发明名称 用于降低共同模式电流之主动滤波器
摘要 一种主动滤波器,其降低在PWM控制之马达驱动电路中的接地配线中之共模电流。该主动滤波器在部份上整合到一积体电路晶片中,且包含一缓冲放大器,其线性地驱动两个接合式或MOSFET电晶体以把共模电流从一接地配线和透过该等电晶体而引开。该等电晶体系连接在把d-c电力供应到驱动一个a-c马达的PWM发生器之正和负d-c汇流排间,在其接地框架中产生共模接地电流。一电流变压器监视共模电流,且其输出耦合至缓冲放大器之输入来控制该等电晶体。供放大器用的一内部电源供应器形成于两电流源和连接在d-c汇流排导体间之两齐纳二极体间的节点处。首间控制电路被揭露,以在所有输入a-c电压情况下对各个电晶体供应充分的首间电压。
申请公布号 TW512574 申请公布日期 2002.12.01
申请号 TW090107255 申请日期 2001.03.27
申请人 国际整流器公司 发明人 布莱恩R 佩利
分类号 H02M1/12 主分类号 H02M1/12
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种主动滤波器,用来缩短在一脉宽调变马达驱动器电路中的共模电流;该马达驱动器电路包含:一个a-c电源,连接于该a-c电源、且产生连接至一正d-c滙流排和一负d-c滙流排的一经整流输出电压之一整流器,使输入端子耦合于该等正d-c滙流排和负d-c滙流排、且具有一受控制a-c输出的一个PWM变流器,由该PWM变流器之该a-c输出驱动的一马达,自该马达延伸的一接地配线,及用来测量在该接地配线中的该驱动器电路之共模电流的一电流感测器,该电流感测器产生与该共模电流相关的一输出电流;该主动滤波器包含:各具有第一和第二主电极和一控制电极的一第一和第二电晶体,及至少一缓冲放大器;该等第一和第二电晶体之该第一电极耦合于一共同节点,该等第一和第二电晶体之该第二电极分别耦合至该正d-c滙流排和该负d-c滙流排;该至少一缓冲放大器具有耦合至该电流感测器之该输出的一输入、及耦合于该等控制电极中之至少一个的一输出;以及把该等第一和第二电晶体之该第一电极的该共同节点连接到该接地配线之一个d-c隔离电容器。2.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其中该电流感测器系具有分别与该等正和负d-c滙流排串联连接的第一和第二绕组,及用来产生与该共模电流相关之该输出电流的一输出绕组之一差分电流变压器。3.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其中该电流感测器系具有与该接地配线串联连接的一初级绕组,及用来产生与该共模电流相关之该输出电流的一次级绕组之一电流变压器。4.依据申请专利范围第2项之主动滤波器,其中该电流变压器具有一圈形铁心。5.依据申请专利范围第3项之主动滤波器,其中该电流变压器具有一圈形铁心,且其中该初级绕组系在该圈形铁心上的单一绕圈。6.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其中该等第一和第二电晶体系互补式NPN和PNP双极电晶体,且它们的该第一电极为射极电极。7.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其中该等第一和第二电晶体系互补式N和P通道功率MOSFET电晶体,且其中该第一电极为源极电极。8.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其中该电流感测器系具有连接在连接于该整流器之该a-c电源的供线之个别者中的第一和第二绕组,及用来产生与该共模电流相关之该输出电流的一输出绕组之一差分电流变压器。9.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其更包括耦合至该等第一和第二电晶体以在各电晶体之第一和第二电极间维持充分电压的一首间电压控制电路,来允许其线性放大操作大致在该a-c电源之完整经整流周期内。10.依据申请专利范围第9项之主动滤波器,其中该首间电压控制电路包括分别与该等第一和第二电晶体并联连接的第一和第二电阻器。11.依据申请专利范围第9项之主动滤波器,其中该首间电压控制电路包含分别连接至该等第一和第二电晶体来防止针对各个该等电晶体的首间电压之缩减低于一给定値的个别主动箝制电路。12.依据申请专利范围第9项之主动滤波器,其中该首间控制电路包含用来产生系该等正和负d-c滙流排间的d-c电位之中点的一中点电位之一第一电路,及具有连接于在该中点d-c电压和该等第一和第二电晶体之节点处的电压间之差値的一输入、以及连接于该第一所提到放大器之输入来把该节点处的平均电压调节至该中点电压之一输出的一第二放大器。13.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其更包括耦合于该d-c滙流排的一经缩减电压正滤波器滙流排;该等第一和第二电晶体之该第二电极分别连接至该经缩减电压正滤波器d-c滙流排和该负d-c滙流排。14.依据申请专利范围第13项之主动滤波器,其更包括一串联连接电阻器和连接在该等正和负d-c滙流排间的齐纳二极体;该正d-c滤波器滙流排连接于该电阻器和该齐纳二极体间的节点。15.依据申请专利范围第13项之主动滤波器,其更包括连接跨过该等正和负d-c滙流排的一第一和第二串联连接电容器;且该d-c滤波器滙流排连接于该等第一和第二电容器间的节点。16.依据申请专利范围第15项之主动滤波器,其中该整流器包含包括连接跨过该等正和负d-c滙流排且与该等第一和第二电容器并联的两串联连接二极体之一倍压器电路;且该a-c电源连接于该等二极体和该等电容器间的节点。17.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其中该缓冲放大器具有至少第一和第二电源供应器输入,及用来把偏压电压施加于该缓冲放大器输入的一电源供应器电路;该电源供应器电路包含第一和第二电流源和第一和第二齐纳二极体;该第一齐纳二极体之阳极在一第一节点处连接至该第二齐纳二极体之阴极;该第一齐纳二极体之该阴极连接至该第一电流源之一端子;该第二齐纳二极体之该阳极连接于该第二电流源之一端子;该等第一和第二电流源之第二端子分别耦合于该等正和负d-c滙流排;该第一电流源和该第一齐纳二极体间的节点连接于该第一电源供应器输入;且该第二电流源和该第二齐纳二极体间的节点连接至该第二电源供应器输入。18.依据申请专利范围第3项之主动滤波器,其中该d-c隔离电容器和该接地配线间的该共同节点系设置在该电流变压器之该初级绕组和该马达间。19.依据申请专利范围第3项之主动滤波器,其中该电流变压器之该初级绕组系设置在该d-c隔离滤波器电容器和该接地配线间的该共同节点和该马达间。20.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其中该等第一和第二电晶体及该缓冲放大器系形成在一共同积体电路晶片中。21.依据申请专利范围第9项之主动滤波器,其中该等第一和第二电晶体及该缓冲放大器及该等首间控制电路系形成在一共同积体电路中。22.依据申请专利范围第14项之主动滤波器,其中该等第一和第二电晶体及该缓冲放大器及该串联连接电阻器及一齐纳二极体系形成在一共同积体电路中。23.依据申请专利范围第17项之主动滤波器,其中该等第一和第二电晶体及该缓冲放大器及该电源供应器电路系形成在一共同积体电路中。24.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其中该电流感测器系连接在该接地配线上。25.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其中该电流感测器包含具有至少一初级绕组和一次级绕组的一电流变压器;该次级绕组连接于该缓冲放大器之该输入;该至少一初级绕组连接在该正d-c滙流排和该第一电晶体之该第二电极间,藉此界定一回授架构。26.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其中该电流感测器包含具有至少一初级绕组和一次级绕组的一电流变压器;该次级绕组连接于该缓冲放大器之该输入;该至少一初级绕组连接在该变流器的该等输入端子中之一个和该第一电晶体之该第二电极间,藉此界定一馈前架构。27.一种主动滤波器,用来缩短在一脉宽调变马达驱动器电路中的共模电流;该马达驱动器电路包含:一个a-c电源,连接于该a-c电源、且产生连接至一正d-c滙流排和一负d-c滙流排的一经整流输出电压之一整流器,使输入端子耦合于该等正d-c滙流排和负d-c滙流排、且具有一受控制a-c输出的一个PWM变流器,由该PWM变流器之该a-c输出驱动的一马达,自该马达延伸的一接地配线,及用来测量在该驱动器电路中之共模电流的一电流感测器,该电流感测器产生与该共模电流相关的一输出电流;该主动滤波器包含:各具有第一和第二主电极和一控制电极的一第一和第二电晶体,该等第一和第二电晶体之该第一电极耦合于一共同节点,该等第一和第二电晶体之该第二电极分别直接连接至该正d-c滙流排和该负d-c滙流排;及把该等第一和第二电晶体之该第一电极的该共同节点连接到该接地配线之一个d-c隔离电容器;该电流感测器包含具有分别与该等正和负d-c滙流排串联连接的第一和第二绕组、及用来产生与该共模电流相关的该输出电流之一输出绕组的一差分电流变压器;该输出绕组耦合于该控制电极;该电路具有由该电流变压器和该等电晶体来以单一放大的一馈前系统之架构。28.依据申请专利范围第27项之主动滤波器,其中该电流变压器具有一圈形铁心。29.依据申请专利范围第27项之主动滤波器,其更包括耦合至该等第一和第二电晶体以在各电晶体之第一和第二电极间维持充分电压的一首间电压控制电路,来允许其线性放大操作大致在该a-c电源之完整经整流周期内。30.依据申请专利范围第27项之主动滤波器,其更包括耦合于该d-c滙流排的一经缩减电压正滤波器滙流排;该等第一和第二电晶体之该第二电极分别连接至该经缩减电压正滤波器d-c滙流排和该负d-c滙流排。31.依据申请专利范围第27项之主动滤波器,其中该等第一和第二电晶体系形成在一共同积体电路晶片中。32.依据申请专利范围第27项之主动滤波器,其中该等第一和第二电晶体及该首间控制电路系形成在一共同积体电路中。33.一种主动滤波器,用来缩短在一脉宽调变马达驱动器电路中的共模电流;该马达驱动器电路包含:一个a-c电源,连接于该a-c电源、且产生连接至一正d-c滙流排和一负d-c滙流排的一经整流输出电压之一整流器,使输入端子耦合于该等正d-c滙流排和负d-c滙流排、且具有一受控制a-c输出的一个PWM变流器,由该PWM变流器之该a-c输出驱动的一马达,自该马达延伸的一接地配线,及用来测量在该驱动器电路中之共模电流的一电流感测器,该电流感测器产生与该共模电流相关的一输出电流;该主动滤波器包含:各具有第一和第二主电极和一控制电极的一第一和第二电晶体,该等第一和第二电晶体之该第一电极耦合于一共同节点,该等第一和第二电晶体之该第二电极分别直接连接至该正d-c滙流排和该负d-c滙流排;该电流感测器输出耦合于该等控制电极中之至少一个;及把该等第一和第二电晶体之该第一电极的该共同节点连接到该接地配线之一个d-c隔离电容器;以及耦合至该等第一和第二电晶体以在该等电晶体之第一和第二电极间维持充分电压的一首间电压控制电路,来允许其线性放大操作大致在该a-c电源之完整组整流周期内。34.依据申请专利范围第33项之主动滤波器,其中该首间电压控制电路包括分别与该等第一和第二电晶体并联连接的第一和第二电阻器。35.依据申请专利范围第33项之主动滤波器,其中该首间电压控制电路包含分别连接至该等第一和第二电晶体来防止针对各个该等电晶体的首间电压之缩减低于一给定値的个别主动箝制电路。36.依据申请专利范围第33项之主动滤波器,其更包括耦合于该d-c滙流排的一经缩减电压正滤波器滙流排;该等第一和第二电晶体之该第二电极分别连接至该经缩减电压正滤波器d-c滙流排和该负d-c滙流排。37.依据申请专利范围第36项之主动滤波器,其更包括一串联连接电阻器和连接在该等正和负d-c滙流排间的齐纳二极体;该正d-c滤波器滙流排连接于该电阻器和该齐纳二极体间的节点。38.依据申请专利范围第36项之主动滤波器,其更包括连接跨过该等正和负d-c滙流排的一第一和第二串联连接电容器;且该d-c滤波器滙流排连接于该等第一和第二电容器间的节点。39.一种主动滤波器,用来缩短在一脉宽调变马达驱动器电路中的共模电流;该马达驱动器电路包含:一个a-c电源,连接于该a-c电源、且产生连接至一正d-c滙流排和一负d-c滙流排的一经整流输出电压之一整流器,使输入端子耦合于该等正d-c滙流排和负d-c滙流排、且具有一受控制a-c输出的一个PWM变流器,由该PWM变流器之该a-c输出驱动的一马达,自该马达延伸的一接地配线,及用来测量在该驱动器电路中之共模电流的一电流感测器,该电流感测器产生与该共模电流相关的输出电流;该主动滤波器包含,各具有第一和第二主电极和一控制电极的一第一和第二电晶体,该等第一和第二电晶体之该第一电极耦合于一共同节点,该等第一和第二电晶体之该第二电极分别耦合至该正d-c滙流排和该负d-c滙流排;该电流感测器输出耦合于该等控制电极中之至少一个;把该等第一和第二电晶体之该第一电极的该共同节点连接到该接地配线之一个d-c隔离电容器;及耦合于该d-c滙流排的一经缩减电压正滤波器滙流排;该第一电晶体之该第二电极连接至该经缩减电压正滤波器滙流排。40.依据申请专利范围第39项之主动滤波器,其更包括一串联连接电阻器和连接在该等正和负d-c滙流排间的齐纳二极体;该正d-c滤波器滙流排连接于该电阻器和该齐纳二极体间的节点。41.依据申请专利范围第39项之主动滤波器,其更包括连接跨过该等正和负d-c滙流排的一第一和第二串联连接电容器;且该d-c滤波器滙流排连接于该等第一和第二电容器间的节点。42.依据申请专利范围第41项之主动滤波器,其中该整流器包含包括与该等第一和第二电容器并联的两串联连接二极体之一倍压器电路;且该a-c电源连接于该等二极体和该等电容器间的节点。43.依据申请专利范围第2项之主动滤波器,其中该电流变压器具有一圈形铁心,且该等第一和第二绕组各为单一绕圈。44.依据申请专利范围第3项之主动滤波器,其中该d-c隔离电容器和该接地配线间的该共同节点系设置在该电流变压器之该初级绕组和该马达间。45.依据申请专利范围第3项之主动滤波器,其中该电流变压器之该初级绕组系设置在该d-c隔离滤波器电容器和该接地配线间的该共同节点和该马达间。46.依据申请专利范围第1项之主动滤波器,其更包括耦合于该正或负电压滙流排之一个的一经缩减滤波器电压滙流排;该等第一和第二电晶体之该第二电极连接至该经缩减滤波器电压滙流排。47.依据申请专利范围第46项之主动滤波器,其中该经缩减滤波器电压滙流排系连接至该负电压滙流排。48.依据申请专利范围第26项之主动滤波器,其中该等第一和第二电晶体系MOSFET;且其更包含耦合至该等第一和第二电晶体之一个的该控制电极之一的一静止偏压电流电路,及连接于该偏压电流电路来调节静止偏压电流以把该等MOSFET电晶体之静止闸极电压维持于其临界电压的一调节电路,藉此消除该等MOSFET之输出电流的交越扭曲。图式简单说明:第1图系用于一马达驱动器电路的习知技术共模主动滤波器之电路图;第2图系第1图之电路的等效电路来说明首间电压之论点;第3图系在电流感测变压器和电晶体间使用一缓冲放大器的本发明之一改善例的电路图;第4图显示第3图之电路的修正例,其中电流感测主绕组系设在a-c电路中;第5图系第3图之电路的进一步修正例之电路图,其中电流变压器之主绕组系在接地配线中;第6图(在和第13图相同的纸页上)显示第3图之电路的改善例,其使用跨过电晶体的平衡电阻器来为其操作提供充分首间;第7图显示用来使用一主动箝制电路来提供首间的电路之进一步实施例;第8图系首间控制电路之又一实施例,其中主动地调节中点d-c滙流排电位;第9图系第8图之电路的等效电路;第10.11和12图显示接地电压、跨过电晶体Q1和Q2的电压、跨过滤波器电容器的电压及针对三种不同首间情况有线频率的接地电流IGNO;第13图(在和第6图相同的纸页上)显示用于习知图式之放大器电路的一新电源供应器,其从d-c滙流排来导出其电力;第14图系习知描述电路之改善例的电路图,其中滤波器滙流排电压小于主d-c滙流排电压;第15图系第14图之电路的替换例,其中经缩减滤波器滙流排电压系从一掉落电阻器和齐纳二极体电路导出;第16图系用来使用串联滙流排电容器导出经缩减滤波器电压的另一电路;第17图系用来导出全滙流排电压之一半的经缩减滤波器电压且使用一倍压器的电路;第18图系与第17图者相似的电路,其中滤波器电压小于全d-c滙流排电压之一半;第19图系整合有前面图式之滤波器组件的选定者且整合到单一矽晶片中之一积体电路晶片的图;第20图显示在切换式电源供应器中具有主动滤波器IC晶片的一电路之架构;第21图显示在使电流感测器主绕组在接地配线中的一马达驱动器电路内使用主动滤波器IC晶片之一回授式架构;第22图显示使用有改善操作的一前馈系统之第21图的架构之修正例;第23图显示类似第21图者的架构,但使用一差分电流变压器;第24图显示有差分变压器的第22图之架构;第25图显示针对装置Q1和Q2使用取代双极电晶体的功率MOSFET之本发明的新主动滤波器;第26图系第25图之改善例,更增加控制元件;第27图显示第26图之电路的修正例,用于静止点偏压电流之改善控制;及第28图显示本发明之共模滤波器的较佳实施例之完整电路图。
地址 美国