IPM过流保护及延时恢复电路的制作方法

本实用新型涉及IPM(智能功率模块)过流保护技术领域，具体讲是一种IPM过流保护及延时恢复电路。

背景技术：

IPM是一种先进的功率开关器件，兼有GTR(大功率晶体管)高电流、低饱和电压和高耐压的优点，以及MOSFET(场效应晶体管)高输入阻抗、高开关频率和低驱动功率的优点。而且IPM内部集成了逻辑、控制、检测和保护电路，使用起来方便，不仅减少了系统的体积，缩短了开发时间，也增强了系统的可靠性，适应了当今功率器件的发展方向，IPM在功率电子领域得到了越来越广泛的应用。

现有技术IPM的供电电压为直流电压，用以驱动IPM工作。IPM的三相U、V、W与电机连接，用来驱动电机运转。当IPM的相与相之间发生短路时，其能够通过一个保护电路进行保护。而当IPM的相与地发生短路时，由于其直接流向接地端，而无法通过保护电路进行保护，从而导致IPM无法停止工作而损坏；或保护后立即启动，导致电机因频繁启动而过热损坏。因此，基于上述原因，亟待需要一种IPM过流保护及延时恢复电路，该IPM过流保护电路能够有效监测相与地之间的短路且能够在短路发生时将短路信号回传给IPM以进行短路保护且使保护保持一段时间而避免过于频繁启动。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是，提供一种IPM过流保护及延时恢复电路，该IPM过流保护电路能够有效监测相与地之间的短路且能够在短路发生时将短路信号回传给IPM以进行短路保护且使保护保持一段时间而避免过于频繁启动。

本实用新型的技术方案是，提供一种IPM过流保护及延时恢复电路，包括IPM，所述的IPM过流保护及延时恢复电路还包括保护延时恢复电路以及用于采集IPM工作电源电流的信号采样电路；所述信号采样电路的输入端与IPM的工作电源连接，所述信号采样电路的输出端与保护延时恢复电路的输入端连接；所述保护延时恢复电路的输出端与IPM的电流信号检测输入端连接。

所述的信号采样电路包括信号采样芯片和电阻R12、R13、R14、R15、R16；所述电阻R12的一端与公共接地端连接，所述电阻R12的另一端与保护延时恢复电路、信号采样芯片的OUT脚连接；所述信号采样芯片的GND端与公共接地端连接；所述信号采样芯片的RA端与电阻R16的一端连接，所述电阻R16的另一端与信号采样芯片的IN端、IPM的工作电源电压输入端、电阻R15的一端、电阻R16的一端、电容C3的一端连接；所述信号采样芯片的LOAD端与电容C3的另一端、电阻R13的一端连接；所述电阻R13的另一端、电阻R14的另一端、电阻R15的另一端与信号采样芯片的电源端连接。

所述的保护延时恢复电路，包括第一比较电路，用于第一基准电压与采样电压信号相比较的第一比较电路；所述的第一比较电路输入第一基准电压和采样电压信号；第二比较电路，用于第二基准电压与第一比较电路输出电压相比较的第二比较电路；所述的第二比较电路输入第二基准电压和第一比较电路输出电压，所述的第二比较电路输出过流保护信号；充放电延时电路，通过充放电使得在一段时间内处于保护状态；所述的充放电延时电路与第一比较电路、第二比较电路均电连接。

所述的充放电延时电路包括充放电电路和受第二比较电路控制的保护状态保持电路；所述的充放电电路与第一比较电路、第二比较电路均电连接。

所述的充放电电路包括电阻R4、R5，二极管D1、D2以及电容C1；所述电阻R5的一端与第一电源正极连接，所述电阻R5的另一端与第一比较电路的输出端、电容C1的一端连接；所述电容C1的另一端与二极管D1的阳极、二极管D2的阴极连接；所述二极管D1的阴极与电阻R4的一端、第二比较电路的输入端连接；所述电阻R4的另一端、二极管D2的阳极均与公共接地端连接。

所述的保护状态保持电路包括电阻R1、R2、R3以及PNP型三极管Q1；所述PNP型三极管Q1的e极与第二电源的正极、电阻R3的一端连接；所述PNP型三极管Q1的b极与电阻R2的一端连接；所述PNP型三极管Q1的c极与电阻R1的一端连接；所述电阻R2的另一端、电阻R3的另一端均与第二比较电路的输出端连接；所述电阻R1的另一端与公共接地端连接。

采用以上结构后，本实用新型与现有技术相比，具有以下优点：

本实用新型IPM过流保护及延时恢复电路的信号采样电路的输入端与IPM的工作电源连接，所述信号采样电路的输出端与保护延时恢复电路的输入端连接；所述保护延时恢复电路的输出端与IPM的信号输入端连接。而当IPM的相与地发生短路时，会导致IPM的电源输入电流增大，信号采样电路检测到之后，输送信号给保护延时恢复电路，保护延时恢复电路启动发送信号给IPM，IPM停止工作以进行保护。从上面的描述可以看出，本发明IPM过流保护电路能够有效监测相与地之间的短路且能够在短路发生时将短路信号回传给IPM以进行短路保护且使保护保持一段时间而避免过于频繁启动。

附图说明

图1是本实用新型IPM过流保护及延时恢复电路的电路框图。

图2是本实用新型IPM过流保护及延时恢复电路的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1、图2所示，本实用新型IPM过流保护及延时恢复电路，IPM与电机电连接；

一种IPM过流保护及延时恢复电路，包括IPM，所述的IPM过流保护及延时恢复电路还包括保护延时恢复电路以及用于采集IPM工作电源电流的信号采样电路；所述信号采样电路的输入端与IPM的工作电源连接，所述信号采样电路的输出端与保护延时恢复电路的输入端连接；所述保护延时恢复电路的输出端与IPM的电流信号检测输入端连接。

所述的信号采样电路包括信号采样芯片和电阻R12、R13、R14、R15、R16；所述电阻R12的一端与公共接地端连接，所述电阻R12的另一端与保护延时恢复电路、信号采样芯片的OUT脚连接；所述信号采样芯片的GND端与公共接地端连接；所述信号采样芯片的RA端与电阻R16的一端连接，所述电阻R16的另一端与信号采样芯片的IN端、IPM的工作电源电压输入端、电阻R15的一端、电阻R16的一端、电容C3的一端连接；所述信号采样芯片的LOAD端与电容C3的另一端、电阻R13的一端连接；所述电阻R13的另一端、电阻R14的另一端、电阻R15的另一端与信号采样芯片的电源端(24脚P端)连接。在本实施例中，信号采样芯片的型号为HV7802。

保护延时恢复电路，包括第一比较电路，用于第一基准电压与采样电压信号相比较的第一比较电路；所述的第一比较电路输入第一基准电压和采样电压信号；即第一比较电路的一输入端输入第一基准电压、第一比较电路的另一输入端输入采样电压信号。

第二比较电路，用于第二基准电压与第一比较电路输出电压相比较的第二比较电路；所述的第二比较电路输入第二基准电压和第一比较电路输出电压，所述的第二比较电路输出过流保护信号；即第二比较电路的一输入端输入第二基准电压、第二比较电路的另一输入端输入第一比较电路的输出电压。

充放电延时电路，通过充放电使得在一段时间内处于保护状态；所述的充放电延时电路与第一比较电路、第二比较电路均电连接。

所述的充放电延时电路包括充放电电路和受充放电电路控制的保护状态保持电路；所述的充放电电路与第一比较电路、第二比较电路均电连接。

所述的充放电电路包括电阻R4、R5，二极管D1、D2以及电容C1；所述电阻R5的一端与第一电源正极连接，所述电阻R5的另一端与第一比较电路的输出端、电容C1的一端连接；所述电容C1的另一端与二极管D1的阳极、二极管D2的阴极连接；所述二极管D1的阴极与电阻R4的一端、第二比较电路的输入端连接；所述电阻R4的另一端、二极管D2的阳极均与公共接地端连接。在本实施例中，C1的作用是充放电，控制充放电的时间，R4位放电电阻；第一电源正极电压为+15V，第二电源正极电压为+5V。

所述的充放电电路还包括一用于快速放电的PNP型三极管Q2，所述PNP型三极管Q2的e极与二极管D1的阴极连接；所述PNP型三极管Q2的b极与二极管D2的阴极连接；所述PNP型三极管Q2的c极与公共接地端连接。

所述的充放电电路还包括一用于限定电流的电阻R6，所述的电阻R6设在第一比较电路的输出端与电容C1的一端之间，所述电阻R6的一端与第一比较电路的输出端连接，所述电阻R6的另一端与电容C1的一端连接。

所述的保护状态保持电路包括电阻R1、R2、R3以及PNP型三极管Q1；所述PNP型三极管Q1的e极与第二电源的正极、电阻R3的一端连接；所述PNP型三极管Q1的b极与电阻R2的一端连接；所述PNP型三极管Q1的c极与电阻R1的一端连接；所述电阻R2的另一端、电阻R3的另一端均与第二比较电路的输出端连接；所述电阻R1的另一端与公共接地端连接。

所述的保护延时恢复电路还包括RC滤波电路，所述的RC滤波电路包括电阻R7和电容C2，所述的电阻R7串联在第一比较电路的输入端与采样电压信号输入端之间；所述的电容C2串联在电阻R1的另一端与公共接地端之间。第二比较器U2的输出端7脚与IPM的15脚CIN端连接。

所述的第一比较电路、第二比较电路均为比较器电路。如图2所示，在本实施例中，采用的第一比较电路、第二比较电路均为比较器电路，第一比较电路采用电阻R8、R9设定基准电压，也可以直接供给基准电压；第二比较电路采用电阻R10、R11设定基准电压，也可以直接供给基准电压。在本实施例中，第一比较电路中的比较器U1、第二比较电路中比较器U2为一个合二为一的集成器件，两者共用电源。

所述的第一比较电路、第二比较电路均为运算放大器电路。采用运算放大器电路为本领域技术人员所熟知的替换，因此应在本发明的保护范围内。

本发明的工作原理是：1.正常工作：R7的采样输入电压值小于第一基准电压值，比较器U的1引脚输出低电平；电容C1的右端电压经过R5和R6分压后值非常小，电容C1的左端电压几乎为零，此时6引脚电压值小于5引脚值(第二基准电压)，比较器U1的7引脚输出高电平；硬件工作正常，软件采样信号正常不采取保护。

2.保护触发与保持：当R7的采样输入电压值大于第一基准电压值，比较器IC1A的1引脚瞬时输出低电平；经R6、C1、D1使U2的6脚电压也即时提高，U2翻转和输出低电平，三极管Q1基极电阻R2产生电流和三极管Q1饱和，虽然输入的窄脉冲很快消失，但三极管Q1的饱和，经R8会维持U1的3脚电压值一直高于2脚电压值；电容C1的右边电压保持不变，C1上的电压会不断增大，但D1的负端电压会持续一段时间都大于U2的5脚电压值，所以U2的输出端7引脚一直输出低电平，硬件和软件采样到信号采取回路保护。

3.保护解除：保护触发后电容C1经15V、R5、D1、R4回路开始充电，随着C1上的电压逐步升高，D1和6脚的电压开始下降，当D1负端电压下降小于U2的5脚电压值时，7引脚输出高电平；硬件和软件采样信号恢复正常重新开始工作，此时R7的采样输入电压＜U1的2脚电压值，正常工作。

以上仅就本实用新型的最佳实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅限于以上实施例，其具体结构允许有变化。但凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。