TW202608024A - 電力電路及其適用之控制方法 - Google Patents

Abstract

本案為一種電力電路，包含:開關組件，包含控制端、第一及第二電流傳導端；開關驅動晶片，包含:去飽和偵測電路，包含比較器，比較器的非反向輸入端電連接於電流源及第一電流傳導端，比較器的反向輸入端接收參考電壓；以及開關驅動電路，依據比較器輸出的比較器輸出訊號輸出第一控制訊號控制開關組件；鉗位電路，於開關組件導通時，鉗位非反向輸入端上之電壓；以及電容，電連接於非反向輸入端及接地端；其中參考電壓的電壓值依據電容的電容值及開關組件的開關規格調控，且於電容的電容電壓大於參考電壓時，開關驅動電路控制開關組件斷開。

Description

電力電路及其適用之控制方法

本案屬於電力電路的技術領域，尤指一種可對開關組件的保護進行優化的電力電路及其適用之控制方法。

一般電力電路中，例如應用於電動汽車驅動器的電力電路中，會具有至少一開關組件，開關組件可例如為絕緣閘雙極電晶體(IGBT)、碳化矽功率元件(SiC-MOSFET)、矽功率元件(Si-MOSFET)及/或氮化鎵功率元件 (GaN FET)等中的任一功率半導體元件構成，以利用開關組件的切換來對電壓及/或電流進行切換。

然不同的開關組件具有不同的開關規格及特性，例如開關組件為絕緣閘雙極電晶體或碳化矽所構成時，由於絕緣閘雙極電晶體及碳化矽各自的電流保護響應時間差距極大，即絕緣閘雙極電晶體的電流保護響應時間約為10us，碳化矽的電流保護響應時間約為2us，因此相同保護線路並無法同時滿足兩者所需，例如將碳化矽的保護線路應用於保護絕緣閘雙極電晶體時，則可能因絕緣閘雙極電晶體的電流保護響應時間較慢，導致保護線路容易受干擾而存在保護誤動作風險，因此傳統的電力電路的泛用性不佳。

因此，如何發展可保護不同開關規格及特性的開關組件的電力電路及其適用之控制方法，實為本領域急需面對的課題。

本案為一種電力電路及其適用之控制方法，電力電路可滿足不同特性的開關組件的電流保護響應時間而進行保護，使得電力電路的泛用性提升。

為達上述目的，本案之一實施態樣為提供一種電力電路，包含:至少一開關組件，包含控制端、第一電流傳導端及第二電流傳導端，其中至少一開關組件包含第一開關組件；開關驅動晶片，用以控制至少一開關組件的運作，且包含:去飽和偵測電路，包含比較器，比較器的非反向輸入端電連接於第一電流源及每一第一電流傳導端，比較器的反向輸入端電連接於可調整電壓源，以接收可調整電壓源所提供參考電壓；以及第一開關驅動電路，與比較器的輸出端及第一開關組件的控制端電連接，第一開關驅動電路用以依據比較器的輸出端所輸出的比較器輸出訊號對應輸出第一控制訊號至控制端，以控制第一開關組件的運作；以及鉗位電路，電連接於非反向輸入端及每一第一電流傳導端之間，用以於至少一開關組件導通時，鉗位非反向輸入端上之電壓；以及電容，電連接於非反向輸入端及接地端之間，且具有電容電壓；其中參考電壓的電壓值依據電容的電容值以及至少一開關組件的開關規格進行調控，且於電容電壓大於參考電壓時，第一開關驅動電路控制第一開關組件斷開。

為達上述目的，本案之另一實施態樣為提供一種控制方法，應用於電力電路，電力電路包含至少一開關組件、開關驅動晶片、鉗位電路及電容，其中每一開關組件包含控制端、第一電流傳導端及第二電流傳導端，其中至少一開關組件包含第一開關組件；開關驅動晶片用以控制至少一開關組件的運作，且包含去飽和偵測電路及第一開關驅動電路，去飽和偵測電路包含比較器，比較器的非反向輸入端電連接於第一電流源及每一第一電流傳導端，比較器的反向輸入端電連接於一可調整電壓源，以接收可調整電壓源所提供參考電壓，第一開關驅動電路與比較器的輸出端及對應的開關組件的控制端電連接，第一開關驅動電路用以依據比較器的輸出端所輸出的比較器輸出訊號而對應輸出第一控制訊號至控制端，以控制第一開關組件的運作，鉗位電路電連接於非反向輸入端及每一第一電流傳導端之間，用以於至少一開關組件導通時，鉗位非反向輸入端上之電壓；電容電連接於非反向輸入端及接地端之間，且具有電容電壓，控制方法包含:(S1)依據電容的電容值以及第一開關組件的開關規格對參考電壓的電壓值進行調控；以及(S2)於電容電壓大於參考電壓時，第一開關驅動電路依據比較器輸出訊號而對應輸出第一控制訊號，以控制第一開關組件斷開。

