TWI697197B - 應用於馬達逆變器的閘極驅動電路及閘極驅動方法 - Google Patents

應用於馬達逆變器的閘極驅動電路及閘極驅動方法 Download PDF

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Abstract

一種應用於馬達逆變器的閘極驅動電路，其包含：第一電源開關電路、第一自舉快充電路、第二自舉快充電路、第一電容、第二電容、以及第三電容。第一電源開關電路具有第一電源開關以及第二電源開關。第一自舉快充電路電性連接第一電源開關。第二自舉快充電路電性連接第二電源開關。第一電容電性連接第一電源開關。第二電容電性連接第一自舉快充電路與一第一絕緣開關。第三電容電性連接第二自舉快充電路與一第二絕緣開關。其中，當第一電源開關禁能且第二電源開關啟動時，獨立電源啟動第二自舉快充電路對第三電容充電，以啟動第二絕緣開關。

Description

應用於馬達逆變器的閘極驅動電路及閘極驅動方法
本發明是關於一種供電電路，特別是一種應用於馬達逆變器的閘極驅動電路及閘極驅動方法。
一體式馬達（Integrated motor drive，IMD）裝置主要包括一馬達以及一馬達逆變器，馬達被馬達逆變器驅動而旋轉。另外，馬達逆變器也可有控制器來控制馬達的轉速。一體式馬達的馬達逆變器包含至少一組供電電路供應電壓，且供電電路包含閘極驅動電路來控制上橋開關與下橋開關來改變馬達轉子或定子的極性，使得馬達控制運轉。一般常見的閘極驅動電路包括自舉升壓電路（Bootstrap Circuit）或電荷幫浦電路（Charge Pump Circuit）。
然而當三相感應馬達組接三相電源時，閘極驅動電路則須要多組閘極獨立電源。舉例來說，在三相三線馬達的供電電路中，三相的閘極驅動電路需要使用四組閘極獨立電源來提供三臂的上橋開關與下橋開關的開關訊號。
鑒於以上的問題，本發明在於提供一種應用於馬達逆變器的閘極驅動電路及閘極驅動方法，藉以解決先前技術所存在需要多個獨立電源供電的問題，並可達到三相三線電壓源型逆變器採用六組閘極驅動電路只需要使用一組獨立電源的效果。
在一實施例中，一種應用於馬達逆變器的閘極驅動電路，包含：第一電源開關電路、第一自舉快充電路、第二自舉快充電路、第一電容、第二電容、以及第三電容。第一電源開關電路具有第一電源開關以及第二電源開關。第一自舉快充電路電性連接第一電源開關。第二自舉快充電路電性連接第二電源開關。第一電容電性連接第一電源開關。第二電容電性連接第一自舉快充電路與一第一絕緣開關。第三電容電性連接第二自舉快充電路與一第二絕緣開關。其中，當第一電源開關禁能且第二電源開關啟動時，獨立電源啟動第二自舉快充電路對第三電容充電，以啟動第二絕緣開關。
在一些實施例中，當第二絕緣開關導通時，獨立電源對第一電容充電。
在一些實施例中，當第一電源開關啟動且第二電源開關禁能時，獨立電源經由第一電容啟動第一自舉快充電路對第二電容充電，以啟動第一絕緣開關。
在一些實施例中，第一自舉快充電路可包含：充電開關。充電開關的控制端經由第一電源開關電性連接獨立電源，充電開關的第一端電性連接第二電容，以及充電開關的第二端電性連接第二絕緣開關。
在一些實施例中，第二自舉快充電路可包含：充電開關。充電開關的控制端經由第二電源開關電性連接獨立電源，充電開關的第一端電性連接第三電容，以及充電開關的第二端電性接地。
在一些實施例中，閘極驅動電路可更包含：第二電源開關電路、第三自舉快充電路、第四自舉快充電路、第四電容、第五電容、以及第六電容。第二電源開關電路具有第三電源開關以及第四電源開關。第三自舉快充電路電性連接第三電源開關。第四自舉快充電路電性連接第四電源開關。第四電容電性連接第三電源開關。第五電容電性連接第三自舉快充電路與第三絕緣開關。第六電容電性連接第四自舉快充電路與第四絕緣開關。其中，當第三電源開關禁能且第四電源開關啟動時，獨立電源啟動第四自舉快充電路對第六電容充電，以啟動第四絕緣開關。
在一些實施例中，當第四絕緣開關導通時，獨立電源對第四電容充電。
在一些實施例中，當第三電源開關啟動且第四電源開關禁能時，獨立電源經由第四電容啟動第三自舉快充電路對第五電容充電，以啟動第三絕緣開關。
在一些實施例中，第三自舉快充電路可包含：充電開關。充電開關的控制端經由第三電源開關電性連接獨立電源，充電開關的第一端電性連接第五電容，以及充電開關的第四端電性連接第四絕緣開關。
在一些實施例中，第四自舉快充電路可包含：充電開關。充電開關的控制端經由第四電源開關電性連接獨立電源，充電開關的第一端電性連接第六電容，以及充電開關的第二端電性接地。
在一些實施例中，閘極驅動電路可更包含：第三電源開關電路、第五自舉快充電路、第六自舉快充電路、第七電容、第八電容、以及第九電容。
第三電源開關電路具有第五電源開關以及第六電源開關。第五自舉快充電路電性連接第五電源開關。第六自舉快充電路電性連接第六電源開關。第七電容電性連接第五電源開關。第六電容電性連接第五自舉快充電路與一第五絕緣開關。第七電容電性連接第六自舉快充電路與一第六絕緣開關。其中，當第五電源開關禁能且第六電源開關啟動時，獨立電源啟動第五自舉快充電路對第九電容充電，以啟動第六絕緣開關。
在一些實施例中，第二電源開關、第四電源開關及第六電源開關同時啟動，且在啟動過程中，第二電源開關、第四電源開關及第六電源開關同時導通與第二電源開關、第四電源開關及第六電源開關同時斷開交替發生。
在一些實施例中，當第六絕緣開關導通時，獨立電源對第七電容充電。
在一些實施例中，當第五電源開關導通且第六電源開關斷開時，獨立電源經由第七電容啟動第五自舉快充電路對第八電容充電，以啟動第五絕緣開關。
在一些實施例中，第五自舉快充電路可包含：充電開關。充電開關的控制端經由第五電源開關電性連接獨立電源，充電開關的第一端電性連接第八電容，以及充電開關的第二端電性連接第六絕緣開關。
在一些實施例中，第六自舉快充電路可包含：充電開關。充電開關的控制端經由第六電源開關電性連接獨立電源，充電開關的第一端電性連接第九電容，以及充電開關的第二端電性接地。
