文檔編號(hào)TECH-PROT-002版本V1.0生效日期2026-10-05適用產(chǎn)品車載電動(dòng)壓縮機(jī)FOC驅(qū)動(dòng)控制板SiC/MOS三相逆變適用部門硬件研發(fā)、軟件研發(fā)、測(cè)試、售后維修、失效分析文檔目的系統(tǒng)化定義軟件/硬件 過(guò)流、過(guò)壓、欠壓、過(guò)溫共8項(xiàng)保護(hù)的電路原理、工作機(jī)制、響應(yīng)特性、區(qū)別、故障判定依據(jù)并附帶原理圖邏輯說(shuō)明用于統(tǒng)一設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、排查標(biāo)準(zhǔn)、維修標(biāo)準(zhǔn)。1 總體概述壓縮機(jī)控制器采用二級(jí)保護(hù)架構(gòu)軟件保護(hù)前置保護(hù)MCU ADC采樣 算法判斷可濾波、可去抖、可分級(jí)限功率優(yōu)先觸發(fā)保證運(yùn)行平順。硬件保護(hù)終極保護(hù)純硬件模擬電路/驅(qū)動(dòng)芯片硬件機(jī)制不依賴MCU、不依賴程序μs級(jí)極速封鎖PWM防止炸機(jī)、擊穿、失控。設(shè)計(jì)鐵律軟件保護(hù)閾值更寬松、先觸發(fā)硬件保護(hù)閾值更極限、最后兜底。2 術(shù)語(yǔ)縮寫S/W OCP軟件過(guò)流H/W OCP硬件過(guò)流S/W OVP軟件過(guò)壓H/W OVP硬件過(guò)壓S/W UVP軟件欠壓H/W UVP硬件欠壓S/W OTP軟件過(guò)溫H/W OTP硬件過(guò)溫3 八大保護(hù)詳細(xì)原理含原理圖邏輯3.1 硬件過(guò)流保護(hù) H/W OCP原理框圖邏輯可直接繪圖相電流 → 分流電阻 → 模擬電壓 → 硬件比較器/驅(qū)動(dòng)芯片OCP → 與門硬件剎車 → 直接封鎖PWM功率回路 ↓ 相電流 → 分流采樣電阻(Rshunt) ──┬──→ 采樣模擬電壓 Vsen │ ▼ ┌────────────────┐ │ 高速硬件比較器 │?──── 精密基準(zhǔn)電壓 Vref └────────┬───────┘ │ 硬件剎車信號(hào)硬件鎖存 ▼ ┌────────────────┐ │PWM驅(qū)動(dòng)芯片使能端│─── 直接封鎖三相PWM輸出 └────────────────┘工作原理功率回路相電流流經(jīng)采樣分流電阻產(chǎn)生正比于電流的模擬電壓。該電壓直接送入高速硬件比較器或IGBT/SiC驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)置DESAT/OCP電路。硬件電路內(nèi)置固定基準(zhǔn)電壓一旦電流電壓超過(guò)閾值觸發(fā)硬件硬件通路直接輸出封鎖信號(hào)切斷三相PWM全程無(wú)需MCU參與。特性響應(yīng)速度μs級(jí)可攔截短路、直通爆炸電流MCU死機(jī)、跑飛、卡死依然有效閾值固定不可軟件修改觸發(fā)后硬件鎖死需斷電復(fù)位作用短路、橋臂直通、功率管擊穿等致命故障的最后防線防止炸板。3.2 軟件過(guò)流保護(hù) S/W OCP原理框圖邏輯相電流 → 分流電阻 →運(yùn)放調(diào)理→MCU ADC采樣→ 軟件濾波閾值判斷 → 軟件關(guān)閉PWM、限功率、報(bào)故障功率回路 ↓ 相電流 → 分流采樣電阻(Rshunt) → 運(yùn)放調(diào)理電路放大RC濾波 → MCU內(nèi)置ADC ↓ ┌─────────────┐ │MCU固件模塊 │ │1.采樣讀取 │ │2.濾波/去抖 │ │3.峰值/有效值判斷│ └──────┬──────┘ │軟件指令 ▼ PWM寄存器關(guān)閉PWM 存儲(chǔ)故障碼 CAN上報(bào)工作原理電流模擬信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)放放大、濾波后送入MCU ADC。MCU周期性采樣電流經(jīng)過(guò)均值濾波、峰值判斷、去抖計(jì)時(shí)當(dāng)電流持續(xù)超過(guò)軟件設(shè)定閾值軟件執(zhí)行降功率、限流、停機(jī)保護(hù)。特性響應(yīng)ms級(jí) / 數(shù)十μs完全依賴MCU運(yùn)行閾值可配置、可分級(jí)、可濾波作用常規(guī)過(guò)載、堵轉(zhuǎn)、輕微過(guò)流提前限流避免觸發(fā)硬件硬保護(hù)。3.3 硬件過(guò)壓保護(hù) H/W OVP原理框圖邏輯高壓母線 → 分壓電阻 →硬件比較器→ 基準(zhǔn)電壓對(duì)比 → 硬件剎車封鎖PWM高壓母線 HV ──┬── 高壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)R1R2 → 分壓采樣電壓 Vsen │ └── HV-功率地 ↓ ┌────────────────┐ │ 硬件比較器 │?───精密基準(zhǔn)源 Vref └────────┬───────┘ │硬件剎車鎖存信號(hào) ▼ ┌────────────────┐ │PWM驅(qū)動(dòng)硬件使能 │───直接封鎖三相PWM └────────────────┘工作原理高壓母線電壓通過(guò)高精度分壓電阻降壓送入硬件比較器輸入端。比較器另一端為固定精密基準(zhǔn)電壓。當(dāng)母線電壓異常飆升、超過(guò)硬件閾值比較器立刻輸出高電平觸發(fā)硬件剎車直接切斷逆變輸出。特性極速響應(yīng)攔截回饋高壓、浪涌高壓不依賴MCU閾值固定、不可調(diào)作用防止母線過(guò)壓擊穿電容、SiC MOS、驅(qū)動(dòng)電路。3.4 軟件過(guò)壓保護(hù) S/W OVP原理框圖邏輯高壓母線 → 分壓 →運(yùn)放緩沖 → MCU ADC→ 軟件判斷超限 → 降功率/停機(jī)/報(bào)警高壓母線HV → 高壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò) → 運(yùn)放緩沖RC濾波 → MCU ADC ↓ ┌─────────────────┐ │MCU固件保護(hù)邏輯 │ │1.電壓換算 │ │2.數(shù)字濾波 │ │3.多級(jí)閾值判斷預(yù)警→降功率→停機(jī)│ └────────┬────────┘ │軟件控制指令 ▼ FOC電流環(huán)限幅 / 關(guān)閉PWM / CAN上報(bào)故障工作原理母線電壓經(jīng)過(guò)分壓、運(yùn)放隔離調(diào)理后送入MCU采樣。軟件通過(guò)多次采樣濾波消除尖峰干擾檢測(cè)母線緩慢抬壓、回饋升壓、電池電壓異常提前限制功率或停機(jī)。特性響應(yīng)較慢適合緩變電壓可分級(jí)預(yù)警→限功率→停機(jī)作用正常工況電壓保護(hù)優(yōu)先軟停機(jī)避免硬件鎖死。3.5 硬件欠壓保護(hù) H/W UVP原理框圖邏輯12V/3.3V/高壓母線 →硬件比較器/電源BOR → 硬件復(fù)位/PWM封鎖兩種分支 分支1【低壓12V/3.3V電源欠壓】 12V輸入 → LDO電源管理芯片 ──【內(nèi)置BOR掉電檢測(cè)模塊】 ↓ 硬件復(fù)位信號(hào) OR 硬件剎車信號(hào) → 封鎖PWM / 復(fù)位MCU 分支2【高壓母線硬件欠壓】 高壓母線HV → 分壓網(wǎng)絡(luò) → 硬件比較器 ?──精密基準(zhǔn)Vref ↓ 硬件剎車信號(hào) → 直接封鎖PWM工作原理硬件欠壓分為低壓側(cè)UVP和高壓側(cè)UVP低壓側(cè)由LDO內(nèi)置BOR電路監(jiān)測(cè)當(dāng)12V或3.3V供電低于閾值硬件直接復(fù)位MCU、封鎖PWM防止MCU低壓異常誤輸出波形。高壓側(cè)由硬件比較器監(jiān)測(cè)母線電壓過(guò)低直接硬件保護(hù)停機(jī)防止逆變電流失控。特性硬件原生保護(hù)零軟件依賴防止低壓暴走、誤PWM炸機(jī)3.6 軟件欠壓保護(hù) S/W UVP原理框圖邏輯母線電壓分壓 →ADC采樣 → 軟件判斷欠壓→ 限功率/低壓保護(hù)停機(jī)高壓母線HV / 12V電源 → 分壓采樣電路 → RC濾波 → MCU ADC ↓ ┌────────────────┐ │MCU固件邏輯 │ │1.電壓換算 │ │2.濾波去抖 │ │3.欠壓多級(jí)閾值判斷│ └───────┬────────┘ │軟件指令 ▼ 輸出功率限制 → 平滑降載 → 停機(jī) CAN故障上報(bào)工作原理MCU實(shí)時(shí)采樣高壓母線、12V電池電壓軟件判斷電池低壓、母線欠壓提前降低壓縮機(jī)負(fù)載保護(hù)動(dòng)力電池不虧電、不欠壓工作。3.7 硬件過(guò)溫保護(hù) H/W OTP新增原理框圖邏輯功率板NTC熱敏電阻 → 分壓電壓 →硬件比較器→ 超溫觸發(fā)硬件剎車功率器件SiC/IGBT表面貼裝NTC熱敏電阻 ↓ NTC 固定分壓電阻構(gòu)成分壓電路 → 溫度對(duì)應(yīng)模擬電壓Vsen ↓ ┌────────────────┐ │硬件比較器 │?──精密基準(zhǔn)Vref └────────┬───────┘ │硬件剎車鎖存信號(hào) ▼ ┌────────────────┐ │PWM驅(qū)動(dòng)硬件使能 │──直接封鎖三相PWM └────────────────┘工作原理PCB功率區(qū)域、功率器件表面貼裝NTC熱敏電阻。溫度升高時(shí)NTC阻值下降分壓電壓變化。硬件比較器設(shè)置固定溫度閾值電壓溫度超過(guò)極限值后硬件直接封鎖PWM不經(jīng)過(guò)MCU。特性純硬件保護(hù)MCU死機(jī)照樣保護(hù)用于高溫起火、過(guò)熱燒毀終極防護(hù)閾值固定不可軟件修改作用極端高溫、散熱失效、堵轉(zhuǎn)高溫防止板子燒糊、器件燒毀。3.8 軟件過(guò)溫保護(hù) S/W OTP新增原理框圖邏輯NTC溫度電阻 →分壓采樣 → MCU ADC采樣→ 溫度換算濾波 → 軟件限功率/停機(jī)功率器件NTC熱敏電阻 → 分壓采樣電路 → RC濾波 → MCU ADC ↓ ┌────────────────────┐ │MCU固件溫控邏輯 │ │1.AD采集、溫度換算 │ │2.數(shù)字濾波、去抖 │ │3.多級(jí)閾值預(yù)警→降功率→停機(jī)│ └────────┬───────────┘ │軟件控制指令 ▼ FOC降功率控制 / 關(guān)閉PWM / CAN上報(bào)過(guò)溫故障工作原理MCU周期性采集NTC溫度電壓通過(guò)公式換算成溫度值。軟件設(shè)置多級(jí)溫度閾值高溫預(yù)警、降功率、嚴(yán)重過(guò)溫停機(jī)。通過(guò)軟件濾波避免溫度尖峰誤報(bào)。特性可分級(jí)控溫保護(hù)更柔和可記錄溫度曲線依賴MCU正常運(yùn)行作用正常溫升管理、降功率控溫避免頻繁觸發(fā)硬件過(guò)溫鎖死。4 八大保護(hù)完整對(duì)比總表保護(hù)類型觸發(fā)機(jī)制響應(yīng)速度依賴MCU核心功能硬件過(guò)流硬件比較器/驅(qū)動(dòng)芯片硬件通路μs級(jí)否短路、直通終極防炸保護(hù)軟件過(guò)流ADC采樣算法判斷ms級(jí)是過(guò)載限流、常規(guī)過(guò)流保護(hù)硬件過(guò)壓硬件比較器電壓監(jiān)測(cè)μs級(jí)否浪涌、回饋高壓極速保護(hù)軟件過(guò)壓ADC采樣軟件閾值ms級(jí)是緩變過(guò)壓預(yù)警、降功率硬件欠壓BOR/硬件比較器μs級(jí)否低壓異常防止誤PWM輸出軟件欠壓ADC采樣軟件判斷ms級(jí)是電池低壓保護(hù)、限功率硬件過(guò)溫NTC硬件比較器μs級(jí)否極限高溫防燒毀、防火軟件過(guò)溫NTCADC溫控算法ms級(jí)是分級(jí)溫控、降功率、溫柔保護(hù)5 工程強(qiáng)制設(shè)計(jì)準(zhǔn)則軟件保護(hù)優(yōu)先觸發(fā)硬件保護(hù)兜底所有閾值軟件閾值 硬件閾值硬件保護(hù)為安全等級(jí)最高保護(hù)觸發(fā)后必須鎖死故障軟件保護(hù)必須增加濾波、去抖、延時(shí)杜絕噪聲誤報(bào)硬件保護(hù)回路必須增加RC濾波防止EMI干擾誤觸發(fā)高溫、大電流、高壓突變場(chǎng)景硬件保護(hù)是唯一可靠防線6 故障快速判定準(zhǔn)則維修/售后專用報(bào)硬件故障查硬件電路、比較器、驅(qū)動(dòng)芯片、功率器件、PCB報(bào)軟件故障查采樣電阻、運(yùn)放、NTC、ADC、固件參數(shù)、工況異常7 版本變更記錄版本日期變更內(nèi)容V1.02026-10-05首次發(fā)布包含8項(xiàng)保護(hù)完整原理框圖邏輯