TWI648546B - 用於功率模組的診斷電路與方法 - Google Patents

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Abstract

一種用於功率模組的診斷電路，該診斷電路包含：一邏輯電路，其中該邏輯電路包含一相一臂的一閘極電壓端邏輯或一停滯時間電壓端的集合，該集合邏輯互斥或該相之另一臂的一汲-源極電壓端；一濾波電路，耦合該邏輯電路，用以過濾轉態雜訊；一比較電路，耦合該濾波電路，用以判斷該相的一相電流端的相電流是否大於零；以及一閂鎖，耦合該比較電路，用以暫時儲存診斷訊號。

Description

用於功率模組的診斷電路與方法
本案係關於用於功率模組的診斷電路與方法。
變頻控制器具有三相六臂之電路特徵，若功率開關損毀，將造成某臂開路或短路無法正常進行開關。在功率模組失效狀態中，有可能因上下臂短路而造成大電流產生，使功率模組損毀並且造成變頻控制器的輸出異常。例如：若上臂短路，下臂仍正常開關時，將產生過電流。
當功率模組損毀時，將造成功率輸出異常。若診斷時間過長，將導致功率模組引發二次破壞，造成整體系統的危險。若能將失效狀態的時間減低，可降低功率模組產生二次破壞的機率。
本揭露提供一種用於功率模組的診斷電路，該診斷電路包含：一邏輯電路，其中該邏輯電路包含一相一臂的一閘極電壓端邏輯或一停滯時間電壓端的集合，該集合邏輯互斥或該相之另一臂的一汲-源極電壓端；一濾波電路，耦合該邏輯電路，用以過濾轉態雜訊；一比較電路，耦合該濾波電路，用以判斷該相的一相電流端的相電流是否大於零； 以及一閂鎖，耦合該比較電路，用以暫時儲存診斷訊號。
本揭露提供一種用於功率模組的診斷電路，該診斷電路包含：一邏輯電路，其中一相一臂的一汲-源極電壓端邏輯互斥或該相之另一臂的一汲-源極電壓端；一濾波電路，耦合該邏輯電路，用以過濾轉態雜訊；以及一閂鎖，耦合該濾波電路，用以暫時儲存診斷訊號。
本揭露提供一種用於功率模組的診斷方法，該診斷方法包含：輸入一電壓至六臂；接收該六臂之各臂的一汲-源極電壓與一閘極電壓；接收該六臂之三相之各相的一相電流；判斷該相電流是否大於零；以及判斷該相之其中一臂的該閘極電壓邏輯或一停滯時間電壓的集合，該集合是否與該相之另一臂的該汲-源極電壓呈現同相。
20‧‧‧電池
22‧‧‧電容
Q1-Q6‧‧‧功率開關
D1-D6‧‧‧二極體
R1-R6‧‧‧電阻
Vg_UU‧‧‧閘極電壓
Vg_UD‧‧‧閘極電壓
Vds_UD‧‧‧汲-源極電壓
Vds_UU‧‧‧汲-源極電壓
25、26、27‧‧‧電流傳感器
IU、IV、IW‧‧‧相電流
31、32、33‧‧‧步驟
L1-L3‧‧‧電感
41‧‧‧邏輯電路
35‧‧‧保護電路
45‧‧‧比較電路
43‧‧‧濾波電路
51‧‧‧或閘
47‧‧‧閂鎖
53‧‧‧及閘
52‧‧‧互斥或閘
55‧‧‧或閘
54‧‧‧或閘
57‧‧‧二極體
56‧‧‧二極體
62‧‧‧電阻
61‧‧‧二極體
65‧‧‧運算放大器
63‧‧‧電容
71‧‧‧二極體
66‧‧‧系統電壓端
75‧‧‧反及閘
72‧‧‧或閘
78‧‧‧系統電壓端
76‧‧‧反及閘
Vds_UU_FB‧‧‧汲-源極電壓
81‧‧‧電阻
82‧‧‧電容
Vds_UD_FB‧‧‧汲-源極電壓
Vdead_time‧‧‧停滯時間電壓
Vg_UU_FB‧‧‧閘極電壓
Vg_UD_FB‧‧‧閘極電壓
91‧‧‧邏輯電路
93‧‧‧濾波電路
95‧‧‧比較電路
97‧‧‧閂鎖
101‧‧‧或閘
102‧‧‧互斥或閘
103‧‧‧及閘
104‧‧‧或閘
105‧‧‧或閘
106‧‧‧二極體
107‧‧‧二極體
111‧‧‧二極體
113‧‧‧電阻
114‧‧‧電容
115‧‧‧運算放大器
116‧‧‧系統電壓端
117‧‧‧二極體
119‧‧‧或閘
126‧‧‧反及閘
127‧‧‧反及閘
128‧‧‧系統電壓端
129‧‧‧電阻
130‧‧‧電容
A1、B1‧‧‧診斷電路集合
141‧‧‧電阻
140‧‧‧電阻
143‧‧‧系統電壓
142‧‧‧電阻
150‧‧‧電阻
145‧‧‧節點
152‧‧‧電阻
151‧‧‧電阻
155‧‧‧節點
153‧‧‧系統電壓
161‧‧‧反或閘
Vds_UD_compare‧‧‧汲-源極電壓
172‧‧‧互斥或閘
171‧‧‧邏輯電路
174‧‧‧或閘
173‧‧‧及閘
176‧‧‧二極體
175‧‧‧或閘
181‧‧‧濾波電路
177‧‧‧二極體
183‧‧‧電容
182‧‧‧電阻
191‧‧‧閂鎖
184‧‧‧二極體
193‧‧‧反及閘
192‧‧‧反及閘
196‧‧‧電阻
195‧‧‧系統電壓端
198‧‧‧保護電路
197‧‧‧電容
200‧‧‧診斷電路
100‧‧‧功率模組
220‧‧‧診斷電路
210‧‧‧診斷電路
240‧‧‧分壓電路
230‧‧‧分壓電路
310‧‧‧診斷電路
250‧‧‧停滯時間電路
A、B、C、D‧‧‧時間
260、261、262、263、264、265、266、267‧‧‧步驟
圖1係根據一些實施例說明功率模組的示意圖。
圖2係根據一些實施例說明診斷電路的架構圖。
圖3係根據一些實施例說明診斷電路的電路圖。
圖4係根據一些實施例說明診斷電路的電路圖。
圖5係根據一些實施例說明分壓電路的電路圖。
圖6係根據一些實施例說明分壓電路的電路圖。
圖7係根據一些實施例說明停滯時間電路的電路圖。
圖8係根據一些實施例說明診斷電路的電路圖。
圖9係根據一些實施例說明診斷電路的波形圖。
圖10係根據一些實施例說明診斷電路的波形 圖。
圖11係根據一些實施例說明診斷方法的流程圖。
本案提出一種用於功率模組的診斷電路及其診斷方法。診斷電路及其診斷方法擷取功率模組中的開關功率元件之閘極、汲-源極回授訊號、以及相電流回授訊號，可在線偵測功率模組是否正常運作。當功率模組失效時，可快速診斷功率模組是否損毀並且降低功率模組的失效時間，防止功率模組引發二次破壞。
圖1係根據一些實施例說明功率模組100的示意圖。功率模組100係變頻控制器之一部分，功率模組100具有三相六臂之電路特徵，並且運用於馬達或高功率的電機。功率模組100包含功率開關Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、及Q6、以及二極體D1、D2、D3、D4、D5、及D6。功率開關Q1串聯功率開關Q2，功率開關Q1、及Q2的組合係為U相，功率開關Q1為上臂，功率開關Q2為下臂；功率開關Q3串聯功率開關Q4，功率開關Q3、及Q4的組合係為V相，功率開關Q3為上臂，功率開關Q4為下臂；功率開關Q5串聯功率開關Q6，功率開關Q5、及Q6的組合係為W相，功率開關Q5為上臂，功率開關Q6為下臂。功率開關Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、及Q6係採用功率元件或功率電晶體，例如：功率金氧半電晶體(power metal oxide semiconductor field-effect transistor power,MOSFET)。功率模組100耦接電池20，並且功率模組 100並聯電容22。功率開關Q1、及Q2之間連接電流傳感器25，電流傳感器25偵測U相的相電流IU；功率開關Q3、及Q4之間連接電流傳感器26，電流傳感器26偵測V相的相電流IV；功率開關Q5、及Q6之間連接電流傳感器27，電流傳感器27偵測W相的相電流IW。電流傳感器25連接電感L1；電流傳感器26連接電感L2；電流傳感器27連接電感L3。
在一實施例，電阻R1、R2、R3、R4、R5、及R6分別配置於功率開關Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、及Q6，詳言之，電阻R1-R6係跨接於功率開關Q1-Q6的汲極與源極之間。在電阻R1-R6上的跨壓等同功率開關Q1-Q6的汲極與源極的電壓差。
圖2係根據一些實施例說明診斷電路200的架構圖。診斷電路200係用來診斷功率模組100是否失效。診斷電路200擷取閘極電壓的回授訊號(步驟31)、六臂的汲-源極電壓的回授訊號(步驟32)以及各相電流的回授訊號(步驟33)。閘極電壓的回授訊號係功率開關Q1-Q6的閘極電壓。六臂的汲-源極電壓的回授訊號係Q1-Q6的汲-源極電壓。相電流的回授訊號分別係電流傳感器25、26、及27所擷取的相電流IU、IV、及IW。診斷電路200的判斷結果傳送到保護電路35，若診斷電路200確定功率模組100失效，將啟動保護電路35。
圖3係根據一些實施例說明診斷電路210的電路圖。U、V、及W相的每一相配置一診斷電路210，並且診斷電路210的工作時機在該相的對應相電流(相電流IU、IV、 IW)大於零時。在以U相為例的一實施例中，診斷電路210配置於U相(功率開關Q1、及Q2的組合)。當U相的相電流IU大於零時，診斷電路210將進行工作。診斷電路210包含：一邏輯電路41，其中邏輯電路41包含一相(例如U相)一臂(下臂，功率開關Q2，圖1)的一閘極電壓Vg_UD_FB端邏輯或(OR)一停滯時間電壓Vdead_time端的集合，該集合邏輯互斥或(XOR)該相(U相)之另一臂(上臂，功率開關Q1)的一汲-源極電壓Vds_UU_FB端；一濾波電路43，耦合該邏輯電路41，用以過濾轉態雜訊；一比較電路45，耦合該濾波電路43，用以判斷該相(U相)的相電流IU端是否大於零；以及一閂鎖47，耦合該比較電路45，用以暫時儲存診斷訊號。閘極電壓Vg_UD_FB(圖3)係由閘極電壓Vg_UD(圖1)降壓而得。汲-源極電壓Vds_UU_FB(圖3)係由汲-源極電壓Vds_UU(圖1)降壓而得。
在一實施例中，邏輯電路41還包含一或閘51(OR gate)，該或閘51之一輸入端耦合閘極電壓Vg_UD_FB，閘極電壓Vg_UD_FB係由閘極電壓Vg_UD降壓而得，另一輸入端連接一停滯時間電壓Vdead_time端。在一實施例中，邏輯電路41另包含一互斥或閘52(XOR gate)，該互斥或閘52之一輸入端連接或閘51的輸出端，另一輸入端連接汲-源極電壓Vds_UU_FB端。互斥或閘52係由一個及閘53(AND gate)、兩個或閘(54、及55)、以及兩個二極體(56、及57)所組成。
在一實施例中，二極體61，位於邏輯電路41與 濾波電路43之間，二極體61的陽極連接邏輯電路41的輸出端，二極體61的陰極連接該濾波電路43的一輸入端。
在一實施例中，濾波電路43還包含電阻62；以及電容63，電容63之一端接地，另一端連接電阻62。濾波電路43用以過濾轉態雜訊。
在一實施例中，比較電路45還包含運算放大器65，運算放大器65之反相輸入端V-連接相電流IU端。運算放大器65之非反相輸入端V+連接一系統電壓端66或一定電壓。比較電路45係用以決定診斷電路210是否工作，當相電流IU大於零時，診斷電路210進行工作；反之，相電流IU小於零時，診斷電路210則休息。
在一實施例中，診斷電路210另包含二極體71，二極體71位於或閘72與濾波電路43之間，二極體71的陽極連接該濾波電路43的一輸出端，二極體71的陰極連接或閘72的另一輸入端。
在一實施例中，診斷電路210另包含或閘72，或閘72的一輸入端連接比較電路45的一輸出端(等同運算放大器65的輸出端)，另一輸入端耦合濾波電路43的一輸出端，或閘72的一輸出端連接閂鎖47。
在一實施例中，診斷電路210另包含閂鎖47，閂鎖47由兩個反及閘75、及76(NAND gate)互相交連而成。反及閘76之一輸入端連結或閘72的輸出端。在一實施例中，反及閘75之一輸入端連結一系統電壓端78或一定電壓，系統電壓端78耦合閂鎖47的一輸入端。系統電壓端78另連接電阻81 與電容82。閂鎖47用以儲存位元狀態，當邏輯電路41判斷出功率模組的U相失效，閂鎖47將閉鎖失效訊息(高電位)，以通知保護電路35。
圖4係根據一些實施例說明診斷電路220的電路圖。U、V、及W相的每一相配置一診斷電路220，並且診斷電路220的工作時機在該相的對應相電流(相電流IU、IV、IW)小於零時。在一實施例中，診斷電路220配置於U相(功率開關Q1、及Q2的組合)。當U相的相電流IU小於零時，診斷電路220將進行工作，診斷電路210則休息。診斷電路220包含：一邏輯電路91，其中一相(U相)一臂(上臂，功率開關Q1，圖1)的一閘極電壓Vg_UU_FB端邏輯或(OR)一停滯時間電壓Vdead_time端的集合，該集合邏輯互斥或(XOR)該相(U相)之另一臂(下臂，功率開關Q2)的一汲-源極電壓Vds_UD_FB端；一濾波電路93，耦合該邏輯電路91，用以過濾轉態雜訊；一比較電路95，耦合該濾波電路93，用以判斷該相(U相)的相電流IU端的相電流是否大於零；以及一閂鎖97，耦合該比較電路95，用以暫時儲存診斷訊號。閘極電壓Vg_UU_FB(圖4)係由閘極電壓Vg_UU(圖1)降壓而得。汲-源極電壓Vds_UD_FB(圖3)係由汲-源極電壓Vds_UD(圖1)降壓而得。
在一實施例中，邏輯電路91包含一或閘101，或閘101之一輸入端耦合閘極電壓Vg_UU_FB端(上臂)，閘極電壓Vg_UU_FB係由閘極電壓Vg_UU降壓而得，另一輸入端連接一停滯時間電壓Vdead_time端。在一實施例中，邏輯電路 91另包含一互斥或閘102(XOR gate)，互斥或閘102之一輸入端連接或閘101的輸出端，另一輸入端連接汲-源極電壓Vds_UD_FB端(下臂)。互斥或閘102係由一個及閘103、兩個或閘(104、及105)、以及兩個二極體(106、及107)所組成。
在一實施例中，二極體111位於邏輯電路91與濾波電路93之間，二極體111的陽極連接邏輯電路91的輸出端，二極體111的陰極連接該濾波電路93的一輸入端。
在一實施例中，濾波電路93還包含電阻113；以及電容114，電容114之一端接地，另一端連接電阻113。濾波電路93用以過濾轉態雜訊。
在一實施例中，比較電路95包含運算放大器115，運算放大器115之非反相輸入端V+連接相電流IU端。運算放大器115之反相輸入端V-連接一系統電壓端116或一定電壓。比較電路95係用以決定診斷電路220是否工作，當相電流IU小於零時，診斷電路220進行工作；反之，相電流IU大於零時，診斷電路220則休息。
在一實施例中，診斷電路220另包含二極體117，二極體117位於或閘119與濾波電路93之間，二極體117的陽極連接該濾波電路93的一輸出端，二極體117的陰極連接或閘119的另一輸入端。
在一實施例中，診斷電路220另包含或閘119，或閘119的一輸入端連接比較電路95的一輸出端(等同運算放大器115的輸出端)，另一輸入端耦合濾波電路93的一輸出端，或閘119的一輸出端連接閂鎖97。
在一實施例中，診斷電路220另包含閂鎖97，閂鎖97由兩個反及閘126、及127互相交連而成。反及閘126之一輸入端連結或閘119的輸出端。在一實施例中，反及閘127之一輸入端耦合一系統電壓端128或一定電壓，系統電壓端128耦合閂鎖97的一輸入端。系統電壓端128另連接電阻129與電容130。閂鎖97用以儲存位元狀態，當邏輯電路91判斷出功率模組的U相失效，閂鎖97將閉鎖失效訊息(高電位)，以通知保護電路35。
圖5係根據一些實施例說明分壓電路230的電路圖。分壓電路230係診斷電路210的一部分，分壓電路230係用於降低來自功率模組100的電壓訊號，使得電壓訊號適合用於邏輯電路。在一實施例中，分壓電路230包含電阻140、141、及142、系統電壓143或一定電壓。電阻140、141、及142連接於節點145。電阻140之一端連接汲-源極電壓Vds_UU(對應圖1的功率開關Q1，U相上臂)，另一端連接節點145，電阻140的阻值為40kΩ。電阻141之一端接地，另一端連接節點145，電阻141的阻值為500Ω。電阻142之一端連接節點145，另一端連接系統電壓143，電阻142的阻值為5kΩ。節點145的輸出為汲-源極電壓Vds_UU_FB端(對應圖3的邏輯電路41的輸入端)。
圖6係根據一些實施例說明分壓電路240的電路圖。分壓電路240係診斷電路220的一部分，分壓電路240係用於降低來自功率模組100的電壓訊號，使得電壓訊號適合用於邏輯電路。在一實施例中，分壓電路240包含電阻150、 151、及152、系統電壓153或一定電壓。電阻150、151、及152連接於節點155。電阻150之一端連接汲-源極電壓Vds_UD(對應圖1的功率開關Q2，U相下臂)，另一端連接節點155，電阻150的阻值為40kΩ。電阻151之一端接地，另一端連接節點155，電阻151的阻值為500Ω。電阻152之一端連接節點155，另一端連接系統電壓153，電阻152的阻值為1kΩ。節點155輸出汲-源極電壓Vds_UD_FB端(對應圖4的邏輯電路91的輸入端)以及汲-源極電壓Vds_UD_FB_compare端。
圖7係根據一些實施例說明停滯時間電路250的電路圖。停滯時間電路250係診斷電路210或220的一部分，停滯時間電路250係捕捉U相上臂之閘極電壓Vg_UU與下臂之閘極電壓Vg_UD之間的空白時間(亦稱為停滯時間)。在一實施例中，停滯時間電路250包含一反或閘161(NOR gate)，反或閘161的一輸入端連接閘極電壓Vg_UU_FB端，另一輸入端連接同相(U相)之另一臂(下臂)的閘極電壓Vg_UD_FB端，反或閘161的輸出端係停滯時間電壓Vdead_time端。停滯時間電壓Vdead_time端分別對應診斷電路210(圖3)或診斷電路220(圖4)的輸入端。閘極電壓Vg_UU_FB、閘極電壓Vg_UD_FB係由閘極電壓Vg_UU、閘極電壓Vg_UD(圖1)降壓而得。
圖8係根據一些實施例說明診斷電路310的電路圖。診斷電路310適用於快速診斷功率模組是否失效，特別地，當一相的一臂正常(假設上臂)，但是同相的另一臂失效的狀況(假設下臂)時，診斷電路310可迅速得知下臂已失效並 且進行保護，不需要等到各相的上下臂都檢測完成後才得知失效，以節省診斷時間，實際運用時，U、V、及W相的每一相配置一診斷電路310。在一實施例中，診斷電路310配置於U相(功率開關Q1、及Q2的組合，圖1)，診斷電路310包含：邏輯電路171，其中一相(U相)一臂(上臂)的一汲-源極電壓Vds_UU_FB端邏輯互斥或該相(U相)之另一臂(下臂)的一汲-源極電壓Vds_UD_FB端；濾波電路181，耦合邏輯電路171，用以過濾轉態雜訊；以及閂鎖191，耦合濾波電路181，用以暫時儲存診斷訊號。
在一實施例中，邏輯電路171還包含一互斥或閘172，互斥或閘172之一輸入端連接該相(U相)之該臂(上臂)的汲-源極電壓Vds_UU_FB端，另一輸入端連接該相(U相)之該另一臂(下臂)的汲-源極電壓Vds_UD_FB端。互斥或閘172係由一個及閘173、兩個或閘(174、及175)、以及兩個二極體(176、及177)所組成。汲-源極電壓Vds_UU_FB係由Vds_UU(圖1)降壓而得。汲-源極電壓Vds_UD_FB係由Vds_UD(圖1)降壓而得。
在一實施例中，濾波電路181還包含電阻182；以及電容183，電容183之一端接地，另一端連接電阻182。
在一實施例中，診斷電路310另包含二極體184，二極體184位於濾波電路181與閂鎖191之間，二極體184的陽極連接濾波電路181的一輸出端，二極體184的陰極連接閂鎖191的一輸入端。
在一實施例中，診斷電路220另包含閂鎖191， 閂鎖191由兩個反及閘192、及193互相交連而成。反及閘192之一輸入端連結二極體184的陰極。反及閘193之一輸入端耦合系統電壓端195或一定電壓，系統電壓端195耦合閂鎖191的一輸入端。系統電壓端195另連接電阻196與電容197。
閂鎖191用以儲存位元狀態，當邏輯電路171判斷出功率模組的U相失效，閂鎖191將閉鎖失效訊息(高電位)，以通知保護電路198。
圖9係根據一些實施例說明診斷電路210的波形圖。訊號在診斷電路210中，係以高、低電位訊號作判別，故波形圖為方波，高電位代表1或真(true)，低電位代表0或假(false)，並且當U相的相電流IU大於零時，診斷電路210將進行工作。U相上臂的閘極電壓Vg_UU_FB與U相下臂的閘極電壓Vg_UD_FB之間，具有一停滯時間電壓Vdead_time(亦稱為空白時間)，停滯時間電壓Vdead_time藉由停滯時間電路250所擷取，代表上臂、及下臂的閘極皆不啟動時機。U相上臂的閘極電壓Vg_UU_FB與U相上臂的汲-源極電壓Vds_UU_FB呈現反相(功率開關特性)，若一者為高電位，另一者必為低電位。U相下臂的閘極電壓Vg_UD_FB與U相下臂的汲-源極電壓Vds_UD_FB呈現反相。
在一實施例，診斷電路210的真值表如下：
從圖9的閘極電壓Vg_UD_FB、停滯時間電壓Vdead_time、及汲-源極電壓Vds_UU_FB的波形圖來看，在功率模組100的正常狀況下，U相下臂的閘極電壓Vg_UD_FB邏輯或停滯時間電壓Vdead_time的集合，該集合會與U相上臂的汲-源極電壓Vds_UU_FB呈現完全同相，係為真值表的兩個正常狀態，例如A、B區。在A區，閘極電壓Vg_UD_FB(0)邏輯或停滯時間電壓Vdead_time(0)後為0，再邏輯互斥或汲-源極電壓Vds_UU_FB(0)為0。當此完全同相的特性被破壞時，則功率模組100被診斷出異常，如上述真值表的異常狀態。
圖10係根據一些實施例說明診斷電路220的波形圖。在一實施例，當U相的相電流IU小於零時，診斷電路220將進行工作，診斷電路220的真值表如下：
從圖10的閘極電壓Vg_UU_FB、停滯時間電壓Vdead_time、及汲-源極電壓Vds_UD_FB的波形圖來看，在功率模組100的正常狀況下，U相上臂的閘極電壓Vg_UU_FB邏輯或停滯時間電壓Vdead_time的集合，該集合會與U相下臂的汲-源極電壓Vds_UD_FB呈現完全同相，係為真值表的兩個正常狀態，例如C、D區。在D區，閘極電壓Vg_UU_FB(1)邏輯或停滯時間電壓Vdead_time(0)後為1，再邏輯互斥或汲-源極電壓Vds_UD_FB(1)為0。當此完全同相的特性被破壞時，則被診斷出功率模組100異常，如上述真值表的異常狀態。診斷電路210、220係利用此完全同相特性搭配邏輯電路的判斷，當該完全同相的特性被破壞時，代表功率模組100的異常狀況，上臂或下臂產生開路或短路的現象。
圖11係根據一些實施例說明診斷方法510的流程圖。在步驟261中，輸入一電壓至六臂(六臂之功率開關分別為Q1-Q6)；在步驟262中，接收該六臂之各臂的一汲-源極電壓(Vds_UU_FB或Vds_UD_FB)與一閘極電壓(Vg_UU_FB或Vg_UD_FB)；在步驟263中，接收該六臂之三相(U、V、W相)之各相的一相電流(三相的相電流分別為IU、IV、及IW)；判斷該相電流是否大於零；以及在步驟264或在步驟265中，判斷該相(假設U相)之其中一臂(假設上臂)的該閘極 電壓(Vg_UU_FB)邏輯或一停滯時間電壓(Vdead_time)的集合，該集合是否與該相(U相)之另一臂(假設下臂)的該汲-源極電壓(Vds_UD_FB)呈現同相。
在步驟260，系統進行開機。
在步驟261中，在初始時提供功率模組100的該六臂之每臂(六臂的功率開關分別為Q1-Q6)一初始電壓值。
在步驟262中，在功率模組100輸出功率的過程中，回授功率模組100之每臂的閘極電壓與汲-源極電壓。例如回授U相的上、或下臂閘極電壓(Vg_UU_FB或Vg_UD_FB)以及汲-源極電壓(Vds_UU_FB或Vds_UD_FB)。
在步驟263中，回授電流傳感器25、26、及27所擷取的相電流IU、IV、及IW，若相電流大於零，則進入步驟264，回授下臂閘極電壓、上臂汲-源極電壓、及停滯時間電壓，由診斷電路集合A1進行硬體判斷，診斷電路集合A1係由三相(U、V、W相)之各相的診斷電路210所組成的集合。
在步驟263中，若相電流小於零，則進入步驟265，回授上臂的閘極電壓、下臂汲-源極電壓、及停滯時間電壓，由診斷電路集合B1進行硬體判斷，診斷電路集合B1係由三相(U、V、W相)之各相的診斷電路220所組成的集合。
在步驟266中，若功率模組100異常開路或短路時，診斷電路集合A1或B1輸出高準位電壓。並且將功率模組100的六臂之閘極電壓關閉，避免功率模組100長時間處於失效狀態。
在步驟267中，功率模組100並未失效，故仍然 輸出功率模組100的六臂之閘極電壓。
本案提出一種用於功率模組的診斷電路及方法。透過回授各臂的閘極電壓與汲極電壓，判斷閘極電壓邏輯或停滯時間電壓的集合，該集合是否與汲-源極電壓呈現同相。由此可以得知功率開關是否為開路或短路，使功率模組在失效後能快速進行關閉系統，避免因為失效時間過長而導致變頻控制器損毀嚴重。本案診斷電路及診斷方法的診斷係速度快、可在線偵測、進行開路/短路診斷、不需額外增加電流傳感器、以及成本低。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

Claims (21)

  1. 一種用於功率模組的診斷電路，該功率模組具有三相六臂，每臂包含一功率開關，每相包含一上臂與一下臂，該診斷電路包含：一邏輯電路，其中該邏輯電路包含一相一臂的一閘極電壓端邏輯或一停滯時間電壓端的集合，該集合邏輯互斥或該相之另一臂的一汲-源極電壓端，該停滯時間電壓端係對應該相該臂之該閘極電壓端與該另一臂之一閘極電壓端之間的空白時間；一濾波電路，耦合該邏輯電路，用以過濾轉態雜訊；一比較電路，耦合該濾波電路，該比較電路連接一第一系統電壓端與該相的一相電流端，用以判斷該相的該相電流端的相電流是否大於零；以及一閂鎖，該閂鎖包含兩個反及閘互相交連，耦合該比較電路與該濾波電路，用以暫時儲存來自該邏輯電路的一診斷訊號。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之診斷電路，其中該邏輯電路包含：一或閘，該或閘之一輸入端耦合該相該臂之該閘極電壓端，另一輸入端連接該停滯時間電壓端。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之診斷電路，其中該邏輯電路包 含：一互斥或閘，該互斥或閘之一輸入端連接該或閘的輸出端，另一輸入端連接該汲-源極電壓端。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之診斷電路，其中該濾波電路包含：一電阻；以及一電容，該電容之一端接地，另一端連接該電阻。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之診斷電路，該診斷電路另包含：一二極體，位於該邏輯電路與該濾波電路之間，該二極體的陽極連接該邏輯電路的輸出端，該二極體的陰極連接該濾波電路的一輸入端。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之診斷電路，其中該比較電路包含：一運算放大器，該運算放大器之一輸入端連接該相電流端。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之診斷電路，其中該輸入端係一非反相輸入端。
  8. 如申請專利範圍第6項所述之診斷電路，其中該輸入端係一反相輸入端。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之診斷電路，該診斷電路另包含： 一或閘，該或閘的一輸入端連接該比較電路的一輸出端，另一輸入端耦合該濾波電路的一輸出端，該或閘的一輸出端連接該閂鎖。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之診斷電路，該診斷電路另包含：一二極體，位於該或閘與該濾波電路之間，該二極體的陽極連接該濾波電路的該輸出端，該二極體的陰極連接該或閘的該另一輸入端。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之診斷電路，該診斷電路另包含：一分壓電路，位於該汲-源極電壓端與該邏輯電路之間，用以降低該汲-源極電壓端的電壓。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之診斷電路，該診斷電路另包含：一停滯時間電路，該停滯時間電路包含一反或閘，該反或閘的一輸入端連接該閘極電壓端，另一輸入端連接該相之該另一臂的該閘極電壓端，該反或閘的一輸出端係該停滯時間電壓端。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之診斷電路，該診斷電路另包含：一第二系統電壓端，該第二系統電壓端耦合該閂鎖的一輸入端。
  14. 一種用於功率模組的診斷電路，該功率模組具有三相六臂，每臂包含一功率開關，每相包含一上臂與一下臂，該診斷電路包含： 一邏輯電路，其中一相一臂的一汲-源極電壓端邏輯互斥或該相之另一臂的一汲-源極電壓端；一濾波電路，耦合該邏輯電路，用以過濾轉態雜訊；以及一閂鎖，該閂鎖包含兩個反及閘互相交連，耦合該比較電路與該濾波電路，用以暫時儲存來自該邏輯電路的一診斷訊號。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之診斷電路，其中該邏輯電路包含：一互斥或閘，該互斥或閘之一輸入端連接該相之該臂的該汲-源極電壓端，另一輸入端連接該相之該另一臂的該汲-源極電壓端。
  16. 如申請專利範圍第14項所述之診斷電路，其中該濾波電路包含：一電阻；以及一電容，該電容之一端接地，另一端連接該電阻。
  17. 如申請專利範圍第14項所述之診斷電路，該診斷電路另包含：一二極體，位於該濾波電路與該閂鎖之間，該二極體的陽極連接該濾波電路的一輸出端，該二極體的陰極連接該閂鎖的一輸入端。
  18. 一種用於功率模組的診斷方法，該功率模組具有三相六臂，每臂包含一功率開關，每相包含一上臂與一下臂，該診斷方 法包含：輸入一電壓至該六臂；接收該六臂之各臂的一汲-源極電壓與一閘極電壓；接收該六臂之該三相之各相的一相電流；判斷該相電流是否大於零；以及判斷該相之其中一臂的該閘極電壓邏輯或一停滯時間電壓的集合，該集合是否與該相之另一臂的該汲-源極電壓呈現同相，該停滯時間電壓係對應該相該臂之該閘極電壓與該另一臂之一閘極電壓之間的空白時間。
  19. 如申請專利範圍第18項所述之診斷方法，該診斷方法另包含：若未呈現該同相，則關閉該六臂之該些閘極電壓。
  20. 如申請專利範圍第18項所述之診斷方法，該診斷方法另包含：若該相電流大於零，該臂係一下臂，該另一臂係一上臂。
  21. 如申請專利範圍第18項所述之診斷方法，該診斷方法另包含：若該相電流小於零，該臂係一上臂，該另一臂係一下臂。
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