基于APFC的硬件保护电路制造技术

本发明专利技术公开了一种基于APFC的硬件保护电路，电流采样单元，用于提供第一电压信号；电流比较单元，用于发送第一触发信号给APFC驱动模块或电压比较单元；电压采样单元，用于检测APFC电路中直流回路输出的第一直流电压；电压比较单元，用于发送第二触发信号给APFC驱动模块或电流比较单元；APFC驱动模块，用于检测到第一触发信号、第二触发信号中的任何一个时，切断MCU输出给功率器件的PWM脉冲信号，PWM脉冲信号用于驱动功率器件的导通和关断。该硬件保护电路既能够对功率器件的过电流进行保护，又能够对整个回路的过电压进行保护，同时又能保证电路工作的可靠性高且生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及功率因数校正
，具体讲是一种基于APFC的硬件保护电路。
技术介绍
在国家倡导节能减排的背景下，变频空调因其节能、快适性等诸多特点，成为国家鼓励发展的政策之一。为达到国家“3C”强制认证的要求，电流谐波抑制成为变频空调厂家必须解决的问题；由于传统的无源PPFC(LC无源滤波器)抑制谐波方式无法解决国家所倡导的高能效变频空调产品，所以有源APFC(有源功率因数校正电路)日渐成为变频空调行业内的主流方案。由于变频空调所使用的环境复杂多样、恶劣状态较多(如雷击、电源瞬停、电源急变、电源异常等)、同时运行功率宽、频率高、负载波动大等特点，对有源APFC的可靠性设计提出了很高的要求，其中过电流、过电压的保护更是研究的重点和难点。在现有变频空调控制板中，有源APFC的过电流、过电压保护回路设计基本都采用先通过硬件回路采样检测出过电流、过电压的信号后，将比较器或运算放大器转换成的电平信号反馈回MCU，再由软件运算处理输出停止APFC的PWM出力驱动信号，最后通过硬件驱动回路关断功率器件的动作，从而起到保护作用。现有技术变频空调控制板的保护响应时间由硬件检出反馈时间、软件处理时间、硬件出力驱动处理时间三部分组成；其中软件处理时间又包含MCU芯片内部的硬件响应时间和软件程序运算时间，再考虑噪音的干扰、程序软件中需设定滤噪时间(此点根据不同设计滤噪能力要求存在差异)，总响应时间可能超过功率器件耐瞬间过电流冲击的时间，存在过电流损坏的风险；同理，当DC负荷突变、或电源电压突变时，DC电压会突然增大；如若保护响应时间较慢，PFC仍将继续出力，会进一步增大DC电压的增幅，从而使DC电压超出一些电子元器件的耐电压限值，引起过压损坏，所以有必要设计纯硬件保护回路，提高保护响应时间。当然，也可选用高响应速度和高抗干扰性能的MCU芯片来设计，但成本会大幅上升。中国国家知识产权局网站上公布了一种有源PFC的硬件保护电路，该硬件保护既能够对功率器件的过电流进行保护，又能够对整个回路的过电压进行保护。但是该硬件保护电路的结构较为复杂，因此不仅会影响保护电路的工作可靠性，而且会导致保护电路的生产成本较高。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是，提供一种基于APFC的硬件保护电路，该硬件保护电路既能够对功率器件的过电流进行保护，又能够对整个回路的过电压进行保护，同时又能保证电路工作的可靠性高且生产成本低。本专利技术的技术方案是，提供一种基于APFC的硬件保护电路，包括功率器件过电流保护模块、直流电压过电压保护模块以及APFC驱动模块；所述的功率器件过电流保护模块包括电流采样单元和电流比较单元，所述电流采样单元的采样信号输送给电流比较单元；所述的直流电压过电压保护模块包括电压采样单元和电压比较单元，所述电压采样单元的采样信号输送给电压比较单元和MCU；所述的电流采样单元，用于检测APFC电路中功率器件上流过的第一电流信号，并将该第一电流信号转化为对应的第一电压信号；所述的电流比较单元，用于当该第一电压信号超过第一预定门限电压时，发送第一触发信号给所述APFC驱动模块或电压比较单元；所述的电压采样单元，用于检测APFC电路中直流回路输出的第一直流电压；所述的电压比较单元，用于当该第一直流电压超过第二预定门限电压时，发送第二触发信号给所述APFC驱动模块或电流比较单元；所述APFC驱动模块，用于检测到第一触发信号、第二触发信号中的任何一个时，切断MCU输出给所述功率器件的PWM脉冲信号，所述的PWM脉冲信号用于驱动功率器件的导通和关断。所述的电流比较单元发送第一触发信号给所述APFC驱动模块，所述的电压比较单元发送第二触发信号给所述APFC驱动模块。所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。所述的电流比较单元发送第一触发信号给所述电压比较单元，所述的电压比较单元发送第二触发信号给所述APFC驱动模块。所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。所述电压比较单元发送第二触发信号给电流比较单元，所述的电流比较单元发送第一触发信号给APFC驱动模块。所述的电流比较单元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块。所述的APFC驱动模块为三极管式驱动模块或C-MOS管式驱动模块或光耦式驱动模块。所述的三极管式驱动模块包括电阻R15、电阻R16、电阻R17以及三极管Q2；所述电阻R15的一端与MCU连接；所述电流比较单元和/或电压比较单元与电阻R15的另一端连接；所述电阻R15的另一端还与电阻R16的一端、三极管Q2的b极连接；所述三极管Q2的c极与电阻R17的一端、APFC电路中的功率器件连接；所述电阻R17的另一端与0～24V电源连接；所述三极管Q2的e极与电阻R16的一端、公共接地端连接。采用以上结构后，本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：本专利技术提供的基于APFC的硬件保护电路，全部由硬件来实现保护，硬件电路的动作时间比软硬结合的动作时间要短得多，这样可以更及时地对过电流或者过电压进行保护。本专利技术既可以对功率器件的过电流进行保护，又可以对整个回路的过电压进行保护，无论是过电压还是过电流均触发保护，APFC驱动模块将停止输送给功率器件PWM脉冲信号，这样功率器件将断开，以避免对功率器件造成损坏。这样，即使MCU的响应处理速度较慢，仍然输出PWM脉冲信号，但是APFC驱动模块已经拦截了该PWM脉冲信号，因此，该硬件保护电路可以及时有效地对APFC中的过电流或者过电压进行保护。由于本专利技术硬件保护电路与对比文件相比，结构较为简单，因此不仅能保证保护电路的工作可靠性，而且能使得保护电路的生产成本较低。作为优选，本专利技术在采用硬件保护的同时又将电流比较单元发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的信号处理后发送信号给APFC驱动模块，从而在实现全硬件保护的同时又实现了软硬件的保护，实现了双重的保护，从而不仅进一步提高保护电路的工作可靠性，而且也不会额外增加成本。附图说明图1是本专利技术基于APFC的硬件保护电路的实施例一电路框图。图2是本专利技术基于APFC的硬件保护电路的实施例一电路原理图。图3是本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于APFC的硬件保护电路，其特征在于：包括功率器件过电流保护模块、直流电压过电压保护模块以及APFC驱动模块；所述的功率器件过电流保护模块包括电流采样单元和电流比较单元，所述电流采样单元的采样信号输送给电流比较单元；所述的直流电压过电压保护模块包括电压采样单元和电压比较单元，所述电压采样单元的采样信号输送给电压比较单元和MCU；所述的电流采样单元，用于检测APFC电路中功率器件上流过的第一电流信号，并将该第一电流信号转化为对应的第一电压信号；所述的电流比较单元，用于当该第一电压信号超过第一预定门限电压时，发送第一触发信号给所述APFC驱动模块或电压比较单元；所述的电压采样单元，用于检测APFC电路中直流回路输出的第一直流电压；所述的电压比较单元，用于当该第一直流电压超过第二预定门限电压时，发送第二触发信号给所述APFC驱动模块或电流比较单元；所述APFC驱动模块，用于检测到第一触发信号、第二触发信号中的任何一个时，切断MCU输出给所述功率器件的PWM脉冲信号，所述的PWM脉冲信号用于驱动功率器件的导通和关断。

【技术特征摘要】
1.一种基于APFC的硬件保护电路，其特征在于：包括功率器件过电流保护模块、直
流电压过电压保护模块以及APFC驱动模块；所述的功率器件过电流保护模块包括电流采
样单元和电流比较单元，所述电流采样单元的采样信号输送给电流比较单元；所述的直流
电压过电压保护模块包括电压采样单元和电压比较单元，所述电压采样单元的采样信号输
送给电压比较单元和MCU；
所述的电流采样单元，用于检测APFC电路中功率器件上流过的第一电流信号，并将
该第一电流信号转化为对应的第一电压信号；
所述的电流比较单元，用于当该第一电压信号超过第一预定门限电压时，发送第一触
发信号给所述APFC驱动模块或电压比较单元；
所述的电压采样单元，用于检测APFC电路中直流回路输出的第一直流电压；
所述的电压比较单元，用于当该第一直流电压超过第二预定门限电压时，发送第二触
发信号给所述APFC驱动模块或电流比较单元；
所述APFC驱动模块，用于检测到第一触发信号、第二触发信号中的任何一个时，切
断MCU输出给所述功率器件的PWM脉冲信号，所述的PWM脉冲信号用于驱动功率器件的导
通和关断。
2.根据权利要求1所述基于APFC的硬件保护电路，其特征在于：所述的电流比较单
元发送第一触发信号给所述APFC驱动模块，所述的电压比较单元发送第二触发信号给所
述APFC驱动模块。
3.根据权利要求2所述基于APFC的硬件保护电路，其特征在于：所述的电流比较单
元还发送第一触发信号给MCU，所述的电压采样单元还发送采样信号给MCU，MCU将收到的
信号处理后发送信号给APFC驱动模块。
4.根据权利要求1所述基...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐锦清，
申请(专利权)人：杭州先途电子有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33