CN113131595A - 放电电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电子电路技术领域,提供一种放电电路。所述放电电路包括:第一滤波电容、第二滤波电容以及放电开关电路,其中,所述第一滤波电容和所述第二滤波电容串联后与需放电的电容并联;所述放电开关电路用于控制所述需放电的电容向所述第二滤波电容放电并且同时所述第一滤波电容放电,或控制所述需放电的电容向所述第一滤波电容放电并且同时所述第二滤波电容放电。本发明的放电电路可以使用较小的体积,安全可靠的进行放电。
Description
技术领域
本发明涉及电子电路技术领域,特别涉及一种放电电路。
背景技术
目前的主动放电电路主要有印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)贴片电阻阵列放电、外挂水泥电阻放电、电机绕组放电以及逆变器IGBT或MOSFET节电容充放电等方式,但是,PCB贴片电阻阵列放电容易起火造成电路板大面积的烧毁;外挂水泥电阻放电需要额外的空间和专门的结构设计用于放电,成本较高;电机绕组放电和逆变器IGBT或MOSFET节电容充放电,都容易与电机进入安全模式时的状态冲突,影响***的安全。
发明内容
有鉴于此,本发明旨在提出一种放电电路,以使用较小的体积,安全可靠的进行放电。
为达到上述目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种放电电路,所述放电电路包括:第一滤波电容、第二滤波电容以及放电开关电路,其中,所述第一滤波电容和所述第二滤波电容串联后与需放电的电容并联;所述放电开关电路用于控制所述需放电的电容向所述第二滤波电容放电并且同时所述第一滤波电容放电,或控制所述需放电的电容向所述第一滤波电容放电并且同时所述第二滤波电容放电。
进一步的,所述放电开关电路包括:与所述第一滤波电容并联的第一放电开关,与所述第二滤波电容并联的第二放电开关,其中,在所述第一放电开关导通并且第二放电开关关断时,所述需放电的电容向所述第二滤波电容放电,同时所述第一滤波电容通过所述第一放电开关放电;在所述第二放电开关导通并且第一放电开关关断时,所述需放电的电容向所述第一滤波电容放电,同时所述第二滤波电容通过所述第二放电开关放电。
进一步的,在所述第一放电开关和所述第二放电开关同时关断时,所述需放电的电容同时向所述第一滤波电容和所述第二滤波电容放电。
进一步的,所述放电电路还包括:第三滤波电容以及第四滤波电容,其中,所述第三滤波电容和所述第四滤波电容串联后与所述需放电的电容并联;所述放电开关电路用于控制所述需放电的电容向所述第四滤波电容放电并且同时所述第三滤波电容放电,或控制所述需放电的电容向所述第三滤波电容放电并且同时所述第四滤波电容放电。
进一步的,所述放电开关电路还包括与所述第三滤波电容并联的第三放电开关,与所述第四滤波电容并联的第四放电开关,其中,在所述第三放电开关导通并且第四放电开关关断时,所述需放电的电容向所述第四滤波电容放电,同时所述第三滤波电容通过所述第三放电开关放电;在所述第四放电开关导通并且第三放电开关关断时,所述需放电的电容向所述第三滤波电容放电,同时所述第四滤波电容通过所述第四放电开关放电。
进一步的,在所述第三放电开关和所述第四放电开关同时关断时,所述需放电的电容同时向所述第三滤波电容和所述第四滤波电容放电。
进一步的,所述放电电路还包括:一端连接所述第一放电开关和所述第二放电开关,另一端连接所述第一滤波电容和所述第二滤波电容的第一电流互感器,用于采集放电电流信号。
进一步的,所述放电电路还包括:一端连接所述第一放电开关和所述第二放电开关,另一端连接所述第一滤波电容和所述第二滤波电容的第二电流互感器,以及一端连接所述第三放电开关和所述第四放电开关,另一端连接所述第三滤波电容和所述第四滤波电容的第三电流互感器,所述第二电流互感器和所述第三电流互感器用于采集放电电流信号。
进一步的,所述放电电路还包括:一端连接所述第一放电开关和所述第二放电开关,另一端连接所述第三滤波电容和所述第四滤波电容的第四电流互感器,用于采集放电电流信号。
进一步的,所述第一滤波电容、所述第二滤波电容、所述第三滤波电容以及所述第四滤波电容是高压滤波电容。
相对于现有技术,本发明所述的放电电路具有以下优势:
本发明放电电路包括:第一滤波电容、第二滤波电容以及放电开关电路,其中,所述第一滤波电容和所述第二滤波电容串联后与需放电的电容并联;所述放电开关电路用于控制所述需放电的电容向所述第二滤波电容放电并且同时所述第一滤波电容放电,或控制所述需放电的电容向所述第一滤波电容放电并且同时所述第二滤波电容放电。本发明放电电路使用较少器件,不需要大量空间,且可以安全可靠的进行放电。
本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。
在附图中:
图1本发明一实施例提供的放电电路的结构框图;
图2是本发明一实施例提供的放电电路的结构示意图;
图3是本发明另一实施例提供的放电电路的结构示意图;
图4是本发明另一实施例提供的放电电路的结构示意图;
图5A是本发明另一实施例提供的放电电路的结构示意图;
图5B是本发明另一实施例提供的放电电路的结构示意图。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。
下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
图1是本发明一实施例提供的放电电路的结构框图。如图1所示,所述放电电路包括:第一滤波电容C1、第二滤波电容C2以及放电开关电路,其中,所述第一滤波电容C1和所述第二滤波电容C2串联后与需放电的电容C3并联;所述放电开关电路用于控制所述需放电的电容C3向所述第二滤波电容C2放电并且同时所述第一滤波电容C1放电,或控制所述需放电的电容C3向所述第一滤波电容C1放电并且同时所述第二滤波电容C2放电。
具体地,图中V3为电池,内含接触器控制通断,C3例如为电机控制器的母线电容。C1和C2可以为PCB板端高压滤波电容,一般低于1uF,该电容可以与其他电路共用,不额外增加成本。
本实施例的放电电路,可以通过放电开关电路,使需放电的电容C3向第一滤波电容C1放电的同时,第二滤波电容C2放电,然后,使需放电的电容C3向第二滤波电容C2放电的同时,第一滤波电容C1放电,这样交替进行可以保证使需放电的电容C3持续放电。下面将提供一种放电开关电路的结构。
图2是本发明一实施例提供的放电电路的结构示意图。如图2所示,所述放电开关电路包括:与所述第一滤波电容C1并联的第一放电开关M1,与所述第二滤波电容C2并联的第二放电开关M2,其中,在所述第一放电开关M1导通并且第二放电开关M2关断时,所述需放电的电容C3向所述第二滤波电容C2放电,同时所述第一滤波电容C1通过所述第一放电开关M1放电;在所述第二放电开关M2导通并且第一放电开关M1关断时,所述需放电的电容C3向所述第一滤波电容C1放电,同时所述第二滤波电容C2通过所述第二放电开关M2放电;在所述第一放电开关M1和所述第二放电开关M2同时关断时,所述需放电的电容C3同时向所述第一滤波电容C1和所述第二滤波电容C2放电。
具体地,第一放电开关M1和第二放电开关M2,二者互补导通,为增强放电效果,可以选择较高内阻的元件,但需要考虑散热问题。V1和V2为激励源,即可以控制第一放电开关M1和第二放电开关M2的通断。
本实施例放电电路需假设放电电路未工作前***已处于平衡,即:第一滤波电容C1的电压等于第二滤波电容C2的电压等于一半的电源V3的电压,激励源V1和V2等于零。该放电电路具有以下两种状态:
第一种状态,在需放电的电容C3向第二滤波电容C2放电,同时第一滤波电容C1通过第一放电开关M1放电时,第一滤波电容C1储存的能量被消耗掉,需放电的电容C3的能量被转移到第二滤波电容C2上,且第一放电开关M1的内阻使流过的电流转换为热量散掉,消耗部分能量。
第二种状态,在需放电的电容C3向第一滤波电容C1放电,同时第二滤波电容C2通过第二放电开关M2放电时,第二滤波电容C2储存的能量被消耗掉,需放电的电容C3的能量被转移到第一滤波电容C1上,且第二放电开关M2的内阻使流过的电流转换为热量散掉,消耗部分能量。
在上述两种状态切换的中间,还有另一种过渡的状态,即:
第三种状态,需放电的电容C3通过第一滤波电容C1和第二滤波电容C2的串联结构向第一滤波电容C1和第二滤波电容C2充电。理想状态下,该状态下不产生能量的耗散,只使将能量从需放电的电容C3转移到第一滤波电容C1和第二滤波电容C2,但在转移过程中第一滤波电容C1、第二滤波电容C2和需放电的电容C3的线路串联阻抗会继续耗散掉一部分能量。
