IPM模块过流保护自动重启方法与流程

本发明涉及ipm模块过流保护自动重启方法,本发明属于电力电子技术领域，主要是在大功率控制领域，特别涉及到了智能功率电路在过流保护后硬件电路自动重启的方法。

背景技术：

电力电子行业未来功率模块正向着高耐压、大通态电流、低导通损耗、集成化、智能化高速方向发展。ipm模块是近些年来得到迅猛发展的一个电力电子发展方向。ipm模块即智能功率模块，不仅把功率开关器件和驱动电路集成在一起，而且内部还集成有过压、过流、过热等故障检测电路。过流故障产生时，ipm模块内部可以进行处理，也可以将ipm内部产生的过流故障信号，采用外送的方式，送到mcu单元进行处理，处理完后再送入ipm，形成闭环控制。当过流故障产生时，通常将电路状态锁存是一种较安全的方法，尤其针对大功率的ipm模块，但是该方法需要重新启动电路才可以使ipm模块在过流故障消失后重新工作。针对ipm模块内部和外部处理过流故障信号，重启电路又分为软件控制和硬件控制。通常软件控制是通过外送故障信号的方式处理ipm模块过流故障，这种方式增加了处理时间，增加了ipm外围电路的复杂度。通常硬件控制则是在ipm模块内部具备重启电路，这样节省了ipm模块的外围电路，也节省了处理时间。但是硬件实现重启电路在周期性纳秒级窄脉冲的获得上有些困难。

技术实现要素：

现有技术从硬件实现的话，重启脉冲宽度较宽，达不到某些驱动芯片的要求；采用软件实现，则增加了ipm模块的外围电路，同时增加了延迟时间，控制精度降低。本技术是通过分频器精准控制重启间隔时间，同时采用电容延迟和异或门比较的方法，来实现精确快速窄脉冲复位。本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种ipm模块过流保护自动重启电路装置及方法。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种ipm模块过流保护自动重启电路装置，包括封装壳体、设置在封装壳体中的隔板、分别设置在隔板两侧的电控器件与驱动器件、设置在电控器件上的制冷片、设置在制冷片散热侧的散热器、与散热器连接的循环管路、与循环管路连接的循环泵体、设置在散热器和/或循环泵体一侧的风扇；

电控器件与驱动器件电连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

驱动器件包括电机、控制器或开关。

一种ipm模块过流保护自动重启电路装置，包括电控器件，电控器件包括方波信号pwm，故障信号co，输入端vcc，施密特触发器g1、g2、g3、g4，分频器u1，接地电容c1，异或门g5，与门g6、g7，驱动芯片g8，

故障信号co接施密特触发器g1的输入端，施密特触发器g1的输出端与方波信号pwm分别接分频器u1；

分频器u1输出分三路，第一路接施密特触发器g2的输入端，施密特触发器g2的输出端分别通过接地电容c1接地以及通过施密特触发器g3接异或门g5的一输入端；第二路接异或门g5的另一输入端；异或门g5的输出端接与门g6的一输入端，第三路接与门g6的另一输入端；与门g6输出端接与门g7的一输入端；

施密特触发器g1的输出端还旁接施密特触发器g4输入端，施密特触发器g4输出端接与门g7另一输入端；

驱动芯片g8对应端脚分别接方波信号pwm、输入端vcc、与门g7输出端、施密特触发器g4输入端。

作为上述技术方案的进一步改进：

还包括上拉电容c2，接地电阻r1、电阻r2、r3，输出端vout，隔离二极管d1-d3，电容c3-c5，电阻r5-r9，稳压管z1，mos管q1，以及调节二极管d4；

驱动芯片g8为驱动器件的驱动件；

输入端vcc通过上拉电容c2分两路，一路通过接地电阻r1接地，一路通过隔离二极管d1接驱动芯片g8的对应引脚，与门g7输出端经过隔离二极管d2接驱动芯片g8的对应引脚，输入端vcc分别通过电阻r2、r3分别接驱动芯片g8的对应引脚，输入端vcc直接连接驱动芯片g8的对应引脚，

输入端vcc通过电容c4接地，

驱动芯片g8的com端通过电容c3接输入端vcc，并通过电阻r8接地，

驱动芯片g8的com端通过电容c5、输入端vcc通过电阻r9输出端汇集后经过电阻r4、二极管d3接输出端vout，

驱动芯片g8的输出端通过各自对应的电阻r5-r7的输出端接mos管q1的g端，且通过稳压管z1接地，mos管q1的s端接地，在mos管q1的s端与d端之间接调节二极管d4；

在mos管q1的d端接输出端vout。

一种ipm模块过流保护自动重启方法，借助于包括电控器件，该方法首先，搭接电控器件；然后，执行以下步骤；

步骤一，首先，故障信号co经过施密特触发器g1反向运算，其高电位正常导通分频器u1，同时，方波信号pwm信号导入分频器u1；然后，通过分频器u1设置检测时间间隔，并产生周期为方波信号pwm信号整数倍的成倍方波信号，该成倍方波分三路；其次，第一路通过触发器c2-c3与时延电容c1生成窄宽度脉冲方波；再次，通过异或门g5，实现对窄宽度脉冲方波与第二路成倍方波信号进行双脉冲处理；紧接着，与门g6将双脉冲处理后信号与第三路成倍方波信号进行处理生成周期性单脉冲；

步骤二，通过与门g7与分频器u1对电路进行双控处理，当重启后信号关闭逻辑门与触发器，而使得驱动器件不受干扰，输入端vcc经过上拉电容c2导通驱动芯片g8，并通过隔离二极管d2隔离；当与门g7与分频器u1导通时候，执行步骤三；

步骤三，与门g7启动驱动器件驱动芯片g8重启，通过隔离二极管d1实现输入端vcc隔离，重启ipm模块。

作为上述技术方案的进一步改进：

如果ipm模块过流工况消除，执行步骤二，ipm模块将正常工作；

如果过流工况没有消除，则持续周期性检测执行步骤三。

电控器件包括方波信号pwm，故障信号co，输入端vcc，施密特触发器g1、g2、g3、g4，分频器u1，接地电容c1，异或门g5，与门g6、g7，驱动芯片g8，故障信号co接施密特触发器g1的输入端，施密特触发器g1的输出端与方波信号pwm分别接分频器u1；分频器u1输出分三路，第一路接施密特触发器g2的输入端，施密特触发器g2的输出端分别通过接地电容c1接地以及通过施密特触发器g3接异或门g5的一输入端；第二路接异或门g5的另一输入端；异或门g5的输出端接与门g6的一输入端，第三路接与门g6的另一输入端；与门g6输出端接与门g7的一输入端；施密特触发器g1的输出端还旁接施密特触发器g4输入端，施密特触发器g4输出端接与门g7另一输入端；驱动芯片g8对应端脚分别接方波信号pwm、输入端vcc、与门g7输出端、施密特触发器g4输入端；还包括上拉电容c2，接地电阻r1、电阻r2、r3，输出端vout，隔离二极管d1-d3，电容c3-c5，电阻r5-r9，稳压管z1，mos管q1，以及调节二极管d4；驱动芯片g8为驱动器件的驱动件；输入端vcc通过上拉电容c2分两路，一路通过接地电阻r1接地，一路通过隔离二极管d1接驱动芯片g8的对应引脚，与门g7输出端经过隔离二极管d2接驱动芯片g8的对应引脚，输入端vcc分别通过电阻r2、r3分别接驱动芯片g8的对应引脚，输入端vcc直接连接驱动芯片g8的对应引脚，输入端vcc通过电容c4接地，驱动芯片g8的com端通过电容c3接输入端vcc，并通过电阻r8接地，驱动芯片g8的com端通过电容c5、输入端vcc通过电阻r9输出端汇集后经过电阻r4、二极管d3接输出端vout，驱动芯片g8的输出端通过各自对应的电阻r5-r7的输出端接mos管q1的g端，且通过稳压管z1接地，mos管q1的s端接地，在mos管q1的s端与d端之间接调节二极管d4；在mos管q1的d端接输出端vout。

当温度高于设定阈值时候，温控器启动降温组件；执行以下步骤，首先，驱动制冷片、循环泵体以及风扇；然后，制冷片通过热接触实现吸收热，散热器通过散热器吸收制冷片吸热侧的热量；最后，通过风扇对散热器和/或循环泵体实现将热输出。

还借助于ipm模块过流保护自动重启电路装置，其包括封装壳体、设置在封装壳体中的隔板、分别设置在隔板两侧的电控器件与驱动器件、设置在电控器件上的制冷片、设置在制冷片散热侧的散热器、与散热器连接的循环管路、与循环管路连接的循环泵体、设置在散热器和/或循环泵体一侧的风扇；电控器件与驱动器件电连接。本发明采用该ipm模块过流保护自动重启电路装置的方法，可以在硬件上实现周期性纳秒级窄脉冲，从而满足某些驱动集成电路或锁存器的要求，实现ipm模块智能化。

本发明的有益效果在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的原理图。

1、封装壳体；2、电控器件；3、制冷片；4、风扇；5、循环泵体；6、驱动器件；7、隔板；8、散热器；9、循环管路。

具体实施方式

如图1-2所示，本实施例的ipm模块过流保护自动重启电路装置，包括封装壳体1、设置在封装壳体1中的隔板7、分别设置在隔板7两侧的电控器件2与驱动器件6、设置在电控器件2上的制冷片3、设置在制冷片3散热侧的散热器8、与散热器8连接的循环管路9、与循环管路9连接的循环泵体5、设置在散热器8和/或循环泵体5一侧的风扇4；

电控器件2与驱动器件6电连接。

驱动器件6包括电机、控制器或开关。

本实施例的ipm模块过流保护自动重启电路装置，包括电控器件2，电控器件2包括方波信号pwm，故障信号co，输入端vcc，施密特触发器g1、g2、g3、g4，分频器u1，接地电容c1，异或门g5，与门g6、g7，驱动芯片g8，

故障信号co接施密特触发器g1的输入端，施密特触发器g1的输出端与方波信号pwm分别接分频器u1；

分频器u1输出分三路，第一路接施密特触发器g2的输入端，施密特触发器g2的输出端分别通过接地电容c1接地以及通过施密特触发器g3接异或门g5的一输入端；第二路接异或门g5的另一输入端；异或门g5的输出端接与门g6的一输入端，第三路接与门g6的另一输入端；与门g6输出端接与门g7的一输入端；

施密特触发器g1的输出端还旁接施密特触发器g4输入端，施密特触发器g4输出端接与门g7另一输入端；

驱动芯片g8对应端脚分别接方波信号pwm、输入端vcc、与门g7输出端、施密特触发器g4输入端。

还包括上拉电容c2，接地电阻r1、电阻r2、r3，输出端vout，隔离二极管d1-d3，电容c3-c5，电阻r5-r9，稳压管z1，mos管q1，以及调节二极管d4；

驱动芯片g8为驱动器件6的驱动件；

输入端vcc通过上拉电容c2分两路，一路通过接地电阻r1接地，一路通过隔离二极管d1接驱动芯片g8的对应引脚，与门g7输出端经过隔离二极管d2接驱动芯片g8的对应引脚，输入端vcc分别通过电阻r2、r3分别接驱动芯片g8的对应引脚，输入端vcc直接连接驱动芯片g8的对应引脚，

输入端vcc通过电容c4接地，

驱动芯片g8的com端通过电容c3接输入端vcc，并通过电阻r8接地，

驱动芯片g8的com端通过电容c5、输入端vcc通过电阻r9输出端汇集后经过电阻r4、二极管d3接输出端vout，

驱动芯片g8的输出端通过各自对应的电阻r5-r7的输出端接mos管q1的g端，且通过稳压管z1接地，mos管q1的s端接地，在mos管q1的s端与d端之间接调节二极管d4；

在mos管q1的d端接输出端vout。

本实施例的ipm模块过流保护自动重启方法，借助于包括电控器件2，该方法首先，搭接电控器件2；然后，执行以下步骤；

步骤一，首先，故障信号co经过施密特触发器g1反向运算，其高电位正常导通分频器u1，同时，方波信号pwm信号导入分频器u1；然后，通过分频器u1设置检测时间间隔，并产生周期为方波信号pwm信号整数倍的成倍方波信号，该成倍方波分三路；其次，第一路通过触发器c2-c3与时延电容c1生成窄宽度脉冲方波；再次，通过异或门g5，实现对窄宽度脉冲方波与第二路成倍方波信号进行双脉冲处理；紧接着，与门g6将双脉冲处理后信号与第三路成倍方波信号进行处理生成周期性单脉冲；

步骤二，通过与门g7与分频器u1对电路进行双控处理，当重启后信号关闭逻辑门与触发器，而使得驱动器件不受干扰，输入端vcc经过上拉电容c2导通驱动芯片g8，并通过隔离二极管d2隔离；当与门g7与分频器u1导通时候，执行步骤三；

步骤三，与门g7启动驱动器件驱动芯片g8重启，通过隔离二极管d1实现输入端vcc隔离，重启ipm模块。

如果ipm模块过流工况消除，执行步骤二，ipm模块将正常工作；

如果过流工况没有消除，则持续周期性检测执行步骤三。

当温度高于设定阈值时候，温控器启动降温组件；执行以下步骤，首先，驱动制冷片3、循环泵体5以及风扇4；然后，制冷片3通过热接触实现吸收热，散热器8通过散热器8吸收制冷片3吸热侧的热量；最后，通过风扇4对散热器8和/或循环泵体5实现将热输出。从而实现降温，保证装置低温工作。相比于直接散热，减少了电路板的振动，效率高。

ipm模块过流自动启动电路由分频器、施密特触发器、异或门、与门等组成。

分频器主要的作用是设置检测时间，可以设置为pwm信号周期的一倍周期至十倍周期。施密特触发器主要作用是设置窄脉冲的宽度，通过电容可以设置不同的脉冲宽度。可设置纳秒级脉冲宽度。异或门可以通过逻辑运算产生两个周期性窄脉冲，与门则去掉其中一个窄脉冲，形成周期性单脉冲。

这组电路由过流故障信号控制，保证在电路正常工作时该组电路不动作。只有模块产生过流时，由故障信号控制开启这组电路。

首先故障信号使分频器开始工作，产生一个方波，该方波的周期通常是pwm波形周期的1倍到10倍，根据实际需要周期可调节；这个新产生的pwm波命名为pwm1，pwm1分别进入施密特触发器、异或门和与门；进入施密特触发器后，通过电容调节，产生一定的时延，该时延长度即为最终窄脉冲的宽度，可产生纳秒级脉冲宽度；产生时延的pwm1波和原始的pwm1波进行异或操作，产生了周期性的双脉冲；该双脉冲与原始pwm1进行与操作，产生周期性单脉冲。该周期性窄脉冲会周期性重启ipm模块，如果ipm模块过流工况消除了，ipm模块将正常工作。如果过流工况没有消除，则持续周期性检测。，

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。本发明采用该ipm模块过流保护自动重启电路装置的方法，可以简化ipm模块外围电路，可以精确控制检测的时间间隔，减少处理的延迟时间，满足某些驱动集成电路或锁存器对纳秒级窄脉冲的要求，实现ipm模块智能化。