CN113206588A - 应用于马达逆变器的栅极驱动电路与门极驱动方法 - Google Patents

应用于马达逆变器的栅极驱动电路与门极驱动方法 Download PDF

Info

Publication number
CN113206588A
CN113206588A CN202010093627.1A CN202010093627A CN113206588A CN 113206588 A CN113206588 A CN 113206588A CN 202010093627 A CN202010093627 A CN 202010093627A CN 113206588 A CN113206588 A CN 113206588A
Authority
CN
China
Prior art keywords
switch
capacitor
power switch
circuit
charging
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
CN202010093627.1A
Other languages
English (en)
Inventor
黄仲维
杨袓成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chicony Power Technology Co Ltd
Original Assignee
Chicony Power Technology Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chicony Power Technology Co Ltd filed Critical Chicony Power Technology Co Ltd
Publication of CN113206588A publication Critical patent/CN113206588A/zh
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P31/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors not provided for in groups H02P1/00 - H02P5/00, H02P7/00 or H02P21/00 - H02P29/00
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/5387—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration
    • H02M7/53871—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current
    • H02M7/53875—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a bridge configuration with automatic control of output voltage or current with analogue control of three-phase output
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/06—Modifications for ensuring a fully conducting state
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M1/00—Details of apparatus for conversion
    • H02M1/0003—Details of control, feedback or regulation circuits
    • H02M1/0006—Arrangements for supplying an adequate voltage to the control circuit of converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P27/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage
    • H02P27/04—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage
    • H02P27/06—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters
    • H02P27/08—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of supply voltage using variable-frequency supply voltage, e.g. inverter or converter supply voltage using dc to ac converters or inverters with pulse width modulation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0063—High side switches, i.e. the higher potential [DC] or life wire [AC] being directly connected to the switch and not via the load
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0072—Low side switches, i.e. the lower potential [DC] or neutral wire [AC] being directly connected to the switch and not via the load
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K2217/00—Indexing scheme related to electronic switching or gating, i.e. not by contact-making or -breaking covered by H03K17/00
    • H03K2217/0081—Power supply means, e.g. to the switch driver

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Inverter Devices (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Power Conversion In General (AREA)

Abstract

本发明公开了一种应用于马达逆变器的栅极驱动电路，其包含：第一电源开关电路、第一自举快充电路、第二自举快充电路、第一电容、第二电容、以及第三电容。第一电源开关电路具有第一电源开关以及第二电源开关。第一自举快充电路电性连接第一电源开关。第二自举快充电路电性连接第二电源开关。第一电容电性连接第一电源开关。第二电容电性连接第一自举快充电路与第一绝缘开关。第三电容电性连接第二自举快充电路与一第二绝缘开关。其中，当第一电源开关禁能且第二电源开关启动时，独立电源启动第二自举快充电路对第三电容充电，以启动第二绝缘开关。

