CN102412550A - 直流回路上可调的限流保护电路 - Google Patents

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李书亭
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Abstract

本发明提供一种直流回路上可调的限流保护电路，所述限流保护电路包含有与驱动开关电路相连的信号处理电路、比较控制电路；电路信号从驱动开关电路的入口和出口采集信号后，经信号处理电路处理后输出给比较控制电路，比较控制电路与标准信号比较后的控制信号输出给驱动开关电路，控制驱动开关电路关断。本发明通过对IGBT两端导通压降经行实时采样，间接对主电路流过电流进行经行监控，以IGBT为核心，通过对电路中过电流的直接检测实时比较分断电路实现保护，开断动作快，无触点电弧；可自动重恢复，控制自动，工作效率高；对电路放大系数可调连续实现限流值可调。

Description

直流回路上可调的限流保护电路
技术领域
本发明涉及一种限流保护电路，特别是一种直流回路上可调的限流保护电路。
背景技术
一般大功率直流供电电路的过电流保护方法有多种形式：如爆炸开断装置及快速熔断器实现；还有运用电流热效应的断路器(空开)上，对电流上升敏感的浪涌电流保护器等；还有通过在电路中串联采样电阻对电流中的电流进行监控的电力电子保险装置，等等。这些结构形式，保护能力有限，控制手段比较落后，限制了使用范围。
IGBT在大功率直流供电回路中的应用已经相当广泛，控制功率高，控制手段方便，但IGBT本身所特有的传输特性，在限流保护领域的应用却亟待开发。
发明内容
针对现有技术中过电流保护中结构的不足，本发明的目的是提供一种直流回路上可调的限流保护电路，能实现限流值连续可调，以利于准确、安全的控制电路的关断。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是提供一种直流回路上可调的限流保护电路，该限流保护电路串联在需要保护的直流回路里，其中：所述限流保护电路包含有与驱动开关电路相连的信号处理电路、比较控制电路；电路信号从驱动开关电路的入口和出口采集信号后，经信号处理电路处理后输出给比较控制电路，比较控制电路与预设标准信号比较后输出开关量的控制信号给驱动开关电路，控制驱动开关电路关断。
本发明的效果是该限流保护电路通过对IGBT两端导通压降经行实时采样，间接对主电路流过电流进行经行监控，把采样信号经过两级处理后，同基准电压进行比较，当过流时驱动IGBT关断，从而起到限流保护的目的。信号放大连续可调从而限流值可调，电力电子器件动作可控、静态无触点无电弧，控制可靠，恢复方便，对电路放大系数可调连续实现限流值可调。
附图说明
图1是本发明的直流回路上可调的限流保护电路。
具体实施方式
结合附图及实施例对本发明的直流回路上可调限流保护电路加以说明。
如图1所示，本发明的直流回路上可调的限流保护电路，该限流保护电路串联在需要保护的直流回路里，所述限流保护电路包含有与驱动开关电路三相连的信号处理电路一、比较控制电路二；电路信号从驱动开关电路三的入口和出口采集信号后，经信号处理电路一处理后输出给比较控制电路二，比较控制电路二与预设标准信号比较后输出开关量的控制信号给驱动开关电路三，控制驱动开关电路三关断。
所述信号处理电路一包括有运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3及一个电位器形成的仪用放大电路；所述电位器并联于二级运算放大器A3的反相输入端和输出端。
所述比较控制电路二包括有相互连接的一个基准电压Vref和一个运算放大器A4，所述运算放大器A4的同相输入端分别通过一个电阻同预设基准电压Vref和运算放大器A4的输出端相连；运算放大器A4的反相输入端通过一个电阻与信号处理电路一的输出端相连。
所述驱动开关电路三包括有相互连接的互补对称功率放大电路和IGBT；从比较控制电路二输出的信号通过互补对称功率放大电路连接到IGBT的门极；IGBT串联在需要保护的直流回路里。后输出开关量的控制信号给驱动开关电路三，控制驱动开关电路三关断。
本发明的直流回路上可调限流保护电路过流保护功能实现的过程如下：
所述信号处理电路一主要包含有运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3、一个电位器和一个稳压二极管组成的仪用放大电路，所述仪用放大电路的一级放大是运算放大器A1、运算放大器A2的反相输入端通过一个电阻R27相连，其同相输入端分别通过一个同参数电阻R1、参数电阻R2同IGBT的Q1的阳极和阴极相连，组成前置放大电路，其输出连接于运算放大器A3的两个输入端，对信号进行二级放大，所述运算放大器A3工作在电压串联负反馈状态，其反馈电阻为RP，信号输出幅值可调。
所述比较控制电路二包括有相互连接的一个基准电压Vref和一个运算放大器A4，所述运算放大器A4的同相输入端分别通过一个电阻同基准电压Vref和其输出端相连；所述运算放大器A4的反相输入端通过一个电阻与信号处理电路一的输出端相连。该电路的运放A4工作在正反馈状态，把经信号采集部分处理信号同基准电压Vref比较，比较结果驱动开关电路三的关断。
所述驱动开关电路三包括有相互连接的互补对称功率放大电路和IGBT；从比较控制电路二输出的信号通过互补对称功率放大电路连接到IGBT的门极；IBGT串联在需要保护的直流回路里。所述互补对称功率放大电路是由同结构同工艺同参数不同类型的三极管组成的乙类互补对称功率放大电路。所述驱动开关电路三串联在需要保护的直流回路的主回路中，用以导通和关断主回路。
所述IGBT的阳极同该限流电路电流输入端即主电路的A口相连；IGBT的阴极该同限流电路电流输出端即主电路的B口相连。IGBT的门极通过一个电阻R3同功率驱动电路相连。
所述乙类互补对称功率放大电路为一对NPN型和PNP型三极管组成的简单功率放大驱动电路；即NPN三极管T1的集电极同电源VCC相连发射极同PNP三极管T3的发电极同时通过一电阻R5的同IGBT的Q1的门极相连；PNP三极管T3的集电极同电源公共地相连；三极管T1和三极管T3的基极共同相连后，通过一个电阻与比较控制电路二信号比较部分的运算放大器A4输出端相连。
当控制电源VCC上电后，比较控制电路二中运算放大器A4输出端通过电阻R9的上拉作用输出高电平，控制驱动开关电路三中乙类互补对称功率放大电路进入饱和导通状态，进而驱动IGBT导通；直流电流从主电路A口流入IGBT的阳极，通过IGBT导电通道从阴极经主电路B口流出，正常状态下IGBT处于常开状态，形成直流电流通道。
当主电路电路中流过的电流IAB变化时，IGBT的导通压降随之变化，从而将此信号采集并同基准信号做比较，并驱动IGBT关断，可实现限定流过电流大小的作用，可以将此信号调整放大比例，从而可以实现限流值可调。
本发明不仅仅局限与上述详细实施例，凡在本发明的原理和主旨范围内，尤其过流信号采集方式上的修改或者改动应属于本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种直流回路上可调的限流保护电路，该限流保护电路串联在需要保护的直流回路里，其特征是：所述限流保护电路包含有与驱动开关电路(三)相连的信号处理电路(一)、比较控制电路(二)；电路信号从驱动开关电路(三)的入口和出口采集信号后，经信号处理电路(一)处理后输出给比较控制电路(二)，比较控制电路(二)与预设标准信号比较后输出开关量的控制信号给驱动开关电路(三)，控制驱动开关电路(三)关断。
2.根据权利要求1所述直流回路上可调的限流保护电路，其特征是：所述信号处理电路(一)包括有运算放大器A1、运算放大器A2、运算放大器A3及一个电位器形成的仪用放大电路；所述电位器并联于二级运算放大器A3的反相输入端和输出端。
3.根据权利要求1所述直流回路上可调的限流保护电路，其特征是：所述比较控制电路(二)包括有相互连接的一个基准电压Vref和一个运算放大器A4，所述运算放大器A4的同相输入端分别通过一个电阻同预设基准电压Vref和运算放大器A4的输出端相连；运算放大器A4的反相输入端通过一个电阻与信号处理电路(一)的输出端相连。
4.根据权利要求1所述直流回路上可调的限流保护电路，其特征是：所述驱动开关电路(三)包括有相互连接的互补对称功率放大电路和IGBT；从比较控制电路(二)输出的信号通过互补对称功率放大电路连接到IGBT的门极；IGBT串联在需要保护的直流回路里。
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