體現本案特徵與優點的一些典型實施例將在後段的說明中詳細敘述。應理解的是本案能夠在不同的態樣上具有各種的變化，其皆不脫離本案的範圍，且其中的說明及圖示在本質上當作說明之用，而非架構於限制本案。

請參閱第1圖，其為本案第一較佳實施例之電力電路的結構示意圖。本實施例的電力電路1可應用於例如電動汽車驅動器中，且包含至少一開關組件、開關驅動晶片3、鉗位電路4及電容Cblk。至少一開關組件，例如第1圖中所示的第一開關組件2a，可為但不限於由絕緣閘雙極電晶體、碳化矽功率元件、矽功率元件及/或氮化鎵功率元件等中的任一功率半導體元件構成，且包含控制端T1、第一電流傳導端T2及第二電流傳導端T3。

開關驅動晶片3與每一開關組件的控制端T1電連接，例如與第一開關組件2a的控制端T1電連接，用以控制第一開關組件2a的運作，且包含去飽和偵測電路30以及至少一開關驅動電路。去飽和偵測電路30與第一開關組件2a的第一電流傳導端T2及每一開關驅動電路電連接，用以提供比較器輸出訊號Vd給每一開關驅動電路，去飽和偵測電路30包含比較器CP，比較器CP的非反向輸入端電連接於第一電流源CS1及第一電流傳導端T2，比較器CP的反向輸入端電連接於可調整電壓源Uref而接收可調整電壓源Uref提供的參考電壓，其中參考電壓的電壓值依據電容Cblk的電容值以及第一開關組件2a的開關規格進行調控。於一些實施例中，第一電流源CS1更與電壓源VDD電連接。

至少一開關驅動電路，例如第1圖所示的第一開關驅動電路31a，與比較器CP的輸出端及第一開關組件2a的控制端T1電連接，第一開關驅動電路31a用以輸出第一控制訊號至控制端T1，以控制對應的第一開關組件2a的運作，其中第一控制訊號的電壓準位更依據比較器CP的輸出端所輸出的比較器輸出訊號Vd為高準位電壓或低準位電壓而調整。

鉗位電路4的第一端電連接於比較器CP的非反向輸入端，鉗位電路4的第二端電連接於第一開關組件2a的第一電流傳導端T2，鉗位電路4用以於第一開關組件2a導通時，鉗位比較器CP的非反向輸入端上之電壓。電容Cblk的第一端電連接於比較器CP的非反向輸入端及鉗位電路4的第一端，電容Cblk的第二端電連接於接地端G，且電容Cblk具有電容電壓。

當第一開關組件2a發生異常而短路時，電容Cblk的電容電壓會提高，並反應在比較器CP的非反向輸入端上，使得比較器CP的非反向輸入端的電壓大於可調整電壓源Uref提供的參考電壓，此時比較器輸出訊號Vd便為高準位電壓，故第一開關驅動電路31a便輸出對應的第一控制訊號至第一開關組件2a的控制端T1，以控制對應的第一開關組件2a斷開來保護第一開關組件2a。

於本案中，由於可調整電壓源Uref提供的參考電壓的電壓值依據電容Cblk的電容值以及第一開關組件2a的開關規格而自由設定大小，因此當第一開關組件2a例如由絕緣閘雙極電晶體所構成時，可調整電壓源Uref的參考電壓的電壓值變大，使第一開關組件2a的電流保護響應時間滿足在10us內，反之，當第一開關組件2a例如由碳化矽所構成時，則可調整電壓源Uref的參考電壓的電壓值變小，使第一開關組件2a的電流保護響應時間滿足在2us內，因此本案的電力電路1無論第一開關組件2a的開關規格為何，皆可滿足第一開關組件2a的電流保護響應時間，使得電力電路1的泛用性大。

於一些實施例中，可調整電壓源Uref的參考電壓可由開關驅動晶片3內部產生或者是在開關驅動晶片3的腳位外接一個可變動的外部電壓。另外，鉗位電路4包含第一電阻R1及第一二極體D1。第一電阻R1的第一端電連接於比較器CP的非反向輸入端，第一電阻R1的第二端電連接於第一二極體D1的陽極端。第一二極體D1的陰極端電連接於第一開關組件2a的第一電流傳導端T2。於其他實施例中，電容Cblk的電容值可為1000pF，以提升電力電路1的抗干擾能力，但不以此為限，電容Cblk的電容值依第一開關組件2a的特性而調整，而藉由加大電容Cblk的電容值，可提高抗干擾耐受應外，還可以滿足保護時間需求。

於一些實施例中，電力電路1更包含控制迴路5，控制迴路5的第一輸入端Fault電連接於比較器CP的輸出端而接收比較器輸出訊號Vd，控制迴路5的第一輸出端Fault_out則依據第一輸入端所接收的比較器輸出訊號Vd輸出告警訊號，控制迴路5的第二輸入端Gate_IN電連接於微控制單元(未圖示)，以接收微控制單元所輸出的控制訊號，而控制迴路5則參照第二輸入端Gate_IN進行邏輯控制，控制迴路5的第二輸出端PWM_IN電連接於第一開關驅動電路31a，用以根据控制迴路5於第二輸入端Gate_IN的邏輯控制提供脈衝寬度調變訊號，以控制第一開關組件2a的控制端T1。

於一些實施例中，第一開關驅動電路31a包含邏輯電路310及開關切換電路311，邏輯電路310的第一輸入端電連接於比較器CP的輸出端而接收比較器輸出訊號Vd，邏輯電路310的第二輸入端電連接於控制迴路5的第二輸出端PWM_IN而接收脈衝寬度調變訊號，邏輯電路310依據脈衝寬度調變訊號及比較器輸出訊號Vd而於邏輯電路310的輸出端輸出第一切換訊號至開關切換電路311。開關切換電路311包含第一開關Q1及第二開關Q2。第一開關Q1的控制端電連接於邏輯電路310的輸出端，第一開關Q1的第一電流傳導端電連接於第一電壓源VDD1，第一電壓源VDD1連接於電壓源VDD。第二開關Q2的控制端電連接於邏輯電路310的輸出端，第二開關Q2的第一電流傳導端電連接於第一開關Q1的第二電流傳導端及對應的第一開關組件2a的控制端T1，且第一開關驅動電路31a輸出的第一控制訊號是由第二開關Q2的第一電流傳導端及第一開關Q1的第二電流傳導端傳送至第一開關組件2a，又第二開關Q2的第一電流傳導端電連接於接地端G。當第一開關組件2a發生異常而短路，使得比較器輸出訊號Vd為高準位電壓時，邏輯電路310輸出的第一切換訊號控制第一開關Q1關斷而第二開關Q2導通，進而控制對應的第一開關組件2a斷開來保護第一開關組件2a

於一些實施例中，電力電路1更包含第二電流源CS2，電連接於第一開關驅動電路31a之第一開關Q1的第一電流傳導端及電容Cblk的第一端之間，且由第二電阻R2所構成，第二電流源CS2用以產生額外充電電流對電容Cblk充電，使得電容Cblk在容值增加的情況下仍可以滿足第一開關組件2a的電流保護響應時間。

請參閱第2圖，其為本案第二較佳實施例之電力電路的結構示意圖。於一些實施例中，如第2圖所示，電力電路1更包含第一電壓保護電路，第一電壓保護電路由第二二極體D2構成，其中第二二極體D2的陰極端電連接於電壓源VDD，第二二極體D2的陽極端電連接於鉗位電路4的第一端及比較器CP的非反向輸入端之間，第一電壓保護電路可在出現異常突發暫態高壓 (ELECTROSTATIC DISCHARGE，ESD)下提供導通路徑，更進一步說明，當異常突發暫態高壓出現而使第二二極體D2的陽極端上的電壓大於電壓源VDD的電壓時，第二二極體D2導通，使暫態能量流入電壓源VDD的線路而由其路徑上的電容吸收此暫態能量，進而達成過壓保護的功能。

於其他實施例中，電力電路1更包含第二電壓保護電路，第二電壓保護電路由稽納二極體Z構成，其中稽納二極體Z的陰極端電連接於鉗位電路4的第一端及比較器CP的非反向輸入端之間，稽納二極體Z的陽極端電連接接地端G，第二電壓保護電路可在出現異常突發暫態高壓下提供導通路徑，更進一步說明，當異常突發暫態高壓出現而使稽納二極體Z的陰極端的電壓大於稽納二極體Z的崩潰電壓時，稽納二極體Z便導通，使暫態能量經由稽納二極體Z流入接地端G而不流入開關驅動晶片3的內部，進而藉由改變雜訊路徑達成過壓保護的功能。電力電路1可包含第一電壓保護電路及第二電壓保護電路的其中之一或是或同時包含。