Description

应用于马达逆变器的栅极驱动电路与门极驱动方法
技术领域
本发明是关于一种供电电路，特别是一种应用于马达逆变器的栅极驱动电路与门极驱动方法。
背景技术
一体式马达(Integrated motor drive，IMD)装置主要包括马达以及马达逆变器，马达被马达逆变器驱动而旋转。另外，马达逆变器也可由控制器来控制马达的转速。一体式马达的马达逆变器包含至少一组供电电路供应电压，且供电电路包含栅极驱动电路来控制上桥开关与下桥开关来改变马达转子或定子的极性，使得马达控制运转。一般常见的栅极驱动电路包括自举升压电路(Bootstrap Circuit)或电荷激励电路(Charge PumpCircuit)。
然而当三相感应马达组接三相电源时，栅极驱动电路则须要多组栅极独立电源。举例来说，在三相三线马达的供电电路中，三相的栅极驱动电路需要使用四组栅极独立电源来提供三臂的上桥开关与下桥开关的开关信号。
发明内容
鉴于以上的问题，本发明在于提供一种应用于马达逆变器的栅极驱动电路与门极驱动方法，借以解决现有技术所存在需要多个独立电源供电的问题，并可达到三相三线电压源型逆变器采用六组栅极驱动电路只需要使用一组独立电源的效果。
在一实施例中，一种应用于马达逆变器的栅极驱动电路，包含：第一电源开关电路、第一自举快充电路、第二自举快充电路、第一电容、第二电容、以及第三电容。第一电源开关电路具有第一电源开关以及第二电源开关。第一自举快充电路电性连接第一电源开关。第二自举快充电路电性连接第二电源开关。第一电容电性连接第一电源开关。第二电容电性连接第一自举快充电路与一第一绝缘开关。第三电容电性连接第二自举快充电路与一第二绝缘开关。其中，当第一电源开关禁能且第二电源开关启动时，独立电源启动第二自举快充电路对第三电容充电，以启动第二绝缘开关。
在一些实施例中，当第二绝缘开关导通时，独立电源对第一电容充电。
在一些实施例中，当第一电源开关启动且第二电源开关禁能时，独立电源经由第一电容启动第一自举快充电路对第二电容充电，以启动第一绝缘开关。
在一些实施例中，第一自举快充电路可包含：充电开关。充电开关的控制端经由第一电源开关电性连接独立电源，充电开关的第一端电性连接第二电容，以及充电开关的第二端电性连接第二绝缘开关。
在一些实施例中，第二自举快充电路可包含：充电开关。充电开关的控制端经由第二电源开关电性连接独立电源，充电开关的第一端电性连接第三电容，以及充电开关的第二端电性接地。
在一些实施例中，栅极驱动电路可更包含：第二电源开关电路、第三自举快充电路、第四自举快充电路、第四电容、第五电容、以及第六电容。第二电源开关电路具有第三电源开关以及第四电源开关。第三自举快充电路电性连接第三电源开关。第四自举快充电路电性连接第四电源开关。第四电容电性连接第三电源开关。第五电容电性连接第三自举快充电路与第三绝缘开关。第六电容电性连接第四自举快充电路与第四绝缘开关。其中，当第三电源开关禁能且第四电源开关启动时，独立电源启动第四自举快充电路对第六电容充电，以启动第四绝缘开关。
在一些实施例中，当第四绝缘开关导通时，独立电源对第四电容充电。
在一些实施例中，当第三电源开关启动且第四电源开关禁能时，独立电源经由第四电容启动第三自举快充电路对第五电容充电，以启动第三绝缘开关。
在一些实施例中，第三自举快充电路可包含：充电开关。充电开关的控制端经由第三电源开关电性连接独立电源，充电开关的第一端电性连接第五电容，以及充电开关的第四端电性连接第四绝缘开关。
在一些实施例中，第四自举快充电路可包含：充电开关。充电开关的控制端经由第四电源开关电性连接独立电源，充电开关的第一端电性连接第六电容，以及充电开关的第二端电性接地。
在一些实施例中，栅极驱动电路可更包含：第三电源开关电路、第五自举快充电路、第六自举快充电路、第七电容、第八电容、以及第九电容。
第三电源开关电路具有第五电源开关以及第六电源开关。第五自举快充电路电性连接第五电源开关。第六自举快充电路电性连接第六电源开关。第七电容电性连接第五电源开关。第六电容电性连接第五自举快充电路与第五绝缘开关。第七电容电性连接第六自举快充电路与第六绝缘开关。其中，当第五电源开关禁能且第六电源开关启动时，独立电源启动第五自举快充电路对第九电容充电，以启动第六绝缘开关。
在一些实施例中，第二电源开关、第四电源开关及第六电源开关同时启动，且在启动过程中，第二电源开关、第四电源开关及第六电源开关同时导通与第二电源开关、第四电源开关及第六电源开关同时断开交替发生。
在一些实施例中，当第六绝缘开关导通时，独立电源对第七电容充电。
在一些实施例中，当第五电源开关导通且第六电源开关断开时，独立电源经由第七电容启动第五自举快充电路对第八电容充电，以启动第五绝缘开关。
在一些实施例中，第五自举快充电路可包含：充电开关。充电开关的控制端经由第五电源开关电性连接独立电源，充电开关的第一端电性连接第八电容，以及充电开关的第二端电性连接第六绝缘开关。
在一些实施例中，第六自举快充电路可包含：充电开关。充电开关的控制端经由第六电源开关电性连接独立电源，充电开关的第一端电性连接第九电容，以及充电开关的第二端电性接地。
在一实施例中，一种栅极驱动方法，包含：启动下臂电源开关、于下臂电源开关导通时，利用独立电源经由下臂电源开关导通下臂充电开关、于下臂充电开关导通时，形成第一充电路径以利用独立电源对下臂自举电容充电、根据下臂自举电容的电位启动下臂绝缘开关、于下臂绝缘开关导通时，由独立电源、上臂预充电容与下臂绝缘开关形成预充电路径，以利用独立电源对上臂预充电容充电、于启动下臂绝缘开关的步骤后，禁能下臂电源开关并启动上臂电源开关、于上臂电源开关导通时，由上臂预充电容、上臂自举电容与上臂电源开关形成第二充电路径，以对上臂自举电容充电、以及根据上臂自举电容的电位启动上臂绝缘开关。其中，第一充电路径包括下臂自举电容与下臂充电开关。
在一些实施例中，栅极驱动方法可更包含：于启动下臂电源开关的步骤前，先以独立电源对下臂预充电容进行充电。其中，利用独立电源经由下臂电源开关导通下臂充电开关的步骤可包含由下臂预充电容对下臂充电开关的控制端释放所储存的独立电源。第一充电路径更包括下臂预充电容。
综上所述，根据本发明任一实施例的应用于马达逆变器的栅极驱动电路与门极驱动方法，其能使用一组独立电源来驱动开关电路。
附图说明
图1为一实施例的栅极驱动电路的示意图。
图2为在第一充电阶段下图1的第一相位的栅极驱动电路的一示范例的示意图。
图3为在第二充电阶段下图1的第一相位的栅极驱动电路的一示范例的示意图。
图4为在第一充电阶段下图1的第二相位的栅极驱动电路的一示范例的示意图。
图5为在第二充电阶段下图1的第二相位的栅极驱动电路的一示范例的示意图。
图6为在第一充电阶段下图1的第三相位的栅极驱动电路的一示范例的示意图。
图7为在第二充电阶段下图1的第三相位的栅极驱动电路的一示范例的示意图。
图8为图2至图7中各信号的时序图。
图9为在第一充电阶段下图1的第一相位的栅极驱动电路的另一示范例的示意图。
图10为在预充电阶段下图1的第一相位的栅极驱动电路的另一示范例的示意图。
图11为在第二充电阶段下图1的第一相位的栅极驱动电路的另一示范例的示意图。
图12为在第一充电阶段下图1的第二相位的栅极驱动电路的另一示范例的示意图。
图13为在预充电阶段下图1的第二相位的栅极驱动电路的另一示范例的示意图。
图14为在第二充电阶段下图1的第二相位的栅极驱动电路的另一示范例的示意图。
图15为在第一充电阶段下图1的第三相位的栅极驱动电路的另一示范例的示意图。
图16为在预充电阶段下图1的第三相位的栅极驱动电路的另一示范例的示意图。
图17为在第二充电阶段下图1的第三相位的栅极驱动电路的另一示范例的示意图。
图18为图9至图17中各信号的时序图。
图19为一实施例的栅极驱动方法的流程图。
【符号说明】
10:马达逆变器
20:栅极驱动电路
20U:栅极驱动电路
20V:栅极驱动电路
20W:栅极驱动电路
30:开关电路
30U:开关电路
30V:开关电路
30W:开关电路
40:控制电路
Sgu:PWM信号
Sgx:PWM信号
Sgv:PWM信号
Sgy:PWM信号
Sgw:PWM信号
Sgz:PWM信号
Squ:控制信号
Sqx:控制信号
Sqv:控制信号
Sqy:控制信号
Sqw:控制信号
Sqz:控制信号
Qu:第一绝缘开关
Qx:第二绝缘开关
Qv:第三绝缘开关
Qy:第四绝缘开关
Qw:第五绝缘开关
Qz:第六绝缘开关
Vs:独立电源
Vb:总线电源
Vu:供电电压
