全桥逆变电路功率器件电流检测电路的制作方法

1.本发明涉及逆变电路，特别涉及一种全桥逆变电路功率器件电流检测电路。


背景技术：

2.全桥逆变电路拓扑结构如图1所示。当第一对桥臂的第一上臂功率开关器件q1、第一下臂功率开关器件q4同时导通，第二对桥臂的第二上臂功率开关器件q3、第二下臂功率开关器件q2同时关断时，电流途径是直流电源正vcc
→
第一上臂功率开关器件q1
→
变压器t原边上
→
变压器t1原边下
→
第一下臂功率开关器件q4
→
地。当第一对桥臂的第一上臂功率开关器件q1、第一下臂功率开关器件q4同时关断，第二对桥臂的第二上臂功率开关器件q3、第二下臂功率开关器件q2同时导通时，电流途径是直流电源正vcc
→
第二上臂功率开关器件q3
→
变压器t1原边下
→
变压器t1原边上
→
第二下臂功率开关器件q2
→
地。上述过程交替工作在t1原边形成交流电，完成逆变过程。
3.现有的一种全桥逆变电路功率开关器件电流检测电路如图2所示，此电路电流互感器s1位于变压器原边，通过电流采样信号id可以有效检测流过变压器t1原边的电流，也就是流过功率开关器件q1～q4的电流，但缺点是当有一个功率器件短路失效时，例如第一上臂功率开关器件q1短路失效(其它功率开关器件失效类似)，如果第二下臂功率开关器件q2开通则出现电流会直接通过第一上臂功率开关器件q1、第二下臂功率开关器件q2流入地，也就是直通现象，这种情况下电流不会流过电流互感器s1，所以输出的检测电流id不能反映流过功率开关器件的电流。所以此技术只能在电路正常工作时检测功率开关器件电流，异常情况下不能用于保护电路的信号源。
4.现有的另一种全桥逆变电路功率开关器件电流检测电路如图3所示，此电路通过检测流过直流测(图3电路中，电流互感器s1在地端，也可在直流电源正vcc端)的电流来检测流过功率开关器件q1、q2、q3、q4的电流，其优点是：当功率开关器件出现失效短路电路直通时，流过电流互感器s1的电流急剧升高，此时输出的检测电流idid也会急剧上升，可以用于异常保护电路的信号源；其缺点是：在正常工作时电流互感器s1复位是通过功率开关器件关断时变压器续流产生的反向电流进行复位，如果功率开关器件开通时间较长，关断时间较短时，复位不到位，导致输出的检测电流id偏移不能真实反映流过功率开关器件的电流，尤其是在负载变化比较大的应用场合，通过调节电流采样电路中的可调电阻r2和采样电阻r1的比例不能达到理想的检测电流id线性度。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是提供一种全桥逆变电路功率器件电流检测电路，能消除电流互感器的复位问题，确保电流互感器副边绕组输出的检测电流能真实反映流过功率开关器件的电流。
6.为解决上述技术问题，本发明提供的1全桥逆变电路功率器件电流检测电路，功率开关器件包括控制端、第一端及第二端，通过在控制端施加的pcm信号控制第一端同第二端
之间的导通或截止；全桥逆变电路的第一上臂功率开关器件q1的第二端、第二下臂功率开关器件q2的第一端同接a点；第二上臂功率开关器件q3的第二端、第一下臂功率开关器件q4的第一端同接b点；变压器t1原边线圈接在a点同b点之间；其特征在于，全桥逆变电路功率器件电流检测电路包括一电流互感器s1；
7.所述电流互感器s1，其原边绕组一端接所述第一上臂功率开关器件q1的第一端，另一端接所述第二上臂功率开关器件q3的第一端，原边绕组中间抽头接直流电源正vcc；第二下臂功率开关器件q2的第二端及第一下臂功率开关器件q4的第二端接地；或者，
8.其原边绕组一端接所述第一下臂功率开关器件q4的第二端，另一端接所述第二下臂功率开关器件q2的第二端，原边绕组中间抽头接地；第一上臂功率开关器件q1的第一端及第二上臂功率开关器件q3的第一端接直流电源正vcc；
9.所述电流互感器s1，其副边绕组用于输出检测电流。
10.较佳的，电流互感器s1原边绕组绕闭合铁心一圈到二圈。
11.较佳的，电流互感器s1副边绕组绕闭合铁心多于3圈。
12.较佳的，桥逆变电路各臂的功率开关器件q1，q2，q3，q4为晶闸管、igbt或场效应管。
13.较佳的，所述电流互感器s1，其副边侧绕组一端接第一二极管d1的正端及第二二极管d2的负端，另一端接第三二极管d3的正端及第四二极管d4的负端；
14.第一二极管d1的负端及第三二极管d3的负端同接采样电阻r1的一端；
15.第二二极管d2的正端及第四二极管d4的正端同接采样电阻r1的另一端；
16.以流过采样电阻r1的电流id作为全桥逆变电路功率器件电流检测电路输出的检测电流。
17.较佳的，所述电流互感器s1，其副边侧绕组一端接第一二极管d1的正端及可调电阻r2一端，另一端接可调电阻r2另一端及采样电阻r1的一端，采样电阻r1的另一端接第一二极管d1负端；
18.以流过采样电阻r1的电流id作为全桥逆变电路功率器件电流检测电路输出的检测电流。
19.较佳的，全桥逆变电路各臂的功率开关器件q1，q2，q3，q4为nmos管；
20.所述电流互感器s1，其副边侧绕组一端接第一二极管d1的正端、第五二极管d5的负端及可调电阻r2一端，另一端接可调电阻r2另一端、第五nmos管q5漏端及第六nmos管q6漏端；
21.第五nmos管q5栅端接第二下臂功率开关器件q2栅端；
22.第六nmos管q6栅端接第一下臂功率开关器件q4栅端；
23.第五nmos管q5源端、第六nmos管q6源端、第五二极管d5的正端及采样电阻r1的一端同接地；
24.采样电阻r1的另一端接第一二极管d1负端；
25.以流过采样电阻r1的电流作为全桥逆变电路功率器件电流检测电路输出的检测电流。
26.较佳的，第五二极管d5由一稳压管代替。
27.本发明的全桥逆变电路功率器件电流检测电路，由于电流互感器s1闭合铁心的原
边绕组中间抽头接直流电源正vcc(或地)，原边绕组两端分别接不同的上臂功率开关器件(或下臂功率开关器件)，由此，当第一对桥臂导通时流过电流互感器s1原边绕组的电流，与第二对桥臂导通时流过电流互感器s1原边绕组的电流，方向相反，这样电流互感器s1复位与全桥逆变电路的功率开关器件的开通关断的比例没有关系，即便在功率开关器件开通时间较长，关断时间较短时也能复位到位，消除了电流互感器s1的复位问题，电流互感器s1副边绕组输出的检测电流不会因电流互感器s1的复位问题而偏移，确保电流互感器s1副边绕组输出的检测电流能真实反映流过功率开关器件的电流；而且，即便全桥逆变电路的一个功率开关器件短路失效，电流互感器s1副边绕组输出的检测电流也能准确反映流过全桥逆变电路的功率开关器件的电流。该全桥逆变电路功率器件电流检测电路输出的检测电流，不仅可以用于电路控制，也可以作为异常保护电路的信号源。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
29.图1是全桥逆变电路拓扑结构；
30.图2是现有的一种全桥逆变电路的功率开关器件电流检测电路；
31.图3是现有的另一种全桥逆变电路功率开关器件电流检测电路；
32.图4是本发明的全桥逆变电路功率器件电流检测电路一实施例电路图；
33.图5是本发明的全桥逆变电路功率器件电流检测电路另一实施例电路图；
34.图6是本发明的全桥逆变电路功率器件电流检测电路另一种电流采样方式电路图；
35.图7是本发明的全桥逆变电路功率器件电流检测电路再一种电流采样方式电路图。
具体实施方式
36.下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
37.实施例一
38.如图4、图5所示，全桥逆变电路功率器件电流检测电路包括一电流互感器s1。
39.功率开关器件包括控制端、第一端及第二端，通过在控制端施加的pwm(脉冲宽度调制)信号控制第一端同第二端之间的导通或截止；
40.全桥逆变电路的第一上臂功率开关器件q1的第二端、第二下臂功率开关器件q2的第一端同接a点；第二上臂功率开关器件q3的第二端、第一下臂功率开关器件q4的第一端同接b点；变压器t1原边线圈接在a点同b点之间；
41.所述电流互感器s1，其原边绕组一端接所述第一上臂功率开关器件q1的第一端，另一端接所述第二上臂功率开关器件q3的第一端，原边绕组中间抽头接直流电源正vcc；第
二下臂功率开关器件q2的第二端及第一下臂功率开关器件q4的第二端接地；或者，
42.其闭合铁心的原边绕组一端接所述第一下臂功率开关器件q4的第二端，另一端接所述第二下臂功率开关器件q2的第二端，原边绕组中间抽头接地；第一上臂功率开关器件q1的第一端及第二上臂功率开关器件q3的第一端接直流电源正vcc；
43.所述电流互感器s1，其副边绕组用于输出检测电流。
44.较佳的，电流互感器s1原边绕组绕闭合铁心一圈到二圈。
45.较佳的，电流互感器s1副边绕组绕闭合铁心多于3圈。
46.较佳的，全桥逆变电路各臂的功率开关器件q1，q2，q3，q4可以为晶闸管、igbt或mosfet(场效应管)。
47.实施例一的全桥逆变电路功率器件电流检测电路，由于电流互感器s1闭合铁心的原边绕组中间抽头接直流电源正vcc(或地)，原边绕组两端分别接不同的上臂功率开关器件(或下臂功率开关器件)，由此，当第一对桥臂(第一上臂功率开关器件q1及第一下臂功率开关器件q4)导通时流过电流互感器s1原边绕组的电流，与第二对桥臂(第二上臂功率开关器件q3及第二下臂功率开关器件q2)导通时流过电流互感器s1原边绕组的电流，方向相反，这样电流互感器s1复位与全桥逆变电路的功率开关器件q1，q2，q3，q4的开通关断的比例没有关系，即便在功率开关器件开通时间较长，关断时间较短时也能复位到位，消除了电流互感器s1的复位问题，电流互感器s1副边绕组输出的检测电流不会因电流互感器s1的复位问题而偏移，确保电流互感器s1副边绕组输出的检测电流能真实反映流过功率开关器件的电流；而且，即便全桥逆变电路的一个功率开关器件短路失效，电流互感器s1副边绕组输出的检测电流也能准确反映流过全桥逆变电路的功率开关器件的电流。该全桥逆变电路功率器件电流检测电路输出的检测电流，不仅可以用于电路控制，也可以作为异常保护电路的信号源。
48.实施例二
49.基于实施例一的全桥逆变电路功率器件电流检测电路，如图4、图5所示，所述电流互感器s1，其副边侧绕组一端接第一二极管d1的正端及第二二极管d2的负端，另一端接第三二极管d3的正端及第四二极管d4的负端；
50.第一二极管d1的负端及第三二极管d3的负端同接采样电阻r1的一端；
51.第二二极管d2的正端及第四二极管d4的正端同接采样电阻r1的另一端；
52.以流过采样电阻r1的电流id作为全桥逆变电路功率器件电流检测电路输出的检测电流。
53.实施例三
54.基于实施例一的全桥逆变电路功率器件电流检测电路，如图6所示，所述电流互感器s1，其副边侧绕组一端接第一二极管d1的正端及可调电阻r2一端，另一端接可调电阻r2另一端及采样电阻r1的一端，采样电阻r1的另一端接第一二极管d1负端；
55.以流过采样电阻r1的电流id作为全桥逆变电路功率器件电流检测电路输出的检测电流。
56.实施例四
57.基于实施例一的全桥逆变电路功率器件电流检测电路，如图7所示，全桥逆变电路各臂的功率开关器件q1，q2，q3，q4为nmos管；
58.所述电流互感器s1，其副边侧绕组一端接第一二极管d1的正端、第五二极管d5的负端及可调电阻r2一端，另一端接可调电阻r2另一端、第五nmos管q5漏端及第六nmos管q6漏端；
59.第五nmos管q5栅端接第二下臂功率开关器件q2栅端；
60.第六nmos管q6栅端接第一下臂功率开关器件q4栅端；
61.第五nmos管q5源端、第六nmos管q6源端、第五二极管d5的正端及采样电阻r1的一端同接地；
62.采样电阻r1的另一端接第一二极管d1负端；
63.以流过采样电阻r1的电流作为全桥逆变电路功率器件电流检测电路输出的检测电流。
64.较佳的，第五二极管d5由一稳压管代替。
65.实施例四的全桥逆变电路功率器件电流检测电路，电流互感器s1副边、相互并联的第五nmos管q5及第六nmos管q6与第五二极管d5构成钳位回路，在电流互感器s1有反向电流流过时，通过控制由第五nmos管q5及第六nmos管q6组成的开关电路与被采样全桥逆变电路中的下臂功率开关器件同步导通，使电流互感器s1上的反压被正端接地的第五二极管d5钳位在0.7v左右。当第二下臂功率开关器件q2、第一下臂功率开关器件q4关断后，第五nmos管q5及第六nmos管q6关断，电流互感器通过可调电阻r2进行反向复位，可以有较高的复位电压，从而进一步保证了电流互感器s1既不会因流过反向电流而导致过高的反向电压，又不会在正常复位时因为没有足够的复位电压而无法复位。
66.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。