阅读说明：本技术 一种逆变器中功率mosfet并联均流电路 (Power MOSFET parallel current-equalizing circuit in a kind of inverter ) 是由 杨晓楠 杨阳 徐世文 于 2019-07-19 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种逆变器中功率MOSFET并联均流电路,所述电路包括：控制模块,用于控制整个电路的工作；驱动模块,包括M个智能驱动芯片,每个智能驱动芯片用于驱动逆变器中对应的桥臂,每个智能驱动芯片输出N路可调的驱动信号来分别驱动N个并联MOSFET支路；MOSFET模块,包括功率MOSFET开关器件和RCD吸收电路,所述RCD吸收电路用于吸收所述功率MOSFET开关器件在工作电路中产生的反峰电压；检测模块,包括霍尔传感器和温度传感器,每个MOSFET支路串入一个霍尔传感器以检测每个支路通过所述功率MOSFET开关器件漏极和源极之间的电流,所述温度传感器用于检测每个功率MOSFET开关器件的温度。本发明各MOSFET支路具有各自的驱动信号和电流检测器件,可以实现各MOSFET支路的电流均流和过流检测。(The present invention provides power MOSFET parallel current-equalizing circuit in a kind of inverter, and the circuit includes: control module, for controlling the work of entire circuit；Drive module, including M intelligent drives chip, for each intelligent drives chip for driving corresponding bridge arm in inverter, each intelligent drives chip exports the adjustable driving signal in the road N to respectively drive N number of paralleling MOS FET branch；MOSFET module, including power mosfet switch device and RCD absorbing circuit, the RCD absorbing circuit is for absorbing the inverse peak voltage that the power mosfet switch device generates in operating circuit；Detection module, including Hall sensor and temperature sensor, each MOSFET branch seals in a Hall sensor to detect each branch by the electric current between the power mosfet switch device drain and source electrode, and the temperature sensor is used to detect the temperature of each power mosfet switch device.Each MOSFET branch of the present invention has respective driving signal and current sensing device, and the electric current that each MOSFET branch may be implemented flows and over-current detection.)

一种逆变器中功率MOSFET并联均流电路

技术领域

本发明涉及交直流转换技术领域，尤其涉及一种逆变器中功率MOSFET并联均流电路。

背景技术

在我国大力提倡保护环境的前提下，新能源汽车得到大力的发展及推广。其中新能源汽车包括纯电动汽车、燃料电池汽车等。新能源汽车中最重要的就是它的三电系统，电池、电控和电机。电机作为能量转换部件，电池提供能量，而电控负责控制电机运转，通过逆变器将直流电转化为交流电。逆变器一般使用电力电子器件作为开关器件，如功率MOSFET、IGBT、SiC等。这些电力电子开关在开通和关断时间中，由于器件和PCB的差异，所流过各支路的电流并不能完全相同，这样就会导致器件发热不均匀，降低器件的使用寿命和可靠性。目前通用的技术方案是用器件的固有特性(MOSFET漏源导通阻抗的正温度特性)来实现的，然而此方案并不能很好的解决器件发热不均匀的问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种逆变器中功率MOSFET并联均流电路。

一种逆变器中功率MOSFET并联均流电路，所述电路包括：控制模块、驱动模块、MOSFET模块和检测模块；

所述控制模块控制整个电路的工作；

所述驱动模块包括M个智能驱动芯片，每一个智能驱动芯片用于驱动逆变器中对应的桥臂，每一个智能驱动芯片输出N路可调的驱动信号来分别驱动N个并联MOSFET支路；

所述MOSFET模块包括功率MOSFET开关器件和RCD吸收电路，所述RCD吸收电路用于吸收所述功率MOSFET开关器件在工作电路中产生的反峰电压；

所述检测模块包括霍尔传感器和温度传感器，每个MOSFET支路串入一个霍尔传感器以检测每个支路通过所述功率MOSFET开关器件漏极和源极之间的电流，所述温度传感器用于检测每个功率MOSFET开关器件的温度。

进一步的，每一个桥臂包括N个并联MOSFET支路，且N个并联MOSFET支路与所述检测模块的霍尔传感器串联设置，每一个桥臂配设有一个温度传感器来检测该桥臂中功率MOSFET开关器件的温度。

进一步的，每一个MOSFET支路配设3个RCD吸收电路，用于吸收所述功率MOSFET开关器件在工作电路中产生的反峰电压。

进一步的，所述检测模块分别与所述驱动模块和所述控制模块连接，所述控制模块输出M路PWM与所述驱动模块中M个智能驱动芯片相连接。

进一步的，单个桥臂中流过每个MOSFET支路的电流通过所述霍尔传感器进行隔离检测，并将检测得到的电流信号分别发送给驱动该桥臂的智能驱动芯片和控制模块。

进一步的，每个功率MOSFET开关元件的栅极串入一个数字可调电阻，所述数字可调电阻受控于所述控制模块，所述控制模块控制与各个功率MOSFET开关元件的栅极数字可控电阻相连接。

进一步的，M个智能驱动芯片各自输出占空比可调的M路PWM，分别驱动N个并联MOSFET支路，接收所述检测模块的电流信号，以确定各个MOSFET支路在动态和静态下电流是否过流和均流。

