CN111384841A - 一种电感电流的保护装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电感电流的保护装置及方法,其中该装置包括:多个第一调理电路,用于将图腾无桥功率因数校正变换器多个绕组感应电流转换为多个第一电压信号;单片机,用于将接收到的多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较,并将比较结果后的脉冲宽度调制PWM驱动传输到与门电路;第二调理电路,用于将图腾无桥功率因数校正变换器总感应电流转换为第二电压信号;比较器,用于将接收到的第二电压信号与第二预设阈值进行比较,并将比较结果传输到与门电路;与门电路,用于对从单片机和多数比较器接收到的比较结果进行与运算,并根据与运算结果对电感电流进行控制。
Description
技术领域
本发明涉及电路领域,具体而言,涉及一种电感电流的保护装置及方法。
背景技术
图腾无桥功率因数校正变换器作为一种高效整流器应用广泛,但由于图腾无桥功率因数校正变换器应用场合比较恶劣,为了保证可靠性,必须对电感电流进行保护。
图1相关技术中图腾无桥功率因数校正变换器电感电流绕组检测电路图,如图1所示,相关技术中图腾无桥功率因数校正变换器传统电感电流保护采用电阻检测方式,电阻检测使用较多,但对于效率要求比较高的场合很少采用;正常情况下图腾无桥功率因数校正变换器是工作在临界导通模式,电感电流呈现三角波,此时绕组副边能够感应原边电感电流的变化,电感电流保护电路能够正常保护。实际上图腾无桥功率因数校正变换器会工作在比较恶劣的工况下,会有电感饱和情况以及输入电压动态变化时电感电流一段时间成直流的情况,此时绕组检测存在副边无法感应原边电流的变化,造成保护失效。绕组检测存在的缺陷是只能检测交流变化量,此时副边检测电路才能感应原边电感电流变化;而当电感电流饱和或者电感流过直流时,电感相当于一根导线,副边无法感应原边的变化,无法提供有效的保护,最终会造成图腾无桥功率因数校正变换器可靠性风险。
针对相关技术中的上述问题,目前尚未存在有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种电感电流的保护装置及方法,以至少解决相关技术中图腾无桥功率因数校正变换器绕组检测方案对于电感电流饱和或者原边电感电流为直流的情况下保护失效的问题。
根据本发明的一个实施例,提供了一种电感电流的保护装置,包括:多个第一调理电路,用于将图腾无桥功率因数校正变换器多个绕组感应电流转换为多个第一电压信号;单片机,用于将接收到的所述多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较,并将比较结果传输到与门电路;第二调理电路,用于将所述图腾无桥功率因数校正变换器总感应电流转换为第二电压信号;比较器,用于将接收到的所述第二电压信号与第二预设阈值进行比较,并将比较结果后的PWM驱动传输到所述与门电路;所述与门电路,用于对从所述单片机和多数比较器接收到的比较结果进行与运算,并根据与运算结果对电感电流进行控制。
根据本发明的另一个方面,提供了一种电感电流的保护方法,包括:多个第一调理电路将图腾无桥功率因数校正变换器多个绕组感应电流转换为多个第一电压信号;单片机将接收到的所述多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较,并将比较结果传输到与门电路;第二调理电路将所述图腾无桥功率因数校正变换器总感应电流转换为第二电压信号;比较器将接收到的所述第二电压信号与第二预设阈值进行比较,并将比较结果传输到所述与门电路;所述与门电路对从所述单片机和多数比较器接收到的比较结果进行与运算,并根据与运算结果对电感电流进行控制。
在本发明中,通过将图腾无桥功率因数校正变换器多个绕组感应电流和总感应电流转换为电压信号后,对该电压信号进行比较,将比较结果进行与运算,进而是根据与运算结果实现对电感电流的控制,从而解决了相关技术中图腾无桥功率因数校正变换器绕组检测方案对于电感电流饱和或者原边电感电流为直流的情况下保护失效的问题,提高了图腾无桥功率因数校正变换器可靠性。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解,构成本申请的一部分,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1相关技术中图腾无桥功率因数校正变换器电感电流绕组检测电路图;
图2是根据本发明实施例的电感电流的保护装置的结构示意图;
图3是根据本发明实施例的图腾无桥功率因数校正变换器电感电流电路图;
图4是根据本发明实施例的电感电流软件保护检测电路图;
图5是根据本发明实施例的电感电流硬件保护检测电路图;
图6是根据本发明实施例的电感电流保护过程中电感电流波动示意图;
图7是根据本发明实施例的主从相电路对电感电流进行保护的电感电流波动示意图;
图8是根据本发明实施例的针对软件保护失效或者电感突然饱和对应的保护效果图;
图9是根据本发明实施例的输入电压与Bus电压接近时电感电流放电过慢情况下避免电感电流过大保护效果图;
图10是根据本发明实施例的电感电流的保护方法流程图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是,本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
实施例1
本实施例提供了一种电感电流的保护装置,图2是根据本发明实施例的电感电流的保护装置的结构示意图,如图2所示,该装置包括:多个第一调理电路202,用于将图腾无桥功率因数校正变换器多个绕组感应电流转换为多个第一电压信号;单片机204,用于将接收到的多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较,并将比较结果后的脉冲宽度调制PWM驱动传输到与门电路;第二调理电路206,用于将图腾无桥功率因数校正变换器总感应电流转换为第二电压信号;比较器208,用于将接收到的第二电压信号与第二预设阈值进行比较,并将比较结果的PWM驱动传输到与门电路;与门电路210,用于对从单片机和多数比较器接收到的比较结果进行与运算,并根据与运算结果对电感电流进行保护。
通过本实施例的上述装置,通过将图腾无桥功率因数校正变换器多个绕组感应电流和总感应电流转换为电压信号后,对该电压信号进行比较,将比较结果进行与运算,进而是根据与运算结果实现对电感电流的控制,从而解决了相关技术中图腾无桥功率因数校正变换器绕组检测方案对于电感电流饱和或者原边电感电流为直流的情况下保护失效的问题,提高了图腾无桥功率因数校正变换器可靠性。
可选地,本实施例中涉及到的第一调理电路202包括:电容扩充电路、二极管取大电路、运放跟随器。第二调理电路206包括:第一电阻、第二电阻,以及由第三电阻和电容组成的低通滤波电路。
其中,单片机204,用于将接收到的多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较;该多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较的结果为:在第一电压小于第一预设阈值的情况下,单片机在下一个开关周期驱动脉冲宽度调制PWM驱动;在第一电压高于第一预设阈值的情况下,单片机拉低PWM驱动。
比较器208,用于将接收到的第二电压信号与第二预设阈值进行比较;该第二电压信号与第二预设阈值进行比较结果为:在第二电压信号低于第二预设阈值的情况下,比较器放开PWM驱动;在第二电压信号高于第二预设阈值的情况下,比较器拉低PWM驱动。
在本实施例的可选实施方式中,本实施例装置还包括:快关慢开电路;该快关慢开电路,用于在第二电压信号低于第二预设阈值的情况下,延缓比较器放开PWM驱动速度;在第二电压信号高于第二预设阈值的情况下,加速比较器拉低PWM驱动的速度。
可选地,该快关慢开电路包括:电阻、电容和二极管。
下面结合本实施例的可选实施方式对本申请进行举例说明;
图3是根据本发明实施例的图腾无桥功率因数校正变换器电感电流电路图,如图3所示,图腾无桥功率因数校正变换器电感电流保护由软件保护和硬件保护共同组成,其中,软件保护保护主要包括单片机,硬件保护主要包括:比较器及快关慢开电路。
进一步地,图4是根据本发明实施例的电感电流软件保护检测电路图,如图4所示,电感电流软件保护是将绕组感应电流转换为电压信号,然后通过电压调理电路转换为单片机能够识别的上下限电压,送入单片机内部集成的比较器。当超过设置的比较器阀值时,单片机会自动拉低PWM驱动,从而避免电感电流进一步上冲。当小于设置比较器阀值时,此时PWM驱动会在下一个开关周期才会发出驱动。也就是说,软件保护通过绕组变换为信号Sa、Sb、Sc、Sd送入调理电路转换为电压信号VIOUT1、VIOUT2,然后送入单片机内部集成的比较器,内部比较器输出能够直接作用于PWM输出,通过关闭一个开关周期来抑制电感电流。
图4只示出了软件保护中一相电路的电感电流转换为电压信号的电路图,该相电路主要包括RC电容充电电路,二极管取大电路以及运放跟随器等,从而实现电感电流有效保护附。
图5是根据本发明实施例的电感电流硬件保护检测电路图,如图5所示,电感电流硬件保护是通过霍尔传感器等方式检测图腾无桥功率因数校正变换器总电感电流,转换为电压信号Se,经过R1、R2电压转换以及低通滤波环节R3、C1后分别送入硬件比较器D1、D2,硬件比较器保护值通过R4、R5或者R7、R8分压来设置,硬件比较器与PWM输出通过与门相与,当超过硬件比较器设定阀值时,快速拉低PWM驱动。而硬件比较器存在的问题时,当比较器低于阀值时,会快速放开驱动,此时电感电流还是会存在进一步上冲,由R6、C3以及VD1构成的快关慢开电路,可以有效保护电感电流。
图6是根据本发明实施例的电感电流保护过程中电感电流波动示意图,如图6所示,在[0,t0]这个时间段输入电压Vin作用电感两端,电感电流以Vin/L斜率增加,[t0,t1]电感电流以(Vout-Vin)/L斜率减小,当输入电压突变或者负载突变情况下,作用于开关管上脉宽会在环路调节下增加,当达到t2时刻,电感电流达到软件设定保护值,会关闭驱动,从而避免电感电流过大,如果软件保护失效,电感电流上升到t3时刻对应的电感值,会造成电感饱和或者开关管损坏的可能。
图7是根据本发明实施例的主从相电路对电感电流进行保护的电感电流波动示意图,如图7所示,主相或者从相是针对发驱动先后来定义,一般先发驱动的管子对应的桥臂为主相,另一相则为从相;图3中La、QD1、QD3为主相,那么Lb、QD2、QD4为从相;检测总的合成电流的目的是便于电感电流异常偏大时同时拉低主从相驱动,避免反复触发逐波保护。
图8是根据本发明实施例的针对软件保护失效或者电感突然饱和对应的保护效果图,如图8所示,在达到t1时刻电感电流保护之前,在t0时刻硬件强制拉低驱动,避免电感电流过大。图9是根据本发明实施例的输入电压与Bus电压接近时电感电流放电过慢情况下避免电感电流过大保护效果图。
可见,通过本可选实施方式中软件保护和硬件保护相结合方式来对电感电流进行保护,提高图腾无桥功率因数校正变换器可靠性。
实施例2
本实施例提供了一种电感电流的保护方法,图10是根据本发明实施例的电感电流的保护方法流程图,如图10所示,该方法的步骤包括:
步骤S1002,多个第一调理电路将图腾无桥功率因数校正变换器多个绕组感应电流转换为多个第一电压信号;
步骤S1004,单片机将接收到的多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较,并将比较结果传输到与门电路;
其中,单片机将接收到的多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较;在第一电压小于第一预设阈值的情况下,单片机在下一个开关周期驱动脉冲宽度调制PWM驱动;在第一电压高于第一预设阈值的情况下,单片机拉低PWM驱动。
步骤S1006,第二调理电路将图腾无桥功率因数校正变换器总感应电流转换为第二电压信号;
步骤S1008,比较器将接收到的第二电压信号与第二预设阈值进行比较,并将比较结果传输到与门电路;
其中,比较器将接收到的第二电压信号与第二预设阈值进行比较;在第二电压信号低于第二预设阈值的情况下,比较器放开PWM驱动;在第二电压信号高于第二预设阈值的情况下,比较器拉低PWM驱动。
此外,快关慢开电路在第二电压信号低于第二预设阈值的情况下,延缓比较器放开PWM驱动速度;在第二电压信号高于第二预设阈值的情况下,加速比较器拉低PWM驱动的速度。
步骤S1010,与门电路对从单片机和多数比较器接收到的比较结果进行与运算,并根据与运算结果对电感电流进行控制。
通过本实施例的上述方法步骤,通过将图腾无桥功率因数校正变换器多个绕组感应电流和总感应电流转换为电压信号后,对该电压信号进行比较,将比较结果进行与运算,进而是根据与运算结果实现对电感电流的控制,从而解决了相关技术中图腾无桥功率因数校正变换器绕组检测方案对于电感电流饱和或者原边电感电流为直流的情况下保护失效的问题,提高了图腾无桥功率因数校正变换器可靠性。
显然,本领域的技术人员应该明白,上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现,它们可以集中在单个的计算装置上,或者分布在多个计算装置所组成的网络上,可选地,它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现,从而,可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行,并且在某些情况下,可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤,或者将它们分别制作成各个集成电路模块,或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样,本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的原则之内,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)
1.一种电感电流的保护装置,其特征在于,包括:
多个第一调理电路,用于将图腾无桥功率因数校正变换器多个绕组感应电流转换为多个第一电压信号;
单片机,用于将接收到的所述多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较,并将比较结果后的脉冲宽度调制PWM驱动传输到与门电路;
第二调理电路,用于将所述图腾无桥功率因数校正变换器总感应电流转换为第二电压信号;
比较器,用于将接收到的所述第二电压信号与第二预设阈值进行比较,并将比较结果传输到所述与门电路;
所述与门电路,用于对从所述单片机和多数比较器接收到的比较结果进行与运算,并根据与运算结果对电感电流进行控制。
2.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,
所述单片机,用于将接收到的所述多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较;其中,所述多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较的结果为:在所述第一电压小于所述第一预设阈值的情况下,所述单片机在下一个开关周期驱动脉冲宽度调制PWM驱动;在所述第一电压高于所述第一预设阈值的情况下,所述单片机拉低所述PWM驱动;
比较器,用于将接收到的所述第二电压信号与第二预设阈值进行比较;其中,所述第二电压信号与第二预设阈值进行比较结果为:在所述第二电压信号低于所述第二预设阈值的情况下,所述比较器放开所述PWM驱动;在所述第二电压信号高于所述第二预设阈值的情况下,所述比较器拉低所述PWM驱动。
3.根据权利要求2所述的装置,其特征在于,所述装置还包括:快关慢开电路;
所述快关慢开电路,用于在所述第二电压信号低于所述第二预设阈值的情况下,延缓所述比较器放开所述PWM驱动速度;在所述第二电压信号高于所述第二预设阈值的情况下,加速所述比较器拉低所述PWM驱动的速度。
4.根据权利要求3所述的装置,其特征在于,所述快关慢开电路包括:电阻、电容和二极管。
5.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第一调理电路包括:电容扩充电路、二极管取大电路、运放跟随器。
6.根据权利要求1所述的装置,其特征在于,所述第二调理电路包括:第一电阻、第二电阻,以及由第三电阻和电容组成的低通滤波电路。
7.一种电感电流的保护方法,其特征在于,包括:
多个第一调理电路将图腾无桥功率因数校正变换器多个绕组感应电流转换为多个第一电压信号;
单片机将接收到的所述多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较,并将比较结果传输到与门电路;
第二调理电路将所述图腾无桥功率因数校正变换器总感应电流转换为第二电压信号;
比较器将接收到的所述第二电压信号与第二预设阈值进行比较,并将比较结果传输到所述与门电路;
所述与门电路对从所述单片机和多数比较器接收到的比较结果进行与运算,并根据与运算结果对电感电流进行控制。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,
所述单片机将接收到的所述多个第一电压信号分别与第一预设阈值进行比较;在所述第一电压小于所述第一预设阈值的情况下,所述单片机在下一个开关周期驱动脉冲宽度调制PWM驱动;在所述第一电压高于所述第一预设阈值的情况下,所述单片机拉低所述PWM驱动。
9.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,
比较器将接收到的所述第二电压信号与第二预设阈值进行比较;在所述第二电压信号低于所述第二预设阈值的情况下,所述比较器放开PWM驱动;在所述第二电压信号高于所述第二预设阈值的情况下,所述比较器拉低所述PWM驱动。
10.根据权利要求9所述的方法,其特征在于,所述方法还包括:
快关慢开电路在所述第二电压信号低于所述第二预设阈值的情况下,延缓所述比较器放开所述PWM驱动速度;在所述第二电压信号高于所述第二预设阈值的情况下,加速所述比较器拉低所述PWM驱动的速度。
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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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GR01 | Patent grant | ||
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