CN110364995A - 一种ipm模块fo输出保护电路及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种IPM模块FO输出保护电路及方法，包括IPM模块、控制模块、报警显示模块、脉宽调节模块和电压隔离模块，所述IPM模块的输出端连接所述脉宽调节模块的输入端，所述脉宽调节模块的输出端连接电压隔离模块的输入端，所述电压隔离模块的输出端连接控制模块的输入端，输出一个触发信号至所述控制模块；所述控制模块的输出端连接所述报警显示模块的输入端。本发明通过调节IPM模块输出FO信号的脉冲宽度，使控制模块接收到的FO信号脉宽增大，解决CPU接收到的FO信号脉冲时间短，IPM模块不工作但CPU不报警问题，提升系统稳定性，并且能较快排查出系统故障所在。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路领域，具体涉及一种IPM模块FO输出保护电路及方法。
背景技术
随着科技的技术进步和发展，逆变电路应用越来越广泛，在家电产品、工业产品、汽车驱动、电力系统等领域的逆变电路中，IPM的应用越来越广泛。IPM，即智能功率模块，集成了功率开关器件和驱动电路、过压、过流、过热保护电路。当IPM发生故障时（控制电源欠压、过流、过热）模块会输出一个FO信号到CPU中，通过CPU处理后形成报警保护，其信号处理及流向如图1。但由于模块FO输出电平时间与发生故障时间有关，一些模块FO输出最小时间由模块内部决定，如PSS30S92F6、PSS15S92F6等，发生故障时间小于20us时，模块FO输出为20us。由于模块FO输出与CPU之间需要隔离，通常会经过光耦等隔离芯片与CPU连接，且信号在传输路径上也会有损耗，导致CPU接收到的信号脉宽较小或者接收不到FO信号，常常会出现以下问题：
（1） 由于CPU接收到的FO信号脉宽较短，出现无法判断或者处理的现象；
（2） 触发FO，IPM模块停止工作，但系统未出现报警，持续运行，导致其他元器件损坏，甚至损坏整个产品；
（3）出现故障系统不报警，导致系统不稳定，并且问题难以排查。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中的不足之处而提供一种IPM模块FO输出保护电路，增加FO输出时间，提升CPU处理FO信号的稳定性，并及时报警，停止整个电路运行，保护好产品并降低故障排除难度。
本发明的目的通过以下技术方案实现：本发明提供一种IPM模块FO输出保护电路，包括IPM模块、控制模块、报警显示模块、脉宽调节模块和电压隔离模块，其中,
所述IPM模块的输出端连接所述脉宽调节模块的输入端，当IPM模块故障时输出FO信号至所述脉宽调节模块；
所述脉宽调节模块的输出端连接隔离模块的输入端，所述脉宽调节模块用于将所述FO信号脉宽增大后输出至所述电压隔离模块；
所述电压隔离模块的输出端连接所述控制模块的输入端，所述电压隔离模块接收到经过所述脉宽增大后的FO信号之后，输出一个触发信号至所述控制模块；
所述控制模块的输出端连接所述报警显示模块的输入端，所述控制模块接收到触发信号后控制所述报警显示模块发出报警信息。
进一步地，所述脉宽调节模块通过555定时器和/或延时门电路实现脉宽调节。
进一步地，所述脉宽调节模块包括电容C1、电容C2、电阻R1、电阻RL、电源P和555定时器U1，所述电容C1的一端连接所述电阻R1的一端且公共端连接所述555定时器U1的第6引脚和第7引脚，所述电容的另一端连接所述电容C2的一端且公共端接地，所述电容C2的另一端连接所述555定时器U1的第5引脚，所述电阻R1的另一端连接所述555定时器U1的第4引脚和第8引脚且公共端连接电源P和所述电阻RL的一端，所述电阻RL的另一端连接所述555定时器U1的第3引脚且公共端连接所述电压隔离模块的输入端，所述555定时器U1的第2引脚连接所述IPM模块的输出端，所述555定时器U1的第1引脚接地。
进一步地，所述隔离模块通过具备隔离特性的芯片实现电压隔离。
进一步地，所述具备隔离特性的芯片为光耦。