因此,本发明可以使用该放电电路,使放电电路先处于第一种状态(第一放电开关M1导通并且第二放电开关M2关断),然后处于第三种状态(第一放电开关M1和第二放电开关M2同时关断),然后处于第二种状态(第二放电开关M2导通并且第一放电开关M1关断),再处于第三种状态,如此循环以进行放电。从以上的描述可以看出,在第一放电开关M1和第二放电开关M2的每次动作均有电流从需放电的电容C3流向放电回路,第一放电开关M1和第二放电开关M2可以通过发热来耗散能量以实现放电。放电速度可以通过第一放电开关M1和第二放电开关M2的导通时间和开关频率来调节,较长的导通时间和较高的频率会导致较快的放电速度。该放电电路的阻断器件为串联型式,所以在单个失效的情况下不会导致整体失效。
图3是本发明另一实施例提供的放电电路的结构示意图。如图3所示,放电电路还包括:一端连接所述第一放电开关M1和所述第二放电开关M2,另一端连接所述第一滤波电容C1和所述第二滤波电容C2的第一电流互感器L1,用于采集放电电流信号。
具体地,在本发明实施例的电路中还添加了电阻R1-R3,另外V4和V5同样为激励源。本实施例使用电流互感器实现隔离采样,满足功能安全的需求同时,兼顾了成本。同时也可以在第一放电开关M1和所述第二放电开关M2的附近放置温度传感器(NTC1和NTC2)来实现对电路的保护,通过温度和放电电流管理单元来判断是否过温或者采集的放电电流是否出现异常,在过温和异常时,可以给出开关量信号,使脉冲发生单元发出脉冲,以使互补驱动单元对第一放电开关M1和所述第二放电开关M2的通断进行相应调整。
更详细来说,在第一放电开关M1短路时,由于第二放电开关M2和第一滤波电容C1正常,所以放电回路不会短路,同时该故障可以被电流互感器检测到(电流互感器将无法检测到持续的放电电流信号,且波形异常)。在最恶劣情况下,如果第一放电开关M1和第二放电开关M2直通,电阻R3将被烧断,但是第一滤波电容C1、第二滤波电容C2以及需放电的电容C3都不会受到影响,电路的其他部分也不会因此受到影响。
第二放电开关M2短路的情况与上文相同。
在第一滤波电容C1或需放电的电容C3短路,第二放电开关M2导通时,电流互感器可以检测到过流信号。
在第一放电开关M1、第二放电开关M2、第一滤波电容C1、第二滤波电容C2、电阻R1、电容R2和电阻R3中任意一个断路,将会使放电无法完成,该状况可以被电流互感器检测,随后控制电路可以根据策略做出报错等故障信息。
图4是本发明另一实施例提供的放电电路的结构示意图。如图4所示,所述放电电路还包括:第三滤波电容C4以及第四滤波电容C5,其中,所述第三滤波电容C4和所述第四滤波电容C5串联后与所述需放电的电容C3并联;所述放电开关电路用于控制所述需放电的电容C3向所述第四滤波电容C5放电并且同时所述第三滤波电容C4放电,或控制所述需放电的电容向所述第三滤波电容C4放电并且同时所述第四滤波电容C5放电。
具体地,第三滤波电容C4和第四滤波电容C5的工作方式与第一滤波电容C1和第二滤波电容C2的工作方式类似,在此不再赘述。通过添加第三滤波电容C4和第四滤波电容C5,可以使放电电路具有备用的一套放电期间,可靠性更高。
相应的,所述放电开关电路还包括与所述第三滤波电容C4并联的第三放电开关M3,与所述第四滤波电容C5并联的第四放电开关M4,其中,在所述第三放电开关M3导通并且第四放电开关M4关断时,所述需放电的电容C3向所述第四滤波电容C5放电,同时所述第三滤波电容C4通过所述第三放电开关M3放电;在所述第四放电开关M4导通并且第三放电开关M3关断时,所述需放电的电容C3向所述第三滤波电容C4放电,同时所述第四滤波电容C5通过所述第四放电开关M4放电。在所述第三放电开关M3和所述第四放电开关M4同时关断时,所述需放电的电容C3同时向所述第三滤波电容C4和所述第四滤波电容C5放电。
第三放电开关M3和第四放电开关M4的工作方式与第一放电开关M1和第二放电开关M2的工作方式类似,在此不再赘述。
本发明还提供两种对应于图4的实施例的电流互感器的连接方式,如下:
图5A是本发明另一实施例提供的放电电路的结构示意图。如图5A所示,所述放电电路还包括:一端连接所述第一放电开关M1和所述第二放电开关M2,另一端连接所述第一滤波电容C1和所述第二滤波电容C2的第二电流互感器L2,以及一端连接所述第三放电开关M3和所述第四放电开关M4,另一端连接所述第三滤波电容C4和所述第四滤波电容C5的第三电流互感器L3,所述第二电流互感器L2和所述第三电流互感器L3用于采集放电电流信号。
图5B是本发明另一实施例提供的放电电路的结构示意图。如图5B所示,所述放电电路还包括:一端连接所述第一放电开关M1和所述第二放电开关M2,另一端连接所述第三滤波电容C4和所述第四滤波电容C5的第四电流互感器L4,用于采集放电电流信号。
在本实施例中,同样也可以设置温度传感器来检测第一放电开关M1、第二放电开关M2、第三放电开关M3以及第四放电开关M4的附近的温度,以便于如上文控制第一放电开关M1、第二放电开关M2、第三放电开关M3以及第四放电开关M4的通断。图5A和图5B中设置的第二电流互感器L2、第三电流互感器L3以及第四电流互感器L4与第一电流互感器L1的工作方式类似,在此不再赘述。
综上,本发明放电电路使用较少器件,不需要大量空间,且可以安全可靠的进行放电。
以上所述仅为本发明的较佳实施方式而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种放电电路,其特征在于,所述放电电路包括:
第一滤波电容、第二滤波电容以及放电开关电路,其中,
所述第一滤波电容和所述第二滤波电容串联后与需放电的电容并联;
所述放电开关电路用于控制所述需放电的电容向所述第二滤波电容放电并且同时所述第一滤波电容放电,或控制所述需放电的电容向所述第一滤波电容放电并且同时所述第二滤波电容放电。
2.根据权利要求1所述的放电电路,其特征在于,所述放电开关电路包括:
与所述第一滤波电容并联的第一放电开关,与所述第二滤波电容并联的第二放电开关,其中,
在所述第一放电开关导通并且第二放电开关关断时,所述需放电的电容向所述第二滤波电容放电,同时所述第一滤波电容通过所述第一放电开关放电;
在所述第二放电开关导通并且第一放电开关关断时,所述需放电的电容向所述第一滤波电容放电,同时所述第二滤波电容通过所述第二放电开关放电。
3.根据权利要求2所述的放电电路,其特征在于,在所述第一放电开关和所述第二放电开关同时关断时,所述需放电的电容同时向所述第一滤波电容和所述第二滤波电容放电。
4.根据权利要求1所述的放电电路,其特征在于,所述放电电路还包括:
第三滤波电容以及第四滤波电容,其中,
所述第三滤波电容和所述第四滤波电容串联后与所述需放电的电容并联;
所述放电开关电路用于控制所述需放电的电容向所述第四滤波电容放电并且同时所述第三滤波电容放电,或控制所述需放电的电容向所述第三滤波电容放电并且同时所述第四滤波电容放电。
5.根据权利要求4所述的放电电路,其特征在于,所述放电开关电路还包括与所述第三滤波电容并联的第三放电开关,与所述第四滤波电容并联的第四放电开关,其中,
在所述第三放电开关导通并且第四放电开关关断时,所述需放电的电容向所述第四滤波电容放电,同时所述第三滤波电容通过所述第三放电开关放电;
在所述第四放电开关导通并且第三放电开关关断时,所述需放电的电容向所述第三滤波电容放电,同时所述第四滤波电容通过所述第四放电开关放电。
6.根据权利要求5所述的放电电路,其特征在于,在所述第三放电开关和所述第四放电开关同时关断时,所述需放电的电容同时向所述第三滤波电容和所述第四滤波电容放电。
7.根据权利要求2所述的放电电路,其特征在于,所述放电电路还包括:
一端连接所述第一放电开关和所述第二放电开关,另一端连接所述第一滤波电容和所述第二滤波电容的第一电流互感器,用于采集放电电流信号。
8.根据权利要求5所述的放电电路,其特征在于,所述放电电路还包括:
一端连接所述第一放电开关和所述第二放电开关,另一端连接所述第一滤波电容和所述第二滤波电容的第二电流互感器,以及一端连接所述第三放电开关和所述第四放电开关,另一端连接所述第三滤波电容和所述第四滤波电容的第三电流互感器,所述第二电流互感器和所述第三电流互感器用于采集放电电流信号。
9.根据权利要求5所述的放电电路,其特征在于,所述放电电路还包括:
一端连接所述第一放电开关和所述第二放电开关,另一端连接所述第三滤波电容和所述第四滤波电容的第四电流互感器,用于采集放电电流信号。
10.根据权利要求4所述的放电电路,其特征在于,所述第一滤波电容、所述第二滤波电容、所述第三滤波电容以及所述第四滤波电容是高压滤波电容。
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