專利名稱：調(diào)節(jié)的自舉電力供應(yīng)的制作方法
調(diào)節(jié)的自舉電力供應(yīng)背景技術(shù)
已知自舉電力供應(yīng)。大部分自舉電力供應(yīng)電路在消費(fèi)者電子裝置中使用。例如， 典型的柵極驅(qū)動(dòng)器集成電路設(shè)計(jì)成與自舉供應(yīng)一起運(yùn)行。
圖1圖示用于向負(fù)載12提供電力的典型的自舉電力供應(yīng)布置10。電壓源14具 有關(guān)聯(lián)的限流電阻器16和整流器18。低側(cè)IGBT 20以已知的方式接通或切斷。高側(cè)IGBT 22由上部柵極驅(qū)動(dòng)器24控制。自舉電容器26對(duì)該上部柵極驅(qū)動(dòng)器24供電。
電壓源14在低側(cè)IGBT 20傳導(dǎo)時(shí)對(duì)自舉電容器26充電。當(dāng)?shù)蛡?cè)IGBT 20關(guān)斷時(shí)， 自舉電容器26左浮動(dòng)。在該條件下，自舉電容器26與上部柵極驅(qū)動(dòng)器24和高側(cè)IGBT 22 的發(fā)射極連接。當(dāng)?shù)蛡?cè)IGBT 20關(guān)斷時(shí)，其兩端的電壓降有效地使用于對(duì)自舉電容器26充 電的電壓改變。在那些條件下，未調(diào)節(jié)上部柵極驅(qū)動(dòng)器24的電力供應(yīng)。這在許多情況下是 不期望的。例如，未調(diào)節(jié)的電力供應(yīng)使其有限地用于高壓應(yīng)用。
在高壓布置中，低側(cè)IGBT 20兩端的電壓降與電壓源14相比是顯著的。這使自舉 電容器26的充電電壓產(chǎn)生大的變化并且使其非常難以保持在上部柵極驅(qū)動(dòng)器24的期望電 壓范圍內(nèi)。大的電壓變化還對(duì)IGBT 20和22的開(kāi)關(guān)性能產(chǎn)生負(fù)面影響。
對(duì)在圖1中示出的典型布置的另一個(gè)限制是可以對(duì)自舉電容器26充電的速率相 對(duì)低。這需要與二極管18串聯(lián)的更大的電阻16。限流電阻器16保護(hù)上部柵極驅(qū)動(dòng)器24 免于在初始導(dǎo)通時(shí)高的電壓變化率并且限制可以對(duì)自舉電容器26充電的速率。對(duì)于一些 高壓情況，可用于對(duì)自舉電容器26充電的時(shí)間的量非常有限并且在沒(méi)有足夠高的充電速 率情況下，在圖1中示出的布置不是有用的。發(fā)明內(nèi)容
示范性電力供應(yīng)包括低側(cè)開(kāi)關(guān)和高側(cè)開(kāi)關(guān)。驅(qū)動(dòng)器控制該高側(cè)開(kāi)關(guān)的操作。自舉 電容器向該驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)電力。能量存儲(chǔ)裝置部分與該自舉電容器并聯(lián)來(lái)控制該自舉電容器 的電壓的任何下降。電壓調(diào)節(jié)器與該自舉電容器并聯(lián)以用于限制提供給該自舉電容器的電 流并且用于調(diào)節(jié)該自舉電容器的電壓。
控制從自舉電容器到控制開(kāi)關(guān)的驅(qū)動(dòng)器的電力供應(yīng)的示范性方法包括提供與自 舉電容器并聯(lián)的能量存儲(chǔ)裝置。該能量存儲(chǔ)裝置對(duì)自舉電容器的電壓是否下降到低于用于 對(duì)驅(qū)動(dòng)器供電的期望電壓提供控制。使用與自舉電容器并聯(lián)的線性調(diào)節(jié)器來(lái)調(diào)節(jié)自舉電容 器的電壓。
將通過(guò)下列詳細(xì)描述使公開(kāi)的示例實(shí)施例的各種特征和優(yōu)點(diǎn)對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù) 人員變得明顯。伴隨著詳細(xì)描述的圖可以簡(jiǎn)要地描述如下。


圖1示意地圖示來(lái)自現(xiàn)有技術(shù)的自舉電容器電力供應(yīng)布置。
圖2示意地圖示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例設(shè)計(jì)的電力供應(yīng)布置。
圖3示意地圖示根據(jù)本發(fā)明設(shè)計(jì)的另一個(gè)示例電力供應(yīng)布置。
圖4示意地圖示包括根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例設(shè)計(jì)的電力供應(yīng)的電梯系統(tǒng)的選擇部 分。
具體實(shí)施方式
圖2示意地示出用于向負(fù)載42提供電力的電力供應(yīng)40。在一個(gè)示例中，該負(fù)載 42包括DC母線。在一個(gè)示例中，該DC母線包括高壓DC母線。一個(gè)示例包括在DC母線上 超過(guò)120伏的電壓。在用于電梯系統(tǒng)的一示例中，電壓可以是大約750伏和多達(dá)1200伏。
低側(cè)開(kāi)關(guān)44和高側(cè)開(kāi)關(guān)46控制提供給負(fù)載42的電力。該高側(cè)開(kāi)關(guān)46由上部柵 極驅(qū)動(dòng)器48控制。自舉電容器50向該上部柵極驅(qū)動(dòng)器48提供電力。
電壓源52與限流電阻器54和整流器56串聯(lián)。在一個(gè)示例中，該電壓源52包括 高壓源。
圖示的示例包括與自舉電容器50和電壓調(diào)節(jié)器62并聯(lián)的能量存儲(chǔ)裝置部分60， 電壓調(diào)節(jié)器62也與自舉電容器50并聯(lián)。該能量存儲(chǔ)裝置部分60與自舉電容器50同時(shí)增 加電壓以防止自舉電容器50的電壓在能量存儲(chǔ)裝置部分60的電壓下降到低于自舉電容器 50的電壓之前下降。換句話說(shuō)，能量存儲(chǔ)裝置部分60對(duì)自舉電容器50的電壓是否將下降 提供一些控制。能量存儲(chǔ)裝置60的該特征允許例如使用相對(duì)不太貴的電容器作為自舉電 容器50。
能量存儲(chǔ)裝置部分60還允許電壓源52比可以提供給上部柵極驅(qū)動(dòng)器48的最大 電壓要高。能量存儲(chǔ)裝置部分60的存在還促進(jìn)自舉電容器50的更快速、更有效充電。
電壓調(diào)節(jié)器62調(diào)節(jié)自舉電容器50的電壓。在一個(gè)示例中，使用線性調(diào)節(jié)器。電 壓調(diào)節(jié)器62也限制到自舉電容器50的沖擊電流，這便于使用相對(duì)不太貴的電容器。
圖示的示例允許自舉電力供應(yīng)在高壓情形中使用，因?yàn)槟芰看鎯?chǔ)裝置部分60和 電壓調(diào)節(jié)器62使與低側(cè)開(kāi)關(guān)44關(guān)斷關(guān)聯(lián)的電壓降影響減弱。能量存儲(chǔ)裝置部分60和電 壓調(diào)節(jié)器62還保護(hù)自舉電容器50和上部柵極驅(qū)動(dòng)器48免于經(jīng)歷電壓急速增加。能量存 儲(chǔ)裝置部分60和電壓調(diào)節(jié)器62還便于比通過(guò)傳統(tǒng)自舉電力布置所可能做到的要更快地對(duì) 自舉電容器50充電。
圖3示意地圖示另一個(gè)示例電力供應(yīng)40，其中能量存儲(chǔ)裝置部分60包括電容器 70。選擇自舉電容器50和能量存儲(chǔ)裝置電容器70的電容使得自舉電容器50上的電壓將 直到電容器70上的電壓下降到低于自舉電容器50的電壓時(shí)才下降。
圖3的示例中的電壓調(diào)節(jié)器62包括線性調(diào)節(jié)器，其包括齊納(zener) 二極管72。 該齊納二極管72的擊穿電壓選擇成高于自舉電容器50的期望電壓使得調(diào)節(jié)器62操作成 對(duì)自舉電容器50充電。在一個(gè)示例中，齊納二極管72的擊穿電壓比自舉電容器50的期望 電壓高大約O. 7伏以用于對(duì)上部柵極驅(qū)動(dòng)器48供電。該示例中的線性調(diào)節(jié)器包括使其基 極與齊納二極管72串聯(lián)的晶體管74。調(diào)節(jié)器電阻器76和調(diào)節(jié)器電容器78也包括在該示 例中。
在圖3的示例中，開(kāi)關(guān)44和46包括IGBT。例如FET或另一個(gè)半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的其他 開(kāi)關(guān)配置可在一些示例中使用。
圖2和3的示例電力供應(yīng)40可在多種情況下使用。圖4圖示在電梯系統(tǒng)80內(nèi)的 這樣的電力供應(yīng)的一個(gè)示例使用。電力供應(yīng)40用于對(duì)與電梯機(jī)84關(guān)聯(lián)的驅(qū)動(dòng)82供電。電梯轎廂86在升降通道88內(nèi)的運(yùn)動(dòng)由機(jī)器84的操作來(lái)控制。電梯系統(tǒng)組件需要高壓和包 括能量存儲(chǔ)裝置部分60的電力供應(yīng)并且電壓調(diào)節(jié)器62允許在高壓電梯系統(tǒng)環(huán)境中使用自 舉電力供應(yīng)配置。
圖示的示例電力供應(yīng)的一個(gè)特征是對(duì)于電梯驅(qū)動(dòng)，不再需要用于柵極驅(qū)動(dòng)電路的 昂貴的隔離變壓器和獨(dú)立開(kāi)關(guān)模式電力供應(yīng)。在電梯驅(qū)動(dòng)中，電力開(kāi)關(guān)(例如，圖3中的 IGBT 44和46)中的每個(gè)需要可以驅(qū)動(dòng)它們的柵極來(lái)控制開(kāi)關(guān)的隔離電源。對(duì)柵極驅(qū)動(dòng)電 路使用隔離變壓器和獨(dú)立開(kāi)關(guān)模式電力供應(yīng)的典型的方法趨于對(duì)電梯系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)電力供 應(yīng)增加顯著的成本。利用圖示的示例布置，成本節(jié)省是可能的并且實(shí)現(xiàn)用于對(duì)上部柵極驅(qū) 動(dòng)器48供電的健壯解決方案。
圖示的示例對(duì)上部IGBT柵極驅(qū)動(dòng)器電力供應(yīng)提供成本和空間最優(yōu)解決方案。示 例電力供應(yīng)通過(guò)允許對(duì)低側(cè)開(kāi)關(guān)更大的最小導(dǎo)通時(shí)間和更快速的充電而使另外施加于脈 寬調(diào)制的約束最小化。
前面的描述是示范性的而不是實(shí)際上限制性的。對(duì)公開(kāi)的示例的變化和修改對(duì)于 本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可變得明顯，其不一定脫離本發(fā)明的本質(zhì)。給予本發(fā)明的法律保護(hù)范圍 可以僅通過(guò)研究隨附的權(quán)利要求來(lái)確定。
權(quán)利要求
1.一種電力供應(yīng)，包括 低側(cè)開(kāi)關(guān)； 聞側(cè)開(kāi)關(guān)； 驅(qū)動(dòng)器，其控制所述高側(cè)開(kāi)關(guān)的操作； 自舉電容器，其向所述驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)電力； 能量存儲(chǔ)裝置部分，其與所述自舉電容器并聯(lián)；以及 電壓調(diào)節(jié)器，其與所述自舉電容器并聯(lián)以用于限制提供給所述自舉電容器的電流并且用于調(diào)節(jié)所述自舉電容器的電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的電力供應(yīng)，其中，所述能量存儲(chǔ)裝置部分包括第二電容器。
