一种保护电路及功率变换器的制作方法

本技术实施例涉及功率变换领域，特别是涉及一种保护电路及功率变换器。

背景技术：

1、在现代电力电子与电机驱动领域，高效、可靠、可控地转换电能形式是核心技术需求。桥臂作为构成主流功率变换器拓扑的基本功能单元，其设计和控制对整个系统的性能、效率和安全性具有决定性影响，其关键在于功率开关管的高速、精确开关动作。

2、功率开关管通常连接在高压直流母线上，称为高压侧，而控制这些开关管导通或关断的逻辑信号则来自于数字信号处理器的低压控制电路，称为低压侧。高压侧与低压侧之间存在巨大的电位差，如果驱动信号没有可靠的电气隔离，高压会直接窜入低压控制电路，导致设备损坏。因此，在开关管的栅极驱动和控制器之间，必须引入安全可靠的电气隔离屏障。

3、数字隔离器技术因其响应速度快、抗干扰能力强等优点，已成为实现上述电气隔离的主流选择。然而，数字隔离器在实际应用中存在供电时序问题。具体而言，数字隔离器具有低压侧供电端和高压侧供电端，当低压侧供电端先上电而高压侧供电端滞后上电时，数字隔离器的输出可能产生随机的pwm信号。该随机信号可能触发同一桥臂的上管和下管同时导通，形成直通状态，导致开关管因过流而损坏，进而造成整个电源系统的故障。

技术实现思路

1、本实用新型实施例主要解决的技术问题是提供一种保护电路及功率变换器，能够解决现有驱动电路存在的至少部分缺陷。

2、第一方面，本实用新型提供了一种保护电路，包括：数字隔离器，具有低压侧供电端和高压侧供电端，用于对桥臂开关管的驱动信号进行电气隔离；电压检测模块，与所述高压侧供电端电连接，用于检测所述高压侧供电端的供电电压是否处于预设电压范围内，并输出相应的检测信号；逻辑控制模块，分别与所述数字隔离器的输出端和所述电压检测模块的输出端电连接，用于根据所述检测信号对所述数字隔离器的输出信号进行门控处理后输出至桥臂开关管；其中，当所述供电电压处于所述预设电压范围内时，所述逻辑控制模块将所述数字隔离器的输出信号传递至所述桥臂开关管；当所述供电电压处于所述预设电压范围外时，所述逻辑控制模块输出低电平至所述桥臂开关管。

3、可选地，所述电压检测模块包括：第一比较器，用于将所述供电电压与第一参考电压进行比较，所述第一比较器的输出端连接至所述逻辑控制模块；第二比较器，用于将所述供电电压与第二参考电压进行比较，所述第二比较器的输出端连接至所述逻辑控制模块；第一分压单元，与参考电源以及所述第一比较器的同相输入端连接，用于产生所述第一参考电压；第二分压单元，与所述参考电源以及所述第二比较器的反相输入端连接，用于产生所述第二参考电压；其中，所述第一参考电压为所述预设电压范围的上限值，所述第二参考电压为所述预设电压范围的下限值。

4、可选地，所述第一分压单元包括第一电阻、第三电阻以及第三电容；所述第一电阻的第一端连接所述参考电源，所述第一电阻的第二端连接至所述第三电阻的第一端、所述第三电容的第一端以及所述第一比较器的同相输入端，所述第三电阻的第二端以及所述第三电容的第二端接参考地。

5、可选地，所述第二分压单元包括第四电阻、第五电阻以及第四电容；所述第四电阻的第一端连接所述参考电源，所述第四电阻的第二端连接至所述第五电阻的第一端、所述第四电容的第一端以及所述第二比较器的反相输入端，所述第五电阻的第二端以及所述第四电容的第二端接参考地。

6、可选地，所述电压检测模块还包括第二电阻、第一电容以及第二电容；所述第二电阻的第一端连接至所述高压侧供电端，所述第二电阻的第二端连接至所述第二电容的第一端、所述第一比较器的反相输入端以及所述第二比较器的同相输入端，所述第二电容的第二端连接参考地，所述第一电容的第一端连接至所述第一比较器的输出端，所述第一电容的第二端连接所述参考地。

7、可选地，所述逻辑控制模块包括第一二极管、第二二极管、第四与门以及第十三电容；所述第四与门的第一输入端与所述数字隔离器的输出端连接，所述第四与门的第二输入端与所述第一二极管的阴极、所述第二二极管的阴极以及所述第十三电容的第一端连接，所述第一二极管的阳极与所述电压检测模块的第一输出端连接，所述第二二极管的阳极与所述电压检测模块的第二输出端连接，所述第四与门的输出端与所述桥臂开关管的受控端连接，所述第十三电容的第二端连接参考地。

8、可选地，所述逻辑控制模块包括第四与门以及第五与门；所述第四与门的第一输入端与所述数字隔离器的输出端连接，所述第四与门的第二输入端与所述第五与门的输出端连接，所述第五与门的第一输入端与所述电压检测模块的第一输出端连接，所述第五与门的第二输入端与所述电压检测模块的第二输出端连接，所述第四与门的输出端与所述桥臂开关管的受控端连接。

9、可选地，所述保护电路还包括：互补信号处理模块，所述互补信号处理模块的输入端连接至数字信号处理器，所述互补信号处理模块的输出端连接至所述数字隔离器的输入端，用于对所述数字信号处理器输出的第一路驱动信号和第二路驱动信号进行逻辑处理，以使所述第一路驱动信号和所述第二路驱动信号互补。

10、可选地，所述互补信号处理模块包括：第二非门，所述第二非门的输入端连接所述第一路驱动信号；第二与门，所述第二与门的第一输入端连接所述第二路驱动信号，所述第二与门的第二输入端连接至所述第二非门的输出端；其中，所述第二与门的输出信号作为同一桥臂的上管驱动信号或下管驱动信号输入至对应的数字隔离器。

11、第二方面，本实用新型提供了一种功率变换器，包括：桥式功率变换电路，包括至少一个桥臂，每个所述桥臂包括串联连接的上管和下管；如第一方面所述的保护电路，用于对所述桥臂的驱动信号进行保护控制。

12、本实用新型实施例的有益效果是：区别于现有技术的情况，本实用新型实施例能够解决数字隔离器因低压侧与高压侧供电时序不一致而产生随机输出信号的问题，使供电时序不一致时输出至桥臂开关管的驱动信号为确定的低电平，从而有效防止桥臂直通。

1.一种保护电路，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述电压检测模块包括：

3.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一分压单元包括第一电阻、第三电阻以及第三电容；

4.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第二分压单元包括第四电阻、第五电阻以及第四电容；

5.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电压检测模块还包括第二电阻、第一电容以及第二电容；

6.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述逻辑控制模块包括第一二极管、第二二极管、第四与门以及第十三电容；

7.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述逻辑控制模块包括第四与门以及第五与门；

8.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，还包括：互补信号处理模块，所述互补信号处理模块的输入端连接至数字信号处理器，所述互补信号处理模块的输出端连接至所述数字隔离器的输入端，用于对所述数字信号处理器输出的第一路驱动信号和第二路驱动信号进行逻辑处理，以使所述第一路驱动信号和所述第二路驱动信号互补。

9.根据权利要求8所述的电路，其特征在于，所述互补信号处理模块包括：

10.一种功率变换器，其特征在于，包括：