CN107611935A - 一种带过流保护功能的逆变器电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带过流保护功能的逆变器电路，包括供电电池、辅助电源模块、DC‑AC模块、变压器、AC‑DC模块、逆变模块、控制芯片以及过流保护模块，逆变模块是一种包括有4个第一MOS管的全桥式逆变器拓扑结构，第一MOS管栅极与控制芯片输出端相连，所述过流保护模块被配置为当检测到流经第一MOS管的电流值大于设定值时，输出端切断控制芯片对第一MOS管的控制。本发明通过过流保护模块，检测逆变模块的输出电流，同时判断逆变模块的输出电流是否大于过流保护模块所设置的设定值，并根据判断结果控制第一MOS管栅极与控制芯片的连接，当逆变模块的输出电流过大时能够及时关断第一MOS管，保证第一MOS管不被损坏。本发明创造用于将直流电转换成工频交流电。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路领域，更具体地说涉及一种带过流保护功能的逆变器电路结构。
背景技术
电池作为常规的电能供应来源被广泛地应用在各种用电设备中，但是由于电池输出的是直流电压，无法与交流用电设备直接相连，需要通过逆变器将电池输出的直流电转换成交流电再输出到交流用电设备上。
现有的逆变器虽然配置有必要的过流保护电路，但是该过流保护电路都是配置在逆变器电路输出端，当用电设备中出现短路状况时，能够及时切断逆变器与用电设备的通电连接，以保障用电设备安全，但是却在一定程度上造成逆变器的损坏。传统的逆变器电路中，都是利用开关管的导通和截止实现直流电转交流电，若所连接的用电设备出现短路故障，则流经开关管的电流会超过开关管的极限电流，从而烧毁开关管。因此针对逆变器中的开关管设置过流保护机制尤为重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种针对开关管设置有过流保护机制的逆变器电路结构。
本发明解决其技术问题的解决方案是：
一种带过流保护功能的逆变器电路，包括供电电池、为各个电路模块供电的辅助电源模块、将输入的直流电转换成高频交流电的DC-AC模块、将输入的低电压信号转换成高电压信号的变压器、将输入的交流电转换成直流电的AC-DC模块、将输入的直流电转换成工频交流电的逆变模块，以及控制芯片，所述供电电池输出端分别与辅助电源模块以及DC-AC模块输入端相连，所述DC-AC模块输出端与变压器初级绕组相连，所述变压器次级绕组与AC-DC模块输入端相连，所述AC-DC模块输出端与逆变模块输入端相连，所述控制芯片分别与DC-AC模块以及逆变模块相连，本发明创造还包括过流保护模块，所述逆变模块是一种包括有4个第一MOS管的全桥式逆变器拓扑结构，所述第一MOS管栅极与控制芯片输出端相连，所述过流保护模块被配置为当检测到流经第一MOS管的电流值大于设定值时，输出端切断控制芯片对第一MOS管的控制。
作为上述技术方案的进一步改进，所述逆变模块包括两个型号为IR2184S的驱动芯片，所述驱动芯片配置有逻辑输入端、使能输入端、高侧栅极输出端以及低侧栅极输出端，两个驱动芯片的高侧栅极输出端以及低侧栅极输出端分别与4个第一MOS管栅极相连，所述驱动芯片的逻辑输入端与控制芯片输出端相连，所述驱动芯片的使能输入端与过流保护模块输出端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述逆变模块还包括电阻R4、电阻R5以及二极管D3，所述驱动芯片的高侧栅极输出端或者低侧栅极输出端通过电阻R4与第一MOS管栅极相连，所述电阻R5两端分别与第一MOS管栅极以及源极相连，所述二极管D3正极与第一MOS管栅极相连，负极与驱动芯片的高侧栅极输出端或者低侧栅极输出端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述过流保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1以及运放器，所述逆变模块输出端通过串联的电阻R1和电容C1接地，电阻R2和电阻R3串联在辅助电源模块输出端与地之间，所述运放器输入端分别接在电阻R1和电容C1的连接点以及电阻R2和电阻R3的连接点，所述运放器输出端分别与两个驱动芯片的使能输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，所述过流保护模块还包括二极管D1、二极管D2以及三极管Q1，所述运放器输出端与二极管D1正极相连，所述控制芯片输出端与二极管D2正极相连，所述二极管D1负极以及二极管D2负极均与三极管Q1基极相连，所述三极管Q1发射极接地，集电极分别与两个驱动芯片的使能输入端相连。
作为上述技术方案的进一步改进，本发明创造还包括LC滤波模块，所述逆变模块输出端与LC滤波模块输入端相连。
本发明的有益效果是：本发明通过设置的过流保护模块，实时检测逆变模块的输出电流，同时判断逆变模块的输出电流是否大于过流保护模块所设置的设定值，并根据判断结果控制第一MOS管栅极与控制芯片的连接，当逆变模块的输出电流过大时能够及时关断第一MOS管，保证第一MOS管不被损坏。本发明创造用于将直流电转换成工频交流电。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他设计方案和附图。
图1是本发明的逆变器电路模块框图；
图2是本发明的逆变模块实施例原理图；
图3是本发明的过流保护模块实施例原理图；
图4是本发明的控制芯片对外接口示意图。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。另外，文中所提到的所有连接关系，并非单指元件直接相接，而是指可根据具体实施情况，通过添加或减少连接元件，来组成更优的电路结构。本发明创造中的各个技术特征，在不互相矛盾冲突的前提下可以交互组合。
参照图1～图4，本发明创造针对现有逆变器领域中对开关管缺乏有效的过流保护的技术问题，提供了一种带过流保护功能的逆变器电路，包括供电电池、为各个电路模块供电的辅助电源模块、将输入的直流电转换成高频交流电的DC-AC模块、将输入的低电压信号转换成高电压信号的变压器、将输入的交流电转换成直流电的AC-DC模块、将输入的直流电转换成工频交流电的逆变模块，以及控制芯片；所述辅助电源模块可视实际情况而设计为可输出一种或者多种电源电压；所述供电电池输出端分别与辅助电源模块以及DC-AC模块输入端相连，所述DC-AC模块输出端与变压器初级绕组相连，所述变压器次级绕组与AC-DC模块输入端相连，所述AC-DC模块输出端与逆变模块输入端相连，所述控制芯片分别与DC-AC模块以及逆变模块相连，本发明创造还包括过流保护模块，所述逆变模块是一种包括有4个第一MOS管的全桥式逆变器拓扑结构，所述第一MOS管栅极与控制芯片输出端相连，所述过流保护模块被配置为当检测到流经第一MOS管的电流值大于设定值时，输出端切断控制芯片对第一MOS管的控制。另外所述DC-AC模块与逆变模块相似之处在于都是将直流电转换成交流电，区别在于DC-AC模块输出的交流电频率高，可达千赫兹级以上，便于减少变压器体积，而逆变模块则是输出工频交流电，因此实际上所述DC-AC模块中设置有多个第二MOS管，所述第二MOS管同样是受到控制芯片的控制而进行导通和截止。具体地，本发明通过设置的过流保护模块，实时检测逆变模块的输出电流，同时判断逆变模块的输出电流是否大于过流保护模块所设置的设定值，并根据判断结果控制第一MOS管栅极与控制芯片的连接，当逆变模块的输出电流过大时能够及时关断第一MOS管，保证第一MOS管不被损坏。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述控制芯片输出端并不是直接与第一MOS管栅极相连，为了提高所述控制芯片对第一MOS管的驱动速度以及驱动能力，本发明创造中所述逆变模块包括两个型号为IR2184S的驱动芯片，所述驱动芯片配置有逻辑输入端(IN)、使能输入端(SD)、高侧栅极输出端(HO)以及低侧栅极输出端(LO)，两个驱动芯片的高侧栅极输出端以及低侧栅极输出端分别与4个第一MOS管栅极相连，所述驱动芯片的逻辑输入端与控制芯片输出度相连，所述驱动芯片的使能输入端与过流保护模块输出端相连。具体地，当过流保护模块检测出逆变模块输出电流过大时，过流保护模块输出端向驱动芯片的使能输入端输出特定的电平信号，使驱动芯片停止运行，最终使逆变模块停止对外输出电流，从而保护第一MOS管。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述逆变模块还包括电阻R4、电阻R5以及二极管D3，所述驱动芯片的高侧栅极输出端或者低侧栅极输出端通过电阻R4与第一MOS管栅极相连，所述电阻R5两端分别与第一MOS管栅极以及源极相连，所述二极管D3正极与第一MOS管栅极相连，负极与驱动芯片的高侧栅极输出端或者低侧栅极输出端相连。具体地所述电阻R4以及电阻R5主要用于抑制逆变模块产生振荡现象，所述二极管D3起到对第一MOS管栅极的放电作用，使第一MOS管能快速截止，减少功耗。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述过流保护模块配置有逆变模块输出电流采集检测功能以及比较功能，为实现上述功能，本实施例中所述过流保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1以及运放器，所述逆变模块输出端通过串联的电阻R1和电容C1接地，电阻R2和电阻R3串联在辅助电源模块输出端与地之间，所述运放器输入端分别接在电阻R1和电容C1的连接点以及电阻R2和电阻R3的连接点，所述运放器输出端分别与两个驱动芯片的使能输入端相连。