[发明专利]功率栈控制系统

说明书

对相关申请的交叉引用

本申请要求2013年11月1日提交的美国专利申请No.14/069,526“功率栈控制系统”的优先权的权益，其要求2012年12月11日提交的美国临时申请No.61/735,714“被用于控制从DC或AC输入电压产生AC功率的IGBT接口板”的优先权的权益。每个申请的整体通过引用的方式为了所有目的被并入此处。

技术领域

所公开的发明处于功率控制电子设备的领域。更特别地，所公开的发明涉及功率栈控制系统，其被用于控制从DC或AC输入电压产生AC功率。

背景技术

功率栈控制系统被用于控制从DC或AC输入电压产生AC功率。现代的功率栈控制系统并入了一个或多个晶体管，例如绝缘栅双极晶体管（IGBT）。IGBT主要是三端子功率半导体器件，其形成了用于在电子器件中结合高效率和快速切换的电子开关。在现有技术中已知的功率栈控制系统在图1中被描绘，并且包括IGBT接口板（108）、IGBT驱动板（112）、主控制单元板（104）、主机CPU板（未被显示）和IGBT（116）。所述IGBT接口板（108）、IGBT驱动板（112）和IGBT（116）也被称为功率栈（108，112，116）。

已知的功率栈（108，112，116）当前由主控制单元（104）驱动，所述主控制单元（104）通常是独立的嵌入式控制板。典型的主控制单元（104）当前经由带状电缆使用并行接口（106），其使得能够直接控制所述IGBT接口板（108），其直接接口到所述IGBT驱动板（112）。所述IGBT接口板（108）和驱动板（112）两者是所述功率栈的独立部件。

所述现有的并行接口（106）方案在所述带状电缆上实施时存在一些问题：

1.在所述电缆上供给的功率和接地无法充分地支持所述IGBT接口板和驱动板（108，112）的功率和接地要求。

2.在并行接口（106）上实施的数字逻辑水平不是工业标准，其使得到所述接口板（108）上的数字逻辑部件的应用接口复杂化。

3.归因于所述并行接口（106）上的针脚的有限的数量，将足够的状态/错误信息提供回所述主控制单元（104）是不可能的。

4.所述现有的接口不支持控制多个IGBT接口板（108）或多个一般的功率栈（108，112，116）。

5.所述现有的接口不支持全局时钟的概念，其可以被用于以高精确度控制所述主控制单元和所述功率栈（108，112，116）之间的定时。

因此，存在对解决这些问题的新的功率栈控制系统的需求。本发明意在这些和其他重要的需求。

发明内容

本发明提供了功率栈控制系统，包括：串行接口连接，所述串行接口连接与多个功率栈串行电通信，所述多个功率栈包括至少一个接口板和至少一个IGBT驱动板，所述至少一个接口板与至少一个IGBT驱动板并行通信。

总体描述和下面的详细描述仅是示例性的和说明性的，并且不是对本发明的限制，如在随附的权利要求中所限定的。考虑到如此处所提供的本发明的详细描述，本发明的其他方面对本领域技术人员而言将是显而易见的。

附图说明

当结合附图阅读时，概要以及下面的详细描述被进一步理解。为了例示本发明的目的，在附图中显示了本发明的示例性实施例；然而，本发明不限于所公开的特定的方法、组成和装置。此外，附图不一定按照比例绘制。在附图中：

图1描绘了现有技术的概要。

图2(A,B,C)显示了本发明的概要。本发明适用于任何组合中的功率栈控制系统（204,210,214,218）中的所有部件，并且不依赖于特定的实施（例如，组合的接口/驱动板对单独的接口板和驱动板）。

图3描绘了串行接口星型构造，在其中所述主控制单元（302）驱动多端口开关单元（308），所述多端口开关单元（308）而又驱动各个接口板（314）或更一般地驱动所述功率栈控制系统。

图4描绘了串行接口雏菊链构造，在其中所述主控制单元（402）驱动该链中的第一接口板（408）（或更一般地驱动所述功率栈控制系统），其随后将所述主控制单元（402）的控制信息连同其状态/错误信息一起传递到该链中的下一个接口板（408）或更一般地传递到该链中的下一个功率栈控制系统。

图5（A,B）提供了当使用全局同步时钟时的主和从事件缓冲操作的概要。