进一步的，如各个MOSFET支路在动态和静态下电流处于过流状态，则停止输出PWM信号；如各个MOSFET支路在动态和静态下电流处于不均流状态，微调各支路PWM占空比大小以达到均流状态。

进一步的，所述控制模块用来实现对逆变器的控制并产生M路两两互补的PWM信号，接收所述检测模块的电流信号和温度信号，控制在所述功率MOSFET开关元件的栅极串入的数字可调电阻以达到MOSFET的动态均流。

进一步的，M等于6，N大于等于2。

与现有技术相比，本发明逆变器中功率MOSFET并联均流电路的各支路具有各自的驱动信号和电流检测器件，可以很好的实现各支路的电流均流和过流检测；逆变器三相6(桥)臂中，各桥臂具有合适的RCD吸收电路，可以更好的保护功率MOSFET开关元件避免其过压损坏；同时使用硬件的保护和均流方案相比传统的软件方案更加可靠和及时。

本发明逆变器中功率MOSFET并联均流电路的整体功能实现包括硬件处理和软件处理。硬件处理靠智能驱动芯片来实现，所述智能驱动芯片接收各驱动支路的功率MOSFET开关元件的电流值与内部可设定最大电流值作比较，如出现过流，则立即自动关闭所有PWM波输出，实现过流保护；同时所述智能驱动芯片接收控制模块发来的平均电流信号，将各MOSFET支路的电流值与平均电流值作比较，并以此来决定所输出支路的PWM波占空比大小，实现静态均流。软件处理包括各种算法来保证电机控制的有效运行。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1示出了本发明一种逆变器中功率MOSFET并联均流电路的功能模块图；

图2示出了本发明一种逆变器中功率MOSFET并联均流电路的整体框图；

图3示出了本发明一种逆变器中功率MOSFET并联均流电路的控制流程图；

图4示出了本发明一种控制模块的电路原理图；

图5示出了本发明一种U相的功率MOSFET开关元件和检测模块的电路原理图；

图6示出了本发明一种驱动模块的电路原理图；

如下

具体实施方式

将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。

请同时参阅图1至图6，本发明提出一种逆变器中功率MOSFET并联均流电路，所述电路包括：控制模块、驱动模块、MOSFET模块和检测模块；

所述控制模块控制整个电路的工作；

所述驱动模块包括M个智能驱动芯片，每一个智能驱动芯片用于驱动逆变器中对应的桥臂，每一个智能驱动芯片输出N路可调的驱动信号来分别驱动N个并联MOSFET支路；

所述MOSFET模块包括功率MOSFET开关器件和RCD吸收电路，所述RCD吸收电路用于吸收所述功率MOSFET开关器件在工作电路中产生的反峰电压；

所述检测模块包括霍尔传感器和温度传感器，每个MOSFET支路串入一个霍尔传感器以检测每个支路通过所述功率MOSFET开关器件漏极和源极之间的电流，所述温度传感器用于检测每个功率MOSFET开关器件的温度。

需要说明的是，M等于6，N大于等于2，优选的，N等于4，但不限于此。

需要说明的是，所述RCD吸收电路由电阻Rs、电容Cs和二极管VDs构成。电阻Rs可以与电容Cs并联连接，也可以与二极管VDs并联连接。RCD吸收电路对过电压的抑制要好于RC吸收电路，与RC电路相比Vce升高的幅度更小。由于可以取大阻值的吸收电阻，在一定程度上降低了损耗。所述RCD吸收电路的实现原理为：若开关断开，蓄积在寄生电感中能量通过开关的寄生电容充电，开关电压上升。其电压上升到吸收电容的电压时，吸收二极管导通，开关电压被吸收二极管所嵌位，约为1V左右。寄生电感中蓄积的能量也对吸收电容充电。开关接通期间，吸收电容通过电阻放电。

根据本发明的实施例，每一个桥臂包括N个并联MOSFET支路，且N个并联MOSFET支路与所述检测模块的霍尔传感器串联设置，每一个桥臂配设有一个温度传感器来检测该桥臂中功率MOSFET开关器件的温度。

根据本发明的实施例，每一个MOSFET支路配设3个RCD吸收电路，用于吸收所述功率MOSFET开关器件在工作电路中产生的反峰电压。

根据本发明的实施例，所述检测模块分别与所述驱动模块和所述控制模块连接，所述控制模块输出M路PWM(Pulse width modulation，脉冲宽度调制)与所述驱动模块中M个智能驱动芯片相连接。

需要说明的是，脉宽宽度调制(PWM)基本原理为：控制方式就是对逆变电路开关器件的通断进行控制，使输出端得到一系列幅值相等的脉冲，用这些脉冲来代替正弦波或所需要的波形。也就是在输出波形的半个周期中产生多个脉冲，使各脉冲的等值电压为正弦波形，所获得的输出平滑且低次谐波少。按一定的规则对各脉冲的宽度进行调制，既可改变逆变电路输出电压的大小，也可改变输出频率。

根据本发明的实施例，单个桥臂中流过每个MOSFET支路的电流通过所述霍尔传感器进行隔离检测，并将检测得到的电流信号分别发送给驱动该桥臂的智能驱动芯片和控制模块。

根据本发明的实施例，每个功率MOSFET开关元件的栅极串入一个数字可调电阻，所述数字可调电阻受控于所述控制模块，所述控制模块控制与各个功率MOSFET开关元件的栅极数字可控电阻相连接。

根据本发明的实施例，M个智能驱动芯片各自输出占空比可调的M路PWM，分别驱动N个并联MOSFET支路，接收所述检测模块的电流信号，以确定各个MOSFET支路在动态和静态下电流是否过流和均流。如各个MOSFET支路在动态和静态下电流处于过流状态，则停止输出PWM信号；如各个MOSFET支路在动态和静态下电流处于不均流状态，微调各支路PWM占空比大小以达到均流状态。

根据本发明的实施例，所述控制模块用来实现对逆变器的控制并产生M路两两互补的PWM信号，接收所述检测模块的电流信号和温度信号，控制在所述功率MOSFET开关元件的栅极串入的数字可调电阻以达到MOSFET的动态均流。

进一步的，在所述功率MOSFET开关元件的动态开关过程中，由控制模块控制数字栅极电阻的阻值，实现对所述功率MOSFET开关元件的动态均流，有效避免因器件发热不均匀而导致器件的使用寿命和可靠性降低的问题。

进一步的，在功率MOSFET开关元件静态开通过程中，由其自身的导通电阻正温度特性和驱动芯片微调各MOSFET支路的占空比大小，实现对功率MOSFET开关元件的静态均流。

进一步的，通过所述检测模块实时输出各MOSFET支路的电流信号和各桥臂的温度信号，能够有效防止功率MOSFET开关元件过流损坏和热击穿损坏；通过所述RCD吸收电路吸收功率MOSFET开关元件在开关过程中的电压尖峰，进一步防止功率MOSFET开关元件过压击穿损坏。

具体的，所述控制模块负责控制整个电路正常运行，包含三相交流电机控制算法、错误运行保护算法、以及各路检测信号AD采集算法。电机控制算法采用SVPWM占空比调制、FOC磁场定向解耦控制、MTPA最大转矩控制实现交流电机的有效运行。错误运行保护算法和检测信号AD采集保证整个系统有效可靠的运行。所述控制模块输出经算法调制后的六路互补PWM波给智能驱动芯片。同时在功率MOFET开关元件动态变化过程中输出各MOSFET栅极可控电阻信号；当检测到电流大于该桥臂平均电流时，则增大栅极电阻阻值，当检测到电流低于该桥臂平均电流时，则减小栅极电阻阻值，以此来控制各功率MOSFET开关元件在开关变化过程中流过的电流大小是一致的。

在本发明的具体实施例中，所述控制模块可以为主控单片机，但不限于此。

所述驱动模块负责驱动各功率MOSFET开关元件在可接受时间内完成开关状态的转化，所以该驱动模块中的驱动芯片具有足够的输出电流能力以保证功率MOSFET开关元件的正常开关。同时该驱动芯片接收所述控制模块发来的平均电流信号和各功率MOSFET开关元件的实际电流信号，将各功率MOSFET开关元件的电流值与平均电流值作比较；当检测到某MOSFET支路的电流大于平均电流时，减小该支路MOSFET栅极PWM波占空比大小；当检测到某MOSFET支路电流小于平均电流时，增大该支路MOSFET栅极PWM占空比大小，以此来保持各MOSFET支路流过的电流大小是一致的。

所述检测模块分别检测各MOSFET支路的电流值和各桥臂逆变部分的温度值，并将检测得到的电流值和温度值传给所述控制模块以实时监测功率MOSFET开关元件的工作状况，进一步增强了逆变器运行的可靠性。

与现有技术相比，本发明逆变器中功率MOSFET并联均流电路的各MOSFET支路具有各自的驱动信号和电流检测器件，可以很好的实现各MOSFET支路的电流均流和过流检测；逆变器三相6(桥)臂中，各桥臂具有合适的RCD吸收电路，可以更好的保护功率MOSFET开关元件避免其过压损坏；同时使用硬件的保护和均流方案相比传统的软件方案更加可靠和及时。

本发明逆变器中功率MOSFET并联均流电路的整体功能实现包括硬件处理和软件处理。硬件处理靠智能驱动芯片来实现，所述智能驱动芯片接收各驱动支路的功率MOSFET开关元件的电流值与内部可设定最大电流值作比较，如出现过流，则立即自动关闭所有PWM波输出，实现过流保护；同时所述智能驱动芯片接收控制模块发来的平均电流信号，将各MOSFET支路的电流值与平均电流值作比较，并以此来决定所输出支路的PWM波占空比大小，实现静态均流。软件处理包括各种算法来保证电机控制的有效运行。

本发明适用于N个功率MOSFET开关器件并联使用，使得个N个功率MOSFET开关器件在动态和静态下都能很好的均流，从而提高功率MOSFET开关器件的工作可靠性。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述实施例逆变器中功率MOSFETB并联均流电路的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

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。