在一實施例中，一種閘極驅動方法，包含：啟動下臂電源開關、於下臂電源開關導通時，利用獨立電源經由下臂電源開關導通下臂充電開關、於下臂充電開關導通時，形成第一充電路徑以利用獨立電源對下臂自舉電容充電、根據下臂自舉電容的電位啟動下臂絕緣開關、於下臂絕緣開關導通時，由獨立電源、上臂預充電容與下臂絕緣開關形成預充電路徑，以利用獨立電源對上臂預充電容充電、於啟動下臂絕緣開關的步驟後，禁能下臂電源開關並啟動上臂電源開關、於上臂電源開關導通時，由上臂預充電容、上臂自舉電容與上臂電源開關形成第二充電路徑，以對上臂自舉電容充電、以及根據上臂自舉電容的電位啟動上臂絕緣開關。其中，第一充電路徑包括一下臂自舉電容與下臂充電開關。
在一些實施例中，閘極驅動方法可更包含：於啟動下臂電源開關的步驟前，先以獨立電源對下臂預充電容進行充電。其中，利用獨立電源經由下臂電源開關導通下臂充電開關的步驟可包含由下臂預充電容對下臂充電開關的控制端釋放所儲存的獨立電源。第一充電路徑更包括下臂預充電容。
綜上所述，根據本發明任一實施例的應用於馬達逆變器的閘極驅動電路及閘極驅動方法，其能使用一組獨立電源來驅動開關電路。
於此，任一實施例的閘極驅動電路可應用於馬達逆變器，並適用以控制絕緣開關切換，進而供電給馬達逆變器。以下以三相三線馬達逆變器為例。
應能明瞭的，以下述及的開關啟動是指此開關於作動階段的期間反覆導通（on）與斷開（off）；以下述及的開關禁能是指此開關於作動階段的期間保持不動作，即保持斷開狀態。
在一實施例中，參照圖1，三組閘極驅動電路20U、20V、20W控制三組開關電路30U、30V、30W的切換來提供三相之供電電壓Vu、Vv、Vw給馬達逆變器10。閘極驅動電路20的控制端耦接控制電路40。控制電路40監控供電電壓Vu、Vv、Vw並據以提供給閘極驅動電路20U、20V、20W的PWM（Pulse Width Modulation，脈衝寬度調變）訊號Sgu、Sgx、Sgv、Sgy、Sgw、Sgz。其中，各閘極驅動電路20的電路架構及其運作大致相同，並且各開關電路30的電路架構及其運作亦大致相同。在一些實施例中，各閘極驅動電路20可包括電路架構大致上相同的上臂驅動電路與下臂驅動電路，並且各開關電路30包括串接在總線電源Vb與接地之間的上臂絕緣開關與下臂絕緣開關。各開關電路30從上臂絕緣開關與下臂絕緣開關之間的接點輸出對應的供電電壓Vu/Vv/Vw。閘極驅動電路20U、20V、20W分別對應開關電路30U、30V、30W。各閘極驅動電路20耦接獨立電源Vs，並耦接對應之開關電路30的上臂絕緣開關的控制端與下臂絕緣開關的控制端。各閘極驅動電路20根據獨立電源Vs與對應的PWM訊號Sgu、Sgx/Sgv、Sgy/Sgw、Sgz產生控制訊號Squ、Sqx/Sqv、Sqy/Sqw、Sqz，藉以控制對應之開關電路30的上臂絕緣開關與下臂絕緣開關的切換。
在一實施例中，參照圖1及圖2，第一相位（即U相位）之閘極驅動電路20U適用以控制開關電路30U的上臂絕緣開關（以下稱第一絕緣開關Qu）與下臂絕緣開關（以下稱第二絕緣開關Qx）的切換。第一絕緣開關Qu的第一端電性連接總線電源Vb。第一絕緣開關Qu的第二端電性連接第二絕緣開關Qx的第一端。第二絕緣開關Qx的第二端電性連接接地。並且，第一絕緣開關Qu的第二端與第二絕緣開關Qx的第一端共同電性連接馬達逆變器10。
閘極驅動電路20U包括第一電源開關電路G1、上臂驅動電路與下臂驅動電路。第一電源開關電路G1包括用以控制上臂驅動電路的電源（即，獨立電源Vs）供應的上臂電源開關電路（以下稱第一隔離閘電路GU）以及用以控制下臂驅動電路的電源（即，獨立電源Vs）供應的下臂電源開關電路（以下稱第二隔離閘電路GX）。
閘極驅動電路20U的上臂驅動電路包括一上臂自舉快充電路（以下稱第一自舉快充電路CCU）、一上臂預充電容（以下稱第一電容Cpu）以及一上臂自舉電容（以下稱第二電容Cbu）。第一隔離閘電路GU包括一上臂電源開關（以下稱第一電源開關）。第一電容Cpu的第一端電性連接獨立電源Vs與第一電源開關的第一端，並且第一電容Cpu的第二端電性連接第一絕緣開關Qu的第二端與第二絕緣開關Qx的第一端。第一自舉快充電路CCU與第二電容Cbu的第一端電性連接第一電源開關的第二端。第二電容Cbu的第二端電性連接第一自舉快充電路CCU，並經由電阻Rgu電性連接第一絕緣開關Qu的控制端。第一電源開關的控制端接收PWM訊號Sgu。
閘極驅動電路20U的下臂驅動電路包括一下臂自舉快充電路（以下稱第二自舉快充電路CCX）以及一下臂自舉電容（以下稱第三電容Cbx）。第二隔離閘電路GX包括一下臂電源開關（以下稱第二電源開關）。第二電源開關的第一端電性連接獨立電源Vs，且第二電源開關的第二端電性連接第二自舉快充電路CCX與第三電容Cbx的第一端。第三電容Cbx的第二端電性連接第二自舉快充電路CCX，並經由電阻Rgx電性連接第二絕緣開關Qx的控制端。第二電源開關的控制端接收PWM訊號Sgx。
參照圖2及圖8，在第一充電階段P1的期間，第一隔離閘電路GU響應PWM訊號Sgu而使第一電源開關禁能，並且第二隔離閘電路GX響應PWM訊號Sgx而使第二電源開關啟動。當第一電源開關禁能且第二電源開關啟動時，獨立電源Vs啟動第二自舉快充電路CCX對第三電容Cbx充電，即充電電流Ipx對第三電容Cbx充電，以啟動第二絕緣開關Qx。在第二絕緣開關Qx啟動期間，當第二絕緣開關Qx導通時，獨立電源Vs對第一電容Cpu充電，即充電電流Ipu對第一電容Cpu充電。其中，第二絕緣開關Qx的控制端所接收到的控制訊號Sqx如圖8所示。
接著，參照圖3及圖8，在第二充電階段P2的期間，第一隔離閘電路GU響應PWM訊號Sgu而使第一電源開關啟動，並且第二隔離閘電路GX響應PWM訊號Sgx而使第二電源開關禁能。當第一電源開關啟動且第二電源開關禁能時，獨立電源Vs經由第一電容Cpu啟動第一自舉快充電路CCU對第二電容Cbu充電，即充電電流Ibu對第二電容Cbu充電，以啟動第一絕緣開關Qu。其中，第一絕緣開關Qu的控制端所接收到的控制訊號Squ如圖8所示。
於此，於第一充電階段P1與第二充電階段P2的期間，第一電容Cpu的電位Vpu的變化、第二電容Cbu的電位Vbu的變化與第三電容Cbx的電位Vbx的變化如圖8所示。
參照圖1及圖4，第二相位（即V相位）之閘極驅動電路20V適用以控制開關電路30V的上臂絕緣開關（以下稱第三絕緣開關Qv）與下臂絕緣開關（以下稱第四絕緣開關Qy）的切換。第三絕緣開關Qv的第一端電性連接總線電源Vb。第三絕緣開關Qv的第二端電性連接第四絕緣開關Qy的第一端。第四絕緣開關Qy的第二端電性連接接地。並且，第三絕緣開關Qv的第二端與第四絕緣開關Qy的第一端共同電性連接馬達逆變器10。
