要求的特征来实现。在从属权利要求中给出了本发明的有利的构型。
因此,根据本发明给出了一种用于在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的整流器的控制电路,其中该整流器具有至少一个可控的功率半导体,该控制电路是基于管控信号实施的,以便控制该至少一个可控的功率半导体的切换过程,并且该控制电路被实施为,基于该管控信号在考虑到设定参数的情况下用对该至少一个功率半导体在切换时的行为的时间上的设定来执行对该至少一个功率半导体的控制,其中该设定参数是该至少一个功率半导体的电磁辐射的设定参数。
根据本发明还给出一种用于在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的整流器,该整流器具有至少一个上述控制电路。
根据本发明另外给出一种车辆、尤其具有电力驱动器的车辆,该车辆具有至少一个上述整流器。
根据本发明同样给出一种用于控制在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的整流器的方法,其中该整流器具有至少一个可控的功率半导体,并且该方法包括以下步骤:基于管控信号控制该至少一个可控的功率半导体的切换过程,以及基于该管控信号在考虑到设定参数的情况下用对该至少一个可控的功率半导体在切换时的行为的时间上的设定来执行对该至少一个可控的功率半导体的控制,其中该设定参数是该至少一个功率半导体的电磁辐射的设定参数。
即,本发明的基本构思在于,针对性地管控对应的可控的功率半导体的时间上的切换行为,以便由此获得对由于切换造成的输出数值的失真的谱的控制。为此使用了在中央的、从外部可控的切换行为数值,该数值在通常使用的场效应晶体管(FET)和具有绝缘栅极电极的双极晶体管中(英文中为insulated-gate bipolar transistor(IGBT))尤其为栅极的时间上的充电曲线。栅极的充电曲线是通过栅极-源极电压的时间曲线(或在IGBT的情况下等效于栅极-发射极电压)以及栅极电流可控或可检测的。
接通在所有基于场效应的晶体管(FET、IGFET、MISFET、MOSFET、IGBT、JFET)的情况下通过对电容器充电来进行,该栅极针对可调制的通道。在由于对通道的传导连接而具有高电流泄露率的JFET的情况下针对源极,或者在IGBT的情况下针对发射极。通过电容和与之相关的在相反电容器电极上的静电吸引力,栅极电容在晶体管的传导通道中富集载流子或者通过提高电子的能势主动产生载流子。由此,在这种构造元件类别中接通行为是受电压控制的,也就是说通道中的载流子密度(至少在时间上平衡并且在忽略动力学迟滞效应的情况下)主要取决于栅极处的电压。从一定的电压(即阈值电压)开始,通道中的载流子密度就高到足以产生负载电流流动的启动。关闭在相反的方向上进行,但是在其他方面是等效的。
本发明尤其允许,不仅针对性地管控开和/或关行为,而且另外还基于在不久前的历史中所测量的或估算的辐射来调节该行为,其中通过考虑功率半导体的切换行为可以包含更高的频率范围。
在此,对于关闭过程可以简单地使用接通过程的逆曲线或分别使用自身的专用曲线。
该设定参数可以由控制电路接收和使用。替代地,控制电路自身可以确定该设定参数,以便影响该至少一个功率半导体的电磁辐射。为此,控制电路可以具有管控单元,该管控单元提供该设定参数。在多个功率半导体的情况下,该设定参数可以包括多个单独参数,这些单独参数共同形成该设定参数。由此可以分别独立地控制多个功率半导体。然而理论上还可以用相同的设定参数来控制所有或多组功率半导体。
在本发明的有利设计中,该控制电路被实施为,在运行中在通过针对性地改变该设定参数来针对性地改变该至少一个功率半导体在切换时的行为的时间上的设定。即,设定参数自身不是固定地预设的,而是可设定的,以便进行该至少一个功率半导体的电磁辐射的针对性适配。改变可以是自适应的,以便能够在工作中进行适配。由此不仅进行功率半导体(例如栅极)的控制输入端的在时间上可控的再充电过程。如果在每次切换(即接通或关闭)时的再充电过程都是相同的,则同样可以产生相同的切换时间曲线。这可能产生相同的高频失真以及因此在相同的频率范围内的连续辐射。在切换过程之间一直改变设定参数同样也并非一定必需的。
允许以一直相同的时间动态特性进行开关的频率部分的总体上白色的(即在宽的频率范围上相同的)功率密度在技术上是几乎不可能实现的。这还可能导致,例如在特别重要的频率范围内由于噪音而存在至少一个干扰电平。由此可能无法使特定的频率范围免于失真和辐射。重要的频率范围例如可以是由通信系统使用的或者通信系统对其特别灵敏的频率范围。在此白色辐射是不希望的。
相反,通过自适应地适配充电和/或放电过程的时间曲线可以针对性地控制或调节在频率上的平均功率密度。由此可以使干扰功率均匀分布,从而可以避免在窄频带中的功率峰值。
对改变设定参数的管控或调节可以基于测量或者基于估算电磁失真或辐射来进行。通过这种管控或调节,通过控制管控输入端的时间上的再充电曲线,连续地影响该至少一个可控的功率半导体的时间上的切换曲线。测量值在此可以为在对应的可控功率半导体上的时间上的阻挡电压、时间上的负载电流、磁场(例如施加在可控功率半导体或功率电流回路附近的检测线圈上,在适当时在电路板下方或背侧的位置中)或者电场(例如在可控功率半导体或功率电流回路附近的检测双极上,在适当时在电路板下方或背侧位置中)或其他。
然而,因为由栅极驱动器和该至少一个可控功率半导体形成的整个系统也可以被简单地调制,替代于大多数情况下昂贵的测量,还可以在调节中进行估算,该调节因此基于该估算来计算再充电过程的变化后的时间曲线并且将设定参数进行对应的适配。
