專利名稱：一種逆變器過流與短路保護電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電力電子的電路保護領(lǐng)域，尤其涉及一種逆變器過流與短路保護 電路。
背景技術(shù)：
逆變器是把直流電能(電池、蓄電瓶)轉(zhuǎn)變成交流電(一般為220v，50HZ正弦或方 波)。應急電源一般是把直流電瓶逆變成220V交流。通俗地講，逆變器是一種將直流電(DC) 轉(zhuǎn)化為交流電(AC)的裝置。它由逆變橋、控制邏輯和濾波電路組成，廣泛適用于空調(diào)、家庭 影院、電動砂輪、電動工具、縫紉機、DVD、V⑶、電腦、電視、洗衣機、抽油煙機、冰箱，錄像機、 按摩器、風扇、照明等。一般是通過全橋整流升壓到較高電壓后，然后通過SPWM(SinUSOidal Pulse Width Modulation)調(diào)制，再經(jīng)濾波生成純正弦的交流電。由于整流后的電壓較高，大約為400V左右，故對于短路的保護難度也大大增加。 目前主要有兩種保護方法，一種是檢測基于負載電流的保護方案；一種是檢測基于H橋中 MOS或IGBT的電壓的保護方案，其本質(zhì)上也是根據(jù)電流大小來進行判斷的，故閾值的選擇 就變得非常重要。在很多實際應用中，逆變器啟動瞬間，會有很大的電流流過，如燈泡負載 時在冷態(tài)下，電阻非常小，若保護閾值選擇不適當時，很容易使電路損壞。另外，如果增加保 護閾值，由于瞬間電流的很大，容易燒毀功率管，在這種情況下，設(shè)計者不得不選擇較大功 率的功率管來解決此問題，從而使成本大大增加。
實用新型內(nèi)容針對上述技術(shù)中存在的不足之處，本實用新型提供一種對電路過流和短路起到保 護作用的逆變器過流與短路保護電路。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供一種逆變器過流與短路保護電路，包括交流電 流采樣電路、整流電路、電流電壓轉(zhuǎn)換電路、H橋及MCU控制模塊，還包括低電流閾值檢測電 路、高電流閾值檢測電路、SPWM隔離驅(qū)動模塊及雙點溫度檢測模塊，所述低電流閾值檢測 電路及所述高電流閾值檢測電路與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路連接，所述MCU控制模塊分別與 所述低電流閾值檢測電路及所述高電流閾值檢測電路連接，所述MCU控制模塊依次與所述 SPWM隔離驅(qū)動模塊、所述H橋及所述雙點溫度檢測模塊連接，所述雙點溫度檢測模塊的輸 出端與MCU控制模塊連接。所述交流電流采樣電路與逆變器的輸出端連接。所述交流電流采樣電路的輸出端與整流電路連接。所述整流電路與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路連接。通過電流互感器對逆變器的輸出電流進行采樣，經(jīng)過整流及電流電壓轉(zhuǎn)換電路后 生成與交流電流成一定比例的正電壓，同時連接到低電流閾值檢測模塊與高電流閾值檢測 模塊。當由于起機或者突加載逆變器輸出達到低電流閾值檢測模塊設(shè)定的閾值時，低電流 閾值檢測模塊輸出低電平傳遞給MCU控制模塊，MCU控制模塊以中斷方式關(guān)閉SPWM隔離驅(qū)動模塊的逆變輸出，當輸出電流降低到閾值以下，低電流閾值檢測模塊恢復為輸出高電平。 由于從低電流閾值檢測模塊輸出低電平到MCU控制模塊中斷響應，到控制關(guān)閉SPWM隔離驅(qū) 動模塊輸出之間會有一定的時差，在此期間逆變器的輸出電流依然會上升，當上升到超過 高電流閾值檢測模塊設(shè)定的閾值時，高電流閾值檢測模塊輸出低電平，同時鎖定此低電平， 此低電平送給MCU控制模塊后，MCU控制模塊鎖定關(guān)閉SPWM隔離驅(qū)動模塊的逆變輸出。由 于短路時，負載電阻為零，電流上升非?？?，故通過設(shè)定高、低電流閾值檢測模塊設(shè)定的閾 值及兩者之間動作的時差，可以區(qū)分突然加載與短路的情況，從而進行有效保護。為了防止工作在以上間隔狀態(tài)時間較長，導致燒毀H橋的功率管，需要在上半周 期及下半周期的H橋電路上增加溫度檢測模塊，即雙點溫度檢測模塊。當溫度達到一定閾 值時，同樣傳遞給MCU控制模塊，關(guān)閉SPWM隔離驅(qū)動模塊的輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下優(yōu)點本實用新型提供的一種逆變器過流與短路保護電路，可以有效防止過流短路，同 時經(jīng)過適當?shù)臑V波，抗干擾性良好，不會誤觸發(fā)保護，并且在起機或者突然加載時提供軟啟 動，可以防止保護不當及無法啟動的情況。同時，采用的閾值選擇恰當，可以有效防止短路 及過流，大大提高了安全性，減少了成本。
[0013]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)圖；[0014]圖2為電流采樣、整流及電流/電壓轉(zhuǎn)換的電路圖；[0015]圖3為低電流閾值檢測的電路示意圖；[0016]圖4為高電流閾值檢測的電路示意圖；[0017]圖5為H橋的電路圖；[0018]圖6為MCU控制模塊及雙點溫度檢測電路連接的結(jié)構(gòu)圖。[0019]主要元件符號說明如下[0020]1、交流電流采樣電路2、整流電路[0021]3、電流電壓轉(zhuǎn)換電路4、低電流閾值檢測電路[0022]5、高電流閾值檢測電路6、MCU控制模塊[0023]7、SPWM隔離驅(qū)動模塊8、H橋[0024]9、功率管雙點溫度檢測電路
具體實施方式
為了更清楚地表述本實用新型，
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的描述。如圖1所示，本實用新型提供一種逆變器過流與短路保護電路，包括交流電流采 樣電路1、整流電路2、電流電壓轉(zhuǎn)換電路3、H橋8及MCU控制模塊6，還包括低電流閾值檢 測電路4、高電流閾值檢測電路5、SPWM隔離驅(qū)動模塊7及雙點溫度檢測模塊9，低電流閾值 檢測電路4及高電流閾值檢測電路5與電流電壓轉(zhuǎn)換電路3連接，MCU控制模塊6分別與 低電流閾值檢測電路4及高電流閾值檢測電路5連接，MCU控制模塊6依次與SPWM隔離驅(qū) 動模塊7、H橋8及雙點溫度檢測模塊9連接，雙點溫度檢測模塊9的輸出端與MCU控制模 塊6連接，交流電流采樣電路1與逆變器的輸出端連接，交流電流采樣電路1的輸出端與整流電路2連接，整流電路2與電流電壓轉(zhuǎn)換電路3連接。工作原理通過電流互感器對逆變器的輸出電流進行采樣，經(jīng)過整流及電流/電壓轉(zhuǎn)換電路 后生成與交流電流成一定比例的正電壓，同時連接到低電流閾值檢測模塊與高電流閾值檢 測模塊。當由于起機或者突加載逆變器輸出達到低電流閾值檢測模塊設(shè)定的閾值時，低電 流閾值檢測模塊輸出低電平傳遞給MCU控制模塊，MCU控制模塊以中斷方式關(guān)閉SPWM隔離 驅(qū)動模塊的逆變輸出，當輸出電流降低到閾值以下，低電流閾值檢測模塊恢復為輸出高電 平。由于從低電流閾值檢測模塊輸出低電平到MCU控制模塊中斷響應，到控制關(guān)閉SPWM隔 離驅(qū)動模塊輸出之間會有一定的時差，在此期間逆變器的輸出電流依然會上升，當上升到 超過高電流閾值檢測模塊設(shè)定的閾值時，高電流閾值檢測模塊輸出低電平，同時鎖定此低 電平，此低電平送給MCU控制模塊后，MCU控制模塊鎖定關(guān)閉SPWM隔離驅(qū)動模塊的逆變輸 出。由于短路時，負載電阻為零，電流上升非常快，故通過設(shè)定高、低電流閾值檢測模塊設(shè)定 的閾值及兩者之間動作的時差，可以區(qū)分突然加載與短路的情況，從而進行有效保護。為了防止工作在以上間隔狀態(tài)時間較長，導致燒毀H橋的功率管，需要在上半周 期及下半周期的H橋電路上增加溫度檢測模塊，即雙點溫度檢測模塊。當溫度達到一定閾 值時，同樣傳遞給MCU控制模塊，關(guān)閉SPWM隔離驅(qū)動模塊的輸出。圖2為電流采樣、整流及電流/電壓轉(zhuǎn)換的電路圖，電流互感器CS2產(chǎn)生與負載電 流成比例縮小的交流電流信號，經(jīng)過D45、D57、D60、D61整流，然后經(jīng)過電阻生成電壓信號 C_SENSE。 圖3為低電流閾值檢測的電路示意圖，C_SENSE經(jīng)過R2M與C9濾波后，加到比較 器U8的6腳，低電流閾值通過R225、R2^與R227進行設(shè)定，L0W_CUR低電平有效。R2M與 C9取值不能太大，否則會增加保護延遲。圖4為高電流閾值檢測的電路示意圖，C_SENSE經(jīng)過R214與C90濾波后，加到比 較器U8的3腳，高電流閾值通過R217、R218與R219進行設(shè)定，HIGH_CUR高電平有效。當 C_SENSE變大到使3腳大于2腳時，HIGH_CUR鎖定高電平。圖5為H橋的電路圖，H橋由Q14、Q16、Q17、Q18組成。HV為直流高壓，HVGND為 HV對應到地。圖6為MCU控制模塊及雙點溫度檢測的結(jié)構(gòu)圖，HIGH_CUR、L0ff_CUR及Q16、Q17， 雙點溫度檢測到信號都傳送給MCU控制模塊，MCU控制模塊判斷控制SPWM隔離驅(qū)動模塊輸
出ο以上公開的僅為本實用新型的幾個具體實施例，但是，本實用新型并非局限于此， 任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化都應落入本實用新型的保護范圍。
權(quán)利要求1.一種逆變器過流與短路保護電路，包括交流電流采樣電路、整流電路、電流電壓轉(zhuǎn)換 電路、H橋及MCU控制模塊，其特征在于，還包括低電流閾值檢測電路、高電流閾值檢測電 路、SPWM隔離驅(qū)動模塊及雙點溫度檢測模塊，所述低電流閾值檢測電路及所述高電流閾值 檢測電路與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路連接，所述MCU控制模塊分別與所述低電流閾值檢測電 路及所述高電流閾值檢測電路連接，所述MCU控制模塊依次與所述SPWM隔離驅(qū)動模塊、所 述H橋及所述雙點溫度檢測模塊連接，所述雙點溫度檢測模塊的輸出端與MCU控制模塊連 接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種逆變器過流與短路保護電路，其特征在于，所述交流電 流采樣電路與逆變器的輸出端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種逆變器過流與短路保護電路，其特征在于，所述交流電 流采樣電路的輸出端與所述整流電路連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種逆變器過流與短路保護電路，其特征在于，所述整流電 路與所述電流電壓轉(zhuǎn)換電路連接。
專利摘要本實用新型涉及一種逆變器過流與短路保護電路，包括交流電流采樣電路、整流電路、電流電壓轉(zhuǎn)換電路、H橋及MCU控制模塊，還包括低電流閾值檢測電路、高電流閾值檢測電路、SPWM隔離驅(qū)動模塊及雙點溫度檢測模塊，低電流閾值檢測電路及高電流閾值檢測電路分別與電流電壓轉(zhuǎn)換電路連接，MCU控制模塊分別與低電流閾值檢測電路及高電流閾值檢測電路連接，MCU控制模塊依次與SPWM隔離驅(qū)動模塊、H橋及雙點溫度檢測模塊連接，雙點溫度檢測模塊的輸出端與MCU控制模塊連接。本實用新型可以有效防止短路及過流，大大提高了安全性，減少了成本。
文檔編號H02H7/122GK201846068SQ201020501678
公開日2011年5月25日 申請日期2010年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月23日
發(fā)明者龐登元 申請人:深圳市安托山技術(shù)有限公司