車載逆變器的過流保護電路和方法介紹

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，但并不能完全保護車載逆變器。而為了有效地保護車載逆變器，會在車載逆變器的逆變控制電路中包括過流保護電路。對于現(xiàn)有的過流保護電路，過流保護閾值被設(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，過流保護電路并不能及時觸發(fā)保護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)過流保護電路的保護而造成電器設(shè)備無法正常啟動并工作。

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

圖2 車載逆變器的過流保護電路的一種實施例的電路

車載逆變器的過流保護電路，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比較電路的保護電路;

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)保護操作。其中，疊加的動態(tài)閾值能夠用于增強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電路實現(xiàn)的可變閾值與現(xiàn)有過流保護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，所述保護電路用于組成放電回路以保護所述比較電路。

車載逆變器的過流保護方法步驟如下：

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)用包括電機控制、負載檢測和管理、開關(guān)電源和過電流故障保護。

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，在全溫度范圍內(nèi)提供 ±2% 的典型準確性。