CN110676805A - 一种应用于航空电热***的ac230v短路保护电路 - Google Patents

一种应用于航空电热***的ac230v短路保护电路 Download PDF

Info

Publication number
CN110676805A
CN110676805A CN201910891620.1A CN201910891620A CN110676805A CN 110676805 A CN110676805 A CN 110676805A CN 201910891620 A CN201910891620 A CN 201910891620A CN 110676805 A CN110676805 A CN 110676805A
Authority
CN
China
Prior art keywords
circuit
resistor
voltage
short
power
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910891620.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110676805B (zh
Inventor
仝步升
刘康
刘强
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Original Assignee
Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute filed Critical Tianjin Jinhang Computing Technology Research Institute
Priority to CN201910891620.1A priority Critical patent/CN110676805B/zh
Publication of CN110676805A publication Critical patent/CN110676805A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110676805B publication Critical patent/CN110676805B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
    • H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current

Landscapes

  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)

Abstract

本发明涉及一种应用于航空电热***的AC230V短路保护电路，属于航空电加热控制***技术领域，包括驱动电路、电流采样电路、绝对值电路、短路门限比较电路、功率和保护电路，该电路通过对加热回路电流的实时监测和比较，在达到短路保护门限电流时，在100us以内断开加热回路，并钳制反向电压，达到负载短路时，切断加热回路并对回路的保护目的。

