[发明专利]栅极驱动器处的电源开关电流估计器

权利要求书

1.一种电源开关电流估计器(10)，包括：

固态电源开关(13)，其连接到控制端(22)、输入电流电源接线端(16)、输出电流电源接线端(18)、以及至少一个感测引线接线端(20)、(24)，其中一个或多个寄生元件定义了每个感测引线接线端(20)、(24)与对应的电源接线端(16)、(18)之间的电通道；

驱动器单元(14)，其连接到所述控制端(22)和至少一个感测引线接线端(24)，所述驱动器单元(14)选择性地开启和关断所述电源开关(13)；

电流估计器(30)，其配置成响应于一个或多个开关事件生成实时流过所述固态电源开关(13)的电流的估计电平，电流的所述估计电平基于至少一个所述寄生元件的值，以使得负载电流的所述估计电平基本对应于流过所述固态电源开关(13)的负载电流的实际电平。

2.根据权利要求1所述的电源开关电流估计器(10)，其中，所述固态电源开关(13)包括IGBT器件，所述控制端(22)是所述IGBT器件(13)的栅极驱动接线端，所述输入电流电源接线端(16)是所述IGBT器件(13)的集电极接线端，以及所述输出电流电源接线端(18)是所述IGBT器件(13)的发射极接线端。

3.根据权利要求1所述的电源开关电流估计器(10)，其中，所述电流估计器(30)包括加法器(32)，所述加法器(32)配置成通过基于一个或多个所述寄生元件的值的预定义的加权因子，确定测量的和积分的电压以及电流信号的加权平均。

4.根据权利要求3所述的电源开关电流估计器(10)，其中，所述加法器(32)进一步配置成基于由所述驱动器单元(14)生成的驱动电压的导数或时间步长增量商数来确定所述加权平均，其中所述驱动电压的导数或时间步长增量商数基于一个或多个所述寄生元件的值来加权。

5.根据权利要求1所述的电源开关电流估计器(10)，其中，所述电流估计器(30)进一步配置成基于在电源开关(13)开启或关断事件期间在电流电源接线端(18)和对应的感测引线接线端(24)之间生成的电压，生成流过所述固态电源开关(13)的电流的估计电平。

6.根据权利要求1所述的电源开关电流估计器(10)，其中，所述电流估计器(30)进一步配置成基于在响应于一个或多个开关事件的电源开关(13)预定义的开启或关断事件周期期间、在所述输入电流电源接线端(16)和所述输入电流感测引线接线端(20)之间生成的电压，生成流过所述固态电源开关(13)的电流的估计电平。

7.根据权利要求1所述的电源开关电流估计器(10)，其中，所述电流估计器(30)进一步配置成基于对应的寄生元件权重因子，生成流过所述固态电源开关(13)的电流的所述估计电平。

8.根据权利要求1所述的电源开关电流估计器(10)，其中，所述电流估计器(30)进一步配置成基于在电源开关(13)开启或关断事件期间、在所述输出电流电源接线端(18)和所述输出电流感测引线接线端(24)之间生成的电压，生成流过所述固态电源开关(13)的电流的估计电平。

9.根据权利要求1所述的电源开关电流估计器(10)，其中，所述电流估计器(30)包括全阶观测器或降阶观测器，以及进一步包括配置成含有噪声效应的卡尔曼滤波器，其中所述观测器和卡尔曼滤波器共同配置成响应于观测的输入信号，生成流过所述固态电源开关(13)的电流的所述估计电平。

10.根据权利要求1所述的电源开关电流估计器(10)，进一步包括高分辨率低电压传感器，所述高分辨率低电压传感器连接到所述输入电流电源接线端和输出电流电源接线端(16)、(18)或感测接线端(20)、(24)，并且配置成：响应于电源开关(13)传导模式事件，每次跨过所述输入电流电源接线端和输出电流电源接线端(16)、(18)或感测接线端(20)、(24)之间的电压超过预定义的阈值电压电平时，就生成计数脉冲。