閘極驅動電路20V包括第二電源開關電路G2、上臂驅動電路與下臂驅動電路。第二電源開關電路G2包括用以控制上臂驅動電路的電源（即，獨立電源Vs）供應的上臂電源開關電路（以下稱第三隔離閘電路GV）以及用以控制下臂驅動電路的電源（即，獨立電源Vs）供應的下臂電源開關電路（以下稱第四隔離閘電路GY）。
閘極驅動電路20V的上臂驅動電路包括一上臂自舉快充電路（以下稱第三自舉快充電路CCV）、一上臂預充電容（以下稱第四電容Cpv）以及一上臂自舉電容（以下稱第五電容Cbv）。第三隔離閘電路GV包括一上臂電源開關（以下稱第三電源開關）。第四電容Cpv的第一端電性連接獨立電源Vs與第三電源開關的第一端，並且第四電容Cpv的第二端電性連接第三絕緣開關Qv的第二端與第四絕緣開關Qy的第一端。第三自舉快充電路CCV與第五電容Cbv的第一端電性連接第三電源開關的第二端。第五電容Cbv的第二端電性連接第三自舉快充電路CCV，並經由電阻Rgv電性連接第三絕緣開關Qv的控制端。第三電源開關的控制端接收PWM訊號Sgv。
閘極驅動電路20V的下臂驅動電路包括一下臂自舉快充電路（以下稱第二自舉快充電路CCY）以及一下臂自舉電容（以下稱第六電容Cby）。第四隔離閘電路GY包括一下臂電源開關（以下稱第四電源開關）。第四電源開關的第一端電性連接獨立電源Vs，且第四電源開關的第二端電性連接第四自舉快充電路CCY與第六電容Cby的第一端。第六電容Cby的第二端電性連接第四自舉快充電路CCY，並經由電阻Rgy電性連接第四絕緣開關Qy的控制端。第四電源開關的控制端接收PWM訊號Sgy。
參照圖4及圖8，在第一充電階段P1的期間，第三隔離閘電路GV響應PWM訊號Sgv而使第三電源開關禁能，並且第四隔離閘電路GY響應PWM訊號Sgy而使第四電源開關啟動。當第三電源開關禁能且第四電源開關啟動時，獨立電源Vs啟動第四自舉快充電路CCY對第六電容Cby充電，即充電電流Ipy對第六電容Cby充電，以啟動第四絕緣開關Qy。在第四絕緣開關Qy啟動期間，當第四絕緣開關Qy導通時，獨立電源Vs對第四電容Cpv充電，即充電電流Ipv對第四電容Cpv充電。其中，第四絕緣開關Qy的控制端所接收到的控制訊號Sqy如圖8所示。
接著，參照圖5及圖8，在第二充電階段P2的期間，第三隔離閘電路GV響應PWM訊號Sgv而使第三電源開關啟動，並且第四隔離閘電路GY響應PWM訊號Sgy而使第四電源開關禁能。當第三電源開關啟動且第四電源開關禁能時，獨立電源Vs經由第四電容Cpv啟動第三自舉快充電路CCV對第五電容Cbv充電，即充電電流Ibv對第五電容Cbv充電，以啟動第三絕緣開關Qv。其中，第三絕緣開關Qv的控制端所接收到的控制訊號Sqv如圖8所示。
於此，於第一充電階段P1與第二充電階段P2的期間，第四電容Cpv的電位Vpv的變化、第五電容Cbv的電位Vbv的變化與第六電容Cby的電位Vby的變化如圖8所示。
參照圖1及圖6，第三相位（即W相位）之閘極驅動電路20W適用以控制開關電路30W的上臂絕緣開關（以下稱第五絕緣開關Qw）與下臂絕緣開關（以下稱第六絕緣開關Qz）的切換。第五絕緣開關Qw的第一端電性連接總線電源Vb。第五絕緣開關Qw的第二端電性連接第六絕緣開關Qz的第一端。第六絕緣開關Qz的第二端電性連接接地。並且，第五絕緣開關Qw的第二端與第六絕緣開關Qz的第一端共同電性連接馬達逆變器10。
閘極驅動電路20W包括第三電源開關電路G3、上臂驅動電路與下臂驅動電路。第三電源開關電路G3包括用以控制上臂驅動電路的電源（即，獨立電源Vs）供應的上臂電源開關電路（以下稱第五隔離閘電路GW）以及用以控制下臂驅動電路的電源（即，獨立電源Vs）供應的下臂電源開關電路（以下稱第六隔離閘電路GZ）。
閘極驅動電路20W的上臂驅動電路包括一上臂自舉快充電路（以下稱第五自舉快充電路CCW）、一上臂預充電容（以下稱第七電容Cpw）以及一上臂自舉電容（以下稱第八電容Cbw）。第五隔離閘電路GW包括一上臂電源開關（以下稱第五電源開關）。第七電容Cpw的第一端電性連接獨立電源Vs與第五電源開關的第一端，並且第七電容Cpw的第二端電性連接第五絕緣開關Qw的第二端與第六絕緣開關Qz的第一端。第五自舉快充電路CCW與第八電容Cbw的第一端電性連接第五電源開關的第二端。第八電容Cbw的第二端電性連接第五自舉快充電路CCW，並經由電阻Rgw電性連接第五絕緣開關Qw的控制端。第三電源開關的控制端接收PWM訊號Sgw。
閘極驅動電路20W的下臂驅動電路包括一下臂自舉快充電路（以下稱第六自舉快充電路CCZ）以及一下臂自舉電容（以下稱第九電容Cbz）。第六隔離閘電路GZ包括一下臂電源開關（以下稱第六電源開關）。第六電源開關的第一端電性連接獨立電源Vs，且第六電源開關的第二端電性連接第六自舉快充電路CCZ與第九電容Cbz的第一端。第九電容Cbz的第二端電性連接第六自舉快充電路CCZ，並經由電阻Rgz電性連接第六絕緣開關Qz的控制端。第六電源開關的控制端接收PWM訊號Sgz。
參照圖6及圖8，在第一充電階段P1的期間，第五隔離閘電路GW響應PWM訊號Sgw而使第五電源開關禁能，並且第六隔離閘電路GZ響應PWM訊號Sgz而使第六電源開關啟動。當第五電源開關禁能且第六電源開關啟動時，獨立電源Vs啟動第六自舉快充電路CCZ對第九電容Cbz充電，即充電電流Ipz對第九電容Cbz充電，以啟動第六絕緣開關Qz。在第六絕緣開關Qz啟動期間，當第六絕緣開關Qz導通時，獨立電源Vs對第七電容Cpw充電，即充電電流Ipw對第七電容Cpw充電。其中，第六絕緣開關Qz的控制端所接收到的控制訊號Sqz如圖8所示。
接著，參照圖7及圖8，在第二充電階段P2的期間，第五隔離閘電路GW響應PWM訊號Sgw而使第五電源開關啟動，並且第六隔離閘電路GZ響應PWM訊號Sgz而使第六電源開關禁能。當第五電源開關啟動且第六電源開關禁能時，獨立電源Vs經由第七電容Cpw啟動第五自舉快充電路CCW對第八電容Cbw充電，即充電電流Ibw對第八電容Cbw充電，以啟動第五絕緣開關Qw。其中，第五絕緣開關Qw的控制端所接收到的控制訊號Sqz如圖8所示。