請參閱第3圖，其為本案第三較佳實施例之電力電路的結構示意圖。本實施例的電力電路1a的部分電路結構與第2圖所示之電力電路1的電路結構相似，故以相同符號標示代表電路結構相似，並不再贅述。於本實施例中，電力電路1a除了包含第一開關組件2a外，更包含第二開關組件2b，第二開關組件包含控制端T4、第一電流傳導端T5及第二電流傳導端T6。於一些實施例中，第二開關組件2b可由絕緣閘雙極電晶體、碳化矽功率元件、矽功率元件及/或氮化鎵功率元件等中的任一功率半導體元件所構成，且第一開關組件2a與第二開關組件2b更由不同功率半導體元件類型構成，例如第一開關組件2a可由碳化矽所構成，第二開關組件2b可由絕緣閘雙極電晶體所構成。

此外，開關驅動晶片3除了包含第一開關驅動電路31a外，更包含第二開關驅動電路31b，第二開關驅動電路31b與比較器CP的輸出端及第二開關組件2b的控制端T4電連接，第二開關驅動電路31b用以輸出第二控制訊號至控制端T4，以控制第二開關組件2b的運作，其中第二控制訊號的電壓準位更依據比較器CP的輸出端所輸出的比較器輸出訊號Vd為高準位電壓或低準位電壓而調整。

此外，控制迴路5a更包含第三輸入端Gate_IN1及第三輸出端PWM_IN1。第三輸入端Gate_IN1電連接於微控制單元，以接收微控制單元所輸出的控制訊號，而控制迴路5a則參照第三輸入端Gate_IN1進行邏輯控制。第三輸出端PWM_IN1電連接於第二開關驅動電路31b，用以根据控制迴路5a於第三輸入端Gate_IN1的邏輯控制提供另一脈衝寬度調變訊號，以控制第二開關組件2b的控制端T4。

於一些實施例中，第二開關驅動電路31b包含邏輯電路312及開關切換電路313，邏輯電路312的第一輸入端電連接於比較器CP的輸出端而接收比較器輸出訊號Vd，邏輯電路312的第二輸入端電連接於控制迴路5a的第三輸出端PWM_IN1而接收脈衝寬度調變訊號，邏輯電路310依據第三輸出端PWM_IN1所輸出的脈衝寬度調變訊號及比較器輸出訊號Vd而於邏輯電路310的輸出端輸出第二切換訊號至開關切換電路313。開關切換電路313包含第一開關Q3及第二開關Q4。第一開關Q3的控制端電連接於邏輯電路312的輸出端，第一開關Q3的第一電流傳導端電連接於第二電壓源VDD2，第二電壓源VDD2連接於電壓源VDD。第二開關Q4的控制端電連接於邏輯電路312的輸出端，第二開關Q4的第一電流傳導端電連接於第一開關Q3的第二電流傳導端及第二開關組件2b的控制端T1，且第二開關驅動電路31b輸出的第二控制訊號是由第二開關Q4的第一電流傳導端及第一開關Q3的第二電流傳導端傳送至第二開關組件2b，又第二開關Q2的第一電流傳導端電連接於接地端。當第二開關組件2b發生異常而短路，使得比較器輸出訊號Vd為高準位電壓時，邏輯電路312輸出的第四控制訊號控制第三開關Q3關斷而第四開關Q4導通，進而控制第第二開關組件2b斷開來保護第二開關組件2b。

此外，於一些實施例中，電力電路1a更包含第三電流源CS3，電連接於第二開關驅動電路31b之第一開關Q3的第一電流傳導端及電容Cblk的第一端之間，且由第三電阻R3所構成，第三電流源CS3用以產生額外充電電流對電容Cblk充電，使得電容Cblk在容值增加的情況下仍可以滿足第一開關組件2a的電流保護響應時間。

再者，又於一些實施例中，依據第一開關組件2a與第二開關組件2b的Vgs規格，電壓源VDD電壓經分別電壓調節(regulate)供給第一電壓源VDD1、第二電壓源VDD2不同電壓；其中，例如當第一開關組件2a與第二開關組件2b的Vgs規格不同時，電壓源VDD電壓經分別電壓調節(regulate)供給第一電壓源VDD1、第二電壓源VDD2不同電壓；舉例來說，若第一開關組件2a選擇Vgs為15V 的IGBT，且第二開關組件2b選擇Vgs為8V 的GaN時，VDD電壓分別調節電壓供給15V電壓源至第一電壓源VDD1以及供給8V電壓源至第二電壓源VDD。

於前述實施例中，電壓源VDD、第一電壓源VDD1、第二電壓源VDD2也可以為電力電路所在的系統經由周邊電路(圖中未顯示)所提供的不同電壓源，例如，電力電路設置在主板上，則由主板提供不同電壓源。

請參閱第4A圖、第4B圖、第4C圖及第4D圖，第4A圖至第4D圖分別為第3圖所示的電力電路在不同模式下時，第一開關組件的控制端所接收的第一控制訊號及第二開關組件的控制端所接收的第二控制訊號的波形示意圖。首先，若第一開關組件2a與第二開關組件2b運作在第一模式，即第4A圖所示，第一開關組件2a與第二開關組件2b同時導通及關閉時，則可調整電壓源Uref提供的參考電壓在第一開關組件2a與第二開關組件2b開始導通時調控為第一準位電壓，例如14V，其中14V為由絕緣閘雙極電晶體所構成的第二開關組件2b的電流保護響應時間所對應的電壓。當第一開關組件2a與第二開關組件2b完全導通時，可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓，例如6V，其中6V為由碳化矽所構成的第一開關組件2a的電流保護響應時間所對應的電壓。當第一開關組件2a與第二開關組件2b由完全導通開始關斷時，則可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第一準位電壓。

若第一開關組件2a與第二開關組件2b運作在第二模式，即第4B圖所示，第一開關組件2a與第二開關組件2b同時導通，但第一開關組件2a開始關斷的時間晚於第二開關組件2b開始關斷的時間，則可調整電壓源Uref提供的參考電壓在第一開關組件2a與第二開關組件2b開始導通時調控為第一準位電壓。當第一開關組件2a與第二開關組件2b完全導通時，可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓。當第二開關組件2b由完全導通開始關斷時，則可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓。

若第一開關組件2a與第二開關組件2b運作在第三模式，即第4C圖所示，第一開關組件2a開始導通的時間早於第二開關組件2b開始導通的時間，而第一開關組件2a開始關斷的時間晚於第二開關組件2b開始關斷的時間，則可調整電壓源Uref提供的參考電壓在第一開關組件2a開始導通時調控為第二準位電壓。當第一開關組件2a與第二開關組件2b完全導通時，可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓。當第二開關組件2b由完全導通開始關斷時，則可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓。

若第一開關組件2a與第二開關組件2b運作在第四模式，即第4D圖所示，第二開關組件2b開始導通的時間早於第一開關組件2a開始導通的時間，而第一開關組件2a開始關斷的時間晚於第二開關組件2b開始關斷的時間，則可調整電壓源Uref提供的參考電壓在第二開關組件2b開始導通時調控為第一準位電壓。當第一開關組件2a與第二開關組件2b完全導通時，可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓。當第二開關組件2b由完全導通開始關斷時，則可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓。

請參閱第5圖，其係為應用於第1圖所示之電力電路的控制方法的步驟流程圖。本實施例的控制方法可應用於第1圖所示之電力電路1中，且包含以下步驟。

步驟(S1)，依據電容Cblk的電容值以及第一開關組件2a的開關規格對參考電壓的電壓值進行調控。

步驟(S2)，於電容Cblk的電容電壓大於參考電壓時，第一開關驅動電路31a依據比較器輸出訊號而對應輸出第一控制訊號，以控制第一開關組件2a斷開。

請參閱第6圖，其係為應用於第3圖所示之電力電路的控制方法的步驟流程圖，本實施例的控制方法可應用於第3圖所示之電力電路1a中，且包含以下步驟。

步驟(S10)，依據電容Cblk的電容值、第一開關組件2a及第二開關組件2b的開關規格對參考電壓的電壓值進行調控。

步驟(S20)，於電容Cblk的電容電壓大於參考電壓時，第一開關驅動電路31a依據比較器輸出訊號而對應輸出第一控制訊號，以控制第一開關組件2a斷開，且第二開關驅動電路31b依據比較器輸出訊號而對應輸出第二控制訊號，以控制第二開關組件2b斷開。

於一些實施例中，若第一開關組件2a與第二開關組件2b同時導通及關閉時，則在步驟(S1)中，可調整電壓源Uref提供的參考電壓在第一開關組件2a與第二開關組件2b開始導通時調控為第一準位電壓，且當第一開關組件2a與第二開關組件2b完全導通時，可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓，且當第一開關組件2a與第二開關組件2b由完全導通開始關斷時，則可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第一準位電壓。

於一些實施例中，若第一開關組件2a與第二開關組件2b同時導通，且第一開關組件2a開始關斷的時間晚於第二開關組件2b開始關斷的時間，則在步驟(S1)中，可調整電壓源Uref提供的參考電壓在第一開關組件2a與第二開關組件2b開始導通時調控為第一準位電壓，且當第一開關組件2a與第二開關組件2b完全導通時，可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓，且當第二開關組件2b由完全導通開始關斷時，可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓。

