[发明专利]用于H桥中的对称负载切换的装置和方法

说明书

本发明涉及H桥装置（HS0、HS1、LS0、LS1）和用于控制H桥的相关方法，所述H桥装置驱动诸如直流电动机之类的负载（M），所述H桥装置被配置成防止在卸载负载的阶段期间的负载中的任何极性反转，而不必在占空比方面限制为所述H桥供电的脉冲发生器的使用。根据本发明的H桥装置在H桥的每个开关处包括独立的比较器（CH0、CH1、CL0、CL1）和独立的斜率控制部件（HS0、HS1、LS0、LS1）。此外，根据一个优选实施例，根据本发明的装置包括“推挽”式驱动器（D0、D1），其在负载M的两侧上的连接点OUT0、OUT1处施加电势VBAT/2，以便限制电磁干扰。

技术领域

本发明涉及集成电子电路领域，特别是H桥装置（其通常以英式名称“H-bridge（H桥）表示”），H桥装置旨在通过多个开关来确保对负载端子处的极性的控制，所述多个开关是例如借助于脉冲生成器来操纵的。

更确切地说，本发明致力于提出这样的装置和相关方法：其力求优化对通过这种H桥驱动的负载的切换的对称管理。

背景技术

H桥是一种电子结构，其一般来说用于控制负载的端子处的极性。它由四个切换元件构成，这四个切换元件一般示意性地以H形布置。根据目标应用，开关可以是继电器、晶体管或其他切换元件。H桥用在许多电力电子应用中，尤其是用于控制发动机、变换器和斩波器以及逆变器。

如本领域技术人员所知，通过按照各种组合激活开关来实施如图1中示意性地表示的H桥，以获得所需的分支。

H桥使得能够实现两个主要功能，其分别在于：通过反转发动机M的端子上的电压来反转所述发动机M的旋转方向，以及通过调制发动机M的端子上的电压来改变所述发动机的转速。

传统上，H桥驱动负载，所述负载通常是直流电动机M。因此，H桥主要用来使得能够在两个方向上对所述负载提供电流。为此，H桥在于H形电子电路，其包括开关，一般是晶体管，所述开关能够根据应当对负载供电的电流方向而被操纵以闭合或断开，或者说ON或OFF。传统上，按照本领域技术人员已知的英语技术术语，参考图1，H桥的位于接地侧的分支部分——亦即包括第二和第四开关LS0和LS1——称为“低侧”；另一方面，H桥的位于电源侧且包括第一和第三开关HS0和HS1的分支部分称为“高侧”。

如上所述，图1示出了传统的H桥。晶体管HS0、HS1、LS0、LS1由微控制器（未示出）来操纵。为了在正向上向发动机M提供电流，晶体管HS0和LS1闭合，并且晶体管HS1和LS0断开。在这种情况下，H桥在正向方向（或根据通常使用的英语术语的“forward（正方向）”）上——在图1中从第一开关HS0去往第四开关LS1——向发动机M供电。相反，为了在反向上向发动机M提供电流，晶体管HS1和LS0闭合，并且晶体管HS0和LS1断开。在这种情况下，H桥在反向方向（或根据通常使用的英语术语的“reverse（反方向）”）上——在图1中从第二开关HS1去往第三开关LS0——向发动机M提供电流。

通过脉冲发生器（未示出）交替地具有可变持续时间的高态和低态来控制开关的切换。

此外，第一和第三开关HS0和LS0通过第一连接点OUT0连接到由发动机M构成的负载，而第二和第四开关HS1和LS1通过第二连接点OUT1连接到发动机M。

另外，H桥可以使得能够通过耗散所产生的功率来执行磁制动。在一般情况下，然后同时致动两个上部开关HS0、HS1或下部开关LS0、LS1，这使得发动机M的端子短路，并且从而使其卸载。

然而，存在用于控制H桥的各种策略，尤其是为了使得能够实现更快且发出更少电磁干扰的切换。因此，以英语表达“lock anti-phase mode（锁定反相模式）”或“mode deverrouillage en opposition de phase（反相锁定模式）”来表示的已知技术使得能够根据下面简要描述的原理借助于脉冲发生器来控制H桥的四个开关，而不必使负载短路以便卸载它。