於此，於第一充電階段P1與第二充電階段P2的期間，第七電容Cpw的電位Vpw的變化、第八電容Cbw的電位Vbw的變化與第九電容Cbz的電位Vbz的變化如圖8所示。
在一些實施例中，上臂自舉快充電路可包括一充電開關。充電開關的控制端耦接上臂自舉電容的第一端，充電開關的第一端耦接上臂自舉電容的第二端，並且充電開關的第二端耦接上臂絕緣開關的第二端。上臂電源開關電路可包括串接在獨立電源Vs與上臂絕緣開關的第二端之間的二上臂電源開關。下臂自舉快充電路可包括一充電開關。充電開關的控制端耦接下臂自舉電容的第一端，充電開關的第一端耦接下臂自舉電容的第二端，並且充電開關的第二端耦接接地。上臂電源開關電路可包括串接在獨立電源Vs與接地之間的二下臂電源開關。
在一示範例中，參照圖9，第一自舉快充電路CCU包括充電開關Mu。第一隔離閘電路GU除了包括前述之第一電源開關Gus，還更包括另一上臂電源開關（以下稱第七電源開關Gud）。於此，第一電源開關Gus與第七電源開關Gud運作在互補模式。第一電源開關Gus的第一端電性連接獨立電源Vs，第一電源開關Gus的第二端電性連接第七電源開關Gud的第一端，並且第七電源開關Gud的第二端電性連接第一絕緣開關Qu的第二端與第二絕緣開關Qx的第一端。充電開關Mu的控制端經由第一電源開關Gus電性連接獨立電源Vs，即電性連接第一電源開關Gus的第二端與第七電源開關Gud的第二端。充電開關Mu的第一端電性連接第二電容Cbu的第二端，並且充電開關Mu的第二端電性連接第一絕緣開關Qu的第二端與第二絕緣開關Qx的第一端。第二電容Cbu的第一端亦電性連接第一電源開關Gus的第二端與第七電源開關Gud的第二端。
第二自舉快充電路CCX包括充電開關Mx。第二隔離閘電路GX除了包括前述之第二電源開關Gxs，還更包括另一上臂電源開關（以下稱第八電源開關Gxd）。於此，第二電源開關Gxs與第八電源開關Gxd運作在互補模式。第二電源開關Gxs的第一端電性連接獨立電源Vs，第二電源開關Gxs的第二端電性連接第八電源開關Gxd的第一端，並且第八電源開關Gxd的第二端電性連接第二絕緣開關Qx的第二端與接地。充電開關Mx的控制端經由第二電源開關Gxs電性連接獨立電源Vs，即電性連接第二電源開關Gxs的第二端與第八電源開關Gxd的第二端。充電開關Mu的第一端電性連接第三電容Cbx的第二端，並且充電開關Mx的第二端電性連接第二絕緣開關Qx的第二端與接地。第三電容Cbx的第一端亦電性連接第二電源開關Gxs的第二端與第七電源開關Gud的第二端。
在作動階段，第一電源開關Gus受控於PWM訊號Sgu，而第七電源開關Gud受控於反相之PWM訊號Sgu。第二電源開關Gxs受控於PWM訊號Sgx，而第八電源開關Gxd受控於反相之PWM訊號Sgx。在一示範例中，第一電源開關Gus的控制端接收經由緩衝閘延遲後的PWM訊號Sgu，即圖18所示之PWM訊號Sgus。第七電源開關Gud的控制端接收經由反相器反相後的PWM訊號Sgu，即圖18所示之PWM訊號Sgud。第二電源開關Gxs的控制端接收經由緩衝閘延遲後的PWM訊號Sgx，即圖18所示之PWM訊號Sgxs。第八電源開關Gxd的控制端接收經由反相器反相後的PWM訊號Sgx，即圖18所示之PWM訊號Sgxd。
參照圖9及圖18，在第一充電階段P1的期間，第二電源開關Gxs與第八電源開關Gxd根據PWM訊號Sgx同步啟動並運作在互補模式，即分別響應PWM訊號Sgxs與PWM訊號Sgxd而啟動。第一電源開關Gus與第七電源開關Gud則根據PWM訊號Sgu禁能。其中，於第二電源開關Gxs導通且第八電源開關Gxd斷開時，充電開關Mx受控於獨立電源Vs（如圖18所示之控制訊號Smx）而導通，以致獨立電源Vs對第三電容Cbx充電，即充電電流Ipx對第三電容Cbx充電，進而啟動第二絕緣開關Qx。在一些實施例中，下臂驅動電路可更包括下臂預充電容（以下稱第十電容Cpx），並且第十電容Cpx電性連接在獨立電源Vs與接地之間，即與第二隔離閘電路GX並聯。在第一充電階段P1之前，即在預充電階段P0的期間，獨立電源Vs可先對第十電容Cpx充電，即充電電流Ipx’對第十電容Cpx充電，如圖10所示。隨後，在第一充電階段P1的期間，於第二電源開關Gxs導通且第八電源開關Gxd斷開時，充電開關Mx受控於獨立電源Vs而導通；此時，第十電容Cpx、第二電源開關Gxs、第三電容Cbx與充電開關Mx形成一充電迴路（以下稱第一充電路徑）。在第一充電路徑中，第十電容Cpx釋放預先存於第十電容Cpx的獨立電源Vs，以經由第二電源開關Gxs對第三電容Cbx充電。於此，第二絕緣開關Qx會根據第三電容Cbx的電位而啟動。其中，第二絕緣開關Qx的控制端所接收到的控制訊號Sqx如圖18所示。
參照圖9及圖18，在第二絕緣開關Qx啟動期間，當第二絕緣開關Qx導通時，獨立電源Vs、第一電容Cpu與第二絕緣開關Qx形成一預充電路徑。在預充電路徑中，獨立電源Vs對第一電容Cpu充電，即充電電流Ipu對第一電容Cpu充電。
接著，參照圖11及圖18，在第二充電階段P2的期間，第一電源開關Gus與第七電源開關Gud根據PWM訊號Sgu同步啟動並運作在互補模式，即分別響應PWM訊號Sgus與PWM訊號Sgud而啟動。第二電源開關Gxs與第八電源開關Gxd則根據PWM訊號Sgx禁能。其中，於第一電源開關Gus導通且第七電源開關Gud斷開時，充電開關Mu受控於獨立電源Vs（如圖18所示之控制訊號Smu）而導通；此時，第一電容Cpu、第一電源開關Gus、第二電容Cbu與充電開關Mu形成一充電迴路（以下稱第二充電路徑）。在第二充電路徑中，第一電容Cpu釋放預先存於第一電容Cpu的獨立電源Vs，以經由第一電源開關Gus對第二電容Cbu充電。於此，第一絕緣開關Qu會根據第二電容Cbu的電位而啟動。其中，第一絕緣開關Qu的控制端所接收到的控制訊號Squ如圖18所示。
於此，於預充電階段P0、第一充電階段P1與第二充電階段P2的期間，第一電容Cpu的電位Vpu的變化、第二電容Cbu的電位Vbu的變化、第三電容Cbx的電位Vbx的變與第十電容Cpx的電位Vpx的變化如圖18所示。
其中，獨立電源Vs可經由二極體提供充電電流。換言之，獨立電源Vs與第一電容Cpu的第一端之間可正向串接一二極體。並且，獨立電源Vs與第十電容Cpx的第一端之間亦可正向串接二極體。