在本发明的有利设计中,该控制电路具有用于该至少一个可控的功率半导体的数字驱动器电路以及设定电路,该设定电路安排在该数字驱动器电路与该至少一个可控的功率半导体之间,该数字驱动器电路被实施为接收逻辑信号作为管控信号并且基于该管控信号产生用于该至少一个可控的功率半导体的控制信号,该设定电路被实施为接收该设定参数,并且该设定电路进一步被实施为适配该数字驱动器电路的控制信号,以便在考虑到该设定参数的情况下对该至少一个可控的功率半导体在切换时的行为进行时间上的设定。常规的驱动器电路(也称为栅极驱动器)能够实现管控输入端的固定的充电过程。在此,管控输入端大多数情况下通过二元的所谓图腾柱或推挽输出级以尽可能最大的速度充电。该输出端通过各一个晶体管与栅极驱动器的正电压源传导连接以接通功率半导体或者与负电压源传导连接以关闭功率半导体。
驱动器电路的目的是提供一种强电流的开关信号,该开关信号与数字电平不同,提供最多两位数的安培值并且相对于源极端子(在FET的情况下)或者发射极端子(在IGBT的情况下)定位。此类的驱动器电路是工业标准并且因此优化地可以非常低廉的价格获得。为了还能够用这种常规的驱动器电路来实现时间上的接通或关闭过程的自适应形成,使用了如下设定电路,该设定电路在考虑到设定参数的情况下对该至少一个可控的功率半导体在切换时的行为进行时间上的设定。由此,切换的时间曲线受到影响。
在本发明的有利设计中,该设定电路包括可设定的电阻,该电阻能够通过该设定参数来设定。可设定的电阻是该设定电路的实施方式的一个非常简单的实例。通过可设定的电阻,由驱动器电路提供的电流可以受到限制,以便延缓功率半导体的开关,其方式为该电阻设定栅极电容的充电的速度并且将其以一阶近似进行线性缩放。但是,在设定参数的对应的改变的情况下,也可以广泛影响栅极电容的充电的时间曲线。
在本发明的有利设计中,该设定电路包括在并联电路中连接的电阻和第一晶体管,其中能够通过该设定参数来控制该第一晶体管。由此可以影响可控功率半导体的接通过程。第一晶体管优选用作线性调节器第一晶体管可以在极限范围之间连续地或以一定数量的电平而被调制为阻挡和最大导通。第一晶体管可以为FET或双极晶体管,例如pnp或npn晶体管。在此电阻对于关闭的晶体管的接通过程以及对于关闭过程形成了充分定义的传导路径,其中在关闭过程中,功率半导体的栅极的管控电流必须在相反的方向上流动并且优选流过第一晶体管的本体二极管。此外,电阻可以减小第一晶体管中的损耗功率。对于实际的设计而言,电阻应至少确定为如此大小,从而能够实现功率半导体的所需的最小切换速度。
由于高栅极电流,尤其在高功率回路中可能有利的是,通过补充另外的电阻来减少第一晶体管中的焦耳损耗功率。这个另外的电阻与第一晶体管串联连接。如果使用具有本体二极管的晶体管(即具有反向并联连接的续流二极管)作为第一晶体管,则该另外的电阻同样限定了关闭过程的速度。该另外的电阻优选如下确定大小,使得电阻与该另外的电阻的并联电路最大为能够实现所需的最快切换速度的大小。
在本发明的有利设计中,该设定电路包括第二晶体管,该第二晶体管与该第一晶体管并联或串联连接,其中能够通过该设定参数来独立地控制该第一晶体管和第二晶体管。在串联电路中,第一和第二晶体管优选在相反的方向上连接,即处于推挽式(Gegentakt)。通过使用两个晶体管,该至少一个功率半导体的控制可以基于管控信号来影响接通行为还有关闭行为。优选地,除了这两个晶体管之外还与之串联地安排电阻,以便以尽可能充分定义的值来施加配对触点的电势。这是推荐的,因为不仅在双极晶体管的情况下还在场效应晶体管的情况下都必须相对于配对触点进行控制。在场效应晶体管的情况下该控制对应地针对源极,并且在双极晶体管的情况下针对发射极。在一个实施方式中,这两个晶体管与位于其间的电阻串联连接,并且被安排为使得第一晶体管的源极触点与功率半导体的栅极电势重合。由此,第一晶体管的栅极端子处所需的电压大于功率半导体处的栅极电压。由此,第一晶体管可以完全用驱动器电路的电源电压(即,其负电源供电VSS(栅极驱动器)和其正电源供电VCC(栅极驱动器))来控制。此外的电压是不需要的。为了连续管控第一晶体管,可以由所述的电源电压对应地产生中间电平。对应的内容也适用于第二晶体管。
在另一个实施方式中,第一和第二晶体管直接串联连接,其中另外将电阻与这两个晶体管串联连接。这两个晶体管同样安排有共同的源极端子(在FET的情况下)或发射极端子(在双极晶体管的情况下)。第一和第二晶体管在此不是排他地具有仅仅两个电平(即最大导通或完全阻挡),而是作为线性调节器使用。由此在最大导通或完全阻挡之间的中间范围内针对性地操作晶体管的电阻。
在第一和第二晶体管分别与电阻串联连接并且这些串联电路并联安排的实施例中,该功能基本上如上所述。第一晶体管与其电阻如此安排,使得形成上述对电极的第一晶体管的源极触点与功率半导体的栅极电势重合。由此,第一晶体管的栅极端子处所需的电压大于功率半导体处的栅极电压。由此,第一晶体管可以完全用驱动器电路的电源电压(即,其负电源供电VSS(栅极驱动器)和其正电源供电VCC(栅极驱动器))来控制。此外的电压是不需要的。为了连续管控第一晶体管,可以由所述的电源电压对应地产生中间电平。对应的内容也适用于第二晶体管和与之串联连接的电阻。
在本发明的有利设计中,该控制电路被实施为在该至少一个可控的功率半导体的两个切换过程之间设定该设定电路。由此,在切换期间(即在接通时或在关闭时)的设定电路是恒定的。设定电路的改变逐开关过程地进行。在该至少一个可控功率半导体的栅极信号之前,可以接收所属的暂时恒定的电阻值作为该设定电路的中央管控方式。
这个暂时恒定的电阻值对于接通和关闭过程可以是相同的或也可以是分别不同的。通过设定参数来改变设定电路仅在开关过程之间进行。由此可以在时间平均值上调节该至少一个功率半导体的发射谱。
通过典型功率电子器件电路的几千赫兹的高开关率能够在频繁改变栅极网络的情况下有效地调制发射谱。所得出的发射谱在此近似对应于单独谱的平均值。
在本发明的有利设计中,该控制电路被实施为在该至少一个可控的功率半导体的一个切换过程期间设定该设定电路。与在两个切换过程之间设定该设定电路(其中总谱仅仅由单独谱的平均值构成)不同,在此可以准确地设定谱,因为在每个时间点都可以在速度方面控制切换过程。优选地将设定电路与切换过程同步。这可以例如通过数字信号来进行,该数字信号还管控驱动器电路自身并且传递待进入的状态。
在本发明的有利设计中,该控制电路具有用于该至少一个可控的功率半导体的积分驱动器电路,并且该控制电路被实施为接收逻辑信号作为管控信号并且基于该管控信号产生用于该至少一个可控的功率半导体的控制信号,其中该积分驱动器电路进一步被实施为接收该设定参数并且在考虑到该设定参数的情况下对该至少一个可控的功率半导体在切换时的行为进行时间上的设定。提供了一种驱动器电路,该驱动器电路基于该管控信号在考虑到设定参数的情况下用对该至少一个功率半导体在切换时的行为的时间上的设定来整合地执行对该至少一个功率半导体的控制。驱动器电路优选通过简单的逻辑信号来激活,由此实现几纳米至几十纳秒的所希望的短反应时间。设定参数在此通过分开的输入端提供。设定参数在此无须与管控信号同时提供。驱动器电路可以对应地在升高侧或降低侧使用分别所属的最后的设定参数。这能以不同方式在技术上实现,例如用寄存器、采样和保持(Sample&Hold)构件或其他存储器来实现。
在本发明的有利设计中,该积分驱动器电路为模拟驱动器电路,该积分驱动器电路具有带有存储器的管控单元、D/A转换器和模拟放大级,该管控单元实施为接收该管控信号和该设定参数并且提供由该设定参数所选择的该管控信号的数字曲线,该D/A转换器被实施为将该管控信号的数字曲线转换成模拟驱动器信号,并且该模拟放大级被实施为放大该模拟驱动器信号并且将其作为对该至少一个可控的功率半导体的适配控制信号提供。与常规的数字驱动器电路不同,模拟驱动器电路不必提供具有小的源阻抗且因此具有高电流能力的近似矩形的电压跃变,该电压跃变实施为与管控信号接近相同。替代于此,应用提高或降低的管控信号来输出在电压和/或电流方面的可变的时间曲线。驱动器电路为此包括简单的晶体管推挽输出级(也称为AB末端级),如从功率放大器中已知的。类似于来自现有技术的二元驱动器电路而在功率输出端处使用至少两个晶体管的推挽输出级具有以下优点:输出端可以采取有源-高以及有源-低作为状态。由此输出端可以给出或接收正电流以及负电流。推挽输出级被实施为具有互补的晶体管、例如串联连接的p通道FET或n通道FET或者具有npn和pnp晶体管。
在模拟驱动器电路中,在考虑到该设定参数的情况下从存储器提供数字信号。在管控信号从低向高或从高向低切换时,从存储器作为0和1的二进制数据流串行输出对于相应情况预设的曲线,该曲线随后在D/A转换器中被转换成模拟驱动器信号。D/A转换器优选通过将0/1的流平滑化以构成平滑曲线的低通滤波器实现。在D/A转换过程中使用低通滤波器时,由于高动态特性,电容可以保持得非常小。这个信号被模拟放大器级放大并且作为控制信号来提供。
在本发明的有利设计中,该控制电路具有用于连续信号的输入端,并且该控制电路被实施为接收与该管控信号和该设定参数相组合的信号并且基于该管控信号产生用于该至少一个可控的功率半导体的适配控制信号,并且该控制电路包括积分设定电路,该积分设定电路被实施为基于该设定参数来设定该设定电路的用于该至少一个可控的功率半导体的适配控制信号,以便在考虑到该设定参数的情况下对该至少一个可控的功率半导体在切换时的行为进行时间上的设定。
替代地,直接通过输入信号来提供输出电流或输出电压的时间曲线。
在本发明的有利设计中,该连续信号为经编码的模拟信号或者串行或并行的数字信号。例如,在输入端处的模拟信号可以直接对输出端的电流曲线或电压曲线编码。替代地,还可以使用对输出端的曲线串行或并行地编码的数字输入端。由于所需的高响应速度,优选并行的输入端。
在本发明的有利设计中,该控制电路具有管控单元,该管控单元被实施为通过非连续数列(abgebrochenen Reihe)类型的调节用该设定参数对该至少一个可控的功率半导体进行控制。这形成了在工作期间直至在整个MHz范围上针对性管控该至少一个功率半导体的发射谱的适当可能性。
此外,该至少一个功率半导体的发射谱主要通过仅少量的自由度来调节。例如,在此可以涉及例如切换的持续时间的自由度。持续时间例如通过设定电路的有效电阻或者通过在该至少一个功率半导体的整个接通或关闭持续时间上恒定的充电电流的放大而给出。在两个自由度的情况下可以例如额外地考查切换的持续时间的一阶导数。切换的持续时间的一阶导数例如通过如下的数来获得:该数定义与切换过程起始和结束时相比在切换过程中间的电流。
该至少一个功率半导体的栅极的充电电压等于累积分布函数(CFD)并且出于这个原因例如在形状方面能够用相同的参数进行描述。这些参数例如为宽度(在CFD情况下的标准偏差)、一阶对称性(在CFD情况下的偏斜度)、峰态(在CFD情况下的峰度)等等。替代地,从统计数据已知的典型的非常一般的参数函数能够用于形成CFD,例如伽马函数。这种描述方式将切换的形式分解成呈序列样式的少数特征值并且允许使用常见的调节方法,例如PID调节。
多个PID调节回路优选可以调节切换过程的序列形式的单独参数。从发射谱导出的数值可以用作调节数值,例如在确定的谱区域中的最大磁场或电场幅值。
