用于多相位缓冲电路的系统和方法与流程

本公开总体上涉及电子设备，尤其涉及一种用于多相位缓冲电路的系统和方法。

背景技术：

三相电机系统在从一般工业机器到汽车使用的许多应用中无所不在，这样的电机被用来驱动电动汽车或者提供诸如动力转向之类的其它汽车功能。三相电机一般非常高效、振动较少，并且在相似负载条件下比相同功率的单相电机更为持久。然而，为了使用DC电源或单相AC电源对三相电机进行操作，生成三相控制信号以便对三相电机的每个相位进行控制并为其提供电力。

一种常见的生成三个相位中的每一个的方式是通过使用一系列电子开关来生成这三个相位中的每一个，上述电子开关使用具有与这三个相位中的每一个成比例的占空比或脉冲密度的脉冲宽度调制信号进行接通和关断。例如，三个相位中的每一个使用耦合至三相电机的相应相位的半桥开关网络来生成。因此，该电机的速度可以通过调节该电机上的脉冲宽度调制信号而进行控制。这样的半桥开关网络通常使用诸如BJT、MOSFET和/或IGBT之类的半导体开关网络来实施。然而，由于电机的输入阻抗通常是感性的，所以可能会由于相位生成电路的开关网络的开关动作而产生高的电压开关瞬变。通常，使用诸如包含电容器、二极管和/或其它组件的缓冲电路之类的电路来减小这样的电压瞬变的量级以便避免损坏敏感的半导体组件并且保持高效率。

技术实现要素：

根据一个实施例，一种电路包括缓冲器电路，其被配置为耦合至n个半桥驱动器电路的输出，上述n个半桥驱动器电路耦合至n个相对应的电感性负载，从而n是大于1的整数。该缓冲电路包括n个二极管和n个电容器。该n个二极管中的每一个耦合在该n个半桥驱动器电路相对应的输出与浮动的共用节点之间，并且该n个电容器中的每一个耦合在该n个半桥驱动器电路相对应的输出与该浮动的共用节点之间。

附图说明

为了更为全面地理解本发明及其优势，现在对以下结合附图所进行的描述进行参考，其中：

图1a-1c图示了示例性的多相位系统；

图2a-2f图示了具有缓冲器和相位分离开关的实施例的三相系统；

图3图示了具有缓冲器和带有驱动和保护电路的相位分离开关的三相系统；

图4a和4b图示了实施例的相位分离集成电路，并且图4c图示了采用实施例的相位分离集成电路的三相系统；

图5a-5d图示了具有实施例的缓冲电路的电力系统；

图6图示了实施例的方法的框图；和

图7a图示了瞬变电流事件期间的常规三相系统的示意图，并且图7b图示了瞬变电流事件期间的实施例的三相系统的示意图。

除非另外有所指示，否则不同附图中相对应的数字和符号指代相对应的部分。附图被绘制为清楚地图示出对优选实施例的相关方面而并非必然依比例进行绘制。为了更为清楚地图示某些实施例，在附图编号后可以跟有指示相同结构、材料或处理步骤的字母。

具体实施方式

以下对目前优选的实施例的形成和使用进行详细讨论。然而， 应当意识到的是，本发明提供了能够以在各种具体环境中体现的许多可应用的发明概念。所讨论的具体实施例仅阐述了形成并使用本发明的具体方式而并非对本发明的范围进行限制。

将参考具体环境中的优选实施例—用于三相电机驱动器电路中的缓冲电路的系统和方法—对本发明进行描述。本发明的实施例还可以应用于其它多相位电路，包括但并不局限于发电机、照明系统、多相位电源、开关模式电源和发电系统。

在本发明的实施例中，使用二极管和电容器的网络来实施缓冲电路，上述网络经由二极管和电容器将系统的各个相位耦合至浮动的共用节点。在多相位操作期间，各个电容器以规律的方式进行充电和放电。在一些实施例中，相关电容器充电或放电之后的稳定电压可以提前进行计算和/或可以妥善定义。该缓冲电路为可能在系统的一个或多个相位上出现的电感性放电提供了续流路径(freewheeling path)。在电感性放电事件期间，一些或全部的放电能量可以首先被传输至该缓冲电路的电容器。在实施例中，该缓冲电路可以独立耦合至多相位电路或者可以结合相位分离开关使用。

当实施例的缓冲电路结合相位分离开关使用时，该缓冲电路进一步在该相位分离开关被断开时为感性电流提供了续流路径。在一些实施例中，保护电路可以耦合至该相位分离开关，保护电路在检测到故障时断开该相位分离开关。如果反向级在紧急情形下与电机分离，则这些相位分离开关可以出于安全原因而被同时断开。该相位分离开关还可以被断开以便在系统误动作的情况下实施用于针对流过该相位分离开关的电流进行保护的电流限制模式。

