CN214380690U

CN214380690U - 一种修正波逆变器短路保护电路及逆变器

Info

Publication number: CN214380690U
Application number: CN202120143560.8U
Authority: CN
Inventors: 吴华升; 冯高杰; 刘立强
Original assignee: Huizhou Jinhu Industrial Development Co ltd; Huizhou Tianbao Chuang Neng Technology Co ltd; Ten Pao Electronics Huizhou Co Ltd
Current assignee: Huizhou Jinhu Industrial Development Co ltd; Huizhou Tianbao Chuang Neng Technology Co ltd; Ten Pao Electronics Huizhou Co Ltd
Priority date: 2021-01-19
Filing date: 2021-01-19
Publication date: 2021-10-08
Anticipated expiration: 2031-01-19

Abstract

本实用新型涉及电路保护技术领域，提供一种修正波逆变器短路保护电路及逆变器，利用分压电路将电路中电流的变化量，转化为电压的变化量，此时通过稳压电路即可判断逆变器是否短路，当逆变器短路时，稳压电路导通逆变电路与信号输出电路，进一步导通信号输出电路，将短路信号输出端从高电位拉低至低电位，从而得到一个下降沿信号传递给逆变器的控制模块，以实现短路信号触发保护；可有效解决修正波逆变器工作中，由于电路受到干扰或者负载因故障短路造成桥臂直通或对桥经过负载直通，引起的功率MOSFET器件击穿损坏的问题；同时，因为采用基础元器件组建分压电路、稳压电路、信号输出电路，可进一步降低电路的制造成本、缩小设备体积。

Description

一种修正波逆变器短路保护电路及逆变器

技术领域

本实用新型涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种修正波逆变器短路保护电路及逆变器。

背景技术

在修正波逆变器电路中，常用功率MOSFET器件作为开关器件，以此来实现高频的要求，但是，如果逆变器在工作过程中，电路中的控制电路受到干扰或者负载因故障短路造成桥臂直通亦或者对桥经过负载直通，由于开关功率MOSFET内阻很小，使电压型逆变器的输入电容对低阻抗回路快速放电，导致放电电流上升极其快，从而造成逆变桥中功率MOSFET损耗发热，并在短时间内就会击穿MOS管，严重时将烧毁产品。

因此，逆变器产品基本上都设有短路保护功能。传统的逆变器保护电路通常是采用电流互感器采样电流结合比较器(如LM339)进行电压比较判断，以此来封锁后级逆变桥，实现短路保护。不过，采用电流互感器与比较器结合的方法，仅适用于体积相对较大，对设计成本要求不严格的产品上，无法满足现有的小型化、低成本化、性价比高的追求。

发明内容

本实用新型提供一种修正波逆变器短路保护电路及逆变器，解决了现有的修正波逆变器短路保护电路体积大、成本高、性价比低的技术问题。

为解决以上技术问题，本实用新型提供一种修正波逆变器短路保护电路，包括分压电路、稳压电路和信号输出电路；所述分压电路与逆变器的逆变电路串联；所述稳压电路一端连接在所述分压电路的输入端，另一端连接到所述信号输出电路的输入端；所述信号输出电路设有一短路信号输出端，所述短路信号输出端接入所述逆变器的控制模块。

本基础方案设置与逆变器的逆变电路连接分压电路、稳压电路，利用分压电路将电路中电流的变化量，转化为电压的变化量，此时通过稳压电路即可判断逆变器是否短路，当逆变器短路时，稳压电路导通逆变电路与信号输出电路，进一步导通信号输出电路，将短路信号输出端从高电位拉低至低电位，从而得到一个下降沿信号传递给逆变器的控制模块，以实现短路信号触发保护。由于是下降沿触发，可有效解决修正波逆变器工作中，由于电路受到干扰或者负载因故障短路造成桥臂直通或对桥经过负载直通，引起的功率MOSFET击穿损坏的问题；同时，因为采用基础元器件组建分压电路、稳压电路、信号输出电路，可进一步降低电路的制造成本、缩小设备体积。

在进一步的实施方案中，所述信号输出电路包括开关管、上拉电阻、滤波电容；当所述开关管为NPN型三极管时，所述开关管的集电极通过所述上拉电阻连接到供电电源、发射极接地；所述短路信号输出端一端连接所述开关管的集电极，另一端连接所述控制模块；所述滤波电容的两端分别连接所述开关管的基极和发射极。

本方案设置开关管作为信号输出电路的核心器件，利用开关管的高灵敏度与耐久度，可提高信号输出效率以及设备的耐久度；从开关管的集电极引出短路信号输出端，在电路正常工作时向控制模块输入高电平，在电路短路时输入低电平作为触发信号，可提高电路的安全稳定性。

在进一步的实施方案中，所述稳压电路包括串联的限流电阻和稳压二极管，所述限流电阻连接到所述分压电路的输入端，所述稳压二极管的正极连接所述开关管的基极、负极与所述限流电阻连接。

本方案在稳压二极管前端串联限流电阻，可将稳压二极管的反向工作电流限定在合适的范围内，防止短路电流过大导致稳压二极管彻底击穿而损坏；通过匹配稳压二极管的反向击穿电压与短路时分压电路的短路电压，可在电路正常时，隔离信号输出电路，而在电路短路时导通信号输出电路并进行信号输出报警。

在进一步的实施方案中，所述分压电路至少包括一个采样电阻，所述采样电阻的一端连接所述逆变电路、另一端接地。

本方案设置与逆变电路串联的分压电路，通过检测分压电路中采样电阻的电压的变化量即可同步到逆变电路中的电流变化量，检测方式简单有效，且安全。

在进一步的实施方案中，所述逆变电路为功率MOSFET器件。

在进一步的实施方案中，所述控制模块为MCU。

本实用新型还提供一种修正波逆变器，包括上述的一种修正波逆变器短路保护电路。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种修正波逆变器短路保护电路的硬件电路图；

图2是本实用新型实施例提供的短路信号输出端上输出电平的工作波形；

其中：分压电路1，采样电阻R1；稳压电路2，限流电阻R2、稳压二极管ZD1；信号输出电路3，开关管Q1、上拉电阻R3、滤波电容C1；逆变电路4。

具体实施方式

下面结合附图具体阐明本实用新型的实施方式，实施例的给出仅仅是为了说明目的，并不能理解为对本实用新型的限定，包括附图仅供参考和说明使用，不构成对本实用新型专利保护范围的限制，因为在不脱离本实用新型精神和范围基础上，可以对本实用新型进行许多改变。

实施例1

本实用新型实施例提供的一种修正波逆变器短路保护电路，如图1所示，在本实施例中，包括分压电路1、稳压电路2和信号输出电路3；分压电路1与逆变器的逆变电路4串联；稳压电路2一端连接在分压电路1的输入端，另一端连接到信号输出电路3的输入端；信号输出电路3设有一短路信号输出端Short，短路信号输出端Short接入逆变器的控制模块。

其中，分压电路1与逆变电路4的连接点为电压采样点CT。

在本实施例中，分压电路1至少包括一个采样电阻R1，采样电阻R1的一端连接逆变电路4、另一端接地。

本实施例设置与逆变电路4串联的分压电路1，通过检测分压电路1中采样电阻R1的电压的变化量即可同步到逆变电路4中的电流变化量，检测方式简单有效，且安全。

在本实施例中，稳压电路2包括串联的限流电阻R2和稳压二极管ZD1，限流电阻R2连接到分压电路1的输入端，稳压二极管ZD1的正极连接开关管Q1的基极、负极与限流电阻R2连接。

本实施例在稳压二极管ZD1前端串联限流电阻R2，可将稳压二极管ZD1的反向工作电流限定在合适的范围内，防止短路电流过大导致稳压二极管ZD1彻底击穿而损坏；通过匹配稳压二极管ZD1的反向击穿电压与短路时分压电路1的短路电压，可在电路正常时，隔离信号输出电路3，而在电路短路时导通信号输出电路3并进行信号输出报警。

在本实施例中，信号输出电路3包括开关管Q1、上拉电阻R3、滤波电容C1；当开关管Q1为NPN型三极管时，开关管Q1的集电极通过上拉电阻R3连接到供电电源、发射极接地；短路信号输出端Short一端连接开关管Q1的集电极，另一端连接控制模块；滤波电容C1的两端分别连接开关管Q1的基极和发射极。

其中，开关管Q1包括但不限于具备开关功能的三极管、MOS管。

本实施例设置开关管Q1作为信号输出电路3的核心器件，利用开关管Q1的高灵敏度与耐久度，可提高信号输出效率以及设备的耐久度；从开关管Q1的集电极引出短路信号输出端Short，在电路正常工作时向控制模块输入高电平，在电路短路时输入低电平作为触发信号，可提高电路的安全稳定性。

在本实施例中，逆变电路4为功率MOSFET器件，包括开关管Q2、开关管

Q3、开关管Q4、开关管Q5；开关管Q2和开关管Q4之间延伸出火线输出端AC-L，开关管Q3和开关管Q5之间延伸出零线输出端AC-N，负载的两端分别连接火线输出端AC-L和零线输出端AC-N；电压采样点CT为开关管Q4、开关管Q5之间的连接点。

在本实施例中，控制模块为MCU。

本实施例提供的短路保护电路的工作原理如下：

以开关管Q1为NPN型三极管为例。

当逆变器正常工作时，电压采样点CT的电压不满足稳压二极管ZD1的反向击穿电压，因此，此时开关管Q1的基极无输入，开关管Q1不导通，短路信号输出端Short输出高电平到控制模块。

当逆变器短路时，流经采样电阻R1的电流急剧变大，采样电阻R1将变化的电流转化为电压的变化，CT端电压增大，达到稳压二极管ZD1的反向击穿电压，导通稳压二极管ZD1，此时，加在开关管Q1基级B与发射极E之间的电压Ube大于发射结的开启电压Vth(硅管0.5V、锗管0.1V)，开关管Q1导通，短路信号输出端Short由高电位拉到低电位，形成一个下降沿信号传递给控制模块，以实现下降沿触发。

参见图2，当逆变器正常工作时，通过上拉电阻R3上拉输出高电平；当逆变器发生短路时，开关管Q1导通，短路信号输出端Short被拉低，形成下降沿信号输出到控制模块。此时控制模块控制逆变器重新启动，由于逆变器短路未被解决，所以短路信号输出端Short再次被拉低，如此反复几次，控制模块正式判断逆变器短路，从而关闭逆变器输出。

本实用新型实施例设置与逆变器的逆变电路4连接分压电路1、稳压电路2，利用分压电路1将电路中电流的变化量，转化为电压的变化量，此时通过稳压电路2即可判断逆变器是否短路，当逆变器短路时，稳压电路2导通逆变电路4与信号输出电路3，进一步导通信号输出电路3，将短路信号输出端Short从高电位拉低至低电位，从而得到一个下降沿信号传递给逆变器的控制模块，以实现短路信号触发保护。由于是下降沿触发，可有效解决修正波逆变器工作中，由于电路受到干扰或者负载因故障短路造成桥臂直通或对桥经过负载直通，引起的功率MOSFET击穿损坏的问题；同时，因为采用的基础元器件组建的分压电路1、稳压电路2、信号输出电路3，可进一步降低电路的制造成本以及体积。

实施例2

本实用新型实施例还提供一种修正波逆变器，包括上述实施例1描述的一种修正波逆变器短路保护电路。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本实用新型的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种修正波逆变器短路保护电路，其特征在于：包括分压电路、稳压电路和信号输出电路；所述分压电路与逆变器的逆变电路串联；所述稳压电路一端连接在所述分压电路的输入端，另一端连接到所述信号输出电路的输入端；所述信号输出电路设有一短路信号输出端，所述短路信号输出端接入所述逆变器的控制模块。

2.如权利要求1所述的一种修正波逆变器短路保护电路，其特征在于：所述信号输出电路包括开关管、上拉电阻、滤波电容；当所述开关管为NPN型三极管时，所述开关管的集电极通过所述上拉电阻连接到供电电源、发射极接地；所述短路信号输出端一端连接所述开关管的集电极，另一端连接所述控制模块；所述滤波电容的两端分别连接所述开关管的基极和发射极。

3.如权利要求2所述的一种修正波逆变器短路保护电路，其特征在于：所述稳压电路包括串联的限流电阻和稳压二极管，所述限流电阻连接到所述分压电路的输入端，所述稳压二极管的正极连接所述开关管的基极、负极与所述限流电阻连接。

4.如权利要求1所述的一种修正波逆变器短路保护电路，其特征在于：所述分压电路至少包括一个采样电阻，所述采样电阻的一端连接所述逆变电路、另一端接地。

5.如权利要求4所述的一种修正波逆变器短路保护电路，其特征在于：所述逆变电路为功率MOSFET器件。

6.如权利要求1所述的一种修正波逆变器短路保护电路，其特征在于：所述控制模块为MCU。

7.一种修正波逆变器，其特征在于：包括权利要求1～6任意一项权利要求所述的一种修正波逆变器短路保护电路。