为了避免具有封闭的调节路径的调节和对发射谱的测量,替代地可以用管控来替代调节。
在本发明的有利设计中,该控制电路具有管控单元,该管控单元被实施为通过机器学习基于该至少一个可控的功率半导体在切换时的时间上的行为与电磁辐射的目标谱之间关系的获取而用该设定参数对该至少一个可控的功率半导体进行控制。所希望的发射目标谱可以通过经由机器学习获取栅极控制与目标谱之间的关系来产生。依据所使用的功率半导体,在其管控输入端(例如在FET和IGBT的情况下为栅极)处的再充电动态特性与发射谱之间的关系是不明显的并且受到非线性度的影响。已经开发机器学习方法,以便模仿和发现这类复杂的关系。在此基础上,同样可以建立在本发明意义上允许对发射谱进行调节的调节系统。
为了避免调节,可以替代地采用简单的开环管控。管控的可能性在于对切换过程的参数的统计学指派(Zuweisung)。如上所述,切换动态特性能够作为Sigmoid函数依据所希望的灵活性用已知数量的参数来描述,例如在CFD的统计中也使用的因子或者作为常用函数(例如伽马分布)的参数。在简单的情况下将每个参数与一个数值范围和/或统计分布相关联。管控过程在于,在驱动器电路的一个或多个切换过程之后根据这些预设值或多或少随机地生成新的参数组。对于均匀的谱例如可以在范围内均匀地改变每个参数。在一个优选的设计中,不是仅使每个参数与一个数值范围和/或统计分布相关联,而是预设一个共同的多维分布函数,该分布函数因此还确定了每个参数值组合出现的概率。
下面将参考附图借助于优选实施方式来详细解说本发明。
附图示出
图1示出了展示用于根据现有技术通过在两个电平之间切换来调制连续信号的简单转换的图表,
图2示出了展示用于根据现有技术通过在九个电平之间切换来调制连续信号的简单转换的图表,
图3示出了展示根据现有技术的模拟正弦三角调制和数字PWM的图表,
图4示出来自现有技术的控制电路的电路图,该控制电路用于控制具有一个栅极驱动器芯片和两个开关网络的两个场效应晶体管,
图5示出在根据现有技术的来自图4的用栅极驱动器芯片进行控制时产生的频谱的图表,
图6示出来自现有技术的典型栅极驱动器电路的电路图,该栅极驱动器电路作为来自图4的栅极驱动器芯片14的一部分,
图7示出具有驱动器电路、设定电路和管控单元的控制电路的电路图,该控制电路用于控制根据第一实施方式的可控功率半导体,
图8示出具有驱动器电路、设定电路和管控单元的控制电路的电路图,该控制电路用于控制根据第二实施方式的可控功率半导体,其中该设定电路包括可设定的电阻,
图9示出具有驱动器电路、设定电路和管控单元的控制电路的电路图,该控制电路用于控制根据第三实施方式的可控功率半导体,其中该设定电路包括电阻和第一晶体管,并且该可控功率半导体实施为FET,
图10示出具有驱动器电路、设定电路和管控单元的控制电路的电路图,该控制电路用于控制根据第四实施方式的可控功率半导体,其中该设定电路包括电阻和第一晶体管,并且该可控功率半导体实施为双极晶体管,
图11示出具有驱动器电路、设定电路和管控单元的控制电路的电路图,该控制电路用于控制根据第五实施方式的可控功率半导体,其中该设定电路包括串联电阻和第一晶体管、以及与之并联连接的电阻,
图12示出具有驱动器电路、设定电路和管控单元的控制电路的电路图,该控制电路用于控制根据第六实施方式的可控功率半导体,其中该设定电路包括由第一晶体管、串联电阻和第二晶体管形成的串联电路以及与之并联连接的电阻,
图13示出具有驱动器电路、设定电路和管控单元的控制电路的电路图,该控制电路用于控制根据第七实施方式的可控功率半导体,其中该设定电路包括由串联电阻、第一晶体管和第二晶体管形成的串联电路以及与之并联连接的电阻,
图14示出具有驱动器电路、设定电路和管控单元的控制电路的电路图,该控制电路用于控制根据第八实施方式的可控功率半导体,其中该设定电路包括由第一晶体管、第二晶体管和与之并联连接的电阻组成的并联电路,并且其中每个晶体管与一个另外的串联电阻串联连接,
图15示出具有根据第九实施方式的积分驱动器电路的控制电路的电路图,
图16示出来自图15的第九实施方式的积分驱动器电路的细节电路图,
图17示出来自图16的第九实施方式的积分驱动器电路的详细实施的细节电路图,
图18示出根据第十实施方式的控制电路的电路图,并且
图19示出根据非连续数列原理用于实施调节的原理电路图。
图7示出用于在车辆中使用的整流器的根据本发明的第一优选实施方式的本发明控制电路100。
在图7中只详细展示了该整流器中的可控的功率半导体102。第一实施例的可控的功率半导体102是场效应晶体管(FET)。
控制电路100被实施为基于管控信号104来控制可控功率半导体102的切换过程。控制电路100进一步被实施为,基于管控信号104在考虑到设定参数106的情况下用对该至少一个可控的功率半导体102在切换时的行为的时间上的设定来执行对可控的功率半导体102的控制,其中设定参数106是可控的功率半导体102的电磁辐射的设定参数106。这通过在考虑到设定参数106的情况下在切换时在时间上设定可控的功率半导体102来实现。
控制电路100包括常规的数字驱动器电路110和设定电路112,该设定电路安排在数字驱动器电路110与可控的功率半导体102之间。驱动器电路110获取用于控制可控的功率半导体102的管控信号104并且产生用于可控的功率半导体102的控制信号114,该控制信号被送到设定电路112。
控制电路100另外包括确定设定参数106的管控单元116。细节在下文中给出。设定参数106从管控单元116传输到设定电路112。设定电路112被实施为接收设定参数106,并且将数字驱动器电路110的控制信号114适配,以便在考虑到设定参数106的情况下对可控的功率半导体102在切换时的行为进行时间上的设定。对应地,经适配的控制信号118从设定电路112传输到可控的功率半导体的栅极G。