Description

一种应用于航空电热***的AC230V短路保护电路
技术领域
本发明涉及航空电加热控制***技术领域，具体涉及一种应用于航空电热***的AC230V短路保护电路。
背景技术
传统飞机上交流电压体制以AC115V为主，随着多电飞机的发展趋势，机上逐渐出现了AC230V电压，由于电压提高了一倍，航空电加热控制***需要更高的可靠性和安全性设计。飞机上电加热***工作时，负载一旦发生短路，会瞬间产生产生大量热量，严重时有可能造成***或火灾，损坏产品和电源，危害巨大，故短路保护是产品必备功能之一。传统的短路保护电路切断输出实现短路保护时间长，保护延时超过1ms，不能快速保护航空电加热控制***，且对不同额定电流的输出回路，保护灵敏度低，短路保护门限值不能方便设定。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：针对传统断路保护电路的缺点，提供一种应用于航空电加热控制***的可靠、快速(不超过100us)的AC230V负载短路保护电路。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种应用于航空电热***的AC230V短路保护电路，包括驱动电路、电流采样电路、绝对值电路、短路门限比较电路、功率和保护电路，功率和保护电路包括功率电路和保护电路，其中，驱动电路用于控制功率电路的导通和截止，功率和保护电路用于实现输出电流的导通和截止，电流采样电路用于将电流信号转换为电压信号，绝对值电路用于将交流电压转换为直流电压，短路门限比较电路用于实现当发生短路电流异常时，输出功率回路切断信号，所述功率回路是由所述短路保护电路与负载组成的回路。
优选地，所述驱动电路由驱动芯片D1实现。
优选地，所述驱动芯片D1为场效应晶体管驱动芯片MAX5078BATT。
优选地，所述电流采样电路包括采样电阻R5，电阻R5两端电压即为负载电流转化后电压，采样电压进入绝对值电路中。
优选地，所述绝对值电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，运放D3A、运放D3B、二极管V1；电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4阻值都相同，都可取阻值为10kΩ，电阻R1连接运放D3A的输出端和反相端，电阻R2连接运放D3A的反相端和电阻R3，采样电压输入电阻R2和电阻R3的公共端，电阻R3连接运放D3A的同相端、运放D3B的反相端和二极管V1的负极，二极管V1的正极连接运放D3B的输出端，电阻R4一端连接运放D3B的同相端，另一端连接电源负极。
优选地，所述短路门限比较电路由处理器D2和两个串联的电阻R6、R7组成，经电流采样电路、绝对值电路后得到的直流电压进入处理器D2的比较引脚6，电阻R6和电阻R7串联接入3.3V电源，电阻R6和电阻R7的公共端接入处理器D2的比较引脚4作为短路保护门限电压。
优选地，所述R7阻值/(R6阻值+R7阻值)＝短路保护门限电压/3.3V，短路保护门限电压取采样电阻R5电压的四倍。
优选地，所述功率电路包括两个相同的功率器件为N沟道的金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，所述保护电路包括压敏电阻R8、压敏电阻R9；其中一个NMOS1的漏极连接AC230V输入，NMOS1的源极连接采样电阻R5一端，NMOS2的漏极连接AC230V输出，NMOS1的源极连接采样电阻R5另一端，电阻R5两端电压即为负载电流转化后的电压，电阻R5一端连接3.3V电源负极，另一端连接绝对值电路，电阻R5两端电压即为负载电流转化后电压，压敏电阻R8并联在NMOS1的源极和漏极之间，压敏电阻R9并联在NMOS2的源极和漏极之间。
优选地，所述驱动芯片D1是功率器件NMOS1的驱动芯片，D1的输入6脚接处理器D2的控制命令输出引脚1，D1的1、2、3脚接3.3V电源的负极，4脚接12V电源，5脚接NMOS1、NMOS2的栅极，驱动芯片D1为驱动芯片MAX5078。
优选地，R5阻值选2mΩ。
(三)有益效果
本发明包括驱动电路、电流采样电路、绝对值电路、短路门限比较电路、功率和保护电路，该电路通过对加热回路电流的实时监测和比较，在达到短路保护门限电流时，在100us以内断开加热回路，并钳制反向电压，达到负载短路时，切断加热回路并对回路的保护目的。
附图说明
图1为本发明的电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图1所示，本发明提供了一种应用于航空电热***的AC230V短路保护电路，包括驱动电路、电流采样电路、绝对值电路、短路门限比较电路、功率和保护电路，功率和保护电路包括功率电路和保护电路，其中，驱动电路用于控制功率电路的导通和截止，功率和保护电路用于实现输出电流的导通和截止，电流采样电路用于将电流信号转换为电压信号，绝对值电路用于将交流电压转换为直流电压，短路门限比较电路用于实现当发生短路电流异常时，输出功率回路切断信号，所述功率回路是由所述短路保护电路与负载组成的回路。
