文档编号TECH-PROT-002版本V1.0生效日期2026-10-05适用产品车载电动压缩机FOC驱动控制板SiC/MOS三相逆变适用部门硬件研发、软件研发、测试、售后维修、失效分析文档目的系统化定义软件/硬件 过流、过压、欠压、过温共8项保护的电路原理、工作机制、响应特性、区别、故障判定依据并附带原理图逻辑说明用于统一设计标准、排查标准、维修标准。1 总体概述压缩机控制器采用二级保护架构软件保护前置保护MCU ADC采样 算法判断可滤波、可去抖、可分级限功率优先触发保证运行平顺。硬件保护终极保护纯硬件模拟电路/驱动芯片硬件机制不依赖MCU、不依赖程序μs级极速封锁PWM防止炸机、击穿、失控。设计铁律软件保护阈值更宽松、先触发硬件保护阈值更极限、最后兜底。2 术语缩写S/W OCP软件过流H/W OCP硬件过流S/W OVP软件过压H/W OVP硬件过压S/W UVP软件欠压H/W UVP硬件欠压S/W OTP软件过温H/W OTP硬件过温3 八大保护详细原理含原理图逻辑3.1 硬件过流保护 H/W OCP原理框图逻辑可直接绘图相电流 → 分流电阻 → 模拟电压 → 硬件比较器/驱动芯片OCP → 与门硬件刹车 → 直接封锁PWM功率回路 ↓ 相电流 → 分流采样电阻(Rshunt) ──┬──→ 采样模拟电压 Vsen │ ▼ ┌────────────────┐ │ 高速硬件比较器 │◄──── 精密基准电压 Vref └────────┬───────┘ │ 硬件刹车信号硬件锁存 ▼ ┌────────────────┐ │PWM驱动芯片使能端│─── 直接封锁三相PWM输出 └────────────────┘工作原理功率回路相电流流经采样分流电阻产生正比于电流的模拟电压。该电压直接送入高速硬件比较器或IGBT/SiC驱动芯片内置DESAT/OCP电路。硬件电路内置固定基准电压一旦电流电压超过阈值触发硬件硬件通路直接输出封锁信号切断三相PWM全程无需MCU参与。特性响应速度μs级可拦截短路、直通爆炸电流MCU死机、跑飞、卡死依然有效阈值固定不可软件修改触发后硬件锁死需断电复位作用短路、桥臂直通、功率管击穿等致命故障的最后防线防止炸板。3.2 软件过流保护 S/W OCP原理框图逻辑相电流 → 分流电阻 →运放调理→MCU ADC采样→ 软件滤波阈值判断 → 软件关闭PWM、限功率、报故障功率回路 ↓ 相电流 → 分流采样电阻(Rshunt) → 运放调理电路放大RC滤波 → MCU内置ADC ↓ ┌─────────────┐ │MCU固件模块 │ │1.采样读取 │ │2.滤波/去抖 │ │3.峰值/有效值判断│ └──────┬──────┘ │软件指令 ▼ PWM寄存器关闭PWM 存储故障码 CAN上报工作原理电流模拟信号经过运放放大、滤波后送入MCU ADC。MCU周期性采样电流经过均值滤波、峰值判断、去抖计时当电流持续超过软件设定阈值软件执行降功率、限流、停机保护。特性响应ms级 / 数十μs完全依赖MCU运行阈值可配置、可分级、可滤波作用常规过载、堵转、轻微过流提前限流避免触发硬件硬保护。3.3 硬件过压保护 H/W OVP原理框图逻辑高压母线 → 分压电阻 →硬件比较器→ 基准电压对比 → 硬件刹车封锁PWM高压母线 HV ──┬── 高压分压电阻网络R1R2 → 分压采样电压 Vsen │ └── HV-功率地 ↓ ┌────────────────┐ │ 硬件比较器 │◄───精密基准源 Vref └────────┬───────┘ │硬件刹车锁存信号 ▼ ┌────────────────┐ │PWM驱动硬件使能 │───直接封锁三相PWM └────────────────┘工作原理高压母线电压通过高精度分压电阻降压送入硬件比较器输入端。比较器另一端为固定精密基准电压。当母线电压异常飙升、超过硬件阈值比较器立刻输出高电平触发硬件刹车直接切断逆变输出。特性极速响应拦截回馈高压、浪涌高压不依赖MCU阈值固定、不可调作用防止母线过压击穿电容、SiC MOS、驱动电路。3.4 软件过压保护 S/W OVP原理框图逻辑高压母线 → 分压 →运放缓冲 → MCU ADC→ 软件判断超限 → 降功率/停机/报警高压母线HV → 高压分压电阻网络 → 运放缓冲RC滤波 → MCU ADC ↓ ┌─────────────────┐ │MCU固件保护逻辑 │ │1.电压换算 │ │2.数字滤波 │ │3.多级阈值判断预警→降功率→停机│ └────────┬────────┘ │软件控制指令 ▼ FOC电流环限幅 / 关闭PWM / CAN上报故障工作原理母线电压经过分压、运放隔离调理后送入MCU采样。软件通过多次采样滤波消除尖峰干扰检测母线缓慢抬压、回馈升压、电池电压异常提前限制功率或停机。特性响应较慢适合缓变电压可分级预警→限功率→停机作用正常工况电压保护优先软停机避免硬件锁死。3.5 硬件欠压保护 H/W UVP原理框图逻辑12V/3.3V/高压母线 →硬件比较器/电源BOR → 硬件复位/PWM封锁两种分支 分支1【低压12V/3.3V电源欠压】 12V输入 → LDO电源管理芯片 ──【内置BOR掉电检测模块】 ↓ 硬件复位信号 OR 硬件刹车信号 → 封锁PWM / 复位MCU 分支2【高压母线硬件欠压】 高压母线HV → 分压网络 → 硬件比较器 ◄──精密基准Vref ↓ 硬件刹车信号 → 直接封锁PWM工作原理硬件欠压分为低压侧UVP和高压侧UVP低压侧由LDO内置BOR电路监测当12V或3.3V供电低于阈值硬件直接复位MCU、封锁PWM防止MCU低压异常误输出波形。高压侧由硬件比较器监测母线电压过低直接硬件保护停机防止逆变电流失控。特性硬件原生保护零软件依赖防止低压暴走、误PWM炸机3.6 软件欠压保护 S/W UVP原理框图逻辑母线电压分压 →ADC采样 → 软件判断欠压→ 限功率/低压保护停机高压母线HV / 12V电源 → 分压采样电路 → RC滤波 → MCU ADC ↓ ┌────────────────┐ │MCU固件逻辑 │ │1.电压换算 │ │2.滤波去抖 │ │3.欠压多级阈值判断│ └───────┬────────┘ │软件指令 ▼ 输出功率限制 → 平滑降载 → 停机 CAN故障上报工作原理MCU实时采样高压母线、12V电池电压软件判断电池低压、母线欠压提前降低压缩机负载保护动力电池不亏电、不欠压工作。3.7 硬件过温保护 H/W OTP新增原理框图逻辑功率板NTC热敏电阻 → 分压电压 →硬件比较器→ 超温触发硬件刹车功率器件SiC/IGBT表面贴装NTC热敏电阻 ↓ NTC 固定分压电阻构成分压电路 → 温度对应模拟电压Vsen ↓ ┌────────────────┐ │硬件比较器 │◄──精密基准Vref └────────┬───────┘ │硬件刹车锁存信号 ▼ ┌────────────────┐ │PWM驱动硬件使能 │──直接封锁三相PWM └────────────────┘工作原理PCB功率区域、功率器件表面贴装NTC热敏电阻。温度升高时NTC阻值下降分压电压变化。硬件比较器设置固定温度阈值电压温度超过极限值后硬件直接封锁PWM不经过MCU。特性纯硬件保护MCU死机照样保护用于高温起火、过热烧毁终极防护阈值固定不可软件修改作用极端高温、散热失效、堵转高温防止板子烧糊、器件烧毁。3.8 软件过温保护 S/W OTP新增原理框图逻辑NTC温度电阻 →分压采样 → MCU ADC采样→ 温度换算滤波 → 软件限功率/停机功率器件NTC热敏电阻 → 分压采样电路 → RC滤波 → MCU ADC ↓ ┌────────────────────┐ │MCU固件温控逻辑 │ │1.AD采集、温度换算 │ │2.数字滤波、去抖 │ │3.多级阈值预警→降功率→停机│ └────────┬───────────┘ │软件控制指令 ▼ FOC降功率控制 / 关闭PWM / CAN上报过温故障工作原理MCU周期性采集NTC温度电压通过公式换算成温度值。软件设置多级温度阈值高温预警、降功率、严重过温停机。通过软件滤波避免温度尖峰误报。特性可分级控温保护更柔和可记录温度曲线依赖MCU正常运行作用正常温升管理、降功率控温避免频繁触发硬件过温锁死。4 八大保护完整对比总表保护类型触发机制响应速度依赖MCU核心功能硬件过流硬件比较器/驱动芯片硬件通路μs级否短路、直通终极防炸保护软件过流ADC采样算法判断ms级是过载限流、常规过流保护硬件过压硬件比较器电压监测μs级否浪涌、回馈高压极速保护软件过压ADC采样软件阈值ms级是缓变过压预警、降功率硬件欠压BOR/硬件比较器μs级否低压异常防止误PWM输出软件欠压ADC采样软件判断ms级是电池低压保护、限功率硬件过温NTC硬件比较器μs级否极限高温防烧毁、防火软件过温NTCADC温控算法ms级是分级温控、降功率、温柔保护5 工程强制设计准则软件保护优先触发硬件保护兜底所有阈值软件阈值 硬件阈值硬件保护为安全等级最高保护触发后必须锁死故障软件保护必须增加滤波、去抖、延时杜绝噪声误报硬件保护回路必须增加RC滤波防止EMI干扰误触发高温、大电流、高压突变场景硬件保护是唯一可靠防线6 故障快速判定准则维修/售后专用报硬件故障查硬件电路、比较器、驱动芯片、功率器件、PCB报软件故障查采样电阻、运放、NTC、ADC、固件参数、工况异常7 版本变更记录版本日期变更内容V1.02026-10-05首次发布包含8项保护完整原理框图逻辑