CN207283153U - 用于逆变电源的短路保护电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了用于逆变电源的短路保护电路，属于逆变电源领域，逆变电源包括控制器、驱动电路、逆变电路和LC滤波电路，短路保护电路包括：电压采样电路、电流采样电路、第一比较电路、第二比较电路。通过电压采样电路将获取到的采样电压传输至第一比较电路，以及通过电流采样电路将获取到的采样电流转成二次电压后传输至第二比较电路，当第一比较电路判定采样电压小于预设电压阈值和第二比较电路判定二次电压大于预设二次电压阈值时，从而判定出逆变电源的输出电流瞬间升高、电压瞬间跌落，才实现对逆变电源的短路保护，进而提高了对逆变电源的短路保护的可靠性。

Description

用于逆变电源的短路保护电路

技术领域

本实用新型属于逆变电源领域，特别涉及用于逆变电源的短路保护电路。

背景技术

逆变电源是将12V或24V的直流电转换成220V、50Hz的交流电或者换其他类型的交流电，它输出的交流电可以满足为各类电动设备提供交流电源。在逆变电源中短路保护电路是非常重要的一个环节，其很大程度上决定了逆变电源在实际使用中的安全性问题。

目前，短路保护电路采用电流互感器采样电流，比较器根据采样电流与预设电流阈值判断是否封锁逆变电源内的逆变桥，但是这样的短路保护实际上只增加一个阈值较高的过流保护，多数情况下收不到良好的效果。因此，这样短路保护电路可靠性不高。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的缺点和不足，本实用新型提供了通过第一比较电路和第一比较电路判定出逆变电源的输出电流瞬间升高、电压瞬间跌落，才实现对逆变电源的短路保护，进而提高了可靠性的用于逆变电源的短路保护电路。

为了达到上述技术目的，本实用新型提供了用于逆变电源的短路保护电路，所述逆变电源包括控制器、连接控制器的驱动电路、连接驱动电路的逆变电路和连接逆变电路的LC滤波电路，所述短路保护电路包括：

用于获取LC滤波电路的输出电压的电压采样电路；

用于获取LC滤波电路的输出电流，并将其转换成二次电压的电流采样电路；

用于获取电压采样电路的采样电压，将采样电压与预设电压阈值作比较的第一比较电路；

用于获取电流采样电路的二次电压，根据第一比较电路的输出状态确定预设二次电压阈值，将二次电压与预设二次电压阈值作比较，若判断采样二次电压大于预设二次电压阈值时，则控制器向驱动电路输入封锁信号的第二比较电路；

控制器的采集端连接电流采样电路、电压采样电路和第二比较电路，电压采样电路的输入端连接LC滤波电路，电压采样电路的输出端连接第一比较电路，第一比较电路的输出端连接第二比较电路，电流采样电路的输入端连接LC滤波电路，电流采样电路的输出端连接第二比较电路。

可选的，所述电压采样电路包括第一降压电路、第一整流电路、第一滤波电路、第二降压电路和第一采样电路，第一降压电路的输入端连接LC滤波电路，第一降压电路的输出端连接第一整流电路，第一整流电路的输出端连接第一滤波电路，第一滤波电路的输出端连接第二降压电路，第二降压电路的输出端连接第一采样电路，第一采样电路的输出端连接第一比较电路和控制器。

可选的，所述第一降压电路包括电阻R25和电阻R26，电阻R25的一端与LC滤波电路的第一输出端相连，电阻R25的另一端与第一整流电路的第一输入端相连，电阻R26的一端与LC滤波电路的第二输出端相连，电阻R26的另一端与第一整流电路的第二输入端相连。

可选的，所述第一采样电路包括采样电阻R16，采样电阻R16的一端连接第一比较电路和第二降压电路，采样电阻R16的另一端连接控制器。

可选的，所述电流采样电路包括电流互感器、第二整流电路、转换电路、第二滤波电路和第二采样电路，电流互感器的初级线圈的两端连接LC滤波电路，电流互感器的次级线圈的两端连接第二整流电路，第二整流电路的输出端连接转换电路，转换电路的输出端连接第二滤波电路，第二滤波电路的输出端连接第二采样电路，第二采样电路的输出端连接第二比较电路和控制器。

可选的，所述第一比较电路包括第一比较器，第一比较器具有同相输入端和反相输入端，第一比较器的同相输入端与采样电阻R16的一端相连，第一比较器的反向输入端连接有用于设置预设电压阈值的第一分压电路。

可选的，所述第二比较电路包括第二比较器，第二比较器具有同相输入端和反相输入端，在第一比较器的同相输入端和第二比较器的输出端之间设有用于可设置预设二次电压阈值的第二分压电路，第二比较器的反相输入端连接第二采样电路。

可选的，所述第二分压电路包括电阻R13、与电阻R13串联的电阻R21和与电阻R21串联的电阻R22。

本实用新型提供的技术方案带来的有益效果是：通过电压采样电路将获取到的采样电压传输至第一比较电路，以及通过电流采样电路将获取到的采样电流转成二次电压后传输至第二比较电路，当第一比较电路判定采样电压小于预设电压阈值和第二比较电路判定二次电压大于预设二次电压阈值时，从而判定出逆变电源的输出电流瞬间升高、电压瞬间跌落，才实现对逆变电源的短路保护，进而提高了对逆变电源的短路保护的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。

图1是本实用新型提供的用于逆变电源的短路保护电路的结构示意图；

图2是本实用新型提供的电压采样电路的结构示意图；

图3是本实用新型提供的电流采样电路的结构示意图；

图4是本实用新型提供的第一比较电路的电路图；

图5是本实用新型提供的第二比较电路的电路图。

具体实施方式

为使本实用新型的结构和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型的结构作进一步地描述。

实施例一

本实用新型提供了用于逆变电源的短路保护电路，所述逆变电源包括控制器、连接控制器的驱动电路、连接驱动电路的逆变电路和连接逆变电路的LC滤波电路，所述短路保护电路包括：

用于获取LC滤波电路的输出电压的电压采样电路；

用于获取LC滤波电路的输出电流，并将其转换成二次电压的电流采样电路；

用于获取电压采样电路的采样电压，将采样电压与预设电压阈值作比较的第一比较电路；

用于获取电流采样电路的二次电压，根据第一比较电路的输出状态确定预设二次电压阈值，将二次电压与预设二次电压阈值作比较，若判断采样二次电压大于预设二次电压阈值时，则控制控制器向驱动电路输入封锁信号的第二比较电路；

控制器的采集端连接电流采样电路、电压采样电路和第二比较电路，电压采样电路的输入端连接LC滤波电路，电压采样电路的输出端连接第一比较电路，第一比较电路的输出端连接第二比较电路，电流采样电路的输入端连接LC滤波电路，电流采样电路的输出端连接第二比较电路。

在实施中，如图1所示，逆变电源包括控制器1、驱动电路2、逆变电路3和LC滤波电路4，短路保护电路包括电压采样电路5、电流采样电路6、第一比较电路7和第二比较电路8。控制器1的控制端连接驱动电路2，控制器1的采集端连接电压采样电路5、电流采样电路6和第二比较电路8，驱动电路2的输出端连接逆变电路3，逆变电路3的输出端连接LC滤波电路4，LC的滤波电路4的输出端连接电压采样电路5和电流采样电路6，电压采样电路5的输出端连接第一比较电路7，第一比较电路7的输出端连接第二比较电路8，电流采样电路6的输出端连接第二比较电路8。

当逆变电源出现过载或输出短路时，逆变电源中的LC滤波电路4输出的电流瞬间升高、电压瞬间跌落，通过电压采样电路5将获取的采样电压传输至第一比较电路7，第一比较电路7将采样电压与预设电压阈值作对比；通过电流采样电路6将获取的采样电流转换二次电压后传输至第二比较电路8，第二比较电路8将二次电压与预设二次电压阈值作比较；当第一比较电路7判定出采样电压小于预设电压阈值和第二比较电路8判定出二次电压大于预设二次电压阈值时，则第二比较电路8控制控制器1立即向驱动电路2输入封锁信号，使得逆变电源中的LC滤波电路4的输出电流降低或关闭，当LC滤波电路4的输出电流降低后，控制器1停止向驱动电路2输入封锁信号，逆变电源恢复正常供电。因此，短路保护电路根据检测到逆变电源中的LC滤波电路4的输出电流瞬间升高、电压瞬间跌落，才实现对逆变电源的短路保护，进而提高了短路保护电路对逆变电源的短路保护的可靠性。

可选的，所述电压采样电路包括第一降压电路、第一整流电路、第一滤波电路、第二降压电路和第一采样电路，第一降压电路的输入端连接LC滤波电路，第一降压电路的输出端连接第一整流电路，第一整流电路的输出端连接第一滤波电路，第一滤波电路的输出端连接第二降压电路，第二降压电路的输出端连接第一采样电路，第一采样电路的输出端连接第一比较电路和控制器。

在实施中，根据上述可知，如图2所示，电压采样电路5包括第一降压电路51、第一整流电路52、第一滤波电路53、第二降压电路54和第一采样电路55，由于电压采样电路5中每个元件对不同大小电流承载能力的不同，因而电压采样电路5先后进行了两次降压，防止因LC滤波电路4的输出交流电压过大而烧坏部分元件。LC滤波电路4输出的交流电压先经第一降压电路51对其进行一次降压，得到降压后的交流电压，其次经第二整流电路52转成直流电压，再次经第一滤波电路53滤除杂波，获得较为理想的电压，再经第二降压电路54对较为理想的电压进行二次降压，最后第一采样电路55对二次降压后的电压进行采样，得到采样电压，将其传输至第一比较电路7和控制器1，第一比较电路7将采样电压与预设电压作对比，根据对比结果进而确定自身的输出状态。

可选的，所述第一降压电路包括电阻R25和电阻R26，电阻R25的一端与LC滤波电路的第一输出端相连，电阻R25的另一端与第一整流电路的第一输入端相连，电阻R26的一端与LC滤波电路的第二输出端相连，电阻R26的另一端与第一整流电路的第二输入端相连。

在实施中，第一降压电路51可以有很多实现方式，为了可以最低成本实现降压功能，这里的第一降压电路51包括电阻R25和电阻R26，电阻R25的一端与LC滤波电路4的第一输出端相连，电阻R25的另一端与第一整流电路52的第一输入端相连，电阻R26的一端与LC滤波电路4的第二输出端相连，电阻R26的另一端与第一整流电路52的第二输入端相连。

可选的，所述第一采样电路包括采样电阻R16，采样电阻R16的一端连接第一比较电路和第二降压电路，采样电阻R16的另一端连接控制器。

在实施中，典型的，第一采样电路55同样可以有很多实现方式，为了可以最低成本实现采样功能，这里的第一采样电路55为采样电阻R16，采样电阻R16的一端连接第一比较电路7和第二降压电路54，采样电阻R16的另一端连接控制器1。

可选的，所述电流采样电路包括电流互感器、第二整流电路、转换电路、第二滤波电路和第二采样电路，电流互感器的初级线圈的两端连接LC滤波电路，电流互感器的次级线圈的两端连接第二整流电路，第二整流电路的输出端连接转换电路，转换电路的输出端连接第二滤波电路，第二滤波电路的输出端连接第二采样电路，第二采样电路的输出端连接第二比较电路和控制器。

在实施中，如图3所示，为了获取LC滤波电路4输出的交流电流，一般是采用电流互感器61对其采集，电流互感器61将采集到的交流电流先经第二整流电路62转换成直流电流，其次经转换电路63转换成直流电压，再次经第二滤波电路64滤除杂波，得到较为理想的二次电压，最后经第二采样电路65采集到较为理想的二次电压，并将其传输至第二比较电路8和控制器1，第二比较电路8将二次电压与预设二次电压阈值作比较，根据比较结果通过控制控制器1来逆变电源的输出状态。此外，这里的转换电路63包括为电阻R27。

可选的，所述第一比较电路包括第一比较器，第一比较器具有同相输入端和反相输入端，第一比较器的同相输入端与采样电阻R16的一端相连，第一比较器的反向输入端连接有用于设置预设电压阈值的第一分压电路。

在实施中，第一比较电路7包括第一比较器和第一分压电路，第一分压电路也可以有很多实现方式，这里的第一分压电路包括电阻R14和与电阻R14串联的电阻R23，预设电压阈值的大小是由电阻R14和电阻R23的分压比设定。如图4所示，第一比较器U1的同相输入端经电阻R15与采样电阻R16的一端相连，第一比较器U1的同相输入端经电容C5接地，第一比较器U1的反向输入端经电容C8接地，在电容C8的两端并联电阻R23，电阻R23串联电阻R14，电阻R14的一端接电源端Vcc(+5V)，电阻R14的另一端经电阻R23接地，第一比较器U1的输出端连接第二比较电路8。

当逆变电源处于正常状态时，第一比较器U1根据采样电压值大于预设电压阈值，则第一比较器U1通过输出端向第二比较电路8输入高阻态；

当逆变电源出现过载或短路时，逆变电源中的LC滤波电路4输出的电压瞬间跌落、电流瞬间升高，则第一比较器U1根据采样电压值小于预设电压阈值，则第一比较器U1的输出端输出为低电平，即第一比较器U1的输出端接地。

可选的，所述第二比较电路包括第二比较器，第二比较器具有同相输入端和反相输入端，在第一比较器的同相输入端和第二比较器的输出端之间设有用于可设置预设二次电压阈值的第二分压电路，第二比较器的反相输入端连接第二采样电路；

其中，所述第二分压电路包括电阻R13、与电阻R13串联的电阻R21和与电阻R21串联的电阻R22。

在实施中，第二比较电路8包括第二比较器和第二分压电路，这里的第二分压电路包括电阻R13、电阻R21和电阻R22。如图5所示，第二比较器U2的同相输入端经电阻R22连接第一比较器U1的输出端，第二比较器U2的同相输入端经电阻R13接电源端Vcc(+5V)，第二比较器U2的同相输入端经电阻R21接地，在电阻R21的两端并联一个电容C6，第二比较器U2的反相输入端经二极管D4接电源端Vcc(+5V)，第二比较器U2的反相输入端经二极管D4连接电阻R13，第二比较器U2的反相输入端经电容C10接地，第二比较器U2的反相输入端经电阻R19连接第二采样电路65，第二采样电路65的输出端连接控制器1，第二采样电路第二比较器U2的1脚接电源端Vcc(+5V)，第二比较器U2的1脚经电容C7接地，第二比较器U2的2脚接地，第二比较器U2的2脚经电容C12连接第二比较器U2的输出端，第二比较器U2的输出端经电阻R18接电源端Vcc(+5V)，第二比较器U2的输出端连接控制器1。此外，这里的第二采样电路65与第一采样电路55采取相同的实现方式，第二采样电路65为电阻R20。

根据上述可知，当逆变电源处于正常状态时，则第一比较器U1的输出端输出为高阻态，使得第二比较器U2的同相输入端与第一比较器U1的输出端之间处于开路状态，因而第二比较器U2的同相输入端上的预设二次电压阈值的大小是由电阻R13和电阻R21的分压比确定的，第二比较器U2的反向输入端上的二次电压值小于预设二次电压阈值时，第一比较器U1向控制器1输入高电平，控制器1检测到高电平，控制器1便向驱动电路2输入驱动信号，LC滤波电路4的输出电流正常。

当逆变电源出现过载或短路时，逆变电源中的LC滤波电路4输出的电压瞬间跌落、电流瞬间升高，则第一比较器U1的输出端下拉接地，第二比较器U2的反向输入端上的二次电压大于预设二次电压阈值，第二比较器U2的输出状态翻转，控制器1检测到低电平立即向驱动电路2输入封锁信号，使得LC滤波电路4的输出电流降低或关闭，进而保护了逆变电源。

此外，逆变电源处于过载或短路状态下的第二比较器U2的同相输入端上的预设二次电压阈值的大小是由电阻R13、电阻R21和电阻R22的分压比确定的，这时预设二次电压阈值小于逆变电源处于正常状态下的预设二次电压阈值。

本实用新型提供了用于逆变电源的短路保护电路，逆变电源包括控制器、驱动电路、逆变电路和LC滤波电路，短路保护电路包括：电压采样电路、电流采样电路、第一比较电路、第二比较电路。通过电压采样电路将获取到的采样电压传输至第一比较电路，以及通过电流采样电路将获取到的采样电流转成二次电压后传输至第二比较电路，当第一比较电路判定采样电压小于预设电压阈值和第二比较电路判定二次电压大于预设二次电压阈值时，从而判定出逆变电源的输出电流瞬间升高、电压瞬间跌落，才实现对逆变电源的短路保护，进而提高了对逆变电源的短路保护的可靠性。

上述实施例中的各个序号仅仅为了描述，不代表各部件的组装或使用过程中的先后顺序。

以上仅为本实用新型的实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.用于逆变电源的短路保护电路，所述逆变电源包括控制器、连接控制器的驱动电路、连接驱动电路的逆变电路和连接逆变电路的LC滤波电路，其特征在于，所述短路保护电路包括：

用于获取LC滤波电路的输出电压的电压采样电路；

用于获取LC滤波电路的输出电流，并将其转换成二次电压的电流采样电路；

用于获取电压采样电路的采样电压，将采样电压与预设电压阈值作比较的第一比较电路；

用于获取电流采样电路的二次电压，根据第一比较电路的输出状态确定预设二次电压阈值，将二次电压与预设二次电压阈值作比较，若判断采样二次电压大于预设二次电压阈值时，则控制器向驱动电路输入封锁信号的第二比较电路；

控制器的采集端连接电流采样电路、电压采样电路和第二比较电路，电压采样电路的输入端连接LC滤波电路，电压采样电路的输出端连接第一比较电路，第一比较电路的输出端连接第二比较电路，电流采样电路的输入端连接LC滤波电路，电流采样电路的输出端连接第二比较电路。

2.根据权利要求1的用于逆变电源的短路保护电路，其特征在于，所述电压采样电路包括第一降压电路、第一整流电路、第一滤波电路、第二降压电路和第一采样电路，第一降压电路的输入端连接LC滤波电路，第一降压电路的输出端连接第一整流电路，第一整流电路的输出端连接第一滤波电路，第一滤波电路的输出端连接第二降压电路，第二降压电路的输出端连接第一采样电路，第一采样电路的输出端连接第一比较电路和控制器。

3.根据权利要求2的用于逆变电源的短路保护电路，其特征在于，所述第一降压电路包括电阻R25和电阻R26，电阻R25的一端与LC滤波电路的第一输出端相连，电阻R25的另一端与第一整流电路的第一输入端相连，电阻R26的一端与LC滤波电路的第二输出端相连，电阻R26的另一端与第一整流电路的第二输入端相连。

4.根据权利要求2的用于逆变电源的短路保护电路，其特征在于，所述第一采样电路包括采样电阻R16，采样电阻R16的一端连接第一比较电路和第二降压电路，采样电阻R16的另一端连接控制器。

5.根据权利要求1的用于逆变电源的短路保护电路，其特征在于，所述电流采样电路包括电流互感器、第二整流电路、转换电路、第二滤波电路和第二采样电路，电流互感器的初级线圈的两端连接LC滤波电路，电流互感器的次级线圈的两端连接第二整流电路，第二整流电路的输出端连接转换电路，转换电路的输出端连接第二滤波电路，第二滤波电路的输出端连接第二采样电路，第二采样电路的输出端连接第二比较电路和控制器。

6.根据权利要求1的用于逆变电源的短路保护电路，其特征在于，所述第一比较电路包括第一比较器，第一比较器具有同相输入端和反相输入端，第一比较器的同相输入端与采样电阻R16的一端相连，第一比较器的反向输入端连接有用于设置预设电压阈值的第一分压电路。

7.根据权利要求1的用于逆变电源的短路保护电路，其特征在于，所述第二比较电路包括第二比较器，第二比较器具有同相输入端和反相输入端，在第一比较器的同相输入端和第二比较器的输出端之间设有用于可设置预设二次电压阈值的第二分压电路，第二比较器的反相输入端连接第二采样电路。

8.根据权利要求7的用于逆变电源的短路保护电路，其特征在于，所述第二分压电路包括电阻R13、与电阻R13串联的电阻R21和与电阻R21串联的电阻R22。