驱动电路由驱动芯片D1实现，驱动芯片D1＝为场效应晶体管驱动芯片MAX5078BATT。
工作原理：当加热回路正常时，驱动芯片D1的输入引脚6接收到处理器D2发出的高信号，驱动芯片D1的驱动输出引脚5有效，使功率回路导通，当加热回路短路时，驱动芯片D1的输入引脚6接收到处理器D2发出的低信号驱动芯片D1的驱动输出引脚5无效，使功率回路截止，在100us以内使短路电流降为零。
电流采样电路包括采样电阻R5，采样电阻R5串联在功率器件金属氧化物半导体场效应晶体管NMOS1和NMOS2的源极之间，R5阻值可选2mΩ的高精度采样电阻，电阻R5两端电压即为负载电流转化后电压，采样电压进入绝对值电路中。
绝对值电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，运放D3A、运放D3B、二极管V1；电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4阻值都相同，都可取阻值为10kΩ，电阻R1连接运放D3A的输出端和反相端，电阻R2连接运放D3A的反相端和电阻R3，采样电压输入电阻R2和电阻R3的公共端，电阻R3连接运放D3A的同相端、运放D3B的反相端和二极管V1的负极，二极管V1的正极连接运放D3B的输出端，电阻R4一端连接运放D3B的同相端，另一端连接电源负极。
绝对值电路用于将采样电阻R5的交流电压即采样电压转化为直流电压，采样电压通过电阻R2和电阻R3的公共端输入，当回路中的交流电流为正时，即当采样电阻两端电压为正时，二极管V1截止，运放D3A的同相端和反向端电压都为采样电压，运放D3A的输出管脚1也为采样电压，当回路中的交流电流为负时，即当采样电阻两端电压为负时，二极管V1导通，运放D3A的同相端和反向端电压为零电位，运放D3A的输出管脚1为采样电阻两端电压的绝对值，即为正。
短路门限比较电路由处理器D2和两个串联的电阻R6、R7组成，经电流采样电路、绝对值电路后得到的直流电压进入处理器D2的比较引脚6，电阻R6和电阻R7串联接入3.3V电源，电阻R6和电阻R7的公共端接入处理器D2的比较引脚4作为短路保护门限电压，通过调节电阻5和电阻6阻值可设置不同的短路保护门限电压，当采样的直流电压超过门限电压时，处理器D2立即进入比较器中断，在中断中将功率电路的控制信号设置为断开，在100us以内断开加热回路。
R7阻值/(R6阻值+R7阻值)＝短路保护门限电压/3.3V。短路保护门限电压通常取采样电阻R5电压的四倍，可避免由于采样电阻电压的毛刺信号干扰，造成误跳闸保护。(采样电阻电压＝采样电阻阻值*输出回路额定电流)
通过调节电阻R6和电阻R7阻值可设置不同的短路保护门限电压，当采样的直流电压超过门限电压时，处理器D2立即进入比较器中断，在中断中将功率电路的控制信号设置为断开，在100us以内断开加热回路。
功率和保护电路包括两个相同的功率器件为N沟道的金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，压敏电阻R8、压敏电阻R9；其中一个NMOS1的漏极连接AC230V输入，NMOS1的源极连接采样电阻R5一端，NMOS2的漏极连接AC230V输出，NMOS1的源极连接采样电阻R5另一端，电阻R5两端电压即为负载电流转化后的电压，电阻R5一端连接3.3V电源负极，另一端连接绝对值电路，R5阻值可选2mΩ，额定电流根据负载电流选择，电阻R5两端电压即为负载电流转化后电压，压敏电阻R8并联在NMOS1的源极和漏极之间，压敏电阻R9并联在NMOS2的源极和漏极之间。
驱动芯片D1是功率器件NMOS1的驱动芯片，D1的输入6脚接处理器D2的控制命令输出引脚1，D1的1、2、3脚接3.3V电源的负极，4脚接12V电源，5脚接NMOS1、NMOS2的栅极，驱动芯片D1可为驱动芯片MAX5078，当处理器D2的控制命令输出引脚1输出高电平时，驱动芯片D1的输出5脚输出12V高电平，NMOS1、NMOS2的源极和漏极之间导通，AC230V输出。当处理器D2的控制命令输出引脚1输出低电平时，驱动芯片D1的输出5脚输出低电平，NMOS1、NMOS2的源极和漏极之间截止，AC230V不输出。
功率电路中，功率器件NMOS1和NMOS2根据驱动电路的控制，实现输出回路的导通和截止。
保护电路包括压敏电阻R8、压敏电阻R9；选择压敏电阻R8和R9的击穿电压为360V，高于电路中的正常工作电压，保护电路功能及原理：当功率回路没有发生短路时，压敏电阻的击穿电压高于功率器件NMOS1和NMOS2两端的电压，压敏电阻阻值很大，近似于开路，当功率回路发生短路时，短路时快速断开功率回路产生的反向电压，超出压敏电阻的击穿电压，压敏电阻的阻值迅速降低，吸收短路大电流，保护电路实现反向电压限制功能，将短路时快速断开回路产生的反向电压钳制在功率元件耐受电压内，达到快速短路保护时，对输出回路的保护目的。
由于处理器D2中比较器灵敏度很高，电流采样电路常会引入瞬时尖峰干扰，该瞬时尖峰干扰不是短路，不会影响功率回路的正常工作，但会触发处理器进入比较器中断，切断输出回路，为避免以上现象，处理器第一次进入比较器中断，切断输出回路后，间隔100ms，允许处理器再次将功率电路的控制信号设置为闭合，重新接通输出回路，如电流采样电路得到的电压未再次触发处理器进入比较器中断，功率输出回路持续工作；如电流采样电路得到的电压再次触发处理器进入比较器中断，切断输出回路后，不再接通。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种应用于航空电热***的AC230V短路保护电路，其特征在于，包括驱动电路、电流采样电路、绝对值电路、短路门限比较电路、功率和保护电路，功率和保护电路包括功率电路和保护电路，其中，驱动电路用于控制功率电路的导通和截止，功率和保护电路用于实现输出电流的导通和截止，电流采样电路用于将电流信号转换为电压信号，绝对值电路用于将交流电压转换为直流电压，短路门限比较电路用于实现当发生短路电流异常时，输出功率回路切断信号，所述功率回路是由所述短路保护电路与负载组成的回路。
2.如权利要求1所述的电路，其特征在于，所述驱动电路由驱动芯片D1实现。
3.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述驱动芯片D1为场效应晶体管驱动芯片MAX5078BATT。
4.如权利要求2所述的电路，其特征在于，所述电流采样电路包括采样电阻R5，电阻R5两端电压即为负载电流转化后电压，采样电压进入绝对值电路中。
5.如权利要求4所述的电路，其特征在于，所述绝对值电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，运放D3A、运放D3B、二极管V1；电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4阻值都相同，都可取阻值为10kΩ，电阻R1连接运放D3A的输出端和反相端，电阻R2连接运放D3A的反相端和电阻R3，采样电压输入电阻R2和电阻R3的公共端，电阻R3连接运放D3A的同相端、运放D3B的反相端和二极管V1的负极，二极管V1的正极连接运放D3B的输出端，电阻R4一端连接运放D3B的同相端，另一端连接电源负极。
6.如权利要求5所述的电路，其特征在于，所述短路门限比较电路由处理器D2和两个串联的电阻R6、R7组成，经电流采样电路、绝对值电路后得到的直流电压进入处理器D2的比较引脚6，电阻R6和电阻R7串联接入3.3V电源，电阻R6和电阻R7的公共端接入处理器D2的比较引脚4作为短路保护门限电压。
7.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述R7阻值/(R6阻值+R7阻值)＝短路保护门限电压/3.3V，短路保护门限电压取采样电阻R5电压的四倍。
8.如权利要求6所述的电路，其特征在于，所述功率电路包括两个相同的功率器件为N沟道的金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET，所述保护电路包括压敏电阻R8、压敏电阻R9；其中一个NMOS1的漏极连接AC230V输入，NMOS1的源极连接采样电阻R5一端，NMOS2的漏极连接AC230V输出，NMOS1的源极连接采样电阻R5另一端，电阻R5两端电压即为负载电流转化后的电压，电阻R5一端连接3.3V电源负极，另一端连接绝对值电路，电阻R5两端电压即为负载电流转化后电压，压敏电阻R8并联在NMOS1的源极和漏极之间，压敏电阻R9并联在NMOS2的源极和漏极之间。
9.如权利要求8所述的电路，其特征在于，所述驱动芯片D1是功率器件NMOS1的驱动芯片，D1的输入6脚接处理器D2的控制命令输出引脚1，D1的1、2、3脚接3.3V电源的负极，4脚接12V电源，5脚接NMOS1、NMOS2的栅极，驱动芯片D1为驱动芯片MAX5078。
10.如权利要求8所述的电路，其特征在于，R5阻值选2mΩ。
CN201910891620.1A 2019-09-20 2019-09-20 一种应用于航空电热***的ac230v短路保护电路 Active CN110676805B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910891620.1A CN110676805B (zh) 2019-09-20 2019-09-20 一种应用于航空电热***的ac230v短路保护电路

