CN107027195A - 一种降低ptc冲击电流的集成电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种降低PTC冲击电流的集成电路，包括IG1和IG2两个IGBT芯片，以及型号为2ED020I12‑F2的IGBT驱动芯片，IGBT驱动芯片设有INHS+引脚、INLS+引脚、INHS‑引脚、INLS‑引脚、VCC1HS引脚、VCC1LS引脚、OUTLS引脚和OUTHS引脚；INHS+引脚和INLS+引脚分别连接单片机第一输出端PWM_IG1和第二输出端PWM_IG2；VCC1HS引脚和VCC1LS引脚分别连接第一电源VCC1和第二电源VCC2；OUTHS引脚连接第一电阻R73的第一端，第一电阻R73的第二端连接IG1的基极；IG1的集电极连接第一插口J7，IG1的发射极接地设置；OUTLS引脚连接第二电阻R74的第一端，第二电阻R74的第二端连接IG2的基极；IG2的集电极连接第二插口J8，IG2的发射极接地设置；INHS‑引脚和INLS‑引脚均接地设置。本发明节省材料，减小冲击电流，减小冲击电流，有利保险丝选型，降低材料成本。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，具体涉及一种降低PTC冲击电流的集成电路。
背景技术
PTC加热器是用PTC材料制作的新型加热器件，具有换热效率高、使用寿命长、自动恒温等特点，特别是在安全性能上，因PTC的电阻-温度特性(R-T特性)，当温度从250度升到300度时，电阻会迅速增大，使表面温度不会超过300度，所以不会出现加热丝类加热器的表面“发红”现象，导致高温造成的烫伤、火灾等安全问题。因其具有的优点而在空调机、热风幕机、去湿机、暖风机、汽车等需要提供暖风的设备上获得广泛使用。
在PTC加热器的控制上，比较简单的方法是用继电器直接开关控制。缺点是因继电器是机械触点式结构，所以当PTC加热器工作电压高，或者电流大时其成本会很高、且使用寿命低、无功率控制导致不能恒温控制、PTC的电流-时间特性(I-t特性)使继电器闭合后会出现大电流冲击，对线束保险丝等回路器件要求高，用继电器直接开关控制的方式一般用在：低电压、小电流等对温度控制精度不高的场合。
在电动汽车空调上，因使用寿命及温度控制的需要，使用PTC控制器控制PTC加热器的方式，成为一用新的选择。PTC控制器使用IGBT作为开关器件，解决了继电器的使用寿命低、温度控制问题，但材料成本偏高。采用直接开关或PWM控制方式，使用开关方式控制优点是工作时纹波电流小但仍然解决不了开启时冲击电流问题，且无法进行精确的温度控制，使用PWM控制方式优点是冲击电流小，可以控制功率达到温度控制，但工作时纹波电流大，两种方式各有优缺点。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种节省材料成本和减小电流冲击的降低PTC冲击电流的集成电路。
本发明的技术方案是：一种降低PTC冲击电流的集成电路，包括IG1和IG2两个用于PTC加热器的IGBT芯片，还包括型号为2ED020I12-F2的IGBT驱动芯片，所述IGBT驱动芯片设置有INHS+引脚、INLS+引脚、INHS-引脚、INLS-引脚、VCC1HS引脚、VCC1LS引脚、OUTLS引脚和OUTHS引脚；所述INHS+引脚和INLS+引脚分别连接单片机的第一输出端PWM_IG1和第二输出端PWM_IG2；所述VCC1HS引脚和VCC1LS引脚分别连接第一电源VCC1和第二电源VCC2；所述OUTHS引脚连接第一电阻R73的第一端，第一电阻R73的第二端连接IG1的基极；所述IG1的集电极连接第一插口J7，IG1的发射极接地设置；所述OUTLS引脚连接第二电阻R74的第一端，第二电阻R74的第二端连接IG2的基极；所述IG2的集电极连接第二插口J8，IG2的发射极接地设置；所述INHS-引脚和INLS-引脚均接地设置。