在此示範例中，參照圖12，第三自舉快充電路CCV包括充電開關Mv。第三隔離閘電路GV除了包括前述之第三電源開關Gvs，還更包括另一上臂電源開關（以下稱第九電源開關Gvd）。於此，第三電源開關Gvs與第九電源開關Gvd運作在互補模式。第三電源開關Gvs的第一端電性連接獨立電源Vs，第三電源開關Gvs的第二端電性連接第九電源開關Gvd的第一端，並且第九電源開關Gvd的第二端電性連接第三絕緣開關Qv的第二端與第四絕緣開關Qy的第一端。充電開關Mv的控制端經由第三電源開關Gvs電性連接獨立電源Vs，即電性連接第三電源開關Gvs的第二端與第九電源開關Gvd的第二端。充電開關Mv的第一端電性連接第五電容Cbv的第二端，並且充電開關Mv的第二端電性連接第三絕緣開關Qv的第二端與第四絕緣開關Qy的第一端。第五電容Cbv的第一端亦電性連接第三電源開關Gvs的第二端與第九電源開關Gvd的第二端。
第四自舉快充電路CCY包括充電開關My。第四隔離閘電路GY除了包括前述之第四電源開關Gys，還更包括另一上臂電源開關（以下稱第十電源開關Gyd）。於此，第四電源開關Gys與第十電源開關Gyd運作在互補模式。第四電源開關Gys的第一端電性連接獨立電源Vs，第四電源開關Gys的第二端電性連接第十電源開關Gyd的第一端，並且第十電源開關Gyd的第二端電性連接第四絕緣開關Qy的第二端與接地。充電開關My的控制端經由第四電源開關Gys電性連接獨立電源Vs，即電性連接第四電源開關Gys的第二端與第十電源開關Gyd的第二端。充電開關Mv的第一端電性連接第六電容Cby的第二端，並且充電開關My的第二端電性連接第四絕緣開關Qy的第二端與接地。第六電容Cby的第一端亦電性連接第四電源開關Gys的第二端與第九電源開關Gvd的第二端。
在作動階段，第三電源開關Gvs受控於PWM訊號Sgv，而第九電源開關Gvd受控於反相之PWM訊號Sgv。第四電源開關Gys受控於PWM訊號Sgy，而第十電源開關Gyd受控於反相之PWM訊號Sgy。在一示範例中，第三電源開關Gvs的控制端接收經由緩衝閘延遲後的PWM訊號Sgv，即圖18所示之PWM訊號Sgvs。第九電源開關Gvd的控制端接收經由反相器反相後的PWM訊號Sgv，即圖18所示之PWM訊號Sgvd。第四電源開關Gys的控制端接收經由緩衝閘延遲後的PWM訊號Sgy，即圖18所示之PWM訊號Sgys。第十電源開關Gyd的控制端接收經由反相器反相後的PWM訊號Sgy，即圖18所示之PWM訊號Sgyd。
參照圖12及圖18，在第一充電階段P1的期間，第四電源開關Gys與第十電源開關Gyd根據PWM訊號Sgy同步啟動並運作在互補模式，即分別響應PWM訊號Sgys與PWM訊號Sgyd而啟動。第三電源開關Gvs與第九電源開關Gvd則根據PWM訊號Sgv禁能。其中，於第四電源開關Gys導通且第十電源開關Gyd斷開時，充電開關My受控於獨立電源Vs（如圖18所示之控制訊號Smy）而導通，以致獨立電源Vs對第六電容Cby充電，即充電電流Ipy對第六電容Cby充電，進而啟動第四絕緣開關Qy。在一些實施例中，下臂驅動電路可更包括下臂預充電容（以下稱第十一電容Cpy），並且第十一電容Cpy電性連接在獨立電源Vs與接地之間，即與第四隔離閘電路GY並聯。在第一充電階段P1之前，即在預充電階段P0的期間，獨立電源Vs可先對第十一電容Cpy充電，即充電電流Ipy’對第十一電容Cpy充電，如圖13所示。隨後，在第一充電階段P1的期間，於第四電源開關Gys導通且第十電源開關Gyd斷開時，充電開關My受控於獨立電源Vs而導通；此時，第十一電容Cpy、第四電源開關Gys、第六電容Cby與充電開關My形成一充電迴路（以下稱第一充電路徑）。在第一充電路徑中，第十一電容Cpy釋放預先存於第十一電容Cpy的獨立電源Vs，以經由第四電源開關Gys對第六電容Cby充電。於此，第四絕緣開關Qy會根據第六電容Cby的電位而啟動。其中，第四絕緣開關Qy的控制端所接收到的控制訊號Sqy如圖18所示。
參照圖12及圖18，在第四絕緣開關Qy啟動期間，當第四絕緣開關Qy導通時，獨立電源Vs、第四電容Cpv與第四絕緣開關Qy形成一預充電路徑。在預充電路徑中，獨立電源Vs對第四電容Cpv充電，即充電電流Ipv對第四電容Cpv充電。
接著，參照圖14及圖18，在第二充電階段P2的期間，第三電源開關Gvs與第九電源開關Gvd根據PWM訊號Sgv同步啟動並運作在互補模式，即分別響應PWM訊號Sgvs與PWM訊號Sgvd而啟動。第四電源開關Gys與第十電源開關Gyd則根據PWM訊號Sgy禁能。其中，於第三電源開關Gvs導通且第九電源開關Gvd斷開時，充電開關Mv受控於獨立電源Vs（如圖18所示之控制訊號Smy）而導通；此時，第四電容Cpv、第三電源開關Gvs、第五電容Cbv與充電開關Mv形成一充電迴路（以下稱第二充電路徑）。在第二充電路徑中，第四電容Cpv釋放預先存於第四電容Cpv的獨立電源Vs，以經由第三電源開關Gvs對第五電容Cbv充電。於此，第三絕緣開關Qv會根據第五電容Cbv的電位而啟動。其中，第三絕緣開關Qv的控制端所接收到的控制訊號Sqv如圖18所示。
於此，於預充電階段P0、第一充電階段P1與第二充電階段P2的期間，第四電容Cpv的電位Vpv的變化、第五電容Cbv的電位Vbv的變化、第六電容Cby的電位Vby的變化與第十一電容Cpy的電位Vpy的變化如圖18所示。
其中，獨立電源Vs可經由二極體提供充電電流。換言之，獨立電源Vs與第四電容Cpv的第一端之間可正向串接一二極體。並且，獨立電源Vs與第十一電容Cpy的第一端之間亦可正向串接二極體。
在此示範例中，參照圖15，第五自舉快充電路CCW包括充電開關Mw。第五隔離閘電路GW除了包括前述之第五電源開關Gws，還更包括另一上臂電源開關（以下稱第十一電源開關Gwd）。於此，第五電源開關Gws與第十一電源開關Gwd運作在互補模式。第五電源開關Gws的第一端電性連接獨立電源Vs，第五電源開關Gws的第二端電性連接第十一電源開關Gwd的第一端，並且第十一電源開關Gwd的第二端電性連接第五絕緣開關Qw的第二端與第六絕緣開關Qz的第一端。充電開關Mw的控制端經由第五電源開關Gws電性連接獨立電源Vs，即電性連接第五電源開關Gws的第二端與第十一電源開關Gwd的第二端。充電開關Mw的第一端電性連接第八電容Cbw的第二端，並且充電開關Mw的第二端電性連接第五絕緣開關Qw的第二端與第六絕緣開關Qz的第一端。第八電容Cbw的第一端亦電性連接第五電源開關Gws的第二端與第十一電源開關Gwd的第二端。