图1a图示了示例性的三相电源系统100，其使用单相位AC线路输入电压对三相负载106进行供电。如所示出的，系统100包括将单相位AC线路输入电压转换为DC电压的AC/DC转换器102，以及用于将AC/DC转换器102所产生的DC电压转换为相位和以对三相负载106进行供电的相移发生器104。AC/DC转换器102例如可以使用各种已知的用于将AC线路电压转换为DC电压的 开关模式电源架构来实施。例如，AC/DC转换器102可以包括后跟有开关模式反激式转换器的二极管桥整流器。另一方面，相移发生器104可以使用这里所描述的实施例的相位生成电路来实施。

图1b图示了另外的示例性电源系统110，其使用电池112对三相电机114进行供电。如所示出的，电池112产生DC电压，相移发生器104由此针对三相电机114产生相位和诸如电源系统110的系统例如可以在汽车系统中用于为电动机进行供电。可替换地，供电系统110可适于为电动机以外的其它类型的三相负载进行供电。

图1c图示了使用来自电池128的电力为三相电机126进行供电的常规三相系统120。如所示出的，在对三相电机126进行发动之前，常规三相系统120包括后跟有相位分离开关124的三相桥122。在操作期间，提供给三相电机126的每个相位的电压通过向三相桥122中的相应逆变器提供脉冲宽度调制的开关信号而生成。例如，第一相位通过向晶体管M1和晶体管M2提供开关信号而生成，第二相位通过向晶体管M3和晶体管M4提供开关信号而生成，而第三相位则通过向晶体管M5和晶体管M6提供开关信号而生成。这样的开关信号可以使用常规的三相位生成技术使用脉冲宽度调制器(未示出)而生成。

相位分离开关124包括晶体管Mu、Mv和Mw，它们在晶体管Mu、Mv和Mw被关断时将三相电机126与三相桥122相隔离，并且在晶体管Mu、Mv和Mw被关断时提供导通路径。使用这样的分离开关例如用来符合诸如ISO26262的标准，ISO26262是用于汽车电气和电子系统的功能性安全标准。通过使用相位分离开关124，三相桥122可以在诸如逆变器故障之类的紧急情况下与三相电机126相隔离。一般来讲，如图1c所示，三个晶体管Mu、Mv和Mw可以使用耦合在三相桥的三个臂部和电机126的三个相位绕组之间的诸如MOSFET、IGBT或其它晶体管之类的晶体管来实施。每个电子开关与电机的相应相位串联连接。

在操作期间，三相电机126的电感以及其他电路电感使得常规三相系统120趋于在系统的各个节点内出现电压过冲。这样的过冲 电压由电机电感器在利用电流关断电子开关时生成。异常的过冲电压可以使常规三相系统120内的各个电子开关的关断表现出现退化并且会增加各个开关关断时的功率损耗。在一些情况下，三相电机126中的各个晶体管可能由于高的瞬变电流和电压而趋于损毁。

为了缓解大幅瞬变的影响，包括二极管D1、D2、D3和D4的缓冲电路被耦合在相位分离开关124和电源电压V_B之间。在三相电机126的输入节点处的瞬变期间，二极管D1、D2、D3和D4为电感性电流提供续流路径并且将三相电机126的输入处的电压限制为高于电压轨V_B的两个二极管压降。在一些实际应用中，二极管D1可以使用具有串联连接的多个二极管的二极管模块来实施，原因在于一旦逆变器桥顶部的三个MOSFET中的任一个被关断，相位分离MOSFET就可能无法关断处于电气或电动模式的电机的续流电流。如果共用二极管具有仅大约0.6v的二极管电压，则电机的任意两相续流电流可以被缓冲路径所短路。正常情况下，相位分离MOSFET在检测到故障时关断，以便防止电流在相位之间流动。然而，电动模式所生成的电流会通过缓冲路径流动并且在二极管仅具有小的正向电压时有效创建短路。由于避免封锁转向(blocked steering)是电子动力转向(EPS)的安全目标，所以这样的系统被设计为避免或缓解这样的短路的影响。在这样的系统的一个示例中，实施二极管D1的二极管模块具有处于大约8-18V的范围之内的正向电压。

此外，在一些系统中，供电电压V_B可以处于大约8V和大约18V之间的范围内，这可能是可感知的电压。因此，这样的瞬变会消耗相当数量的电力。由于所体验到的高电压，所以二极管D1可能具有大的几何形状以便例如在用于汽车动力转向的电机系统中在驾驶员手工转动方向盘时避免封锁转向。

图2a图示了根据本发明实施例的三相系统200。类似于图1c所示的实施例，三相系统200包括三相桥122、相位分离开关124和三相电机126。此外，三相系统200包括三相缓冲电路204，其包括耦合至相位分离开关124的二极管DP1、DP2和DP3以及电容器CP1、 CP2和CP3。如所示出的，二极管DP1、DP2和DP3的阳极和每个电容器CP1、CP2和CP3的一个板连接至浮动的共用节点Vcm。用于三相桥122的驱动信号由逆变器控制电路208所提供，并且用于相位分离开关124的驱动信号则由开关控制电路206所提供。还可以包括可选的扼流电感器202以便在较高的电容数值被用于三相缓冲电路204中的电容器CP1、CP2和CP3时抑制三相桥122所看到的接通电流。