设定电路112的不同的设计将在下文中参考图8至14以及对应的实施例2至8来描述。这些实施方式由第一实施方式推导出。在此方面的实施方式对应地还适用于图8至14的控制电路100。将明确描述在相应的设定电路112方面有所不同的细节。
根据第二实施方式的控制电路100在图8中展示。如先前参照第一实施方式描述的,控制电路100包括驱动器电路110、设定电路112和用于控制可控的功率半导体102的管控单元116。根据第二实施方式,设定电路112包括可设定的电阻P1,设定参数106可以由管控单元116设定。可设定的电阻P1限制由驱动器电路110提供的电流,以便延缓功率半导体102的开关,其方式为可设定的电阻P1设定可控的功率半导体102的栅极电容的充电的速度并且将其以一阶近似进行线性缩放。
根据第三实施方式的控制电路100在图9中展示。如先前参照第一实施方式描述的,控制电路100包括驱动器电路110、设定电路112和用于控制可控的功率半导体102的管控单元116,该可控的功率半导体在此实施为场效应晶体管。根据该第三实施方式,设定电路112包括在并联电路中连接的电阻R1和第一晶体管T2。能够通过设定参数106来控制第一晶体管T2。第一晶体管T2可以为FET或双极晶体管,例如pnp或npn晶体管。第一晶体管T2优选用作线性调节器并且可以在极限范围之间连续地或以一定数量的电平而被调制为“阻挡”和“最大导通”。
在此电阻R1对于关闭的晶体管T2的接通过程以及对于关闭过程形成了充分定义的传导路径,其中在关闭过程中,可控的功率半导体102的栅极的管控电流必须在相反的方向上流动并且优选流过第一晶体管T2的本体二极管。此外,电阻R1减小第一晶体管T2中的损耗功率。电阻R1至少如此确定大小,以便能够实现可控的功率半导体102所需的最小切换速度。
根据第四实施方式的控制电路100在图10中展示。第四实施方式的控制电路100理论上与第三实施方式的控制电路100相同。第四实施方式相对于第三实施方式的不同之处仅仅在于,可控的功率半导体102是双极晶体管(具体为IGBT)。
根据第五实施方式的控制电路100在图11中展示。如先前参照第一实施方式描述的,控制电路100包括驱动器电路110、设定电路112和用于控制可控的功率半导体102的管控单元116,该可控的功率半导体在此实施为场效应晶体管。根据该第五实施方式,设定电路112包括串联连接的串联电阻R3和第一晶体管T2。电阻R2与这个串联电路并联连接。如先前参照图9的第三实施方式描述的,可以通过设定参数106来控制第一晶体管T4。第一晶体管T4在此例如为FET。
如先前描述的,电阻R2对于关闭的晶体管T4的接通过程以及对于关闭过程形成了充分定义的传导路径,其中在关闭过程中,可控的功率半导体102的栅极的管控电流必须在相反的方向上流动并且优选流过第一晶体管T4的本体二极管。此外,电阻R2减小第一晶体管T4中的损耗功率。电阻R2至少如此确定大小,以便能够实现可控的功率半导体102所需的最小切换速度。
串联电阻R3在此用于减小第一晶体管T4中由于高栅极电流而出现的焦耳损耗功率。如果使用具有本体二极管的晶体管(即具有反向并联连接的续流二极管)作为第一晶体管T4,则该串联电阻另外限定了关闭过程的速度。该串联电阻R3如下确定大小,使得串联电阻R3与电阻R2的并联电路最大为能够实现所需的最快切换速度的大小。
根据第六实施方式的控制电路100在图12中展示。如先前参照第一实施方式描述的,控制电路100包括驱动器电路110、设定电路112和用于控制可控的功率半导体102的管控单元116,该可控的功率半导体在此实施为场效应晶体管。根据该第六实施方式,设定电路112包括第一晶体管T6、串联电阻R5和第二晶体管T8,它们以此顺序串联连接。电阻R4与这个串联电路并联连接。可以通过设定参数106独立地控制第一晶体管T6和第二晶体管T8。第一和第二晶体管T6、T8在此例如实施为FET。第一和第二晶体管T6、T8以相反的方向连接。这两个晶体管T6、T8之一承担在接通时基于管控信号104对可控的功率半导体102的控制,其中另一个承担在关闭时的控制。
因为不仅在使用双极晶体管而且还在使用场效应晶体管作为第一和第二晶体管T6、T8的情况下,控制相对于配对触点来进行,所以晶体管T6、T8与串联电阻R5如此安排,使得配对触点的电势为充分定义的数值。在场效应晶体管的情况下,控制针对源极进行,在双极晶体管的情况下针对发射极进行。
根据第六实施方式,第二晶体管T8、串联电阻R5和第一晶体管T6如此安排,使得形成上述对电极的第一晶体管T6的源极触点与可控的功率半导体的栅极电势重合。由此,可控的功率半导体102(在此标为T5)的栅极端子处所需的电压针对第一晶体管T6的源极为如下情况:Vcc(栅极驱动器)≥V输入+V管控最大≥V栅极(T5)+V管控最大≥V栅极-源极(T6)≥V栅极(T5)≥V源极(T5)。然后,第一晶体管T6可以完全用栅极驱动器的电源电压(即,其负电源供电VSS(栅极驱动器)和其正电源供电VCC(栅极驱动器))来控制。不需要超出电势水平的电压。为了连续管控第一晶体管T6,可以由所述的电源电压对应地产生中间电平。这个实施方式对应地适用于第二晶体管T8。
根据第七实施方式的控制电路100在图13中展示。如先前参照第六实施方式描述的,控制电路100包括驱动器电路110、设定电路112和用于控制可控的功率半导体102的管控单元116,该可控的功率半导体在此实施为场效应晶体管。根据该第七实施方式,设定电路112包括串联电阻R6、第一晶体管T10和第二晶体管T11,它们以此顺序串联连接。电阻R4与这个串联电路并联连接。可以通过设定参数106独立地控制第一晶体管T10和第二晶体管T11。第一和第二晶体管T10、T11在此例如实施为FET。第一和第二晶体管T10、T11以相反的方向连接。这两个晶体管T10、T11之一承担在接通时基于管控信号104对可控的功率半导体102的控制,其中另一个承担在关闭时的控制。
这两个晶体管T10、T11在此安排有共同的源极端子(在FET的情况下)或发射极端子(在双极晶体管的情况下)。第一和第二晶体管T10、T11用作线性调节器。由此在最大导通或完全阻挡之间的中间范围内针对性地操作晶体管T10、T11的电阻。
根据第八实施方式的控制电路100在图14中展示。如先前参照第六实施方式描述的,控制电路100包括驱动器电路110、设定电路112和用于控制可控的功率半导体102的管控单元116,该可控的功率半导体在此实施为场效应晶体管。根据第八实施方式,设定电路112包括第一和第二晶体管T6、T7,其分别与一个串联电阻R5、R6串联连接。这两个串联电路被并联连接。另外,电阻R4与之并联连接。
这两个晶体管T6、T7的功能与上文参考对应的第一和第二晶体管描述的基本一样。第一晶体管T6与其串联电阻R5如此安排,使得形成如上实施的对电极的第一晶体管T6的源极触点与可控的功率半导体102的栅极电势重合。由此第一晶体管T6的栅极端子处所需的电压大于可控的功率半导体102处的栅极电压。由此,第一晶体管T6可以完全用驱动器电路的电源电压(即,其负电源供电VSS(栅极驱动器)和其正电源供电VCC(栅极驱动器))来控制。此外的电压是不需要的。为了连续管控第一晶体管T6,可以由所述的电源电压对应地产生中间电平。对应的内容也适用于第二晶体管T7和与之串联连接的串联电阻R6。
实施例1至8的控制电路100被实施为在可控的功率半导体102的两个切换过程之间设定该设定电路112。由此,在切换期间(即在接通时或在关闭时)的设定电路112是恒定的。设定电路112的改变逐开关过程地进行。因此可以在可控的功率半导体切换时接收设定电路112的所属的暂时恒定的电阻值。这个暂时恒定的电阻值在所述的实施例1至8中对于接通和关闭过程而言是相同的。在替代实施方式中,暂时恒定的电阻值对于接通和关闭过程是分别不同的。通过设定参数来改变设定电路112仅在开关过程之间进行。由此在时间平均值上调节功率半导体102的发射谱。
在替代实施例中,控制电路100被实施为在可控的功率半导体的切换过程期间设定该设定电路112。与在两个切换过程之间设定该设定电路112(其中总谱仅仅由单独谱的平均值构成)不同,在此可以准确地设定谱,因为在每个时间点都可以在速度方面控制切换过程。在这种替代的实施例中,通过管控信号将设定电路112与切换过程同步。
根据第九实施方式的控制电路100在图15至17中展示。控制电路100具有用于可控的功率半导体102的驱动器电路130并且被实施为接收逻辑信号作为管控信号104。基于管控信号104来产生用于可控的功率半导体102的控制信号118。驱动器电路130进一步被实施为如上描述地从管控单元116接收设定参数106,并且在考虑到设定参数106的情况下对可控的功率半导体102在切换时的行为进行时间上的设定。即,驱动器电路130是积分驱动器电路130,该积分驱动器电路基于管控信号104和设定参数106直接提供经适配的控制信号118,其中经适配的控制信号118基于管控信号104在考虑到设定参数106的情况下用对可控的功率半导体102在切换时的行为的时间上的设定来执行对可控的功率半导体102的控制。积分驱动器电路130在此实施例中通过简单的逻辑信号来激活。设定参数106通过分开的输入端送入积分驱动器电路130。设定参数106在此无须与管控信号104同时提供。驱动器电路130可以对应地在升高侧或降低侧使用分别所属的最后的设定参数106。这例如用寄存器、采样和保持(Sample&Hold)构件或其他存储器来实现。
如在图16和17中详细展示的,第九实施方式的积分驱动器电路130被实施为模拟驱动器电路。积分驱动器电路130具有带有存储器132的管控单元116,其中图16中仅仅展示存储器132。管控单元116被实施为接收管控信号104和设定参数106并且提供从存储器132中通过设定参数106选择的管控信号104的数字曲线。对应地,在考虑到设定参数106的情况下从存储器132中提供数字信号134。在管控信号104从低到高或反向切换时,从存储器132串行输出对于相应情况预设的曲线(作为0和1的二进制数据流)。
此外,积分驱动器电路130包括D/A转换器136。D/A转换器136被实施为将数字信号134的曲线转换为模拟驱动器信号138。D/A转换器136在此实施例中通过使该0/1流平滑的低通滤波器来实现。
另外,积分驱动器电路130包括模拟放大器级140,该模拟放大器级被实施为放大模拟驱动器信号138并且将其作为可控的功率半导体102的经适配的控制信号118来提供。模拟放大器级140为此包括简单的晶体管推挽输出级,也称为AB末端级。
根据第十实施方式的控制电路100在图18中展示。第十实施方式的控制电路100具有用于连续信号的输入端并且被实施为接收具有管控信号104和设定参数106的组合信号。控制电路100进一步包括积分设定电路150,以便基于管控信号104来产生用于可控的功率半导体102的经适配的控制信号118。为此基于设定参数106来提供用于可控的功率半导体102的经适配的控制信号118,以便在考虑到设定参数106的情况下对可控的功率半导体102在切换时的行为进行时间上的设定。
该连续信号为经编码的模拟信号或者串行或并行的数字信号。在一个实施方式中,在输入端处的模拟信号可以直接对输出端的电流曲线或电压曲线编码。在一个替代实施方式中,还可以使用对输出端的曲线串行或并行地编码的数字输入端。
对于所有所述的实施例,管控单元116对设定参数106的控制都基于以下说明的原理来进行。
根据本发明,针对性地管控可通过设定参数106来控制功率半导体102的时间上的切换行为,以便由此获得对由于切换造成的输出数值的失真的谱的控制。
理论上还可行的是,基于在不久前的历史中所测量或估算的辐射来调节时间上的切换行为,其中通过考虑功率半导体102的切换行为可以包含更高的频率范围。
在此,对于关闭过程可以简单地使用接通过程的逆曲线或分别使用自身的专用曲线。
在此,控制电路100自身确定设定参数106,以便影响功率半导体102的电磁辐射。为此管控装置116通过针对性地改变设定参数106来针对性地改变功率半导体102在切换时的行为的时间上的设定。设定参数106自身因此不是固定预设的,而是可设定的。改变可以是自适应的,以便能够在工作中进行适配。由此不仅进行功率半导体(例如栅极)的控制输入端的在时间上可控的再充电过程。
对改变设定参数106的管控或调节可以基于测量或者基于估算电磁失真或辐射来进行。通过这种管控或调节,通过控制管控输入端的时间上的再充电曲线,连续地影响功率半导体102的时间上的切换曲线。测量值在此可以为在功率半导体102上的时间上的阻挡电压、时间上的负载电流、磁场(例如施加在功率半导体102或功率电流回路附近的检测线圈上,在适当时在电路板下方或背侧的位置中)或者电场(例如在功率半导体或功率电流回路附近的检测双极上,在适当时在电路板下方或背侧位置中)或其他。
然而,因为由栅极驱动器和该至少一个功率半导体形成的整个系统也可以被简单地调制,替代于大多数情况下昂贵的测量,还可以在调节中进行估算,该调节因此基于该估算来计算再充电过程的变化后的时间曲线并且将设定参数106进行对应的适配。
另外,管控单元116被实施为通过非连续数列类型的调节用设定参数106对可控的功率半导体102进行控制,例如在图19中展示的。此外,功率半导体102的发射谱主要通过仅少量的自由度来调节。在此实施例中,仅仅涉及一个自由度,即切换的持续时间。持续时间通过设定电路112、150的有效电阻或者通过在功率半导体102的整个接通或关闭持续时间上恒定的充电电流的放大而得出。在一个具有两个自由度的替代实施方式中,另外考查切换的持续时间的一阶导数。切换的持续时间的一阶导数通过如下的数来获得:该数定义与切换过程起始和结束时相比在切换过程中间的电流。
功率半导体102的栅极的充电电压等于累积分布函数(CFD)并且出于这个原因在形状方面能够用相同的参数进行描述。在此实施例中这些参数为宽度(在CFD情况下的标准偏差)、一阶对称性(在CFD情况下的偏斜度)、峰态(在CFD情况下的峰度)等等。在一个替代设计中,从统计数据已知的典型的参数函数用于形成CFD,例如伽马函数。这种描述方式将切换的形式分解成呈序列样式的少数特征值并且允许使用常见的调节方法,例如PID调节。
在一个替代实施方式中,该管控单元116被实施为通过机器学习基于可控的功率半导体102在切换时的时间上的行为与电磁辐射的目标谱之间关系的获取而用设定参数106对可控的功率半导体102进行控制。所希望的发射目标谱通过经由机器学习获取栅极控制与目标谱之间的关系来产生。依据所使用的功率半导体102,在其管控输入端(例如在FET和IGBT的情况下为栅极)处的再充电动态特性与发射谱之间的关系是不明显的并且受到非线性度的影响。已经开发了机器学习方法,以便模仿和发现这类复杂的关系。在此基础上,同样可以建立在本发明意义上允许对发射谱进行调节的调节系统。
为了避免调节,在另一个替代实施例中使用开环管控。该管控通过对切换过程的统计学指派来进行。切换动态特性可以作为Sigmoid函数依据所希望的灵活性用已知数量的参数来描述,例如在CFD的统计中也使用的因子或者作为常用函数(例如伽马分布)的参数。在简单的情况下将每个参数与一个数值范围和/或统计分布相关联。管控过程在于,在驱动器电路110、130的一个或多个切换过程之后,根据这些预设值或多或少随机地生成新的参数组。对于均匀的谱例如可以在范围内均匀地改变每个参数。在一个优选的设计中,不是仅使每个参数与一个数值范围和/或统计分布相关联,而是预设一个共同的多维分布函数,该分布函数因此还确定了每个参数值组合出现的概率。
Claims (17)
1.一种用于在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的整流器的控制电路(100),其中
该整流器具有至少一个可控的功率半导体(102),并且该控制电路(100)是基于管控信号(104)实施的,以便控制该至少一个可控的功率半导体(102)的切换过程,其特征在于,该控制电路(100)被实施为,基于该管控信号(104)在考虑到设定参数(106)的情况下用对该至少一个可控的功率半导体(102)在切换时的行为的时间上的设定来执行对该至少一个可控的功率半导体(102)的控制,其中该设定参数(106)是该至少一个可控的功率半导体(102)的电磁辐射的设定参数(106)。
2.根据权利要求1所述的控制电路(100),其特征在于,该控制电路(100)被实施为,在运行中通过针对性地改变该设定参数(106)来针对性地改变该至少一个可控的功率半导体(102)在切换时的行为的时间上的设定。
