CN102780208B - 电机控制器短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
一种电机控制器短路保护电路，用于判断从驱动电路输入的三相电路信号，包括限定从驱动电路输入的三相电路信号的电压值的限压电路；提供判断基准电压的基准电路；以基准电路的输出为基准与限压电路的输出比较以判断三相电压是否在正常范围的负载比较电路；判断驱动电路是否出现短路并输出短路信号的短路判定电路，在负载比较电路和短路判定电路之间设置有误报信号排除电路，接收来自负载比较电路的信号并确保短路判定电路只比较输入相电流。其优点在于，整个电路使用普通的电路元器件，成本低廉，方便维修替换；对驱动电路的采样功能不需依靠电阻，能适用于大功率控制器；具备辨别相电流的功能，判断短路情况的可靠性高。
Description
技术领域
本发明涉及一种电机控制器的短路保护电路，尤其涉及一种大功率电动自行车的电机控制器的短路保护电路。
背景技术
使用电能为驱动力的电动自行车因为其造型轻便、不会造成尾气污染而被广泛使用。电动自行车作为一种交通工具，对行驶的安全性和可靠性有很高的要求，这就要求电机控制器在异常状态下有很强自我保护能力。对于电机控制器，最大的安全威胁来自于电机三相线短路引起的控制器损坏。传统的短路保护方式，需要在母线上串入电流采样电阻，只适用于小功率控制器，无法跟上电动自行车大功率化的趋势；高速响应的电流互感器虽然能够实现短路保护的功能，但是其成本太高，不够经济。
发明内容
本发明旨在提供一种电动自行车的控制器短路保护电路，适用于大功率的电动自行车控制器，且能够准确判断驱动电路的短路情况。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种电机控制器短路保护电路，用于判断从驱动电路输入的三相电路信号，并在驱动电路发生短路时，能够向控制器芯片输出短路保护信号，接收到短路保护信号的控制器芯片随之切断下桥驱动信号。
所述电机控制器短路保护电路包括：
限定从驱动电路输入的三相电路信号的电压值的限压电路；
提供判断基准电压的基准电路；
以基准电路的输出为基准与限压电路的输出比较以判断三相电压是否在正常范围的负载比较电路；
判断驱动电路是否出现短路并输出短路信号的短路判定电路，在负载比较电路和短路判定电路之间设置有误报信号排除电路，接收来自负载比较电路的信号并确保短路判定电路只比较输入相电流。
所述限压电路由电阻和稳压二极管组成，各相输入电路上串联有电阻以及接地的稳压二极管。
所述基准电路包括一输入端V1、电容、精密稳压集成电路U1和电阻，所述输入端V1经电阻R1、电阻R7和电阻R16到地，电解电容E1、电容C1和U1与电阻R7和电阻R16并联。
所述基准电路中另有电容C8与电阻R16并联。
所述负载比较电路由三个比较器组成，其输入端分别接受所述限压电路的各相输出电压和所述基准电路输出的基准电压，比较后向误报信号排除电路输出信号。
所述误报信号排除电路包括电阻、二极管和电容，自负载比较电路的三个比较器输出的电路各串联一个二极管后并入一点，作为误报信号排除电路的输出端，该输出端再经电阻接地，三相电路的下桥信号分别经电阻和二极管后与各相比较器的输出端相连，所述误报信号另有二个输入端V2、V3，输入端V2经电阻与负载比较电路的比较器的输出端再串联电容后接地，输入端V3串联电阻R8、R11后接地，R11与C5并联。
所述短路判定电路包括比较器、电阻和电容，比较器的输入端分别接收输入端V3串联电阻R8后的信号和来自误报信号排除电路输出端的信号，其输出端经电阻与输入端V2相连，其输出端另经电容接地。
本发明具有如下优点：
1.整个电路使用普通的电路元器件，成本低廉，方便维修替换；
2.对驱动电路的采样功能不需依靠电阻，能适用于大功率控制器；
3.具备辨别相电流的功能，判断短路情况的可靠性高。
附图说明
附图1是本发明的电路图。
附图2是本发明与控制器电路的连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图给出的实施例对本发明作出进一步描述：
如图1，本发明新型电机控制器短路保护电路包括：
限定从驱动电路输入的三相电路信号的电压值的限压电路；
向所述比较电路输出一个判断基准电压的基准电路；
判断三相电压是否在正常范围的负载比较电路；
判断驱动电路是否出现短路并输出短路信号的短路判定电路；以及
接收来自负载比较电路的信号并确保短路判定电路只比较输入相电流的误报信号排除电路。
所述限压电路由电阻和稳压二极管组成，驱动电路的U相线串联有电阻R9以及接地的稳压二极管Z1；驱动电路的V相线串联有电阻R13以及接地的稳压二极管Z2；驱动电路的W相线串联有电阻R15以及接地的稳压二极管Z3。通过限压电路，驱动电路的三相输入线的电压被限制在安全范围内，避免后端的电子元器件因为过高的电压输入信号而被损坏。
所述基准电路包括电压为15V的输入端V1、电容C1、精密稳压集成电路U1和电阻R1，所述输入端V1经电阻R1、电阻R7和电阻R16到地，电容C8与电阻R16并联，电解电容E1、电容C1和精密稳压集成电路U1与电阻R7和电阻R16并联。基准电路的作用在于提供一个基准电压作为判断电路是否出现过流的基准。
所述负载比较电路包括三个比较器U2A、U2C、U2D，分别接受来自限压电路的各相输出电压和来自基准电路的基准电压，具体连接为，比较器U2A的正端5与R9连接，负端4连接在电阻R7和电阻R16间，以判断驱动电路的U相线电压，并将比较结果从U2A的输出端2输出；比较器U2C的正端9与R13连接，负端8连接在电阻R7和电阻R16间，以判断驱动电路的V相线电压，并将比较结果从U2C的输出端14输出；比较器U2D的正端11与R15连接，负端10连接在电阻R7和电阻R16间，以判断驱动电路的W相线电压，并将比较结果从U2D的输出端13输出。
所述误报信号排除电路由电阻R2、R3、R4、R6、R8、R10、R11、R12、R14，二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、二极管和电容C3、C5、C6、C7组成。三相电路的下桥信号ULO、VLO、WLO分别串联电阻和二极管后与负载比较电路的各相比较器的输出端相连，即U相电路的下桥信号ULO与电阻R6和二极管D1串联后与U相比较器U2A的输出端2连接；V相电路的下桥信号VLO与电阻R10和二极管D3串联后与V相比较器U2C的输出端14连接；W相电路的下桥信号WLO与电阻R14和二极管D5串联后与W相比较器U2D的输出端13连接。三个比较器的输出端2、14、13还分别串联一个二极管D2、D4、D6后并接，作为误报信号排除电路的一个输出端6，该输出端6再经电阻R12接地。
所述误报信号排除电路另有二个输入端V2、V3，输入端V2为3.3V，经电阻与负载比较电路的各个比较器的输出端再串联电容后接地，即输入端V2经电阻R2与U相比较器U2A的输出端2连接，再串联电容C3后接地；输入端V2经电阻R3与V相比较器U2C的输出端14连接，再串联电容C6后接地；输入端V2经电阻R4与W相比较器U2D的输出端13连接，再串联电容C7后接地。输入端V3为2.5V，串联电阻R8、R11后接地，R11与电容C5并联。
所述短路判定电路包括比较器U2B、电阻R5和电容C4，比较器U2B的正端7连接在电阻R8与R11间，负端6与二极管D2、D4、D6并接的点连接，接收来自误报信号排除电路输出端的信号，比较器U2B的输出端1经电容C4接地，输出端1还经电阻R5与输入端V2相连接。
结合图1、图2，驱动电路21将三相电路信号U、V、W输入短路保护电路22，即通过限压电路将相电压输入比较器U2A，U2C，U2D的正端5、9、11，与基准电路输出的输入比较器U2A，U2C，U2D的负端4、8、10的基准电压比较，当相电压超过负端的基准电压时比较器U2A，U2C，U2D翻转，分别从输出端2、14、13输出高电平，并分别经二极管D2、D4、D6后送入比较器U2B的负端6。三相下桥驱动输入信号ULO、VLO、WLO分别经电阻R6、二极管D1和电阻R10、二极管D3以及电阻R14、二极管D5对比较器U2A，U2C，U2D的输出进行钳位，只有ULO，VLO，WLO之一为高电平时，其所对应的短路保护有效信号才能被比较器U2B的输出端1向控制器芯片23发出。因此确保了三相电流中，只有电流流入的一相被作为判定短路的对象，另两相电流被判定为误报信号而排除。接收到短路保护信号的控制器芯片23随之切断下桥驱动信号ULO、VLO、WLO，从而起到保护控制器的作用。
Claims (6)
1.一种电机控制器短路保护电路，用于判断从驱动电路输入的三相电路信号，其包括
限定从驱动电路输入的三相电路信号的电压值的限压电路；
提供判断基准电压的基准电路；
以基准电路的输出为基准与限压电路的输出比较以判断三相电压是否在正常范围的负载比较电路；
判断驱动电路是否出现短路并输出短路信号的短路判定电路，其特征在于：在负载比较电路和短路判定电路之间设置有误报信号排除电路，接收来自负载比较电路的信号并确保短路判定电路只比较输入相电流。
2.如权利要求1所述的电机控制器短路保护电路，其特征在于：所述限压电路由电阻和稳压二极管组成，各相输入电路上串联有电阻以及接地的稳压二极管。
3.如权利要求1或2所述的电机控制器短路保护电路，其特征在于：所述基准电路包括一输入端V1、电容、精密稳压集成电路和电阻，所述输入端V1经电阻R1、电阻R7和电阻R16到地，电解电容E1、电容C1和精密稳压集成电路U1与电阻R7和电阻R16并联，并且有电容C8与电阻R16并联。
4.如权利要求1或2所述的电机控制器短路保护电路，其特征在于：所述负载比较电路由三个比较器组成，其输入端分别接受所述限压电路的各相输出电压和所述基准电路输出的基准电压，比较后向误报信号排除电路输出信号。
5.如权利要求1或2所述的电机控制器短路保护电路，其特征在于：所述短路判定电路包括比较器、电阻和电容，比较器的输入端分别接收输入端V3串联电阻R8后的信号和来自误报信号排除电路输出端的信号，其输出端经电阻与输入端V2相连，其输出端另经电容接地。
6.如权利要求1或2所述的电机控制器短路保护电路，其特征在于：所述误报信号排除电路包括电阻、二极管和电容，自负载比较电路的三个比较器输出的电路各串联一个二极管后并入一点，作为误报信号排除电路的输出端，该输出端再经电阻接地，三相电路的下桥信号ULO、VLO、WLO分别经电阻和二极管后与各相比较器的输出端相连，所述误报信号排除电路另有二个输入端V2、V3，输入端V2经电阻与负载比较电路的比较器的输出端再串联电容后接地，输入端V3串联电阻R8、R11后接地，电阻R11与电容C5并联。
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