CN104218530A - 一种有源pfc的硬件保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种硬件保护电路，全部由硬件来实现保护，硬件电路的动作时间比软件保护要短很多，这样可以更及时地对过电流或者过电压进行保护。本发明既可以对功率器件的过电流进行保护，又可以对整个回路的过电压（包括直流电压和交流电压）进行保护，无论是过电压还是过电流均触发保护，运算保护模块将停止输送给功率器件PWM脉冲信号，这样功率器件将断开，以避免对功率器件造成损坏。这样，即使MCU的响应处理速度较慢，仍然输出PWM脉冲信号，但是运算保护模块已经拦截了该PWM脉冲信号，因此，该硬件保护电路可以及时有效地对有源PFC电路中的过电流或者过电压进行保护，并且这种保护更为安全可靠。

Description

一种有源PFC的硬件保护电路

技术领域

本发明涉及功率因数校正技术领域，特别涉及一种有源PFC的硬件保护电路。

背景技术

随着工业生产水平和人民生活水平的提供，大量使用的非线性用电设备在电网中产生了越来越多的谐波，不仅增加了电网供电的损耗，影响电网保护装置的正常运行，而且降低了用电设备的功率因数。

变频空调器就属于非线性用电设备，因此，为了抑制谐波的产生以及提供功率因数，在变频空调器中引入了功率因数校正（PFC，Power FactorCorrection）技术。

PFC的基本思路就是输入电流波形尽量趋于正弦波并且与输入电压相位差减小。

目前，PFC技术可以分为无源功率因数校正（PPFC）和有源功率因数校正（APFC）。

PPFC主要是使用电感和电容等组成滤波装置，该滤波装置调整输入电流的波形和相位偏移。PPFC的优点是电路比较简单、成本低、电磁干扰少、工作稳定。

APFC主要是控制功率开关元件的通断时间来调整输入电流波形及其相位偏移。APFC的优点是提高了功率因数和减小了电流的谐波成分。

目前世界均在倡导节约能源，因此变频空调中也成为节约能源的研究重点。为了达到国家“3C”强制认证的要求，电流谐波抑制成为变频空调厂家必须解决的问题；由于传统的无源PFC抑制谐波方式无法解决国家所倡导的高能效变频空调产品，所以有源PFC日渐成为变频空调行业内的主流方案。

由于变频空调所使用的环境复杂多样、恶劣状态较多（如雷击、电源瞬停、电源急变、电源异常等）；同时还具有运行功率宽、频率高、负载波动大等特点。因此，对有源PFC的可靠性设计提出了很高的要求，其中过电流的保护更是研究的重点和难点。如何提供一种更为安全可靠的硬件保护电路是本领域技术人员需要解决的技术问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种有源PFC的硬件保护电路，能够及时地对过电压或者过电流进行保护，响应快、更为安全可靠。

本发明实施例提供一种有源PFC的硬件保护电路，包括：功率器件过电流检测模块、直流电压过电压检测模块、触发保护模块和运算保护模块；

所述功率器件过电流检测模块，用于检测有源PFC电路中功率器件上流过的第一电流信号，将该第一电流信号转换为对应的第一电压信号，当该第一电压信号超过第一预定门限电压时，发送第一触发信号给所述触发保护模块；

所述直流电压过电压检测模块，用于检测与直流回路输出的直流电压成正比的第一直流电压，当该第一直流电压超过第二预定门限电压时，发送第二触发信号给所述触发保护模块；

所述触发保护模块，用于检测到所述第一触发信号和第二触发信号中的任何一个时，发送保护信号至所述运算保护模块；

所述运算保护模块，用于切断MCU输出给所述功率器件的PWM脉冲信号，所述PWM脉冲信号用来驱动功率器件的导通和关断。

优选地，所述保护信号还反馈至所述MCU的中断口；

所述MCU用于停止输出PWM脉冲信号。

优选地，所述功率器件过电流检测模块包括：第一电压转换单元和第一电压比较单元；

所述第一电压转换单元包括第三十电阻和第二电阻；所述功率器件的一端连接整流桥的输出正极，所述功率器件的另一端通过所述第二电阻接地；

所述第一电压比较单元包括第一比较器、第三十二电阻和第三十三电阻；所述第一比较器的正相输入端通过依次串联的第三十电阻和第二电阻接地；所述第一电压信号为所述第二电阻和第三十电阻串联后的电压；

所述第一比较器的反相输入端通过第三十三电阻接地，所述第一比较器的反相输入端通过第三十二电阻连接0～24V电源；所述第三十三电阻上电压为所述第一预定门限电压；

所述第一比较器的输出信号为所述第一触发信号。

优选地，所述直流电压过电压检测模块包括：第一直流电压检测单元和第二电压比较单元；

所述第一直流电压检测单元包括依次串联在直流电源输出正极和输出负极的第三电阻、第四电阻和第五电阻；所述第五电阻上的电压作为所述第一直流电压；

所述第二比较单元包括第二比较器、第三十六电阻和第三十七电阻，所述第二比较器的正相输入端通过所述第三十七电阻接地，所述第二比较器的反相输入端通过所述第三十六电阻连接0～24V电源；所述第三十七电阻上的电压作为所述第二预定门限电压；

所述第二比较器的输出信号为所述第二触发信号。

优选地，所述触发保护模块包括：第一触发器、第二触发器和第一与门；

所述第一触发器的CK端连接所述第一比较器的输出端，所述第一触发器的Q非端连接所述第一与门的第一输入端；

所述第二触发器的CK端连接所述第二比较器的输出端，所述第二触发器的Q非端连接所述第一与门的第二输入端；

所述第一与门输出的信号为所述保护信号。

优选地，所述运算保护模块包括第二与门；

所述第二与门的第一输入端连接所述保护信号；

所述第二与门的第二输入端连接MCU输出的PWM脉冲信号；

所述第二与门的输出端连接功率器件的控制端。

优选地，还包括与所述触发保护模块连接的解除恢复模块，用于当所述第一电压信号未超过第一预定门限电压且第一直流电压未超过第二预定门限电压时，用于控制所述触发保护模块不发送保护信号。

优选地，所述解除恢复模块包括第六电阻和第三电容；

所述第六电阻的一端连接交流电源的过零点；

所述过零点连接双向光耦的输出负端；

所述双向光耦的输出正端连接0～24V电源；

所述双向光耦的输入正端通过第一百零一电阻连接交流的输入正端，双向光耦的输入负端通过第一百零二电阻连接交流的输入负端；

第六电阻的另一端通过所述第三电容接地；

所述第六电阻和第三电容的公共端连接所述第一触发器的重置端和第二触发器的重置端。

优选地，还包括与所述触发保护模块相连接的延时模块，用于将所述触发保护模块输出的保护信号进行预定时间的延时后发送给所述MCU的中断口和所述运算保护模块。

优选地，所述延时模块包括第三比较器和第四比较器；

所述第三比较器的反相输入端通过第十四电阻连接第一与门的输出端；所述第十四电阻通过第十五电阻接地；

所述第三比较器的正相输入端通过第十三电阻接地；所述第十三电阻通过第十二电阻连接0～24V电源；

所述第三比较器的输出端通过第第八电阻连接第四比较器的反相输入端；

所述第四比较器的正相输入端通过串联的第二十四电阻和第十二电容接地；所述第十二电容通过第二十三电阻连接0～24V电源；

所述第四比较器的输出端连接所述第二与门的第一输入端。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本实施例提供的硬件保护电路，全部由硬件来实现保护，硬件电路的动作时间比软件保护要短很多，这样可以更及时地对过电流或者过电压进行保护。本发明既可以对功率器件的过电流进行保护，又可以对整个回路的过电压（包括直流电压和交流电压）进行保护，无论是过电压还是过电流均触发保护，运算保护模块将停止输送给功率器件PWM脉冲信号，这样功率器件将断开，以避免对功率器件造成损坏。这样，即使MCU的响应处理速度较慢，仍然输出PWM脉冲信号，但是运算保护模块已经拦截了该PWM脉冲信号，因此，该硬件保护电路可以及时有效地对有源PFC电路中的过电流或者过电压进行保护，并且这种保护更为安全可靠。

附图说明

图1是本发明提供的有源PFC的硬件保护电路的实施例一示意图；

图2是本发明提供的有源PFC的硬件保护电路的实施例二示意图；

图3是本发明提供的有源PFC的硬件保护电路的实施例三示意图。

具体实施方式

为了使本领域技术人员能够更好地理解和实施本发明的技术方案，首先介绍本发明的出发点。

本发明针对有源PFC提供的保护是纯硬件电路来实现的，相比于现有技术中的软硬结合的保护方式具有速度快，准确可靠的优点。

现有技术软硬结合的保护响应时间由硬件检出反馈时间、软件处理时间、硬件驱动处理时间三部分组成；其中软件处理时间又包含MCU的芯片硬件响应时间和软件程序运算时间，再考虑噪音的干扰、程序软件中需设定滤噪时间（此点根据不同设计滤噪能力要求存在差异）。因此现有技术中的保护响应时间可能超过功率器件瞬间耐过电流冲击的时间，存在过电流损坏的风险。同理，当直流DC负荷突变、或电源电压突变时，DC电压会突然增大；如若保护响应时间较慢，PFC仍将继续输出，会进一步增大DC电压的幅度，从而使DC电压超出一些电子元器件的耐电压限值，引起过压损坏，所以有必要设计纯硬件保护回路，提高保护响应时间。

当然，可选用高响应速度和高扰干扰性能的MCU芯片来设计，但成本会大幅上升；本发明提供的电路可以通过增加低成本的硬件保护回路来实现快速响应的保护效果，并且不需要高响应速度和高抗干扰性能的MCU，仅需要低成本的MCU即可。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

参见图1，该图为本发明提供的有源PFC的硬件保护电路实施例一示意图。

首先，为了使本领域技术人员能够更好地理解和实施本发明实施例的技术方案，下面首先介绍一下有源PFC电路的工作原理。

有源PFC电路可以应用于空调、冰箱、洗衣机、风扇电机等的变频控制中，本发明提供的方案不局限其具体的应用场景。

本实施例提供的有源PFC电路包括：高频电抗器L、功率器件Q、快恢复二极管D、电解电容C2；

所述整流桥DB的输出正极依次通过串联的高频电抗器L和快恢复二极管C2连接直流电源正极DC+；

所述电解电容C2的两端分别连接所述直流电源正极DC+和直流电源负极DC-；

所述高频电抗器L和快恢复二极管D的公共端通过依次串联的功率器件Q和第二采样电阻R2连接直流电源负极DC-。

有源PFC电路的工作原理是：

当功率器件Q导通后，直流电压加在高频电抗器L两侧，L产生瞬间大电流；该电流从整流桥DB的输出正极流入功率器件Q，再流回到直流电源负极DC-。

当功率器件Q截止时，高频电抗器L上产生的感生正电压使电流通过快恢复二极管D，流向电解电容C2并对其进行充电；因为快恢复二极管D的单向导通特性，C2的电压不会加在功率器件Q的集电极上，功率器件Q的栅极与其功率器件驱动回路2相连；功率器件驱动回路2用于输出PWM脉冲驱动Q的导通和断开；当采用高载波频率的PWM脉冲使Q频繁导通和关断时，直流电流会被拉起并通过L、D不断向C2充电，从而起到功率因数补偿和提升直流电压的作用。

需要说明的是，直流电压指的是DC+和DC-之间的电压。

有源PFC电路的电源来自整流桥DB的输出端，整流桥DB用于将交流电整流为直流电。如图1所示，交流的输入正端为AC_L，交流的输入负端为AC_N；为了滤波，交流和整流桥DB之间还连接有滤波回路1。

本发明实施例中，所述功率器件Q以IGBT为例进行说明，可以理解的是，该功率器件也可以为其他功率开关器件。

本实施例提供的有源PFC的硬件保护电路，包括：功率器件过电流检测模块100、直流电压过电压检测模块200、触发保护模块300和运算保护模块400；

所述功率器件过电流检测模块100，用于检测有源PFC电路中功率器件Q上流过的第一电流信号，将该第一电流信号转换为对应的第一电压信号，当该第一电压信号超过第一预定门限电压时，发送第一触发信号给所述触发保护模块300；

所述直流电压过电压检测模块200，用于检测与直流回路输出的直流电压成正比的第一直流电压，当该第一直流电压超过第二预定门限电压时，发送第二触发信号给所述触发保护模块300；

所述触发保护模块300，用于检测到所述第一触发信号和第二触发信号中的任何一个时，发送保护信号至所述运算保护模块400；

所述运算保护模块400，用于切断MCU输出给所述功率器件的PWM脉冲信号，所述PWM脉冲信号用来驱动功率器件的导通和关断。

需要说明的是，所述功率器件Q的导通和关断是由PWM脉冲来控制的，该PWM脉冲一般是经过驱动电路将PWM脉冲信号放大以后连接到Q的控制端，例如，当Q为IGBT时，该控制端为IGBT的栅极。

图1中运算保护模块400输出的信号就是经过IGBT驱动回路2进行信号放大后连接到Q的栅极的。

需要说明的是，图1中的第二电阻R2属于所述功率器件过电流检测模块100，第二电阻R2与功率器件Q串联，功率器件Q通过所述R2接地；

图1中的第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5属于所述直流电压过电压检测模块200，所述R3、R4和R5串联在所述直流电源输出正极DC+和输出负极DC-之间；R3、R4和R5将直流电压进行分压后反馈给直流电压过压检测模块200，其中R5上的电压作为所述第一直流电压。

本实施例提供的硬件保护电路，全部由硬件来实现保护，硬件电路的动作时间比软件保护要短很多，这样可以更及时地对过电流或者过电压进行保护。本发明既可以对功率器件的过电流进行保护，又可以对整个回路的过电压（包括直流电压和交流电压）进行保护，无论是过电压还是过电流均触发保护，运算保护模块将停止输送给功率器件PWM脉冲信号，这样功率器件将断开，以避免对功率器件造成损坏。这样，即使MCU的响应处理速度较慢，仍然输出PWM脉冲信号，但是运算保护模块已经拦截了该PWM脉冲信号，因此，该硬件保护电路可以及时有效地对有源PFC电路中的过电流或者过电压进行保护，并且这种保护更为安全可靠。

下面结合附图详细说明本发明中的各个模块的具体实现方式。

需要说明的是，本发明中的电源可以为0～24V的电源，具体情况时可以优选+5V，有些应用场合可以优选+15V。下面有的具体场合的电压可以有所区别，但是不局限于具体列举的电压值。

参见图2，该图为本发明提供的有源PFC的硬件保护电路实施例二示意图。

所述功率器件过电流检测模块100包括：第一电压转换单元101和第一电压比较单元102；

所述第一电压转换单元101包括第三十电阻R30和第二电阻R2；所述功率器件Q的一端连接整流桥DB的输出正极（图中Q的一端是通过L连接DB的输出正极），所述功率器件Q的另一端通过所述第二电阻R2接地；

所述第一电压比较单元102包括第一比较器IC1、第三十二电阻R32和第三十三电阻R33；所述第一比较器IC1的正相输入端通过依次串联的第三十电阻R30和第二电阻R2接地；所述第一电压信号为R2和R30串联后的电压，即R2和R30上的电压之和。

所述第一比较器IC1的反相输入端通过第三十三电阻R33接地，所述第一比较器IC1的反相输入端通过第三十二电阻R32连接+5V电源；所述第三十三电阻R33上电压为所述第一预定门限电压；

所述第一比较器IC1的输出信号为所述第一触发信号。当所述第一电压信号超过所述第一预定门限电压时，IC1发生翻转，输出高电平信号。

需要说明的是，所述第一比较器IC1的输出端还通过第二十八电阻R28连接5V电源；这样以便于当第一电压信号未超过所述第一预定门限电压时，IC1输出的是低电平；

R28接5V的作用是，当第一电压信号超过所述第一预定门限电压时，IC1的输出端1脚内部断开悬空，高电平信号的产生是由5V经过R28后产生的，并非IC1的输出端1脚直接输出高电平。

图2中的第一电压比较单元102中还包括：第十五电容C15、第十三电容C13、第三十一电阻R31、第二十九电阻R29、第一二极管D1、第十四电容C14；

IC1的反相输入端通过C14接地；

IC1的反相输入端通过依次串联的R29和D1连接IC3的输出端；

IC1的工作电源由+15V电源来提供，该电源的正端和负端之间连接有C15；

IC1的正相输入端通过R31连接+5V电源；

IC1的正相输入端通过C13接地。

C15起到了IC1电源+15V和地G间的平滑、滤波作用；

C13起滤波作用；

电容C14起滤波作用；

R31、R30、R2串联后起到电流信号采样转化为电压信号的作用；

D1和R29起到提高比较器稳定性的作用。

下面继续结合图2介绍直流电压过电压检测模块的具体实现方式。

所述直流电压过电压检测模块包括：第一直流电压检测单元201和第二电压比较单元202；

所述第一直流电压检测单元201包括依次串联在直流电源输出正极DC+和输出负极DC-的第三电阻R3、第四电阻R4和第五电阻R5；所述第五电阻R5上的电压作为所述第一直流电压；

所述第二比较单元202包括第二比较器IC2、第三十六电阻R36和第三十七电阻R37，所述第二比较器IC2的正相输入端通过所述第三十七电阻R37接地，所述第二比较器IC2的反相输入端通过所述第三十六电阻R36连接+5V电源；所述第三十七电阻R37上的电压作为所述第二预定门限电压；

所述第二比较器IC2的输出信号为所述第二触发信号。

所述第二比较单元202还包括：第三十四电阻R34、第二二极管D2、第三十五电阻R35、第十六电容C16、第十八电容C18、第十七电容C17；

所述IC2的输出端通过R34连接5V电源；

所述IC2的正相输入端通过依次串联的R35和D2连接IC3的输出端；

所述IC2的正相输入端通过C16接地；

所述IC3的正相输入端通过串联的C18和C17接地。

C16、C17、C18起滤波作用；

D2和R35起到提高比较器稳定性的作用；

R34接5V的作用是，当第二电压信号超过所述第一直流电压时，IC2的输出端7脚内部断开悬空，高电平信号的产生是由5V经过R28后产生的，并非IC2的输出端7脚直接输出高电平。

下面继续结合图2详细介绍触发保护模块的具体实现方式。

所述触发保护模块包括：第一触发器D1、第二触发器D2和第一与门Y1；

所述第一触发器D1的CK端连接所述第一比较器IC1的输出端，所述第一触发器D1的Q非端连接所述第一与门Y1的第一输入端；

所述第二触发器D2的CK端连接所述第二比较器IC2的输出端，所述第二触发器的Q非端连接所述第一与门Y1的第二输入端；

所述第一与门Y1输出的信号为所述保护信号。

下面继续结合图2介绍本发明实施例提供的运算保护模块的具体实现方式。

所述运算保护模块包括第二与门Y2；

所述第二与门Y2的第一输入端连接所述保护信号；

所述第二与门Y2的第二输入端连接MCU700输出的PWM脉冲信号；

所述第二与门Y2的输出端连接功率器件Q的控制端。图中是Y2的输出信号经过IGBT驱动回路2以后再连接Q的控制端。

需要说明的是，本发明实施例还提供了解除恢复模块，用来解除运算保护模块的作用，即当过电流和过电压消失以后，使整个PFC电路正常工作。本发明中是通过交流电源的过零点信号来进行解除的，下面结合图2详细说明解除恢复模块的组成以及工作原理。

该硬件保护电路还包括与所述触发保护模块300连接的解除恢复模块500，用于当所述第一电压信号未超过第一预定门限电压且第一直流电压未超过第二预定门限电压时，用于控制所述触发保护模块300不发送保护信号。

下面结合具体电路图来介绍解除恢复模块的具体实现方式。

参加图3，该图为本发明提供的有源PFC的硬件保护电路的实施例三示意图。

所述解除恢复模块500包括第六电阻R6和第三电容C3；

所述第六电阻R6的一端连接交流电源的过零点（双向光耦PC1的3脚）；

所述过零点连接双向光耦PC1的输出负端（PC1的3脚）；

所述双向光耦PC1的输出正端（PC1的4脚）连接5V电源；

所述双向光耦PC1的输入正端（PC1的1脚）通过第一百零一电阻R101连接交流的输入正端AC_L，双向光耦PC1的输入负端（PC1的2脚）通过第一百零二电阻R102连接交流的输入负端AC_N；

所述第六电阻R6的另一端通过所述第三电容C3接地；

所述第六电阻R6和第三电容C3的公共端连接所述第一触发器D1的重置端1CLR和第二触发器D2的重置端2CLR。

需要说明的是，交流电源的过零点还通过第一百零三电阻连接MCU700，MCU700通过检测交流电源的过零点来判断交流电源的频率是50Hz还是60Hz，另外为空调中的其他用到过零点的场合控制提供应用。

由于R6连接的是交流电源的过零点，因此，以50Hz的电网频率为例，对应的周期是20ms，那么对应的过零点的周期是10ms。这样以10ms为周期来解除D1和D2的保护。将D1和D2进行重置。

为了保证触发保护有效地进行，本发明还设计了延时模块，为了使保护信号的电平持续预定时间后才解除。这样使功率器件安全地停止动作并保持一段时间，确保PFC的动作恢复时整个系统处于安全的状态。

例如为了保护整机系统（可以为空调系统），让系统的电压、电流、温升等参数处于比较安全的状态后，再进行PFC中功率器件的驱动，从而进行功率因数补偿。

具体可以体现在以下两点：

1）当出现过电压时，MCU会马上停止PFC和压缩机、风机等的输出并进行保护，由于负载已停止运转，所以直流电压不会马上降低到安全范围内，若对保护信号不进行延时，立即又对系统供电，会进一步抬高直流电压，从而导致安全风险。

2）当出现过电流时，PFC的输出会马上停止，如果不对保护信号进行延时，功率器件（IGBT）又会进入过电流保护状态，如此反复，会导致IGBT的温升过高、或电流过流冲击过多从而引起功率器件的损坏。

因此，本发明还提供了延时模块，继续参见图2。

该硬件保护电路还包括与所述触发保护模块300相连接的延时模块600，用于将所述触发保护模块300输出的保护信号进行预定时间的延时后发送给所述MCU700的中断口和所述运算保护模块400。

下面介绍延时模块的一种具体实现方式。

所述延时模块600包括第三比较器IC3和第四比较器IC4；

所述第三比较器IC3的反相输入端通过第十四电阻R14连接第一与门Y1的输出端；所述第十四电阻R14通过第十五电阻R15接地；

所述第三比较器IC3的正相输入端通过第十三电阻R13接地；所述第十三电阻R13通过第十二电阻R12连接5V电源；

所述第三比较器IC3的输出端通过第第八电阻R8连接第四比较器IC4的反相输入端；

所述第四比较器IC4的正相输入端通过串联的第二十四电阻R24和第十二电容C12接地；所述第十二电容C12通过第二十三电阻R23连接15V电源；

所述第四比较器IC4的输出端连接所述第二与门Y2的第一输入端。

需要说明的是，延时模块600的延迟时间可以通过设定R23和C12的具体数值来调整。

下面说明具体的工作原理。

D1和D2恢复后，输出的电平由低变高，经过Y1输出高电平，经IC3比较后1脚输出低电平，使6脚变为低电平，同时Q2截止不导通，15V通过R23向电解电容C12缓慢充电（充电时间由R23、C12的参数设定、根据系统需要的保护恢复时间来定，要求比恢复周期大，比如设定10S），直到使5脚的电平高出6脚的电平，才使7脚的电平由低变高，从而使运算保护模块400中的Y2恢复导通输出MCU的PWM脉冲信号，使PFC电路恢复正常工作。

本发明以上实施例提供的硬件保护电路，通过硬件可以及时地切断功率器件的PWM脉冲信号，即使MCU的响应处理速度较慢，仍在输出PWM脉冲信号，也能及时地通过硬件保护电路的快速响应使功率器件安全地停止动作。这种保护更为及时有效，更为安全可靠。并且还设置了解除恢复模块，在过电流和过电压消失后，使整个PFC电路自动恢复正常工作。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (10)

1.一种有源PFC的硬件保护电路，其特征在于，包括：功率器件过电流检测模块、直流电压过电压检测模块、触发保护模块和运算保护模块；

所述功率器件过电流检测模块，用于检测有源PFC电路中功率器件上流过的第一电流信号，将该第一电流信号转换为对应的第一电压信号，当该第一电压信号超过第一预定门限电压时，发送第一触发信号给所述触发保护模块；

所述直流电压过电压检测模块，用于检测与直流回路输出的直流电压成正比的第一直流电压，当该第一直流电压超过第二预定门限电压时，发送第二触发信号给所述触发保护模块；

所述触发保护模块，用于检测到所述第一触发信号和第二触发信号中的任何一个时，发送保护信号至所述运算保护模块；

所述运算保护模块，用于切断MCU输出给所述功率器件的PWM脉冲信号，所述PWM脉冲信号用来驱动功率器件的导通和关断。

2.根据权利要求1所述的有源PFC的硬件保护电路，其特征在于，所述保护信号还反馈至所述MCU的中断口；

所述MCU用于停止输出PWM脉冲信号。

3.根据权利要求1所述的有源PFC的硬件保护电路，其特征在于，所述功率器件过电流检测模块包括：第一电压转换单元和第一电压比较单元；

所述第一电压转换单元包括第三十电阻和第二电阻；所述功率器件的一端连接整流桥的输出正极，所述功率器件的另一端通过所述第二电阻接地；

所述第一电压比较单元包括第一比较器、第三十二电阻和第三十三电阻；所述第一比较器的正相输入端通过依次串联的第三十电阻和第二电阻接地；所述第一电压信号为所述第二电阻和第三十电阻串联后的电压；

所述第一比较器的反相输入端通过第三十三电阻接地，所述第一比较器的反相输入端通过第三十二电阻连接0～24V电源；所述第三十三电阻上电压为所述第一预定门限电压；

所述第一比较器的输出信号为所述第一触发信号。

4.根据权利要求3所述的有源PFC的硬件保护电路，其特征在于，所述直流电压过电压检测模块包括：第一直流电压检测单元和第二电压比较单元；

所述第一直流电压检测单元包括依次串联在直流电源输出正极和输出负极的第三电阻、第四电阻和第五电阻；所述第五电阻上的电压作为所述第一直流电压；

所述第二比较单元包括第二比较器、第三十六电阻和第三十七电阻，所述第二比较器的正相输入端通过所述第三十七电阻接地，所述第二比较器的反相输入端通过所述第三十六电阻连接0～24V电源；所述第三十七电阻上的电压作为所述第二预定门限电压；

所述第二比较器的输出信号为所述第二触发信号。

5.根据权利要求4所述的有源PFC的硬件保护电路，其特征在于，所述触发保护模块包括：第一触发器、第二触发器和第一与门；

所述第一触发器的CK端连接所述第一比较器的输出端，所述第一触发器的Q非端连接所述第一与门的第一输入端；

所述第二触发器的CK端连接所述第二比较器的输出端，所述第二触发器的Q非端连接所述第一与门的第二输入端；

所述第一与门输出的信号为所述保护信号。

6.根据权利要求5所述的有源PFC的硬件保护电路，其特征在于，所述运算保护模块包括第二与门；

所述第二与门的第一输入端连接所述保护信号；

所述第二与门的第二输入端连接MCU输出的PWM脉冲信号；

所述第二与门的输出端连接功率器件的控制端。

7.根据权利要求6所述的有源PFC的硬件保护电路，其特征在于，还包括与所述触发保护模块连接的解除恢复模块，用于当所述第一电压信号未超过第一预定门限电压且第一直流电压未超过第二预定门限电压时，用于控制所述触发保护模块不发送保护信号。

8.根据权利要求7所述的有源PFC的硬件保护电路，其特征在于，所述解除恢复模块包括第六电阻和第三电容；

所述第六电阻的一端连接交流电源的过零点；

所述过零点连接双向光耦的输出负端；

所述双向光耦的输出正端连接0～24V电源；

所述双向光耦的输入正端通过第一百零一电阻连接交流的输入正端，双向光耦的输入负端通过第一百零二电阻连接交流的输入负端；

第六电阻的另一端通过所述第三电容接地；

所述第六电阻和第三电容的公共端连接所述第一触发器的重置端和第二触发器的重置端。

9.根据权利要求5或6所述的有源PFC的硬件保护电路，其特征在于，还包括与所述触发保护模块相连接的延时模块，用于将所述触发保护模块输出的保护信号进行预定时间的延时后发送给所述MCU的中断口和所述运算保护模块。

10.根据权利要求7所述的有源PFC的硬件保护电路，其特征在于，所述延时模块包括第三比较器和第四比较器；

所述第三比较器的反相输入端通过第十四电阻连接第一与门的输出端；所述第十四电阻通过第十五电阻接地；

所述第三比较器的正相输入端通过第十三电阻接地；所述第十三电阻通过第十二电阻连接0～24V电源；

所述第三比较器的输出端通过第第八电阻连接第四比较器的反相输入端；

所述第四比较器的正相输入端通过串联的第二十四电阻和第十二电容接地；所述第十二电容通过第二十三电阻连接0～24V电源；

所述第四比较器的输出端连接所述第二与门的第一输入端。