Vv:供电电压
Vw:供电电压
G1:第一电源开关电路
G2:第二电源开关电路
G3:第三电源开关电路
GU:第一隔离栅电路
GX:第二隔离栅电路
GV:第三隔离栅电路
GY:第四隔离栅电路
GW:第五隔离栅电路
GZ:第六隔离栅电路
CCU:第一自举快充电路
CCX:第二自举快充电路
CCV:第三自举快充电路
CCY:第四自举快充电路
CCW:第五自举快充电路
CCZ:第六自举快充电路
Cpu:第一电容
Cbu:第二电容
Cbx:第三电容
Cpv:第四电容
Cbv:第五电容
Cby:第六电容
Cpw:第七电容
Cbw:第八电容
Cbz:第九电容
Rgu:电阻
Rgx:电阻
Rgv:电阻
Rgy:电阻
Rgw:电阻
Rgz:电阻
Ipx:充电电流
Ipu:充电电流
Ibu:充电电流
Ipy:充电电流
Ipv:充电电流
Ibv:充电电流
Ipz:充电电流
Ipw:充电电流
Ibw:充电电流
Vbu:电位
Vbv:电位
Vbw:电位
Vpu:电位
Vpv:电位
Vpw:电位
Vbx:电位
Vby:电位
Vbz:电位
Vpx:电位
Vpy:电位
Vpz:电位
P0:预充电阶段
P1:第一充电阶段
P2:第二充电阶段
Gus:第一电源开关
Gxs:第二电源开关
Gvs:第三电源开关
Gys:第四电源开关
Gws:第五电源开关
Gzs:第六电源开关
Gud:第七电源开关
Gxd:第八电源开关
Gvd:第九电源开关
Gyd:第十电源开关
Gwd:第十一电源开关
Gzd:第十二电源开关
Cpx:第十电容
Cpy:第十一电容
Cpz:第十二电容
Ipx’:充电电流
Ipy’:充电电流
Ipz’:充电电流
Mu:充电开关
Mx:充电开关
Mv:充电开关
My:充电开关
Mw:充电开关
Mz:充电开关
Sgus:PWM信号
Sgxs:PWM信号
Sgvs:PWM信号
Sgys:PWM信号
Sgws:PWM信号
Sgzs:PWM信号
Sgud:PWM信号
Sgxd:PWM信号
Sgvd:PWM信号
Sgyd:PWM信号
Sgwd:PWM信号
Sgzd:PWM信号
Smu:控制信号
Smx:控制信号
Smv:控制信号
Smy:控制信号
Smw:控制信号
Smz:控制信号
S10～S18:步骤
具体实施方式
于此，任一实施例的栅极驱动电路可应用于马达逆变器，并适用以控制绝缘开关切换，进而供电给马达逆变器。以下以三相三线马达逆变器为例。
应能明了的，以下述及的开关启动是指此开关于作动阶段的期间反复导通(on)与断开(off)；以下述及的开关禁能是指此开关于作动阶段的期间保持不动作，即保持断开状态。
在一实施例中，参照图1，三组栅极驱动电路20U、20V、20W控制三组开关电路30U、30V、30W的切换来提供三相的供电电压Vu、Vv、Vw给马达逆变器10。栅极驱动电路20的控制端耦接控制电路40。控制电路40监控供电电压Vu、Vv、Vw并据以提供给栅极驱动电路20U、20V、20W的PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号Sgu、Sgx、Sgv、Sgy、Sgw、Sgz。其中，各栅极驱动电路20的电路架构及其运作大致相同，并且各开关电路30的电路架构及其运作亦大致相同。在一些实施例中，各栅极驱动电路20可包括电路架构大致上相同的上臂驱动电路与下臂驱动电路，并且各开关电路30包括串接在总线电源Vb与接地之间的上臂绝缘开关与下臂绝缘开关。各开关电路30从上臂绝缘开关与下臂绝缘开关之间的接点输出对应的供电电压Vu/Vv/Vw。栅极驱动电路20U、20V、20W分别对应开关电路30U、30V、30W。各栅极驱动电路20耦接独立电源Vs，并耦接对应的开关电路30的上臂绝缘开关的控制端与下臂绝缘开关的控制端。各栅极驱动电路20根据独立电源Vs与对应的PWM信号Sgu、Sgx/Sgv、Sgy/Sgw、Sgz产生控制信号Squ、Sqx/Sqv、Sqy/Sqw、Sqz，藉以控制对应的开关电路30的上臂绝缘开关与下臂绝缘开关的切换。
在一实施例中，参照图1及图2，第一相位(即U相位)的栅极驱动电路20U适用以控制开关电路30U的上臂绝缘开关(以下称第一绝缘开关Qu)与下臂绝缘开关(以下称第二绝缘开关Qx)的切换。第一绝缘开关Qu的第一端电性连接总线电源Vb。第一绝缘开关Qu的第二端电性连接第二绝缘开关Qx的第一端。第二绝缘开关Qx的第二端电性连接接地。并且，第一绝缘开关Qu的第二端与第二绝缘开关Qx的第一端共同电性连接马达逆变器10。
栅极驱动电路20U包括第一电源开关电路G1、上臂驱动电路与下臂驱动电路。第一电源开关电路G1包括用以控制上臂驱动电路的电源(即，独立电源Vs)供应的上臂电源开关电路(以下称第一隔离栅电路GU)以及用以控制下臂驱动电路的电源(即，独立电源Vs)供应的下臂电源开关电路(以下称第二隔离栅电路GX)。
栅极驱动电路20U的上臂驱动电路包括上臂自举快充电路(以下称第一自举快充电路CCU)、上臂预充电容(以下称第一电容Cpu)以及上臂自举电容(以下称第二电容Cbu)。第一隔离栅电路GU包括上臂电源开关(以下称第一电源开关)。第一电容Cpu的第一端电性连接独立电源Vs与第一电源开关的第一端，并且第一电容Cpu的第二端电性连接第一绝缘开关Qu的第二端与第二绝缘开关Qx的第一端。第一自举快充电路CCU与第二电容Cbu的第一端电性连接第一电源开关的第二端。第二电容Cbu的第二端电性连接第一自举快充电路CCU，并经由电阻Rgu电性连接第一绝缘开关Qu的控制端。第一电源开关的控制端接收PWM信号Sgu。
栅极驱动电路20U的下臂驱动电路包括下臂自举快充电路(以下称第二自举快充电路CCX)以及下臂自举电容(以下称第三电容Cbx)。第二隔离栅电路GX包括下臂电源开关(以下称第二电源开关)。第二电源开关的第一端电性连接独立电源Vs，且第二电源开关的第二端电性连接第二自举快充电路CCX与第三电容Cbx的第一端。第三电容Cbx的第二端电性连接第二自举快充电路CCX，并经由电阻Rgx电性连接第二绝缘开关Qx的控制端。第二电源开关的控制端接收PWM信号Sgx。
参照图2及图8，在第一充电阶段P1的期间，第一隔离栅电路GU响应PWM信号Sgu而使第一电源开关禁能，并且第二隔离栅电路GX响应PWM信号Sgx而使第二电源开关启动。当第一电源开关禁能且第二电源开关启动时，独立电源Vs启动第二自举快充电路CCX对第三电容Cbx充电，即充电电流Ipx对第三电容Cbx充电，以启动第二绝缘开关Qx。在第二绝缘开关Qx启动期间，当第二绝缘开关Qx导通时，独立电源Vs对第一电容Cpu充电，即充电电流Ipu对第一电容Cpu充电。其中，第二绝缘开关Qx的控制端所接收到的控制信号Sqx如图8所示。
接着，参照图3及图8，在第二充电阶段P2的期间，第一隔离栅电路GU响应PWM信号Sgu而使第一电源开关启动，并且第二隔离栅电路GX响应PWM信号Sgx而使第二电源开关禁能。当第一电源开关启动且第二电源开关禁能时，独立电源Vs经由第一电容Cpu启动第一自举快充电路CCU对第二电容Cbu充电，即充电电流Ibu对第二电容Cbu充电，以启动第一绝缘开关Qu。其中，第一绝缘开关Qu的控制端所接收到的控制信号Squ如图8所示。
于此，于第一充电阶段P1与第二充电阶段P2的期间，第一电容Cpu的电位Vpu的变化、第二电容Cbu的电位Vbu的变化与第三电容Cbx的电位Vbx的变化如图8所示。
参照图1及图4，第二相位(即V相位)的栅极驱动电路20V适用以控制开关电路30V的上臂绝缘开关(以下称第三绝缘开关Qv)与下臂绝缘开关(以下称第四绝缘开关Qy)的切换。第三绝缘开关Qv的第一端电性连接总线电源Vb。第三绝缘开关Qv的第二端电性连接第四绝缘开关Qy的第一端。第四绝缘开关Qy的第二端电性连接接地。并且，第三绝缘开关Qv的第二端与第四绝缘开关Qy的第一端共同电性连接马达逆变器10。
栅极驱动电路20V包括第二电源开关电路G2、上臂驱动电路与下臂驱动电路。第二电源开关电路G2包括用以控制上臂驱动电路的电源(即，独立电源Vs)供应的上臂电源开关电路(以下称第三隔离栅电路GV)以及用以控制下臂驱动电路的电源(即，独立电源Vs)供应的下臂电源开关电路(以下称第四隔离栅电路GY)。
