CN203287426U - 一种过流判断电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种过流判断电路，包括第一滤波电路、第二滤波电路、正向电流过流保护值参考电压调理电路、反向电流过流保护值参考电压调理电路、比较器；所述第一滤波电路与电流传感器一的信号输出端相连、第二滤波电路与电流传感器二的信号输出端相连；所述第一滤波电路、第二滤波电路、正向电流过流保护值参考电压调理电路、反向电流过流保护值参考电压调理电路的输出端均连接到比较器的输入端，比较器的输出端为该过流判断电路的输出端。本实用新型具有响应时间短、成本低、能根据需求设定过流保护值、通用性好等优点。

Description

一种过流判断电路

技术领域

本实用新型涉及电路领域，尤其涉及一种过流判断电路。

背景技术

新能源汽车用电机控制器的核心器件为MOSFET或IGBT等功率器件，其发展趋势为大电流、大功率。功率器件最常见的损坏形式为过流损坏，因此对电机控制器的输出电流进行准确的测量并在准确测量的基础上进行可靠的过流保护对于保证电机控制器安全工作尤为重要。

目前依靠高精度的电流传感器已可以对控制器的电流进行准确的测量，但目前常用的过流保护形式为依靠软件检测进行过流保护或依靠集成驱动芯片的过饱和检测进行简单的过流保护。

软件检测后进行过流保护的反应速度较慢，不能及时测量出功率器件过流的发生，检测出后再关断输出信号也需较长时间，而功率器件从过流到损坏的时间很短，因此软件检测后的过流保护不能很好地为功率器件提供过流保护。集成驱动芯片的过饱和检测能快速检测快速关断，但无法设定过流保护值，且在持续大电流并未产生过饱和时并不能很好地对功率器件提供过流保护。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的上述问题，本实用新型提供一种响应时间短、成本低、能根据需求设定过流保护值、通用性好的过流判断电路，本实用新型能及时测量出功率器件过流的发生，使过流保护电路及时提供快速的硬件过流保护，保证电机控制器安全高效运行。

为实现上述目的，本实用新型的一种过流判断电路，包括第一滤波电路、第二滤波电路、正向电流过流保护值参考电压调理电路、反向电流过流保护值参考电压调理电路、比较器；上述第一滤波电路与电流传感器一的信号输出端相连、第二滤波电路与电流传感器二的信号输出端相连；上述第一滤波电路、第二滤波电路、正向电流过流保护值参考电压调理电路、反向电流过流保护值参考电压调理电路的输出端均连接到比较器的输入端，比较器的输出端为该过流判断电路的输出端。

进一步，上述正向电流过流保护值参考电压调理电路包括电阻R1、电阻R2和电容C1，电阻R1与电源相连，电阻R2接地，电阻R1与电阻R2串联，电容C1并联在电阻R2两端；上述反向电流过流保护值参考电压调理电路包括电阻R3、电阻R4和电容C2，电阻R3与电源相连，电阻R4接地，电阻R3与电阻R4串联，电容C2并联在电阻R4两端。电容C1和电容C2的输出依次分别为正、反向电流过流保护值参考电压。

为增强本使用新型的通用性，使得电流传感器输出电流信号时也可用，作为本实用新型的进一步改进，该过流判断电路还包括用于将输入的电流信号转换为电压信号的第一输入信号转换单元和第二输入信号转换单元：其中，第一输入信号转换单元包括电阻R5，电阻R5一端接地，另一端与电流传感器一的信号输出端相连；第二输入信号转换单元包括电阻R6，电阻R6一端接地，另一端与电流传感器二的信号输出端相连。本方案中，该过流判断电路可用于接入电流输出型的电流传感器，输出的电流信号经第一输入信号转换单元和第二输入信号转换单元转换为电压信号即可经过滤波后送入比较器。

进一步，上述比较器包括并联连接的运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U1C、运算放大器U1D，其中：上述正向电流过流保护值参考电压调理电路的输出端同时连接到运算放大器U1B和运算放大器U1D的同相输入端；上述反向电流过流保护值参考电压调理电路的输出端同时连接到运算放大器U1A和运算放大器U1C的反相输入端；上述第一滤波电路的输出端同时连接到运算放大器U1A的同相输入端和运算放大器U1B的反相输入端；上述第二滤波电路的输出端同时连接到运算放大器U1C的同相输入端和运算放大器U1D的反相输入端。运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U1C、运算放大器U1D的电源端接电源，接地端接地。

