[發(fā)明專利]功率器件過溫保護電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010292359.2
• 申請日: 2010-09-26
• 公開（公告）號: CN102412558A
• 公開（公告）日: 2012-04-11
• 發(fā)明（設計）人: 石平波;楊德中
• 申請（專利權）人: 南京德朔實業(yè)有限公司
• 主分類號: H02H5/04
• 分類號: H02H5/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種直流電動工具的過溫保護電路，尤其是一種直流電動工具上功率器件的過溫保護電路。

背景技術

通常情況下，大部分直流工具都具有調速功能，且工作電流較大。對于直流工具內的控制器件一般為功率器件，如IGBT、MOSFET等。在大電流調速時必然導致功率器件迅速發(fā)熱，工作溫度的迅速上升使得功率器件很快過熱失效。目前為了防止功率器件過熱，一般采用在功率器件外安裝測溫元件進行實時測溫的方式進行溫度監(jiān)控。

由于熱量在物體間的傳遞是一個緩慢的過程，這個因素導致在現(xiàn)實應用中所采集溫度滯后于功率器件的實際工作溫度。體現(xiàn)在功率器件的溫度控制上，具有以下幾個情況：

1)功率器件真正的發(fā)熱體是其內核，內核的熱量傳遞到功率器件外圍，熱量的傳遞存在時間滯后現(xiàn)象。

2)測溫元件只有在元件整體溫度均達到被測溫度時，其特征電阻才能真正與被測溫度相吻合。而測溫元件整體達到某一個溫度存在時間滯后現(xiàn)象。

3)當使用帶封裝的測溫元件安裝于功率器件封裝體或散熱片上時，由于功率器件或測溫元件的封裝材料導熱能力比較低，所測溫度存在時間滯后現(xiàn)象。

4)當測溫元件與功率器件兩者的封裝外形不匹配時，兩者安裝間隙間存在空氣，空氣的導熱能力低，所測溫度存在很明顯的時間滯后現(xiàn)象。必需在兩者安裝間隙間填補導熱材料的方式來改善兩者間的導熱能力，但測溫度的時間滯后現(xiàn)象仍然存在。且在兩者安裝間隙間填補導熱材料的操作存在一定的不確定性，批量生產時測溫元件與功率器件兩者的導熱能力不一致，提高了溫度補償?shù)碾y度。

5)根據(jù)功率器件的內部結構，其散熱片的溫度與內核溫度比較接近。當測溫元件安裝于功率器件的散熱片上時，由于功率器件的散熱片一般都帶有電氣網絡，所以必須將測溫元件與功率器件的散熱片間進行電氣隔離，這樣也降低了測溫元件與功率器件間的導熱能力。使得所測溫度滯后于功率器件的實際工作溫度。

以上幾個現(xiàn)象，使得外部測溫不能實時跟蹤到功率器件內核溫度的變化，監(jiān)控實時性不足，往往做不到及時關閉功率器件，造成功率器件過熱失效。

發(fā)明內容

為了克服現(xiàn)有技術中的不足和缺陷，本發(fā)明提供了一種改進這些問題的直流電動工具上功率器件的過溫保護電路，及使用這種電路的電動工具。

為達到以上目的，本發(fā)明揭示的技術適用于直流電動工具，包含與電池包電連接、并檢測電路中電流的電流檢測電路，與直流電動工具的電機電連接、包含控制電路通斷的功率器件的功率器件控制電路，根據(jù)電流檢測電路檢測到的電路電流值來控制對馬達的供電的運算控制電路。當電機不處于調速狀態(tài)時，該直流電動工具過熱保護電路中允許通過的電流不超過預設的第一電流值；當電機處于調速狀態(tài)時，該直流電動工具過熱保護電路中在預設時間內允許通過的電流不超過預設的第二電流值，其中第二電流值小于第一電流值。

該直流電動工具過熱保護電路，結合MCU的軟件控制對功率器件工作時是否會出現(xiàn)過熱現(xiàn)象進行預判，從而快速關斷功率器件，有效降低了功率器件過熱失效的風險。

且本發(fā)明中只用到已有的電流采集電路，沒有增加額外的硬件成本。

同時該直流電動工具過熱保護電路結合原有的外部測溫方式的過溫保護和過電流保護等等措施，更加有效的保護了功率器件，提高了機器的工作壽命。

附圖說明

下面結合附圖對本發(fā)明作進一步說明。

圖1是本發(fā)明的直流電動工具過熱保護電路的電路模塊圖。

圖2是本發(fā)明的直流電動工具過熱保護電路的電路圖。

圖3是本發(fā)明的直流電動工具過熱保護電路的流程圖。

具體實施方案

下面結合附圖及具體實施例對本發(fā)明詳細說明。

直流電動工具，在通常工作情況下，包含安裝在機殼內的馬達，開關，以及含有多節(jié)可充電電池的電池包。電池包為電動工具提供動力。

該直流電動工具具有調速功能，通過調整功率器件開通和關閉的PWM占空比，可以在直流電機線圈中得到不同的平均電流，從而實現(xiàn)調速功能。功率器件可以為IGBT、MOSFET、SCR等，此處優(yōu)選的為MOSFET。

MOSFET的發(fā)熱功率即為其損耗，主要是由導通損耗和開關損耗組成，而開關損耗由MOSTET的開通損耗和關斷損耗組成。

(1)導通損耗：P_(conduct)＝I_pk²×R_DS(on)×D??---------------公式1