栅极驱动电路20V的上臂驱动电路包括上臂自举快充电路(以下称第三自举快充电路CCV)、上臂预充电容(以下称第四电容Cpv)以及上臂自举电容(以下称第五电容Cbv)。第三隔离栅电路GV包括上臂电源开关(以下称第三电源开关)。第四电容Cpv的第一端电性连接独立电源Vs与第三电源开关的第一端，并且第四电容Cpv的第二端电性连接第三绝缘开关Qv的第二端与第四绝缘开关Qy的第一端。第三自举快充电路CCV与第五电容Cbv的第一端电性连接第三电源开关的第二端。第五电容Cbv的第二端电性连接第三自举快充电路CCV，并经由电阻Rgv电性连接第三绝缘开关Qv的控制端。第三电源开关的控制端接收PWM信号Sgv。
栅极驱动电路20V的下臂驱动电路包括下臂自举快充电路(以下称第二自举快充电路CCY)以及下臂自举电容(以下称第六电容Cby)。第四隔离栅电路GY包括下臂电源开关(以下称第四电源开关)。第四电源开关的第一端电性连接独立电源Vs，且第四电源开关的第二端电性连接第四自举快充电路CCY与第六电容Cby的第一端。第六电容Cby的第二端电性连接第四自举快充电路CCY，并经由电阻Rgy电性连接第四绝缘开关Qy的控制端。第四电源开关的控制端接收PWM信号Sgy。
参照图4及图8，在第一充电阶段P1的期间，第三隔离栅电路GV响应PWM信号Sgv而使第三电源开关禁能，并且第四隔离栅电路GY响应PWM信号Sgy而使第四电源开关启动。当第三电源开关禁能且第四电源开关启动时，独立电源Vs启动第四自举快充电路CCY对第六电容Cby充电，即充电电流Ipy对第六电容Cby充电，以启动第四绝缘开关Qy。在第四绝缘开关Qy启动期间，当第四绝缘开关Qy导通时，独立电源Vs对第四电容Cpv充电，即充电电流Ipv对第四电容Cpv充电。其中，第四绝缘开关Qy的控制端所接收到的控制信号Sqy如图8所示。
接着，参照图5及图8，在第二充电阶段P2的期间，第三隔离栅电路GV响应PWM信号Sgv而使第三电源开关启动，并且第四隔离栅电路GY响应PWM信号Sgy而使第四电源开关禁能。当第三电源开关启动且第四电源开关禁能时，独立电源Vs经由第四电容Cpv启动第三自举快充电路CCV对第五电容Cbv充电，即充电电流Ibv对第五电容Cbv充电，以启动第三绝缘开关Qv。其中，第三绝缘开关Qv的控制端所接收到的控制信号Sqv如图8所示。
于此，于第一充电阶段P1与第二充电阶段P2的期间，第四电容Cpv的电位Vpv的变化、第五电容Cbv的电位Vbv的变化与第六电容Cby的电位Vby的变化如图8所示。
参照图1及图6，第三相位(即W相位)的栅极驱动电路20W适用以控制开关电路30W的上臂绝缘开关(以下称第五绝缘开关Qw)与下臂绝缘开关(以下称第六绝缘开关Qz)的切换。第五绝缘开关Qw的第一端电性连接总线电源Vb。第五绝缘开关Qw的第二端电性连接第六绝缘开关Qz的第一端。第六绝缘开关Qz的第二端电性连接接地。并且，第五绝缘开关Qw的第二端与第六绝缘开关Qz的第一端共同电性连接马达逆变器10。
栅极驱动电路20W包括第三电源开关电路G3、上臂驱动电路与下臂驱动电路。第三电源开关电路G3包括用以控制上臂驱动电路的电源(即，独立电源Vs)供应的上臂电源开关电路(以下称第五隔离栅电路GW)以及用以控制下臂驱动电路的电源(即，独立电源Vs)供应的下臂电源开关电路(以下称第六隔离栅电路GZ)。
栅极驱动电路20W的上臂驱动电路包括上臂自举快充电路(以下称第五自举快充电路CCW)、上臂预充电容(以下称第七电容Cpw)以及上臂自举电容(以下称第八电容Cbw)。第五隔离栅电路GW包括上臂电源开关(以下称第五电源开关)。第七电容Cpw的第一端电性连接独立电源Vs与第五电源开关的第一端，并且第七电容Cpw的第二端电性连接第五绝缘开关Qw的第二端与第六绝缘开关Qz的第一端。第五自举快充电路CCW与第八电容Cbw的第一端电性连接第五电源开关的第二端。第八电容Cbw的第二端电性连接第五自举快充电路CCW，并经由电阻Rgw电性连接第五绝缘开关Qw的控制端。第三电源开关的控制端接收PWM信号Sgw。
栅极驱动电路20W的下臂驱动电路包括下臂自举快充电路(以下称第六自举快充电路CCZ)以及下臂自举电容(以下称第九电容Cbz)。第六隔离栅电路GZ包括下臂电源开关(以下称第六电源开关)。第六电源开关的第一端电性连接独立电源Vs，且第六电源开关的第二端电性连接第六自举快充电路CCZ与第九电容Cbz的第一端。第九电容Cbz的第二端电性连接第六自举快充电路CCZ，并经由电阻Rgz电性连接第六绝缘开关Qz的控制端。第六电源开关的控制端接收PWM信号Sgz。
参照图6及图8，在第一充电阶段P1的期间，第五隔离栅电路GW响应PWM信号Sgw而使第五电源开关禁能，并且第六隔离栅电路GZ响应PWM信号Sgz而使第六电源开关启动。当第五电源开关禁能且第六电源开关启动时，独立电源Vs启动第六自举快充电路CCZ对第九电容Cbz充电，即充电电流Ipz对第九电容Cbz充电，以启动第六绝缘开关Qz。在第六绝缘开关Qz启动期间，当第六绝缘开关Qz导通时，独立电源Vs对第七电容Cpw充电，即充电电流Ipw对第七电容Cpw充电。其中，第六绝缘开关Qz的控制端所接收到的控制信号Sqz如图8所示。
接着，参照图7及图8，在第二充电阶段P2的期间，第五隔离栅电路GW响应PWM信号Sgw而使第五电源开关启动，并且第六隔离栅电路GZ响应PWM信号Sgz而使第六电源开关禁能。当第五电源开关启动且第六电源开关禁能时，独立电源Vs经由第七电容Cpw启动第五自举快充电路CCW对第八电容Cbw充电，即充电电流Ibw对第八电容Cbw充电，以启动第五绝缘开关Qw。其中，第五绝缘开关Qw的控制端所接收到的控制信号Sqz如图8所示。
于此，于第一充电阶段P1与第二充电阶段P2的期间，第七电容Cpw的电位Vpw的变化、第八电容Cbw的电位Vbw的变化与第九电容Cbz的电位Vbz的变化如图8所示。
在一些实施例中，上臂自举快充电路可包括充电开关。充电开关的控制端耦接上臂自举电容的第一端，充电开关的第一端耦接上臂自举电容的第二端，并且充电开关的第二端耦接上臂绝缘开关的第二端。上臂电源开关电路可包括串接在独立电源Vs与上臂绝缘开关的第二端之间的二上臂电源开关。下臂自举快充电路可包括充电开关。充电开关的控制端耦接下臂自举电容的第一端，充电开关的第一端耦接下臂自举电容的第二端，并且充电开关的第二端耦接接地。上臂电源开关电路可包括串接在独立电源Vs与接地之间的二下臂电源开关。
在一示范例中，参照图9，第一自举快充电路CCU包括充电开关Mu。第一隔离栅电路GU除了包括前述的第一电源开关Gus，还更包括另一上臂电源开关(以下称第七电源开关Gud)。于此，第一电源开关Gus与第七电源开关Gud运作在互补模式。第一电源开关Gus的第一端电性连接独立电源Vs，第一电源开关Gus的第二端电性连接第七电源开关Gud的第一端，并且第七电源开关Gud的第二端电性连接第一绝缘开关Qu的第二端与第二绝缘开关Qx的第一端。充电开关Mu的控制端经由第一电源开关Gus电性连接独立电源Vs，即电性连接第一电源开关Gus的第二端与第七电源开关Gud的第二端。充电开关Mu的第一端电性连接第二电容Cbu的第二端，并且充电开关Mu的第二端电性连接第一绝缘开关Qu的第二端与第二绝缘开关Qx的第一端。第二电容Cbu的第一端亦电性连接第一电源开关Gus的第二端与第七电源开关Gud的第二端。
第二自举快充电路CCX包括充电开关Mx。第二隔离栅电路GX除了包括前述的第二电源开关Gxs，还更包括另一上臂电源开关(以下称第八电源开关Gxd)。于此，第二电源开关Gxs与第八电源开关Gxd运作在互补模式。第二电源开关Gxs的第一端电性连接独立电源Vs，第二电源开关Gxs的第二端电性连接第八电源开关Gxd的第一端，并且第八电源开关Gxd的第二端电性连接第二绝缘开关Qx的第二端与接地。充电开关Mx的控制端经由第二电源开关Gxs电性连接独立电源Vs，即电性连接第二电源开关Gxs的第二端与第八电源开关Gxd的第二端。充电开关Mu的第一端电性连接第三电容Cbx的第二端，并且充电开关Mx的第二端电性连接第二绝缘开关Qx的第二端与接地。第三电容Cbx的第一端亦电性连接第二电源开关Gxs的第二端与第七电源开关Gud的第二端。
在作动阶段，第一电源开关Gus受控于PWM信号Sgu，而第七电源开关Gud受控于反相的PWM信号Sgu。第二电源开关Gxs受控于PWM信号Sgx，而第八电源开关Gxd受控于反相的PWM信号Sgx。在一示范例中，第一电源开关Gus的控制端接收经由缓冲闸延迟后的PWM信号Sgu，即图18所示的PWM信号Sgus。第七电源开关Gud的控制端接收经由反相器反相后的PWM信号Sgu，即图18所示的PWM信号Sgud。第二电源开关Gxs的控制端接收经由缓冲闸延迟后的PWM信号Sgx，即图18所示的PWM信号Sgxs。第八电源开关Gxd的控制端接收经由反相器反相后的PWM信号Sgx，即图18所示的PWM信号Sgxd。
