CN113839576B - 驱动控制系统及方法 - Google Patents
驱动控制系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113839576B CN113839576B CN202110905660.4A CN202110905660A CN113839576B CN 113839576 B CN113839576 B CN 113839576B CN 202110905660 A CN202110905660 A CN 202110905660A CN 113839576 B CN113839576 B CN 113839576B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switching tube
- circuit
- target
- protection signal
- switching
- 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.)
- Active
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 28
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims abstract description 186
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims abstract description 26
- 230000011664 signaling Effects 0.000 claims description 7
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical group 0.000 claims description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 24
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 14
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 2
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- 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
- H02M7/483—Converters with outputs that each can have more than two voltages levels
-
- 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
- H02M1/088—Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters for the simultaneous control of series or parallel connected semiconductor devices
-
- 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
- H02M1/32—Means for protecting converters other than automatic disconnection
Abstract
本申请提供了一种驱动控制系统及方法，该驱动控制系统包括多电平变换器、检测电路和控制电路，多电平变换器中包括电容和串联的至少四个开关管，至少四个开关管包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管；检测电路用于在开关管由导通转换为关断时，获取第一开关管的第二端的目标电压，并基于目标电压向控制电路输出目标开关管短路的系统保护信号；控制电路用于根据系统保护信号控制除目标开关管之外的开关管的导通或关断。采用本申请，可提高驱动控制系统的响应速度，增强系统的安全性。
Description
技术领域
本申请涉及电力电子技术领域，尤其涉及一种驱动控制系统及方法。
背景技术
在电力电子技术领域中，为了保护降压式变换电路(也即，BUCK电路)中因开关管短路带来的风险，通常采用比较器(例如，运算放大电路)对BUCK电路中开关管的检测点的电压信号进行检测。在常见的BUCK电路中，如图1所示，图1是一种BUCK电路，运算放大电路在开关管导通的周期对检测点的电压进行检测。本申请的发明人在研究和实践过程中发现，现有技术中，通过运算放大电路检测电压信号具有一定的时延(也即，需要在开关管导通的周期进行检测)，导致检测速度过慢，且从运算放大电路检测到短路故障到实际触发响应动作要经过几个开关周期，响应速度过慢，往往导致保护动作来不及执行，变换器就已经损坏，极大地降低了系统的安全性。
发明内容
本申请提供了一种驱动控制系统及方法，可使得驱动控制系统在开关管由导通变为关断时，通过检测电路获取的目标电压大小判断目标开关管是否发生短路，在开关管短路时保护系统中的器件，提高了驱动控制系统的响应速度和系统的安全性。
第一方面，本申请提供了一种驱动控制系统，该驱动控制系统包括多电平变换器、检测电路和控制电路，多电平变换器中包括电容(例如，飞跨电容)和串联的至少四个开关管，至少四个开关管包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管。这里，第一开关管的第一端与多电平变换器的电压输入端相连，第一开关管的第二端通过电容与第四开关管的第一端相连，第二开关管和第三开关管串联于第一开关管的第二端和第四开关管的第一端之间，第四开关管的第二端连接参考地，控制电路连接各开关管的第三端。检测电路可用于在各开关管由导通转换为关断时，获取第一开关管的第二端的目标电压，并基于目标电压向控制电路输出目标开关管短路的系统保护信号。这里，目标开关管为至少四个开关管中的任一开关管。控制电路可用于根据系统保护信号控制至少四个开关管中除目标开关管之外的开关管的导通或关断，以保护驱动控制系统。
在本申请提供的实施方式中，驱动控制系统可以通过检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)在(多电平变换器中的)各开关管(也即，第一开关管、第二开关管或第三开关管)由导通转换为关断时，获取第一开关管的第二端(也即，检测点)的目标电压，并根据目标电压是否超过或者未达到相应的电压阈值(或者阈值区间)，判断目标开关管是否短路，并向控制电路输出目标开关管短路的系统保护信号。这里，目标开关管为至少四个开关管中的任一开关管。控制电路可根据系统保护信号控制多电平变换器中的其他开关管(也即，除目标开关管之外的开关管)的导通或关断，以保护驱动控制系统。采用本申请提供的实施方式，可使得驱动控制系统在开关管由导通变为关断时，通过检测电路获取的目标电压大小判断目标开关管是否发生短路，并在开关管短路时通过控制电路控制其他开关管的导通或关断，以保护驱动控制系统中的器件，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
结合第一方面，在第一种可能的实施方式中，检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)可用于在(多电平变换器中的)各开关管(也即，第一开关管、第二开关管或第三开关管)由导通转换为关断时，获取检测点(例如，第一开关管的第二端)的目标电压，并在目标电压大于第一电压阈值时，向控制电路输出第一开关管短路的第一系统保护信号。控制电路可用于根据第一系统保护信号控制第二开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压(也即，第一开关管的第二端的电压)大于第一电压阈值时，向控制电路输出第一开关管短路的第一系统保护信号。这里，第一电压阈值可以根据驱动控制系统在第一开关管稳定导通时，第一开关管的第二端的电压值确定。当目标电压大于第一电压阈值时，驱动控制系统可以确定第一开关管短路(此时，目标开关管为第一开关管)，并可以通过控制电路根据第一系统保护信号(也即，第一开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第二开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通，进而可以在第一开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
