全文摘要
本实用新型涉及一种IPM过电流及过温保护电路，包括，与IPM模块连接的信号输入端，与MCU模块连接的信号输出端，以及连接在信号输入端与信号输出端之间的比较电路，所述比较电路包括，基准电压输出电路，与电源连接；比较器，其一输入端与基准电压输出电路连接，以接收基准电压信号，另一输入端通过所述信号输入端与IPM模块连接，比较器的输出端通过所述信号输出端与MCU模块连接；所述信号输入端与IPM模块的温度检测和过电流信号共用输出口连接；所述比较器对基准电压和信号输入端的电压进行比较，并将比较结果输送至MCU模块，使所述MCU模块根据比较结果控制IPM模块的运行状态。本实用新型只占用单片机的一个引脚，并能实现在过流和过温时为IPM提供保护。
主设计要求
1.一种IPM过电流及过温保护电路，包括，用于与IPM模块连接的信号输入端，用于与MCU模块连接的信号输出端，以及连接在信号输入端与信号输出端之间的比较电路，其特征在于：所述比较电路包括，基准电压输出电路，与电源连接，并配置为输出一基准电压；比较器，其一输入端与基准电压输出电路连接，以接收基准电压信号，另一输入端通过所述信号输入端与IPM模块连接，比较器的输出端通过所述信号输出端与MCU模块连接；所述信号输入端与IPM模块的温度检测和过电流信号共用输出口连接；所述比较器配置为对基准电压和信号输入端的电压进行比较，并将比较结果输送至MCU模块。
设计方案
1.一种IPM过电流及过温保护电路，包括，用于与IPM模块连接的信号输入端，用于与MCU模块连接的信号输出端，以及连接在信号输入端与信号输出端之间的比较电路，其特征在于：所述比较电路包括，
基准电压输出电路，与电源连接，并配置为输出一基准电压；
比较器，其一输入端与基准电压输出电路连接，以接收基准电压信号，另一输入端通过所述信号输入端与IPM模块连接，比较器的输出端通过所述信号输出端与MCU模块连接；
所述信号输入端与IPM模块的温度检测和过电流信号共用输出口连接；
所述比较器配置为对基准电压和信号输入端的电压进行比较，并将比较结果输送至MCU模块。
2.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路，其特征在于：所述比较电路还包括一比较电阻R3，所述比较电阻R3的一端与电源连接，另一端通过信号输入端与IPM模块内的热敏电阻构成串联连接。
3.根据权利要求2所述的一种IPM过电流及过温保护电路，其特征在于：所述比较电阻R3的阻值配置为与所述热敏电阻在某温度下的阻值相同，该温度为IPM模块的保护温度。
4.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路，其特征在于：所述基准电压输出电路包括串联连接的电阻R1和电阻R2，所述比较器的一输入端连接在电阻R1和电阻R2之间。
5.根据权利要求4所述的一种IPM过电流及过温保护电路，其特征在于：所述电阻R1和电阻R2的阻值相同，所述基准电压为电源电压的1\/2。
6.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路，其特征在于：所述比较器的输出端与信号输出端之间还设有一电阻R5，所述电阻R5通过电阻R4与电源连接。
7.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路，其特征在于：所述比较器的输入端和输出端还分别通过一电容接地连接。
8.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路，其特征在于：所述基准电压加在比较器的反向输入端，所述IPM模块的输出信号加在比较器的同相输入端。
9.根据权利要求1所述的一种IPM过电流及过温保护电路，其特征在于：所述温度检测和过电流信号共用输出口为IPM模块的VFO输出口，所述IPM模块的型号为IKCM15L60。
设计说明书
技术领域
本实用新型涉及IPM保护电路，尤其是一种IPM过电流及过温保护电路。
背景技术
随着电力电子行业的发展，IPM的使用领域越来越宽广，相对于普通IGBT+驱动方案，工程师们更注重这种智能、小型化的IPM方案。在IPM使用时，需要对其进行保护，在过流和过温的情况下，需要使IPM停止工作，以避免其损毁。申请号为201620760332.4的中国实用新型专利公开了一种基于DSP和IPM模块的变频器保护电路，包括：主控制器电路、IPM模块电路、过压保护电路、过温保护电路、过流保护电路和故障封锁电路；其应用TI公司的DSP控制芯片TMS320LF2406和IR公司的智能功率模块IPM模块IRAMS10UP60B，通过采样直流母线电压，IPM模块内部的温度和电流信号传递给主控制器TMS320LF2406，进行数据对比和分析，判断电路是否出现过电压、过温和过流等危险状况，如果出现危险，主控制器发出封锁信号FAULT和PDPINTA，其中FAULT用于封锁IPM模块的SVPWM脉冲，PDPINTA封锁TMS320LF2406产生的六路SVPWM脉冲，同时TMS320LF2406发出IPM_EN信号封锁74AC244，实现了基于软硬件的多方位，多重的闭环电路保护，实现了变频器的安全可靠运行。该专利的过温保护电路、过流保护电路分别单独占用主控制器(单片机)的一个输入引脚，造成引脚资源浪费，且其电路结构也比较复杂。
鉴于此提出本实用新型。
实用新型内容
本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种的IPM过电流及过温保护电路，只占用单片机的一个引脚，并能实现在过流和过温时为IPM提供保护。
为了实现该目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种IPM过电流及过温保护电路，包括，用于与IPM模块连接的信号输入端，用于与MCU模块连接的信号输出端，以及连接在信号输入端与信号输出端之间的比较电路，所述比较电路包括，
基准电压输出电路，与电源连接，并配置为输出一基准电压；
比较器，其一输入端与基准电压输出电路连接，以接收基准电压信号，另一输入端通过所述信号输入端与IPM模块连接，比较器的输出端通过所述信号输出端与MCU模块连接；
所述信号输入端与IPM模块的温度检测和过电流信号共用输出口连接；
所述比较器配置为对基准电压和信号输入端的电压进行比较，并将比较结果输送至MCU模块，使所述MCU模块根据比较结果控制IPM模块的运行状态。
进一步，所述比较电路还包括一比较电阻R3，所述比较电阻R3的一端与电源连接，另一端通过信号输入端与IPM模块内的热敏电阻构成串联连接。
进一步，所述比较电阻R3的阻值配置为与所述热敏电阻在某温度下的阻值相同，该温度为IPM模块的保护温度。
进一步，所述基准电压输出电路包括串联连接的电阻R1和电阻R2，所述比较器的一输入端连接在电阻R1和电阻R2之间。
进一步，所述所述电阻R1和电阻R2的阻值相同，所述基准电压为电源电压的1\/2。
进一步，所述比较器的输出端与信号输出端之间还设有一电阻R5，所述电阻R5通过电阻R4与电源连接。
进一步，所述比较器的输入端和输出端还分别通过一电容接地连接。
进一步，所述基准电压加在比较器的反向输入端，所述IPM模块的输出信号加在比较器的同相输入端。
进一步，所述温度检测和过电流信号共用输出口为IPM模块的VFO输出口，所述IPM模块的型号为IKCM15L60。
采用本实用新型所述的技术方案后，带来以下有益效果：
本实用新型的信号输出端只占用MCU模块(单片机)的一个引脚，在IPM过流和过温时均能触发MCU动作，使其控制IPM模块停止工作，实现对IPM模块的保护，相对于传统的IPM保护电路需要占用至少两个MCU引脚而言，由于本实用新型只占用MCU的一个引脚，因此一块MCU模块可以控制更多的IPM模块，有效降低了MCU模块的采购数量和使用成本，且整体电路结构更加简单，稳定性更好。
附图说明
图1：本实用新型实施例的电路原理图；
图2：本实用新型实施例中的IPM模块的内部电气原理图；
其中：1、IPM模块 2、比较电路 3、MCU模块 4、信号输入端 5、信号输出端。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的描述。
如图1和图2所示，一种IPM过电流及过温保护电路，包括，用于与IPM模块1连接的信号输入端4，用于与MCU模块3连接的信号输出端5，以及连接在信号输入端4与信号输出端5之间的比较电路2。本实施例中所述的IPM模块1的型号为IKCM15L60，但并不局限于此，IKCM15L60型的IPM模块1将温度保护和过电流保护作为一个管脚VFO输出。其内部设有热敏电阻Thermistor，热敏电阻Thermistor串联在管脚VFO和管脚VSS之间，其中管脚VSS接地。
所述比较电路2包括，基准电压输出电路、比较器ICA和比较电阻R3。
所述基准电压输出电路与电源VCC连接，并配置为输出一基准电压。具体地，所述基准电压输出电路包括串联连接的电阻R1和电阻R2，其中电阻R1的一端与电源VCC连接，电阻R2的一端接地，电阻R1和电阻R2的阻值相同，每个电阻上的电压均为电源VCC电压的1\/2。
所述比较器ICA的反向输入端与基准电压输出电路连接，以接收基准电压信号，具体为，比较器ICA的反向输入端连接在电阻R1和电阻R2之间，这样使得输入比较器ICA的基准电压为电源VCC电压的1\/2。所述比较器ICA的同相输入端通过所述信号输入端4与IPM模块1连接，具体地为信号输入端4与IPM模块1的温度检测和过电流信号共用输出口连接，即管脚VFO。所述比较器ICA的输出端通过所述信号输出端5与MCU模块3连接。
所述比较器ICA的作用是对基准电压和信号输入端4的电压进行比较，在输出端则以高电平或低电平来反映比较结果，并将比较结果输送至MCU模块3，使所述MCU模块3根据比较结果控制IPM模块1的运行状态。具体地，当信号输入端4的电压大于基准电压时，所述比较器ICA配置为输出高电平信号，MCU模块3控制IPM模块1保持运行状态；当信号输入端4的电压小于基准电压时，所述比较器ICA配置为输出低电平信号，MCU模块3控制IPM模块1停止运行。
过流保护的过程为：当IPM模块1过电流时，ITRIP电流检测触发致使管脚VFO输出低电平，通过与比较器ICA的基准电压进行比较，输出低电平到MCU模块3，MCU模块3检测到电平翻转，从而关断六路PWM输出，使IPM模块1停止工作，进而保护IPM模块1不受损坏。
所述比较电阻R3的一端与电源VCC连接，另一端通过信号输入端4与IPM模块1内的热敏电阻Thermistor构成串联连接，热敏电阻Thermistor的阻值会随着温度的变化而发生改变，具体地，热敏电阻Thermistor为NTC电阻，温度越高时电阻值越低。由于热敏电阻Thermistor与比较电阻R3串联，当热敏电阻Thermistor的阻值发生变化时，将使得信号输入端4的电压发生变化，当信号输入端4的电压小于基准电压时，将触发MCU模块3控制IPM模块1停止运行。
优选地，所述比较电阻R3的阻值配置为与所述热敏电阻Thermistor在某温度下的阻值相同，该温度为IPM模块1的保护温度。
过温保护的过程为：当外界温度高于保护温度时，热敏电阻Thermistor的阻值将小于比较电阻R3，使得信号输入端4的电压小于基准电压，比较器ICA输出低电平信号到MCU模块3，MCU模块3检测到电平翻转，从而关断六路PWM输出，使IPM模块1停止工作，进而保护IPM不受损坏。
优选地，所述比较器ICA的输出端与信号输出端5之间还设有一电阻R5，所述电阻R5通过电阻R4与电源VCC连接。
优选地，所述比较器ICA的输入端和输出端还分别通过一电容接地连接，起到隔直流通交流的作用。
以上所述为本实用新型的实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本实用新型的保护范围。
设计图
相关信息详情
申请码:申请号:CN201920021346.8
申请日:2019-01-07
公开号:公开日:国家:CN
国家/省市:37(山东)
授权编号:CN209562148U
授权时间:20191029
主分类号:H02H 7/12
专利分类号:H02H7/12
范畴分类:38C;
申请人:山东朗进科技股份有限公司
第一申请人:山东朗进科技股份有限公司
申请人地址:271100 山东省莱芜市高新区九龙山路006号
发明人:杜鹏;罗帅;马英华;张永利
第一发明人:杜鹏
当前权利人:山东朗进科技股份有限公司
代理人:曲艳
代理机构:11223
代理机构编号:北京元中知识产权代理有限责任公司
优先权:关键词:当前状态:审核中
类型名称:外观设计