第六自舉快充電路CCZ包括充電開關Mz。第六隔離閘電路GZ除了包括前述之第六電源開關Gzs，還更包括另一上臂電源開關（以下稱第十二電源開關Gzd）。於此，第六電源開關Gzs與第十二電源開關Gzd運作在互補模式。第六電源開關Gzs的第一端電性連接獨立電源Vs，第六電源開關Gzs的第二端電性連接第十二電源開關Gzd的第一端，並且第十二電源開關Gzd的第二端電性連接第六絕緣開關Qz的第二端與接地。充電開關Mz的控制端經由第六電源開關Gzs電性連接獨立電源Vs，即電性連接第六電源開關Gzs的第二端與第十二電源開關Gzd的第二端。充電開關Mw的第一端電性連接第九電容Cbz的第二端，並且充電開關Mz的第二端電性連接第六絕緣開關Qz的第二端與接地。第九電容Cbz的第一端亦電性連接第六電源開關Gzs的第二端與第十一電源開關Gwd的第二端。
在作動階段，第五電源開關Gws受控於PWM訊號Sgw，而第十一電源開關Gwd受控於反相之PWM訊號Sgw。第六電源開關Gzs受控於PWM訊號Sgz，而第十二電源開關Gzd受控於反相之PWM訊號Sgz。在一示範例中，第五電源開關Gws的控制端接收經由緩衝閘延遲後的PWM訊號Sgw，即圖18所示之PWM訊號Sgws。第十一電源開關Gwd的控制端接收經由反相器反相後的PWM訊號Sgw，即圖18所示之PWM訊號Sgwd。第六電源開關Gzs的控制端接收經由緩衝閘延遲後的PWM訊號Sgz，即圖18所示之PWM訊號Sgzs。第十二電源開關Gzd的控制端接收經由反相器反相後的PWM訊號Sgz，即圖18所示之PWM訊號Sgzd。
參照圖15及圖18，在第一充電階段P1的期間，第六電源開關Gzs與第十二電源開關Gzd根據PWM訊號Sgz同步啟動並運作在互補模式，即分別響應PWM訊號Sgzs與PWM訊號Sgzd而啟動。第五電源開關Gws與第十一電源開關Gwd則根據PWM訊號Sgw禁能。其中，於第六電源開關Gzs導通且第十二電源開關Gzd斷開時，充電開關Mz受控於獨立電源Vs（如圖18所示之控制訊號Smz）而導通，以致獨立電源Vs對第九電容Cbz充電，即充電電流Ipz對第九電容Cbz充電，進而啟動第六絕緣開關Qz。在一些實施例中，下臂驅動電路可更包括下臂預充電容（以下稱第十二電容Cpz），並且第十二電容Cpz電性連接在獨立電源Vs與接地之間，即與第六隔離閘電路GZ並聯。在第一充電階段P1之前，即在預充電階段P0的期間，獨立電源Vs可先對第十二電容Cpz充電，即充電電流Ipz’對第十二電容Cpz充電，如圖16所示。隨後，在第一充電階段P1的期間，於第六電源開關Gzs導通且第十二電源開關Gzd斷開時，充電開關Mz受控於獨立電源Vs而導通；此時，第十二電容Cpz、第六電源開關Gzs、第九電容Cbz與充電開關Mz形成一充電迴路（以下稱第一充電路徑）。在第一充電路徑中，第十二電容Cpz釋放預先存於第十二電容Cpz的獨立電源Vs，以經由第六電源開關Gzs對第九電容Cbz充電。於此，第六絕緣開關Qz會根據第九電容Cbz的電位而啟動。其中，第六絕緣開關Qz的控制端所接收到的控制訊號Sqz如圖18所示。
參照圖15及圖18，在第六絕緣開關Qz啟動期間，當第六絕緣開關Qz導通時，獨立電源Vs、第七電容Cpw與第六絕緣開關Qz形成一預充電路徑。在預充電路徑中，獨立電源Vs對第七電容Cpw充電，即充電電流Ipw對第七電容Cpw充電。
接著，參照圖17及圖18，在第二充電階段P2的期間，第五電源開關Gws與第十一電源開關Gwd根據PWM訊號Sgw同步啟動並運作在互補模式，即分別響應PWM訊號Sgws與PWM訊號Sgwd而啟動。第六電源開關Gzs與第十二電源開關Gzd則根據PWM訊號Sgz禁能。其中，於第五電源開關Gws導通且第十一電源開關Gwd斷開時，充電開關Mw受控於獨立電源Vs（如圖18所示之控制訊號Smw）而導通；此時，第七電容Cpw、第五電源開關Gws、第八電容Cbw與充電開關Mw形成一充電迴路（以下稱第二充電路徑）。在第二充電路徑中，第七電容Cpw釋放預先存於第七電容Cpw的獨立電源Vs，以經由第五電源開關Gws對第八電容Cbw充電。於此，第五絕緣開關Qw會根據第八電容Cbw的電位而啟動。其中，第五絕緣開關Qw的控制端所接收到的控制訊號Sqw如圖18所示。
於此，於預充電階段P0、第一充電階段P1與第二充電階段P2的期間，第七電容Cpw的電位Vpw的變化、第八電容Cbw的電位Vbw的變化、第九電容Cbz的電位Vbz的變化與第十二電容Cpz的電位Vpz的變化如圖8所示。
其中，獨立電源Vs可經由二極體提供充電電流。換言之，獨立電源Vs與第七電容Cpw的第一端之間可正向串接一二極體。並且，獨立電源Vs與第十二電容Cpz的第一端之間亦可正向串接二極體。
在一些實施例中，不同相的閘極驅動電路20U、20V、20W可同步運作。換言之，在第一充電階段P1的期間，第二電源開關Gxs 、第四電源開關Gys及第六電源開關Gzs同時啟動。並且，在啟動過程中，第二電源開關Gxs、第四電源開關Gys及第六電源開關Gzs同時導通與第二電源開關Gxs、第四電源開關Gys及第六電源開關Gzs同時斷開交替發生。同樣地，在第二充電階段P2的期間，第一電源開關Gus、第三電源開關Gvs及第五電源開關Gws同時啟動。並且，在啟動過程中，第一電源開關Gus、第三電源開關Gvs及第五電源開關Gws同時導通與第一電源開關Gus、第三電源開關Gvs及第五電源開關Gws同時斷開交替發生。
由上述可知，本發明還提供一種閘極驅動方法。在一實施例中，參照圖19，閘極驅動方法包括下列步驟。首先，啟動下臂電源開關（步驟S11）。於下臂電源開關啟動期間，當下臂電源開關導通時，利用獨立電源經由下臂電源開關導通下臂充電開關（步驟S12）。於下臂充電開關導通時，第一充電路徑形成以利用獨立電源對下臂自舉電容充電（步驟S13）。其中，第一充電路徑包括下臂自舉電容與下臂充電開關。於此，下臂絕緣開關會根據下臂自舉電容的電位而啟動（步驟S14）。於下臂絕緣開關啟動期間，當下臂絕緣開關導通時，由獨立電源、上臂預充電容與下臂絕緣開關形成預充電路徑，以利用獨立電源對上臂預充電容充電（步驟S15）。於啟動下臂絕緣開關的步驟後，禁能下臂電源開關並啟動上臂電源開關（步驟S16）。於上臂電源開關導通時，由上臂預充電容、上臂自舉電容與上臂電源開關形成第二充電路徑，以對上臂自舉電容充電（步驟S17）。於此，上臂絕緣開關會根據上臂自舉電容的電位而啟動（步驟S18）。