结合第一方面或第一方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)还可用于在第二开关管由导通转换为关断，且检测点的目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第二开关管短路的第二系统保护信号。控制电路还可用于根据第二系统保护信号控制第一开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第二开关管短路的第二系统保护信号。这里，第二电压阈值可以根据驱动控制系统在第二开关管稳定导通时，检测点的电压值确定。当目标电压小于第二电压阈值时，驱动控制系统可以确定第二开关管短路(此时，目标开关管为第二开关管)，并可以通过控制电路根据第二系统保护信号(也即，第二开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第一开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通，进而可以在第二开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实施方式或者第一方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)还可用于在第三开关管由导通转换为关断，且检测点的目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第三开关管短路的第三系统保护信号。控制电路还可用于根据第三系统保护信号控制第一开关管、第二开关管和第四开关管保持关断。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第三开关管短路的第三系统保护信号。这里，第二电压阈值可以根据驱动控制系统在第二开关管和第四开关管或第三开关管和第四开关管稳定导通时，检测点的电压值确定。进一步可以理解的是，在本申请提供的实施方式中，第二开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值相等。若第二开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值不相等时，驱动控制系统可以根据第三开关管稳定导通时检测点的电压值设置第三电压阈值，并通过目标电压和第三电压阈值确定第三开关管是否发生短路。当目标电压小于第二电压阈值时，驱动控制系统可以确定第三开关管短路(此时，目标开关管为第三开关管)，并可以通过控制电路根据第三系统保护信号(也即，第三开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第一开关管、第二开关管和第四开关管保持关断，进而可以在第三开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实施方式至第一方面第三种可能的实施方式中的任一种，在第四种可能的实施方式中，检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)还可用于在第四开关管由导通转换为关断，检测点的目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，向控制电路输出第四开关管短路的第四系统保护信号。控制电路还可用于根据第四系统保护信号控制第一开关管、第二开关管和第三开关管保持关断。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，向控制电路输出第四开关管短路的第四系统保护信号。这里，第二电压阈值可以根据驱动控制系统在第二开关管和第四开关管稳定导通(也即，通过电容给电感充电)或第三开关管和第四开关管稳定导通(也即，电感放电)时，检测点的电压值确定。进一步可以理解的是，在本申请提供的实施方式中，第二开关管和第四开关管稳定导通(也即，通过电容给电感充电)与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值相等。若第二开关管和第四开关管稳定导通(也即，通过电容给电感充电)与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值不相等时，驱动控制系统可以根据第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值设置第三电压阈值，并通过目标电压和第三电压阈值确定第三开关管是否发生短路。当目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，驱动控制系统可以确定第四开关管短路(此时，目标开关管为第四开关管)，并可以通过控制电路根据第四系统保护信号(也即，第四开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第一开关管、第二开关管和第三开关管保持关断，进而可以在第四开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实施方式至第一方面第四种可能的实施方式中的任一种，在第五种可能的实施方式中，驱动控制系统中还包括电感，电感的一端与第二开关管的第二端相连，电感的另一端与多电平变换器的电压输出端相连。这里，电感用于对驱动控制系统中的输出电流进行整流和滤波，可以减少驱动控制系统中电能的无功损耗，以提高能量利用率。
结合第一方面或者第一方面第一种可能的实施方式至第一方面第五种可能的实施方式中的任一种，在第六种可能的实施方式中，开关管可以是金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、氮化镓晶体管GaNHEMT或绝缘栅双极性晶体管IGBT，丰富了驱动控制系统的元件选择与适用场景。
第二方面，本申请提供了一种功率因数校正电路的控制方法，该控制控制方法适用于第一方面任一种可能的实施方式中提供的驱动控制系统，该方法包括：
检测电路在各开关管由导通转换为关断时，获取第一开关管的第二端的目标电压，并基于目标电压向控制电路输出目标开关管短路的系统保护信号，目标开关管为至少四个开关管中的任一开关管。控制电路根据系统保护信号控制至少四个开关管中除目标开关管之外的开关管的导通或关断。
在本申请提供的实施方式中，驱动控制系统可以通过检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)在(多电平变换器中的)各开关管(也即，第一开关管、第二开关管或第三开关管)由导通转换为关断时，获取第一开关管的第二端(也即，检测点)的目标电压，并根据目标电压是否超过或者未达到相应的电压阈值(或者阈值区间)，判断目标开关管是否短路，并向控制电路输出目标开关管短路的系统保护信号。这里，目标开关管为至少四个开关管中的任一开关管。控制电路可根据系统保护信号控制多电平变换器中的其他开关管(也即，除目标开关管之外的开关管)的导通或关断，以保护驱动控制系统。采用本申请提供的实施方式，可使得驱动控制系统在开关管由导通变为关断时，通过检测电路获取的目标电压大小判断目标开关管是否发生短路，并在开关管短路时通过控制电路控制其他开关管的导通或关断，以保护驱动控制系统中的器件，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
结合第二方面，在第一种可能的实施方式中，上述方法还包括：
检测电路在目标电压大于第一电压阈值时，向控制电路输出第一开关管短路的第一系统保护信号。控制电路根据第一系统保护信号控制第二开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压大于第一电压阈值时，向控制电路输出第一开关管短路的第一系统保护信号。这里，第一电压阈值可以根据驱动控制系统在第一开关管稳定导通时，第一开关管的第二端的电压值确定。当目标电压大于第一电压阈值时，驱动控制系统可以确定第一开关管短路(此时，目标开关管为第一开关管)，并可以通过控制电路根据第一系统保护信号(也即，第一开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第二开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通，进而可以在第一开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