在操作期间，电容器CP1、CP2和CP3由三相桥122中的各个逆变器同时充电。例如，当三相桥122内的逆变器开关改变状态时，一对相位同时对三相缓冲电路204内的一对相对应电容器进行充电和放电。例如，当M1激活且M4激活时，电容器CP1被充电而电容器CP2被放电。一旦电容器已经被充电，电流就开始流过三相电机126相对应的电感性绕组。最后，相关组件的电压在电流开始流过三相电机126之后的一段时间达到平衡状态。概言之，当三相桥122的相对应开关被接通时，电流首先流入相关电容器，随后流过电机电感器。

如以上所提到的，在一个电容器充电的同时另一个电容器进行放电。实际上，被放电的电容器正准备接下来关断属于相同相位的相应开关。例如，当晶体管M3被接通且晶体管M4被关断时，晶体管M3对电容器CP2进行重新充电。

当三相桥122的相关相位中的晶体管关断时，由于没有从三相电机126流向三相桥122的续流电流，所以三相缓冲电路204的相关缓冲电容器将开始进行放电。在短时间之后，来自三相电机126的电感的电流将开始流过三相桥122。最后，相关组件的电压将达到静止或平衡点。因此，续流电流在三相桥的开关关断时由相关电容器所分布；续流电流的一部分流过三相缓冲电路204的电容器而续流电流的另一部分则流过三相桥122。同样，在该周期期间，一个电容器进行充电而另一个电容器则进行放电。存储在电机电感器中的部分能量从电机电感器传输至充电电容器。

在一个示例中，当晶体管M6关断时，M6的关断电压V_M6能够如下计算：

V_M6＝V_LDC+V_B+V_LDC+V_Luw

其中V_LDC是跨在电池128和三相桥122之间的杂散电感的电压，V_B是电池128的DC电压，而V_Luw是是电机电感器在开关M6被关断时所生成的EMF电压。在一个实施例中，V_LDC和V_B并不被三相缓冲电路204所影响，但是电压V_Luw的上升时间与没有缓冲电路的情况相比改变相对更久，这是因为并联连接至对应于晶体管Mu和Mw的三相电机126的两个缓冲电容器抑制了V_Luw的可能陡峭的上升沿。三相缓冲电路24的存在同时进一步降低了受到杂散电感Lm13和Lm35影响的V_Luw的峰值，这是因为流过Lm13和Lm35的电流由于该电流的一部分流过三相缓冲电路204的相对应电容器而改变较小。能够针对关断其余晶体管M1、M2、M3、M4和M5进行类似的分析。因此，三相缓冲电路204可以改善三相桥122的关断表现并且可以减少三相系统200内的各个节点的过冲电压。

还可以关于在相位分离开关124内的Mu、Mv和/或Mw被关断同时电流流过三相电机126时会发生什么进行相关分析。在相位分离晶体管Mu、Mv和Mw开关关断时，相位u的EMF电压V_u和相位v的EMF电压V_v变为某个电压水平V_Luv，其保持续流电流流动并且以串联耦合的V_Luv和电池128所组成的电源对电容器进行充电。在电压V_Luv被三相缓冲电路204中的二极管，被Mu、Mv和/或Mw的体二极管，或者被诸如变阻器(参见图2e)之类的附加电路所钳制时，能量通过电机相位绕组或压敏电阻自身进行释放。在一些实施例中，三相系统200内的各个组件的钳位电压高于电池128的最大电压。

在一个实施例中，当相位分离开关124断开时，每个相应相位的电压并非立即跳转至钳位电压，而是经历逐渐上升而到达钳位电压。在各个实施例中，过冲电压的上升时间在相位分离开关124关断时可以通过调节电容器CP1、CP2和CP3的电容进行调节。此外， 在各个实施例中，三相电机126可以使用诸如永磁同步电机(PMSM)、无刷DC(BLDC)模式等的各种操作模式进行驱动。

图2b-2f图示了图2a所示的三相系统200的各个可替换实施例。例如，在图2b中，三相系统200包括其中二极管DP1、DP2和DP3的极性已经被反转的缓冲电路224。例如，二极管DP1、DP2和DP3的阴极而不是它们的阳极被连接至浮动的共用节点VCM。

图2c中的三相系统230类似于图2a所示的系统200，其增加了在缓冲电路234中分别与电容器CP1、CP2和CP3并联耦合的瞬变电压抑制(TVS)二极管T1、T2和T3。这些瞬变抑制二极管例如可以被用来在相位分离开关124被断开时钳制跨接电容器CP1、CP2和CP3的电压。除了在缓冲电路243中的二极管DP1、DP2和DP3的极性与缓冲电路234相比被反转之外，图2d所示的三相系统240类似于图2c所示的三相系统230。