在一些實施例中，於啟動下臂電源開關的步驟（步驟S11）前，可先以獨立電源對下臂預充電容進行充電（步驟S10）。此時，利用獨立電源經由下臂電源開關導通下臂充電開關的步驟（步驟S12）包含由下臂預充電容對下臂充電開關的控制端釋放所儲存的獨立電源。於此，第一充電路徑則更包括下臂預充電容。
在一些實施例中，前述之上臂絕緣開關與下臂絕緣開關可以絕緣柵雙極電晶體（Insulated Gate Bipolar Transistor, IGBT）實現。前述之上臂電源開關與下臂電源開關可以電晶體實現。前述之充電開關可以電晶體實現。
綜上所述，根據本發明任一實施例的應用於馬達逆變器的閘極驅動電路及閘極驅動方法可應用於馬達逆變器10，其能使用一組獨立電源Vs來驅動開關電路30。
10:馬達逆變器 20:閘極驅動電路 20U:閘極驅動電路 20V:閘極驅動電路 20W:閘極驅動電路 30:開關電路 30U:開關電路 30V:開關電路 30W:開關電路 40:控制電路 Sgu:PWM訊號 Sgx:PWM訊號 Sgv:PWM訊號 Sgy:PWM訊號 Sgw:PWM訊號 Sgz:PWM訊號 Squ:控制訊號 Sqx:控制訊號 Sqv:控制訊號 Sqy:控制訊號 Sqw:控制訊號 Sqz:控制訊號 Qu:第一絕緣開關 Qx:第二絕緣開關 Qv:第三絕緣開關 Qy:第四絕緣開關 Qw:第五絕緣開關 Qz:第六絕緣開關 Vs:獨立電源 Vb:總線電源 Vu:供電電壓 Vv:供電電壓 Vw:供電電壓 G1:第一電源開關電路 G2:第二電源開關電路 G3:第三電源開關電路 GU:第一隔離閘電路 GX:第二隔離閘電路 GV:第三隔離閘電路 GY:第四隔離閘電路 GW:第五隔離閘電路 GZ:第六隔離閘電路 CCU:第一自舉快充電路 CCX:第二自舉快充電路 CCV:第三自舉快充電路 CCY:第四自舉快充電路 CCW:第五自舉快充電路 CCZ:第六自舉快充電路 Cpu:第一電容 Cbu:第二電容 Cbx:第三電容 Cpv:第四電容 Cbv:第五電容 Cby:第六電容 Cpw:第七電容 Cbw:第八電容 Cbz:第九電容 Rgu:電阻 Rgx:電阻 Rgv:電阻 Rgy:電阻 Rgw:電阻 Rgz:電阻 Ipx:充電電流 Ipu:充電電流 Ibu:充電電流 Ipy:充電電流 Ipv:充電電流 Ibv:充電電流 Ipz:充電電流 Ipw:充電電流 Ibw:充電電流 Vbu:電位 Vbv:電位 Vbw:電位 Vpu:電位 Vpv:電位 Vpw:電位 Vbx:電位 Vby:電位 Vbz:電位 Vpx:電位 Vpy:電位 Vpz:電位 P0:預充電階段 P1:第一充電階段 P2:第二充電階段 Gus:第一電源開關 Gxs:第二電源開關 Gvs:第三電源開關 Gys:第四電源開關 Gws:第五電源開關 Gzs:第六電源開關 Gud:第七電源開關 Gxd:第八電源開關 Gvd:第九電源開關 Gyd:第十電源開關 Gwd:第十一電源開關 Gzd:第十二電源開關 Cpx:第十電容 Cpy:第十一電容 Cpz:第十二電容 Ipx’:充電電流 Ipy’:充電電流 Ipz’:充電電流 Mu:充電開關 Mx:充電開關 Mv:充電開關 My:充電開關 Mw:充電開關 Mz:充電開關 Sgus:PWM訊號 Sgxs:PWM訊號 Sgvs:PWM訊號 Sgys:PWM訊號 Sgws:PWM訊號 Sgzs:PWM訊號 Sgud:PWM訊號 Sgxd:PWM訊號 Sgvd:PWM訊號 Sgyd:PWM訊號 Sgwd:PWM訊號 Sgzd:PWM訊號 Smu:控制訊號 Smx:控制訊號 Smv:控制訊號 Smy:控制訊號 Smw:控制訊號 Smz:控制訊號 S10~S18:步驟
圖1為一實施例之閘極驅動電路的示意圖。 圖2為在第一充電階段下圖1之第一相位之閘極驅動電路的一示範例的示意圖。 圖3為在第二充電階段下圖1之第一相位之閘極驅動電路的一示範例的示意圖。 圖4為在第一充電階段下圖1之第二相位之閘極驅動電路的一示範例的示意圖。 圖5為在第二充電階段下圖1之第二相位之閘極驅動電路的一示範例的示意圖。 圖6為在第一充電階段下圖1之第三相位之閘極驅動電路的一示範例的示意圖。 圖7為在第二充電階段下圖1之第三相位之閘極驅動電路的一示範例的示意圖。 圖8為圖2至圖7中各訊號的時序圖。 圖9為在第一充電階段下圖1之第一相位之閘極驅動電路的另一示範例的示意圖。 圖10為在預充電階段下圖1之第一相位之閘極驅動電路的另一示範例的示意圖。 圖11為在第二充電階段下圖1之第一相位之閘極驅動電路的另一示範例的示意圖。 圖12為在第一充電階段下圖1之第二相位之閘極驅動電路的另一示範例的示意圖。 圖13為在預充電階段下圖1之第二相位之閘極驅動電路的另一示範例的示意圖。 圖14為在第二充電階段下圖1之第二相位之閘極驅動電路的另一示範例的示意圖。 圖15為在第一充電階段下圖1之第三相位之閘極驅動電路的另一示範例的示意圖。 圖16為在預充電階段下圖1之第三相位之閘極驅動電路的另一示範例的示意圖。 圖17為在第二充電階段下圖1之第三相位之閘極驅動電路的另一示範例的示意圖。 圖18為圖9至圖17中各訊號的時序圖。 圖19為一實施例之閘極驅動方法的流程圖。
10:馬達逆變器
20:閘極驅動電路
20U:閘極驅動電路
20V:閘極驅動電路
20W:閘極驅動電路
30:開關電路
30U:開關電路
30V:開關電路
30W:開關電路
40:控制電路
Sgu:PWM訊號
Sgx:PWM訊號
Sgv:PWM訊號
Sgy:PWM訊號
Sgw:PWM訊號
Sgz:PWM訊號
Squ:控制訊號
Sqx:控制訊號
Sqv:控制訊號
Sqy:控制訊號
Sqw:控制訊號
Sqz:控制訊號
Qu:第一絕緣開關
Qx:第二絕緣開關
Qv:第三絕緣開關
Qy:第四絕緣開關
Qw:第五絕緣開關
Qz:第六絕緣開關
Vs:獨立電源
Vb:總線電源
Vu:供電電壓
Vv:供電電壓
Vw:供電電壓

Claims (19)

  1. 一種應用於馬達逆變器的閘極驅動電路，包含： 一第一電源開關電路，具有一第一電源開關以及一第二電源開關； 一第一自舉快充電路，電性連接該第一電源開關； 一第二自舉快充電路，電性連接該第二電源開關； 一第一電容，電性連接該第一電源開關； 一第二電容，電性連接該第一自舉快充電路與一第一絕緣開關；以及 一第三電容，電性連接該第二自舉快充電路與一第二絕緣開關； 其中，當該第一電源開關禁能且該第二電源開關啟動時，一獨立電源啟動該第二自舉快充電路對該第三電容充電，以啟動該第二絕緣開關。
  2. 如請求項1所述之閘極驅動電路，其中當該第二絕緣開關導通時，該獨立電源對該第一電容充電。
  3. 如請求項2所述之閘極驅動電路，其中當該第一電源開關啟動且該第二電源開關禁能時，該獨立電源經由該第一電容啟動該第一自舉快充電路對該第二電容充電，以啟動該第一絕緣開關。
  4. 如請求項1所述之閘極驅動電路，其中該第一自舉快充電路包含： 一充電開關，該充電開關的控制端經由該第一電源開關電性連接該獨立電源，該充電開關的第一端電性連接該第二電容，以及該充電開關的第二端電性連接該第二絕緣開關。
  5. 如請求項1所述之閘極驅動電路，其中該第二自舉快充電路包含： 一充電開關，該充電開關的控制端經由該第二電源開關電性連接該獨立電源，該充電開關的第一端電性連接該第三電容，以及該充電開關的第二端電性接地。
  6. 如請求項1所述之閘極驅動電路，更包含： 一第二電源開關電路，具有一第三電源開關以及一第四電源開關； 一第三自舉快充電路，電性連接該第三電源開關； 一第四自舉快充電路，電性連接該第四電源開關； 一第四電容，電性連接該第三電源開關； 一第五電容，電性連接該第三自舉快充電路與一第三絕緣開關；以及 一第六電容，電性連接該第四自舉快充電路與一第四絕緣開關； 其中，當該第三電源開關禁能且該第四電源開關啟動時，該獨立電源啟動該第四自舉快充電路對該第六電容充電，以啟動該第四絕緣開關。
  7. 如請求項6所述之閘極驅動電路，其中當該第四絕緣開關導通時，該獨立電源對該第四電容充電。
  8. 如請求項7所述之閘極驅動電路，其中當該第三電源開關啟動且該第四電源開關禁能時，該獨立電源經由該第四電容啟動該第三自舉快充電路對該第五電容充電，以啟動該第三絕緣開關。
  9. 如請求項6所述之閘極驅動電路，其中該第三自舉快充電路包含： 一充電開關，該充電開關的控制端經由該第三電源開關電性連接該獨立電源，該充電開關的第一端電性連接該第五電容，以及該充電開關的第二端電性連接該第四絕緣開關。
  10. 如請求項6所述之閘極驅動電路，其中該第四自舉快充電路包含： 一充電開關，該充電開關的控制端經由該第四電源開關電性連接該獨立電源，該充電開關的第一端電性連接該第六電容，以及該充電開關的第二端電性接地。
  11. 如請求項6所述之閘極驅動電路，更包含： 一第三電源開關電路，具有一第五電源開關以及一第六電源開關； 一第五自舉快充電路，電性連接該第五電源開關； 一第六自舉快充電路，電性連接該第六電源開關； 一第七電容，電性連接該第五電源開關； 一第八電容，電性連接該第五自舉快充電路與一第五絕緣開關；以及 一第九電容，電性連接該第六自舉快充電路與一第六絕緣開關； 其中，當該第五電源開關禁能且該第六電源開關啟動時，該獨立電源啟動該第六自舉快充電路對該第九電容充電，以啟動該第六絕緣開關。
  12. 如請求項11所述之閘極驅動電路，其中該第二電源開關、該第四電源開關及該第六電源開關同時啟動，且在啟動過程中，該第二電源開關、該第四電源開關及該第六電源開關同時導通與該第二電源開關、該第四電源開關及該第六電源開關同時斷開交替發生。
  13. 如請求項1所述之閘極驅動電路，更包含： 一第三電源開關電路，具有一第五電源開關以及一第六電源開關； 一第五自舉快充電路，電性連接該第五電源開關； 一第六自舉快充電路，電性連接該第六電源開關； 一第七電容，電性連接該第五電源開關； 一第八電容，電性連接該第五自舉快充電路與一第五絕緣開關；以及 一第九電容，電性連接該第六自舉快充電路與一第六絕緣開關； 其中，當該第五電源開關禁能且該第六電源開關啟動時，該獨立電源啟動該第六自舉快充電路對該第九電容充電，以啟動該第六絕緣開關。
  14. 如請求項13所述之閘極驅動電路，其中當該第六絕緣開關導通時，該獨立電源對該第七電容充電。
  15. 如請求項14所述之閘極驅動電路，其中當該第五電源開關導通且該第六電源開關斷開時，該獨立電源經由該第七電容啟動該第五自舉快充電路對該第八電容充電，以啟動該第五絕緣開關。
  16. 如請求項13所述之閘極驅動電路，其中該第五自舉快充電路包含： 一充電開關，該充電開關的控制端經由該第五電源開關電性連接該獨立電源，該充電開關的第一端電性連接該第八電容，以及該充電開關的第二端電性連接該第六絕緣開關。
  17. 如請求項13所述之閘極驅動電路，其中該第六自舉快充電路包含： 一充電開關，該充電開關的控制端經由該第六電源開關電性連接該獨立電源，該充電開關的第一端電性連接該第九電容，以及該充電開關的第二端電性接地。
  18. 一種閘極驅動方法，包含： 啟動一下臂電源開關； 於該下臂電源開關導通時，利用一獨立電源經由該下臂電源開關導通一下臂充電開關； 於該下臂充電開關導通時，形成一第一充電路徑以利用該獨立電源對該下臂自舉電容充電，其中該第一充電路徑包括一下臂自舉電容與該下臂充電開關； 根據該下臂自舉電容的電位啟動一下臂絕緣開關； 於該下臂絕緣開關導通時，由該獨立電源、一上臂預充電容與該下臂絕緣開關形成一預充電路徑，以利用該獨立電源對該上臂預充電容充電； 於啟動該下臂絕緣開關的步驟後，禁能該下臂電源開關並啟動一上臂電源開關； 於該上臂電源開關導通時，由該上臂預充電容、一上臂自舉電容與該上臂電源開關形成一第二充電路徑，以對該上臂自舉電容充電；以及 根據該上臂自舉電容的電位啟動一上臂絕緣開關。
  19. 如請求項18所述之閘極驅動方法，更包含： 於啟動該下臂電源開關的步驟前，先以該獨立電源對一下臂預充電容進行充電，其中利用該獨立電源經由該下臂電源開關導通一下臂充電開關的步驟包含由該下臂預充電容對該下臂充電開關的控制端釋放所儲存的該獨立電源，以及其中該第一充電路徑更包括該下臂預充電容。
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