结合第二方面或者第二方面第一种可能的实施方式，在第二种可能的实施方式中，上述方法还包括：
检测电路在第二开关管由导通转换为关断，且目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第二开关管短路的第二系统保护信号。控制电路根据第二系统保护信号控制第一开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第二开关管短路的第二系统保护信号。这里，第二电压阈值可以根据驱动控制系统在第二开关管稳定导通时，检测点的电压值确定。当目标电压小于第二电压阈值时，驱动控制系统可以确定第二开关管短路(此时，目标开关管为第二开关管)，并可以通过控制电路根据第二系统保护信号(也即，第二开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第一开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通，进而可以在第二开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
结合第二方面或者第二方面第一种可能的实施方式或者第二方面第二种可能的实施方式，在第三种可能的实施方式中，上述方法还包括：
检测电路在第三开关管由导通转换为关断，目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第三开关管短路的第三系统保护信号。控制电路根据第三系统保护信号控制第一开关管、第二开关管和第四开关管保持关断。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第三开关管短路的第三系统保护信号。这里，第二电压阈值可以是根据驱动控制系统在第二开关管和第四开关管或第三开关管和第四开关管稳定导通时，检测点的电压值确定。进一步可以理解的是，在本申请提供的实施方式中，第二开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值相等。若第二开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值不相等时，驱动控制系统可以根据第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值设置第三电压阈值，并通过目标电压和第三电压阈值确定第三开关管是否发生短路。当目标电压小于第二电压阈值时，驱动控制系统可以确定第三开关管短路(此时，目标开关管为第三开关管)，并可以通过控制电路根据第三系统保护信号(也即，第三开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第一开关管、第二开关管和第四开关管保持关断，进而可以在第三开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
结合第二方面或者第二方面第一种可能的实施方式至第二方面第三种可能的实施方式中的任一种，在第四种可能的实施方式中，方法还包括：
检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)还可在第四开关管由导通转换为关断，检测点的目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，向控制电路输出第四开关管短路的第四系统保护信号。控制电路还可根据第四系统保护信号控制第一开关管、第二开关管和第三开关管保持关断。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，向控制电路输出第四开关管短路的第四系统保护信号。这里，第二电压阈值可以根据驱动控制系统在第二开关管和第四开关管稳定导通(也即，通过电容给电感充电)或第三开关管和第四开关管稳定导通(也即，电感放电)时，检测点的电压值确定。进一步可以理解的是，在本申请提供的实施方式中，第二开关管和第四开关管稳定导通(也即，通过电容给电感充电)与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值相等。若第二开关管和第四开关管稳定导通(也即，通过电容给电感充电)与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值不相等时，驱动控制系统可以根据第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值设置第三电压阈值，并通过目标电压和第三电压阈值确定第三开关管是否发生短路。当目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，驱动控制系统可以确定第四开关管短路(此时，目标开关管为第四开关管)，并可以通过控制电路根据第四系统保护信号(也即，第四开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第一开关管、第二开关管和第三开关管保持关断，进而可以在第四开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
附图说明
图1是本申请实施例提供的BUCK电路的示意图；
图2是本申请实施例提供的驱动控制系统的应用场景示意图；
图3是本申请实施例提供的驱动控制系统的一结构示意图；
图4是本申请实施例提供的驱动控制系统的另一结构示意图；
图5是本申请实施例提供的驱动控制系统的开关管通断时刻示意图；
图6是本申请实施例提供的驱动控制系统的一工作波形示意图；
图7是本申请实施例提供的驱动控制系统的另一工作波形示意图；
图8是本申请实施例提供的驱动控制系统的另一工作波形示意图；
图9是本申请实施例提供的驱动控制方法的一流程示意图。
具体实施方式
本申请提供的驱动控制系统及方法适用于不同类型的用电设备(如电网、家用设备或者工业和商业用电设备)，可应用于用户终端(例如，手机、智能设备、电视机等)领域、汽车领域等用电设备领域，可适配于为大型用电设备(例如，电网、工业设备等)的供电场景、中小型分布式用电设备(例如，车载用电设备、家庭用电设备等)的供电场景以及移动用电设备(例如，手机、智能设备等)供电场景等不同应用场景，下面将以家庭用电设备的供电场景为例进行说明，以下不再赘述。
请一并参见图2，图2本申请实施例提供的驱动控制系统的应用场景示意图。如图2所示，电源1通过驱动控制系统2与负载3(例如，用电设备)相连，驱动控制系统2可以将电源1提供的电压转换为其他大小的电压(例如，负载3的额定电压值)提供给负载3。其中，驱动控制系统2包括多电平变换器11、检测电路12和控制电路13，驱动控制系统2可以通过多电平变换器11将电源1提供的电压转换为与负载3相匹配的电压(例如，负载3的额定电压)，以使得负载3可以正常工作。这里，检测电路12可以采集多电平变换器11中检测点的目标电压，并根据目标电压是否超过或者低于电压阈值判断多电平变换器11中的开关管是否发生短路，进而在多电平变换器11中的开关管短路时向控制电路13输出目标开关管短路的系统保护信号。控制电路13可以根据系统保护信号控制其他开关管(也即，多电平变换器11中除目标开关管之外的开关管)的导通或关断，进而保护驱动控制系统2中的元件。
本申请提供的驱动控制系统适用于任何包括多电平变换器(例如，BUCK电路)的系统，也适用于任意在多电平变换器(例如，BUCK电路)中的开关管短路时，需要控制多电平变换器(例如，BUCK电路)中的开关管进而保护多电平变换器(例如，BUCK电路)的场景。本申请提供的BUCK电路可以是任意多电平的BUCK电路及其拓扑结构。为表述方便，本申请将以对三电平BUCK电路(以下简称为BUCK电路)进行控制的场景为例对本申请提供的驱动控制系统和方法进行说明。下面将结合图3对图2中所示的驱动控制系统进行示例说明。