参照图9及图18，在第一充电阶段P1的期间，第二电源开关Gxs与第八电源开关Gxd根据PWM信号Sgx同步启动并运作在互补模式，即分别响应PWM信号Sgxs与PWM信号Sgxd而启动。第一电源开关Gus与第七电源开关Gud则根据PWM信号Sgu禁能。其中，于第二电源开关Gxs导通且第八电源开关Gxd断开时，充电开关Mx受控于独立电源Vs(如图18所示的控制信号Smx)而导通，以致独立电源Vs对第三电容Cbx充电，即充电电流Ipx对第三电容Cbx充电，进而启动第二绝缘开关Qx。在一些实施例中，下臂驱动电路可更包括下臂预充电容(以下称第十电容Cpx)，并且第十电容Cpx电性连接在独立电源Vs与接地之间，即与第二隔离栅电路GX并联。在第一充电阶段P1之前，即在预充电阶段P0的期间，独立电源Vs可先对第十电容Cpx充电，即充电电流Ipx’对第十电容Cpx充电，如图10所示。随后，在第一充电阶段P1的期间，于第二电源开关Gxs导通且第八电源开关Gxd断开时，充电开关Mx受控于独立电源Vs而导通；此时，第十电容Cpx、第二电源开关Gxs、第三电容Cbx与充电开关Mx形成一充电回路(以下称第一充电路径)。在第一充电路径中，第十电容Cpx释放预先存于第十电容Cpx的独立电源Vs，以经由第二电源开关Gxs对第三电容Cbx充电。于此，第二绝缘开关Qx会根据第三电容Cbx的电位而启动。其中，第二绝缘开关Qx的控制端所接收到的控制信号Sqx如图18所示。
参照图9及图18，在第二绝缘开关Qx启动期间，当第二绝缘开关Qx导通时，独立电源Vs、第一电容Cpu与第二绝缘开关Qx形成一预充电路径。在预充电路径中，独立电源Vs对第一电容Cpu充电，即充电电流Ipu对第一电容Cpu充电。
接着，参照图11及图18，在第二充电阶段P2的期间，第一电源开关Gus与第七电源开关Gud根据PWM信号Sgu同步启动并运作在互补模式，即分别响应PWM信号Sgus与PWM信号Sgud而启动。第二电源开关Gxs与第八电源开关Gxd则根据PWM信号Sgx禁能。其中，于第一电源开关Gus导通且第七电源开关Gud断开时，充电开关Mu受控于独立电源Vs(如图18所示的控制信号Smu)而导通；此时，第一电容Cpu、第一电源开关Gus、第二电容Cbu与充电开关Mu形成一充电回路(以下称第二充电路径)。在第二充电路径中，第一电容Cpu释放预先存于第一电容Cpu的独立电源Vs，以经由第一电源开关Gus对第二电容Cbu充电。于此，第一绝缘开关Qu会根据第二电容Cbu的电位而启动。其中，第一绝缘开关Qu的控制端所接收到的控制信号Squ如图18所示。
于此，于预充电阶段P0、第一充电阶段P1与第二充电阶段P2的期间，第一电容Cpu的电位Vpu的变化、第二电容Cbu的电位Vbu的变化、第三电容Cbx的电位Vbx的变与第十电容Cpx的电位Vpx的变化如图18所示。
其中，独立电源Vs可经由二极管提供充电电流。换言之，独立电源Vs与第一电容Cpu的第一端之间可正向串接一二极管。并且，独立电源Vs与第十电容Cpx的第一端之间亦可正向串接二极管。
在此示范例中，参照图12，第三自举快充电路CCV包括充电开关Mv。第三隔离栅电路GV除了包括前述的第三电源开关Gvs，还更包括另一上臂电源开关(以下称第九电源开关Gvd)。于此，第三电源开关Gvs与第九电源开关Gvd运作在互补模式。第三电源开关Gvs的第一端电性连接独立电源Vs，第三电源开关Gvs的第二端电性连接第九电源开关Gvd的第一端，并且第九电源开关Gvd的第二端电性连接第三绝缘开关Qv的第二端与第四绝缘开关Qy的第一端。充电开关Mv的控制端经由第三电源开关Gvs电性连接独立电源Vs，即电性连接第三电源开关Gvs的第二端与第九电源开关Gvd的第二端。充电开关Mv的第一端电性连接第五电容Cbv的第二端，并且充电开关Mv的第二端电性连接第三绝缘开关Qv的第二端与第四绝缘开关Qy的第一端。第五电容Cbv的第一端亦电性连接第三电源开关Gvs的第二端与第九电源开关Gvd的第二端。
第四自举快充电路CCY包括充电开关My。第四隔离栅电路GY除了包括前述之第四电源开关Gys，还更包括另一上臂电源开关(以下称第十电源开关Gyd)。于此，第四电源开关Gys与第十电源开关Gyd运作在互补模式。第四电源开关Gys的第一端电性连接独立电源Vs，第四电源开关Gys的第二端电性连接第十电源开关Gyd的第一端，并且第十电源开关Gyd的第二端电性连接第四绝缘开关Qy的第二端与接地。充电开关My的控制端经由第四电源开关Gys电性连接独立电源Vs，即电性连接第四电源开关Gys的第二端与第十电源开关Gyd的第二端。充电开关Mv的第一端电性连接第六电容Cby的第二端，并且充电开关My的第二端电性连接第四绝缘开关Qy的第二端与接地。第六电容Cby的第一端亦电性连接第四电源开关Gys的第二端与第九电源开关Gvd的第二端。
在作动阶段，第三电源开关Gvs受控于PWM信号Sgv，而第九电源开关Gvd受控于反相之PWM信号Sgv。第四电源开关Gys受控于PWM信号Sgy，而第十电源开关Gyd受控于反相的PWM信号Sgy。在一示范例中，第三电源开关Gvs的控制端接收经由缓冲闸延迟后的PWM信号Sgv，即图18所示的PWM信号Sgvs。第九电源开关Gvd的控制端接收经由反相器反相后的PWM信号Sgv，即图18所示的PWM信号Sgvd。第四电源开关Gys的控制端接收经由缓冲闸延迟后的PWM信号Sgy，即图18所示的PWM信号Sgys。第十电源开关Gyd的控制端接收经由反相器反相后的PWM信号Sgy，即图18所示的PWM信号Sgyd。
参照图12及图18，在第一充电阶段P1的期间，第四电源开关Gys与第十电源开关Gyd根据PWM信号Sgy同步启动并运作在互补模式，即分别响应PWM信号Sgys与PWM信号Sgyd而启动。第三电源开关Gvs与第九电源开关Gvd则根据PWM信号Sgv禁能。其中，于第四电源开关Gys导通且第十电源开关Gyd断开时，充电开关My受控于独立电源Vs(如图18所示的控制信号Smy)而导通，以致独立电源Vs对第六电容Cby充电，即充电电流Ipy对第六电容Cby充电，进而启动第四绝缘开关Qy。在一些实施例中，下臂驱动电路可更包括下臂预充电容(以下称第十一电容Cpy)，并且第十一电容Cpy电性连接在独立电源Vs与接地之间，即与第四隔离栅电路GY并联。在第一充电阶段P1之前，即在预充电阶段P0的期间，独立电源Vs可先对第十一电容Cpy充电，即充电电流Ipy’对第十一电容Cpy充电，如图13所示。随后，在第一充电阶段P1的期间，于第四电源开关Gys导通且第十电源开关Gyd断开时，充电开关My受控于独立电源Vs而导通；此时，第十一电容Cpy、第四电源开关Gys、第六电容Cby与充电开关My形成一充电回路(以下称第一充电路径)。在第一充电路径中，第十一电容Cpy释放预先存于第十一电容Cpy的独立电源Vs，以经由第四电源开关Gys对第六电容Cby充电。于此，第四绝缘开关Qy会根据第六电容Cby的电位而启动。其中，第四绝缘开关Qy的控制端所接收到的控制信号Sqy如图18所示。
参照图12及图18，在第四绝缘开关Qy启动期间，当第四绝缘开关Qy导通时，独立电源Vs、第四电容Cpv与第四绝缘开关Qy形成一预充电路径。在预充电路径中，独立电源Vs对第四电容Cpv充电，即充电电流Ipv对第四电容Cpv充电。
接着，参照图14及图18，在第二充电阶段P2的期间，第三电源开关Gvs与第九电源开关Gvd根据PWM信号Sgv同步启动并运作在互补模式，即分别响应PWM信号Sgvs与PWM信号Sgvd而启动。第四电源开关Gys与第十电源开关Gyd则根据PWM信号Sgy禁能。其中，于第三电源开关Gvs导通且第九电源开关Gvd断开时，充电开关Mv受控于独立电源Vs(如图18所示的控制信号Smy)而导通；此时，第四电容Cpv、第三电源开关Gvs、第五电容Cbv与充电开关Mv形成一充电回路(以下称第二充电路径)。在第二充电路径中，第四电容Cpv释放预先存于第四电容Cpv的独立电源Vs，以经由第三电源开关Gvs对第五电容Cbv充电。于此，第三绝缘开关Qv会根据第五电容Cbv的电位而启动。其中，第三绝缘开关Qv的控制端所接收到的控制信号Sqv如图18所示。
于此，于预充电阶段P0、第一充电阶段P1与第二充电阶段P2的期间，第四电容Cpv的电位Vpv的变化、第五电容Cbv的电位Vbv的变化、第六电容Cby的电位Vby的变化与第十一电容Cpy的电位Vpy的变化如图18所示。
