CN110707664B - Ipm保护检测电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种IPM保护检测电路,IPM具有带过流检测功能的工作引脚,IPM保护检测电路包括:给IPM发送PWM信号的控制模块、分别与工作引脚连接的过流保护电路和节点K3;控制模块控制过流保护电路在其输入端的电压异常时向工作引脚输出高于过流检测阈值的电压信号;控制模块根据节点K3的电压值判断工作引脚是否短路以及判断IPM是否过流。采用本发明的技术方案,可以有效判断IPM的具有过流检测功能的工作引脚是否与参考地之间发生短路,及时发现故障、排除故障,提高用电设备的可靠性。

Description

IPM保护检测电路
技术领域
本发明涉及电器设备用电安全技术领域,尤其涉及IPM保护检测电路。
背景技术
家用电器产品中经常会需要将直流电逆变为交流电提供给用电器,现在很多电器产品使用IPM将直流电逆变为交流电。IPM设有具有过流检测功能的工作引脚,IPM通过其具有过流检测功能的工作引脚来判定是否出现过流,若IPM的具有过流检测功能的工作引脚检测到过流,则会关闭IPM的驱动芯片,从而使IPM停止工作。
目前IPM的保护检测电路中没有对IPM的具有过流检测功能的工作引脚是否与参考地之间短路的检测,若IPM的具有过流检测功能的工作引脚与参考地之间短路,则该工作引脚处的电压将始终为参考地的电压,这会导致在IPM过流时该工作引脚始终无法检测到电路中已经过电流,IPM无法根据其工作引脚的电压变化关断IPM的驱动芯片,降低了电路的可靠性,甚至严重威胁人身和设备安全。
因此,如何设计能检测具有过流检测功能的工作引脚是否短路的IPM保护检测电路是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术过流检测存在漏洞的缺陷,本发明提出能检测具有过流检测功能的工作引脚是否短路的IPM保护检测电路。
本发明采用的技术方案是,设计IPM保护检测电路,IPM具有带过流检测功能的工作引脚,IPM保护检测电路包括:给IPM发送PWM信号的控制模块、分别与工作引脚连接的过流保护电路和节点K3。控制模块控制过流保护电路在其输入端的电压异常时向工作引脚输出高于过流检测阈值的电压信号。控制模块根据节点K3的电压值判断工作引脚是否短路。
优选的,当节点K3的电压值处于过流电压范围时,控制模块判断IPM中出现过流并关断PWM信号。和/或,当节点K3的电压值处于短路电压范围时,控制模块判断工作引脚短路。
优选的,过流电压范围覆盖短路电压范围。
优选的,控制模块在判断IPM中出现过流时发出过流报警信号,控制模块在判断工作引脚短路时发出短路故障信号。
优选的,工作引脚在接收到高于过流检测阈值的电压信号后关断IPM的驱动芯片。
优选的,过流保护电路包括:过流检测电路、与工作引脚连接的电压采集电路,过流检测电路在其输入端的电压异常时向控制模块输出过流信号,控制模块检测到过流信号时向电压采集电路发送信号改变节点K3的电压值。
优选的,过流检测电路的输出端和控制模块之间设有节点K1,电压采集电路的输入端和控制模块之间设有节点K2,电压采集电路的输出端和工作引脚之间设有节点K4。控制模块通过监测节点K1的电压值判断过流检测电路的输入端电压有无异常,控制模块通过改变节点K2的电压值以控制电压采集电路是否向节点K4输出高于过流检测阈值的电压信号。
优选的,过流检测电路包括:采样电阻R1、通过电阻R4与采样电阻R1连接的比较器A1、基极通过电阻R5与比较器A1输出端连接的三极管Q1,三极管Q1的集电极通过电阻R7连接节点K1。
优选的,电压采集电路包括:基极通过电阻R9连接节点K2的三极管Q2,三极管Q2的发射极连接有两个并联的支路,一支路串联电阻R12接地,另一支路串联电阻R11及节点K4连接工作引脚。
优选的,三极管Q2的发射极和电阻R12之间设有连接到控制模块的检测分路,节点K3设置在检测分路上。
与现有技术相比,本发明通过控制模块检测节点K3的电压值,在检测IPM是否过流的同时,可以有效判断IPM的具有过流检测功能的工作引脚是否与参考地之间短路,防止该工作引脚与参考地之间短路无法发现。由于具有过流检测功能的工作引脚与参考地之间短路将会使IPM丧失一部分关断驱动芯片的能力,降低电路的可靠性,及时发现此隐患并及时排除,可提高用电设备的安全性,减少安全事故的发生。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明,其中:
图1是本发明中IPM保护检测电路的连接示意图。
具体实施方式
如图1所示,本发明提出的IPM保护检测电路基于IPM现有结构,UOUT是IPM内部三个下桥IGBT的源极并接在一起形成,作为IPM的检测输出端,因为采样电阻R1的存在,当IPM过流时,这三个下桥IGBT的源极电压会升高。Z引脚是指IPM的具有过流检测功能的工作引脚。U1、U2表示电源电压,U1、U2可以是相同值也可以是不同值。GND是指电路的参考地。
在优选实施例中,IPM保护检测电路包括:控制模块B1、与UOUT引脚连接的过流检测电路和与Z引脚连接的电压采集电路,过流检测电路的输入端连接在UOUT引脚上,过流检测电路的输出端与控制模块B1相连,控制模块B1与电压采集电路的输入端相连,电压采集电路的输出端连接Z引脚。过流检测电路在UOUT引脚的电压异常时向控制模块输出过流信号,控制模块检测到过流信号时向电压采集电路发送信号,电压采集电路随后向Z引脚输出高于过流检测阈值的电压信号,此时节点K3的电压值随之改变。控制模块B1检测节点K3的电压值,根据节点K3的电压值判断IPM中是否出现过流以及判断Z引脚是否短路。
需要说明的是,将Z引脚未与参考地之间短路时,控制模块B1控制电压采集电路向Z引脚输出高于过流检测阈值的电压信号之后,节点K3处的电压值设置为第一预设值,为防止控制模块B1误判断Z引脚与参考地之间发生短路,实际应用时可将第一预设值增大一定裕量处理形成短路电压范围,当节点K3的电压值处于当节点K3的电压值处于短路电压范围时,控制模块判断Z引脚短路,发出短路故障信号,以提示Z引脚与参考地之间短路。
将Z引脚与参考地之间短路时,控制模块B1控制电压采集电路向Z引脚输出高于过流检测阈值的电压信号之后,节点K3处的电压值设置为第二预设值,为防止控制模块B1误判断IPM发生过流,实际应用时可将第二预设值增大一定裕量处理形成过流电压范围,当控制模块B1检测到节点K3的电压处于过流电压范围时,控制模块判断IPM中出现过流并关断PWM信号,发出过流报警信号,以指示IPM出现过流。在优选实施例中,过流电压范围包含短路电压范围,而且过流电压范围大于短路电压范围。
如图1所示,下面详细说明过流保护电路的连接结构,过流保护电路包括:过流检测电路和电压采集电路,过流检测电路的输入端与UOUT引脚连接,过流检测电路的输出端与控制模块B1连接,电压采集电路的输入端与控制模块B1连接,电压采集电路的输出端与Z引脚连接;过流检测电路在UOUT引脚的电压异常时向控制模块B1输出异常电平,控制模块B1监测到异常电平时控制电压采集电路在预设时间内向Z引脚持续输出高于过流检测阈值的电压信号,此预设时间必须不短于控制模块B1扫描节点K3的电压值并作出判断的时间。
在优选实施例中,过流检测电路的输出端和控制模块B1之间设有节点K1,电压采集电路的输入端和控制模块B1之间设有节点K2,电压采集电路的输出端和Z引脚之间设有节点K4;过流检测电路在UOUT引脚的电压异常时输出的异常电平为低电平,控制模块B1监测到异常电平时控制电压采集电路在预设时间内向Z引脚持续输出高于过流检测阈值的电压信号。更详细的说,控制模块B1通过检测节点K1的电压值判断是否为低电平,控制模块B1监测到节点K1为低电平时,通过改变节点K2的电压值以控制电压采集电路向节点K4输出高于过流检测阈值的电压信号。
过流检测电路包括:采样电阻R1、比较器A1、三极管Q1等,采样电阻R1的一端连接UOUT引脚、另一端接参考地,电阻R4的一端连接UOUT引脚、另一端连接比较器的同相输入端,电容C1的一端接参考地、另一端连接比较器A1的同相输入端,电阻R2和电阻R3的一端并联连接比较器A1的反相输入端,电阻R3的另一端接参考地,电阻R2的另一端连接电源电压U1,比较器A1的输出端和三极管Q1的基极通过电阻R5串联,三极管Q1的集电极串联电阻R7连接节点K1,电容C3的一端连接在电阻R7和节点K1之间,电容C3的另一端接参考地。其中,电阻R7和电容C3构成RC滤波电路,电阻R4和电容C1构成RC滤波电路,通过设置RC滤波电路防止过流检测电路被干扰影响节点K1的电压值,提高节点K1电压值的准确性。
过流检测电路的工作过程如下,通过采样电阻R1采集电阻R1连接在UONT引脚上的一端的采样电压值,比较器A1会将这个采样电压值与比较器A1反相输入端的电压值进行比较,若采样电压值大于比较器A1反相输入端的电压值,则比较器A1将会输出一定幅值的电压信号后,使三极管Q1导通,三极管Q1导通后,节点K1将在一个很短的时间间隔内被拉低为低电平。
电压采集电路包括三极管Q2等,三极管Q2的基极通过电阻R9连接节点K2,三极管Q2的集电极串联电阻R8连接电源电压U2,电容C4的一端连接在电阻R8未与三极管Q2的集电极连接的一端,电容C4的另一端接参考地,电容C4为去耦电容,三极管Q2的发射极连接有两个并联的支路,一支路通过连接电阻R12接到参考地,另一支路通过连接电阻R11及节点K4连接到Z引脚,接地电容C6的一端接参考地、另一端连接Z引脚。电阻R11和电容C6构成RC滤波电路,通过设置RC滤波电路防止电压采集电路被干扰影响节点K4的电压值,提高节点K4电压值的准确性。
电压采集电路的工作过程如下,控制模块B1不停地扫描节点K1的电平情况,当扫描发现节点K1被拉低为低电平后,控制模块B1控制节点K2由低电平变为高电平并维持预设时间,同时在该预设时间内控制模块B1采集节点K3处的电压值,三极管Q2在该预设时间内保持导通状态,三极管Q2导通后,若控制模块B1检测到节点K3的电压值处于过流电压范围,则判断IPM出现过流,控制模块B1关断IPM的PWM信号并发送过流报警信号。在三极管Q2导通的同时,若Z引脚与参考地之间未短路,则节点K4处将会产生一个高于过流检测阈值的电压信号使IPM关断驱动芯片,同时节点K3将会在短路电压范围之外。若Z引脚与参考地之间短路,则在三极管Q2导通后节点K3的电压值将会在短路电压范围之内,控制模块B1判断Z引脚与参考地之间短路,发出短路故障信号。
在优选实施例中,三极管Q2的发射极和电阻R12之间设有连接到控制模块的检测分路,节点K3设置在检测分路上,检测分路上设有连接在节点K3和三极管Q2的发射极之间的电阻R10,电阻R10和节点K3之间还连接有一端接到参考地的电容C5,电阻R10和电容C5构成RC滤波电路,通过设置RC滤波电路防止检测分路被干扰影响节点K3的电压值,提高节点K3电压值的准确性。
检测分路的工作过程如下,控制模块B1控制节点K2由低电平变为高电平并维持预设时间的同时对节点K3的电压值进行检测。若Z引脚与参考地之间发生短路,则电阻R11直接与参考地之间短路,电阻R11并联在电阻R12两端,会使节点K3处的电压值在三极管Q2导通的时间内出现异常,偏离于其正常的预设值——处于短路电压范围,即可判断Z引脚与参考地之间短路。同时,若节点K3的电压值偏离另一个预设值——处于过流电压范围,控制模块B1可判断IPM过流。
本发明的IPM保护检测电路可及时检测到Z引脚是否与参考地之间短路,同时还可以检测到IPM是否过流,让工作人员尽快发现故障排除故障,减少安全事故的发生。
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、等同替换和改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种IPM保护检测电路,IPM具有带过流检测功能的工作引脚,其特征在于,所述IPM保护检测电路包括:给IPM发送PWM信号的控制模块、分别与所述工作引脚连接的过流保护电路和节点K3;
所述过流保护电路包括:过流检测电路、与所述工作引脚连接的电压采集电路,所述过流检测电路在其输入端的电压异常时向控制模块输出过流信号,所述控制模块检测到所述过流信号时向所述电压采集电路发送信号改变所述节点K3的电压值;
所述过流检测电路的输出端和所述控制模块之间设有节点K1,所述电压采集电路的输入端和所述控制模块之间设有节点K2,所述电压采集电路的输出端和所述工作引脚之间设有节点K4;
所述电压采集电路包括:基极通过电阻R9连接所述节点K2的三极管Q2,所述三极管Q2的发射极连接有两个并联的支路,一支路串联电阻R12接地,另一支路串联电阻R11及节点K4连接所述工作引脚;
所述三极管Q2的发射极和所述电阻R12之间设有连接到所述控制模块的检测分路,所述节点K3设置在所述检测分路上;
所述控制模块通过监测所述节点K1的电压值判断所述过流检测电路的输入端电压有无异常,所述控制模块通过改变所述节点K2的电压值以控制所述电压采集电路是否向所述节点K4输出高于过流检测阈值的电压信号,所述控制模块根据所述节点K3的电压值判断所述工作引脚是否短路。
2.如权利要求1所述的IPM保护检测电路,其特征在于,当所述节点K3的电压值处于过流电压范围时,所述控制模块判断所述IPM中出现过流并关断PWM信号;
和/或,当所述节点K3的电压值处于短路电压范围时,所述控制模块判断所述工作引脚短路。
3.如权利要求2所述的IPM保护检测电路,其特征在于,所述过流电压范围覆盖所述短路电压范围。
4.如权利要求2所述的IPM保护检测电路,其特征在于,所述控制模块在判断所述IPM中出现过流时发出过流报警信号,所述控制模块在判断所述工作引脚短路时发出短路故障信号。
5.如权利要求1所述的IPM保护检测电路,其特征在于,所述工作引脚在接收到高于过流检测阈值的电压信号后关断所述IPM的驱动芯片。
6.如权利要求1所述的IPM保护检测电路,其特征在于,所述过流检测电路包括:采样电阻R1、通过电阻R4与所述采样电阻R1连接的比较器A1、基极通过电阻R5与所述比较器A1输出端连接的三极管Q1,所述三极管Q1的集电极通过电阻R7连接所述节点K1。
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