进一步地，所述电压隔离模块包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C3、电容C4、三极管Q1、光耦U2、电源P和电源VCC，所述电阻R2的一端连接所述脉宽调节模块的输出端，所述电阻R2的的另一端连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的集电极连接所述电阻R3的的一端，所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R4的的一端且公共端连接所述电容C3的的一端和所述光耦U2的发光器的正极，所述电阻R3的的另一端连接所述电源P，所述电阻R4的另一端接地连且公共端连接所述电容C3的的另一端和光耦U2的发光器的负极，所述光耦U2的受光器的集电极连接所述电阻R5的一端且公共端连接所述电容C4的一端和所述控制模块的输入端，所述光耦U2的受光器的发射极连接所述电容C4的的另一端且公共端接地，所述电阻R5的的另一端连接所述电源VCC。
进一步地，所述三极管Q1为NPN型三极管。
进一步地，所述控制模块包括CPU。
本发明还提供一种IPM模块FO输出保护方法，所述方法采用上述技术方案中提供的IPM模块FO输出保护电路，包括以下步骤：
当所述IPM模块故障时，IPM模块输出一个FO信号至所述脉宽调节模块，所述FO信号持续时间与IPM模块故障持续时间相同；
所述脉宽调节模块接收到所述FO信号后，输出一个脉宽增大后的FO信号至所述电压隔
离模块；
所述电压隔离模块接收到脉宽增大后的FO信号后，输出一个脉宽与所述脉宽增大后的FO信号相同的触发信号至所述控制模块；
所述控制模块接收到所述触发信号后，控制所述报警显示模块发出报警信号。
进一步地，所述IPM模块输出的FO信号为低电平；所述脉宽调节模块常态输出为低电平，触发端接收低电平后在输出端输出高电平；所述控制模块接收低电平后启动报警显示模块。
本发明的有益效果是：本发明通过调节IPM模块输出FO信号的脉冲宽度，使CPU接收到的FO信号脉宽增大，增加CPU处理FO信号的稳定性；通过触发FO信号，IPM模块故障时，确保系统及时报警，停止运行，保护好产品，同时提升系统的可靠性；并通过系统报警，降低了系统不运行时排查故障的难度。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是本发明IPM模块FO输出保护电路的结构示意图；
图2是本发明IPM模块FO输出保护电路的FO信号输出的流程框图；
图3是本发明IPM模块FO输出保护电路的测试波形图；
图4为本发明IPM模块FO输出保护方法的流程图。
其中，附图标记如下：10.脉宽调节模块，20.电压隔离模块。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的各个方面的特征和示例性实施例，为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细描述。应理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员来说，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更好的理解。
在数字电路中，把电压的高低用逻辑电平来表示，逻辑电平包括高电平和低电平这两种。不同的元器件形成的数字电路，电压对应的逻辑电平也不同。逻辑电平通过阈值电平来定义，例如，在在TTL门电路中，把大于3 .5伏(阈值高电平)的电压定义为逻辑高电平，用数字1表示；把小于0.3伏(阈值低电平)的电压定义为逻辑低电平，用数字0表示。
如图1-4所示，本实施例的一种IPM模块FO输出保护电路，包括IPM模块、控制模块、报警显示模块、脉宽调节模块10和电压隔离模块20，其中,IPM模块的输出端连接脉宽调节模块10的输入端，当IPM模块故障时输出FO信号至脉宽调节模块10；脉宽调节模块10的输出端连接电压隔离模块20的输入端，脉宽调节模块10接收FO信号后输出脉宽增大后的FO_555信号输出至隔离模块20；电压隔离模块20的输出端连接控制模块的输入端，电压隔离模块接收到经过脉宽增大后的FO信号之后，输出一个触发信号FO_CPU至控制模块；控制模块的输出端连接报警显示模块的输入端，控制模块接收到触发信号后控制报警显示模块发出报警信息。
作为优选地，在本实施例中，脉宽调节模块10包括电容C1、电容C2、电阻R1、电阻RL、电源P和555定时器U1，电容C1的一端连接电阻R1的一端且公共端连接555定时器U1的第6引脚和第7引脚，电容的另一端连接电容C2的一端且公共端接地，电容C2的另一端连接555定时器U1第5引脚，电阻R1的另一端连接555定时器U1的第4引脚和第8引脚且公共端连接15V电源P和电阻RL的一端，电阻RL的另一端连接555定时器U1的第3引脚且公共端连接电压隔离模块的输入端，555定时器U1的第2引脚连接IPM模块输出端，555定时器U1的第1引脚接地。
其中，555定时器U1与电阻R1、电阻RL、电容C1、电容C2组成单稳态电路，所述555定时器U1受低电平触发，即当555定时器U1的触发端（第2引脚）接收到低电平时，在555定时器U1的输出端（第3引脚）输出高电平；本实施例中电阻R1阻值为9.1KΩ，电阻RL的阻值为1KΩ，电容C1和电容C2的值均为10nf；因此，当555定时器U1的第2引脚接收到低电平脉冲的FO信号时，在第3引脚输出高电平脉冲FO_555信号，FO_555信号脉冲时间T=1.1*R1*C1,即T=1.1×9.1×103×10×10-9≈100us，其FO信号和FO_555信号的波形如图3所示。
作为优选地，在本实施例中，电压隔离模块20包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C3、电容C4、NPN三极管Q1、光耦U2、电源P和电源VCC，电阻R2的一端连接脉宽调节模块10的输出端，电阻R2的的另一端连接NPN三极管Q1的基极，NPN三极管Q1的集电极连接电阻R3的的一端，NPN三极管Q1的发射极连接电阻R4的的一端且公共端连接电容C3的的一端和光耦U2的发光器的正极，电阻R3的的另一端连接15V电源P，电阻R4的另一端接地连且公共端连接电容C3的的另一端和光耦U2的发光器的负极，光耦U2的受光器的集电极连接电阻R5的一端且公共端连接电容C4的一端和控制模块的输入端，光耦U2的受光器的发射极连接电容C4的的另一端且公共端接地，所述电阻R5的的另一端连接5V电源VCC。
作为优选地，在本实施例中，控制模块中包括CPU，CPU为低电平触发，即CPU收到高电平不动作，收到低电平时控制报警显示模块输出报警信号；所述NPN三极管Q1受FO_555信号的控制，当FO_555信号为高电平时，NPN三极管Q1导通，当FO_555信号为低电平时，NPN三极管Q1截止；NPN三极管Q1的发射极与光耦U2输入端正极连接，形成光耦U2驱动电路，当NPN三极管Q1导通时，光耦U2导通，NPN三极管Q1截止时，光耦U2也截止；当光耦U2导通时，输入CPU的FO_CPU信号为低电平，当光耦U2截止时，输入CPU的FO_CPU信号为高电平；因此，当555定时器U1的输出信号FO_555为高电平时，输入CPU的FO_CPU信号为低电平，当555定时器U1的输出信号FO_555为低电平时，输入CPU的FO_CPU信号为高电平；隔离模块31不仅实现了电压的隔离，使得输入CPU的电压为5V电源VCC，555定时器U1一端的电压为15V电压P，还实现了对FO_555信号的反相。
所述CPU收到低电平的FO_CPU信号（即IMP故障时）后，控制报警显示模块发出报警显示，并停止系统运行，使用低电平触发CPU是由于CPU启动时，各引脚初始化为高电平，可以避免开机时误触发报警信号。
本实施例的IPM模块FO输出保护电路实现的保护方法如下：当IPM出现故障时，IMP输出故障信息FO信号，所述FO信号为低电平脉冲；所述低电平脉冲触发555定时器U1输出高电平脉冲FO_555信号；所述高电平脉冲FO_555信号控制NPN三极管Q1导通从而使光耦U2导通；光耦U2导通后使CPU接收到低电平脉冲FO_CPU信号；CPU接收到低电平脉冲FO_CPU信号后控制报警显示模块发出报警信号，并及时停止系统运行，极大的提升系统的稳定性，并且能较快排查出系统故障所在。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种IPM模块FO输出保护电路，包括IPM模块、控制模块和报警显示模块，其特征在于，还包括：脉宽调节模块和电压隔离模块，其中,
所述IPM模块的输出端连接所述脉宽调节模块的输入端，当IPM模块故障时输出FO信号至所述脉宽调节模块；
所述脉宽调节模块的输出端连接隔离模块的输入端，所述脉宽调节模块用于将所述FO信号脉宽增大后输出至所述电压隔离模块；
所述电压隔离模块的输出端连接所述控制模块的输入端，所述电压隔离模块接收到经过所述脉宽增大后的FO信号之后，输出一个触发信号至所述控制模块；
所述控制模块的输出端连接所述报警显示模块的输入端，所述控制模块接收到触发信号后控制所述报警显示模块发出报警信息。
2.如权利要求1所述的一种IPM模块FO输出保护电路，其特征在于，所述脉宽调节模块通过555定时器和/或延时门电路实现脉宽调节。
3.如权利要求2所述的一种IPM模块FO输出保护电路，其特征在于，所述脉宽调节模块包括电容C1、电容C2、电阻R1、电阻RL、电源P和555定时器U1，所述电容C1的一端连接所述电阻R1的一端且公共端连接所述555定时器U1的第6引脚和第7引脚，所述电容的另一端连接所述电容C2的一端且公共端接地，所述电容C2的另一端连接所述555定时器U1的第5引脚，所述电阻R1的另一端连接所述555定时器U1的第4引脚和第8引脚且公共端连接电源P和所述电阻RL的一端，所述电阻RL的另一端连接所述555定时器U1的第3引脚且公共端连接所述电压隔离模块的输入端，所述555定时器U1的第2引脚连接所述IPM模块的输出端，所述555定时器U1的第1引脚接地。
4.如权利要求1所述的一种IPM模块FO输出保护电路，其特征在于，所述电压隔离模块通过具备隔离特性的芯片实现电压隔离。
5.如权利要求4所述的一种IPM模块FO输出保护电路，其特征在于，所述具备隔离特性的芯片为光耦。
6.如权利要求5所述的一种IPM模块FO输出保护电路，其特征在于，所述电压隔离模块包括电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电容C3、电容C4、三极管Q1、光耦U2、电源P和电源VCC，所述电阻R2的一端连接所述脉宽调节模块的输出端，所述电阻R2的的另一端连接所述三极管Q1的基极，所述三极管Q1的集电极连接所述电阻R3的的一端，所述三极管Q1的发射极连接所述电阻R4的的一端且公共端连接所述电容C3的的一端和所述光耦U2的发光器的正极，所述电阻R3的的另一端连接所述电源P，所述电阻R4的另一端接地连且公共端连接所述电容C3的的另一端和光耦U2的发光器的负极，所述光耦U2的受光器的集电极连接所述电阻R5的一端且公共端连接所述电容C4的一端和所述控制模块的输入端，所述光耦U2的受光器的发射极连接所述电容C4的的另一端且公共端接地，所述电阻R5的的另一端连接所述电源VCC。
7.如权利要求6所述的一种IPM模块FO输出保护电路，其特征在于，所述三极管Q1为NPN型三极管。
8.如权利要求1所述的一种IPM模块FO输出保护电路，其特征在于，所述控制模块包括CPU。
9.一种IPM模块FO输出保护方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-8任意一项所述的IPM模块FO输出保护电路，包括以下步骤：
当所述IPM模块故障时，IPM模块输出一个FO信号至所述脉宽调节模块，所述FO信号持续时间与IPM模块故障持续时间相同；
所述脉宽调节模块接收到所述FO信号后，输出一个脉宽增大后的FO信号至所述电压隔
离模块；
所述电压隔离模块接收到脉宽增大后的FO信号后，输出一个脉宽与所述脉宽增大后的FO信号相同的触发信号至所述控制模块；
所述控制模块接收到所述触发信号后，控制所述报警显示模块发出报警信号。
10.如权利要求9所述的一种IPM模块FO输出保护方法，其特征在于，所述IPM模块输出的FO信号为低电平；所述脉宽调节模块常态输出为低电平，触发端接收低电平后在输出端输出高电平；所述控制模块接收低电平后启动报警显示模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20191022 |