其中，独立电源Vs可经由二极管提供充电电流。换言之，独立电源Vs与第四电容Cpv的第一端之间可正向串接一二极管。并且，独立电源Vs与第十一电容Cpy的第一端之间亦可正向串接二极管。
在此示范例中，参照图15，第五自举快充电路CCW包括充电开关Mw。第五隔离栅电路GW除了包括前述的第五电源开关Gws，还更包括另一上臂电源开关(以下称第十一电源开关Gwd)。于此，第五电源开关Gws与第十一电源开关Gwd运作在互补模式。第五电源开关Gws的第一端电性连接独立电源Vs，第五电源开关Gws的第二端电性连接第十一电源开关Gwd的第一端，并且第十一电源开关Gwd的第二端电性连接第五绝缘开关Qw的第二端与第六绝缘开关Qz的第一端。充电开关Mw的控制端经由第五电源开关Gws电性连接独立电源Vs，即电性连接第五电源开关Gws的第二端与第十一电源开关Gwd的第二端。充电开关Mw的第一端电性连接第八电容Cbw的第二端，并且充电开关Mw的第二端电性连接第五绝缘开关Qw的第二端与第六绝缘开关Qz的第一端。第八电容Cbw的第一端亦电性连接第五电源开关Gws的第二端与第十一电源开关Gwd的第二端。
第六自举快充电路CCZ包括充电开关Mz。第六隔离栅电路GZ除了包括前述的第六电源开关Gzs，还更包括另一上臂电源开关(以下称第十二电源开关Gzd)。于此，第六电源开关Gzs与第十二电源开关Gzd运作在互补模式。第六电源开关Gzs的第一端电性连接独立电源Vs，第六电源开关Gzs的第二端电性连接第十二电源开关Gzd的第一端，并且第十二电源开关Gzd的第二端电性连接第六绝缘开关Qz的第二端与接地。充电开关Mz的控制端经由第六电源开关Gzs电性连接独立电源Vs，即电性连接第六电源开关Gzs的第二端与第十二电源开关Gzd的第二端。充电开关Mw的第一端电性连接第九电容Cbz的第二端，并且充电开关Mz的第二端电性连接第六绝缘开关Qz的第二端与接地。第九电容Cbz的第一端亦电性连接第六电源开关Gzs的第二端与第十一电源开关Gwd的第二端。
在作动阶段，第五电源开关Gws受控于PWM信号Sgw，而第十一电源开关Gwd受控于反相的PWM信号Sgw。第六电源开关Gzs受控于PWM信号Sgz，而第十二电源开关Gzd受控于反相的PWM信号Sgz。在一示范例中，第五电源开关Gws的控制端接收经由缓冲闸延迟后的PWM信号Sgw，即图18所示的PWM信号Sgws。第十一电源开关Gwd的控制端接收经由反相器反相后的PWM信号Sgw，即图18所示的PWM信号Sgwd。第六电源开关Gzs的控制端接收经由缓冲闸延迟后的PWM信号Sgz，即图18所示的PWM信号Sgzs。第十二电源开关Gzd的控制端接收经由反相器反相后的PWM信号Sgz，即图18所示的PWM信号Sgzd。
参照图15及图18，在第一充电阶段P1的期间，第六电源开关Gzs与第十二电源开关Gzd根据PWM信号Sgz同步启动并运作在互补模式，即分别响应PWM信号Sgzs与PWM信号Sgzd而启动。第五电源开关Gws与第十一电源开关Gwd则根据PWM信号Sgw禁能。其中，于第六电源开关Gzs导通且第十二电源开关Gzd断开时，充电开关Mz受控于独立电源Vs(如图18所示的控制信号Smz)而导通，以致独立电源Vs对第九电容Cbz充电，即充电电流Ipz对第九电容Cbz充电，进而启动第六绝缘开关Qz。在一些实施例中，下臂驱动电路可更包括下臂预充电容(以下称第十二电容Cpz)，并且第十二电容Cpz电性连接在独立电源Vs与接地之间，即与第六隔离栅电路GZ并联。在第一充电阶段P1之前，即在预充电阶段P0的期间，独立电源Vs可先对第十二电容Cpz充电，即充电电流Ipz’对第十二电容Cpz充电，如图16所示。随后，在第一充电阶段P1的期间，于第六电源开关Gzs导通且第十二电源开关Gzd断开时，充电开关Mz受控于独立电源Vs而导通；此时，第十二电容Cpz、第六电源开关Gzs、第九电容Cbz与充电开关Mz形成一充电回路(以下称第一充电路径)。在第一充电路径中，第十二电容Cpz释放预先存于第十二电容Cpz的独立电源Vs，以经由第六电源开关Gzs对第九电容Cbz充电。于此，第六绝缘开关Qz会根据第九电容Cbz的电位而启动。其中，第六绝缘开关Qz的控制端所接收到的控制信号Sqz如图18所示。
参照图15及图18，在第六绝缘开关Qz启动期间，当第六绝缘开关Qz导通时，独立电源Vs、第七电容Cpw与第六绝缘开关Qz形成一预充电路径。在预充电路径中，独立电源Vs对第七电容Cpw充电，即充电电流Ipw对第七电容Cpw充电。
接着，参照图17及图18，在第二充电阶段P2的期间，第五电源开关Gws与第十一电源开关Gwd根据PWM信号Sgw同步启动并运作在互补模式，即分别响应PWM信号Sgws与PWM信号Sgwd而启动。第六电源开关Gzs与第十二电源开关Gzd则根据PWM信号Sgz禁能。其中，于第五电源开关Gws导通且第十一电源开关Gwd断开时，充电开关Mw受控于独立电源Vs(如图18所示的控制信号Smw)而导通；此时，第七电容Cpw、第五电源开关Gws、第八电容Cbw与充电开关Mw形成一充电回路(以下称第二充电路径)。在第二充电路径中，第七电容Cpw释放预先存于第七电容Cpw的独立电源Vs，以经由第五电源开关Gws对第八电容Cbw充电。于此，第五绝缘开关Qw会根据第八电容Cbw的电位而启动。其中，第五绝缘开关Qw的控制端所接收到的控制信号Sqw如图18所示。
于此，于预充电阶段P0、第一充电阶段P1与第二充电阶段P2的期间，第七电容Cpw的电位Vpw的变化、第八电容Cbw的电位Vbw的变化、第九电容Cbz的电位Vbz的变化与第十二电容Cpz的电位Vpz的变化如图8所示。
其中，独立电源Vs可经由二极管提供充电电流。换言之，独立电源Vs与第七电容Cpw的第一端之间可正向串接一二极管。并且，独立电源Vs与第十二电容Cpz的第一端之间亦可正向串接二极管。
在一些实施例中，不同相的栅极驱动电路20U、20V、20W可同步运作。换言之，在第一充电阶段P1的期间，第二电源开关Gxs、第四电源开关Gys及第六电源开关Gzs同时启动。并且，在启动过程中，第二电源开关Gxs、第四电源开关Gys及第六电源开关Gzs同时导通与第二电源开关Gxs、第四电源开关Gys及第六电源开关Gzs同时断开交替发生。同样地，在第二充电阶段P2的期间，第一电源开关Gus、第三电源开关Gvs及第五电源开关Gws同时启动。并且，在启动过程中，第一电源开关Gus、第三电源开关Gvs及第五电源开关Gws同时导通与第一电源开关Gus、第三电源开关Gvs及第五电源开关Gws同时断开交替发生。
由上述可知，本发明还提供一种栅极驱动方法。在一实施例中，参照图19，栅极驱动方法包括下列步骤。首先，启动下臂电源开关(步骤S11)。于下臂电源开关启动期间，当下臂电源开关导通时，利用独立电源经由下臂电源开关导通下臂充电开关(步骤S12)。于下臂充电开关导通时，第一充电路径形成以利用独立电源对下臂自举电容充电(步骤S13)。其中，第一充电路径包括下臂自举电容与下臂充电开关。于此，下臂绝缘开关会根据下臂自举电容的电位而启动(步骤S14)。于下臂绝缘开关启动期间，当下臂绝缘开关导通时，由独立电源、上臂预充电容与下臂绝缘开关形成预充电路径，以利用独立电源对上臂预充电容充电(步骤S15)。于启动下臂绝缘开关的步骤后，禁能下臂电源开关并启动上臂电源开关(步骤S16)。于上臂电源开关导通时，由上臂预充电容、上臂自举电容与上臂电源开关形成第二充电路径，以对上臂自举电容充电(步骤S17)。于此，上臂绝缘开关会根据上臂自举电容的电位而启动(步骤S18)。
在一些实施例中，于启动下臂电源开关的步骤(步骤S11)前，可先以独立电源对下臂预充电容进行充电(步骤S10)。此时，利用独立电源经由下臂电源开关导通下臂充电开关的步骤(步骤S12)包含由下臂预充电容对下臂充电开关的控制端释放所储存的独立电源。于此，第一充电路径则更包括下臂预充电容。
在一些实施例中，前述的上臂绝缘开关与下臂绝缘开关可以绝缘栅双极晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)实现。前述的上臂电源开关与下臂电源开关可以晶体管实现。前述的充电开关可以晶体管实现。
综上所述，根据本发明任一实施例的应用于马达逆变器的栅极驱动电路与门极驱动方法可应用于马达逆变器10，其能使用一组独立电源Vs来驱动开关电路30。