进一步，上述第一滤波电路和上述第二滤波电路均为RC滤波器电路。其中，第一滤波电路包括电阻R7和电容C3，电阻R7与电流传感器一的信号输出端相连，电容C3接地，电阻R7和电容C3串联；第二滤波电路包括电阻R8和电容C4，电阻R8与电流传感器二的信号输出端相连，电容C4接地，电阻R8和电容C4串联。电容C3和电容C4依次分别为第一滤波电路和上述第二滤波电路滤波后的输出电压。

本实用新型的工作原理是：电路工作前，计算要保护的电流上限对应的电流传感器输出电压值X，调整精密电阻R1与R2使R2上分得电压为X；计算要保护的电流负方向电流上限对应的电流传感器输出电压值Y，调整精密电阻R3与R4使R4上分得电压为Y。电路工作时，电流传感器一和电流传感器二输出的电流信号经第一输入信号转换单元和第二输入信号转换单元转换为电压信号Current A、Current B（如果电流传感器一和电流传感器二直接输出电压信号Current A、Current B则不必转换），电压信号经第一滤波电路和上述第二滤波电路滤波后送入比较器； 比较器进行判断，当Current A及Current B大于X或小于Y时，比较器输出低电平信号报错。

相对于现有技术，本实用新型具有如下优点和有益效果：

1、本实用新型响应时间低至纳秒级，响应速度快，能及时测量出功率器件过流的发生，使过流保护电路及时提供快速的硬件过流保护，保证电机控制器安全高效运行。

2、本实用新型的可自由设定电机控制器过流保护电流值，通用性强；

3、本实用新型结构简单、成本低。

附图说明

图1为本实用新型的电路图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本实用新型作进一步的详细说明，但本实用新型的实施方式不仅限于此。

【实施例1】

如图1所示，本实施例的一种过流判断电路，包括第一滤波电路、第二滤波电路、正向电流过流保护值参考电压调理电路、反向电流过流保护值参考电压调理电路、比较器；上述第一滤波电路与电流传感器一的信号输出端相连、第二滤波电路与电流传感器二的信号输出端相连；上述第一滤波电路、第二滤波电路、正向电流过流保护值参考电压调理电路、反向电流过流保护值参考电压调理电路的输出端均连接到比较器的输入端，比较器的输出端为该过流判断电路的输出端。

上述正向电流过流保护值参考电压调理电路主要为一个分压电路，包括电阻R1、电阻R2和电容C1，电阻R1和电阻R2串联后，电阻R1另一端还与电源相连，电阻R2另一端接地，电容C1并联在电阻R2两端；上述反向电流过流保护值参考电压调理电路也主要为一个分压电路包括电阻R3、电阻R4和电容C2，电阻R3和电阻R4串联后，电阻R3另一端与电源相连，电阻R4另一端接地，电容C2并联在电阻R4两端。电容C1和电容C2的输出依次分别为正、反向电流过流保护值参考电压。电路工作前，计算要保护的电流上限对应的电流传感器输出电压值X，调整精密电阻R1与R2使R2上分得电压为X；计算要保护的电流负方向电流上限对应的电流传感器输出电压值Y，调整精密电阻R3与R4使R4上分得电压为Y。电压X和电压Y作为参考电压被分别送入比较器中。

上述第一滤波电路和上述第二滤波电路均为RC滤波器电路。电路工作时，电流传感器一和电流传感器二直接输出电压信号Current A、Current B经第一滤波电路和第二滤波电路滤波后送入比较器。

上述比较器包括四个并联连接的运算放大器： U1A、U1B、U1C、U1D，其中：正向电流过流保护值参考电压调理电路的输出端（输出电压X）同时连接到运算放大器U1B和运算放大器U1D的同相输入端，使；反向电流过流保护值参考电压调理电路的输出端（输出电压X）同时连接到运算放大器U1A和运算放大器U1C的反相输入端；第一滤波电路的输出端（输出电压Current A）同时连接到运算放大器U1A的同相输入端和运算放大器U1B的反相输入端；第二滤波电路的输出端（输出电压Current B）同时连接到运算放大器U1C的同相输入端和运算放大器U1D的反相输入端。

四个运算放大器U1A、U1B、U1C、U1D分别对输入的信号进行判断，当Current A及Current B大于X或小于Y时，运算放大器就会输出低电平信号，从而比较器输出低电平信号报错。

【实施例2】

在实施例1的基础上，本实施例的过流判断电路还包括用于将输入的电流信号转换为电压信号的第一输入信号转换单元和第二输入信号转换单元，其中：第一输入信号转换单元包括电阻R5，电阻R5一端接地，另一端与电流传感器一的信号输出端相连；第二输入信号转换单元包括电阻R6，电阻R6一端接地，另一端与电流传感器二的信号输出端相连。

本实施例中，增设了第一输入信号转换单元和第二输入信号转换单元，该过流判断电路可用于接入电流输出型的电流传感器，通用性强。电流传感器一和电流传感器二输出电流信号经第一输入信号转换单元和第二输入信号转换单元分别转换为电压信号Current A、Current B即可经过滤波后送入比较器。具体应用中，如果电流传感器一和电流传感器二中一个输出电压信号、一个输出电流信号，则也可以仅在输出电流信号的电流传感器与滤波电路中增设一个输入信号转换单元，而另一个不设，即根据电路的实际需求设置。

本实施例中，上述第一滤波电路包括电阻R7和电容C3，电阻R7和电容C3串联，电阻R7另一端与电流传感器一的信号输出端相连，电容C3另一端接地；上述第二滤波电路包括电阻R8和电容C4，电阻R8和电容C4串联，电阻R8另一端与电流传感器二的信号输出端相连，电容C4另一端接地。电容C3和电容C4依次分别为第一滤波电路和上述第二滤波电路滤波后的输出电压。

以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种过流判断电路，其特征在于，包括第一滤波电路、第二滤波电路、正向电流过流保护值参考电压调理电路、反向电流过流保护值参考电压调理电路、比较器；所述第一滤波电路与电流传感器一的信号输出端相连、第二滤波电路与电流传感器二的信号输出端相连；所述第一滤波电路、第二滤波电路、正向电流过流保护值参考电压调理电路、反向电流过流保护值参考电压调理电路的输出端均连接到比较器的输入端，比较器的输出端为该过流判断电路的输出端。

2.根据权利要求1所述的一种过流判断电路，其特征在于，所述正向电流过流保护值参考电压调理电路包括电阻R1、电阻R2和电容C1，电阻R1与电源相连，电阻R2接地，电阻R1与电阻R2串联，电容C1并联在电阻R2两端；所述反向电流过流保护值参考电压调理电路包括电阻R3、电阻R4和电容C2，电阻R3与电源相连，电阻R4接地，电阻R3与电阻R4串联，电容C2并联在电阻R4两端。

3.根据权利要求1或2所述的一种过流判断电路，其特征在于，还包括用于将输入的电流信号转换为电压信号的第一输入信号转换单元和第二输入信号转换单元，所述第一输入信号转换单元包括电阻R5，电阻R5一端接地，另一端与电流传感器一的信号输出端相连；所述第二输入信号转换单元包括电阻R6，电阻R6一端接地，另一端与电流传感器二的信号输出端相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种过流判断电路，其特征在于，所述比较器包括并联连接的运算放大器U1A、运算放大器U1B、运算放大器U1C、运算放大器U1D，其中：

所述正向电流过流保护值参考电压调理电路的输出端同时连接到运算放大器U1B和运算放大器U1D的同相输入端；

所述反向电流过流保护值参考电压调理电路的输出端同时连接到运算放大器U1A和运算放大器U1C的反相输入端；

所述第一滤波电路的输出端同时连接到运算放大器U1A的同相输入端和运算放大器U1B的反相输入端；

所述第二滤波电路的输出端同时连接到运算放大器U1C的同相输入端和运算放大器U1D的反相输入端。

5.根据权利要求1或2所述的一种过流判断电路，其特征在于，所述第一滤波电路和所述第二滤波电路均为RC滤波器电路。

6.根据权利要求5所述的一种过流判断电路，其特征在于，所述第一滤波电路包括电阻R7和电容C3，电阻R7与电流传感器一的信号输出端相连，电容C3接地，电阻R7和电容C3串联；所述第二滤波电路包括电阻R8和电容C4，电阻R8与电流传感器二的信号输出端相连，电容C4接地，电阻R8和电容C4串联。