文檔編號TECH-PROT-002版本V1.0生效日期2026-10-05適用產(chǎn)品車載電動壓縮機FOC驅(qū)動控制板SiC/MOS三相逆變適用部門硬件研發(fā)、軟件研發(fā)、測試、售后維修、失效分析文檔目的系統(tǒng)化定義軟件/硬件 過流、過壓、欠壓、過溫共8項保護的電路原理、工作機制、響應(yīng)特性、區(qū)別、故障判定依據(jù)并附帶原理圖邏輯說明用于統(tǒng)一設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、排查標(biāo)準(zhǔn)、維修標(biāo)準(zhǔn)。1 總體概述壓縮機控制器采用二級保護架構(gòu)軟件保護前置保護MCU ADC采樣 算法判斷可濾波、可去抖、可分級限功率優(yōu)先觸發(fā)保證運行平順。硬件保護終極保護純硬件模擬電路/驅(qū)動芯片硬件機制不依賴MCU、不依賴程序μs級極速封鎖PWM防止炸機、擊穿、失控。設(shè)計鐵律軟件保護閾值更寬松、先觸發(fā)硬件保護閾值更極限、最后兜底。2 術(shù)語縮寫S/W OCP軟件過流H/W OCP硬件過流S/W OVP軟件過壓H/W OVP硬件過壓S/W UVP軟件欠壓H/W UVP硬件欠壓S/W OTP軟件過溫H/W OTP硬件過溫3 八大保護詳細(xì)原理含原理圖邏輯3.1 硬件過流保護 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 └────────┬───────┘ │ 硬件剎車信號硬件鎖存 ▼ ┌────────────────┐ │PWM驅(qū)動芯片使能端│─── 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閾值觸發(fā)硬件硬件通路直接輸出封鎖信號切斷三相PWM全程無需MCU參與。特性響應(yīng)速度μs級可攔截短路、直通爆炸電流MCU死機、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 軟件過流保護 S/W OCP原理框圖邏輯相電流 → 分流電阻 →運放調(diào)理→MCU ADC采樣→ 軟件濾波閾值判斷 → 軟件關(guān)閉PWM、限功率、報故障功率回路 ↓ 相電流 → 分流采樣電阻(Rshunt) → 運放調(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 存儲故障碼 CAN上報工作原理電流模擬信號經(jīng)過運放放大、濾波后送入MCU ADC。MCU周期性采樣電流經(jīng)過均值濾波、峰值判斷、去抖計時當(dāng)電流持續(xù)超過軟件設(shè)定閾值軟件執(zhí)行降功率、限流、停機保護。特性響應(yīng)ms級 / 數(shù)十μs完全依賴MCU運行閾值可配置、可分級、可濾波作用常規(guī)過載、堵轉(zhuǎn)、輕微過流提前限流避免觸發(fā)硬件硬保護。3.3 硬件過壓保護 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 ▼ ┌────────────────┐ │PWM驅(qū)動硬件使能 │───直接封鎖三相PWM └────────────────┘工作原理高壓母線電壓通過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)作用防止母線過壓擊穿電容、SiC MOS、驅(qū)動電路。3.4 軟件過壓保護 S/W OVP原理框圖邏輯高壓母線 → 分壓 →運放緩沖 → MCU ADC→ 軟件判斷超限 → 降功率/停機/報警高壓母線HV → 高壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò) → 運放緩沖RC濾波 → MCU ADC ↓ ┌─────────────────┐ │MCU固件保護邏輯 │ │1.電壓換算 │ │2.數(shù)字濾波 │ │3.多級閾值判斷預(yù)警→降功率→停機│ └────────┬────────┘ │軟件控制指令 ▼ FOC電流環(huán)限幅 / 關(guān)閉PWM / CAN上報故障工作原理母線電壓經(jīng)過分壓、運放隔離調(diào)理后送入MCU采樣。軟件通過多次采樣濾波消除尖峰干擾檢測母線緩慢抬壓、回饋升壓、電池電壓異常提前限制功率或停機。特性響應(yīng)較慢適合緩變電壓可分級預(yù)警→限功率→停機作用正常工況電壓保護優(yōu)先軟停機避免硬件鎖死。3.5 硬件欠壓保護 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掉電檢測模塊】 ↓ 硬件復(fù)位信號 OR 硬件剎車信號 → 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 → 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)測母線電壓過低直接硬件保護停機防止逆變電流失控。特性硬件原生保護零軟件依賴防止低壓暴走、誤PWM炸機3.6 軟件欠壓保護 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/低壓保護停機高壓母線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.欠壓多級閾值判斷│ └───────┬────────┘ │軟件指令 ▼ 輸出功率限制 → 平滑降載 → 停機 CAN故障上報工作原理MCU實時采樣高壓母線、12V電池電壓軟件判斷電池低壓、母線欠壓提前降低壓縮機負(fù)載保護動力電池不虧電、不欠壓工作。3.7 硬件過溫保護 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 ▼ ┌────────────────┐ │PWM驅(qū)動硬件使能 │──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極限值后硬件直接封鎖PWM不經(jīng)過MCU。特性純硬件保護MCU死機照樣保護用于高溫起火、過熱燒毀終極防護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 軟件過溫保護 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.多級閾值預(yù)警→降功率→停機│ └────────┬───────────┘ │軟件控制指令 ▼ FOC降功率控制 / 關(guān)閉PWM / CAN上報過溫故障工作原理MCU周期性采集NTC溫度電壓通過公式換算成溫度值。軟件設(shè)置多級溫度閾值高溫預(yù)警、降功率、嚴(yán)重過溫停機。通過軟件濾波避免溫度尖峰誤報。特性可分級控溫保護更柔和可記錄溫度曲線依賴MCU正常運行作用正常溫升管理、降功率控溫避免頻繁觸發(fā)硬件過溫鎖死。4 八大保護完整對比總表保護類型觸發(fā)機制響應(yīng)速度依賴MCU核心功能硬件過流硬件比較器/驅(qū)動芯片硬件通路μs級否短路、直通終極防炸保護軟件過流ADC采樣算法判斷ms級是過載限流、常規(guī)過流保護硬件過壓硬件比較器電壓監(jiān)測μs級否浪涌、回饋高壓極速保護軟件過壓ADC采樣軟件閾值ms級是緩變過壓預(yù)警、降功率硬件欠壓BOR/硬件比較器μs級否低壓異常防止誤PWM輸出軟件欠壓ADC采樣軟件判斷ms級是電池低壓保護、限功率硬件過溫NTC硬件比較器μs級否極限高溫防燒毀、防火軟件過溫NTCADC溫控算法ms級是分級溫控、降功率、溫柔保護5 工程強制設(shè)計準(zhǔn)則軟件保護優(yōu)先觸發(fā)硬件保護兜底所有閾值軟件閾值 硬件閾值硬件保護為安全等級最高保護觸發(fā)后必須鎖死故障軟件保護必須增加濾波、去抖、延時杜絕噪聲誤報硬件保護回路必須增加RC濾波防止EMI干擾誤觸發(fā)高溫、大電流、高壓突變場景硬件保護是唯一可靠防線6 故障快速判定準(zhǔn)則維修/售后專用報硬件故障查硬件電路、比較器、驅(qū)動芯片、功率器件、PCB報軟件故障查采樣電阻、運放、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項保護完整原理框圖邏輯