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910891620.1A CN110676805B (zh) 2019-09-20 2019-09-20 一种应用于航空电热***的ac230v短路保护电路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110676805A true CN110676805A (zh) 2020-01-10
CN110676805B CN110676805B (zh) 2021-09-24

Family

ID=69078452

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910891620.1A Active CN110676805B (zh) 2019-09-20 2019-09-20 一种应用于航空电热***的ac230v短路保护电路

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110676805B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09331625A (ja) * 1996-06-11 1997-12-22 Yazaki Corp インテリジェントパワースイッチ及びスイッチング装置
CN101673938A (zh) * 2009-09-29 2010-03-17 杭州士兰微电子股份有限公司 输出短路的软恢复控制电路及其在dc-dc转换器中的应用
CN101677181A (zh) * 2001-09-14 2010-03-24 海卓-艾尔公司 电流故障检测器和电路断流器及其组件
CN202524293U (zh) * 2012-04-11 2012-11-07 上海尊瑞电子有限公司 一种28v直流固态功率控制器
CN108132376A (zh) * 2017-12-29 2018-06-08 大连新安越电力设备有限公司 模块式变压器铁芯接地电流在线监测装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09331625A (ja) * 1996-06-11 1997-12-22 Yazaki Corp インテリジェントパワースイッチ及びスイッチング装置
CN101677181A (zh) * 2001-09-14 2010-03-24 海卓-艾尔公司 电流故障检测器和电路断流器及其组件
CN101673938A (zh) * 2009-09-29 2010-03-17 杭州士兰微电子股份有限公司 输出短路的软恢复控制电路及其在dc-dc转换器中的应用
CN202524293U (zh) * 2012-04-11 2012-11-07 上海尊瑞电子有限公司 一种28v直流固态功率控制器
CN108132376A (zh) * 2017-12-29 2018-06-08 大连新安越电力设备有限公司 模块式变压器铁芯接地电流在线监测装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN110676805B (zh) 2021-09-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2019109811A1 (zh) 充电电源的电池短路保护电路
WO2018015462A1 (en) Ideal diode with active reverse voltage protection
US5030844A (en) DC power switch with inrush prevention
CN1669118B (zh) 保护半导体器件的方法及采用这种方法用于半导体器件的保护装置
WO2015200132A1 (en) Circuit and method for detecting short circuit failure of a switching transistor
JP2018057105A (ja) 半導体駆動装置ならびにこれを用いた電力変換装置
CN105514929A (zh) 一种基于常通型SiC器件的自供电直流固态断路器
US10256805B2 (en) Protective circuit with current regulating digital output module
CN108847835B (zh) 一种功率器件驱动保护电路及其控制方法
CN114977799A (zh) 固态功率控制器和航空器
CN112602244B (zh) 用于过电流和过电压保护式电能传输的多级保护装置
CN215733481U (zh) 一种优化的防反接保护及冲击电流抑制电路
CN201345530Y (zh) 过流保护电路
CN110676805B (zh) 一种应用于航空电热***的ac230v短路保护电路
JP2013054017A (ja) 絶縁監視装置
US9525296B2 (en) Battery state monitoring circuit and battery device
CN113131436A (zh) 过压保护电路、过压保护装置以及电子设备
US4181921A (en) Harmonic distortion attenuator
CN109212433B (zh) 一种逆变器igbt故障预警及保护电路
CN108733122B (zh) 数字输出电路及工业控制设备
EP4336689A1 (en) Short-circuit detector for electronic fuse circuit
JP2020129867A (ja) 過電流検出回路及び電流出力回路
CN112332823B (zh) 一种直流开关
JPH06260911A (ja) 誘導分を有する短絡時にトランジスタを非活動化するために使用する保護回路
CN110797836B (zh) 用于电机驱动器中的开关电源的电路、操作方法和电机驱动电路***

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant