CN112710938A - 一种三极管感性负载电路的过载判断方法 - Google Patents

一种三极管感性负载电路的过载判断方法 Download PDF

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王川
李飞
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    • G01R31/00—Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
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    • G01R31/2607—Circuits therefor
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Abstract

本发明公开了一种三极管感性负载电路的过载判断方法。该方法基于三极管的负载差异导致其C、E两端的采样电压不同，通过对三极管C、E两端采样电压进行比较判断所带负载是否过载。在原有三极管感性负载电路基础上，通过本发明提供的方法能够实现及时发现所述三极管感性负载电路出现的过载，避免对该电路中的三极管造成损坏。

Description

一种三极管感性负载电路的过载判断方法
技术领域
本发明涉及三极管负载电路的负载异常检测及保护领域，具体涉及一种三极管感性负载电路的过载判断方法。
背景技术
在实际中应用中采用三极管感性负载的情况比较普遍，例如蜂鸣器电路、音箱、电磁阀等驱动电路中负载均为感性。图1为典型的三极管感性负载的驱动电路的电路原理图。其中、Q1为三极管，通常三极管Q1采用PWM信号Q1_PWM进行驱动以实现负载两端电压的调节。为避免三极管感性负载电路发生过载损坏，传统方案是将三极管Q1替换为带短路保护功能的MOS管、或者增加线圈电流采样电路对其负载两端的电压进行采样，当采样电压异常时触发过载保护。但当负载线圈误接大电流负载或者短路时流经三极管Q1的电流过大，Q1会进入饱和区。此时、即使PWM驱动信号Q1_PWM转换到低电平时，并不能实现Q1的关断，反而会导致三极管Q1因为过载而损坏。
发明内容
本发明提供一种三极管感性负载电路的过载判断方案。该方案基于三极管的负载性质对其C、E两端的电压完全建立相对于所述PWM信号下降沿延迟时间的影响，通过测量所述延迟时间来判断三极管是否过载。
本发明提供的方案具体实现为：
一种三极管感性负载电路的过载判断方法。所述方法包括：将PWM信号接入到所述三极管的基极、在保证所述PWM信号的脉冲宽度满足工作时所述三极管C、E两端电压建立的基础上、将所述PWM信号的占空比降低到预设的安全范围用于驱动所述三极管；通过以高于2/Ton的采样频率测量所述三极管C、E两端的电压，其中Ton为所述三极管的开通时间；通过获得的采样电压值来确定所述三极管是否过载、，若过载、则采取过载保护措施；其中、所述安全范围是指、驱动所述三极管的PWM信号的占空比在该范围内时，所述三极管在预设的过载情况下不会损坏。
进一步地、所述通过测量三极管C、E两端的电压确定所述三极管是否过载，，包括：以占空比在所述预设的安全范围内的一特定PWM信号驱动所述三极管处于工作状态，持续多个所述特定PWM信号的周期持续采样所述三极管C、E两端电压，将对所有采样电压求均值得到的电压平均值与预设的电压阈值进行比较、当所述平均值大于所述电压阈值时、判断所述三极管过载；其中、所述电压阈值为三极管感性负载电路负载正常时、以所述采样频率持续所述特定PWM信号多个周期对在所述特定PWM信号驱动下的所述三极管C、E的电压进行多次采样，计算所述多次采样中每次采样所得采样电压的平均值、而得出的多个平均值中的最大值。
附图说明
图1为典型的三极管感性负载的驱动电路的电路原理图；
图2为三极管C、E两端的电压相对于PWM信号的时序示意图。
具体实施方式
为了使本发明所解决的技术问题、技术方案以及有益效果更加清楚明白，以下结合附图对本发明进行进一步详细说明。应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
图1所示的三极管感性负载电路中三极管Q1的负载性质将影响其C、E两端的电压完全建立相对所述PWM信号下降沿延迟时间。具体的影响如图2所示、当其感性负载正常时，PWM驱动信号Q1_PWM(图2所示的波形a)下降沿到来时，三极管C、E两端的电压波形并不会立刻跳变为电源DC的电压(图2所示的波形b)，而是由于三极管的拖尾效应和感性负载的作用有一个比较明显的延时。当所述负载线圈误接大电流负载或者短路、即过载时，流经三极管Q1的电流过大，Q1会进入饱和区，此时、PWM驱动信号Q1_PWM(图2所示的波形a)下降沿到来时，三极管C、E两端的电压完全建立为电源DC的电压所需要的延时将对应的缩短(图2所示的波形c)。
基于三极管的负载性质对其C、E两端的电压完全建立的影响。本发明提供一种三极管感性负载电路的过载判断方法，所述方法包括：将PWM信号接入到所述三极管的基极、在保证所述PWM信号的脉冲宽度满足工作时所述三极管C、E两端电压建立的基础上、将所述PWM信号的占空比降低到预设的安全范围用于驱动所述三极管。根据奈奎斯特采样定理、为了保证采样电压能够准确区分出三级管感性负载电路过载和正常负载的情况、需要保证足够高的采样率。为此、持续以高于2/Ton的采样频率采样所述三极管C、E两端的电压、其中Ton为所述三极管的开通时间。通过获得的采样电压值来确定所述三极管是否过载、，若过载、则采取过载保护措施。其中、所述安全范围是指、驱动所述三极管的PWM信号的占空比在该范围内时，所述三极管在预设的过载情况下不会损坏。
在一个实施例中，以占空比在所述预设的安全范围内的一特定PWM信号驱动所述三极管处于工作状态，持续多个所述特定PWM信号的周期持续采样所述三极管C、E两端电压，并将上述采样得到采样电压值进行存储。计算所述存储的采样电压值的平均值。将所述平均值与预设的电压阈值进行比较、当其大于所述电压阈值时、判断所述三极管过载。其中、所述电压阈值为三极管感性负载电路负载正常时、以所述采样频率持续所述特定PWM信号多个周期对在所述特定PWM信号驱动下的所述三极管C、E的电压进行多次采样，计算所述多次采样中每次采样所得采样电压的平均值而得出的多个平均值中的最大值。
与现有技术相比，本发明提供的三极管感性负载电路的过载判断方法，在原有三极管感性负载电路基础上，通过设置三极管的PWM驱动信号同时持续采样所述三极管C、E两端的电压值，通过所述采样得到的电压值的平均值及时发现过载情况，避免对该电路中的三极管造成损坏。

Claims (2)

1.一种三极管感性负载电路的过载判断方法，其特征在于、所述方法包括：将PWM信号接入到所述三极管的基极、在保证所述PWM信号的脉冲宽度满足工作时所述三极管C、E两端电压建立的基础上、将所述PWM信号的占空比降低到预设的安全范围用于驱动所述三极管；通过以高于2/Ton的采样频率持续采样所述三极管C、E两端的电压，其中Ton为所述三极管的开通时间；通过获得采用电压值来确定所述三极管是否过载、，若过载、则采取过载保护措施；其中、所述安全范围是指驱动所述三极管的PWM信号的占空比在该范围内时，所述三极管在预设的过载情况下不会损坏。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过测量三极管C、E两端的电压确定所述三极管是否过载，具体实现为：以占空比在所述预设的安全范围内的一特定PWM信号驱动所述三极管处于工作状态，持续多个所述特定PWM信号的周期持续采样所述三极管C、E两端电压，将对采样电压求均值得到的电压平均值与预设的电压阈值进行比较、当所述平均值大于所述电压阈值时、判断所述三极管过载；其中、所述电压阈值为三极管感性负载电路负载正常时、以所述采样频率持续所述特定PWM信号多个周期对在所述特定PWM信号驱动下的所述三极管C、E的电压进行多次采样，计算所述多次采样中每次采样所得采样电压的平均值而得出的多个平均值中的最大值。
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