参见图3，图3是本申请实施例提供的驱动控制系统的一结构示意图。本申请提供的驱动控制系统适用于如图2所示的应用场景。检测电路可以采集多电平变换器中检测点的目标电压，并根据目标电压是否超过或者低于电压阈值判断多电平变换器11中的开关管是否发生短路，进而在多电平变换器中的开关管(也即，目标开关管)短路时向控制电路输出目标开关管短路的系统保护信号。控制电路可以根据系统保护信号控制其他开关管(也即，多电平变换器中除目标开关管之外的开关管)的导通或关断，进而保护驱动控制系统中的元件。
在一些可行的实施方式中，如图3所示，驱动控制系统包括多电平变换器21、检测电路22和控制电路23，多电平变换器21中包括电容(例如，飞跨电容)和串联的至少四个开关管(第一开关管和第三开关管导通时用于为电容充电(第一电平)，第二开关管和第四开关管导通时通过电容放电(第二电平)，第三开关管和第四开关管在第一开关管和第二开关管关断时导通，如果驱动控制系统中存在其他储能元件(例如，电感)，此时则通过电感放电(第三电平))，至少四个开关管包括第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4。这里，第一开关管M1的第一端与多电平变换器21的电压输入端相连，第一开关管M1的第二端通过电容与第四开关管M4的第一端相连，第二开关管M2和第三开关管M3串联于第一开关管M1的第二端和第四开关管M4的第一端之间，第四开关管M4的第二端连接参考地，控制电路23连接各开关管的第三端。
这里，驱动控制系统可以通过检测电路22(例如，门电路等具有比较功能的电路)在(多电平变换器21中的)各开关管(也即，第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3或第四开关管M4)由导通转换为关断时，获取第一开关管M1的第二端(也即，检测点)的目标电压，并根据目标电压是否超过或者未达到相应的电压阈值(或者阈值区间)，判断目标开关管是否短路，并向控制电路23输出目标开关管短路的系统保护信号。这里，目标开关管为至少四个开关管中的任一开关管。控制电路23可根据系统保护信号控制多电平变换器21中的其他开关管(也即，除目标开关管之外的开关管)的导通或关断，以保护驱动控制系统。可以理解，控制电路23也可以根据系统保护信号采取其他相应的保护措施，具体可根据实际应用场景确定，在此不做具体限制。
在一些可行的实施方式中，检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)可用于在(多电平变换器中的)各开关管(也即，第一开关管、第二开关管、第三开关管或第四开关管)由导通转换为关断时(可以是在各开关管由导通转换为关断的时刻，也可以是在各开关管由导通转换为关断，相应的开关管由关断转换为导通之间的一小段时间延迟里)，获取检测点的目标电压。这里，当多电平变换器中的各个开关管由导通转换为关断时，如果开关管发生短路，检测点的电压会相应地出现变化。
例如，在正常工作状态下，当第一开关管由导通转换为关断时，此时第二开关管处于关断状态，第三开关管处于导通状态，第四开关管会由关断转换为导通，检测点的电压会由驱动控制系统的输入电压Vin降低至飞跨电容充电后的电压(小于驱动控制系统的输入电压Vin，小于第一电压阈值)。此时若第一开关管短路，由于第二开关管保持关断，第三开关管保持导通，第四开关管由关断转换为导通，检测点的电压依然会约等于驱动控制电路的输入电压Vin(也即，大于第一电压阈值)，需要控制第二开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通。类似地，在第二开关管、第三开关管或第四开关管由导通转换为关断时，如果第一开关管发生短路，检测点的电压依旧会大于第一电压阈值。
可以理解，当目标电压大于第一电压阈值时，检测电路可以向控制电路输出第一开关管短路的第一系统保护信号。控制电路可用于根据第一系统保护信号控制第二开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压大于第一电压阈值时，向控制电路输出第一开关管短路的第一系统保护信号。这里，第一电压阈值可以根据驱动控制系统在第一开关管稳定导通(也即，在第一开关管和第四开关管保持导通，第二开关管和第三开关管保持关断，驱动控制系统通过输入电压为电感和电容充电)时，第一开关管的第二端的电压值确定。当目标电压大于第一电压阈值时，驱动控制系统可以确定第一开关管短路(此时，目标开关管为第一开关管)，并可以通过控制电路根据第一系统保护信号(也即，第一开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第二开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通，进而可以在第一开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并与电压阈值进行比较，相较于在下一个开关导通之后获取目标电压并与电压阈值进行比较的方案，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
请一并结合图4，图4是本申请实施例提供的驱动控制系统的另一结构示意图。图4中的多电平变换器31、检测电路32、控制电路33、第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4与图3中的多电平变换器21、检测电路22、控制电路23、第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4的连接方式相同，且图4中的第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4可以实现如图3中的第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4的功能，在此不再赘述。如图4所示，驱动控制系统中还包括电感，电感的一端与第二开关管的第二端相连，电感的另一端与多电平变换器31的电压输出端相连。可以理解，电感的另一端还可以通过滤波电容(COUT)与参考地相连。这里，电感用于对驱动控制系统中的输出电流进行整流和滤波，可以减少驱动控制系统中电能的无功损耗，以提高能量利用率。
在一些可行的实施方式中，驱动控制系统中多电平变换器31的四个开关管可以按照一定的顺序导通(也即，导通第一开关管M1和第三开关管M3并关断第二开关管M2和第四开关管M4为电容和电感充电，导通第三开关管M3和第四开关管M4并关断第一开关管M1和第二开关管M2通过电感放电，导通第二开关管M2和第四开关管M4并关断第一开关管M1和第三开关管M3通过电容为电感充电，导通第三开关管M3和第四开关管M4并关断第一开关管M1和第二开关管M2通过电感放电，以此类推)，进而可以输出不同的电平值，驱动控制系统可以在各个开关管由导通转换为关断时获取检测点的目标电压，并根据目标电压确定目标开关管是否发生短路。可以理解，为了避免发生误判(也即，目标开关管并没有短路而被驱动控制系统认为短路)，可以在一个(或多个)开关管由导通转换为关断之后，在另一个(或几个)开关管由关断转换为导通之前，设置一个延迟时间。当如果驱动控制系统在延迟时间内持续检测到目标电压值超过或者没有达到相应的电压阈值，则确认目标开关管发生短路，并相应地输出系统保护信号给控制电路，及时控制其他开关管的导通或关断。请一并结合图5，图5是本申请实施例提供的驱动控制系统的开关管通断时刻示意图。如图5所示，Vg1、Vg2、Vg3和Vg4分别是第一开关管M1、第二开关管M2、第三开关管M3和第四开关管M4的通断信号，当Vg1、Vg2、Vg3和Vg4中的一个或几个开关管对应的电平处于高电平时，相应的开关管处于导通状态。在正常工作状态下，驱动控制系统在t1时刻保持第一开关管M1和第二开关管M2关断，保持第三开关管M3导通，将第四开关管M4由导通转换为关断，并在t2时刻保持第二开关管M2和第四开关管M4关断，保持第三开关管M3导通，将第一开关管M1由关断转换为导通。可以理解，在正常工作状态下，在t1时刻，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值约等于驱动控制系统的输入电压值的一半Vin/2(高于第二电压阈值)；在t1时刻至t2时刻之间，由于第四开关管M4由导通转换为关断，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值会小于Vin/2(驱动控制系统的输入电压值的一半)；在t2时刻，由于第一开关管M1由关断转换为导通，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值会升高至驱动控制系统的输入电压值Vin附近。进一步可以理解，当第四开关管M4发生短路时，在t1时刻，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值约等于驱动控制系统的输入电压值的一半Vin/2(高于第二电压阈值)；在t1时刻至t2时刻之间，由于第四开关管M4发生短路(没有正常关断)，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值不会变低，仍然会保持在Vin/2(大于第二电压阈值，且小于第一电压阈值)，驱动控制系统可以通过检测电路32向控制电路33输出第四开关管M4短路的第四系统保护信号，通过控制电路33根据第四系统保护信号控制第一开关管M1、第二开关管M2和第三开关管M3保持关断，以保护驱动控制系统。
在一些可行的实施方式中，请一并结合图6，图6是本申请实施例提供的驱动控制系统的一工作波形示意图。如图5和图6所示，在正常工作状态下，驱动控制系统在t3时刻(也即，CLK_signal指示第一开关管由导通转换为关断的时刻)保持第二开关管M2和第四开关管M4关断，保持第三开关管M3导通，将第一开关管M1由导通转换为关断，并在t4时刻保持第一开关管M1和第二开关管M2关断，保持第三开关管M3导通，将第四开关管M4由关断转换为导通。可以理解，在正常工作状态下，在t3时刻，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值约等于驱动控制系统的输入电压值Vin(高于第一电压阈值)；在t3时刻至t4时刻之间，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值会略低于Vin/2(驱动控制系统的输入电压值的一半，也即，电感放电时检测点的电压)；在t4时刻，由于第四开关管M4由关断转换为导通，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值会升高至Vin/2(驱动控制系统的输入电压值的一半)。进一步可以理解，当第一开关管M1发生短路时，在t3时刻，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值约等于驱动控制系统的输入电压值Vin(高于第一电压阈值)；在t3时刻至t4时刻之间，由于第一开关管M1发生短路(没有正常关断)，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值不会变低，仍然会保持在Vin(大于第一电压阈值)，驱动控制系统可以通过检测电路32向控制电路33输出第一开关管M1短路的第一系统保护信号，通过控制电路33根据第一系统保护信号控制第二开关管M2保持关断，并控制第三开关管M3和第四开关管M4保持导通，以保护驱动控制系统。相应地，在其他开关管由导通转换为关断的时刻(例如，t1时刻至t2时刻之间、t5时刻至t6时刻之间、t7时刻至t8时刻之间)，如果第一开关管M1发生短路，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值都会约等于驱动控制系统的输入电压值Vin(高于第一电压阈值)，驱动控制系统可以通过检测电路32向控制电路33输出第一开关管M1短路的第一系统保护信号，通过控制电路33根据第一系统保护信号控制第二开关管M2保持关断，并控制第三开关管M3和第四开关管M4保持导通，以保护驱动控制系统，具体过程与t3时刻至t4时刻类似，在此不再赘述。
采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
在一些可行的实施方式中，请一并结合图7，图7是本申请实施例提供的驱动控制系统的另一工作波形示意图。如图5和图7所示，在正常工作状态下，驱动控制系统在t7时刻(也即，CLK_signal指示第二开关管由导通转换为关断的时刻)保持第一开关管M1和第三开关管M3关断，保持第四开关管M4导通，将第二开关管M2由导通转换为关断，并在t8时刻保持第一开关管M1和第二开关管M2关断，保持第四开关管M4导通，将第三开关管M3由关断转换为导通。可以理解，在正常工作状态下，在t7时刻，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值约等于Vin/2(驱动控制系统的输入电压值的一半，也即，电感放电时检测点的电压)；在t7时刻至t8时刻之间，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值仍然约等于Vin/2(驱动控制系统的输入电压值的一半)；在t8时刻，由于第三开关管M3由关断转换为导通，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值会保持在Vin/2附近(驱动控制系统的输入电压值的一半)。进一步可以理解，当第二开关管M2发生短路时，在t7时刻，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值约等于Vin/2(驱动控制系统的输入电压值的一半)；在t7时刻至t8时刻之间，由于第二开关管M2发生短路(没有正常关断)，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值会快速降低到0附近(小于第二电压阈值)，驱动控制系统可以通过检测电路32向控制电路33输出第二开关管M2短路的第二系统保护信号，通过控制电路33根据第二系统保护信号控制第一开关管M1保持关断，并控制第三开关管M3和第四开关管M4保持导通，以保护驱动控制系统。
在一些可行的实施方式中，请一并结合图8，图8是本申请实施例提供的驱动控制系统的另一工作波形示意图。如图5和图8所示，在正常工作状态下，驱动控制系统在t5时刻(也即，CLK_signal指示第三开关管由导通转换为关断的时刻)保持第一开关管M1和第二开关管M2关断，保持第四开关管M4导通，将第三开关管M3由导通转换为关断，并在t6时刻保持第一开关管M1和第三开关管M3关断，保持第四开关管M4导通，将第二开关管M2由关断转换为导通。可以理解，在正常工作状态下，在t5时刻，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值约等于Vin/2(驱动控制系统的输入电压值的一半，也即，电容为电感充电时检测点的电压)；在t5时刻至t6时刻之间，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值仍然约等于Vin/2(驱动控制系统的输入电压值的一半)；在t6时刻，由于第二开关管M2由关断转换为导通，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值会保持在Vin/2附近(驱动控制系统的输入电压值的一半)。进一步可以理解，当第三开关管M3发生短路时，在t5时刻，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值约等于Vin/2(驱动控制系统的输入电压值的一半)；在t5时刻至t6时刻之间，由于第三开关管M3发生短路(没有正常关断)，检测点(第一开关管M1的第二端)的电压值会快速降低到0附近(小于第二电压阈值)，驱动控制系统可以通过检测电路32向控制电路33输出第三开关管M3短路的第三系统保护信号，通过控制电路33根据第三系统保护信号控制第一开关管M1、第二开关管M2和第四开关管M4保持关断，以保护驱动控制系统。
在一些可行的实施方式中，开关管可以是金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、氮化镓晶体管GaNHEMT或绝缘栅双极性晶体管IGBT，丰富了驱动控制系统的元件选择与适用场景。
采用本申请提供的实施方式，可使得驱动控制系统在开关管由导通变为关断时，通过检测电路22获取的目标电压大小判断目标开关管是否发生短路，并在开关管短路时通过控制电路23控制其他开关管的导通或关断，以保护驱动控制系统中的器件，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
请参见图9，图9是本申请实施例提供的驱动控制方法的一流程示意图。如图9所示，该控制方法适用于如上述图2-图4中任一附图所示的控制系统中的驱动控制器，该控制方法包括如下步骤：
S701：检测电路在各开关管由导通转换为关断时，获取第一开关管的第二端的目标电压，并基于目标电压向控制电路输出目标开关管短路的系统保护信号。
在一些可行的实施方式中，驱动控制系统可以通过检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)在(多电平变换器中的)各开关管(也即，第一开关管、第二开关管或第三开关管)由导通转换为关断时，获取第一开关管的第二端(也即，检测点)的目标电压，并根据目标电压是否超过或者未达到相应的电压阈值(或者阈值区间)，判断目标开关管是否短路，并向控制电路输出目标开关管短路的系统保护信号。这里，目标开关管为至少四个开关管中的任一开关管。控制电路可根据系统保护信号控制多电平变换器中的其他开关管(也即，除目标开关管之外的开关管)的导通或关断，以保护驱动控制系统。采用本申请提供的实施方式，可使得驱动控制系统在开关管由导通变为关断时，通过检测电路获取的目标电压大小判断目标开关管是否发生短路，并在开关管短路时通过控制电路控制其他开关管的导通或关断，以保护驱动控制系统中的器件，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
S702：当目标电压大于第一电压阈值时，检测电路向控制电路输出第一开关管短路的第一系统保护信号，控制电路根据第一系统保护信号控制第二开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通。
在一些可行的实施方式中，检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)可用于在(多电平变换器中的)各开关管(也即，第一开关管、第二开关管或第三开关管)由导通转换为关断时，获取检测点(例如，第一开关管的第二端)的目标电压，并在目标电压大于第一电压阈值时，向控制电路输出第一开关管短路的第一系统保护信号。控制电路可用于根据第一系统保护信号控制第二开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压(也即，第一开关管的第二端的电压)大于第一电压阈值时，向控制电路输出第一开关管短路的第一系统保护信号。这里，第一电压阈值可以根据驱动控制系统在第一开关管稳定导通时，第一开关管的第二端的电压值确定。当目标电压大于第一电压阈值时，驱动控制系统可以确定第一开关管短路(此时，目标开关管为第一开关管)，并可以通过控制电路根据第一系统保护信号(也即，第一开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第二开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通，进而可以在第一开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
S703：当第二开关管由导通转换为关断，且目标电压小于第二电压阈值时，检测电路向控制电路输出第二开关管短路的第二系统保护信号，控制电路根据第二系统保护信号控制第一开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通。
在一些可行的实施方式中，检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)还可用于在第二开关管由导通转换为关断，且检测点的目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第二开关管短路的第二系统保护信号。控制电路还可用于根据第二系统保护信号控制第一开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第二开关管短路的第二系统保护信号。这里，第二电压阈值可以根据驱动控制系统在第二开关管稳定导通时，检测点的电压值确定。当目标电压小于第二电压阈值时，驱动控制系统可以确定第二开关管短路(此时，目标开关管为第二开关管)，并可以通过控制电路根据第二系统保护信号(也即，第二开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第一开关管保持关断，并控制第三开关管和第四开关管保持导通，进而可以在第二开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
S704：当第三开关管由导通转换为关断，且目标电压小于第二电压阈值时，检测电路向控制电路输出第三开关管短路的第三系统保护信号，控制电路根据第三系统保护信号控制第一开关管、第二开关管和第四开关管保持关断。
在一些可行的实施方式中，检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)还可用于在第三开关管由导通转换为关断，且检测点的目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第三开关管短路的第三系统保护信号。控制电路还可用于根据第三系统保护信号控制第一开关管、第二开关管和第四开关管保持关断。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压小于第二电压阈值时，向控制电路输出第三开关管短路的第三系统保护信号。这里，第二电压阈值可以根据驱动控制系统在第二开关管和第四开关管或第三开关管和第四开关管稳定导通时，检测点的电压值确定。进一步可以理解的是，在本申请提供的实施方式中，第二开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值相等。若第二开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值不相等时，驱动控制系统可以根据第三开关管稳定导通时检测点的电压值设置第三电压阈值，并通过目标电压和第三电压阈值确定第三开关管是否发生短路。当目标电压小于第二电压阈值时，驱动控制系统可以确定第三开关管短路(此时，目标开关管为第三开关管)，并可以通过控制电路根据第三系统保护信号(也即，第三开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第一开关管、第二开关管和第四开关管保持关断，进而可以在第三开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
S705：当第四开关管由导通转换为关断，目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，检测电路向控制电路输出第四开关管短路的第四系统保护信号，控制电路根据第四系统保护信号控制第一开关管、第二开关管和第三开关管保持关断。
在一些可行的实施方式中，检测电路(例如，门电路等具有比较功能的电路)还可用于在第四开关管由导通转换为关断，检测点的目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，向控制电路输出第四开关管短路的第四系统保护信号。控制电路还可用于根据第四系统保护信号控制第一开关管、第二开关管和第三开关管保持关断。可以理解，驱动控制系统可以通过检测电路在目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，向控制电路输出第四开关管短路的第四系统保护信号。这里，第二电压阈值可以根据驱动控制系统在第二开关管和第四开关管稳定导通(也即，通过电容给电感充电)或第三开关管和第四开关管稳定导通(也即，电感放电)时，检测点的电压值确定。进一步可以理解的是，在本申请提供的实施方式中，第二开关管和第四开关管稳定导通(也即，通过电容给电感充电)与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值相等。若第二开关管和第四开关管稳定导通(也即，通过电容给电感充电)与第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值不相等时，驱动控制系统可以根据第三开关管和第四开关管稳定导通时检测点的电压值设置第三电压阈值，并通过目标电压和第三电压阈值确定第三开关管是否发生短路。当目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，驱动控制系统可以确定第四开关管短路(此时，目标开关管为第四开关管)，并可以通过控制电路根据第四系统保护信号(也即，第四开关管发生短路时，检测电路输出的系统保护信号)控制第一开关管、第二开关管和第三开关管保持关断，进而可以在第四开关管短路时保护驱动控制系统中的元件。采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
采用本申请提供的实施方式，驱动控制系统在各开关管由导通变为关断时获取目标电压并进行检测，可以提高在目标开关管短路后驱动控制系统检测到目标开关管短路的检测速度，以及在检测到目标开关管短路之后，控制其他开关管通断的响应速度，进而提高系统的安全性，延长电路元件使用寿命。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (12)
1.一种驱动控制系统，其特征在于，所述驱动控制系统包括多电平变换器、检测电路和控制电路，所述多电平变换器中包括电容和串联的至少四个开关管，所述至少四个开关管包括第一开关管、第二开关管、第三开关管和第四开关管，所述检测电路为具有比较功能的门电路；
所述第一开关管的第一端与所述多电平变换器的电压输入端相连，所述第一开关管的第二端通过所述电容与所述第四开关管的第一端相连，所述第二开关管和所述第三开关管串联于所述第一开关管的第二端和所述第四开关管的第一端之间，所述第四开关管的第二端连接参考地，所述控制电路连接各开关管的第三端；
所述检测电路用于在各开关管由导通转换为关断时，获取所述第一开关管的第二端的目标电压，并基于所述目标电压向所述控制电路输出目标开关管短路的系统保护信号，所述目标开关管为所述至少四个开关管中的任一开关管；
所述控制电路用于根据所述系统保护信号控制所述至少四个开关管中除目标开关管之外的开关管的导通或关断。
2.根据权利要求1所述的驱动控制系统，其特征在于，所述检测电路用于在所述目标电压大于第一电压阈值时，向所述控制电路输出第一开关管短路的第一系统保护信号；
所述控制电路用于根据所述第一系统保护信号控制所述第二开关管保持关断，并控制所述第三开关管和所述第四开关管保持导通。
3.根据权利要求1或2所述的驱动控制系统，其特征在于，所述检测电路还用于在所述第二开关管由导通转换为关断，且所述目标电压小于第二电压阈值时，向所述控制电路输出第二开关管短路的第二系统保护信号；
所述控制电路还用于根据所述第二系统保护信号控制所述第一开关管保持关断，并控制所述第三开关管和所述第四开关管保持导通。
4.根据权利要求1-3任一项所述的驱动控制系统，其特征在于，所述检测电路还用于在所述第三开关管由导通转换为关断，且所述目标电压小于第二电压阈值时，向所述控制电路输出第三开关管短路的第三系统保护信号；
所述控制电路还用于根据所述第三系统保护信号控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第四开关管保持关断。
5.根据权利要求4所述的驱动控制系统，其特征在于，所述检测电路还用于在所述第四开关管由导通转换为关断，所述目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，向所述控制电路输出第四开关管短路的第四系统保护信号；
所述控制电路还用于根据所述第四系统保护信号控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管保持关断。
6.根据权利要求1-5任一项所述的控制系统，其特征在于，所述控制系统中还包括电感，所述电感的一端与所述第二开关管的第二端相连，所述电感的另一端与所述多电平变换器的电压输出端相连。
7.根据权利要求1-6任一项所述的驱动控制系统，其特征在于，所述开关管为金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET、氮化镓晶体管GaNHEMT或绝缘栅双极性晶体管IGBT。
8.一种驱动控制方法，其特征在于，所述控制方法适用于如权利要求1-7任一项所述的驱动控制系统，所述方法包括：
所述检测电路在各开关管由导通转换为关断时，获取所述第一开关管的第二端的目标电压，并基于所述目标电压向所述控制电路输出目标开关管短路的系统保护信号，所述目标开关管为所述至少四个开关管中的任一开关管；
所述控制电路根据所述系统保护信号控制所述至少四个开关管中除目标开关管之外的开关管的导通或关断。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述检测电路在所述目标电压大于第一电压阈值时，向所述控制电路输出第一开关管短路的第一系统保护信号；
所述控制电路根据所述第一系统保护信号控制所述第二开关管保持关断，并控制所述第三开关管和所述第四开关管保持导通。
10.根据权利要求8或9所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述检测电路在所述第二开关管由导通转换为关断，且所述目标电压小于第二电压阈值时，向所述控制电路输出第二开关管短路的第二系统保护信号；
所述控制电路根据所述第二系统保护信号控制所述第一开关管保持关断，并控制所述第三开关管和所述第四开关管保持导通。
11.根据权利要求8-10任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述检测电路在所述第三开关管由导通转换为关断，且所述目标电压小于第二电压阈值时，向所述控制电路输出第三开关管短路的第三系统保护信号；
所述控制电路根据所述第三系统保护信号控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第四开关管保持关断。
12.根据权利要求8-11任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
所述检测电路在所述第四开关管由导通转换为关断，所述目标电压大于第二电压阈值且小于第一电压阈值时，向所述控制电路输出第四开关管短路的第四系统保护信号；
所述控制电路根据所述第四系统保护信号控制所述第一开关管、所述第二开关管和所述第三开关管保持关断。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110905660.4A CN113839576B (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 驱动控制系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110905660.4A CN113839576B (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 驱动控制系统及方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113839576A CN113839576A (zh) | 2021-12-24 |
| CN113839576B true CN113839576B (zh) | 2023-12-15 |
Family
ID=78963075
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110905660.4A Active CN113839576B (zh) | 2021-08-06 | 2021-08-06 | 驱动控制系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113839576B (zh) |
Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012110125A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Fuji Electric Co Ltd | ３レベル電力変換器の保護装置 |
| CN103618293A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-03-05 | 华为技术有限公司 | 三电平电路短路保护方法、装置及三电平电路 |
