[发明专利]一种快响应过流短路保护电路

说明书

本发明公开了一种快响应过流短路保护电路，用于保护三相电机的功率模块，包括过流检测电路、短路检测电路和保护电路；所述过流检测电路由两路组成，分别完成两路相线电流检测，短路检测电路由三路组成，分别完成三路相线短路检测；五路检测电路产生的输出信号由统一的保护电路进行逻辑处理和防干扰锁存处理，生成最终的功率模块保护信号。本发明提出的快响应过流短路保护电路，具有自动恢复功能，其响应速度快，稳定性高，抗干扰强，能用于电机驱动控制器中功率模块的保护。本发明的过流信号或短路故障信号均与保护锁定机构相连接，任一信号均会触发保护，关闭功率模块的驱动信号，在过流或短路时保护模块不受损。

技术领域

本发明涉及电机驱动控制器的电流保护电路，特别涉及一种快响应过流短路保护电路。

背景技术

目前市场上低速电动车大多采用一个控制器集中完成整个系统的控制，具备基本的调速功能，前进后退功能，欠压保护、过压保护、过温保护、过流保护、短路等保护功能，并通过合适的软件处理，具备霍尔自修复、电子刹车等辅助性功能。同时，配有速度、电能、温度、故障指示等仪表显示人机接口。

图1是控制系统的框图结构，其由电池、功率驱动电路、功率模块、电机、控制电路组成。功率模块由6个功率MOSFET管子组成，对应图中的M1～M6，功率模块为电机提供合适的功率输出；功率驱动电路接收来自微控制器的PWM输出信号，产生适合于功率MOSFET的半桥电路驱动信号；控制电路主要以微控制器为核心，接收各种传感器送来的电机位置信号（霍尔信号）、电流、电压、温度、速度、方向等信号，经过控制算法处理后产生实时变化的PWM控制信号，同时，输出相应的指示信号到仪表显示。

实际运行中，功率模块易于损坏。需要在系统中加过流保护电路和短路保护电路。而对于功率开关的保护，传统方案一般用采样电流输出到微控制器，然后再有微控制器电路处理后给出保护信号，利用这个保护信号关闭驱动电路，从而保护功率模块。

传统方式存在一些不足：功率模块发出的采样信号要经过微处理器，处理后输出信号关闭驱动电路，这种方式存在着较大信号延时。而功率模块中组件发生过流或短路损坏的过程时间非常短，往往保护信号在延时时间段内，控制器还来不及做出有效的保护，从而引起功率开关过流损坏或老化加速。另外，传统的保护采用监测相线电流或母线电流，发现过流时再行触发保护，也有一定滞后。而且，当过流或短路直通发生时，控制器处理后关闭并锁存驱动电路，往往关闭锁存后信号不能自动恢复，使得整个功率模块停止工作。

发明内容

本发明目的是：提供一种独立于微处理器的硬件保护电路结构，快响应过流短路保护，当触发保护条件时，保护信号能立即关闭功率开关，保证功率开关中电流不至于过大，当信号恢复正常时，能自动解锁并驱动功率开关，恢复正常运行。

本发明的技术方案是：

一种快响应过流短路保护电路，用于保护三相电机的功率模块，所述功率模块为6个功率管组成的三相桥式电路，为三相电机提供三条相线的功率输出，所述过流短路保护电路包括过流检测电路、短路检测电路和保护电路；所述过流检测电路由两路组成，分别完成两路相线电流检测，短路检测电路由三路组成，分别完成三路相线短路检测；五路检测电路产生的输出信号由统一的保护电路进行逻辑处理和防干扰锁存处理，生成最终的功率模块保护信号。

优选的，所述的过流检测电路，包括感应相线电流的线性霍尔元件，霍尔元件输出依次连接π型RC滤波电路、电压跟随器、RC滤波电路和比较器，比较器输出过流检测信号。

优选的，所述的短路检测电路，包括与相线连接的分压检测电路，和与该相线对应的功率桥下管栅极连接的反相器，所述分压检测电路输出依次连接π型RC滤波电路和比较器，所述比较器和反相器的输出端通过一或门逻辑器件输出对应相线的短路检测信号。