逆变器高安全性智能保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及逆变器技术领域，尤其涉及一种逆变器高安全性智能保护电路。


背景技术：

2.现有技术中，逆变器输出短路检测主要采用比较器或者运放放大后，将短路信号输出到mcu主控器去检测短路脉冲信号的，在单位时间内检测脉冲数量进行判断是否存在短路情况，但是这种方式要占用mcu主控器的中断资源。同时，要求mcu主控器的处理速度要更快，才能快速响应并判断异常状况，如果处理得不及时很容易导致mos管因长过流导致炸管发生。


技术实现要素：

3.本实用新型旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本实用新型的一个目的在于提出一种逆变器高安全性智能保护电路。
4.为实现上述目的，根据本实用新型实施例的逆变器高安全性智能保护电路，所述逆变器高安全性智能保护电路包括：
5.短路检测电路，所述短路检测电路用于对逆变器进行短路检测；
6.保护控制电路，所述保护控制电路与所述短路检测电路的短路输出端连接，以在检测到逆变器出现短路时，输出短路保护信号；
7.开关驱动控制器，所述开关驱动控制器分别与所述保护控制电路及逆变器的逆变开关管的控制端连接，以在所述短路保护信号作用下，驱动所述开关管停止逆变输出。
8.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述保护控制电路包括：三极管q1，所述三极管q1基极与所述短路检测电路的信号输出端连接，所述三极管q1的发射极与参考地连接，所述三极管q1的集电极与所述开关驱动控制器的使能端连接。
9.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述保护控制电路还包括：
10.第一电容c1，所述第一电容c1的一端与所述开关驱动控制器的使能端连接，所述第一电容c1的另一端与参考地连接。
11.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述保护控制电路还包括：
12.第一电阻r1，所述三极管q1基极通过所述第一电阻r1与所述短路检测电路的信号输出端连接；
13.第二电阻r2，所述第二电阻r2的一端与所述三极管q1基极连接，所述第二电阻r2的另一端参考地连接。
14.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述保护控制电路还包括：
15.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述保护控制电路还包括：
16.二极管d1，所述二极管d1的阴极与所述三极管q1的基极连接，所述二极管d1的阳极通过第四电阻r13与所述逆变器的短路信号输出端连接。
17.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述短路检测电路包括：
18.电流采样电阻r12，所述电流采样电阻r12串联在所述逆变器的输出回路上；
19.集成放大器u1，所述集成放大器u1的两输入端分别与所述电流采样电阻r12的两端连接，所述集成放大器的输出端通过第一电阻r1与所述保护控制电路信号输入端连接，所述集成放大器u1的输出端还通过反馈电阻r9与集成放大器u1的负输入端连接。
20.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述短路检测电路包括：
21.第五电阻r7，所述集成放大器u1的正输入端通过所述第五电阻r7与所述电流采样电阻r12电流采样端连接；
22.第六电阻r8，所述第一电阻r18的一端与所述集成放大器u1的正输入端连接，所述第六电阻r8的另一端与参考地连接。
23.进一步地，根据本实用新型的一个实施例，所述短路检测电路还包括：
24.第三电容c5，所述第三电容c5的连端分别与所述电流采样电阻r12的两端连接。
25.本实用新型实施例的逆变器高安全性智能保护电路通过短路检测电路用于对逆变器进行短路检测；保护控制电路与所述短路检测电路的短路输出端连接，以在检测到逆变器出现短路时，输出短路保护信号；开关驱动控制器分别与所述保护控制电路及逆变器的逆变开关管的控制端连接，以在所述短路保护信号作用下，驱动所述开关管停止逆变输出。这样，在电路出现短路以后，就停止电源的逆变输出，达到短路保护的作用，提高逆变器的安全性。这样采用硬件的方式，能当输出短路发生时不用依赖软件的处理就能及时的关闭桥式逆变电路，从而保护了开关管，减少了对主控器mcu的中断的需求。且能在异常发生时快速关断电源输出。
附图说明
26.图1为本实用新型实施提供的逆变器高安全性智能保护电路结构图；
27.图2为本实用新型实施提供的另一逆变器高安全性智能保护电路结构图；
28.图3为本实用新型实施提供的图2的k处电流的波形图；
29.图4为本实用新型实施提供的图2的g处电压的波形图。
30.附图标记：
31.本实用新型目的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
32.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
33.在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本实用新型的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
34.参阅图1和图2，本实用新型实施例提供一种逆变器高安全性智能保护电路包括：
短路检测电路、保护控制电路和开关驱动控制器，所述短路检测电路用于对逆变器进行短路检测；所述短路检测电路的一端与逆变器的逆变输出端连接，以对逆变器的输出电流检测检测。
35.所述保护控制电路与所述短路检测电路的短路输出端连接，以在检测到逆变器出现短路时，输出短路保护信号；所述开关驱动控制器分别与所述保护控制电路及逆变器的逆变开关管的控制端连接，以在所述短路保护信号作用下，驱动所述开关管停止逆变输出。通过所述保护控制电路，可将所述短路检测电路检测输出的短路信号转换为短路保护信号，通过将所述短路保护信号输出至所述开关驱动控制器，通过所述开关驱动控制器对逆变器的逆变开关管进行截止控制。由于逆变器的逆变开关管进行截止以后，就没有逆变电源输出。这样，在电路出现短路以后，就停止电源的逆变输出，达到短路保护的作用，提高逆变器的安全性。这样采用硬件的方式，能当输出短路发生时不用依赖软件的处理就能及时的关闭桥式逆变电路，从而保护了开关管，降低了对主控器mcu的中断处理。且能在异常发生时快速关断电源输出。
36.参阅图2，所述短路检测电路包括：电流采样电阻r12和集成放大器u1，所述电流采样电阻r12串联在所述逆变器的输出回路上；如图2中所示，电流采样电阻可包括有多个，如图2中的r11和r12,分别并联在逆变器的逆变输出回路上。通过所述电流采样第一电阻r11和r12串联在逆变器逆变输出端的回路上。这样，可以实时地采集逆变器的输出电流。
37.所述集成放大器u1的两输入端分别与所述电流采样电阻r12的两端连接，所述集成放大器的输出端通过第一电阻r1与所述保护控制电路信号输入端连接，所述集成放大器u1的输出端还通过反馈电阻r9与集成放大器u1的负输入端连接。所述集成放大器u1构成差分放大电路，将所述电流采样电阻r12采样输出的电压进行比例放大后，输出值所述短路保护控制电路。在逆变器正常工作时，电流采样第一电阻r11和r12两端的电压相对较小，通过集成放大器u1进行比例放大后，输出至短路保护控制电路，但是由于电压相对较小，没有达到一定的电压阀值，无法使得所述短路保护控制电路产生短路保护信号。而当逆变器出现短路时，此时，电流采样电阻r12电流突然增大到相对较大的值。使得集成放大器u1差分输入电压为较大值，通过比例放大后，输出至所述短路保护控制电路，但是由于此时输出电压相对较大，达到一定的电压阀值，使得所述短路保护控制电路产生短路保护信号。短路保护信号作用到所述开关驱动控制器u2的使能端，使得所述开关驱动控制器u2停止逆变驱动信号输出，由于没有逆变驱动信号输出，mos开关管q1和q2停止工作，没有逆变电源输出，从而进行短路保护。
38.所述短路检测电路还包括：第五电阻r7和第六电阻r8，所述集成放大器u1的正输入端通过所述第五电阻r7与所述电流采样电阻r12电流采样端连接；所述第一电阻r18的一端与所述集成放大器u1的正输入端连接，所述第六电阻r8的另一端与参考地连接。通过所述第五电阻r7和第六电阻r8可将所述电流采样第一电阻r11和r12两端的电压分压后输出至所述集成放大器u1的正输入端，通过调节所述第五电阻r7和第六电阻r8比值，可对所述集成放大器u1的差分输入电压值和电流值进行调整。
39.所述短路检测电路还包括：第三电容c5，所述第三电容c5的连端分别与所述电流采样电阻r12的两端连接。通过所述第三电容c5可将干扰脉冲信号滤除，避免干扰脉冲信号进入到所述集成放大器u1，以避免产生误操作。
40.参阅图1和图2，所述保护控制电路包括：三极管q1，所述三极管q1基极与所述短路检测电路的信号输出端连接，所述三极管q1的发射极与参考地连接，所述三极管q1的集电极与所述开关驱动控制器u2的使能端连接。当逆变器出现短路时，集成放大器u1差分输入电压为较大值，通过比例放大后，输出至所述三极管q1的基极，但是由于此时输出电压相对较大，达到一定的电压阀值，使得所述三极管q1导通，其导通电流相对较大，使得所述三极管q1的集电极与发射机之间完全导通，三极管q1的集电极的电压又高电平下拉至低电平，该低电平信号为短路保护信号。低电平信号作用在所述开关驱动控制器u2的使能端的使能端，使得所述开关驱动控制器u2停止工作，逆变器停止逆变输出。
41.参阅图2，所述保护控制电路还包括：第一电容c1，所述第一电容c1的一端与所述开关驱动控制器u2的使能端连接，所述第一电容c1的另一端与参考地连接。在本实用新型的一个实施例中，所述开关驱动控制器u2内设有上拉电阻，通过开关驱动控制器u2内的上拉电阻，可为所述第一电容c1充电，构成rc充电电路。电容充电时间t由第一电容c1和开关驱动控制器u2内设有上拉电阻的电阻值决定。当电容充电到一定的电压值以后，使得开关驱动控制器u2的使能端恢复高电平。逆变器的逆变开关管q1、q2又开始逆变输出。此时，如果逆变器的短路故障已经消除，则逆变器开始正常逆变输出。如果逆变器的逆变故障还没有消除，此时，则恢复以上短路保护过程。在一时间内，逆变器都处于短路状态时，集成放大器u1的输出端k处的波形如图3中所示。集成放大器u1的输出端k处为脉冲波形。三极管q1集电极(g处)的波形如图4中所示，脉冲的周期大约为所述rc充电电路的充电时间到高电平，使得开关驱动控制器恢复工作的时间t。通过调整第一电容c1，可对脉冲间隔时间进行调节控制。可以调节桥式驱动芯片从关闭到开启的时间避免开关管q1、q2在短路大电流时，因长时间没关闭而导致击穿烧毁的发生。
42.所述保护控制电路还包括：第一电阻r1和第二电阻r2，所述三极管q1基极通过所述第一电阻r1与所述短路检测电路的信号输出端连接；所述第二电阻r2的一端与所述三极管q1基极连接，所述第二电阻r2的另一端参考地连接。通过所述第一电阻r1和第二电阻r2可将所述集成放大器u1的输出电压进行分压后，输出值所述三极管q1基极。这样，通过调节集成放大器u1输出到三极管be极之间的电阻值，能设置短路保护阈值的大小。
43.所述保护控制电路还包括：二极管d1，所述二极管d1的阴极与所述三极管q1的基极连接，所述二极管d1的阳极通过第四电阻r13与所述逆变器的短路信号输出端连接。逆变器内的控制器还可通过所述en控制端输出使能控制信号，以通过所述三极管q1对开关驱动控制器进行控制。
44.具体工作过程为，当因为输出故障发生短路大电流情况，在桥式电路下管跟hgnd端接入电流检测电阻，电流信号is输入到运放的正向输入端，通过采用差分放大(pcb设计时差分走线提高共模干扰的能力)的方式进行放大，经过运放放大后的信号通过两个电阻分压来控制三极管的导通跟截止，三极管的集电极c接桥式驱动芯片的使能脚，当短路发生时，is信号会比正常工作大很多，且重复出现浪涌脉冲电流，经过运放比例放大三极管导通从而把桥式驱动芯片的sd脚拉低，h桥停止工作，桥式驱动芯片的sd会有一个滤波电容，经过对c一定时间的充电桥式驱动芯片会重新开启工作，当短路没有解除时会重复上面的工作，又把sd脚拉低，从而避免mos在短路大电流时因长时间没关闭而导致击穿烧毁的发生。通过调节运放输出到三极管be极之间的电阻值能设置短路保护阈值的大小，通过调节sd脚
位的电容值c可以调节桥式驱动芯片从关闭到开启的时间。
45.采用差分放大对桥式电路电流小信号is进行放大，通过分压第一电阻r1,r2的比例来设置短路阈值，达到设定值q1三极管导通，拉低桥式驱动芯片的sd脚，实现关闭桥式电路输出。
46.本实用新型实施例采用基础rc充放电的基本模拟电路，桥式驱动芯片sd内部有上拉电阻，对c1进行充电，通过rc充电常数τ能计算出关闭到开启的间隔时间，这样实现在输出短路发生后间隔一定时间再次开启桥式短路，如果短路依旧存在将自动拉低sd脚实现自己关闭桥式输出。
47.本实用新型实施例，通过采用运放对采样信号进行放大，然后通过分压电阻设置不同的短路电流比例去三极管的导通跟截止，三极管的c极控制桥式驱动的芯片的使能脚，从而控制了h桥的开启跟关闭，这样能当输出短路发生时不用依赖软件的处理就能及时的关闭桥式电路，从而保护了mos管，降低了对主控mcu的处理又能在异常发生时快速保护mos管。
48.需要说明的是，所述保护控制电路、开关驱动控制器可分别设有两个，以对逆变器的逆变输出h桥的四个开关光进行短路关断控制。
49.以上仅为本实用新型的实施例，但并不限制本实用新型的专利范围，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来而言，其依然可以对前述各具体实施方式所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等效替换。凡是利用本实用新型说明书及附图内容所做的等效结构，直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理在本实用新型专利保护范围之内。
50.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
51.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。