| CN104078939A (zh) * | 2014-06-25 | 2014-10-01 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 功率变换器、短路保护电路与控制方法 |
| CN104270026A (zh) * | 2014-10-15 | 2015-01-07 | 阳光电源股份有限公司 | 一种三电平逐波限流控制方法和系统 |
| CN104518699A (zh) * | 2013-09-30 | 2015-04-15 | 艾默生网络能源有限公司 | 一种三电平逆变器的限流控制方法、装置和系统 |
| EP2953258A2 (en) * | 2014-06-06 | 2015-12-09 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Tnpc inverter device and method for detecting short-circuit thereof |
| CN105305804A (zh) * | 2014-07-22 | 2016-02-03 | 伊顿公司 | T型三电平电路的驱动保护方法和驱动保护电路 |
| CN111624514A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-09-04 | 南京师范大学 | 一种三电平整流器的开关管短路和开路故障诊断方法 |
| CN212323718U (zh) * | 2020-06-18 | 2021-01-08 | 江苏莱提电气股份有限公司 | 用于i型三电平apf的短路保护装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6040582B2 (ja) * | 2012-06-14 | 2016-12-07 | 富士電機株式会社 | マルチレベル電力変換回路の保護制御方式 |
| US9331188B2 (en) * | 2014-09-11 | 2016-05-03 | Avago Technologies General Ip (Singapore) Pte. Ltd. | Short-circuit protection circuits, system, and method |
-
2021
- 2021-08-06 CN CN202110905660.4A patent/CN113839576B/zh active Active
Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012110125A (ja) * | 2010-11-17 | 2012-06-07 | Fuji Electric Co Ltd | ３レベル電力変換器の保護装置 |
| CN104518699A (zh) * | 2013-09-30 | 2015-04-15 | 艾默生网络能源有限公司 | 一种三电平逆变器的限流控制方法、装置和系统 |
| CN103618293A (zh) * | 2013-11-27 | 2014-03-05 | 华为技术有限公司 | 三电平电路短路保护方法、装置及三电平电路 |
| EP2953258A2 (en) * | 2014-06-06 | 2015-12-09 | Delta Electronics (Shanghai) Co., Ltd. | Tnpc inverter device and method for detecting short-circuit thereof |
| CN104078939A (zh) * | 2014-06-25 | 2014-10-01 | 台达电子企业管理（上海）有限公司 | 功率变换器、短路保护电路与控制方法 |
| CN105305804A (zh) * | 2014-07-22 | 2016-02-03 | 伊顿公司 | T型三电平电路的驱动保护方法和驱动保护电路 |
| CN104270026A (zh) * | 2014-10-15 | 2015-01-07 | 阳光电源股份有限公司 | 一种三电平逐波限流控制方法和系统 |
| CN212323718U (zh) * | 2020-06-18 | 2021-01-08 | 江苏莱提电气股份有限公司 | 用于i型三电平apf的短路保护装置 |
| CN111624514A (zh) * | 2020-07-02 | 2020-09-04 | 南京师范大学 | 一种三电平整流器的开关管短路和开路故障诊断方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113839576A (zh) | 2021-12-24 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9479060B2 (en) | Control circuit, battery power supply device and control method | |
| US10734817B2 (en) | Method for wireless power transfer using a power converter with a bypass mode | |
| US9755423B2 (en) | Overvoltage protection for a synchronous power rectifier | |
| US8598855B2 (en) | Monitoring and control circuit for adjusting current | |
| US9906120B2 (en) | Overcurrent protection system and method for inverter circuit | |
| CN105656300A (zh) | Dc－dc转换器 | |
| CN112072766A (zh) | 充电设备 | |
| US9628073B2 (en) | Current control circuit | |
| CN113839576B (zh) | 驱动控制系统及方法 | |
| EP4346076A1 (en) | Voltage conversion apparatus, base station power supply system, and control method | |
| JP2015053812A (ja) | 充電制御回路および充電制御システム | |
| US10069312B2 (en) | Charging discharging apparatus for super capacitor modules | |
| US9397493B2 (en) | Switching device | |
| CN104836328A (zh) | 一种电源装置及其工作方法 | |
| US20150171728A1 (en) | Circuit for driving synchronous rectifier and power supply apparatus including the same | |
| US11394200B2 (en) | Device and method for coupling two DC grids | |
| CN210405253U (zh) | 开关电路的控制电路 | |
| CN113131730B (zh) | 预充电控制电路及其控制方法 | |
| CN209767182U (zh) | 电池保护电路 | |
| US10340800B2 (en) | Short circuit protection for a power converter | |
| CN218213275U (zh) | 晶体管的短路检测电路 | |
| CN220896320U (zh) | 开关器件的驱动保护电路 | |
| CN116207832B (zh) | Boost充电电路、充电系统及电子设备 | |
| CN216672977U (zh) | 一种三极管驱动控制电路和驱动系统 | |
| CN111989855A (zh) | 谐振型电力转换装置的控制方法及谐振型电力转换装置 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |