CN102035192A - 一种不间断电源控制信号互锁保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种不间断电源控制信号互锁保护电路，包括PWM信号检波电路、互锁信号判断电路和PWM驱动信号封锁电路、故障信号消失自恢复电路；本发明对IGBT上下桥臂控制信号的是否互锁进行监测，因某种因素导致控制信号错误，出现上下桥臂存在共同导通的逻辑时，立即封锁驱动信号，防止IGBT出现上下直通，短路保护不及时而损坏IGBT，达到对IGBT桥臂直通超前的保护监测，可靠的解决了IGBT控制信号同为高时，IGBT上下桥臂出现共同导通的可能，并且实现逐波监测和故障消除后的自动复位功能，保证不会因为控制信号的误动作而导致IGBT损坏，且不会影响信号恢复正常时的逻辑工作状态，无需人为的重新关机或复位。
Description
技术领域
本发明涉及电源技术领域，特别是涉及一种不间断电源PWM控制信号是否为互锁信号的保护电路。
背景技术
在UPS（Uninterruptible Power Supply不间断电源）、逆变器、变频器的主电路中，变换器桥臂中的两个IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor绝缘栅双极性晶体管)单元，其PWM信号目前基本都是由DSP/MCU等直接发出，DSP可能会因芯片工作电源的不稳定或干扰等因素，导致程式软件运行错误或紊乱、控制信号错发等隐患存在，造成桥臂中的两个IGBT同时导通，从而导致此桥臂将母线短路，形成很大的短路电流，造成IGBT炸毁，机器损坏。为避免因控制的错误导致IGBT直通炸毁，桥臂驱动控制的互锁就显得非常重要。
目前防止IGBT上下桥臂直通的保护多采用是检测IGBT的电流或管压降等方式为手段，尽管针对IGBT的各种保护措施很多，但很少对DSP等控制芯片发出的控制信号受影响导致控制信号错误等有所关注，很多时候仍旧无法彻底避免变换器发生桥臂直通的可能性。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的控制信号的不足之处而提供一种不间断电源控制信号互锁保护电路，保护IGBT等不因信号的误发而导致IGBT损坏。
本发明的目的通过以下技术措施实现。
包括PWM信号检波电路、互锁信号判断电路和PWM驱动信号封锁电路、故障信号消失自恢复电路；
所述PWM信号检波电路包括双输入与非门施密特触发器U9D、U9A、电阻R97、R99、R101、R98、R100和R102；所述互锁信号判断电路包括触发器U9B、U9C、U10、二极管D13、电阻R107；PWM驱动信号封锁电路包括D14、三极管Q10、电阻R108；所述故障信号消失自恢复电路包括双输入与非门施密特触发器U8A、U8C和U8D、电阻R103、U10；
R97、R99和R101并联，R97、R99和R101的一个公共端接＋12V，R97、R99和R101的另一个公共端接控制芯片送出的上桥臂信号INV.PWM2+和U9D的输入端，U9D的输出端接U9B的一个输入端和U8C的输入端；
R98、R100和R102并联，R98、R100和R102的一个公共端接＋12V，R98、R100和R102的另一个公共端接控制芯片送出的下桥臂信号INV.PWM2-和U9A的输入端，U9A的输出端接U9B的另一个输入端和U8D的输入端；U9B的输出端接U9C的输入端，U9C的输出端接D13的正极，D13的负极接U10的RESET端和R107的一端；
U8C的输出端和U8D的输出端分别接U8A的两个输入端，U8A的输出端接R103的一端，R103的另一端接U10的CLK端；
R107的另一端接电路电压参考点GND；U10的SET端接电路电压参考点GND，U10的 
端接D14的正极，D14的负极接R108的一端，R108的另一端接Q10的基极，Q10的发射极接GND。
U9A、U9B、U9C、U9D、U8A、U8C、U8D为14093。
U10为CD4013。
D13和D14为1N4148WSM。
Q10为4401SM。
本发明对IGBT上下桥臂控制信号的是否互锁进行监测，因某种因素导致控制信号错误，出现上下桥臂存在共同导通的逻辑时，立即封锁驱动信号，防止IGBT出现上下直通，短路保护不及时而损坏IGBT，达到对IGBT桥臂直通时实现超前的监测和保护，可靠的解决了IGBT控制信号同为高时，IGBT上下桥臂出现共同导通的可能，并且实现逐波监测和故障消除后的自动复位功能，保证不会因为控制信号的误动作而导致IGBT损坏，且不会影响信号恢复正常时的逻辑工作状态，无需人为的重新关机或复位。
附图说明
利用附图对本发明做进一步说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明的一个实施例的电路图。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步说明。
本发明的不间断电源控制信号互锁保护电路的一个实施例如图1所示，包括复位电路、互锁电路和恢复电路；
所述PWM信号检波电路包括双输入与非门施密特触发器U9D、U9A、电阻R97、R99、R101、R98、R100和R102；所述互锁信号判断电路包括触发器U9B、U9C、U10、二极管D13、电阻R107；PWM驱动信号封锁电路包括D14、三极管Q10、电阻R108；所述故障信号消失自恢复电路包括双输入与非门施密特触发器U8A、U8C和U8D、电阻R103、U10；
R97、R99和R101并联，R97、R99和R101的一个公共端接＋12V，R97、R99和R101的另一个公共端接控制芯片送出的上桥臂信号INV.PWM2+和U9D的输入端，U9D的输出端接U9B的一个输入端和U8C的输入端；
R98、R100和R102并联，R98、R100和R102的一个公共端接＋12V，R98、R100和R102的另一个公共端接控制芯片送出的下桥臂信号INV.PWM2-和U9A的输入端，U9A的输出端接U9B的另一个输入端和U8D的输入端；U9B的输出端接U9C的输入端，U9C的输出端接D13的正极，D13的负极接U10的RESET端和R107的一端；
U8C的输出端和U8D的输出端分别接U8A的两个输入端，U8A的输出端接R103的一端，R103的另一端接U10的CLK端；
R107的另一端接电路电压参考点GND；U10的SET端接电路电压参考点GND，U10的
端接D14的正极，D14的负极接R108的一端，R108的另一端接Q10的基极，Q10的发射极接GND。
U9A、U9B、U9C、U9D、U8A、U8C、U8D为14093。
U10为CD4013。
D13和D14为1N4148WSM。
Q10为4401SM。
本发明的工作原理如图1，由控制芯片IC送出的上下桥臂信号INV.PWM2+和INV.PWM2-分别到双输入与非门施密特触发器4093元件U9:D、U9:A，经反相放大后输出PWM2+和PWM2-的上下桥臂驱动信号，PWM2+和PWM2-为高电平时，对应的IGBT上下桥臂导通，PWM2+和PWM2-为低电平时，对应的IGBT上下桥臂关断。PWM2+和PWM2-被引入至U9:B、U9:C，最终输入至D触发器4013的RESET端，4013接成D触发器模式。当出现上下桥臂控制信号均为高电平的错误信号时，4013的R端为高电平，4013复位，
端输出高电平，Q10导通。输出PWM2OFF低电平信号强行关闭PWM驱动信号，IGBT不导通。当控制信号恢复正常时，若不对复位的4013重新触发，4013的
端将一直输出高电平，PWM信号将始终被钳位，无法正常工作,IGBT无信号触发驱动，IGBT被强行关闭。而包括U8C、U8D、U8A的恢复电路则实现故障消除后的恢复电路，一旦控制信号恢复正常，U8A将由低电平翻转为高电平，利用翻转时的上升沿触发4013的CLK时钟输入端，恢复为低电平，PWM控制信号封锁解除，IGBT组成的逆变器正常工作，从而实现对PWM控制信号的逐波检测，保证IGBT的正常工作。
最后应当说明的是，以上实施例仅用于说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种不间断电源控制信号互锁保护电路，其特征在于：包括PWM信号检波电路、互锁信号判断电路和PWM驱动信号封锁电路、故障信号消失自恢复电路；
所述PWM信号检波电路包括双输入与非门施密特触发器U9D、U9A、电阻R97、R99、R101、R98、R100和R102；所述互锁信号判断电路包括触发器U9B、U9C、U10、二极管D13、电阻R107；PWM驱动信号封锁电路包括D14、三极管Q10、电阻R108；所述故障信号消失自恢复电路包括双输入与非门施密特触发器U8A、U8C和U8D、电阻R103、U10；
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U8C的输出端和U8D的输出端分别接U8A的两个输入端，U8A的输出端接R103的一端，R103的另一端接U10的CLK端；
R107的另一端接电路电压参考点GND；U10的SET端接电路电压参考点GND，U10的 
端接D14的正极，D14的负极接R108的一端，R108的另一端接Q10的基极，Q10的发射极接GND。
2.根据权利要求1所述的不间断电源PWM控制信号互锁保护电路，其特征在于：U9A、U9B、U9C、U9D、U8A、U8C、U8D为4093。
3.根据权利要求1所述的不间断电源PWM控制信号互锁保护电路，其特征在于：U10为CD4013。
4.根据权利要求1所述的不间断电源控制信号互锁保护电路，其特征在于：D13和D14为1N4148WSM。
5.根据权利要求1所述的不间断电源控制信号互锁保护电路，其特征在于：Q10为4401SM。
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