CN103208781B - 一种具有过热保护功能的控制电路 - Google Patents

Abstract

本发明属于汽车直流电压电路领域，公开了一种具有过热保护功能的控制电路,包括供电电池（1）、过流保险丝（2）、热保护器件（3）、场效应管（4）、被控电机（5）和电机控制电路（6），其中供电电池（1）与过流保险丝（2）相连，热保护器件（3）分别与过流保险丝（2）和场效应管（4）相连，场效应管（4）与被控电机（5）相连，同时场效应管（4）与电机控制电路（6）相连且受控于电机控制电路6。本发明有利于防止故障部件冒烟，或在热事件中出现脱焊现象，且该方案易于实现。

Description

一种具有过热保护功能的控制电路

技术领域

本发明属于直流电机控制领域，描述的是一种用于避免直流电机工作过程中热事件发生的电路。

背景技术

在现实生活中，由于直流电机具有调试性能好、起动扭矩大的优点，因此在电力机车、电动车、自动化生产线等方面得到广泛的应用，相应地，直流电机的控制性能尤其是控制器的安全性受到人们越来越多的关注。尤其重要是，由于在许多场合电机的控制电流往往较大，因此产生的热量也非常多，从而进一步影响部件及系统的安全性，这一点在汽车电子类产品方面尤为突出。直流电机的控制电路出于安全考虑一般都采用高端驱动的功率型MOSFET（场效应管）来控制电机的运转，由于MOSFET（场效应管）不是理想的开关，它仍然存在一定的阻抗，在大电流情况下，电机的长时间运转将产生大量的热量，在散热处理不当的情况下就可能会存在将控制回路烧坏等现象，更严重的情况是引起控制器自燃，烧坏周边设备或电动车辆，严重影响使用安全。在现有的电机控制方法中，有时候可以加入一个独立的温度传感器用于检测控制器的具体温度，超过某个特定值，系统将报警并切断供电回路，这些应用在一般的对于造价不是很敏感的工业中可以使用，但是对于汽车零部件行业而言，一个单独的传感器意味着额外的费用和独立的安装，系统多出一个部件，一方面增加了一个采集监控端口，另一方面也降低了系统的可靠性。

发明内容

本发明旨在提出一种防止直流电机热事件的电路具体实施方案，该方案能有效地解决了电机控制中的安全性问题，同时又方便实施、降低应用成本。本发明采用的技术方案是：一种具有过热保护功能的控制电路,包括供电电池1、过流保险丝2、场效应管4、被控电机5和电机控制电路6，其中供电电池1与过流保险丝2相连，场效应管4与被控电机5，同时场效应管4与电机控制电路6相连且受控于电机控制电路6,其特征在于还包括热保护器件3，热保护器件3分别与过流保险丝2和场效应管4相连。

 所述热保护器件3包括激活节点7、热源导入引脚8、功率输入引脚9、热弹簧片10、热保护器件封装11、激活保险丝12、导电固定柱针13；

    所述热保护器件3热源导入引脚8与场效应管的热引脚或热沉共享一个安装焊盘；

    所述热源导入引脚8正下方无附加铜层；

    用铜线路连接热源导入引脚8和场效应管热沉或热引脚；

    所述热保护器件3与场效应管4的之间的距离小于1 mm。

本发明的有益技术效果是： 有利于防止故障部件冒烟，或在热事件中出现脱焊，方案实现方法简单，而且有别于常用的热保护方法，控制回路可以直接进行回流焊，热保护器器要正常工作，只需要电子激活即可使用，电子激活可以在回流焊之后，这样有便于实现批量生产，便于质量管控，能够有效的避免热事件的发生可使用标准的表面安装方法，不发生特殊组装费用，低功耗和电压降，支持直流电子电路，适合用于苛刻的环境条件(汽车和工业应用)，绿色环保的设计。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

其中1、电池 ； 2、过流保险丝；  3、热保护器件  ；4、场效应管 ； 5、直流电机 ； 6、H-side控制单元 ； 7、激活节点  ； 8、热源导入引脚  ；9、功率输入引脚 ； 10、热弹簧片； 11、热保护器件封装  ；12、激活保险丝 ； 13、导电固定柱。

具体实施方式

实施例1

    图1所示为直流电机控制回路的电路结构示意图， 图中1为车载电池，2为过流保险丝，3为热保护器件，4为Mosefet，5为直流电机，6为H-side Mosfet的栅极驱动电路，7为热保险器件激活节点，8为热源导入引脚，9为功率输入引脚，10为热弹簧片，11为热器件封装，12为激活保险丝，13为导电固定柱。它可在不超过260摄氏度的温度下进行回流焊(不会打开)，但在工作中，却可在远远低于260摄氏度的条件下打开。为实现这一功能，器件使用一种电子激活机制。电子激活必须在完成回流焊之后进行，可在最后测试过程中实施。我们通过器件的激活节点发送规定的激活电流，以此对器件进行电子激活。电子激活取决于时间和电流。通过激活节点的电流可沿任何一个方向流动。完成激活后，激活节点相对于功率输入引脚或热源导入引脚而言将处于电气打开状态。激活后，当器件接点达到规定的打开温度时，热保护器件将永久性打开。

在正常情况下图中10与13之间通过具有保险丝功能的导线连接，在进行回流焊过程中，由于导线连接的应力作用保证热弹簧片不会因为温度过高8热源导入引脚开焊。在回流焊之后，器件需要激活。激活方法是在激活节点与热源导入引脚之间通一定数值的电流使得激活保险丝熔断，这样热弹簧片除了热源导入引脚的应力外，不再受到其他应力。电路在正常工作情况下，电机不会长时间通电，电流在MOSFET上的功率耗散导致的温度上升处于正常的温度范围，热保护器件不起作用。如果在过流情况下，过流保险丝将会首先熔断，所以这种时候热保护器件也不会起作用。然而如果电流值小于过流电流值，但是又持续通电，这种情况下MOSFET的温度将会持续上升，当温度上升到200度左右，热保护器件的热源导入引脚将受到热弹簧片的应力作用而弹开，保证电路回路不再得电，控制回路的温度将慢慢下降。由此可以避免燃烧事件的发生。

Claims (5)

1.一种具有过热保护功能的控制电路,包括供电电池（1）、过流保险丝（2）、热保护器件（3）、场效应管（4）、被控电机（5）和电机控制电路（6），其中供电电池（1）与过流保险丝（2）相连，热保护器件（3）分别与过流保险丝（2）和场效应管（4）相连、场效应管（4）与被控电机（5）相连，同时场效应管（4）与电机控制电路（6）相连且受控于电机控制电路(6)，其特征在于热保护器件（3）包括激活节点（7）、热源导入引脚（8）、功率输入引脚（9）、热弹簧片（10）、热保护器件封装（11）、激活保险丝（12）、导电固定柱针（13），其中热弹簧片（10）、激活保险丝（12）、导电固定柱针（13）都将封装于热保护器件封装（11）中，激活节点（7）、热源导入引脚（8）、功率输入引脚（9）位于封装外用于焊接在被保护电路中，激活节点（7）与导电固定柱针（13）连接，激活保险丝（12）分别与导电固定柱针（13）和热弹簧片（10）相连，热弹簧片（10）同时又和热源导入引脚（8）和功率输入引脚（9）相连。

2.根据权利要求1所述的具有过热保护功能的控制电路，其特征在于热保护器件（3）热源导入引脚（8）与场效应管的热引脚或热沉共享一个安装焊盘。

3.根据权利要求1所述的具有过热保护功能的控制电路，其特征在于热源导入引脚（8）正下方无附加铜层。

4.根据权利要求2所述的具有过热保护功能的控制电路，其特征在于用铜线路连接热源导入引脚（8）和场效应管热沉或热引脚。

5.根据权利要求1-4中任一权利要求所述的具有过热保护功能的控制电路，其特征在于热保护器件（3）与场效应管（4）的之间的距离不超过1 mm。