图2e中的三相系统250类似于图2a所示的系统200，其增加了在缓冲电路254中分别与电容器CP1、CP2和CP3并联耦合的变阻器V1、V2和V3。这些变阻器例如可以被用来在相位分离开关124被断开时钳制跨接电容器CP1、CP2和CP3的电压。除了二极管DP1、DP2和DP3的极性与缓冲电路254相比在缓冲电路263中被反转之外，图2f所示的三相系统260类似于图2e所示的三相系统250。

根据本发明另外的实施例，关于相位分离开关的激活提供了另外的保护特征。如图3所示，三相系统300包括三相桥122、三相电机126和相位分离开关网络，该相位分离开关网络包括子相位分离设备302u、302v和302w。类似于图2c的实施例，这些子相位分离设备302u、302v和302w分别包括晶体管Mu、Mv和Mw，以及缓冲电路二极管DP1、DP2和DP3，缓冲电路电容器C1、C2和C3，以及缓冲电路TSV设备T1、T2和T3。在一个实施例中，每个子相位分离设备302u、302v和302w进一步包括相应的驱动和保护电路312u、312v和312w以及相应的电流测量电路312u、314v和314w。

在一个实施例中，电流测量电路314u、314v和314w均对流过 它们的相应晶体管Mu、Mv和Mw的电流进行监视。每个电流监视电路例如可以使用串联电阻器、电流镜或者本领域已知的其它电流监视电路来实施。每个电流测量电路312u、314v和314w将其测量报告给它们相应的驱动和保护电路312u、312v和312w，后者被配置为在检测到过电压和/或过电流条件的情况下关断它们相应的晶体管。在一些实施例中，每个驱动和保护电路312u、312v和312w将其所测量的电流数值与预定阈值相比较并且响应于检测到所测量的电流数值超过该预定阈值而关断其相应的晶体管。

如所示出的，每个驱动和保护电路312u、312v和312w经由总线线路B1和B2耦合至开关控制电路310。每个驱动和保护电路312u、312v和312w在其相应子相位分离设备内检测到过电流、过电压或其它错误条件时在总线线路B2上声明活动信号，并且经由总线线路B1从开关控制电路310接收激活信号。在一些实施例中，开关控制电路310被配置为在驱动和保护电路312u、312v和312w之一指示诸如过电压条件或过电流条件的错误条件时停用所有开关晶体管Mu、Mv和Mw。开关和控制电路310例如可以经由总线线路B1同时停用所有开关晶体管。在一些实施例中，可以使用其它总线线路结构。例如，可以在子相位分离设备302u、302v和302w之间共享单一线路而使得停用信号被“线或”在一起。在一个实施例中，开关控制电路310可以在一段时间之后重新激活晶体管Mu、Mv和Mw。在一个实施例中，该时间通过将充电RC电路的输出电压与阈值相比较来确定。

在一个实施例中，驱动和保护电路312u、312v和312w可以提供过载保护、电流限制保护、短路保护、过热保护、过电压保护、电感性负载的快速断开以及诊断反馈中的一种或多种。在另外的实施例中，二极管DP1、DP2和DP3的极性可以反转并且TSV电路T1、T2和T3可以被省略或者被诸如图2a、2b和2c-2f所示的变阻器之类的其它组件所替代。

在一个实施例中，使用三个子相位分离设备302u、302v和302w 自动且独立地实施故障保护。这意味着故障电流保护功能独立于来自逆变器控制电路208的输入信号，并且不被输入信号的延迟、逆变器控制电路208的状态以及三相桥122的状态所影响。此外，晶体管Mu、Mv和Mw即使在电流限制模式期间也可以同时接通或关断，而使得在晶体管Mu、Mv和Mw被关断之后没有持续电流流过三相电机126的绕组。

图4图示了包括被配置为耦合至负载434和外部电阻器432的集成电路402的实施例的子相位分离系统400的一部分。如所示出的，集成电路402包括由电荷泵、电平位移器和整流器块422所激活的开关晶体管414。电荷泵、电平位移器和整流器块422通过使用本领域已知的电荷泵供电增压技术生成足够高以驱动开关晶体管414的电压。

集成电路402进一步包括经由电阻器412从外部管脚VBB接收电力并且向集成电路402提供内部供电电压的诸如电压源404的各种模块。过电压保护块406、电流限制块408、栅极保护块410和未钳制电感性负载的限制模块418对开关晶体管414提供保护。电流感应模块416感应流过开关晶体管414的电流，并且温度传感器430监视集成电路402上的温度。如所示出的，电压传感器块424、电流传感器块416、温度传感器块430和输出电压检测块420的输出被耦合至逻辑模块426。ESD块428为集成电路402提供ESD保护。

在一个实施例中，集成电路402上的各个模块之一所检测到的错误条件通过提高耦合至电阻器432的管脚IS的输出电流而以信号进行通知。在这样的错误条件期间，跨电阻器432的电压有所增大。

图4b图示了包括以上所描述的集成电路402以及可以被用来在所检测到的错误条件下关断晶体管414(参见图4a)的各个组件R_IS、T2、C_V、T1和R_V的子相位分离设备的一部分的示意图。如所示出的，当来自管脚IS的电流增大时，跨电阻器R_IS的电压增大。当跨电阻器R_IS的电压超过晶体管T2的阈值电压时，电容器C_V被放电，由此关断晶体管T1。当集成电路402检测到流过管脚IN的电流的量已 经下降至低于预定阈值时，集成电路402内的晶体管414(参见图4a)被关断。此外，集成电路402关于其关断条件的状态经由电阻器R_V以信号进行通知。在一些实施例中，在其它子相位分离设备中使用的其它集成电路也可以经由类似电路耦合至信号总线。因此，一旦晶体管T2已经被放电，电容器C_V、其它子相位分离设备也可以经由信号BUS上的信令而被关断。在一个实施例中，电阻器R_V和电容器C_V可以被用来根据时间常数R_V C_V而确定集成电路402在其间经由BUS被重新激励的时间周期。

图4c图示了三相系统460，其经由相位分离开关集成电路402u、402v和402w将三相桥电路122耦合至电机126，上述相位分离开关集成电路402u、402v和402w可以如以上关于图4a和4b中所示的集成电路402那样实施。如所示出的，包括二极管DP1、DP2和DP3以及电容器CP1、CP2和CP3的实施例缓冲网络耦合至相位分离开关集成电路402u、402v和402w以及TSV电路T1、T2和T3。在另外的实施例中，二极管DP1、DP2和DP3的极性被反转并且TSV电路T1、T2和T3可以被省略或者被诸如图2a、2b和2c-2f所示的变阻器之类的其它组件所替代。

如所示出的，相位分离开关集成电路402u、402v和402w的每个IN管脚经由总线线路相应的二极管B1以及相应的二极管462、466和470耦合至开关控制电路310，而相位分离开关集成电路402u、402v和402w的每个Is管脚进一步经由总线线路相应的二极管B2和相应二极管464、468和472耦合至开关控制电路310。故障条件可以通过经由管脚IS提供与负载电流成比例的感应电流而经由这些二极管以信号进行通知(参见图4a和4b)。应当理解的是，图4a至4c中所描绘的实施例仅是允许相位分离开关的协同关断的许多可能实施例的相位分离开关架构的示例。在可替换实施例中，三相系统460可以使用单独组件来实施，例如可以包括用于感应流过相位分离开关的电流的电流感应电路、用于MOSFET设备的驱动电路以及使能和无效相位分离开关的电路系统。

在一些实施例中，如图5a关于三相系统500所示出的，相位分离开关可以被省略，而实施例的缓冲电路为电机126和三相桥122提供瞬变抑制。如所示出的，该实施例的缓冲电路包括耦合至浮动的共用节点VCM的二极管DP1、DP2和DP3以及电容器CP1、CP2和CP3。实施例的缓冲器的操作如关于以上描述的各个三相实施例所描述的那样进行。

然而，应当意识到的是，该实施例的系统并不仅局限于三相实施例。在本发明的可替换实施例中，可以实施具有多于或少于三个相位的系统。例如，图5b图示了包括桥电路522的实施例系统520，该桥电路522包括两个半桥电路：一个半桥电路包括晶体管M1和M2而另一个半桥电路则包括晶体管M3和M4。桥电路522经由可选的扼流电感器502、变压器X1和实施例的缓冲电路耦合至双端子负载524，该缓冲电路包括耦合至浮动的共用节点VCM的二极管DP和DN以及电容器CP和CN。

根据其它实施例，缓冲二极管可以具有相反的极性。例如，图5c图示了类似于图5a所示的三相系统500的实施例三相系统530，其区别在于二极管DP1、DP2和DP3的极性关于三相系统500被反转。例如，二极管DP1、DP2和DP3的阳极而不是阴极耦合至电机524。类似地，图5d图示了类似于图5b所示的实施例系统520的实施例系统540，其区别在于二极管DP和DN的极性关于系统520被反转。应当理解的是，以上所描述的各个实施例仅是许多实施例系统的几个示例。

图6图示了对具有耦合至n个半桥驱动器电路的输出的缓冲电路的电路进行操作的实施例方法的框图600，上述n个半桥驱动器电路耦合至n个相对应的电感性负载。该缓冲电路包括均耦合在n个半桥驱动器电路的相对应输出和浮动的共用节点之间的n个二极管，以及均耦合在n个半桥驱动器电路的相对应输出和浮动的共用节点之间的n个电容器，并且n是大于1的整数。

在步骤602，从n个电感性负载中的第一负载接收具有第一方向 的第一电流。这些电感性负载例如可以表示电感电机绕组或者其它多相位电路的电感。在步骤604，从该n个电感性负载中的第二负载接收第二方向的第二电流。在步骤606，所接收的第一电流和所接收的第二电流通过该n个二极管和n个电容器中的至少一个导通。

