車載逆變器的過流保護(hù)電路和方法介紹

車載逆變器將車內(nèi)的12V或24V的直流電通過逆變轉(zhuǎn)換成220V/50HZ或110V/60HZ的交流電，從而方便用戶在車內(nèi)使用需要交流供電的電器設(shè)備。有些電器設(shè)備，例如電源適配器，其內(nèi)部具有電解電容，而部分電源適配器所使用的電解電容較大(例如120uF)，上電后電解電容會經(jīng)歷一充電過程，而剛上電時由于電壓為零，將產(chǎn)生較大的瞬間沖擊電流。

為了抑制該瞬間沖擊電流，會在車載逆變器的DC/AC逆變電路的輸出端AC1設(shè)置有抑制浪涌電流的NTC電阻Rt，如附圖1所示。在上電工作前NTC電阻Rt為常溫，其具有較大的電阻值，從而能夠降低啟動沖擊電流;此后隨著NTC電阻Rt溫度的升高，其電阻值迅速下降，使得該NTC電阻Rt在正常工作時僅具有較低的功耗。

圖1 車載逆變器的DC/AC逆變電路和穩(wěn)壓電源電路的電路圖;

雖然設(shè)置NTC電阻Rt對于啟動沖擊電流具有一定程度的抑制作用，但并不能完全保護(hù)車載逆變器。而為了有效地保護(hù)車載逆變器，會在車載逆變器的逆變控制電路中包括過流保護(hù)電路。對于現(xiàn)有的過流保護(hù)電路，過流保護(hù)閾值被設(shè)置為一固定閾值，如果為了提高車載逆變器的啟動能力而設(shè)置較大的過流保護(hù)閾值，當(dāng)電器設(shè)備正常工作功率確實較大或短路時，過流保護(hù)電路并不能及時觸發(fā)保護(hù)而可能造成車載逆變器內(nèi)部元件(例如開關(guān)器件)的損壞;如果過流保護(hù)閾值設(shè)置較低，當(dāng)電器設(shè)備上電時，啟動沖擊電流則會觸發(fā)過流保護(hù)電路的保護(hù)而造成電器設(shè)備無法正常啟動并工作。

本文要解決的技術(shù)問題在于如何增強(qiáng)車載逆變器的啟動能力而同時保證過流保護(hù)電路保護(hù)操作的及時觸發(fā)。為此，提出一種新的車載逆變器的過流保護(hù)電路和方法以及車載逆變器。

圖2 車載逆變器的過流保護(hù)電路的一種實施例的電路

車載逆變器的過流保護(hù)電路，包括：

比較電路，其中該比較電路的第一輸入端連接至設(shè)置在車載逆變器的DC/AC逆變電路的采樣電阻以用于接收電流采樣電阻電壓;

閾值設(shè)置電路，其中該閾值設(shè)置電路的輸入端用于接收參考電壓，該閾值設(shè)置電路的輸出端連接至所述比較電路的第二輸入端，該第二輸入端用于接收所述閾值設(shè)置電路輸出的閾值設(shè)置電壓;

其中該閾值設(shè)置電路包括動態(tài)閾值設(shè)置電路和穩(wěn)態(tài)閾值設(shè)置電路以使得疊加輸出的閾值設(shè)置電壓能夠具有從初始的高閾值減小到穩(wěn)定的低閾值的可變閾值;其中該閾值設(shè)置電路還包括用于保護(hù)比較電路的保護(hù)電路;

當(dāng)所述比較電路判斷采樣電阻電壓小于閾值設(shè)置電壓時，所述比較電路的輸出使得DC/AC逆變電路正常工作;

當(dāng)所述比較電路判斷采樣電阻電壓大于或等于閾值設(shè)置電壓時，所述比較電路的輸出使得DC/AC逆變電路停止工作。

過流保護(hù)電路通過包括動態(tài)閾值設(shè)置電路和穩(wěn)態(tài)閾值設(shè)置電路的閾值設(shè)置電路使得參考電壓被設(shè)置為具有可變閾值，即能夠從初始的高閾值減小到穩(wěn)定的低閾值，從而通過實時比較電流采樣電阻電壓與可變閾值來判斷是否觸發(fā)保護(hù)操作。其中，疊加的動態(tài)閾值能夠用于增強(qiáng)車載逆變器的啟動能力，而穩(wěn)態(tài)低閾值能夠用于保證過流保護(hù)電路當(dāng)車載逆變器啟動后穩(wěn)定工作時如果出現(xiàn)過流能夠及時觸發(fā)。

圖3 車載逆變器的過流保護(hù)電路實現(xiàn)的可變閾值與現(xiàn)有過流保護(hù)電路的固定閾值的比較示圖;

當(dāng)所述動態(tài)閾值設(shè)置電路在電容充電過程中時，使得輸出的閾值設(shè)置電壓具有動態(tài)電壓閾值;當(dāng)所述動態(tài)閾值設(shè)置電路在電容充電完成后，使得輸出的閾值設(shè)置電壓固定為穩(wěn)態(tài)電壓閾值;當(dāng)所述動態(tài)閾值設(shè)置電路在電容放電過程中時，所述保護(hù)電路用于組成放電回路以保護(hù)所述比較電路。

車載逆變器的過流保護(hù)方法步驟如下：

S1、獲取設(shè)置在車載逆變器的DC/AC逆變電路的電流采樣電阻的電壓;

S2、獲取具有從高到低的可變電壓閾值的閾值設(shè)置電壓;

S3、實時比較所獲取的電流采樣電阻電壓與所獲取的閾值設(shè)置電壓的大小，若所采樣的電壓小于所獲取的閾值設(shè)置電壓，則轉(zhuǎn)至步驟S4，若所采樣的電壓大于或等于所獲取的閾值設(shè)置電壓，則轉(zhuǎn)至步驟S5;

S4、車載逆變器的DC/AC逆變電路正常工作;

S5、車載逆變器的DC/AC逆變電路停止工作。

圖5 車載逆變器的模塊框圖。

在車載逆變器的電流檢測電路中，會使用霍爾電流傳感器，我們可以把電流檢測分為幾個范圍。

1，檢測5A到70A的直流或交流電流。

檢測5A到50A的直流或交流電一般選用芯片式的霍爾電流傳感器，比如

CH701電流傳感器IC，是工業(yè)、汽車、商業(yè)和通信系統(tǒng)中交流或直流電流傳感的經(jīng)濟(jì)而精確的解決方案。小封裝是空間受限應(yīng)用的理想選擇，同時由于減少了電路板面積而節(jié)省了成本。典型應(yīng)用包括電機(jī)控制、負(fù)載檢測和管理、開關(guān)電源和過電流故障保護(hù)。

CH701可以檢測到50A峰值的電流。

如果需要檢測更大電流，需要更高的隔離電壓，可以選擇更大電流范圍的產(chǎn)品，比如16腳的CH701W系列，電流范圍可以到70A，絕緣耐壓可以到4800Vrms：

2，檢測50A到200A的直流或交流電流。

可以選用直插型的電流傳感器

CH704 是專為大電流檢測應(yīng)用開發(fā)的隔離集成式電流傳感芯片。CH704 內(nèi)置 0.1 mΩ 的初級導(dǎo)體電阻，有效降低芯片發(fā)熱支持大電流檢測：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。其內(nèi)部集成獨特的溫度補(bǔ)償電路以實現(xiàn)芯片在 -40 到150度全溫范圍內(nèi)良好的一致性。出廠前芯片已做好靈敏度和靜態(tài)(零電流)輸出電壓的校準(zhǔn)，在全溫度范圍內(nèi)提供 ±2% 的典型準(zhǔn)確性。