CN109659905A - 一种ipm过电流及过温保护电路 - Google Patents

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杜鹏
罗帅
马英华
张永利
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/10Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers
    • H02H7/12Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions for converters; for rectifiers for static converters or rectifiers

Abstract

本发明涉及一种IPM过电流及过温保护电路,包括,与IPM模块连接的信号输入端,与MCU模块连接的信号输出端,以及连接在信号输入端与信号输出端之间的比较电路,所述比较电路包括,基准电压输出电路,与电源连接;比较器,其一输入端与基准电压输出电路连接,以接收基准电压信号,另一输入端通过所述信号输入端与IPM模块连接,比较器的输出端通过所述信号输出端与MCU模块连接;所述信号输入端与IPM模块的温度检测和过电流信号共用输出口连接;所述比较器对基准电压和信号输入端的电压进行比较,并将比较结果输送至MCU模块,使所述MCU模块根据比较结果控制IPM模块的运行状态。本发明只占用单片机的一个引脚,并能实现在过流和过温时为IPM提供保护。

Description

一种IPM过电流及过温保护电路
技术领域
本发明涉及IPM保护电路,尤其是一种IPM过电流及过温保护电路。
背景技术
随着电力电子行业的发展,IPM的使用领域越来越宽广,相对于普通IGBT+驱动方案,工程师们更注重这种智能、小型化的IPM方案。在IPM使用时,需要对其进行保护,在过流和过温的情况下,需要使IPM停止工作,以避免其损毁。申请号为201620760332.4的中国发明专利公开了一种基于DSP和IPM模块的变频器保护电路,包括:主控制器电路、IPM模块电路、过压保护电路、过温保护电路、过流保护电路和故障封锁电路;其应用TI公司的DSP控制芯片TMS320LF2406和IR公司的智能功率模块IPM模块IRAMS10UP60B,通过采样直流母线电压,IPM模块内部的温度和电流信号传递给主控制器TMS320LF2406,进行数据对比和分析,判断电路是否出现过电压、过温和过流等危险状况,如果出现危险,主控制器发出封锁信号FAULT和PDPINTA,其中FAULT用于封锁IPM模块的SVPWM脉冲,PDPINTA封锁TMS320LF2406产生的六路SVPWM脉冲,同时TMS320LF2406发出IPM_EN信号封锁74AC244,实现了基于软硬件的多方位,多重的闭环电路保护,实现了变频器的安全可靠运行。该专利的过温保护电路、过流保护电路分别单独占用主控制器(单片机)的一个输入引脚,造成引脚资源浪费,且其电路结构也比较复杂。
鉴于此提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种的IPM过电流及过温保护电路,只占用单片机的一个引脚,并能实现在过流和过温时为IPM提供保护。
为了实现该目的,本发明采用如下技术方案:
一种IPM过电流及过温保护电路,包括,用于与IPM模块连接的信号输入端,用于与MCU模块连接的信号输出端,以及连接在信号输入端与信号输出端之间的比较电路,所述比较电路包括,
基准电压输出电路,与电源连接,并配置为输出一基准电压;
比较器,其一输入端与基准电压输出电路连接,以接收基准电压信号,另一输入端通过所述信号输入端与IPM模块连接,比较器的输出端通过所述信号输出端与MCU模块连接;
所述信号输入端与IPM模块的温度检测和过电流信号共用输出口连接;
所述比较器配置为对基准电压和信号输入端的电压进行比较,并将比较结果输送至MCU模块,使所述MCU模块根据比较结果控制IPM模块的运行状态。
进一步,所述信号输入端的电压大于基准电压时,所述比较器配置为输出高电平信号,MCU模块控制IPM模块保持运行状态;所述信号输入端的电压小于基准电压时,所述比较器配置为输出低电平信号,MCU模块控制IPM模块停止运行。
进一步,所述比较电路还包括一比较电阻R3,所述比较电阻R3的一端与电源连接,另一端通过信号输入端与IPM模块内的热敏电阻构成串联连接。
进一步,所述比较电阻R3的阻值配置为与所述热敏电阻在某温度下的阻值相同,该温度为IPM模块的保护温度。
进一步,所述基准电压输出电路包括串联连接的电阻R1和电阻R2,所述比较器的一输入端连接在电阻R1和电阻R2之间。
进一步,所述所述电阻R1和电阻R2的阻值相同,所述基准电压为电源电压的1/2。
进一步,所述比较器的输出端与信号输出端之间还设有一电阻R5,所述电阻R5通过电阻R4与电源连接。
进一步,所述比较器的输入端和输出端还分别通过一电容接地连接。
进一步,所述基准电压加在比较器的反向输入端,所述IPM模块的输出信号加在比较器的同相输入端。
进一步,所述温度检测和过电流信号共用输出口为IPM模块的VFO输出口,所述IPM模块的型号为IKCM15L60。
采用本发明所述的技术方案后,带来以下有益效果:
本发明的信号输出端只占用MCU模块(单片机)的一个引脚,在IPM过流和过温时均能触发MCU动作,使其控制IPM模块停止工作,实现对IPM模块的保护,相对于传统的IPM保护电路需要占用至少两个MCU引脚而言,由于本发明只占用MCU的一个引脚,因此一块MCU模块可以控制更多的IPM模块,有效降低了MCU模块的采购数量和使用成本,且整体电路结构更加简单,稳定性更好。
附图说明
图1:本发明实施例的电路原理图;
图2:本发明实施例中的IPM模块的内部电气原理图;
其中:1、IPM模块 2、比较电路 3、MCU模块 4、信号输入端 5、信号输出端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1和图2所示,一种IPM过电流及过温保护电路,包括,用于与IPM模块1连接的信号输入端4,用于与MCU模块3连接的信号输出端5,以及连接在信号输入端4与信号输出端5之间的比较电路2。本实施例中所述的IPM模块1的型号为IKCM15L60,但并不局限于此,IKCM15L60型的IPM模块1将温度保护和过电流保护作为一个管脚VFO输出。其内部设有热敏电阻Thermistor,热敏电阻Thermistor串联在管脚VFO和管脚VSS之间,其中管脚VSS接地。
所述比较电路2包括,基准电压输出电路、比较器ICA和比较电阻R3。
所述基准电压输出电路与电源VCC连接,并配置为输出一基准电压。具体地,所述基准电压输出电路包括串联连接的电阻R1和电阻R2,其中电阻R1的一端与电源VCC连接,电阻R2的一端接地,电阻R1和电阻R2的阻值相同,每个电阻上的电压均为电源VCC电压的1/2。
所述比较器ICA的反向输入端与基准电压输出电路连接,以接收基准电压信号,具体为,比较器ICA的反向输入端连接在电阻R1和电阻R2之间,这样使得输入比较器ICA的基准电压为电源VCC电压的1/2。所述比较器ICA的同相输入端通过所述信号输入端4与IPM模块1连接,具体地为信号输入端4与IPM模块1的温度检测和过电流信号共用输出口连接,即管脚VFO。所述比较器ICA的输出端通过所述信号输出端5与MCU模块3连接。
所述比较器ICA的作用是对基准电压和信号输入端4的电压进行比较,在输出端则以高电平或低电平来反映比较结果,并将比较结果输送至MCU模块3,使所述MCU模块3根据比较结果控制IPM模块1的运行状态。具体地,当信号输入端4的电压大于基准电压时,所述比较器ICA配置为输出高电平信号,MCU模块3控制IPM模块1保持运行状态;当信号输入端4的电压小于基准电压时,所述比较器ICA配置为输出低电平信号,MCU模块3控制IPM模块1停止运行。
过流保护的过程为:当IPM模块1过电流时,ITRIP电流检测触发致使管脚VFO输出低电平,通过与比较器ICA的基准电压进行比较,输出低电平到MCU模块3,MCU模块3检测到电平翻转,从而关断六路PWM输出,使IPM模块1停止工作,进而保护IPM模块1不受损坏。
所述比较电阻R3的一端与电源VCC连接,另一端通过信号输入端4与IPM模块1内的热敏电阻Thermistor构成串联连接,热敏电阻Thermistor的阻值会随着温度的变化而发生改变,具体地,热敏电阻Thermistor为NTC电阻,温度越高时电阻值越低。由于热敏电阻Thermistor与比较电阻R3串联,当热敏电阻Thermistor的阻值发生变化时,将使得信号输入端4的电压发生变化,当信号输入端4的电压小于基准电压时,将触发MCU模块3控制IPM模块1停止运行。
优选地,所述比较电阻R3的阻值配置为与所述热敏电阻Thermistor在某温度下的阻值相同,该温度为IPM模块1的保护温度。
过温保护的过程为:当外界温度高于保护温度时,热敏电阻Thermistor的阻值将小于比较电阻R3,使得信号输入端4的电压小于基准电压,比较器ICA输出低电平信号到MCU模块3,MCU模块3检测到电平翻转,从而关断六路PWM输出,使IPM模块1停止工作,进而保护IPM不受损坏。
优选地,所述比较器ICA的输出端与信号输出端5之间还设有一电阻R5,所述电阻R5通过电阻R4与电源VCC连接。
优选地,所述比较器ICA的输入端和输出端还分别通过一电容接地连接,起到隔直流通交流的作用。
以上所述为本发明的实施方式,应当指出,对于本领域的普通技术人员而言,在不脱离本发明原理前提下,还可以做出多种变形和改进,这也应该视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种IPM过电流及过温保护电路,包括,用于与IPM模块连接的信号输入端,用于与MCU模块连接的信号输出端,以及连接在信号输入端与信号输出端之间的比较电路,其特征在于:所述比较电路包括,
基准电压输出电路,与电源连接,并配置为输出一基准电压;
比较器,其一输入端与基准电压输出电路连接,以接收基准电压信号,另一输入端通过所述信号输入端与IPM模块连接,比较器的输出端通过所述信号输出端与MCU模块连接;
所述信号输入端与IPM模块的温度检测和过电流信号共用输出口连接;
所述比较器配置为对基准电压和信号输入端的电压进行比较,并将比较结果输送至MCU模块,使所述MCU模块根据比较结果控制IPM模块的运行状态。
2.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路,其特征在于:所述信号输入端的电压大于基准电压时,所述比较器配置为输出高电平信号,MCU模块控制IPM模块保持运行状态;所述信号输入端的电压小于基准电压时,所述比较器配置为输出低电平信号,MCU模块控制IPM模块停止运行。
3.根据权利要求2所述的一种IPM过电流及过温保护电路,其特征在于:所述比较电路还包括一比较电阻R3,所述比较电阻R3的一端与电源连接,另一端通过信号输入端与IPM模块内的热敏电阻构成串联连接。
4.根据权利要求3所述的一种IPM过电流及过温保护电路,其特征在于:所述比较电阻R3的阻值配置为与所述热敏电阻在某温度下的阻值相同,该温度为IPM模块的保护温度。
5.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路,其特征在于:所述基准电压输出电路包括串联连接的电阻R1和电阻R2,所述比较器的一输入端连接在电阻R1和电阻R2之间。
6.根据权利要求5所述的一种IPM过电流及过温保护电路,其特征在于:所述所述电阻R1和电阻R2的阻值相同,所述基准电压为电源电压的1/2。
7.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路,其特征在于:所述比较器的输出端与信号输出端之间还设有一电阻R5,所述电阻R5通过电阻R4与电源连接。
8.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路,其特征在于:所述比较器的输入端和输出端还分别通过一电容接地连接。
9.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路,其特征在于:所述基准电压加在比较器的反向输入端,所述IPM模块的输出信号加在比较器的同相输入端。
10.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路,其特征在于:所述温度检测和过电流信号共用输出口为IPM模块的VFO输出口,所述IPM模块的型号为IKCM15L60。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN110412341A (zh) * 2019-08-09 2019-11-05 珠海格力电器股份有限公司 Ipm过流检测电路
CN110707664A (zh) * 2019-10-30 2020-01-17 珠海格力电器股份有限公司 Ipm保护检测电路
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