进一步优选的是，所述IGBT驱动芯片还设置有RDYHS引脚、RDYLS引脚、/FLTHS引脚、/FLTLS引脚、/RSTHS引脚、/RSTLS引脚、和若干个GND1引脚，所述RDYHS引脚连接该集成电路的准备信号RDY；所述/FLTHS引脚和/FLTLS引脚分别连接该集成电路中IG1与IG2的故障反馈信号FAULT1和FAULT2；所述/RSTHS引脚和/RSTLS引脚分别连接该集成电路中IG1与IG2的复位信号RST_IG1和RST_IG2；所述第一电源VCC1还分别连接第三电阻R111、第四电阻R112和第五电阻R113的第一端，第三电阻R111的第二端连接/FLTLS引脚，第四电阻R112的第二端连接/FLTHS引脚，第五电阻R113的第二端分别连接RDYHS引脚和RDYLS引脚；所述第一电源VCC1还分别通过第一电容C71和第二电容C16连接两个接地设置的GND1引脚。
更进一步优选的是，所述IGBT驱动芯片还设置有VCC2HS引脚、VEE2LS引脚、DESATLS引脚、GND2LS引脚、VCC2LS引脚、CLAMPLS引脚、DESATHS引脚、VEE2HS引脚、GND2HS引脚和CLAMPHS引脚，所述VCC2HS引脚和VCC2LS引脚分别连接第三电源和第四电源，第三电源与第四电源分别通过第三电容C17和第四电容C18接地设置；所述VEE2HS引脚、VEE2LS引脚、GND2HS引脚和GND2LS引脚均接地设置；所述DESATHS引脚连接第六电阻R50的第一端，第六电阻R50的第二端分别连接第四电容C76的第一端和第一二极管D13的正极，第一二极管D13的阴极连接第二二极管D15的正极，第二二极管D15的阴极分别连接IG1的集电极和第五电容C78的第一端，第四电容C76与第五电容C78的第二端分别接地设置；所述DESATLS引脚分别连接第六电容C77的第一端和第三二极管D14的正极，第三二极管D14的阴极连接第四二极管D16的正极，第四二极管D16的阴极连接第七电容C79的第一端，第七电容C79和第六电容C77的第二端分别接地设置；所述DESATHS引脚与DESATHS引脚还分别通过第八电容C72和第九电容C74接地设置。
更进一步优选的是，所述IG1的基极还分别连接第十电容C73的第一端、第七电阻R40的第一端和第一稳压管TV1的阴极；所述第十电容C73的第二端、第七电阻R40的第二端与第一稳压管TV1的正极均接地设置；所述IG2的基极还分别连接第十一电容C75的第一端、第八电阻R41的第一端和第二稳压管TV2的阴极；所述第十一电容C75的第二端、第八电阻R41的第二端与第二稳压管TV2的正极均接地设置。
更进一步优选的是，所述IG1和IG2的型号均为INFINEON K40H1203。INFINEONK40H1203型号的IGBT芯片耐温性能好，功率消耗比较低，低开关损耗，有较高的开关坚韧性，内置快速恢复反并联二极管。
更进一步优选的是，所述IG1和IG2上均设置有散热金属片。为了补偿减少两个IGBT造成IGBT温升，增加IGBT散热金属片，提高IGBT芯片的使用寿命。
本发明的有益效果是：
1、2ED020I12-F2内部应用无芯变压器技术隔离PWM驱动信号，从而使此电路在强电和控制信号两方面均实现了前后级隔离；相同功率下使用两个IGBT，节省材料成本；IGBT驱动芯片的PWM信号启动时占空比由50％开始，经过20秒增加到90％，并保持90％占空比加热到恒温范围内，通过软件占空比调节，可以减小冲击电流，减小冲击电流，有利保险丝选型，降低保险丝成本。
2、设置有准备信号、故障反馈信号、复位信号，还有接地设置，各种保护措施一起，使电路运行更加人性化，安全可靠。
3、提供该集成电路供电所需的各种电源驱动，可有效的抑制浪涌电压等保护电路的正常运行。
4、设置稳压管和电容等，稳压的同时滤除交流谐波，使比较器的正负输入端和供电端之间的直流电压更稳定。
5、INFINEON K40H1203型号的IGBT芯片耐温性能好，功率消耗比较低，低开关损耗，有较高的开关坚韧性，内置快速恢复反并联二极管。
6、为了补偿减少两个IGBT造成IGBT温升，增加IGBT散热金属片，提高IGBT芯片的使用寿命。
附图说明
图1为本发明的一种降低PTC冲击电流的集成电路的电路图。
具体实施方式
以下对本发明的技术方案进行详细的说明，应当说明的是，以下仅是本发明的优选实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些应当都属于本发明的保护范围。
如图1所示，一种降低PTC冲击电流的集成电路，包括IG1和IG2两个用于PTC加热器的IGBT芯片，还包括型号为2ED020I12-F2的IGBT驱动芯片，所述IGBT驱动芯片设置有INHS+引脚、INLS+引脚、INHS-引脚、INLS-引脚、VCC1HS引脚、VCC1LS引脚、OUTLS引脚和OUTHS引脚；所述INHS+引脚和INLS+引脚分别连接单片机的第一输出端PWM_IG1和第二输出端PWM_IG2；所述VCC1HS引脚和VCC1LS引脚分别连接第一电源VCC1和第二电源VCC2；所述OUTHS引脚连接第一电阻R73的第一端，第一电阻R73的第二端连接IG1的基极；所述IG1的集电极连接第一插口J7，IG1的发射极接地设置；所述OUTLS引脚连接第二电阻R74的第一端，第二电阻R74的第二端连接IG2的基极；所述IG2的集电极连接第二插口J8，IG2的发射极接地设置；所述INHS-引脚和INLS-引脚均接地设置。
所述INHS+引脚为非反向驱动输入高端；所述INHS-引脚为反向驱动输入高端；所述INLS+引脚为非反向驱动输入低端；所述INLS-引脚为反向驱动输入高端；所述VCC1HS引脚为正电源输入高端；所述VCC1LS引脚为正电源输入低端；所述OUTHS引脚为输出高端驱动器；所述OUTLS引脚为低端输出驱动器。
当单片机上电复位后，首先启动一组PWM信号，输出到IGBT驱动芯片2ED020I12-F2的INHS+管脚，PWM占空比由50％经过20秒增加到90％；单片机在第一组PWM占空比达到90％后，单片机启动第二组PWM信号，输出到IGBT驱动芯片2ED020I12-F2的INLS-管脚，PWM占空比由50％经过20秒增加到90％，完成降低冲击电流全过程。
2ED020I12-F2内部应用无芯变压器技术隔离PWM驱动信号，从而使此电路在强电和控制信号两方面均实现了前后级隔离；相同功率下采用两个IGBT，节省材料成本；IGBT驱动芯片的PWM信号启动时占空比由50％开始，经过20秒增加到90％，并保持90％占空比加热到恒温范围内，通过软件占空比调节，可以减小冲击电流，减小冲击电流，有利保险丝选型，降低保险丝成本。
进一步优选的是，所述IGBT驱动芯片还设置有RDYHS引脚、RDYLS引脚、/FLTHS引脚、/FLTLS引脚、/RSTHS引脚、/RSTLS引脚、和若干个GND1引脚，所述RDYHS引脚连接该集成电路的准备信号RDY；所述/FLTHS引脚和/FLTLS引脚分别连接该集成电路中IG1与IG2的故障反馈信号FAULT1和FAULT2；所述/RSTHS引脚和/RSTLS引脚分别连接该集成电路中IG1与IG2的复位信号RST_IG1和RST_IG2；所述第一电源VCC1还分别连接第三电阻R111、第四电阻R112和第五电阻R113的第一端，第三电阻R111的第二端连接/FLTLS引脚，第四电阻R112的第二端连接/FLTHS引脚，第五电阻R113的第二端分别连接RDYHS引脚和RDYLS引脚；所述第一电源VCC1还分别通过第一电容C71和第二电容C16连接两个接地设置的GND1引脚。
所述RDYHS引脚为准备输出高端；所述/FLTHS引脚为反向故障输出高端；所述/RSTHS引脚为反向复位输入高端；所述RDYLS引脚为准备输出低端；所述/FLTLS引脚为反向故障输出低端；所述/RSTLS引脚为反向复位输入低端。
更进一步优选的是，所述IGBT驱动芯片还设置有VCC2HS引脚、VEE2LS引脚、DESATLS引脚、GND2LS引脚、VCC2LS引脚、CLAMPLS引脚、DESATHS引脚、VEE2HS引脚、GND2HS引脚和CLAMPHS引脚，所述VCC2HS引脚和VCC2LS引脚分别连接第三电源和第四电源，第三电源与第四电源分别通过第三电容C17和第四电容C18接地设置；所述VEE2HS引脚、VEE2LS引脚、GND2HS引脚和GND2LS引脚均接地设置；所述DESATHS引脚连接第六电阻R50的第一端，第六电阻R50的第二端分别连接第四电容C76的第一端和第一二极管D13的正极，第一二极管D13的阴极连接第二二极管D15的正极，第二二极管D15的阴极分别连接IG1的集电极和第五电容C78的第一端，第四电容C76与第五电容C78的第二端分别接地设置；所述DESATLS引脚分别连接第六电容C77的第一端和第三二极管D14的正极，第三二极管D14的阴极连接第四二极管D16的正极，第四二极管D16的阴极连接第七电容C79的第一端，第七电容C79和第六电容C77的第二端分别接地设置；所述DESATHS引脚与DESATHS引脚还分别通过第八电容C72和第九电容C74接地设置。
所述VCC2HS引脚为电源高端驱动器；所述VEE2LS引脚为负电源低端驱动器；所述DESATLS引脚为饱和保护低端驱动；所述GND2LS引脚地面信号低端驱动；所述VCC2LS引脚为电源低端驱动；所述CLAMPLS引脚为钳位低端驱动器；所述DESATHS引脚为饱和保护高端驱动器；所述VEE2HS引脚为负电源高端驱动器；所述GND2HS引脚为地面信号高端驱动器；所述CLAMPHS引脚为钳位高端驱动器。
提供该集成电路供电所需的各种电源驱动，可有效的抑制浪涌电压等保护电路的正常运行。
更进一步优选的是，所述IG1的基极还分别连接第十电容C73的第一端、第七电阻R40的第一端和第一稳压管TV1的阴极；所述第十电容C73的第二端、第七电阻R40的第二端与第一稳压管TV1的正极均接地设置；所述IG2的基极还分别连接第十一电容C75的第一端、第八电阻R41的第一端和第二稳压管TV2的阴极；所述第十一电容C75的第二端、第八电阻R41的第二端与第二稳压管TV2的正极均接地设置。
设置稳压管和电容等，稳压的同时滤除交流谐波，使比较器的正负输入端和供电端之间的直流电压更稳定。
更进一步优选的是，所述IG1和IG2的型号均为INFINEON K40H1203。
INFINEON K40H1203型号的IGBT芯片耐温性能好，功率消耗比较低，低开关损耗，有较高的开关坚韧性，内置快速恢复反并联二极管。
更进一步优选的是，所述IG1和IG2上均设置有散热金属片。
为了补偿减少两个IGBT造成IGBT温升，增加IGBT散热金属片，提高IGBT芯片的使用寿命。
需要注意的是，本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
根据本说明书的记载即可较好的实现本发明的技术方案。
Claims (6)
1.一种降低PTC冲击电流的集成电路，其特征在于，包括IG1和IG2两个用于PTC加热器的IGBT芯片，还包括型号为2ED020I12-F2的IGBT驱动芯片，所述IGBT驱动芯片设置有INHS+引脚、INLS+引脚、INHS-引脚、INLS-引脚、VCC1HS引脚、VCC1LS引脚、OUTLS引脚和OUTHS引脚；所述INHS+引脚和INLS+引脚分别连接单片机的第一输出端(PWM_IG1)和第二输出端(PWM_IG2)；所述VCC1HS引脚和VCC1LS引脚分别连接第一电源(VCC1)和第二电源(VCC2)；所述OUTHS引脚连接第一电阻(R73)的第一端，第一电阻(R73)的第二端连接IG1的基极；所述IG1的集电极连接第一插口(J7)，IG1的发射极接地设置；所述OUTLS引脚连接第二电阻(R74)的第一端，第二电阻(R74)的第二端连接IG2的基极；所述IG2的集电极连接第二插口(J8)，IG2的发射极接地设置；所述INHS-引脚和INLS-引脚均接地设置。
2.根据权利要求1所述的一种降低PTC冲击电流的集成电路，其特征在于，所述IGBT驱动芯片还设置有RDYHS引脚、RDYLS引脚、/FLTHS引脚、/FLTLS引脚、/RSTHS引脚、/RSTLS引脚、和若干个GND1引脚，所述RDYHS引脚连接该集成电路的准备信号RDY；所述/FLTHS引脚和/FLTLS引脚分别连接该集成电路中IG1与IG2的故障反馈信号FAULT1和FAULT2；所述/RSTHS引脚和/RSTLS引脚分别连接该集成电路中IG1与IG2的复位信号RST_IG1和RST_IG2；所述第一电源(VCC1)还分别连接第三电阻(R111)、第四电阻(R112)和第五电阻(R113)的第一端，第三电阻(R111)的第二端连接/FLTLS引脚，第四电阻(R112)的第二端连接/FLTHS引脚，第五电阻(R113)的第二端分别连接RDYHS引脚和RDYLS引脚；所述第一电源(VCC1)还分别通过第一电容(C71)和第二电容(C16)连接两个接地设置的GND1引脚。
3.根据权利要求1或2所述的一种降低PTC冲击电流的集成电路，其特征在于，所述IGBT驱动芯片还设置有VCC2HS引脚、VEE2LS引脚、DESATLS引脚、GND2LS引脚、VCC2LS引脚、CLAMPLS引脚、DESATHS引脚、VEE2HS引脚、GND2HS引脚和CLAMPHS引脚，所述VCC2HS引脚和VCC2LS引脚分别连接第三电源和第四电源，第三电源与第四电源分别通过第三电容(C17)和第四电容(C18)接地设置；所述VEE2HS引脚、VEE2LS引脚、GND2HS引脚和GND2LS引脚均接地设置；所述DESATHS引脚连接第六电阻(R50)的第一端，第六电阻(R50)的第二端分别连接第四电容(C76)的第一端和第一二极管(D13)的正极，第一二极管(D13)的阴极连接第二二极管(D15)的正极，第二二极管(D15)的阴极分别连接IG1的集电极和第五电容(C78)的第一端，第四电容(C76)与第五电容(C78)的第二端分别接地设置；所述DESATLS引脚分别连接第六电容(C77)的第一端和第三二极管(D14)的正极，第三二极管(D14)的阴极连接第四二极管(D16)的正极，第四二极管(D16)的阴极连接第七电容(C79)的第一端，第七电容(C79)和第六电容(C77)的第二端分别接地设置；所述DESATHS引脚与DESATHS引脚还分别通过第八电容(C72)和第九电容(C74)接地设置。
4.根据权利要求3所述的一种降低PTC冲击电流的集成电路，其特征在于，所述IG1的基极还分别连接第十电容(C73)的第一端、第七电阻(R40)的第一端和第一稳压管(TV1)的阴极；所述第十电容(C73)的第二端、第七电阻(R40)的第二端与第一稳压管(TV1)的正极均接地设置；所述IG2的基极还分别连接第十一电容(C75)的第一端、第八电阻(R41)的第一端和第二稳压管(TV2)的阴极；所述第十一电容(C75)的第二端、第八电阻(R41)的第二端与第二稳压管(TV2)的正极均接地设置。
5.根据权利要求1所述的一种降低PTC冲击电流的集成电路，其特征在于，所述IG1和IG2的型号均为INFINEON K40H1203。
6.根据权利要求1所述的一种降低PTC冲击电流的集成电路，其特征在于，所述IG1和IG2上均设置有散热金属片。
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