於一些實施例中，若第一開關組件2a開始導通的時間早於第二開關組件2b開始導通的時間，而第一開關組件2a開始關斷的時間晚於第二開關組件2b開始關斷的時間，則在步驟(S1)中，可調整電壓源Uref提供的參考電壓在第一開關組件2a開始導通時調控為第二準位電壓，且當第一開關組件2a與第二開關組件2b完全導通時，可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓，且當第二開關組件2b由完全導通開始關斷時，可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓。

於一些實施例中，若第二開關組件2b開始導通的時間早於第一開關組件2a開始導通的時間，而第一開關組件2a開始關斷的時間晚於第二開關組件2b開始關斷的時間，則在步驟(S1)中，可調整電壓源Uref提供的參考電壓在第二開關組件2b開始導通時調控為第一準位電壓，且當第一開關組件2a與第二開關組件2b完全導通時，可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓，且當第二開關組件2b由完全導通開始關斷時，則可調整電壓源Uref提供的參考電壓調控為第二準位電壓。

綜上所述，本案提供一種電力電路及其適用之控制方法，其中開關驅動晶片內的開關驅動電路的比較器的反向輸入端電連接於可調整電壓源，以接收可調整電壓源提供的參考電壓，故可藉由調控參考電壓來可滿足不同特性的開關組件的電流保護響應時間，以對不同規格的開關組件進行保護，因此本案的電力電路的泛用性大。

1、1a:電力電路 3:開關驅動晶片 4:鉗位電路 Cblk:電容 2a:第一開關組件 T1、T4:控制端 T2、T5:第一電流傳導端 T3、T6:第二電流傳導端 G:接地端 30:去飽和偵測電路 CP:比較器 CS1:第一電流源 Uref:可調整電壓源 VDD:電壓源 31a:第一開關驅動電路 Vd:比較器輸出訊號 R1:第一電阻 D1:第一二極體 5、5a:控制迴路 Fault:第一輸入端 Fault_out:第一輸出端 Gate_IN:第二輸入端 PWM_IN:第二輸出端 310、312:邏輯電路 311、313:開關切換電路 Q1、Q3:第一開關 Q2、Q4:第二開關 CS2:第二電流源 R2:第二電阻 D2:第二二極體 Z:稽納二極體 2b:第二開關組件 31b:第二開關驅動電路 Gate_IN1:第三輸入端 PWM_IN1:第三輸出端 CS3:第三電流源 VDD1:第一電壓源 VDD2:第二電壓源 S1~S2、S10~S20:控制方法的步驟

第1圖為本案第一較佳實施例之電力電路的結構示意圖； 第2圖為本案第二較佳實施例之電力電路的結構示意圖； 第3圖為本案第三較佳實施例之電力電路的結構示意圖； 第4A圖、第4B圖、第4C圖及第4D圖分別為第3圖所示的電力電路在不同模式下時，第一開關組件的控制端所接收的第一控制訊號及第二開關組件的控制端所接收的第二控制訊號的波形示意圖； 第5圖為應用於第1圖所示之電力電路的控制方法的步驟流程圖；以及 第6圖為應用於第3圖所示之電力電路的控制方法的步驟流程圖。

1:電力電路

3:開關驅動晶片

4:鉗位電路

Cblk:電容

2a:第一開關組件

T1:控制端

T2:第一電流傳導端

T3:第二電流傳導端

G:接地端

30:去飽和偵測電路

CP:比較器

CS1:第一電流源

Uref:可調整電壓源

VDD:電壓源

31a:第一開關驅動電路

Vd:比較器輸出訊號

R1:第一電阻

D1:第一二極體

5:控制迴路

Fault:第一輸入端

Fautt_out:第一輸出端

Gate_IN:第二輸入端

PWM_IN:第二輸出端

310:邏輯電路

311:開關切換電路

Q1:第一開關

Q2:第二開關

CS2:第二電流源

R2:第二電阻

Claims (20)

1. 一種電力電路，包含: 至少一開關組件，每一該開關組件包含一控制端、一第一電流傳導端及一第二電流傳導端，其中該至少一開關組件包含一第一開關組件； 一開關驅動晶片，用以控制該至少一開關組件的運作，且包含: 一去飽和偵測電路，包含一比較器，該比較器的一非反向輸入端電連接於一第一電流源及每一該第一電流傳導端，該比較器的一反向輸入端電連接於一可調整電壓源，以接收該可調整電壓源所提供一參考電壓；以及 一第一開關驅動電路，與該比較器的一輸出端及該第一開關組件的該控制端電連接，該第一開關驅動電路用以依據該比較器的該輸出端所輸出的一比較器輸出訊號對應輸出一第一控制訊號至該控制端，以控制該第一開關組件的運作； 一鉗位電路，電連接於該非反向輸入端及每一該第一電流傳導端之間，用以於該至少一開關組件導通時，鉗位該非反向輸入端上之電壓；以及 一電容，電連接於該非反向輸入端及一接地端之間，且具有一電容電壓； 其中該參考電壓的電壓值依據該電容的電容值以及該至少一開關組件的開關規格進行調控，且於該電容電壓大於該參考電壓時，該第一開關驅動電路控制該第一開關組件斷開。
2. 如請求項1所述的電力電路，其中該參考電壓由該開關驅動晶片內部產生或者是由與該開關驅動晶片的一腳位外接的一外部電壓所提供。
3. 如請求項1所述的電力電路，其中該鉗位電路包含一第一電阻及一第一二極體，該第一電阻的一第一端電連接於該比較器的該非反向輸入端，該第一電阻的一第二端電連接於該第一二極體的一陽極端，該第一二極體的一陰極端電連接於該第一開關組件的該第一電流傳導端。
4. 如請求項1所述的電力電路，其中該電容的電容值為1000pF。
5. 如請求項1所述的電力電路，其中該電力電路更包含一第二電流源，電連接於該第一開關驅動電路及該電容之間，且由一第二電阻所構成，該第二電流源用以產生額外的一充電電流對該電容充電。
6. 如請求項1所述的電力電路，其中該電力電路更包含一第一電壓保護電路，該第一電壓保護電路由一第二二極體構成，該第二二極體的一陰極端電連接於一電壓源，該第二二極體的一陽極端電連接於該鉗位電路及該比較器的該非反向輸入端之間。
7. 如請求項1所述的電力電路，其中該電力電路更包含一第二電壓保護電路，該第二電壓保護電路由一稽納二極體構成，其中該稽納二極體的一陰極端電連接於該鉗位電路及該比較器的該非反向輸入端之間，該稽納二極體的一陽極端電連接該接地端。
8. 如請求項1所述的電力電路，其中該開關組件進一步包含一第二開關組件，該第一開關組件與該第二開關組件係不同功率半導體元件類型。
9. 如請求項8所述的電力電路，其中該第一開關組件與該第二開關組件係具有不同電流保護響應時間，且該開關驅動晶片更包含一第二開關驅動電路，該第二開關驅動電路與該比較器的該輸出端及該第二開關組件的該控制端電連接，該第二開關驅動電路用以依據該比較器輸出訊號對應輸出一第二控制訊號至該第二開關組件的該控制端，以控制該第二開關組件的運作。
10. 如請求項9所述的電力電路，其中該第一開關組件與該第二開關組件同時導通及關閉，且該參考電壓在該第一開關組件與該第二開關組件開始導通時調控為一第一準位電壓，其中該第一準位電壓為該第二開關組件的電流保護響應時間所對應的電壓，而該第一開關組件與該第二開關組件完全導通時，該參考電壓調控為一第二準位電壓，其中該第二準位電壓為該第一開關組件的電流保護響應時間所對應的電壓，當該第一開關組件與該第二開關組件由完全導通開始關斷時，該參考電壓調控為該第一準位電壓。
11. 如請求項9所述的電力電路，其中該第一開關組件與該第二開關組件同時導通，而該第一開關組件開始關斷的時間晚於該第二開關組件開始關斷的時間，且該參考電壓在該第一開關組件與該第二開關組件開始導通時調控為一第一準位電壓，而於該第一開關組件與該第二開關組件完全導通時，該參考電壓調控為一第二準位電壓，且當該第二開關組件由完全導通開始關斷時，該參考電壓調控為該第二準位電壓。
12. 如請求項9所述的電力電路，其中該第一開關組件開始導通的時間早於該第二開關組件開始導通的時間，而該第一開關組件開始關斷的時間晚於該第二開關組件開始關斷的時間，且該參考電壓在該第一開關組件開始導通時調控為一第二準位電壓，而於該第一開關組件與該第二開關組件完全導通時，該參考電壓調控為該第二準位電壓，而當該第二開關組件由完全導通開始關斷時，該參考電壓調控為該第二準位電壓。
13. 如請求項9所述的電力電路，其中該第二開關組件開始導通的時間早於該第一開關組件開始導通的時間，而該第一開關組件開始關斷的時間晚於該第二開關組件開始關斷的時間，且該參考電壓在該第二開關組件開始導通時調控為一第一準位電壓，於該第一開關組件與該第二開關組件完全導通時，該參考電壓調控為一第二準位電壓，當該第二開關組件由完全導通開始關斷時，該參考電壓調控為該第二準位電壓。
14. 如請求項9所述的電力電路，其中該電壓源依據該第一開關組件與該第二開關組件的Vgs規格而分別經電壓調節供給一第一電壓源及一第二電壓源不同電壓。
15. 一種控制方法，應用於一電力電路，該電力電路包含至少一開關組件、一開關驅動晶片、一鉗位電路及一電容，其中每一該開關組件包含一控制端、一第一電流傳導端及一第二電流傳導端，其中該至少一開關組件包含一第一開關組件；該開關驅動晶片用以控制該至少一開關組件的運作，且包含一去飽和偵測電路及一第一開關驅動電路，該去飽和偵測電路包含一比較器，該比較器的一非反向輸入端電連接於一第一電流源及每一該第一電流傳導端，該比較器的一反向輸入端電連接於一可調整電壓源，以接收該可調整電壓源所提供一參考電壓，該第一開關驅動電路與該比較器的一輸出端及對應的該開關組件的該控制端電連接，該第一開關驅動電路用以依據該比較器的該輸出端所輸出的一比較器輸出訊號而對應輸出一第一控制訊號至該控制端，以控制該第一開關組件的運作，該鉗位電路電連接於該非反向輸入端及每一該第一電流傳導端之間，用以於該至少一開關組件導通時，鉗位該非反向輸入端上之電壓；該電容電連接於該非反向輸入端及一接地端之間，且具有一電容電壓，該控制方法包含: (S1)依據該電容的電容值以及該第一開關組件的開關規格對該參考電壓的電壓值進行調控；以及 (S2)於該電容電壓大於該參考電壓時，該第一開關驅動電路依據該比較器輸出訊號而對應輸出該第一控制訊號，以控制該第一開關組件斷開。
16. 如請求項15所述的控制方法，其中該至少一該開關組件進一步包含一第二開關組件，該第一開關組件與該第二開關組件係不同功率半導體元件類型，且該第一開關組與該第二開關組件係具有不同電流保護響應時間，且該開關驅動晶片更包含一第二開關驅動電路，該第二開關驅動電路與該比較器的該輸出端及該第二開關組件的該控制端電連接，該第二開關驅動電路用以依據該比較器輸出訊號對應輸出一第二控制訊號至該第二開關組件的該控制端，以控制該第二開關組件的運作，且於該步驟(S1)中，更依據該第二開關組件的開關規格對該參考電壓的電壓值進行調控，而於該步驟(S2)中，於該電容電壓大於該參考電壓時，該第二開關驅動電路依據該比較器輸出訊號而對應輸出第二控制訊號，以控制該第二開關組件斷開。
17. 如請求項16所述的控制方法，其中該第一開關組件與該第二開關組件同時導通及關閉，且在該步驟(S1)中，該參考電壓在該第一開關組件與該第二開關組件開始導通時調控為一第一準位電壓，其中該第一準位電壓為該第二開關組件的電流保護響應時間所對應的電壓，而該第一開關組件與該第二開關組件完全導通時，該參考電壓調控為一第二準位電壓，其中該第二準位電壓為該第一開關組件的電流保護響應時間所對應的電壓，當該第一開關組件與該第二開關組件由完全導通開始關斷時，該參考電壓調控為該第一準位電壓。
18. 如請求項16所述的控制方法，其中該第一開關組件與該第二開關組件同時導通，而該第一開關組件開始關斷的時間晚於該第二開關組件開始關斷的時，且在該步驟(S1)中，該參考電壓在該第一開關組件與該第二開關組件開始導通時調控為一第一準位電壓，而於該第一開關組件與該第二開關組件完全導通時，該參考電壓調控為一第二準位電壓，且當該第二開關組件由完全導通開始關斷時，該參考電壓調控為該第二準位電壓。
19. 如請求項16所述的控制方法，其中該第一開關組件開始導通的時間早於該第二開關組件開始導通的時間，而該第一開關組件開始關斷的時間晚於該第二開關組件開始關斷的時間，且在該步驟(S1)中，該參考電壓在該第一開關組件開始導通時調控為一第二準位電壓，而於該第一開關組件與該第二開關組件完全導通時，該參考電壓調控為該第二準位電壓，而當該第二開關組件由完全導通開始關斷時，該參考電壓調控為該第二準位電壓。
20. 如請求項16所述的控制方法，其中該第二開關組件開始導通的時間早於該第一開關組件開始導通的時間，而該第一開關組件開始關斷的時間晚於該第二開關組件開始關斷的時間，且在該步驟(S1)中該參考電壓在該第二開關組件開始導通時調控為一第一準位電壓，於該第一開關組件與該第二開關組件完全導通時，該參考電壓調控為一第二準位電壓，當該第二開關組件由完全導通開始關斷時，該參考電壓調控為該第二準位電壓。