Ptc水加熱器過(guò)流檢測(cè)軟硬件雙重保護(hù)電路的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種汽車用配件，具體是指一種PTC水加熱器過(guò)流檢測(cè)軟硬件雙重保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002]PTC是Positive Temperature Coefficient的縮寫，意思是正的溫度系數(shù)，泛指正溫度系數(shù)很大的半導(dǎo)體材料或元器件。作為一種新型熱敏電阻材料，其主要用途可分為開(kāi)關(guān)和發(fā)熱兩大類別。利用發(fā)熱類PTC性能穩(wěn)定、升溫迅速、受電源電壓波動(dòng)影響小等特性，制成的各種加熱器產(chǎn)品，已成為金屬電阻絲類發(fā)熱材料最理想的替代產(chǎn)品。目前已大量應(yīng)用于汽車空調(diào)，電動(dòng)汽車空調(diào)，電動(dòng)汽車除霜機(jī)等。
[0003]用于汽車上的PTC水加熱器就是一種運(yùn)用廣泛的加熱器，PTC水加熱器內(nèi)部有個(gè)重要的組成器件為:IGBT(絕緣柵雙極型晶體管)；在PTC水加熱器產(chǎn)品的實(shí)際使用時(shí)如果發(fā)生過(guò)流情況，產(chǎn)品內(nèi)部的IGBT這個(gè)器件的集電極電流要比正常工況時(shí)要高很多，因此經(jīng)過(guò)若干個(gè)開(kāi)關(guān)周期后，IGBT的損耗也會(huì)比較高，結(jié)溫也會(huì)迅速上升，從而因結(jié)溫過(guò)熱導(dǎo)致IGBT失效。IGBT專用驅(qū)動(dòng)器一般只能通過(guò)檢驗(yàn)IGBT的Vce端飽和壓降來(lái)實(shí)現(xiàn)短路故障的檢測(cè)，在短路發(fā)生時(shí)IGBT的Vce端飽和壓降會(huì)發(fā)生很大變化，但是在過(guò)流現(xiàn)象發(fā)生時(shí)由于IGBT的飽和壓降的變化很微弱，驅(qū)動(dòng)器通常識(shí)別不到這種變化，所以需要靠電流傳感器來(lái)感知電流的數(shù)值，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行保護(hù)。目前關(guān)于大電流的功率器的過(guò)流檢測(cè)最常使用霍爾電流傳感器的方案實(shí)現(xiàn)，然而霍爾傳感溫漂現(xiàn)象比較嚴(yán)重，且價(jià)格高，對(duì)傳感器的位置布局也有特定的要求。
[0004]綜上所述，目前急需要一種采樣精度高、響應(yīng)時(shí)間快，軟硬件雙重保護(hù)、對(duì)PCBLayout要求不高的PTC水加熱器過(guò)流檢測(cè)保護(hù)電路。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，提供一種采樣精度高、響應(yīng)時(shí)間快，軟硬件雙重保護(hù)、對(duì)PCB Layout要求不高的PTC水加熱器過(guò)流檢測(cè)軟硬件雙重保護(hù)電路。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種PTC水加熱器過(guò)流檢測(cè)軟硬件雙重保護(hù)電路，它包括中央處理器MCU、IGBT驅(qū)動(dòng)器、PTC電阻包、運(yùn)放U1A、運(yùn)放U1B、IGBT管Q1和采樣電阻R17;所述的中央處理器MCU與IGBT驅(qū)動(dòng)器電連接，所述的IGBT驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸出端與IGBT管Q1的門極相連;所述的IGBT管Q1集電極與PTC電阻包相連，所述的PTC電阻包連接有電源;所述的IGBT管Q1的發(fā)射極通過(guò)二極管D1與門極單向連接;所述的IGBT驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R2連接有電源VEE ；所述的采樣電阻R17的一端連接有電源VEE，另一端通過(guò)電阻R13與運(yùn)放U1B的第五引腳相連，所述的采樣電阻R17同時(shí)與IGBT管Q1的發(fā)射極相連;所述的運(yùn)放U1B的第六引腳通過(guò)電阻R18連接有電源VEE，所述的運(yùn)放U1B的第六引腳還依次通過(guò)電阻R16和電阻R10與運(yùn)放U1A的第三引腳相連，所述的電阻R16上并聯(lián)有電容C4;所述的電阻R18與電源VEE之間還通過(guò)二極管D5與電阻R16和電阻R10之間的節(jié)點(diǎn)相連;所述的運(yùn)放U1A的第一引腳通過(guò)電阻R3與中央處理器MCU的反饋信號(hào)輸入端相連，所述的運(yùn)放U1A的第一引腳還通過(guò)電阻R11與三極管Q3的基極相連，三極管Q3的集電極與IGBT驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)使能信號(hào)接口相連，所述的三極管Q3的集電極同時(shí)通過(guò)電阻R8連接有5V電源；所述的三極管Q3的發(fā)射極與電源VEE相連;所述的運(yùn)放U1A的第四引腳與電源VEE相連，所述的運(yùn)放U1A的第四引腳同時(shí)通過(guò)電阻R9與運(yùn)放U1A的第三引腳相連;運(yùn)放U1A的第八引腳連接有5V電源，運(yùn)放U1A的第八引腳同時(shí)通過(guò)電容C3連接有電源VEE;運(yùn)放U1A的第二引腳依次通過(guò)穩(wěn)壓管U2和電阻R12后與電源VCC相連，穩(wěn)壓管U2的正極還連接有電源VEE;所述的中央處理器Μ⑶上的復(fù)位信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R5和電阻R6后與電源VEE相連，電阻R5和電阻R6之間的節(jié)點(diǎn)處與三極管Q2的基極相連，三極管Q2的發(fā)射極與電源VEE相連;三極管Q2的集電極與運(yùn)放U1A的第三引腳相連;運(yùn)放U1A的第一引腳還通過(guò)二極管D3和電阻R7與運(yùn)放U1A的第三引腳相連。
[0007]作為優(yōu)選，所述的采樣電阻R17為1%精度的康銅絲。
[0008]采用上述結(jié)構(gòu)后，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn):當(dāng)電壓高于基準(zhǔn)穩(wěn)壓值(VCC/2)時(shí)，比較器輸出飽和VCC電壓，輸出的VCC電壓通過(guò)D3和R7反饋到U1A運(yùn)放的同相端，這樣比較器會(huì)“自鎖”在正向輸出飽和電壓VCC的狀態(tài)，輸出電壓使Q3三極管導(dǎo)通，進(jìn)而使IGBT驅(qū)動(dòng)模塊使能引腳拉低，從而關(guān)閉IGBT，這樣在硬件上實(shí)現(xiàn)了第一層的保護(hù)，與此同時(shí)比較器的輸出電壓通過(guò)R3送至Μ⑶檢測(cè)口，軟件捕獲高電平后再進(jìn)行軟件關(guān)閉IGBT驅(qū)動(dòng)控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)第二層的過(guò)流保護(hù);如果整車發(fā)來(lái)故障清除信號(hào)，MCU過(guò)流硬件復(fù)位引腳輸出高電平使Q2三極管導(dǎo)通，運(yùn)放U1A同相輸入腳(3pin)被拉到低電平，實(shí)現(xiàn)了比較電路(U1A、U2、R12、R15、R16和C3組成)解鎖即復(fù)位功能，這樣過(guò)流檢測(cè)電路又能正常工作了。
[0009]綜上所述，本發(fā)明提供了一種采樣精度高、響應(yīng)時(shí)間快，軟硬件雙重保護(hù)、對(duì)PCBLayout要求不高的PTC水加熱器過(guò)流檢測(cè)軟硬件雙重保護(hù)電路。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明中PTC水加熱器過(guò)流檢測(cè)軟硬件雙重保護(hù)電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011 ]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0012]結(jié)合附圖1，一種PTC水加熱器過(guò)流檢測(cè)軟硬件雙重保護(hù)電路，它包括中央處理器MCU、IGBT驅(qū)動(dòng)器、PTC電阻包、運(yùn)放U1A、運(yùn)放U1B、IGBT管Q1和采樣電阻R17;所述的中央處理器MCU與IGBT驅(qū)動(dòng)器電連接，所述的IGBT驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸出端與IGBT管Q1的門極相連;所述的IGBT管Q1集電極與PTC電阻包相連，所述的PTC電阻包連接有電源;所述的IGBT管Q1的發(fā)射極通過(guò)二極管D1與門極單向連接;所述的IGBT驅(qū)動(dòng)器的信號(hào)輸出端通過(guò)電阻R2連接有電源VEE ；所述的采樣電阻R17的一端連接有電源VEE，另一端通過(guò)電阻R13與運(yùn)放U1B的第五引腳相連，所述的采樣電阻R17同時(shí)與IGBT管Q1的發(fā)射極相連;所述的運(yùn)放U1B的第六引腳通過(guò)電阻R18連接有電源VEE，所述的運(yùn)放U1B的第六引腳還依次通過(guò)電阻R16和電阻R10與運(yùn)放U1A的第三引腳相連，所述的電阻R16上并聯(lián)有電容C4;所述的電阻R18與電源VEE之間還通過(guò)二極管D5與電阻R16