车载逆变器的过流保护电路和方法介绍

车载逆变器将车内的12V或24V的直流电通过逆变转换成220V/50HZ或110V/60HZ的交流电，从而方便用户在车内使用需要交流供电的电器设备。有些电器设备，例如电源适配器，其内部具有电解电容，而部分电源适配器所使用的电解电容较大(例如120uF)，上电后电解电容会经历一充电过程，而刚上电时由于电压为零，将产生较大的瞬间冲击电流。

为了抑制该瞬间冲击电流，会在车载逆变器的DC/AC逆变电路的输出端AC1设置有抑制浪涌电流的NTC电阻Rt，如附图1所示。在上电工作前NTC电阻Rt为常温，其具有较大的电阻值，从而能够降低启动冲击电流;此后随着NTC电阻Rt温度的升高，其电阻值迅速下降，使得该NTC电阻Rt在正常工作时仅具有较低的功耗。

图1 车载逆变器的DC/AC逆变电路和稳压电源电路的电路图;

虽然设置NTC电阻Rt对于启动冲击电流具有一定程度的抑制作用，但并不能完全保护车载逆变器。而为了有效地保护车载逆变器，会在车载逆变器的逆变控制电路中包括过流保护电路。对于现有的过流保护电路，过流保护阈值被设置为一固定阈值，如果为了提高车载逆变器的启动能力而设置较大的过流保护阈值，当电器设备正常工作功率确实较大或短路时，过流保护电路并不能及时触发保护而可能造成车载逆变器内部元件(例如开关器件)的损坏;如果过流保护阈值设置较低，当电器设备上电时，启动冲击电流则会触发过流保护电路的保护而造成电器设备无法正常启动并工作。

本文要解决的技术问题在于如何增强车载逆变器的启动能力而同时保证过流保护电路保护操作的及时触发。为此，提出一种新的车载逆变器的过流保护电路和方法以及车载逆变器。

图2 车载逆变器的过流保护电路的一种实施例的电路

车载逆变器的过流保护电路，包括：

比较电路，其中该比较电路的第一输入端连接至设置在车载逆变器的DC/AC逆变电路的采样电阻以用于接收电流采样电阻电压;

阈值设置电路，其中该阈值设置电路的输入端用于接收参考电压，该阈值设置电路的输出端连接至所述比较电路的第二输入端，该第二输入端用于接收所述阈值设置电路输出的阈值设置电压;

其中该阈值设置电路包括动态阈值设置电路和稳态阈值设置电路以使得叠加输出的阈值设置电压能够具有从初始的高阈值减小到稳定的低阈值的可变阈值;其中该阈值设置电路还包括用于保护比较电路的保护电路;

当所述比较电路判断采样电阻电压小于阈值设置电压时，所述比较电路的输出使得DC/AC逆变电路正常工作;

当所述比较电路判断采样电阻电压大于或等于阈值设置电压时，所述比较电路的输出使得DC/AC逆变电路停止工作。

过流保护电路通过包括动态阈值设置电路和稳态阈值设置电路的阈值设置电路使得参考电压被设置为具有可变阈值，即能够从初始的高阈值减小到稳定的低阈值，从而通过实时比较电流采样电阻电压与可变阈值来判断是否触发保护操作。其中，叠加的动态阈值能够用于增强车载逆变器的启动能力，而稳态低阈值能够用于保证过流保护电路当车载逆变器启动后稳定工作时如果出现过流能够及时触发。

图3 车载逆变器的过流保护电路实现的可变阈值与现有过流保护电路的固定阈值的比较示图;

当所述动态阈值设置电路在电容充电过程中时，使得输出的阈值设置电压具有动态电压阈值;当所述动态阈值设置电路在电容充电完成后，使得输出的阈值设置电压固定为稳态电压阈值;当所述动态阈值设置电路在电容放电过程中时，所述保护电路用于组成放电回路以保护所述比较电路。

车载逆变器的过流保护方法步骤如下：

S1、获取设置在车载逆变器的DC/AC逆变电路的电流采样电阻的电压;

S2、获取具有从高到低的可变电压阈值的阈值设置电压;

S3、实时比较所获取的电流采样电阻电压与所获取的阈值设置电压的大小，若所采样的电压小于所获取的阈值设置电压，则转至步骤S4，若所采样的电压大于或等于所获取的阈值设置电压，则转至步骤S5;

S4、车载逆变器的DC/AC逆变电路正常工作;

S5、车载逆变器的DC/AC逆变电路停止工作。

图5 车载逆变器的模块框图。

在车载逆变器的电流检测电路中，会使用霍尔电流传感器，我们可以把电流检测分为几个范围。

1，检测5A到70A的直流或交流电流。

检测5A到50A的直流或交流电一般选用芯片式的霍尔电流传感器，比如

CH701电流传感器IC，是工业、汽车、商业和通信系统中交流或直流电流传感的经济而精确的解决方案。小封装是空间受限应用的理想选择，同时由于减少了电路板面积而节省了成本。典型应用包括电机控制、负载检测和管理、开关电源和过电流故障保护。

CH701可以检测到50A峰值的电流。

如果需要检测更大电流，需要更高的隔离电压，可以选择更大电流范围的产品，比如16脚的CH701W系列，电流范围可以到70A，绝缘耐压可以到4800Vrms：

2，检测50A到200A的直流或交流电流。

可以选用直插型的电流传感器

CH704 是专为大电流检测应用开发的隔离集成式电流传感芯片。CH704 内置 0.1 mΩ 的初级导体电阻，有效降低芯片发热支持大电流检测：±50A, ±100A, ±150A, ±200A。其内部集成独特的温度补偿电路以实现芯片在 -40 到150度全温范围内良好的一致性。出厂前芯片已做好灵敏度和静态(零电流)输出电压的校准，在全温度范围内提供 ±2% 的典型准确性。

审核编辑：汤梓红