图7a和7b图示了常规三相系统(图7a)和实施例的三相系统(图7b)在相位分离开关被断开的时刻的比较。在这些附图中的每一个中，电流瞬变的路径使用小箭头来图示。如关于图7a的常规三相系统所示出的，跨相位分离开关Mv的电压V_M_v可以被如下表示：

V_M_v＝VB+VL_uv＝VB+V_Mov+V_L_stray

其中VB是输入DC电源的电压，VL_uv是跨电机的两个绕组的电压，V_Mov是跨变阻器V1的电压并且V_L_stray是跨逆变器驱动器中的杂散电感的电压。如在以上等式中清楚看到的，电池电压VB是该等式中的一项，以及可以在快速电流瞬变期间感知的跨杂散电感的电压。

如关于图7b的实施例三相系统所示出的，跨相位分离开关Mv的电压V_M_v可以被如下表示：

V_M_v＝V_Clamping

其中V_Clamping是跨实施例缓冲网络中的变阻器V2和二极管DP2的电压。如在以上等式中所显见的，既不存在电池电压VB也不存在任何杂散电感电压。因此，跨图7b的实施例三相系统中的各个相位分离开关的电压与图7a的常规系统相比在电流瞬变期间更低。

根据各个实施例，一种电路包括缓冲器电路，其被配置为耦合至n个半桥驱动器电路的输出，上述n个半桥驱动器电路耦合至n个相对应的电感性负载，其中n是大于1的整数。该缓冲电路包括n个二极管，该n个二极管中的每一个耦合在该n个半桥驱动器电路相对应的输出与浮动的共用节点之间；以及n个电容器，并且该n个电容器中的每一个耦合在该n个半桥驱动器电路相对应的输出与该浮动的共用节点之间。该方面的其它实施例包括被配置为执行该电路的各种动作的相对应电路和系统。

实施方式可以包括以下一个或多个特征。该电路中：n＝3；并且该n个相对应的电感性负载包括三相电机的端子。该电路进一步包括n个半桥驱动器电路和/或三相电机。该电路中该n个二极管中的每一个的阴极耦合至该n个半桥驱动器电路相对应的输出，并且该n个二极管中的每一个的阳极耦合至该浮动的共用节点。在一些实施例中，该n个二极管中的每一个的阳极耦合至该n个半桥驱动器电路相对应的输出，并且该n个二极管中的每一个的阴极耦合至该浮动的共用节点。该电路进一步包括扼流电感器，其耦合在该n个半桥驱动器电路的输出与该n个相对应的电感性负载中的一个相对应电感性负载之间。

在一个实施例中，该电路进一步包括n个晶体管，其具有耦合至该n个半桥驱动器电路的相对应输出的第一负载路径端子以及耦合至该n个电感性负载中的相对应负载的第二负载路径端子，其中该n个二极管中的每一个耦合在该n个晶体管中的相对应晶体管的第一负载路径端子和该浮动的共用节点之间，并且该n个电容器中的每一个耦合在该n个晶体管中相对应的晶体管的第二负载路径端子和该浮动的共用节点之间。在一个实施例中，该n个晶体管中的每一个的体二极管的阳极耦合至其第一负载路径端子，并且该n个二极管中的每一个的阴极耦合至该n个晶体管中的相对应晶体管的第一负载路径端子。该n个晶体管中的每一个的体二极管的阴极可以耦合至其第一负载路径端子，并且该n个二极管中的每一个的阳极可以耦合至该n个晶体管中的相对应晶体管的第一负载路径端子。

该电路可以进一步包括与该n个电容器中的相对应电容器并联耦合的n个瞬变电压抑制(TVS)二极管和/或与该n个电容器中的相对应电容器并联耦合的n个变阻器。在一些实施例中，该电路可以进一步包括n个过载保护电路，其具有耦合至该n个晶体管中的相对应晶体管的相对应控制输入的输出，其中每个过载保护电路被配置为检测其相对应晶体管中的过载条件并且当检测到过载条件时经由相对应晶体管的控制输入关断其相对应的晶体管。该电路还可 以包括耦合至该n个过载保护电路中的每一个的总线，其中该n个过载保护电路中的每一个被配置为当检测到过载条件时在总线上声明信号，并且该n个过载保护电路中的每一个被配置为在总线上检测到从另一个过载保护电路所生成的声明信号时关断其相对应的晶体管。在一个实施例中，该过载条件包括过电流条件。