3.如權(quán)利要求2所述的電力供應(yīng)，其中，所述第二電容器防止所述自舉電容器的電壓在第二電容器電壓下降到低于所述自舉電容器的電壓之前下降到低于期望電壓。
4.如權(quán)利要求1所述的電力供應(yīng)，其中，所述電壓調(diào)節(jié)器包括線性電壓調(diào)節(jié)器。
5.如權(quán)利要求4所述的電力供應(yīng)，其中，所述電壓調(diào)節(jié)器包括齊納二極管，其具有選擇 使得電壓源對(duì)所述自舉電容器充電的擊穿電壓。
6.如權(quán)利要求5所述的電力供應(yīng)，其中，齊納二極管擊穿電壓高于所述自舉電容器的期望電壓。
7.如權(quán)利要求6所述的電力供應(yīng)，其中，所述齊納二極管擊穿電壓比所述自舉電容器的期望電壓高大約0.7伏。
8.如權(quán)利要求5所述的電力供應(yīng)，其中，所述電壓調(diào)節(jié)器包括晶體管，其具有與所述齊納二極管串聯(lián)的基極并且其中所述晶體管和所述齊納二極管與所述自舉電容器并聯(lián)。
9.如權(quán)利要求1所述的電力供應(yīng)，包括DC母線，所述DC母線與所述低側(cè)開(kāi)關(guān)和所述高側(cè)開(kāi)關(guān)耦合使得所述開(kāi)關(guān)控制對(duì)所述DC母線的電力供應(yīng)。
10.如權(quán)利要求9所述的電力供應(yīng)，其中，所述DC母線包括高壓DC母線。
11.一種控制從自舉電容器到驅(qū)動(dòng)器的電力供應(yīng)的方法，所述驅(qū)動(dòng)器控制高側(cè)開(kāi)關(guān)，所述方法包括以下步驟 提供與所述自舉電容器并聯(lián)的能量存儲(chǔ)裝置，所述能量存儲(chǔ)裝置對(duì)所述自舉電容器的電壓是否下降到低于用于對(duì)所述驅(qū)動(dòng)器供電的期望電壓提供控制；以及 使用與所述自舉電容器并聯(lián)的線性調(diào)節(jié)器來(lái)調(diào)節(jié)所述自舉電容器的電壓。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，包括使用所述線性調(diào)節(jié)器用于限制供應(yīng)給所述自舉電容器的電流的量。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述能量存儲(chǔ)裝置包括電容器并且所述方法包括防止所述自舉電容器的電壓在能量存儲(chǔ)裝置電容器電壓下降到低于所述自舉電容器的電壓之前下降到低于所述期望電壓。
14.如權(quán)利要求11所述的方法，包括使用所述高側(cè)開(kāi)關(guān)用于控制輸送到DC母線的電力。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述DC母線包括高壓DC母線。
全文摘要
示范性電力供應(yīng)包括低側(cè)開(kāi)關(guān)和高側(cè)開(kāi)關(guān)。驅(qū)動(dòng)器控制該高側(cè)開(kāi)關(guān)的操作。自舉電容器向該驅(qū)動(dòng)器供應(yīng)電力。能量存儲(chǔ)裝置部分與該自舉電容器并聯(lián)來(lái)對(duì)該自舉電容器的電壓是否下降到低于期望電壓提供控制。電壓調(diào)節(jié)器與該自舉電容器并聯(lián)以用于限制提供給該自舉電容器的電流并且用于調(diào)節(jié)該自舉電容器的電壓。
文檔編號(hào)H02M3/155GK103004071SQ201080068333
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2010年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月30日
發(fā)明者D.J.馬文, S.M.米勒特 申請(qǐng)人:奧的斯電梯公司