CN109038483A - 过压保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种过压保护电路，包括：放电信号生成单元，其包括一第一比较器U1，U1的反相输入端接收母线电压检测信号，U1的同相输入端接收第一基准电压信号Vrefl，U1的输出端连接一第一晶体管Q1；U1的输出端与U1的同相输入端之间还设置有一第七电阻R7。本发明的过压保护电路的拓扑结构简单，一旦第一比较器U1检测到母线电压超过预定电压值，就使得母线电压对地放电，同时降低母线电压检测信号，比较器U1的反相输入端的基准电压信号也立即跳变，直至Q1关断，完成过压保护。本发明可以只依靠硬件电路实现过压保护，降低了成本；也可以增加DSP芯片，在母线电压处于极端恶劣情况下可切断电源，能够更可靠地保护电路。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域，特别涉及一种过压保护电路。
背景技术
永磁同步电机无电解变频控制技术是一种低成本电机变频控制技术，其电路拓扑结构如图1所示，其中，三相电源经过整流二极管(D1～D6)整流后直接给逆变IGBT(Q2～Q7)搭建的逆变电路供电，C1为低容值薄膜电容，用于吸收逆变过程产生的高频谐波。
无电解变频控制拓扑结构在C1位置没有并联大容量电解电容，当电源输入浪涌电压或者永磁电机运行过程中突然保护停机时均可能会在薄膜电容C1两端产生高压，此高压可能击穿整流二极管和逆变IGBT。而目前的现有技术中，尚未提出一种能够较好地防止前述两种异常情况的过压保护电路。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种过压保护电路，一旦第一比较器U1检测到母线电压超过预定电压值，就使得母线电压对地放电，同时降低母线电压检测信号，比较器U1的反相输入端的基准电压信号也立即跳变，直至Q1关断，从而实现过压保护。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种过压保护电路，包括：
第一比较器U1，其反相输入端接收母线电压检测信号，其同相输入端接收第一基准电压信号Vref1，其输出端连接一第一晶体管Q1；
所述输出端与同相输入端之间还设置有一第七电阻R7。
进一步的，所述U1的反相输入端还连接有一第四电阻R4，所述U1的同相输入端通过一第六电阻R6接地，所述U1的同相输入端还通过一第五电阻R5与Vcc端连接；所述U1的输出端还通过一第八电阻R8与Vcc端连接。
进一步的，还包括：过压放电单元，所述过压放电单元包括所述第一晶体管Q1，所述Q1的栅极连接所述U1的输出端，所述Q1的源极接地，所述Q1的漏极通过一第一电阻R1与母线电压相连，所述母线电压还依次通过一第二电阻R2和第三电阻R3接地，R2和R3之间接入该母线电压检测信号。
进一步的，当母线电压小于一预定电压值时，所述母线电压检测信号高于所述Vref1时，U1输出高电平，Q1关断；
当所述母线电压不小于一预定电压值时，所述U1输出低电平，所述Q1导通，母线电压通过所述R1对地放电，所述Vref1跳变为一第二基准电压信号Vref2，直到所述母线电压检测信号转变为第二母线电压检测信号，且所述第二母线电压检测信号高于所述Vref2时，U1输出高电平，Q1关断，其中，所述Vref2小于所述Vref1。
进一步的，
进一步的，还包括一信号电平翻转单元，用于将所述U1输出的电平进行信号翻转，得到翻转信号。
进一步的，还包括一信号放大单元，用于将所述翻转信号进行放大，确定放大信号。
进一步的，所述信号电平翻转单元为一第二比较器U2，所述U2的负输出端与所述U1的输出端、以及通过一第八电阻R8连接Vcc端；U2的正输出端通过一第九电阻R9连接Vcc端、以及通过一第十电阻接地，U2的输出端通过一第十一电阻接Vcc端。
进一步的，所述信号放大单元为信号放大芯片，其正引脚IN+通过一第十二电阻R12连接所述U2的输出端，第一接地引脚和第二接地引脚接地，其第一电压引脚Vcc1接正电压，第二电压引脚Vcc2接负电压，CLAMP引脚与所述Q1的栅极连接，其输出引脚OUT通过一第十三电阻R13与所述栅极连接。
进一步的，还包括一DSP芯片，其第一I/O引脚连接所述信号放大单元的输出端，其第一I/O引脚接收控制信号，所述控制信号还输出至所述信号放大芯片的负引脚IN-，其AD转换引脚接收所述母线电压检测信号，若DSP芯片检测到母线电压不高于一预定电压值时，则DSP芯片不动作；若DSP芯片检测到母线电压高于一预定电压值时，IN+变为高电平触发状态，则DSP芯片向IN-输出PWM脉冲，使信号放大单元对Q1输出PWM信号也呈脉冲状态，降低PWM信号的占空比；若DSP芯片检测到母线电压在第一时间T1内超过所述预定电压值，则发出切断电源指令，断开主板功率电源。
相对于现有技术，本发明所述的过压保护电路具有以下优势：
(1)过压保护电路的拓扑结构简单，一旦第一比较器U1检测到母线电压超过预定电压值，就使得母线电压对地放电，同时降低母线电压检测信号，比较器U1的负输入端的基准电压信号也立即跳变，直至Q1关断，完成过压保护。
(2)可以只依靠硬件电路实现过压保护，降低了成本；也可以增加DSP芯片，在母线电压处于极端恶劣情况下可切断主板功率电源，能够更可靠地保护电路。
附图说明
图1为现有技术的永磁同步电机无电解变频控制拓扑结构的示意图。
图2为本发明一具体实施例的过压保护电路的电路图。
图3为图2未开启过压保护功能的等效电路图。
图4为图2开启过压保护功能时的等效电路图。
图5为本发明另一具体实施例的过压保护电路的电路图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
请参照图1，目前的无电解变频控制拓扑结构在C1位置没有并联大容量电解电容，当电源输入浪涌电压或者永磁电机运行过程中突然保护停机时均可能会在薄膜电容C1两端产生高压，此高压可能击穿整流二极管和逆变IGBT。现有技术尚未提出一种能够较好地防止前述两种异常情况的过压保护电路。由此，本发明提供了一种过压保护电路。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
请参考图2，本发明一具体实施例的过压保护电路包括：放电信号生成单元，所述放电信号生成单元包括第一比较器U1。
U1的反相输入端接收母线电压检测信号、且反相输入端连接有一第四电阻R4；U1的同相输入端接收第一基准电压信号Vref1、且通过一第六电阻R6接地、通过一第五电阻R5与Vcc端连接；U1的输出端通过一第八电阻R8与Vcc端连接、还连接一第一晶体管Q1。其中，U1的输出端与同相输入端之间还设置有一第七电阻R7，以形成一反馈电路。由此，在Q1处于导通或者关断的状态下，放电信号生成单元能够对应不同情况的等效电路，从而使得U1的同相输入端接入的第一基准电压信号能够产生变化，以达到过压保护的目的。
在本发明的一些实施例中，该过压保护电路还包括过压放电单元，该过压放电单元包括所述的第一晶体管Q1。Q1的栅极连接所述U1的输出端，其源极接地，其漏极通过一第一电阻R1与母线电压相连，所述母线电压还依次通过一第二电阻R2和第三电阻R3接地，在R2和R3之间接入该母线电压检测信号。
由此，当母线电压小于一预定电压值(根据用户的需要可以改变其值的大小)时，所述母线电压检测信号高于所述Vref1时，U1输出高电平，Q1关断，此时，过压保护功能未开启，此时放电信号生成单元的等效电路图如图3所示，由此可得，
当所述母线电压不小于一预定电压值时，所述U1输出低电平，所述Q1导通，此时开启过压保护功能。母线电压通过所述R1对地放电，所述Vref1跳变为一第二基准电压信号Vref2，直到所述母线电压检测信号转变为第二母线电压检测信号，且所述第二母线电压检测信号高于所述Vref2时，U1输出高电平，Q1关断。此时，放电信号生成单元的等效电路图如图4所示，由此可得，也就是说，Vref2小于所述Vref1。
由于，Q1需要在栅极接收到低电平的时候才能关断，由此，本发明的过压保护电路还在U1之后增加了一信号电平翻转电路，由于将Q1输出端输出的电平信号进行翻转，实现Q1的导通和关断，从而实现本发明的过压保护。
此外，由于比较器U1输出的电平信号驱动能力较弱，因此，还需增加一信号放大单元，用于放大U1输出的电平信号。需要说明的是，本发明并不限制信号放大单元与信号电平翻转电路的前后顺序，接着，就以信号电平翻转电路在信号放大单元之前为例，对这两个单元进行详细描述。
所述信号电平翻转单元可以为一第二比较器U2，所述U2的负输出端与所述U1的输出端、以及通过一第八电阻R8连接Vcc端；U2的正输出端通过一第九电阻R9连接Vcc端、以及通过一第十电阻接地，U2的输出端通过一第十一电阻接Vcc端。
所述信号放大单元为信号放大芯片(例如英飞凌芯片1EDI20I12MF)，其正引脚IN+通过一第十二电阻R12连接所述U2的输出端，第一接地引脚和第二接地引脚接地，其第一电压引脚Vcc1接正电压，第二电压引脚Vcc2接负电压，CLAMP引脚与所述Q1的栅极连接，其输出引脚OUT通过一第十三电阻R13与所述栅极连接。
由此，驱动能力较弱的U1输出的电平信号先经过信号电平翻转电路进行信号的翻转，再经过信号放大单元的信号放大，能够更有效地驱动第一晶体管Q1的导通和关断。
更进一步地，为了保护该过压电路的主板功率电源，该过压保护电路还可以包括一DSP芯片。如图5所示，该DSP芯片的第一I/O引脚连接所述信号放大单元的输出端，其第一I/O引脚接收控制信号，所述控制信号还输出至所述信号放大芯片的负引脚IN-，其AD转换引脚接收所述母线电压检测信号。
若DSP芯片检测到母线电压不高于一预定电压值时，则DSP芯片不动作；当DSP芯片检测到母线电压高于一预定电压值时，IN+变为高电平触发状态，此时DSP芯片向IN-输出PWM脉冲，使信号放大单元对Q1输出PWM信号也呈脉冲状态，降低PWM信号的占空比；若DSP芯片检测到母线电压在第一时间T1内超过所述预定电压值，则发出切断电源指令，断开主板功率电源。由此，本发明的过压保护电路能够在母线电压处于极端恶劣情况下可切断主板功率电源，能够更可靠地保护电路。
综上，本发明的过压保护电路的拓扑结构简单，一旦第一比较器U1检测到母线电压超过预定电压值，就使得母线电压对地放电，同时降低母线电压检测信号，比较器U1的反相输入端的基准电压信号也立即跳变，直至Q1关断，完成过压保护。此外，本发明可以只依靠硬件电路实现过压保护，降低了成本；也可以增加DSP芯片，在母线电压处于极端恶劣情况下可切断主板功率电源，能够更可靠地保护电路。如此，当电源输入浪涌电压或者永磁电机运行过程中突然保护停机时在薄膜电容C1两端产生高压，从而导致穿整流二极管和逆变IGBT的异常情况时，该过压保护电路能够对该永磁同步电机无电解电路进行过压保护。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种过压保护电路，其特征在于，包括：
放电信号生成单元，所述放电信号生成单元包括一第一比较器U1，所述U1的反相输入端接收母线电压检测信号，所述U1的同相输入端接收第一基准电压信号Vref1，所述U1的输出端连接一第一晶体管Q1；
所述U1的输出端与所述U1的同相输入端之间还设置有一第七电阻R7。
2.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，所述U1的反相输入端还连接有一第四电阻R4，所述U1的同相输入端通过一第六电阻R6接地，所述U1的同相输入端还通过一第五电阻R5与Vcc端连接；所述U1的输出端还通过一第八电阻R8与Vcc端连接。
3.根据权利要求2所述的过压保护电路，其特征在于，还包括：过压放电单元，所述过压放电单元包括所述第一晶体管Q1，所述Q1的栅极连接所述U1的输出端，所述Q1的源极接地，所述Q1的漏极通过一第一电阻R1与母线电压相连，所述母线电压还依次通过一第二电阻R2和第三电阻R3接地，R2和R3之间接入该母线电压检测信号。
4.根据权利要求3所述的过压保护电路，其特征在于，当母线电压小于一预定电压值时，所述母线电压检测信号高于所述Vref1时，U1输出高电平，Q1关断；
当所述母线电压不小于一预定电压值时，所述U1输出低电平，所述Q1导通，母线电压通过所述R1对地放电，所述Vref1跳变为一第二基准电压信号Vref2，直到所述母线电压检测信号转变为第二母线电压检测信号，且所述第二母线电压检测信号高于所述Vref2时，U1输出高电平，Q1关断，其中，所述Vref2小于所述Vref1。
5.根据权利要求4所述的过压保护电路，其特征在于，
6.根据权利要求1所述的过压保护电路，其特征在于，还包括一信号电平翻转单元，用于将所述U1输出的电平进行信号翻转，得到翻转信号。
7.根据权利要求6所述的过压保护电路，其特征在于，还包括一信号放大单元，用于将所述翻转信号进行放大，确定放大信号。
8.根据权利要求7所述的过压保护电路，其特征在于，所述信号电平翻转单元为一第二比较器U2，所述U2的负输出端与所述U1的输出端、以及通过一第八电阻R8连接Vcc端；U2的正输出端通过一第九电阻R9连接Vcc端、以及通过一第十电阻接地，U2的输出端通过一第十一电阻接Vcc端。
9.根据权利要求8所述的过压保护电路，其特征在于，所述信号放大单元为信号放大芯片，其正引脚IN+通过一第十二电阻R12连接所述U2的输出端，第一接地引脚和第二接地引脚接地，其第一电压引脚Vcc1接正电压，第二电压引脚Vcc2接负电压，CLAMP引脚与所述Q1的栅极连接，其输出引脚OUT通过一第十三电阻R13与所述栅极连接。
10.根据权利要求9所述的过压保护电路，其特征在于，还包括一DSP芯片，其第一I/O引脚连接所述信号放大单元的输出端，其第一I/O引脚接收控制信号，所述控制信号还输出至所述信号放大芯片的负引脚IN-，其AD转换引脚接收所述母线电压检测信号，若DSP芯片检测到母线电压不高于一预定电压值时，则DSP芯片不动作；若DSP芯片检测到母线电压高于一预定电压值时，IN+变为高电平触发状态，则DSP芯片向IN-输出PWM脉冲，使信号放大单元对Q1输出PWM信号也呈脉冲状态，降低PWM信号的占空比；若DSP芯片检测到母线电压在第一时间T1内超过所述预定电压值，则发出切断电源指令，断开主板功率电源。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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