3.根据以上权利要求1或2之一所述的控制电路(100),其特征在于,该控制电路(100)具有用于该至少一个可控的功率半导体(102)的数字驱动器电路(110)以及设定电路(112),该设定电路安排在该数字驱动器电路(110)与该至少一个可控的功率半导体(102)之间,该数字驱动器电路(110)被实施为接收逻辑信号作为管控信号(104)并且基于该管控信号(104)产生用于该至少一个可控的功率半导体(102)的控制信号(114),该设定电路(112)被实施为接收该设定参数(106),并且该设定电路(112)进一步被实施为将该数字驱动器电路的控制信号(114)适配,以便在考虑到该设定参数(106)的情况下对该至少一个可控的功率半导体(102)在切换时的行为进行时间上的设定。
4.根据权利要求3所述的控制电路(100),其特征在于,该设定电路(112)包括可设定的电阻(P1),该电阻能够通过该设定参数(106)来设定。
5.根据以上权利要求3或4之一所述的控制电路(100),其特征在于,该设定电路(112)包括在并联电路中连接的电阻(R1,R2,R4)和第一晶体管(T2,T4,T6,T10),其中能够通过该设定参数(106)来控制该第一晶体管(T2,T4,T6,T10)。
6.根据权利要求5所述的控制电路(100),其特征在于,该设定电路(112)包括第二晶体管(T7,T8,T11),该第二晶体管与该第一晶体管(T2,T4,T6,T10)并联或串联连接,其中能够通过该设定参数(106)来独立地控制该第一晶体管和第二晶体管(T7,T8,T11)。
7.根据前述权利要求3至6之一所述的控制电路(100),其特征在于,该控制电路(100)被实施为在该至少一个可控的功率半导体(102)的两个切换过程之间设定该设定电路(112)。
8.根据前述权利要求3至6之一所述的控制电路(100),其特征在于,该控制电路(100)被实施为在该至少一个可控的功率半导体(102)的一个切换过程期间设定该设定电路(112)。
9.根据以上权利要求1或2之一所述的控制电路(100),其特征在于,该控制电路(100)具有用于该至少一个可控的功率半导体(102)的积分驱动器电路(130),并且该控制电路被实施为接收逻辑信号作为管控信号(104)并且基于该管控信号(104)产生用于该至少一个可控的功率半导体(102)的控制信号,其中该积分驱动器电路(130)进一步被实施为接收该设定参数(106)并且在考虑到该设定参数(106)的情况下对该至少一个可控的功率半导体(102)在切换时的行为进行时间上的设定。
10.根据权利要求9所述的控制电路(100),其特征在于,该积分驱动器电路(130)为模拟驱动器电路,该积分驱动器电路(130)具有带有存储器(132)的管控单元(116)、D/A转换器(136)和模拟放大级(140),该管控单元(116)实施为接收该管控信号(104)和该设定参数(106)并且提供由该设定参数(106)所选择的该管控信号(104)的数字曲线,该D/A转换器(136)被实施为将该管控信号(104)的数字曲线转换成模拟驱动器信号(138),并且该模拟放大级(140)被实施为放大该模拟驱动器信号(138)并且将其作为用于该至少一个可控的功率半导体(102)的经适配的控制信号(118)提供。
11.根据以上权利要求1或2之一所述的控制电路(100),其特征在于,该控制电路(100)具有用于连续信号的输入端,并且该控制电路被实施为接收具有该管控信号(104)和该设定参数(106)的组合信号并且基于该管控信号(104)产生用于该至少一个可控的功率半导体(102)的经适配的控制信号(118),并且该控制电路(100)包括积分设定电路(150),该积分设定电路被实施为基于该设定参数(106)来设定该设定电路的用于该至少一个可控的功率半导体(102)的经适配的控制信号(118),以便在考虑到该设定参数(106)的情况下对该至少一个可控的功率半导体(102)在切换时的行为进行时间上的设定。
12.根据权利要求11所述的控制电路(100),其特征在于,该连续信号为经编码的模拟信号或者串行或并行的数字信号。
13.根据以上权利要求之一所述的控制电路(100),其特征在于,该控制电路(100)具有管控单元(116),该管控单元被实施为通过非连续数列类型的调节用该设定参数(106)对该至少一个可控的功率半导体(102)进行控制。
14.根据前述权利要求1至13之一所述的控制电路(100),其特征在于,该控制电路(100)具有管控单元(116),该管控单元被实施为通过机器学习基于该至少一个可控的功率半导体(102)在切换时的时间上的行为与电磁辐射的目标谱之间关系的获取而用该设定参数(106)对该至少一个可控的功率半导体(102)进行控制。
15.一种用于车辆中、尤其具有电力驱动器的车辆中的整流器,该整流器具有至少一个根据以上权利要求之一所述的控制电路(100)。
16.一种车辆,尤其具有电力驱动器的车辆,该车辆具有至少一个根据权利要求15所述的整流器。
17.一种用于控制在车辆中、尤其在具有电力驱动器的车辆中使用的整流器的方法,其中该整流器具有至少一个可控的功率半导体(102),并且该方法包括以下步骤:基于管控信号(104)控制该至少一个可控的功率半导体(102)的切换过程,以及基于该管控信号(104)在考虑到设定参数(106)的情况下用对该至少一个可控的功率半导体(102)在切换时的行为的时间上的设定来执行对该至少一个可控的功率半导体(102)的控制,其中该设定参数(106)是该至少一个功率半导体(102)的电磁辐射的设定参数(106)。
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