車(chē)載逆變器的過(guò)流保護電路和方法介紹

車(chē)載逆變器將車(chē)內的12V或24V的直流電通過(guò)逆變轉換成220V/50HZ或110V/60HZ的交流電，從而方便用戶(hù)在車(chē)內使用需要交流供電的電器設備。有些電器設備，例如電源適配器，其內部具有電解電容，而部分電源適配器所使用的電解電容較大(例如120uF)，上電后電解電容會(huì )經(jīng)歷一充電過(guò)程，而剛上電時(shí)由于電壓為零，將產(chǎn)生較大的瞬間沖擊電流。

為了抑制該瞬間沖擊電流，會(huì )在車(chē)載逆變器的DC/AC逆變電路的輸出端AC1設置有抑制浪涌電流的NTC電阻Rt，如附圖1所示。在上電工作前NTC電阻Rt為常溫，其具有較大的電阻值，從而能夠降低啟動(dòng)沖擊電流;此后隨著(zhù)NTC電阻Rt溫度的升高，其電阻值迅速下降，使得該NTC電阻Rt在正常工作時(shí)僅具有較低的功耗。

圖1 車(chē)載逆變器的DC/AC逆變電路和穩壓電源電路的電路圖;

雖然設置NTC電阻Rt對于啟動(dòng)沖擊電流具有一定程度的抑制作用，但并不能完全保護車(chē)載逆變器。而為了有效地保護車(chē)載逆變器，會(huì )在車(chē)載逆變器的逆變控制電路中包括過(guò)流保護電路。對于現有的過(guò)流保護電路，過(guò)流保護閾值被設置為一固定閾值，如果為了提高車(chē)載逆變器的啟動(dòng)能力而設置較大的過(guò)流保護閾值，當電器設備正常工作功率確實(shí)較大或短路時(shí)，過(guò)流保護電路并不能及時(shí)觸發(fā)保護而可能造成車(chē)載逆變器內部元件(例如開(kāi)關(guān)器件)的損壞;如果過(guò)流保護閾值設置較低，當電器設備上電時(shí)，啟動(dòng)沖擊電流則會(huì )觸發(fā)過(guò)流保護電路的保護而造成電器設備無(wú)法正常啟動(dòng)并工作。

本文要解決的技術(shù)問(wèn)題在于如何增強車(chē)載逆變器的啟動(dòng)能力而同時(shí)保證過(guò)流保護電路保護操作的及時(shí)觸發(fā)。為此，提出一種新的車(chē)載逆變器的過(guò)流保護電路和方法以及車(chē)載逆變器。

圖2 車(chē)載逆變器的過(guò)流保護電路的一種實(shí)施例的電路

車(chē)載逆變器的過(guò)流保護電路，包括：

比較電路，其中該比較電路的第一輸入端連接至設置在車(chē)載逆變器的DC/AC逆變電路的采樣電阻以用于接收電流采樣電阻電壓;

閾值設置電路，其中該閾值設置電路的輸入端用于接收參考電壓，該閾值設置電路的輸出端連接至所述比較電路的第二輸入端，該第二輸入端用于接收所述閾值設置電路輸出的閾值設置電壓;

其中該閾值設置電路包括動(dòng)態(tài)閾值設置電路和穩態(tài)閾值設置電路以使得疊加輸出的閾值設置電壓能夠具有從初始的高閾值減小到穩定的低閾值的可變閾值;其中該閾值設置電路還包括用于保護比較電路的保護電路;

當所述比較電路判斷采樣電阻電壓小于閾值設置電壓時(shí)，所述比較電路的輸出使得DC/AC逆變電路正常工作;

當所述比較電路判斷采樣電阻電壓大于或等于閾值設置電壓時(shí)，所述比較電路的輸出使得DC/AC逆變電路停止工作。

過(guò)流保護電路通過(guò)包括動(dòng)態(tài)閾值設置電路和穩態(tài)閾值設置電路的閾值設置電路使得參考電壓被設置為具有可變閾值，即能夠從初始的高閾值減小到穩定的低閾值，從而通過(guò)實(shí)時(shí)比較電流采樣電阻電壓與可變閾值來(lái)判斷是否觸發(fā)保護操作。其中，疊加的動(dòng)態(tài)閾值能夠用于增強車(chē)載逆變器的啟動(dòng)能力，而穩態(tài)低閾值能夠用于保證過(guò)流保護電路當車(chē)載逆變器啟動(dòng)后穩定工作時(shí)如果出現過(guò)流能夠及時(shí)觸發(fā)。

圖3 車(chē)載逆變器的過(guò)流保護電路實(shí)現的可變閾值與現有過(guò)流保護電路的固定閾值的比較示圖;

當所述動(dòng)態(tài)閾值設置電路在電容充電過(guò)程中時(shí)，使得輸出的閾值設置電壓具有動(dòng)態(tài)電壓閾值;當所述動(dòng)態(tài)閾值設置電路在電容充電完成后，使得輸出的閾值設置電壓固定為穩態(tài)電壓閾值;當所述動(dòng)態(tài)閾值設置電路在電容放電過(guò)程中時(shí)，所述保護電路用于組成放電回路以保護所述比較電路。

車(chē)載逆變器的過(guò)流保護方法步驟如下：

S1、獲取設置在車(chē)載逆變器的DC/AC逆變電路的電流采樣電阻的電壓;

S2、獲取具有從高到低的可變電壓閾值的閾值設置電壓;

S3、實(shí)時(shí)比較所獲取的電流采樣電阻電壓與所獲取的閾值設置電壓的大小，若所采樣的電壓小于所獲取的閾值設置電壓，則轉至步驟S4，若所采樣的電壓大于或等于所獲取的閾值設置電壓，則轉至步驟S5;

S4、車(chē)載逆變器的DC/AC逆變電路正常工作;

S5、車(chē)載逆變器的DC/AC逆變電路停止工作。

圖5 車(chē)載逆變器的模塊框圖。

在車(chē)載逆變器的電流檢測電路中，會(huì )使用霍爾電流傳感器，我們可以把電流檢測分為幾個(gè)范圍。

1，檢測5A到70A的直流或交流電流。

檢測5A到50A的直流或交流電一般選用芯片式的霍爾電流傳感器，比如

CH701電流傳感器IC，是工業(yè)、汽車(chē)、商業(yè)和通信系統中交流或直流電流傳感的經(jīng)濟而精確的解決方案。小封裝是空間受限應用的理想選擇，同時(shí)由于減少了電路板面積而節省了成本。典型應用包括電機控制、負載檢測和管理、開(kāi)關(guān)電源和過(guò)電流故障保護。

CH701可以檢測到50A峰值的電流。

如果需要檢測更大電流，需要更高的隔離電壓，可以選擇更大電流范圍的產(chǎn)品，比如16腳的CH701W系列，電流范圍可以到70A，絕緣耐壓可以到4800Vrms：

2，檢測50A到200A的直流或交流電流。

可以選用直插型的電流傳感器

CH704 是專(zhuān)為大電流檢測應用開(kāi)發(fā)的隔離集成式電流傳感芯片。CH704 內置 0.1 mΩ 的初級導體電阻，有效降低芯片發(fā)熱支持大電流檢測：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。其內部集成獨特的溫度補償電路以實(shí)現芯片在 -40 到150度全溫范圍內良好的一致性。出廠(chǎng)前芯片已做好靈敏度和靜態(tài)(零電流)輸出電壓的校準，在全溫度范圍內提供 ±2% 的典型準確性。

審核編輯：湯梓紅

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