另一个一般性方面包括一种三相电机驱动电路，该三相电机驱动电路包括：第一半桥驱动电路，其具有耦合至第一负载端子的输出；第一相位分离晶体管，其具有耦合至该第一半桥驱动电路的输出的第一负载路径端子和耦合至该第一负载端子的第二负载路径端子；第一缓冲电路，其包括耦合在该第一相位分离晶体管的第一负载路径端子和浮动的共用节点之间的第一二极管，和耦合在该第一相位分离晶体管的第二负载路径端子和该浮动的共用节点之间的第二电容器。该电路进一步包括第二半桥驱动电路，其具有耦合至第二负载端子的输出；第二相位分离晶体管，其具有耦合至该第二半桥驱动电路的输出的第一负载路径端子和耦合至该第二负载端子的第二负载路径端子；第二缓冲电路，其包括耦合在该第二相位分离晶体管的第一负载路径端子和该浮动的共用节点之间的第二二极管，和耦合在该第二相位分离晶体管的第二负载路径端子和该浮动的共用节点之间的第二电容器。还包括第三半桥驱动电路，其具有耦合至第三负载端子的输出；第三相位分离晶体管，其具有耦合至该第三半桥驱动电路的输出的第一负载路径端子和耦合至该第三负载端子的第二负载路径端子；以及第三缓冲电路，其包括耦合在该第三相位分离晶体管的第一负载路径端子和该浮动的共用节点之间的第三二极管，和耦合在该第三相位分离晶体管的第二负载路径端子和该浮动的共用节点之间的第三电容器。该第一负载端子、第二负载端子和第三负载端子被配置为耦合至三相电机。该方面的其它实施例包括被配置为执行该电路的各种动作的相对应电路和系统。

实施方式可以包括以下一个或多个特征。该电路进一步包括：耦合在该第一半桥驱动电路的输出和该第一相位分离晶体管的第一 负载路径端子之间的第一扼流电感器；耦合在该第二半桥驱动电路的输出和该第二相位分离晶体管的第一负载路径端子之间的第二扼流电感器；和耦合在该第三半桥驱动电路的输出和该第三相位分离晶体管的第一负载路径端子之间的第三扼流电感器。在一个实施例中，该第一相位分离晶体管的体二极管的阴极耦合至该第一相位分离晶体管的第一负载路径端子，并且该第一二极管的阳极耦合至该第一相位分离晶体管的第一负载路径端子；该第二相位分离晶体管的体二极管的阴极耦合至该第二相位分离晶体管的第一负载路径端子，并且该第二二极管的阳极耦合至该第一相位分离晶体管的第一负载路径端子；并且该第三相位分离晶体管的体二极管的阴极耦合至该第三相位分离晶体管的第一负载路径端子，并且该第三二极管的阳极耦合至该第三相位分离晶体管的第一负载路径端子。

在一个实施例中，该第一相位分离晶体管的体二极管的阳极耦合至该第一相位分离晶体管的第一负载路径端子，并且该第一二极管的阴极耦合至该第一相位分离晶体管的第一负载路径端子；该第二相位分离晶体管的体二极管的阳极耦合至该第二相位分离晶体管的第一负载路径端子，并且该第二二极管的阴极耦合至该第一相位分离晶体管的第一负载路径端子；并且该第三相位分离晶体管的体二极管的阳极耦合至该第三相位分离晶体管的第一负载路径端子，并且该第三二极管的阴极耦合至该第三相位分离晶体管的第一负载路径端子。

该电路可以进一步包括：第一过载保护电路，其耦合至该第一相位分离晶体管的控制节点，该第一过载保护电路被配置为在该第一相位分离晶体管中检测到过载条件时关断该第一相位分离晶体管；第二过载保护电路，其耦合至该第二相位分离晶体管的控制节点，该第二过载保护电路被配置为在该第二相位分离晶体管中检测到过载条件时关断该第二相位分离晶体管；和第三过载保护电路，其耦合至该第三相位分离晶体管的控制节点，该第三过载保护电路被配置为在该第三相位分离晶体管中检测到过载条件时关断该第三 相位分离晶体管。

另一个一般方面包括一种操作电路的方法，该电路包括缓冲器电路，其被配置为耦合至n个半桥驱动器电路的输出，上述n个半桥驱动器电路耦合至n个相对应的电感性负载，其中n是大于1的整数，其中该缓冲电路包括均耦合在该n个半桥驱动器电路相对应的输出与浮动的共用节点之间的n个二极管，和均耦合在该n个半桥驱动器电路相对应的输出与该浮动的共用节点之间的n个电容器。该方法包括从该n个电感性负载中的第一负载接收具有第一方向的第一电流；从该n个电感性负载中的第二负载接收第二方向中的第二电流；并且通过该n个二极管和n个电容器中的至少一个导通所接收的第一电流和所接收的第二电流。该方面的其它实施例包括被配置为执行该方法的各种动作的相对应电路和系统。

实施方式可以包括以下一个或多个特征。该方法其中：该电路进一步包括n个晶体管，其具有耦合至该n个半桥驱动器电路的相对应输出的第一负载路径端子以及耦合至该n个电感性负载中的相对应负载的第二负载路径端子；该n个二极管中的每一个耦合在该n个晶体管中的相对应晶体管的第一负载路径端子和该浮动的共用节点之间，并且该n个电容器中的每一个耦合在该n个晶体管中相对应的晶体管的第二负载路径端子和该浮动的共用节点之间；并且该方法进一步包括在检测到过载条件时将该n个晶体管中的每一个从导通状态变换为非导通状态。

