本實(shí)用新型涉及逆變器的保護(hù)電路，尤其涉及一種修正波逆變器智能型短路保護(hù)開關(guān)電路。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有技術(shù)中，常見的修正波逆變器及AC轉(zhuǎn)AC修正波逆變器，都是直接升壓濾波后再送給逆變電路，中間沒有緩沖電路，當(dāng)逆變電路的輸出端帶非純阻性負(fù)載時(shí)，會(huì)在逆變電路的開關(guān)管上產(chǎn)生超過正常帶載時(shí)幾十倍的尖峰電流，通常會(huì)造成逆變器帶不起非容性負(fù)載而導(dǎo)致誤關(guān)機(jī)。而且現(xiàn)有技術(shù)中的逆變器，都是靠逆變開關(guān)器件本身的性能而承受電流的沖擊，因此容易造成誤關(guān)機(jī)或損壞開關(guān)管，使得開管器件的損壞率和成本大大增加。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種能夠在逆變部分產(chǎn)生尖峰電流的情況下及時(shí)保護(hù)，進(jìn)而提高逆變器的帶容性負(fù)載能力、避免逆變器誤關(guān)機(jī)或誤損壞的修正波逆變器智能型短路保護(hù)開關(guān)電路。

為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案。

一種修正波逆變器智能型短路保護(hù)開關(guān)電路，其包括有：一PFC升壓單元，用于對(duì)其輸入電壓進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換；一短路開關(guān)單元，其輸入端連接于PFC升壓單元的輸出端，所述短路開關(guān)單元用于根據(jù)其控制端接收的電信號(hào)而驅(qū)動(dòng)其輸入端和輸出端導(dǎo)通或斷開；一逆變單元，其輸入端連接于短路開關(guān)單元的輸出端，所述逆變單元用于將短路開關(guān)單元輸出的電壓逆變?yōu)榻涣麟?；一電流采樣電路，用于采集逆變單元母線的電流信號(hào)；一智能識(shí)別單元，連接于電流采樣電路的輸出端，所述智能識(shí)別單元用于接收電流采樣電路采集的電流信號(hào)，以及：當(dāng)所述電流信號(hào)未超過預(yù)設(shè)值時(shí)向短路開關(guān)單元的控制端發(fā)出導(dǎo)通電信號(hào)，以令短路開關(guān)單元驅(qū)動(dòng)其輸入端和輸出端導(dǎo)通；當(dāng)所述電流信號(hào)高于預(yù)設(shè)值時(shí)向短路開關(guān)單元的控制端發(fā)出斷開電信號(hào)，以令短路開關(guān)單元驅(qū)動(dòng)其輸入端和輸出端斷開。

優(yōu)選地，所述PFC升壓單元包括有升壓電感、第一開關(guān)管、第一二極管和第一電解電容，所述升壓電感的前端用于接入直流電壓，所述升壓電感的后端連接于第一開關(guān)管的漏極，所述第一開關(guān)管的源極接地，所述第一開關(guān)管的柵極用于接入一路PWM控制信號(hào)，所述第一開關(guān)管的漏極連接第一二極管的陽極，所述第一二極管的陰極作為PFC升壓單元的輸出端，且該第一二極管的陰極連接第一電解電容的正極，所述第一電解電容的負(fù)極接地。

優(yōu)選地，所述短路開關(guān)單元包括有第二開關(guān)管、第一NPN管、PNP管、光耦和第二電解電容，所述第二開關(guān)管的漏極作為短路開關(guān)單元的輸入端，所述第二開關(guān)管的源極作為短路開關(guān)單元的輸出端，所述第一NPN管的集電極連接高電位，所述第一NPN管的基極通過第一電阻連接于高電位，所述第一NPN管的發(fā)射極與PNP管的發(fā)射極相連接，所述第一NPN管的集電極連接于第二開關(guān)管的源極，所述第一NPN管發(fā)射極的電信號(hào)傳輸至第二開關(guān)管的柵極，所述第二電解電容的正極連接于第二開關(guān)管的源極，所述第二電解電容的負(fù)極接地，所述光耦包括有發(fā)射管和接收管，所述第一NPN管的基極、PNP管的基極和接收管的輸入端相互連接，所述接收管的輸出端連接于第二開關(guān)管的源極，所述發(fā)射管的陽極作為短路開關(guān)單元的控制端，所述發(fā)射管的陰極接地。

優(yōu)選地，所述第一NPN管的發(fā)射極通過第二電阻連接于第二開關(guān)管的柵極。

優(yōu)選地，所述第一NPN管的集電極通過第三電阻連接于高電位。

優(yōu)選地，所述智能識(shí)別單元包括有第一比較器、第二NPN管、第二二極管和第一電容，所述第二二極管的陽極用于連接高電位，所述第二二極管的陰極通過第一電容接地，所述第二NPN管的基極用于接入電流采樣電路輸出的電流信號(hào)，所述第二NPN管的發(fā)射極接地，所述第二NPN管的集電極連接于第二二極管的陰極，且所述第二二極管陰極的電信號(hào)傳輸至第一比較器的反相端，所述第一比較器的同相端用于接入第一基準(zhǔn)電壓，所述第一比較器的輸出端作為智能識(shí)別單元的輸出端而連接于所述發(fā)射管的陽極。

優(yōu)選地，還包括有第二比較器和第三NPN管，所述第二二極管陰極的電信號(hào)傳輸至第二比較器的反相端，所述第二比較器的同相端用于接入第二基準(zhǔn)電壓，所述第二比較器輸出端的電信號(hào)傳輸至第三NPN管的基極，所述第三NPN管的集電極連接于第一比較器的反相端，所述第三NPN管的發(fā)射極接地。

優(yōu)選地，還包括有第四NPN管，所述第二比較器輸出端的電信號(hào)傳輸至第四NPN管的基極，所述第四NPN管的集電極連接于第二比較器的反相端，所述第四NPN管的發(fā)射極接地。

優(yōu)選地，所述逆變單元包括由第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管組成的逆變橋，所述第三開關(guān)管的柵極、第四開關(guān)管的柵極、第五開關(guān)管的柵極和第六開關(guān)管的柵極分別用于接入PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，藉由所述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)而控制第三開關(guān)管、第四開關(guān)管、第五開關(guān)管和第六開關(guān)管的導(dǎo)通狀態(tài)，以令所述逆變單元輸出交流電。

優(yōu)選地，所述電流采樣電路包括有相互并聯(lián)的第四電阻、第五電阻和第六電阻，所述第四電阻、第五電阻和第六電阻的前端連接于逆變單元的直流母線的負(fù)極，所述第四電阻、第五電阻和第六電阻的后端接地，且所述第四電阻、第五電阻和第六電阻的前端作為電流采樣電路的輸出端。

本實(shí)用新型公開的修正波逆變器智能型短路保護(hù)開關(guān)電路中，當(dāng)逆變單元未產(chǎn)生尖峰電流時(shí)，智能識(shí)別單元控制短路開關(guān)單元的輸入端和輸出端導(dǎo)通，使得PFC升壓單元的輸出信號(hào)通過短路開關(guān)單元傳輸至逆變單元，使得負(fù)載正常上電；當(dāng)逆變單元因帶非阻性負(fù)載而產(chǎn)生尖峰電流時(shí)，該尖峰電流傳輸至智能識(shí)別單元，智能識(shí)別單元控制短路開關(guān)單元將其輸入端和輸出端斷開，進(jìn)而將PFC升壓單元和逆變單元之間斷開?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了在逆變部分產(chǎn)生尖峰電流或者負(fù)載短路等情況下及時(shí)進(jìn)行保護(hù)，從而提高逆變器的帶容性負(fù)載能力，同時(shí)可避免逆變器誤關(guān)機(jī)或誤損壞，大大降低了電路成本。

附圖說明

圖1為PFC升壓單元、短路開關(guān)單元和智能識(shí)別單元的電路原理圖。

圖2為逆變單元的電路原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作更加詳細(xì)的描述。

本實(shí)用新型公開了一種修正波逆變器智能型短路保護(hù)開關(guān)電路，結(jié)合圖1和圖2所示，其包括有：

一PFC升壓單元10，用于對(duì)其輸入電壓進(jìn)行升壓轉(zhuǎn)換；

一短路開關(guān)單元20，其輸入端連接于PFC升壓單元10的輸出端，所述短路開關(guān)單元20用于根據(jù)其控制端接收的電信號(hào)而驅(qū)動(dòng)其輸入端和輸出端導(dǎo)通或斷開；

一逆變單元30，其輸入端連接于短路開關(guān)單元20的輸出端，所述逆變單元30用于將短路開關(guān)單元20輸出的電壓逆變?yōu)榻涣麟姡?/p>

一電流采樣電路50，用于采集逆變單元30母線的電流信號(hào)；

一智能識(shí)別單元40，連接于電流采樣電路50的輸出端，所述智能識(shí)別單元40用于接收電流采樣電路50采集的電流信號(hào)，以及：

當(dāng)所述電流信號(hào)未超過預(yù)設(shè)值時(shí)向短路開關(guān)單元20的控制端發(fā)出導(dǎo)通電信號(hào)，以令短路開關(guān)單元20驅(qū)動(dòng)其輸入端和輸出端導(dǎo)通；

當(dāng)所述電流信號(hào)高于預(yù)設(shè)值時(shí)向短路開關(guān)單元20的控制端發(fā)出斷開電信號(hào)，以令短路開關(guān)單元20驅(qū)動(dòng)其輸入端和輸出端斷開。

上述電路中，當(dāng)逆變單元30未產(chǎn)生尖峰電流時(shí)，智能識(shí)別單元40控制短路開關(guān)單元20的輸入端和輸出端導(dǎo)通，使得PFC升壓單元10的輸出信號(hào)通過短路開關(guān)單元20傳輸至逆變單元30，使得負(fù)載正常上電；當(dāng)逆變單元30因帶非阻性負(fù)載而產(chǎn)生尖峰電流時(shí)，該尖峰電流傳輸至智能識(shí)別單元40，智能識(shí)別單元40控制短路開關(guān)單元20將其輸入端和輸出端斷開，進(jìn)而將PFC升壓單元10和逆變單元30之間斷開?；谏鲜鼋Y(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了在逆變部分產(chǎn)生尖峰電流或者負(fù)載短路等情況下及時(shí)進(jìn)行保護(hù)，從而提高逆變器的帶容性負(fù)載能力，同時(shí)可避免逆變器誤關(guān)機(jī)或誤損壞，大大降低了電路成本。

關(guān)于升壓部分，所述PFC升壓單元10包括有升壓電感L2、第一開關(guān)管Q5、第一二極管D1和第一電解電容C2，所述升壓電感L2的前端用于接入直流電壓，所述升壓電感L2的后端連接于第一開關(guān)管Q5的漏極，所述第一開關(guān)管Q5的源極接地，所述第一開關(guān)管Q5的柵極用于接入一路PWM控制信號(hào)，所述第一開關(guān)管Q5的漏極連接第一二極管D1的陽極，所述第一二極管D1的陰極作為PFC升壓單元10的輸出端，且該第一二極管D1的陰極連接第一電解電容C2的正極，所述第一電解電容C2的負(fù)極接地。

上述PFC升壓單元10中，濾波電容C1將獲得的直流脈動(dòng)電源或純直流進(jìn)行高頻濾波送給第一開關(guān)管Q5、升壓電感L2進(jìn)行升壓，升壓原理如下：第一開關(guān)管Q5導(dǎo)通時(shí)，濾波電容C1上的電流經(jīng)升壓電感L2、第一開關(guān)管Q5到GND形成回路，升壓電感L2儲(chǔ)存能量，這時(shí)升壓電感L2的電壓極性為前正后負(fù)；當(dāng)?shù)谝婚_關(guān)管Q5關(guān)斷時(shí)，升壓電感上會(huì)形成比輸入電壓高得多的感應(yīng)電動(dòng)勢，這時(shí)升壓電感L2上的電壓極性為前負(fù)后正，感應(yīng)電動(dòng)勢經(jīng)第一二極管D1進(jìn)行整流后形成單向電壓再送給第一電解電容C2濾波，第一電解電容C2為大容量的電解電容，經(jīng)過第一電解電容C2濾波后的電壓為純直流電壓。

作為一種優(yōu)選方式，所述短路開關(guān)單元20包括有第二開關(guān)管Q6、第一NPN管Q9、PNP管Q10、光耦和第二電解電容C3，所述第二開關(guān)管Q6的漏極作為短路開關(guān)單元20的輸入端，所述第二開關(guān)管Q6的源極作為短路開關(guān)單元20的輸出端，所述第一NPN管Q9的集電極連接高電位，所述第一NPN管Q9的基極通過第一電阻R21連接于高電位，所述第一NPN管Q9的發(fā)射極與PNP管Q10的發(fā)射極相連接，所述第一NPN管Q9的集電極連接于第二開關(guān)管Q6的源極，所述第一NPN管Q9發(fā)射極的電信號(hào)傳輸至第二開關(guān)管Q6的柵極，所述第二電解電容C3的正極連接于第二開關(guān)管Q6的源極，所述第二電解電容C3的負(fù)極接地，所述光耦包括有發(fā)射管U5A和接收管U5B，所述第一NPN管Q9的基極、PNP管Q10的基極和接收管U5B的輸入端相互連接，所述接收管U5B的輸出端連接于第二開關(guān)管Q6的源極，所述發(fā)射管U5A的陽極作為短路開關(guān)單元20的控制端，所述發(fā)射管U5A的陰極接地。

進(jìn)一步地，所述第一NPN管Q9的發(fā)射極通過第二電阻R1連接于第二開關(guān)管Q6的柵極。所述第一NPN管Q9的集電極通過第三電阻R20連接于高電位。

上述短路開關(guān)單元20中，當(dāng)電源開通時(shí)由于沒有異常信號(hào)接收管U5B沒有導(dǎo)通，這時(shí)VCC1通過第三電阻R20、第一電阻R21、第一NPN管Q9、PNP管Q10、第二電阻R1組成的驅(qū)動(dòng)電路給第二開關(guān)管Q6的GEAT極，第二開關(guān)管Q6導(dǎo)通，對(duì)第二電解電容C3充電，第二電解電容C3的容量要比第一電解電容C2少很多，這時(shí)逆變電路正常工作輸出修正波電壓給負(fù)載。當(dāng)接入的負(fù)載發(fā)生異常時(shí)，逆變電路會(huì)產(chǎn)生異常電流，通電流采樣電路送給智能識(shí)別電路，這時(shí)接收管U5B會(huì)導(dǎo)通，將第一NPN管Q9的基極拉低，第一NPN管Q9關(guān)閉，PNP管Q10導(dǎo)通，第二開關(guān)管Q6的GEAT極電壓被PNP管Q10拉到低電平為零，第二開關(guān)管Q6關(guān)閉，第二電解電容C3上儲(chǔ)存的電壓供給逆變電路，當(dāng)異常信號(hào)消除后，接收管U5B會(huì)關(guān)掉，同時(shí)第二開關(guān)管Q6會(huì)繼續(xù)導(dǎo)通，第二電解電容C3上將有持續(xù)的電壓供給逆變電路。如果第二開關(guān)管Q6關(guān)閉后，第二電解電容C3的電壓放到零時(shí)，逆變電路產(chǎn)生的異常電流仍沒有消除，這時(shí)接收管U5B會(huì)永久導(dǎo)通關(guān)掉第二開關(guān)管Q6，從而斷掉逆變電路的供電，達(dá)到保護(hù)設(shè)備和用戶人身安全的目的。

作為一種優(yōu)選方式，所述智能識(shí)別單元40包括有第一比較器U9A、第二NPN管Q12、第二二極管D2和第一電容C4，所述第二二極管D2的陽極用于連接高電位，所述第二二極管D2的陰極通過第一電容C4接地，所述第二NPN管Q12的基極用于接入電流采樣電路50輸出的電流信號(hào)，所述第二NPN管Q12的發(fā)射極接地，所述第二NPN管Q12的集電極連接于第二二極管D2的陰極，且所述第二二極管D2陰極的電信號(hào)傳輸至第一比較器U9A的反相端，所述第一比較器U9A的同相端用于接入第一基準(zhǔn)電壓VF1，所述第一比較器U9A的輸出端作為智能識(shí)別單元40的輸出端而連接于所述發(fā)射管U5A的陽極。

進(jìn)一步地，所述智能識(shí)別單元40還包括有第二比較器U9B和第三NPN管Q11，所述第二二極管D2陰極的電信號(hào)傳輸至第二比較器U9B的反相端，所述第二比較器U9B的同相端用于接入第二基準(zhǔn)電壓VF2，所述第二比較器U9B輸出端的電信號(hào)傳輸至第三NPN管Q11的基極，所述第三NPN管Q11的集電極連接于第一比較器U9A的反相端，所述第三NPN管Q11的發(fā)射極接地。

此外，所述智能識(shí)別單元40還包括有第四NPN管Q13，所述第二比較器U9B輸出端的電信號(hào)傳輸至第四NPN管Q13的基極，所述第四NPN管Q13的集電極連接于第二比較器U9B的反相端，所述第四NPN管Q13的發(fā)射極接地。

上述智能識(shí)別單元40中，第七電阻R36、第八電阻R37、第二二極管D2、第一電容C4、第二NPN管Q12組成定時(shí)電路，第九電阻R44、第十電阻R35、第二電容C5與電流采樣電路相連。第七電阻R36、第八電阻R37組成分壓電路，第二二極管D2將分得的電壓給第一電容C4充電，第二二極管D2防止第一電容C4向第八電阻R37放電，由于第一比較器U9A和第二比較器U9B是由比較器組成，所以輸入電阻很大，第一電容C4充滿電后沒有放電回路。當(dāng)負(fù)載在逆變電路的承受范圍內(nèi)，電流采樣電路上流過的電流形成的壓降不足以當(dāng)?shù)诙﨨PN管Q12導(dǎo)通，第一電容C4上的電壓高過VF1和VF2，第一比較器U9A的1腳與第二比較器U9B的7腳分別輸出低電平，發(fā)射管U5A不導(dǎo)通，第二開關(guān)管Q6正常工作。當(dāng)電流采樣電路上有大電流形成的高電壓后，通過分壓R38、第九電阻R44，分壓后再經(jīng)第二電容C5濾除干擾信號(hào)送到第二NPN管Q12的基極，第二NPN管Q12會(huì)導(dǎo)通，這時(shí)會(huì)將定時(shí)電路第一電容C4上的電壓釋放，當(dāng)電容第一電容C4的電壓釋放到比VF1低時(shí)，第一比較器U9A的1腳會(huì)輸出高電平，同時(shí)發(fā)射管U5A導(dǎo)通，由發(fā)射管U5A去控制接收管U5B，接收管U5B也導(dǎo)通，接收管U5B關(guān)斷第二開關(guān)管Q6，這時(shí)逆變電路靠第二電解電容C3儲(chǔ)存的電壓供電，如果第二電解電容C3的電壓沒有放完，但是采樣電路上的大電流產(chǎn)生的高電壓已消失，那么第七電阻R36會(huì)對(duì)第一電容C4充電，當(dāng)?shù)谝浑娙軨4上的電壓高于VF1時(shí)，第一比較器U9A的1腳會(huì)輸出低電平，第二開關(guān)管Q6繼續(xù)工作，這時(shí)應(yīng)該是用戶接入了容性或感性負(fù)載所產(chǎn)生的干擾尖峰電流，電路是可以工作的。但如果第二電解電容C3上的電壓已放完，采樣電阻上由大電流產(chǎn)生的高電壓仍然足以讓第二NPN管Q12繼續(xù)導(dǎo)通，這時(shí)第一電容C4上的電壓通過第二NPN管Q12釋放到低于VF2電壓時(shí)，第二比較器U9B將輸出高電平，第三NPN管Q11、第四NPN管Q13導(dǎo)通，分別將第一比較器U9A與第二比較器U9B的2腳和6腳電平拉低到零，這時(shí)第一比較器U9A被第二比較器U9B鎖死，發(fā)射管U5A將永久導(dǎo)通，從而將第二開關(guān)管Q6永久關(guān)閉。

作為一種優(yōu)選方式，第二電解電容C3的容量要少于第一電解電容C2，并且當(dāng)?shù)诙_關(guān)管Q6斷開時(shí)，第二電解電容C3上儲(chǔ)存的能量不能足以損壞逆變電路的開關(guān)管，同時(shí)第二電解電容C3上的電壓放完后，定時(shí)器電路第一電容C4上的電壓要降到VF2以下，但第一電容C4上的電壓不能釋放到零。

關(guān)于逆變部分，請參照圖2，所述逆變單元30包括由第三開關(guān)管Q1、第四開關(guān)管Q2、第五開關(guān)管Q3和第六開關(guān)管Q4組成的逆變橋，所述第三開關(guān)管Q1的柵極、第四開關(guān)管Q2的柵極、第五開關(guān)管Q3的柵極和第六開關(guān)管Q4的柵極分別用于接入PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，藉由所述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)而控制第三開關(guān)管Q1、第四開關(guān)管Q2、第五開關(guān)管Q3和第六開關(guān)管Q4的導(dǎo)通狀態(tài)，以令所述逆變單元30輸出交流電。

上述逆變單元30中，第三開關(guān)管Q1、第六開關(guān)管Q4與第四開關(guān)管Q2、第五開關(guān)管Q3交替導(dǎo)通，會(huì)在OUT_L、OUT_N上形成修正波交流電壓送給負(fù)載，F(xiàn)1是安全保險(xiǎn)管。

作為一種優(yōu)選方式，所述電流采樣電路50包括有相互并聯(lián)的第四電阻R3、第五電阻R4和第六電阻R5，所述第四電阻R3、第五電阻R4和第六電阻R5的前端連接于逆變單元30的直流母線的負(fù)極，所述第四電阻R3、第五電阻R4和第六電阻R5的后端接地，且所述第四電阻R3、第五電阻R4和第六電阻R5的前端作為電流采樣電路50的輸出端。

上述電流采樣電路50中，當(dāng)逆變電路工作時(shí)，會(huì)在第四電阻R3、第五電阻R4和第六電阻R5上流過電流從而產(chǎn)生壓降，當(dāng)負(fù)載短路時(shí)或超過逆變電路所承受的功率時(shí)第四電阻R3、第五電阻R4和第六電阻R5上會(huì)產(chǎn)生很大的壓降，從而讓智能識(shí)別電路去識(shí)別負(fù)載是否短路。

本實(shí)用新型公開的修正波逆變器智能型短路保護(hù)開關(guān)電路，其具有智能識(shí)別負(fù)載是否短路，并能及時(shí)應(yīng)對(duì)容性或感性負(fù)載的沖擊電流，在上述電路的作用下，可使得修正波逆變器的帶容性或感性載能力增強(qiáng)，同時(shí)不容易損壞設(shè)備，安全性大大提高，此外還可以減少逆變電路的成本。

以上所述只是本實(shí)用新型較佳的實(shí)施例，并不用于限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的技術(shù)范圍內(nèi)所做的修改、等同替換或者改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型所保護(hù)的范圍內(nèi)。