CN105762767B - 基于apfc的硬件保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于APFC的硬件保护电路，电流采样单元，用于提供第一电压信号；电流比较单元，用于发送第一触发信号给APFC驱动模块或电压比较单元；电压采样单元，用于检测APFC电路中直流回路输出的第一直流电压；电压比较单元，用于发送第二触发信号给APFC驱动模块或电流比较单元；APFC驱动模块，用于检测到第一触发信号、第二触发信号中的任何一个时，切断MCU输出给功率器件的PWM脉冲信号，PWM脉冲信号用于驱动功率器件的导通和关断。该硬件保护电路既能够对功率器件的过电流进行保护，又能够对整个回路的过电压进行保护，同时又能保证电路工作的可靠性高且生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及功率因数校正技术领域，具体讲是一种基于APFC的硬件保护电路。
背景技术
在国家倡导节能减排的背景下，变频空调因其节能、快适性等诸多特点，成为国家鼓励发展的政策之一。为达到国家“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PPFC(LC无源滤波器)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APFC(有源功率因数校正电路)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)、同时运行功率宽、频率高、负载波动大等特点，对有源APFC的可靠性设计提出了很高的要求，其中过电流、过电压的保护更是研究的重点和难点。
在现有变频空调控制板中，有源APFC的过电流、过电压保护回路设计基本都采用先通过硬件回路采样检测出过电流、过电压的信号后，将比较器或运算放大器转换成的电平信号反馈回MCU，再由软件运算处理输出停止APFC的PWM出力驱动信号，最后通过硬件驱动回路关断功率器件的动作，从而起到保护作用。现有技术变频空调控制板的保护响应时间由硬件检出反馈时间、软件处理时间、硬件出力驱动处理时间三部分组成；其中软件处理时间又包含MCU芯片内部的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)，总响应时间可能超过功率器件耐瞬间过电流冲击的时间，存在过电流损坏的风险；同理，当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仍将继续出力，会进一步增大DC电压的增幅，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，也可选用高响应速度和高抗干扰性能的MCU芯片来设计，但成本会大幅上升。
中国国家知识产权局网站上公布了一种有源PFC的硬件保护电路，该硬件保护既能够对功率器件的过电流进行保护，又能够对整个回路的过电压进行保护。但是该硬件保护电路的结构较为复杂，因此不仅会影响保护电路的工作可靠性，而且会导致保护电路的生产成本较高。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供一种基于APFC的硬件保护电路，该硬件保护电路既能够对功率器件的过电流进行保护，又能够对整个回路的过电压进行保护，同时又能保证电路工作的可靠性高且生产成本低。
本发明的技术方案是，提供一种基于APFC的硬件保护电路，包括功率器件过电流保护模块、直流电压过电压保护模块以及APFC驱动模块；所述的功率器件过电流保护模块包括电流采样单元和电流比较单元，所述电流采样单元的采样信号输送给电流比较单元；所述的直流电压过电压保护模块包括电压采样单元和电压比较单元，所述电压采样单元的采样信号输送给电压比较单元和MCU；
所述的电流采样单元，用于检测APFC电路中功率器件上流过的第一电流信号，并将该第一电流信号转化为对应的第一电压信号；
所述的电流比较单元，用于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APFC驱动模块或电压比较单元；
所述的电压采样单元，用于检测APFC电路中直流回路输出的第一直流电压；
所述的电压比较单元，用于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APFC驱动模块或电流比较单元；
所述APFC驱动模块，用于检测到第一触发信号、第二触发信号中的任何一个时，切断MCU输出给所述功率器件的PWM脉冲信号，所述的PWM脉冲信号用于驱动功率器件的导通和关断。
所述的电流比较单元发送第一触发信号给所述APFC驱动模块，所述的电压比较单元发送第二触发信号给所述APFC驱动模块。
所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。
所述的电流比较单元发送第一触发信号给所述电压比较单元，所述的电压比较单元发送第二触发信号给所述APFC驱动模块。
所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。
所述电压比较单元发送第二触发信号给电流比较单元，所述的电流比较单元发送第一触发信号给APFC驱动模块。
所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。
所述的APFC驱动模块为三极管式驱动模块或C-MOS管式驱动模块或光耦式驱动模块。
所述的三极管式驱动模块包括电阻R15、电阻R16、电阻R17以及三极管Q2；所述电阻R15的一端与MCU连接；所述电流比较单元和/或电压比较单元与电阻R15的另一端连接；所述电阻R15的另一端还与电阻R16的一端、三极管Q2的b极连接；所述三极管Q2的c极与电阻R17的一端、APFC电路中的功率器件连接；所述电阻R17的另一端与0～24V电源连接；所述三极管Q2的e极与电阻R16的一端、公共接地端连接。
采用以上结构后，本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明提供的基于APFC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硬结合的动作时间要短得多，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进行保护，无论是过电压还是过电流均触发保护，APFC驱动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APFC驱动模块已经拦截了该PWM脉冲信号，因此，该硬件保护电路可以及时有效地对APFC中的过电流或者过电压进行保护。由于本发明硬件保护电路与对比文件相比，结构较为简单，因此不仅能保证保护电路的工作可靠性，而且能使得保护电路的生产成本较低。
作为优选，本发明在采用硬件保护的同时又将电流比较单元发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块，从而在实现全硬件保护的同时又实现了软硬件的保护，实现了双重的保护，从而不仅进一步提高保护电路的工作可靠性，而且也不会额外增加成本。
附图说明
图1是本发明基于APFC的硬件保护电路的实施例一电路框图。
图2是本发明基于APFC的硬件保护电路的实施例一电路原理图。
图3是本发明基于APFC的硬件保护电路的实施例二电路框图。
图4是本发明基于APFC的硬件保护电路的实施例二电路原理图。
图5是本发明基于APFC的硬件保护电路的实施例三电路框图。
图6是本发明基于APFC的硬件保护电路的实施例三电路原理图。
图中所示100、功率器件过电流保护模块，101、电流采样单元，102、电流比较单元，200、直流电压过电压保护模块，201、电压采样单元，202、电压比较单元，300、APFC驱动模块。
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APFC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，APFC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基于APFC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APFC电路的工作原理。
APFC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APFC电路包括：高频电抗器L1、功率器件Q1、快恢复二极管D1、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L1和快恢复二极管D1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L1和快恢复二极管D1的公共端通过依次串联的功率器件Q1和第二采样电阻R2连接直流电源负极DC-。
APFC电路的工作原理是：当功率器件Q1导通后，直流电压加在高频电抗器L1两侧，L1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Q1，再流回到直流电源负极DC-，此时对L1进行储能。当功率器件Q1截止时，高频电抗器L1上产生的感应正电压使L1储能电流通过快恢复二极管D1，流向电解电容C2并对其进行充电；因为快恢复二极管D1的单向导通特性，C2的电压不会加在功率器件Q1的集电极上，功率器件Q1的栅极与功率器件驱动回路相连；功率器件驱动回路用于输出PWM脉冲驱动Q1的导通和断开；当采用高载波频率的PWM脉冲使Q1频繁导通和关断时，直流电流会被拉起并通过L1、D1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，第一直流电压指的是电阻R5上的电压。APFC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EMI滤波，交流和整流桥DB之间还连接有滤波回路。本发明实施例中，所述功率器件Q1以IGBT为例进行说明，IGBT以及IGBT驱动回路均为现有技术，可以理解的是，该功率器件也可以为其他功率开关器件，如MOSFET。
本实施例提供的APFC的硬件保护电路，包括如图1、图2所示，本发明一种基于APFC的硬件保护电路，包括功率器件过电流保护模块100、直流电压过电压保护模块200以及APFC驱动模块300；所述的功率器件过电流保护模块100包括电流采样单元101和电流比较单元102，所述电流采样单元101的采样信号输送给电流比较单元102，也就是说电流采样单元101与电流比较单元102通过导线电连接；所述的直流电压过电压保护模块200包括电压采样单元201和电压比较单元202，所述电压采样单元201的采样信号输送给电压比较单元202和MCU，也就是说电压采样单元201与电压比较单元202、MCU通过导线电连接。本文中所述的信号发送和接收均通过导线或者无线信号连接。
所述的电流采样单元101，用于检测APFC电路中功率器件上流过的第一电流信号，并将该第一电流信号转化为对应的第一电压信号；
所述的电流比较单元102，用于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APFC驱动模块300或电压比较单元202；
所述的电压采样单元201，用于检测APFC电路中直流回路输出的第一直流电压；
所述的电压比较单元202，用于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APFC驱动模块300或电流比较单元102；
所述APFC驱动模块300，用于检测到第一触发信号、第二触发信号中的任何一个时，切断MCU输出给所述功率器件Q1的PWM脉冲信号，所述的PWM脉冲信号用于驱动功率器件Q1的导通和关断。
需要说明的是，电流比较单元102的第一触发信号发送给所述APFC驱动模块300或电压比较单元202，电压比较单元202的第二触发信号发送给所述APFC驱动模块300或电流比较单元102。由于APFC驱动模块300只能接收第一触发信号或第二触发信号或同时接收第一触发信号以及第二触发信号，因此当电流比较单元102的第一触发信号发送给所述APFC驱动模块300时，存在两种情况：1、电压比较单元202的第二触发信号给所述APFC驱动模块300，2、电压比较单元202的第二触发信号给电流比较单元102；而当电流比较单元102的第一触发信号发送给电压比较单元202时，只存在一种情况，即电压比较单元202的第二触发信号给所述APFC驱动模块300；因此上述可能性总共存在三种情况：1、电流比较单元102的第一触发信号发送给电压比较单元202，电压比较单元202的第二触发信号发送给APFC驱动模块300；2、电压比较单元202的第二触发信号发送给电流比较单元102，电流比较单元102的第一触发信号发送给APFC驱动模块300；3、电流比较单元102的第一触发信号发送给APFC驱动模块300，电压比较单元202的第二触发信号发送给APFC驱动模块300。
需要说明的是，所述功率器件Q1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Q1的控制端，例如，当Q1为IGBT时，该控制端为IGBT的栅极。图1中APFC驱动模块300输出的信号就是经过IGBT驱动回路进行信号放大后连接到Q1的栅极的。需要说明的是，图1中的电阻R2属于所述功率器件过电流检测模块100，电阻R2与功率器件Q1串联，功率器件Q1通过所述R2接地；图1中的电阻R3、电阻R4和电阻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APFC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。
所述电流采样单元101包括电阻R7、R8、R2；
所述功率器件Q1的一端连接整流桥DB的输出正极(图中Q1的一端是通过L1连接DB的输出正极)，所述功率器件Q1的另一端通过所述电阻R2接地；
所述电流比较单元102包括第一比较器IC1、电阻R9和电阻R10；所述第一比较器IC1的负相输入端通过依次串联的电阻R7和电阻R2接地，所述第一比较器IC1的负相输入端通过电阻R8连接+5V电源；所述第一电压信号为R2和R7串联后的电压，即R2和R7上的电压之和。所述第一比较器IC1的正相输入端通过电阻R10接地，所述第一比较器IC1的正相输入端通过电阻R9连接+5V电源；所述电阻R10上的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，输出低电平信号。需要说明的是，所述第一比较器IC1的输出端还通过电阻R1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输出的是高电平；R1接5V的作用是，当第一电压信号未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经过电阻R1后产生的，并非IC1的输出端1脚直接输出高电平。图2中的电流比较单元102和电流采样单元101中还包括：电容C3、电容C4、电阻R8、电阻R6、二极管D2、电容C5；IC1的正相输入端通过C5接地；IC1的正相输入端通过依次串联的R6和D2连接IC1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C3；IC1的正相输入端通过R8连接+5V电源；IC1的负相输入端通过C4接地。C3起到了IC1电源+15V和地G间的平滑、滤波作用；C4起滤波作用；电容C5起滤波作用；R8、R7、R2串联后起到电流信号采样转化为电压信号的作用；D2和R6起到比较器迟滞的作用，即使保护触发与保护解除门限电压存在一定的回差。
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200包括电压采样单201和电压比较单元202；电压采样单元201包括依次串联在直流电源输出正极DC+和输出负极DC-的电阻R3、电阻R4和电阻R5；电阻R5上的电压作为所述第一直流电压；所述电压比较单元202包括第二比较器IC2、电阻R13和电阻R14，所述第二比较器IC2的正相输入端通过电阻R14接地，所述第二比较器IC2的正相输入端通过所述电阻R13连接+5V电源；所述电阻R14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。所述电压比较单元202和电压采样单元201还包括电阻R11、二极管D3、电阻R12、电容C6、电容C7、电容C8；所述IC2的输出端通过R11连接5V电源；所述IC2的正相输入端通过依次串联R12和D3连接IC2的输出端；所述IC2的反相输入端通过C8接地；所述IC2的正相输入端通过串联的C8和C7接地。C6、C7、C8起滤波作用；D3和R12起到比较器迟滞的作用，即使保护触发与保护解除门限电压存在一定的回差。R11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的输出端内部断开悬空，高电平信号的产生是由5V经过R11后产生的，并非IC3的输出端直接输出高电平。
所述的电流比较单元发送第一触发信号给所述APFC驱动模块，所述的电压比较单元发送第二触发信号给所述APFC驱动模块；所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。如图1、图2所示，所述的电流比较单元发送第一触发信号给所述APFC驱动模块是指第一比较器IC1的输出端1脚与二极管Q2的b极连接；所述的电压比较单元发送第二触发信号给所述APFC驱动模块是指第二比较器IC2的输出端7脚与二极管Q2的b极连接。
所述的电流比较单元发送第一触发信号给所述电压比较单元，所述的电压比较单元发送第二触发信号给所述APFC驱动模块；所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。如图3、图4所示，所述的电流比较单元发送第一触发信号给所述电压比较单元是第一比较器IC1的输出端1脚与第二比较器IC2的正相输入端5脚连接；所述的电压比较单元发送第二触发信号给所述APFC驱动模块是指第二比较器IC2的输出端7脚与二极管Q2的b极连接。
所述电压比较单元发送第二触发信号给电流比较单元，所述的电流比较单元发送第一触发信号给APFC驱动模块；所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。如图5、图6所示，所述电压比较单元发送第二触发信号给电流比较单元是指第二比较器IC2的输出端7脚与第一比较器IC1的正相输入端3脚连接，所述的电流比较单元发送第一触发信号给APFC驱动模块是指第一比较器IC1的输出端1脚与二极管Q2的b极连接。
所述的APFC驱动模块为三极管式驱动模块或C-MOS管式驱动模块或光耦式驱动模块。
所述的三极管式驱动模块包括电阻R15、电阻R16、电阻R17以及三极管Q2；所述电阻R15的一端与MCU连接，用于接收MCU的指令；所述电流比较单元和/或电压比较单元与电阻R15的另一端连接，即存在三种情况：1、所述电流比较单元与电阻R15的另一端连接；2、所述电压比较单元与电阻R15的另一端连接；3、所述电流比较单元和电压比较单元均与电阻R15的另一端连接；所述电阻R15的另一端还与电阻R16的一端、三极管Q2的b极连接；所述三极管Q2的c极与电阻R17的一端、APFC电路中的功率器件驱动电路连接；所述电阻R17的另一端与0～24V电源连接，在本实施例中，所述电阻R17的另一端与15V电源连接；所述三极管Q2的e极与电阻R16的一端、公共接地端G连接。此电路工作原理是：当保护低电平信号进入硬件APFC驱动回路300，使300回路中的三极管Q2的基极b的信号一直处于拉低状态，此时不管MCU的APFC驱动输出PWN信号(高低电平变换)是否存在，三极管Q2都处于截止的低电平状态，使IGBT驱动回路的输入信号处于低电平状态，即在硬件上直接将功率器件Q1(IGBT)的驱动PWM信号切断，这样即使软件上MCU的过电流中断口的保护或过电压A/D口的保护响应时间较慢，仍在出力APFC的PWM驱动信号，但硬件上已经切断了此APWM驱动信号，已经保护了功率器件，使其安全地停止动作。
下面说明具体的工作原理。
1、电流比较单元102的第一触发信号发送给电压比较单元202，电压比较单元202的第二触发信号发送给APFC驱动模块300。在该种连接方式下，当功率器件Q1(IGBT)回路有过电流产生时，会通过采样电阻R2和电流采样单元101检出转换成电压信号，与电流比较单元102比较输出过电流保护低电平信号；此过电流保护信号会直接输入到MCU的中断口，进行软件过电流保护处理；同时此过电流保护信号也会输入到电压比较单元的正相输入端，与电压比较器单元的反相输入端电平比较，输出过电流保护低电平信号给APFC驱动模块300，使得APFC驱动模块300停止输出信号，进而使得IGBT驱动回路停止输出PMW信号以进行保护。而当产生DC过电压时，会通过电阻R3、R4、R5的分压和电压采样单元201检出输出电压A/D采样信号后，此电压A/D采样信号会直接输入到MCU的A/D口，进行软件过电压保护处理；同时此电压A/D采样信号也会输入到电压比较单元202的IC2-6脚，与电压比较单元的IC3-5脚比较输出过电压保护低电平信号，APFC驱动模块300停止输出信号，使得IGBT驱动回路停止输出PMW信号以进行保护。
2、电压比较单元202的第二触发信号发送给电流比较单元102，电流比较单元102的第一触发信号发送给APFC驱动模块300；在该种连接方式下，当功率器件Q1(IGBT)回路有过电流产生时，会通过采样电阻R2和电流采样单元101检出转换成电压信号，与电流比较单元102比较输出过电流保护低电平信号；此过电流保护信号会直接输入到MCU的中断口，进行软件过电流保护处理；同时此过电流保护信号也会输入给APFC驱动模块300，APFC驱动模块300停止输出信号，使得IGBT驱动回路停止输出PMW信号以进行保护。而当产生DC过电压时，会通过电阻R3、R4、R5的分压和电压采样单元201检出输出电压A/D采样信号后，此电压A/D采样信号会直接输入到MCU的A/D口，进行软件过电压保护处理；同时此电压A/D采样信号也会输入到电压比较单元202，与电压比较单元的另外一个输入信号比较输出过电压保护低电平信号，输出过电平保护低电平信号，使得APFC驱动模块300停止输出信号，进而使得IGBT驱动回路停止输出PMW信号以进行保护。
3、电流比较单元102的第一触发信号发送给APFC驱动模块300，电压比较单元202的第二触发信号发送给APFC驱动模块300。在该种连接方式下，当功率器件Q1(IGBT)回路有过电流产生时，会通过采样电阻R2和电流采样单元101检出转换成电压信号，与电流比较单元102比较输出过电流保护低电平信号；此过电流保护信号会直接输入到MCU的中断口，进行软件过电流保护处理；同时此过电流保护信号也会输入到APFC驱动模块300，APFC驱动模块300停止输出信号，使得IGBT驱动回路停止输出PMN信号以进行保护。而当产生DC过电压时，会通过电阻R3、R4、R5的分压和电压采样单元201检出输出电压A/D采样信号后，此电压A/D采样信号会直接输入到MCU的A/D口，进行软件过电压保护处理；同时此电压A/D采样信号也会输入到电压比较单元202，与电压比较单元的另外一个输入信号比较输出过电压保护低电平信号，使得APFC驱动模块300停止输出信号，进而使得IGBT驱动回路停止输出PMW信号以进行保护。
以上仅就本发明的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本发明独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。
Claims (7)
1.一种基于APFC的硬件保护电路，其特征在于：包括功率器件过电流保护模块、直流电压过电压保护模块以及APFC驱动模块；所述的功率器件过电流保护模块包括电流采样单元和电流比较单元，所述电流采样单元的采样信号输送给电流比较单元；所述的直流电压过电压保护模块包括电压采样单元和电压比较单元，所述电压采样单元的采样信号输送给电压比较单元和MCU；
所述的电流采样单元，用于检测APFC电路中功率器件上流过的第一电流信号，并将该第一电流信号转化为对应的第一电压信号；
所述的电流比较单元，用于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APFC驱动模块或电压比较单元；
所述的电压采样单元，用于检测APFC电路中直流回路输出的第一直流电压；
所述的电压比较单元，用于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APFC驱动模块或电流比较单元；
所述APFC驱动模块，用于检测到第一触发信号、第二触发信号中的任何一个时，切断MCU输出给所述功率器件的PWM脉冲信号，所述的PWM脉冲信号用于驱动功率器件的导通和关断；
所述的APFC驱动模块为三极管式驱动模块，所述的三极管式驱动模块包括电阻R15、电阻R16、电阻R17以及三极管Q2；所述电阻R15的一端与MCU连接；所述电流比较单元和/或电压比较单元与电阻R15的另一端连接；所述电阻R15的另一端还与电阻R16的一端、三极管Q2的b极连接；所述三极管Q2的c极与电阻R17的一端、APFC电路中的功率器件连接；所述电阻R17的另一端与0～24V电源连接；所述三极管Q2的e极与电阻R16的一端、公共接地端连接。
2.根据权利要求1所述基于APFC的硬件保护电路，其特征在于：所述的电流比较单元发送第一触发信号给所述APFC驱动模块，所述的电压比较单元发送第二触发信号给所述APFC驱动模块。
3.根据权利要求2所述基于APFC的硬件保护电路，其特征在于：所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。
4.根据权利要求1所述基于APFC的硬件保护电路，其特征在于：所述的电流比较单元发送第一触发信号给所述电压比较单元，所述的电压比较单元发送第二触发信号给所述APFC驱动模块。
5.根据权利要求4所述基于APFC的硬件保护电路，其特征在于：所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。
6.根据权利要求1所述基于APFC的硬件保护电路，其特征在于：所述电压比较单元发送第二触发信号给电流比较单元，所述的电流比较单元发送第一触发信号给APFC驱动模块。
7.根据权利要求6所述基于APFC的硬件保护电路，其特征在于：所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。
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