Claims (19)

1.一种应用于马达逆变器的栅极驱动电路，包含：
第一电源开关电路，具有第一电源开关以及第二电源开关；
第一自举快充电路，电性连接该第一电源开关；
第二自举快充电路，电性连接该第二电源开关；
第一电容，电性连接该第一电源开关；
第二电容，电性连接该第一自举快充电路与第一绝缘开关；以及
第三电容，电性连接该第二自举快充电路与第二绝缘开关；
其中，当该第一电源开关禁能且该第二电源开关启动时，一独立电源启动该第二自举快充电路对该第三电容充电，以启动该第二绝缘开关。
2.如权利要求1所述的栅极驱动电路，其中当该第二绝缘开关导通时，该独立电源对该第一电容充电。
3.如权利要求2所述的栅极驱动电路，其中当该第一电源开关启动且该第二电源开关禁能时，该独立电源经由该第一电容启动该第一自举快充电路对该第二电容充电，以启动该第一绝缘开关。
4.如权利要求1所述的栅极驱动电路，其中该第一自举快充电路包含：
充电开关，该充电开关的控制端经由该第一电源开关电性连接该独立电源，该充电开关的第一端电性连接该第二电容，以及该充电开关的第二端电性连接该第二绝缘开关。
5.如权利要求1所述的栅极驱动电路，其中该第二自举快充电路包含：
充电开关，该充电开关的控制端经由该第二电源开关电性连接该独立电源，该充电开关的第一端电性连接该第三电容，以及该充电开关的第二端电性接地。
6.如权利要求1所述的栅极驱动电路，更包含：
第二电源开关电路，具有第三电源开关以及第四电源开关；
第三自举快充电路，电性连接该第三电源开关；
第四自举快充电路，电性连接该第四电源开关；
第四电容，电性连接该第三电源开关；
第五电容，电性连接该第三自举快充电路与第三绝缘开关；以及
第六电容，电性连接该第四自举快充电路与第四绝缘开关；
其中，当该第三电源开关禁能且该第四电源开关启动时，该独立电源启动该第四自举快充电路对该第六电容充电，以启动该第四绝缘开关。
7.如权利要求6所述的栅极驱动电路，其中当该第四绝缘开关导通时，该独立电源对该第四电容充电。
8.如权利要求7所述的栅极驱动电路，其中当该第三电源开关启动且该第四电源开关禁能时，该独立电源经由该第四电容启动该第三自举快充电路对该第五电容充电，以启动该第三绝缘开关。
9.如权利要求6所述的栅极驱动电路，其中该第三自举快充电路包含：
充电开关，该充电开关的控制端经由该第三电源开关电性连接该独立电源，该充电开关的第一端电性连接该第五电容，以及该充电开关的第二端电性连接该第四绝缘开关。
10.如权利要求6所述的栅极驱动电路，其中该第四自举快充电路包含：
充电开关，该充电开关的控制端经由该第四电源开关电性连接该独立电源，该充电开关的第一端电性连接该第六电容，以及该充电开关的第二端电性接地。
11.如权利要求6所述的栅极驱动电路，更包含：
第三电源开关电路，具有第五电源开关以及第六电源开关；
第五自举快充电路，电性连接该第五电源开关；
第六自举快充电路，电性连接该第六电源开关；
第七电容，电性连接该第五电源开关；
第八电容，电性连接该第五自举快充电路与第五绝缘开关；以及
第九电容，电性连接该第六自举快充电路与第六绝缘开关；
其中，当该第五电源开关禁能且该第六电源开关启动时，该独立电源启动该第六自举快充电路对该第九电容充电，以启动该第六绝缘开关。
12.如权利要求11所述的栅极驱动电路，其中该第二电源开关、该第四电源开关及该第六电源开关同时启动，且在启动过程中，该第二电源开关、该第四电源开关及该第六电源开关同时导通与该第二电源开关、该第四电源开关及该第六电源开关同时断开交替发生。
13.如权利要求1所述的栅极驱动电路，更包含：
第三电源开关电路，具有第五电源开关以及第六电源开关；
第五自举快充电路，电性连接该第五电源开关；
第六自举快充电路，电性连接该第六电源开关；
第七电容，电性连接该第五电源开关；
第八电容，电性连接该第五自举快充电路与第五绝缘开关；以及
第九电容，电性连接该第六自举快充电路与第六绝缘开关；
其中，当该第五电源开关禁能且该第六电源开关启动时，该独立电源启动该第六自举快充电路对该第九电容充电，以启动该第六绝缘开关。
14.如权利要求第13项所述的栅极驱动电路，其中当该第六绝缘开关导通时，该独立电源对该第七电容充电。
15.如权利要求第14项所述的栅极驱动电路，其中当该第五电源开关导通且该第六电源开关断开时，该独立电源经由该第七电容启动该第五自举快充电路对该第八电容充电，以启动该第五绝缘开关。
16.如权利要求13所述的栅极驱动电路，其中该第五自举快充电路包含：
充电开关，该充电开关的控制端经由该第五电源开关电性连接该独立电源，该充电开关的第一端电性连接该第八电容，以及该充电开关的第二端电性连接该第六绝缘开关。
17.如权利要求13所述的栅极驱动电路，其中该第六自举快充电路包含：
充电开关，该充电开关的控制端经由该第六电源开关电性连接该独立电源，该充电开关的第一端电性连接该第九电容，以及该充电开关的第二端电性接地。
18.一种栅极驱动方法，包含：
启动下臂电源开关；
于该下臂电源开关导通时，利用一独立电源经由该下臂电源开关导通下臂充电开关；
于该下臂充电开关导通时，形成第一充电路径以利用该独立电源对该下臂自举电容充电，其中该第一充电路径包括下臂自举电容与该下臂充电开关；
根据该下臂自举电容的电位启动下臂绝缘开关；
于该下臂绝缘开关导通时，由该独立电源、上臂预充电容与该下臂绝缘开关形成预充电路径，以利用该独立电源对该上臂预充电容充电；
于启动该下臂绝缘开关的步骤后，禁能该下臂电源开关并启动上臂电源开关；
于该上臂电源开关导通时，由该上臂预充电容、上臂自举电容与该上臂电源开关形成第二充电路径，以对该上臂自举电容充电；以及
根据该上臂自举电容的电位启动上臂绝缘开关。
19.如权利要求18所述的栅极驱动方法，更包含：
于启动该下臂电源开关的步骤前，先以该独立电源对下臂预充电容进行充电，其中利用该独立电源经由该下臂电源开关导通下臂充电开关的步骤包含由该下臂预充电容对该下臂充电开关的控制端释放所储存的该独立电源，以及其中该第一充电路径更包括该下臂预充电容。
CN202010093627.1A 2020-01-30 2020-02-14 应用于马达逆变器的栅极驱动电路与门极驱动方法 Withdrawn CN113206588A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW109102888 2020-01-30
TW109102888A TWI697197B (zh) 2020-01-30 2020-01-30 應用於馬達逆變器的閘極驅動電路及閘極驅動方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113206588A true CN113206588A (zh) 2021-08-03

Family

ID=72176486

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010093627.1A Withdrawn CN113206588A (zh) 2020-01-30 2020-02-14 应用于马达逆变器的栅极驱动电路与门极驱动方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US11139770B2 (zh)
JP (1) JP2021121164A (zh)
CN (1) CN113206588A (zh)
TW (1) TWI697197B (zh)

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT1215309B (it) 1985-09-10 1990-01-31 Sgs Microelettronica Spa Circuito per il pilotaggio in continua ed in alternata di transistori mos di potenza a canale n di standi push-pull a bassa dissipazione.
US8860344B2 (en) * 2010-02-18 2014-10-14 Danfoss Drives A/S Method for implementing bootstrap-supply charging in a motor controller at energized motor and motor controller using such a method
JP5606387B2 (ja) * 2011-05-06 2014-10-15 山洋電気株式会社 モータ制御装置及びモータの絶縁劣化検出方法
CN202094794U (zh) 2011-05-18 2011-12-28 南京博兰得电子科技有限公司 一种自举型门极驱动控制电路
CN202435332U (zh) * 2011-12-23 2012-09-12 东南大学 低成本、高隔离特性的开关磁阻电机自举式驱动电路
EP2888813B1 (en) 2012-08-22 2020-02-12 Carrier Corporation System and methods for space vector pulse width modulation switching using bootstrap charging circuits
US9041433B2 (en) 2013-06-21 2015-05-26 Infineon Technologies Austria Ag System and method for driving transistors
JP2015033238A (ja) * 2013-08-02 2015-02-16 日立オートモティブシステムズ株式会社 電動モータの駆動装置
JP6163981B2 (ja) * 2013-09-03 2017-07-19 ダイキン工業株式会社 駆動装置および電力変換システム
BR212016016507Y1 (pt) 2014-01-20 2020-06-30 Panasonic Intellectual Propert Management Co., Ltd. dispositivo de acionamento de motor
TWI577122B (zh) 2015-08-28 2017-04-01 茂達電子股份有限公司 電荷幫浦電路及使用其的馬達驅動電路
US10069439B2 (en) * 2015-12-22 2018-09-04 Renesas Electronics Corporation Power conversion system, power module, and semiconductor device with diode coupling
US9954422B2 (en) 2016-03-30 2018-04-24 Texas Instruments Incorporated Integrated gate driver for motor control
WO2018181212A1 (ja) 2017-03-30 2018-10-04 ローム株式会社 スイッチング回路
TWI645662B (zh) 2017-07-07 2018-12-21 儀辰企業股份有限公司 Driving circuit of battery type electronically controlled permanent magnet hanging plate
CN207691676U (zh) * 2017-12-12 2018-08-03 深圳和而泰智能控制股份有限公司 一种自举驱动电路、自举驱动系统以及无刷直流电机
CN109546916A (zh) 2018-11-27 2019-03-29 东莞市深鹏电子有限公司 永磁同步电机自举电容充电控制装置及其控制方法
US10784797B1 (en) * 2019-06-19 2020-09-22 Rockwell Automation Technologies, Inc. Bootstrap charging by PWM control

Also Published As

Publication number Publication date
TWI697197B (zh) 2020-06-21
US11139770B2 (en) 2021-10-05
US20210242817A1 (en) 2021-08-05
TW202130110A (zh) 2021-08-01
JP2021121164A (ja) 2021-08-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN108847769B (zh) 一种三电平boost装置及其控制方法
US20050213357A1 (en) Power conversion apparatus with DC bus precharge circuits and methods of operation thereof
KR20210018599A (ko) 모터 구동 시스템을 이용한 충전 시스템 및 방법
EP2149896A1 (en) Relay driving circuit and battery pack using same
JP2002233062A (ja) 自動車用充電システム
TW200826448A (en) Charge pump circuit and method therefor
JP2006333694A (ja) ハイサイド駆動回路用チャージポンプ回路及びドライバ駆動電圧回路
EP3316470B1 (en) Inverter with charging capability
EP3837134B1 (en) Energy storage system comprising series-parallel switching circuit
CN103039003A (zh) 在通电马达处的马达控制器中实现自举电源充电的方法以及使用该方法的马达控制器
US7304529B2 (en) Method of controlling a charge pump generator and a related charge pump generator
EP1568136B1 (en) Integrated floating power transfer device with logic level control and method
CN108700849A (zh) 用于电机控制的集成栅极驱动器
CN1799182B (zh) 电源驱动装置
CN112640284A (zh) 双dc-dc转换器
WO2014042916A2 (en) Advanced dc voltage adjustment using switched capacitors
US5469041A (en) Pulse-controlled converter and electric motor controller
CN113206588A (zh) 应用于马达逆变器的栅极驱动电路与门极驱动方法
KR101030776B1 (ko) 승압형 직류/직류 변환기
EP1174998A1 (en) Brushless motor,method and circuit for its control
CN103891122B (zh) 用于机动车的电压转换器
CN106134067B (zh) 高效率换向电路
JP2010104076A (ja) 電力変換回路
EP3723288A1 (en) Driver circuit for driving a semiconductor switching element, voltage converter, arrangement with an electric machine and a voltage converter and vehicle
WO2019159630A1 (ja) 制御装置、インバータ装置、モータ駆動システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WW01 Invention patent application withdrawn after publication

Application publication date: 20210803

WW01 Invention patent application withdrawn after publication