当逆变模块有电流输出时，在电阻R1和电容C1之间会产生一个电压，而电阻R2和电阻R3之间则是会产生一个参考电平，当电阻R1和电容C1之间电平信号大于电阻R2和电阻R3之间的电平信号时，就认定逆变模块输出电流较大，运放器输出规定的电平信号到驱动芯片的使能输入端，使驱动芯片停止运行，最终使逆变模块停止对外输出电流，从而保护第一MOS管。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中，所述过流保护模块还包括二极管D1、二极管D2以及三极管Q1，所述运放器输出端与二极管D1正极相连，所述控制芯片输出端与二极管D2正极相连，所述二极管D1负极以及二极管D2负极均与三极管Q1基极相连，所述三极管Q1发射极接地，集电极分别与两个驱动芯片的使能输入端相连。具体地，当所述控制芯片检测到起到潜在故障或者安全隐患时，控制芯片可主动发出控制信号控制驱动芯片停止运行，所述二极管D1以及二极管D2主要用于防止出现倒流现象。
进一步作为优选的实施方式，本发明创造具体实施方式中还包括LC滤波模块，所述逆变模块输出端与LC滤波模块输入端相连。具体地，所述逆变模块输出的实际上是一种修正弦波，是介于正弦波和方波之间的一种波形，对于某些用电设备带来高频干扰，因此本发明创造在逆变模块输出端添加LC滤波模块，将逆变模块输出的信号更加接近正弦波。
以上对本发明的较佳实施方式进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。
Claims (6)
1.一种带过流保护功能的逆变器电路，包括供电电池、为各个电路模块供电的辅助电源模块、将输入的直流电转换成高频交流电的DC-AC模块、将输入的低电压信号转换成高电压信号的变压器、将输入的交流电转换成直流电的AC-DC模块、将输入的直流电转换成工频交流电的逆变模块，以及控制芯片，所述供电电池输出端分别与辅助电源模块以及DC-AC模块输入端相连，所述DC-AC模块输出端与变压器初级绕组相连，所述变压器次级绕组与AC-DC模块输入端相连，所述AC-DC模块输出端与逆变模块输入端相连，所述控制芯片分别与DC-AC模块以及逆变模块相连，其特征在于：还包括过流保护模块，所述逆变模块是一种包括有4个第一MOS管的全桥式逆变器拓扑结构，所述第一MOS管栅极与控制芯片输出端相连，所述过流保护模块被配置为当检测到流经第一MOS管的电流值大于设定值时，输出端切断控制芯片对第一MOS管的控制。
2.根据权利要求1所述的一种带过流保护功能的逆变器电路，其特征在于：所述逆变模块包括两个型号为IR2184S的驱动芯片，所述驱动芯片配置有逻辑输入端、使能输入端、高侧栅极输出端以及低侧栅极输出端，两个驱动芯片的高侧栅极输出端以及低侧栅极输出端分别与4个第一MOS管栅极相连，所述驱动芯片的逻辑输入端与控制芯片输出端相连，所述驱动芯片的使能输入端与过流保护模块输出端相连。
3.根据权利要求2所述的一种带过流保护功能的逆变器电路，其特征在于：所述逆变模块还包括电阻R4、电阻R5以及二极管D3，所述驱动芯片的高侧栅极输出端或者低侧栅极输出端通过电阻R4与第一MOS管栅极相连，所述电阻R5两端分别与第一MOS管栅极以及源极相连，所述二极管D3正极与第一MOS管栅极相连，负极与驱动芯片的高侧栅极输出端或者低侧栅极输出端相连。
4.根据权利要求2所述的一种带过流保护功能的逆变器电路，其特征在于：所述过流保护模块包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电容C1以及运放器，所述逆变模块输出端通过串联的电阻R1和电容C1接地，电阻R2和电阻R3串联在辅助电源模块输出端与地之间，所述运放器输入端分别接在电阻R1和电容C1的连接点以及电阻R2和电阻R3的连接点，所述运放器输出端分别与两个驱动芯片的使能输入端相连。
5.根据权利要求4所述的一种带过流保护功能的逆变器电路，其特征在于：所述过流保护模块还包括二极管D1、二极管D2以及三极管Q1，所述运放器输出端与二极管D1正极相连，所述控制芯片输出端与二极管D2正极相连，所述二极管D1负极以及二极管D2负极均与三极管Q1基极相连，所述三极管Q1发射极接地，集电极分别与两个驱动芯片的使能输入端相连。
6.根据权利要求1至5任一项所述的一种带过流保护功能的逆变器电路，其特征在于：还包括LC滤波模块，所述逆变模块输出端与LC滤波模块输入端相连。
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