该方法可以进一步包括检测过载条件。在一个实施例中，检测过载条件包括检测该n个晶体管中的至少一个中的过电流或过电压条件。在一个实施例中，该电感性负载包括三相电机的端子；并且该方法进一步包括经由该n个半桥驱动器电路对该三相电机进行操作。

一些实施例的优势包括能够通过调节缓冲电容器的电容对过冲电压以及跨相位分离开关的电压的上升时间进行控制。一些实施例的另一有利方面是能够将例如二极管、电容器、变阻器和/或TVS的 每个缓冲电路组件接近于其相对应的电气开关进行部署。因此，该缓冲电路可以对包括电池、DC链接电容器和三相桥电路的功率回路中的杂散电感的影响免疫。

另外的优势包括相位分离开关和缓冲电路能够在例如1KHz某个频率范围以开关模式进行工作以实施电流限制功能。在一些实施例中，与一次关断模式相比，使用电流限制更易于在故障电路和正常工作的电路之间进行区分。因此，电路较不易于在出现噪声或随机电流瞬变的情况下被关断。

另外的优势包括不仅能够控制相位分离开关的过冲电压，而且还能够在降低三相桥关断时降低其过冲电压。由于该缓冲电路抑制了陡峭的上升EMF电压并且针对电机电感器续流电流形成了新的分布，所以电机电感器续流电流通过其流过三相桥的其它路径的电流也有所减小。

另外的优势包括在三相电路中的各个开关被关断时功率损耗有所降低。例如，在一些实施例中，随着缓冲电路的电容增大，在开关被关断时存在较少的电压过冲以及较少的功率损耗。

在一个或多个示例中，这里所描述的功能可以至少部分以诸如硬件组件或处理器的硬件来实施。更一般地，该技术可以以硬件、处理器、软件、固件或者其任意组合来实施。如果以软件实施，则该功能可以作为一个或多个指令或代码在计算机可读介质上进行存储或者传送并且由基于硬件的处理单元执行。计算机可读媒体可以包括计算机可读存储媒体，其对应于诸如存储媒体的有形介质，或者是包括促使计算机程序例如根据通信协议从一个地方传输至另一个地方的任意介质的通信媒体。以这种方式，计算机可读媒体通常可以对应于(1)非瞬时的有形计算机可读存储媒体或者(2)诸如信号或载波的通信介质。数据存储媒体可以是能够由一个或多个计算机或者一个或多个处理器进行访问以得到指令、代码和/或数据结构以便实施本公开所描述的技术的任意可用媒体。计算机程序产品可以包括计算机可读介质。

通过示例而非限制，这样的计算机可读存储媒体可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或者其它磁性存储设备、闪存，或者能够用来以指令或数据结构的形式存储所需程序代码并且能够被计算机访问的任意其它介质。而且，任意连接被适当称之为计算机可读介质，即计算机可读传输介质。例如，如果指令使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字订户线路(DSL)或者诸如红外、无线电和微波的无线技术从网站、服务器或其它远程源进行传送，则该同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或者诸如红外、无线电和微波的无线技术被包括在介质的定义之中。然而，应当理解的是，计算机可读存储介质和数据存储介质并不包括连接、载波、信号或其它瞬态媒体，而是相反地涉及非瞬变的有形存储媒体。如这里所使用的碟片和盘片包括紧致盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘和蓝光盘，其中碟片通常以磁性再现数据，而盘片则利用激光以光学再现数据。以上的组合也应当被包括在计算机可读媒体的范围之内。

指令可以由一个或多个处理器所执行，诸如一个或多个中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、通用微处理器、应用特定集成电路(ASIC)、现场可编程逻辑阵列(FPGA)、微处理器、微控制器或者其它等同的集成或离散逻辑电路。因此，如这里所使用的术语“处理器”可以是指以上任意结构或者适于实施这里所描述的技术的任意前述结构。此外，在一些方面，这里所描述的功能可以在被配置为用于执行这里所描述的功能的专用硬件和/或软件模块内提供。而且，该技术能够完全以一个或多个电路或逻辑部件来实施。

本公开的技术可以以各种设备或装置来实施，包括无线手机、集成电路(IC)或集成电路的集合(例如，芯片组)。本公开中描述了各种组件、模块或单元以强调被配置为执行所公开技术的设备的功能方面，但是并非必然要求通过不同的硬件单元来实现。相反，如以上所描述的，各个单元可以在硬件单元中进行组合或者由包括 如以上所描述的一个或多个处理器的互操作的硬件单元的集合结合适当软件和/或固件来提供。

虽然已经参考说明性实施例对本发明进行了描述，但是该描述并非意在以限制的含义来理解。说明性实施例的各种修改和组合以及本发明的其它实施例在参考该描述时对于本领域技术人员将是显而易见的。