这个电路是一个典型的非隔离式逆变器的保护部分电路,包括了
欠压保护、过流保护、短路保护、过热保护及保护自锁。
过载保护:非隔离逆变的过载保护大多都是在后级功率 H 桥的
下管 S 极到功率地间串接采样电阻,当出现过载时,会有较大电流流
过采样电阻,进而产生压降,运用专业比较器采集此压降和一个固定
阈值{比如说在3000W 的逆变器大于3000W 时过载,则此时的电流应
该是(3000W/380V)*RS=US,这个 US 就是这个阈值了}进么比较,
大于些值时输出高电平,而后引这个高电平来做保护关断信号,在过
载的时候关断 PWM 和 SPWM 驱动信号,保护 MOS 不因过大电流挂
掉。
在上图电路中应用的就是这个原理,IS 是从采样电阻 RS 处采样
过来的信号,通过 RC 延时网络后到 LM339的9脚,在8脚设置一个
0.5V 的阈值(3000W),因为在带感了/容性负载时,刚接入负载时冲击
很大同,此时的功率可能会超过逆变器所设计的过载功率,但又不能
一过载就关断,那这样就太麻烦了,所以在入比较器前将信号进行
RC 延时(此处是2S),如果在2S 后仍然过载就关断了,如果2S 内没
有过载了也就继续工作,这样就有利于逆变器稳定有效的带动冲击性
大的负载。
短路保护:在上图中.短路保护和过载保护的方式类似,短路保护
就是严重过载,只是在过载时延 RC 常数要设置在短路后后级 H 桥不
· MOS 的范围内就可。原理在这里不再多讲。
过热保护:这个保护很间单,基础级的理论,R14,R15分压得到
6V 作为比较器的反相输入阈值,正相端用热敏 RT 和 R13同样组成分压电路,当温度达到65度时,其分压刚好于6V,此比较器输出高电平,引作保护信号就可。
保护自锁:看下图
在这个部分中,我将自锁和欠压设计在一起当然,在3000W 这款逆变器中,我的过欠压不是在前级做的,所以这里用于设置欠压的 R30,R37并没有焊接在板子上,画出来主要是想在单一用这个驱动板时也
可以设置欠压保护。取代 R30和 R37的是 R28和6V 稳压管,用于给
LM339的6脚一个6V 的其准,这样做的作用是,一是给6脚一个阈值,
另一个就是钳位6脚电压,使用机器在瞬间带大负载时经得直冲击。
自锁的原理是:当过载、短路或过热任何一个比较器有保护信号
时,都会分别通过 D5、D2、D6将一个11V 左右的高电平关到 LM339
的5脚,5脚电压大于6脚电压,比较器反转,输出高电平,此高电平
又通过 D3接到5脚,5脚一直大于6脚此比较器一直输出高电平!始终
关断 PWM 及 SPWM,停止逆变,有效的保护 MOS 功率管的安全!
在这里,友情的提示一下各位,在应用 LM339时,每个输入脚都
要接一个103左右的电容到地,很重要,输出脚一定要有上拉电阻
1K-3K 效果最佳。另外,在如果以反相端为基准,那么应该在开机时
给予高电平预置,可以有效的避免一开机就是某个比较器输出高电
平,导致整机一开机就保护!如下图的 C16就是这样的功能。
2、后级驱动
A、SPWM 生成:主要是由 PIC16F73产生,数字电路,不用多讲,
我将 PIC 的引脚说明贴上来大家就明白了,如下:
1. 5V 供电,需要 5V 稳定的电源供电,需要最少提供 50MA 的电流;
2. 电流保护输入(高频机实际未用,工频机可用):当此引脚输入
电压大于 2V 小于 4V 时视为过流,延时 5S 保护。大于 4V 视为严重
过流或短路立即保护;当保护后 15 脚会输出低电平控制驱动关断。
3. 输出电压反馈引脚,当输出交流电降压整流滤波后变成 2.5V 左右的直流电输入此引脚可以使系统进入闭环稳压状态;
4. 电池输入过压欠压检测,当电池电压经电阻分压后输入此引脚低于 2V 时,延时 5S 关断本机,高于 3V 时立即关断,体现在 14 脚输出高电平,26,28 脚的 LED 灭。
9,10. 接晶振 50HZ 配套晶振为 16M,60HZ 配套晶振为 20M.
12,13.双极性 SPWM 输出,时序为
14. 单片机正常工作输出,低电平有效;
15. 过流保护输出(高频机未用),低电平有效;
26,28. 单片机正常工作指示,LED 亮表示正常工作;
27. 复位引脚;
19.地。
B、RC 死区设置:为了不使 H 桥同边共导,给 SPWM 设置合适时死
区是很有必要的,其工作原理如下图: