CN107219450B - 晶体管桥故障测试 - Google Patents

Abstract

公开了晶体管桥故障测试。本文中描述了一种用于驱动晶体管桥的驱动电路布置，其至少包括由低侧晶体管和高侧晶体管组成的第一半桥。根据本说明的一个示例，电路包括电流源和检测电路。电流源可操作地耦合至第一半桥的高侧晶体管并且被配置成向第一半桥供应测试电流。检测电路被配置成将表示第一半桥的高侧晶体管两端的电压的电压感测信号与至少一个第一阈值相比较，以根据比较的结果来检测第一半桥中是否存在短路。

Description

晶体管桥故障测试

技术领域

本发明涉及用于晶体管桥的驱动电路领域，特别地涉及包括短路和/或开路(开路负载)检测的驱动电路。

背景技术

晶体管桥通常用于驱动电负载(包括诸如电动机等机电负载)。一个简单的晶体管桥是半桥，其可以用于驱动各种类型的单端负载。所谓的H桥通常用于驱动诸如步进电机等负载。所谓的三相晶体管半桥可以用于驱动三相电动机(例如无刷DC电机、BLDC电机)。这样的三相晶体管半桥通常被称为三相桥或三相逆变器，并且基本上由三个晶体管半桥组成。晶体管桥是功率电子器件，其通常由桥驱动电路来操作。桥驱动电路包括被配置成以定义的方式将晶体管桥的管芯晶体管接通和断开的电路。例如，桥驱动器可以被配置成将三相桥的管芯晶体管接通和断开，以实现用于BLDC电机的电子换向。

在很多应用中，特别是在驱动电动机时，通常期望检测有故障的负载。因此，很多桥驱动电路包括用于检测由短路引起的过电流的电路。在这种情况下，晶体管桥需要被激活，使得在可以检测到过电流(并且因此短路)并且可以触发保护机制(过电流关闭)之前，过电流可以通过短路负载。然而，这样的保护机制在一些应用中可能太慢，并且电流尖峰仍然可能损坏***(特别是晶体管桥)。即使潜在的损害不是问题，可能期望在接通晶体管桥之前具有关于负载状态的信息。此外，在一些应用中可能期望开路(开路负载)检测。

发明内容

本文中描述了一种用于驱动晶体管桥的驱动电路布置，其至少包括由低侧晶体管和高侧晶体管组成的第一半桥。根据本说明的一个示例，电路包括电流源和检测电路。电流源可操作地耦合至第一半桥的高侧晶体管并且被配置成向第一半桥供应测试电流。检测电路被配置成将表示第一半桥的高侧晶体管两端的电压的电压感测信号与至少一个第一阈值相比较，以根据该比较的结果来检测第一半桥中是否存在短路。

此外，一种用于测试晶体管桥的方法，该晶体管桥至少包括由低侧晶体管和高侧晶体管组成的第一半桥。根据本说明的一个示例，该方法包括向第一半桥的输出节点供应测试电流，以及通过将表示第一半桥的高侧晶体管两端的电压的电压感测信号与至少一个第一阈值相比较来检测第一半桥中是否存在短路。

附图说明

参考以下说明和附图可以更好地理解本发明。附图中的部件不一定是按比例的，重点在于示出本发明的原理。此外，在附图中，相同的附图标记表示相应的部分。在附图中：

图1示出了用于驱动电动机的三相桥和用于驱动三相的驱动IC；

图2示出了根据一个实施例的实现短路检测的一个晶体管半桥和一部分驱动IC；

图3的(a)至(c)示出了如下情况下的图2的有效电路：其中所有晶体管都截止，并且(a)不存在短路，(b)在高侧晶体管处存在短路，以及(c)在低侧晶体管处存在短路；

图4示出了根据另一实施例的实现短路检测的一个晶体管半桥和一部分驱动IC；

图5示出了根据又一实施例的实现短路检测的一个晶体管半桥和一部分驱动IC，其中驱动IC经由数字总线耦合至控制器；

图6是示出由本文中描述的实施例实现的用于检测短路的方法的示例的流程图；

图7是示出用于检测半桥的开关是否可以单独地接通和断开的方法的示例的流程图；以及

图8是示出用于检测H桥或三相晶体管桥的开路负载的方法的示例的流程图。

具体实施方式

图1示出了可以用于驱动诸如无刷DC(BLDC)电机等电负载的三相晶体管桥。然而，存在各种其他应用，其中其它类型的负载由晶体管桥驱动。此外，根据实际应用，可以提供少于或多于三个相。如图1所示的三相晶体管桥也称为三相逆变器，并且由三个半桥HB1、HB2、HB3组成，三个半桥中的每个半桥耦合在上电源电势VDH和下电源电势VSL之间，下电源电势VSL可以是地电势GND。三个半桥中的每个半桥由高侧晶体管和低侧晶体管组成(分别用于半桥HB1、HB2和HB3的高侧晶体管HS1、HS2和HS3以及低侧晶体管LS1、LS2和LS3)。在每个半桥HB1、HB2、HB3中，高侧晶体管和低侧晶体管的公共电路节点被称为半桥输出节点或相节点。在本示例中，半桥输出节点被表示为分别用于半桥HB1、HB2和HB3的P1、P2和P3。三个输出节点P1、P2和P3可以连接至负载，例如连接至BLDC电机的定子线圈。输出节点处的输出电压分别表示为V1、V2和V3。

在本申请中，构成半桥HB1、HB2、HB3的晶体管是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。然而，其他类型的晶体管可以是可应用的，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)、双极结型晶体管(BJT)等。在本示例中，集成驱动电路(驱动IC 10)用于控制晶体管桥的操作。为此，驱动IC被配置成生成用于高侧晶体管HS1、HS2和HS3的驱动信号(例如，驱动电压)VGH_X(X＝{1,2,3,3})、以及用于低侧晶体管LS1、LS2和LS3的VGL_X(X＝{1,2,3})，以便导通和截止晶体管。驱动信号VGH_X和VGL_X被供应给晶体管的相应控制电极，即在MOSFET或IGBT的情况下被供应给栅电极。通常，栅极电阻器(未示出)耦合在驱动IC 10和晶体管的控制电极之间。然而，可以使用更复杂的电路来代替栅极电阻器。

在n沟道MOSFET的情况下，高侧晶体管HS1、HS2和HS3的源电极分别在输出节点P1、P2和P3处连接至低侧晶体管LS1、LS2和LS3的漏电极。当使用MOSFET时，每个晶体管已并联耦合本征反向二极管(仅示出为针对晶体管HS3的反向二极管D_HS3)。然而，当使用IGBT或其他类型的晶体管时，可以使用单独的反向二极管。高侧晶体管HS1、HS2和HS3处的源极电势(其也是低侧晶体管LS1、LS2和LS3的漏极电势)被表示为VSH_X(X＝{1,2,3,3})，高侧晶体管HS1、HS2和HS3的公共漏极电势被表示为VDH，并且低侧晶体管HS1、HS2和HS3的公共源极电势被表示为VSL。通常，低侧源电极耦合至下电源电势(例如，接地，VSL＝0V)，而高侧漏电极耦合至上电源电势V_DD(VDH＝V_DD)。输出节点P1、P2和P3也连接至驱动IC10，以便能够分别感测高侧晶体管HS1、HS2和HS3处的漏源电压VDH-VSH_X。下面进一步解释如何利用这样的电压感测来实现短路检测而不需要接通任何晶体管。图1还包括可选的相切断器电路APC，其被配置成将负载从晶体管桥断开。在三相晶体管桥的情况下，相切断器电路APC可以包括三个电子开关(例如MOSFET)，每个电子开关耦合在相节点P1、P2、P3之一与负载M之间。相切断器电路可以由控制信号PC控制。如果相切断器电路被激活，则负载M(例如电动机)主动地与晶体管桥断开。

图2示出了一个晶体管半桥(例如，图1所示的3相逆变器的半桥HB1)和一部分驱动IC 10，其实现根据一个实施例的短路检测。本文中所描述的构思可以应用于单个半桥(如果仅需要一个输出来驱动负载)或H桥或3相桥的每个半桥。为了简明起见，为了保持说明简单，在图2、图3和图4的实施例中仅示出了单个半桥HB1。然而，针对一个半桥描述的构思可以容易地用于例如H桥或三相桥中包括的两个或更多个半桥。除了图1，图2中示出了上述反向二极管D_HS1和D_LS1以及不可避免的寄生电容C_HS1和C_LS1。为了在晶体管HS₁和HS₂处于非导通状态时测试半桥HB1的短路，向半桥的输出节点P1供应测试电流i_TEST。为了提供测试电流i_TEST，驱动IC 10包括电流源Q，其被配置成在连接至半桥输出节点P1的驱动IC 10的输出引脚处提供测试电流。下面参照图3解释测试电流的影响。驱动IC 10还包括检测电路11，其被配置成基于电压差VDH-VSH₁，即基于高侧晶体管HS1两端的电压来检测半桥中的短路，其中“晶体管两端的电压”是指晶体管的负载路径两端的电压(即MOSFET的情况下的漏源电压)。在本示例中，电流源Q和检测电路11集成在驱动IC 10中，驱动IC 10还生成用于驱动晶体管HS1、LS1等的栅电极的控制信号。然而，注意，电流源Q和检测电路11可以容易地集成在单独的集成电路中，或者根据实际实现集成在被包括在整个***中的任何其他集成电路中(例如在电源IC、诊断IC等中)。此外，表示检测电路11和电流源Q的电路也可以分布在两个或更多个集成电路上。

当半桥的晶体管HS1和LS1断开时，测试电流i_TEST影响输出节点P1的电势，其与高侧晶体管HS1的源极电势VSH₁相同。测试电流i_TEST对源极VSH₁电势的影响并且因此对漏源电压ΔV＝VDH-VSH₁的影响由图3的等效电路示出，其中晶体管HS1和LS1被省略，因为它们是不导电的并且因此没有影响。在图3的(a)所示的情况下，在半桥中不存在短路。因此，测试电流i_TEST通过高侧晶体管的反向二极管D_HS1，而低侧晶体管的反向二极管D_LS1阻塞。因此，测试电流i_TEST引起半桥输出节点P1处的电势VSH₁(高侧源极电势)上升到高于电源电压VDH(从而对寄生电容器C_HS1和C_LS1充电，参见图2)，直到漏源电压VDH-VSH₁达到二极管D_HS1的负的正向电压V_F，其大约为0.7伏特。从图3的(a)中可以看出，可以通过评估半桥输出电势VSH₁是否上升到电源电势VDH(等于V_DD)以上以及上升到其以上多远来检测短路的不存在。在无故障半桥中，半桥输出电势VSH₁将上升到大约VDH+0.7V，这等效于高侧漏源电压VDH-VSH₁下降到大约-0.7V(即-V_F)。

图3的(b)示出了如下情况：其中例如由于连接至半桥的负载的故障，高侧晶体管HS1以及因此还有反向二极管D_HS1被短路(短路SC_HS1)。在这种情况下，半桥输出节点P1处的电势VSH₁近似等于上电源电势VDH(高侧漏极电势)，而低侧晶体管的反向二极管D_LS1再次阻塞。由于短路SC_HS1，电势VSH₁不能显著地上升到高于电源电势VDH，并且漏源电压VDH-VSH₁近似为零(VDH-VSH₁≈0V)。

图3的(c)示出了如下情况：其中低侧晶体管LS1并且因此还有反向二极管D_LS1被短路(短路SC_LS1)。在这种情况下，半桥输出节点P1处的电势VSH₁近似等于下电源电势VSL(低侧源极电势，例如地电势)，这导致高电侧晶体管HS1的反向二极管D_HS1的反向偏置。由于短路SC_LS1，电势VSH₁下降到近似低侧源极电势VSL，并且漏源电压VDH-VSH₁上升到显著的正值(VDH-VSH₁>0V)。

图4示出了另一实施例，其中与图2的示例相比更详细地示出了检测电路11。类似于前面的示例，图4示出了生成测试电流i_TEST的电流源Q，测试电流i_TEST被供应给半桥的输出节点P1，以便在晶体管HS1和HS2处于非导通(截止)状态时测试半桥HB1的短路。在驱动IC10的连接至半桥输出节点P1的输出引脚处提供测试电流i_TEST。驱动IC 10还包括检测电路11，其在本示例中是比较器电路(图4中标记为COMP)。因此，检测电路11被供应有高侧晶体管HS1两端的电压降，并且被配置成基于该电压降(即，电压差VDH-VSH₁)来检测半桥中的短路。

为了检测短路，比较器电路COMP被配置成将高侧晶体管HS1两端的电压降VDH-VSH₁与两个阈值TH1和TH2相比较，以便区分上面参考图3的(a)至(c)讨论的三种情况。因此，第一阈值可以被选择为近似等于(或稍微高于)高侧晶体管HS1的反向二极管D_HS1的负的正向电压-V_F。也就是说，TH1可以被设置为大约-0.7V或-0.6V。第二阈值TH2可以被设置为大约0伏特或略高，例如TH2＝0V或TH2＝0.1V。比较器电路COMP将电压降VDH-VSH₁与第一阈值TH1相比较。如果不等式(VDH-VSH₁)≤TH1为真，则高侧晶体管HS1的源极电势VSH₁超过相应的漏极电势VDH至少反向二极管正向电压V_F(如果TH1＝-V_F)。这种情况对应于图3的(a)所示的情况并且表示没有短路。如果不等式(VDH-VSH₁)≤TH1为假并且电压降VDH-VSH₁低于第二阈值TH2(VDH-VSH₁<TH2表示电压降接近于零但不低于-V_F)，则比较器电路COMP指示高侧晶体管HS1的短路，这对应于参考图3的(b)所讨论的情况。如果不等式VDH-VSH₁<TH2也为假，则某事物将高侧晶体管HS1的源极电势拉向下电源电势(例如，地电势)，这对应于参考图3的(c)所讨论的情况。因此，比较器可以示意低侧晶体管LS1的短路。上述不等式的评估结果可以通过任何合适的比较器输出信号SC来示意。在检测电路11中使用的比较器可以以任何传统的方式来实现。例如，比较器可以是被配置成比较模拟信号的模拟比较器。然而，它也可以使用至少一个模数转换器和数字化信号的数字评估来数字地实现。

检测电路不一定仅在驱动IC 10中实现。在图5的示例中，检测电路的上述功能的部分被“外包”给外部控制器单元20，外部控制器单元20可以经由例如通信总线(参见图5中标记为BUS的总线线路)与驱动IC 10通信。在图5的示例中，外部控制器单元20是被标记为MCU的微控制器单元。驱动IC还包括使得能够与MCU 20通信的总线接口。可以使用任何已知的总线标准来操作通信总线。在本示例中，使用标准化SPI(串行***接口)总线。然而，取而代之，可以使用其它总线标准，诸如I2C(内部集成电路)总线。在图5的示例中，检测电路11'包括SPI总线接口和模数转换器ADC，模数转换器ADC被配置成对高侧晶体管HS1两端的电压降VDH-VSH₁进行数字化并且提供表示所提及的电压降VDH-VSH₁的相应的数字信号ΔV(数字电压感测信号)。数字电压感测信号ΔV经由通信总线BUS传送到MCU 20，并且MCU 20接管图4的先前示例中的比较器电路的比较功能。在这种情况下，阈值TH1和TH2可以作为数字值存储在MCU 20中，并且可以使用适当的软件指令来数字地实现比较功能。作为所提及的比较功能(即，评估不等式VDH-VSH₁<TH1和VDH-VSH₁<TH2)的补充或替代，MCU 20可以使用更复杂的评估算法来基于高侧晶体管HS1两端的电压差VDH-VSH₁来检测半桥HB1中的短路。通常，检测电路(部分地在驱动IC 10(电路11')中实现并且部分地在MCU 20中实现)可以评估函数f(ΔV)，函数f(ΔV)可以取决于电压降ΔV来假定三个不同的值，其中第一值(例如0)表示不存在短路，第二值(例如1)表示高侧晶体管被短路，第三值(例如2)表示低侧晶体管被短路。

图6的流程图总结了由检测电路11(其至少部分地集成在驱动IC 10中)和电流源Q实现的功能。因此，电流源Q被接通并且将测试电流i_TEST注入到晶体管半桥的输出节点中(步骤51，也参见图5，输出节点P1)。随后，测量电压差VDH-VSH₁(步骤52)。该测量可以通过感测电压差VDH-VSH₁并且将感测的电压供应给比较器电路(参见图4中的比较器COMP)，或者通过感测电压差VDH-VSH₁并且数字化感测的电压以提供数字信号(参见图5中的模数转换器ADC)来实现。在模拟域(图4)或在数字域(图5)中，感测的电压ΔV＝VDH-VSH₁用于评估感测的电压ΔV是否满足第一条件，在本示例中，第一条件是不等式ΔV≤TH1(步骤53)，其中TH1≈V_F，如上面参考图4所讨论的。如果第一条件满足，则检测到无故障的半桥(不存在短路)(步骤54)，并且断开电流源Q(步骤58)。

如果第一条件未被满足，则测试感测的电压ΔV是否满足第二条件，在本示例中，第二条件是不等式ΔV≤TH2(步骤55)，其中TH1≈0.1V，如上面参考图4所讨论的。实质上，测试感测的电压是否近似为零。如果第二条件被满足，则在高侧半导体开关处检测到短路(步骤56)。如果第二条件未被满足，则在低侧半导体开关处检测到短路(步骤57)。在任一情况下，电流源Q在检测之后断开(步骤58)。可以针对晶体管桥的每个半桥重复如图6的流程图所示的短路检测。例如，在H桥的情况下，可以针对H桥的两个半桥进行根据图5的测试。在三相桥的情况下，可以针对三相桥的所有三个半桥进行根据图5的测试。

图7示出了另外的测试，其利用本文中参照图1至图5描述的实施例中的一个。该测试使得能够容易地检测特定半桥的两个开关(高侧开关和低侧开关)是否可以被激活(接通)并且随后被去激活(断开)。该测试对于某些应用是有用的，因为晶体管不仅可能作为短路而失效。其他类型的故障可以包括开关不能接通或者激活的开关不能断开。在图7的示例中所示的测试通常在短路检测之后进行，如上所述。

如果电流源Q(参见图2至图5)关闭，则其被接通以激活测试电流i_TEST(步骤60)。如果电流源Q已经开启，则可以省略步骤60。随后，通过生成适当的栅极信号VGH₁来激活(即接通)特定半桥(例如半桥HB1)的高侧开关HS1(步骤61)。通过测量高侧开关HS1的负载电流路径上的电压降ΔV(步骤62)(即漏源电压VDH-VSH₁)并且比较电压降ΔV是否低于负的阈值TH1(步骤63)来实现高侧开关实际上是否导通的测试。步骤62和63基本上与短路检测(参见图6)的步骤52和53相同，其中负的阈值基于高侧开关HS1的反向二极管D_HS1的正向电压V_F。例如，当V_F≈0.7V时，阈值TH1可以是大约-0.7V或略高(例如，TH1≈0.6V或TH1≈0.5V)。如果高侧开关HS1已经被成功激活，则步骤63的比较将产生与高侧开关HS1将被短路相同的结果。也就是说，高侧开关HS1的源极电势VSH₁与高侧开关HS1的漏极电势VDH大致相同，并且因此差值ΔV＝VDH-VSH₁将近似为零。因此，评估不等式(步骤63)ΔV≤TH1结果为“否”(ΔV比TH1更接近于零)，这表示高侧开关HS1已经被成功地激活(图7，框64)。

即使高侧开关HS1已经被成功地激活，也可能发生开关故障并且不能再被去激活(断开)。为了测试这种类型的故障，图7的方法在步骤65继续，在步骤65，高侧开关HS1通过施加适当的栅极信号VGH₁而被去激活。然后，再次测量高侧开关HS1的负载电流路径上的电压降ΔV(步骤66)，并且将其与阈值TH1相比较(步骤67)。如果高侧开关HS1已经被成功地去激活，则测试电流将通过高侧开关HS1的反向二极管D_HS1，如图3的(a)所示。结果，源极电压VSH₁将上升到漏极电压VDH之上，并且差值ΔV＝VDH-VSH₁将下降到大约-V_F(例如大约-0.7V)。因此，如果对不等式的评估(步骤67)ΔV≤TH1结果为“是”，则高侧开关HS1已经被成功地去激活(图7，框68)。

如果在步骤63中，不等式ΔV≤TH1的评估结果为“是”，则表示错误(图7，框64')，因为高侧开关未被正确地接通并且不在其漏电极和其源电极之间提供低电阻电流路径。类似地，如果在步骤67中，不等式ΔV≤TH1的评估结果为“否”，则表示错误(图7，框68')，因为高侧开关未被正确地断开并且仍然在其漏电极和其源电极之间提供低电阻电流路径，尽管其应该截止。可以针对每个半桥HB1、HB2、HB3的每个高侧开关HS1、HS2、HS3和每个低侧开关LS1、LS2、LS3重复图7的测试方法。如果测试低侧开关而不是高侧开关，则ΔV将为正并且近似等于VDH-VSL。然而，由于阈值TH1是负的，所以这不改变任何东西，并且该方法可以在没有修改的情况下用于测试高侧开关和低侧开关。

本文中关于图1至图5中的一个描述的实施例允许由图8的流程图示出的附加测试。图8示出了检测负载M(参见图1)实际上是否连接至三相晶体管桥的半桥输出节点P1、P2、P3(即，测试开路条件)的一个示例性检测方法。可替代地，该方法也可以用在仅由两个半桥组成的H桥中。在图8中，参数x和y代表任何一对半桥，例如x＝HB1并且y＝HB2。因此，在步骤70中接通电流源Q，以在半桥x(例如半桥HB1)中注入测试电流i_TEST。随后，在步骤71中，激活半桥y中的高侧开关(例如，半桥HB2中的高侧开关HS2)。结果，电压差ΔV＝VDH-VSH₂在半桥y中将近似为零，并且如果负载连接在两个半桥x、y的输出节点之间(例如，节点P1和P2)，则由于负载(例如图1中的电机M)提供的低电阻电流路径，电压差ΔV＝VDH-VSH₁在另一半桥x中也将为零。因此，如果在半桥x中测量电压降ΔV(步骤72)并且与图6和7的先前方法中的阈值TH1相比较(步骤73)，当不等式ΔV≤TH1的评估结果为“是”(即，如果闭合半桥y中的开关在半桥x中没有影响)，则可以检测到开路负载(图8，框74')。当不等式ΔV≤TH1的评估结果为“否”时，负载被正确地连接。最后，可以再次断开电流源Q(步骤75)。可以针对另一对半桥重复图8所示的方法，例如x＝HB2并且y＝HB3。

应当理解，图8的方法也适用于仅包括两个半桥的H桥。检测到的开路条件也可以是相切断器APC(参见图1)不正常地工作的指示。

以下示例阐述了可以使用的特征的一些组合。

示例1：一种用于测试晶体管桥的电路布置，所述晶体管桥至少包括第一半桥，所述第一半桥包括低侧晶体管和高侧晶体管，所述电路布置包括：

电流源，其可操作地耦合至所述第一半桥的所述高侧晶体管并且被配置成向所述第一半桥供应测试电流；以及

检测电路，其被配置成将电压感测信号与至少一个第一阈值相比较并且取决于该比较的结果来检测所述第一半桥中是否存在短路，其中所述电压感测信号表示所述第一半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

示例2：根据示例1所述的电路布置，

其中所述高侧晶体管的第一负载端子可操作地连接至第一电源电势，并且所述高侧晶体管的第二负载端子连接至第一输出节点；以及

其中所述电流源被配置成向所述第一输出节点供应所述测试电流。

示例3：根据示例1至2的任何组合所述的电路布置，

其中所述检测电路包括被配置成提供数字信号作为电压感测信号的模数转换器。

示例4：根据示例1至3的任何组合所述的电路布置，

其中所述检测电路包括被配置成检测所述电压感测信号在所述第一阈值以下还是以上的数字比较器。

示例5：根据示例1至4的任何组合所述的电路布置，

其中所述电压感测信号是在所述第一半桥的所述高侧晶体管处分接的模拟信号，以及

其中所述检测电路包括接收所述电压感测信号的比较器电路。

示例6：根据示例1至5的任何组合所述的电路布置，

其中所述检测电路被配置成将所述电压感测信号与第一阈值和第二阈值相比较，以及

其中当所述电压感测信号高于所述第一阈值但是低于所述第二阈值时，检测到所述高侧晶体管处的短路，并且当所述电压感测信号高于所述第二阈值时，检测到所述低侧晶体管处的短路。

示例7：根据示例6所述的电路，其中所述第一阈值在与所述高侧晶体管并联耦合的反向二极管的负的正向电压与零之间。

示例8：根据示例6或7所述的电路，其中所述第二阈值高于或等于零。

示例9：一种用于测试晶体管桥的方法，所述晶体管桥至少包括第一半桥，所述第一半桥包括低侧晶体管和高侧晶体管，所述方法包括：

向所述第一半桥的输出节点供应测试电流；以及

通过将电压感测信号与至少一个第一阈值相比较来检测所述第一半桥中是否存在短路，其中所述电压感测信号表示所述第一半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

示例10：根据示例9所述的方法，其中检测所述第一半桥中是否存在短路包括：

对所述电压感测信号进行数字化以提供数字信号；以及

将所述数字信号与所述至少一个第一阈值相比较，所述第一阈值是数字。

示例11：根据示例9至10的任何组合所述的方法，其中检测所述第一半桥中是否存在短路包括：

在所述高侧晶体管处分接所述电压感测信号；以及

使用模拟比较器来确定所述电压感测信号是否超过所述至少一个第一阈值。

示例12：根据示例9至11的任何组合所述的方法，其中检测所述第一半桥中是否存在短路包括：

将所述电压感测信号与所述第一阈值和第二阈值相比较；

当所述电压感测信号高于所述第一阈值但是低于所述第二阈值时，示意所述高侧晶体管的短路；以及

当所述电压感测信号高于所述第二阈值时，示意所述低侧晶体管的短路。

示例13：根据示例9至12的任何组合所述的方法，其中所述第一阈值在与所述高侧晶体管并联耦合的反向二极管的负的正向电压与零之间。

示例14：根据示例12或13所述的方法，其中所述第二阈值高于或等于零。

示例15：一种用于测试晶体管桥的方法，所述晶体管桥至少包括第一半桥，所述第一半桥包括低侧晶体管和高侧晶体管，所述方法包括：

向所述第一半桥的输出节点供应测试电流；

激活所述第一半桥的第一开关；以及

通过将电压感测信号与至少一个第一阈值相比较来验证所述第一开关实际上是否已经被激活，其中所述电压感测信号表示所述第一半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

示例16：根据示例15所述的方法，其中所述方法还包括：

激活所述第一半桥的所述第一开关；以及

通过将所述电压感测信号与所述至少一个第一阈值相比较来验证所述第一开关实际上是否已经被去激活。

示例17：根据示例15至16的任何组合所述的方法，其中所述方法还包括：

激活所述第一半桥的第二开关；

通过将所述电压感测信号与第二阈值相比较来验证所述第二开关实际上是否已经被激活；

去激活所述第一半桥的所述第二开关；以及

通过将所述电压感测信号与所述第二阈值相比较来验证所述第二开关实际上是否已经被去激活。

示例18：一种用于测试晶体管桥的方法，所述晶体管桥至少包括第一半桥和第二半桥，所述第一半桥和所述第二半桥中的每个半桥包括低侧晶体管和高侧晶体管，所述方法包括：

向所述第一半桥的输出节点供应测试电流；

激活所述第二半桥的第一开关；以及

通过将电压感测信号与至少一个第一阈值相比较来验证负载是否被正确地连接在所述第一半桥的输出节点与所述第二半桥的输出节点之间，其中所述电压感测信号表示所述第一半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

示例19：根据示例18所述的方法，其中所述晶体管桥包括第三半桥，所述方法还包括：

激活所述第三半桥的第一开关；以及

通过将所述电压感测信号与至少一个第二阈值相比较来验证所述负载是否被正确地连接在所述第一半桥的输出节点与所述第三半桥的输出节点之间，其中所述电压感测信号表示所述第一半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

示例20：根据示例18至19的任何组合所述的方法，其中所述方法还包括：

向所述第二半桥的输出节点供应所述测试电流；

激活所述第三半桥的第一开关；以及

通过将另外的电压感测信号与至少一个第三阈值相比较来验证所述负载是否被正确地连接在所述第二半桥的输出节点与所述第三半桥的输出节点之间，其中所述另外的电压感测信号表示所述第二半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

示例21：根据示例18至20的任何组合所述的方法，其中所述第一阈值、所述第二阈值和所述第三阈值相等。

示例22：根据示例1至8的任何组合所述的电路布置，其中所述电路布置集成在栅极驱动芯片中，所述栅极驱动芯片包括用于驱动所述晶体管桥的所述高侧晶体管和所述低侧晶体管的栅极驱动电路。

虽然已经关于一个或多个实现示出和描述了本发明，但是在不脱离所附权利要求的精神和范围的情况下，可以对所示示例进行改变和/或修改。特别地，关于由上述部件或结构(单元、组件、设备、电路、***等)执行的各种功能，用于描述这些部件的术语(包括对“装置”的引用)(除非另有说明)旨在对应于执行所描述的部件的指定功能(例如，功能上等同)的任何部件或结构，即使在结构上不等同于执行本发明的本文中所示的示例性实现中的功能的所公开的结构。

另外，虽然可能已经相对于若干实现中的仅一个公开了本发明的特定特征，但是这样的特征可以与其它实现的一个或多个其它特征组合，如对于任何给定的或特定的应用可以期望的和有利的。此外，就详细说明和权利要求中使用术语“包括……的”、“包括”、“具有……的”、“具有”或其变体来说，这样的术语旨在以类似于术语“包括”的方式是包括性的。

Claims (22)

1.一种用于测试晶体管桥的电路装置，所述晶体管桥至少包括第一半桥，所述第一半桥包括串联连接的低侧晶体管和高侧晶体管，所述电路装置包括：

电流源，其可操作地耦合至所述第一半桥的所述高侧晶体管并且被配置成向所述第一半桥的第一输出节点供应测试电流；以及

检测电路，其被配置成将电压感测信号与至少一个第一阈值相比较，并且取决于该比较的结果来检测所述第一半桥中是否存在短路，其中所述电压感测信号表示所述第一半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

2.根据权利要求1所述的电路装置，

其中所述高侧晶体管的第一负载端子可操作地连接至第一电源电势，并且所述高侧晶体管的第二负载端子连接至所述第一输出节点。

3.根据权利要求1所述的电路装置，

其中所述检测电路包括被配置成提供数字信号作为所述电压感测信号的模数转换器。

4.根据权利要求3所述的电路装置，

其中所述检测电路包括被配置成检测所述电压感测信号是在所述至少一个第一阈值以下还是在所述至少一个第一阈值以上的数字比较器。

5.根据权利要求1所述的电路装置，

其中所述电压感测信号是在所述第一半桥的所述高侧晶体管处分接的模拟信号，以及

其中所述检测电路包括被配置成接收所述电压感测信号的比较器电路。

6.根据权利要求1所述的电路装置，

其中所述检测电路被配置成通过将所述电压感测信号与第一阈值和第二阈值相比较来将所述电压感测信号与所述至少一个第一阈值相比较，以及

其中所述检测电路被配置成：当所述电压感测信号高于所述第一阈值但是低于所述第二阈值时，检测到在所述高侧晶体管处存在短路，并且当所述电压感测信号高于所述第二阈值时，检测到在所述低侧晶体管处存在短路。

7.根据权利要求6所述的电路装置，其中所述第一阈值的值在与所述高侧晶体管并联耦合的反向二极管的负的正向电压的值与零之间。

8.根据权利要求7所述的电路装置，其中所述第二阈值的值高于或等于零。

9.根据权利要求1所述的电路装置，其中所述电路装置集成在栅极驱动芯片中，所述栅极驱动芯片包括用于驱动所述晶体管桥的所述高侧晶体管和所述低侧晶体管的栅极驱动电路。

10.一种用于测试晶体管桥的方法，所述晶体管桥至少包括第一半桥，所述第一半桥包括串联连接的低侧晶体管和高侧晶体管，所述方法包括：

向所述第一半桥的输出节点供应测试电流；以及

通过将电压感测信号与至少一个第一阈值相比较来检测所述第一半桥中是否存在短路，其中所述电压感测信号表示所述第一半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

11.根据权利要求10所述的方法，其中检测所述第一半桥中是否存在所述短路包括：

对所述电压感测信号进行数字化以提供数字信号；以及

将所述数字信号与所述至少一个第一阈值相比较，所述至少一个第一阈值是数字。

12.根据权利要求10所述的方法，其中检测所述第一半桥中是否存在所述短路包括：

在所述高侧晶体管处分接所述电压感测信号；以及

使用模拟比较器来确定所述电压感测信号是否超过所述至少一个第一阈值。

13.根据权利要求10所述的方法，其中检测所述第一半桥中是否存在所述短路包括：

通过将所述电压感测信号与第一阈值和第二阈值相比较，来将所述电压感测信号与所述至少一个第一阈值相比较；

当所述电压感测信号高于所述第一阈值但是低于所述第二阈值时，示意所述高侧晶体管的短路；以及

当所述电压感测信号高于所述第二阈值时，示意所述低侧晶体管的短路。

14.根据权利要求13所述的方法，其中所述第一阈值的值在与所述高侧晶体管并联耦合的反向二极管的负的正向电压的值与零之间。

15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二阈值的值高于或等于零。

16.一种用于测试晶体管桥的方法，所述晶体管桥至少包括第一半桥，所述第一半桥包括串联连接的低侧晶体管和高侧晶体管，所述方法包括：

向所述第一半桥的输出节点供应测试电流；

激活所述第一半桥的所述高侧晶体管；以及

通过将电压感测信号与至少一个第一阈值相比较来验证所述高侧晶体管实际上是否已经被激活，其中所述电压感测信号表示所述第一半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

17.根据权利要求16所述的方法，还包括：

去激活所述第一半桥的所述高侧晶体管；以及

通过将所述电压感测信号与所述至少一个第一阈值相比较来验证所述高侧晶体管实际上是否已经被去激活。

18.根据权利要求17所述的方法，还包括：

激活所述第一半桥的第二开关；

通过将所述电压感测信号与第二阈值相比较来验证所述第二开关实际上是否已经被激活；以及

去激活所述第一半桥的所述第二开关；以及

通过将所述电压感测信号与所述第二阈值相比较来验证所述第二开关实际上是否已经被去激活。

19.一种用于测试晶体管桥的方法，所述晶体管桥至少包括第一半桥和第二半桥，所述第一半桥和所述第二半桥中的每个半桥包括串联连接的低侧晶体管和高侧晶体管，所述方法包括：

向所述第一半桥的输出节点供应测试电流；

激活所述第二半桥的所述高侧晶体管；以及

通过将电压感测信号与至少一个第一阈值相比较来验证负载是否被正确地连接在所述第一半桥的输出节点与所述第二半桥的输出节点之间，其中所述电压感测信号表示所述第一半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

20.根据权利要求19所述的方法，其中所述晶体管桥包括第三半桥；所述方法还包括：

激活所述第三半桥的高侧晶体管；以及

通过将所述电压感测信号与至少一个第二阈值相比较来验证所述负载是否被正确地连接在所述第一半桥的输出节点与所述第三半桥的输出节点之间，其中所述电压感测信号表示所述第一半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

21.根据权利要求20所述的方法，还包括：

向所述第二半桥的输出节点供应所述测试电流；

激活所述第三半桥的所述高侧晶体管；以及

通过将另外的电压感测信号与至少一个第三阈值相比较来验证所述负载是否被正确地连接在所述第二半桥的输出节点与所述第三半桥的输出节点之间，其中所述另外的电压感测信号表示所述第二半桥的所述高侧晶体管两端的电压。

22.根据权利要求21所述的方法，其中所述至少一个第一阈值、所述至少一个第二阈值和所述至少一个第三阈值相等。

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