CN104600666A - 电感保护装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种电感保护装置，用于对一电路中的电感进行保护。该电路还包括一控制器。该控制器用于控制该电路的通断。该电感保护装置包括一个单片机及一个输入装置。该单片机用于根据该输入装置的输入参数设定该电感的限定电压值。该单片机还用于获取该电感的当前待比较电压值，并将该当前待比较电压值与该限定电压值进行比较。当该当前待比较电压值大于等于该限定电压值时，该单片机发出控制信号给该控制器，以切断该电路，从而防止该电感中的电流过大，以保护该电感。

Description

电感保护装置

技术领域

本发明涉及一种电感保护装置。

背景技术

现在的电路中一般都会进行过流保护测试，确认过流保护电路的性能。但是现在的过流保护电路一般只会保护负载，而不会保护电感。在进行过流保护测试时，一般会将负载中的电流突然增大到大于该负载的最大工作电流，而小于与该负载串联的电感的饱和电流。但是若由于用户的失误，将该负载中的电流设定为大于该电感的饱和电流，就会将该电感瞬间烧毁。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种电感保护装置，能有效防止电感中的电流过大。

一种电感保护装置，用于对一电路中的电感进行保护。该电路还包括一控制器。该控制器用于控制该电路的通断。该电感保护装置包括一个单片机及一个输入装置。该单片机用于根据该输入装置的输入参数设定该电感的限定电压。该单片机还用于获取该电感的当前待比较电压值，并将该当前待比较电压值与该限定电压值进行比较。当该当前待比较电压值大于等于该限定电压值时，该单片机发出控制信号给该控制器，以切断该电路。

与现有技术相比较，本发明的电感保护装置，将该电感的当前待比较电压值与该限定电压值进行比较，当该当前待比较电压值大于等于该限定电压值时，切断该电路，从而有效防止该电感中的电流过大，以保护该电感。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式的电感保护装置的功能模块示意图。

图2及图3是图1的电感保护装置的电路图。

主要元件符号说明

电感保护装置	100
		单片机	10
电压放大器	20
		模数转换器	30
显示器	40
		输入装置	50
按键	51
		数模转换器	60
电路	200
		电感	201
负载	202
		控制器	203

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参阅图1，本发明实施方式提供的一种电感保护装置100，用于保护一个电路200中的电感201。该电路200还包括负载202及控制器203。该控制器203用于控制该电路200的通断。在本实施方式中，该电路200为一电源电路，该控制器203的一端与一电压输入端Vin电连接，另一端通过通过该电感201与一电压输出端Vout电连接。该负载202的一端与该电压输出端Vout电连接，另一端接地。

该电感保护装置100包括一个单片机10、一个电压放大器20、一个模数转换器(analog/digital converter, A/D converter)30、一个显示器40、一个输入装置50及一个数模转换器(digital/analog converter, D/A converter)60。

该单片机10与该模数转换器30、该显示器40、该输入装置50及该数模转换器60电连接。在本实施方式中，该单片机10的型号为PIC16F73。

该电压放大器20与该电感201的两端电连接，用于侦测该电感201两端的当前电压降，并将该电感201两端的当前电压降进行放大，以得到一个当前待比较电压值。由于电感201的内阻(DCR)一般为毫欧级，当流经该电感201的电流为几十安培时，该电感201两端的电压降比较小，只有几百毫伏，因此需要对该电感201两端的电压降进行放大，以提高准确度。在本实施方式中，该电压放大器20为三极管，该电压放大器20为放大增益为50~100倍，使得该当前待比较电压值为几伏。

该模数转换器30用于将该当前待比较电压值由模拟信号形式转换成数字信号形式，并将数字信号形式的该当前待比较电压值传输给该单片机10。在本实施方式中，该模数转换器30的型号为LTC240X。

该输入装置50用于输入该电感201的饱和电流值、该电感201的内阻、一预设比值及该电压放大器20的放大倍数。该预设比值是为了提高该电感保护装置100的安全系数而设定的，用户能够根据需要自行设置该预设比例，比如90%，80%等。在本实施方式中，该输入装置50为4*4的矩阵键盘，其包括多个按键51。

该输入装置50与该单片机10电连接，用于将该多个输入参数传递给该单片机10。该单片机10将该多个输入参数相乘，以计算出该电感201的限定电压值。具体的，该单片机10的计算公式为：限定电压值=电感的饱和电流值×该电感的内阻×预设比例值×该电压放大器的放大倍数。

该单片机10还用于将该当前待比较电压值与该限定电压值进行比较，以确定该电感201中的电流是否过大，并根据比较结果发出一控制信号给该数模转换器60，使得数模转换器60将该控制信号由数字信号形式转换成模拟信号形式。该单片机10还根据该比较结果，控制该显示器40进行显示。在本实施方式中，该显示器40的型号为SMS0401，该数模转换器60的型号为LTC420X。

具体的，该单片机10内还存有一警示电压值，该警示电压值小于该限定电压值。当该当前待比较电压值小于该警示电压值时，该单片机10控制该显示器40显示该当前电压值。当该当前待比较电压值大于等于该警示电压值(比如该限定电压的95%)，且小于该限定电压值时，该单片机10控制该显示器40发出警示信号(比如显示单词warning)。当该当前待比较电压值大于等于该限定电压值时，该单片机10发出一控制信号，并通过该数模转换器60将控制信号传递给该控制器203，使得该控制器203切断该电路200，防止流经该电感201的电流继续增大，以保护该电感201，此时，该单片机10还控制该显示器40发出提示信号(比如显示单词protection)，提醒用户当前该电路200已被切断。

在其它实施方式中，该输入装置50也可直接输入该限定电压值，该单片机10就省去了计算该限定电压值的工作，直接将该当前待比较电压值与该限定电压值进行比较。

在其它实施方式中，该显示器40也可不具备警示及提示的功能，而是使用不同颜色的发光二极管或者不同声音的蜂鸣器进行警示及提示。

在其它实施方式中，该电压放大器20也可省去，此时该单片机10的计算公式变为限定电压值=电感的饱和电流值×该电感的内阻×预设比例值，该当前待比较电压值就等于该电感201两端的当前电压降。

该电感保护装置100的工作过程如下：该电压放大器20将该电感201两端的电压降进行放大，以得到该当前待比较电压值；该模数转换器30将该当前待比较电压值由模拟信号形式转换成数字信号形式，并传递给该单片机10；该单片机10根据该输入装置50的输入参数，计算出该限定电压值，并将该当前待比较电压值与该限定电压值进行比较，当该当前比较电压值大于或等于该限定电压值时，发出一控制信号，该数模转换器60将该控制信号由数字信号形式转换成模拟信号形式，并将该模拟信号形式的控制信号传递给控制器203，使得该控制器203切断该电路，以保护该电感201。

如图2及图3所示，该控制器203包括一个脉冲宽度调制器PWM，第一场效应管Q1及第二场效应管Q2。该电压放大器20包括三极管Q3及电阻R1、R2、R3、R4。该电阻R1、R2、R3、R4用于控制该电压放大器20的放大倍数。该脉冲宽度调制器PWM的输入端与该数模转换器60电连接，该脉冲宽度调制器PWM的两个输出端分别与该第一场效应管Q1的栅极及该第二场效应管Q2的栅极电连接。该第一场效应管Q1的源极与该第二场效应管Q2的漏极电连接。该第一场效应管Q1的漏极与一电压输入端Vin电连接，同时还通过一电容C1接地。该第二场效应管Q1的源极接地。该电感201的第一端与该第一场效应管Q1的源极电连接，还通过电阻R1与该三极管Q3的基极电连接；该电感201的第二端通过电阻R2与该三极管Q3的发射极电连接。该电感201的第二端通过一电容C2接地，同时还通过一负载202接地，使得该电容C2与负载202能够形成一回路，当该电压输入端Vin没有电压输入时，该电容C2能够直接给该负载202供电。该电感201的第二端还与一电源输出端Vout电连接，使得该电源输出端Vout能够给该负载202供电。该三极管Q3的集电极通过电阻R3及电阻R4与一电压P5V电连接。该三极管Q3的第一电压采集端Vin+连接在电阻R3与R4之间，第二电压采集端Vin-与该三极管Q3的发射极电连接。当该数模转换器60给该脉冲宽度调制器PWM发出控制信号SIGNAL时，该脉冲宽度调制器PWM控制该第一场效应管Q1与该第二场效应管Q2同时断开，使得该电感201中没有电流通过，以保护该电感201。

该模数转换器30的第一输入端Vsen+与该第一电压采集端Vin+电连接，第二输入Vsen-与该第二电压采集端Vin-电连接，片选端/CS与该单片机10的第一片选控制端RC2电连接，数据端SDO与该单片机10的数据输入端RC1电连接，时钟信号端SCL与该单片机10的第一时钟控制端RC0电连接。该模数转换器30的电压端Vcc、参考电压端Vref及F0端均与一P5V的电压电连接，同时还通过一电容C3接地。

该数模转换器60的片选端/CS与该单片机10的第二片选控制端RC7电连接，时钟信号端SCL与该单片机10的第二时钟控制端RC6电连接，数据端SDO与该单片机10的数据输出端RC5电连接。该数模转换器60的信号输出端Vout与该脉冲宽度调制器PWM的信号输入端电连接。该数模转换器60的电压端Vcc、参考电压端Vref及F1端均与一P5V的电压电连接，同时还通过一电容C6接地。该数模转换器60的接地端GND接地。

该显示器40的时钟信号端CLK与该单片机10的显示时钟控制端RC3电连接，数据端D1与该单片机10的显示数据端RC4电连接。该显示器40的电压输入端VDD与一外接电源电连接，接地端GND直接接地。

该输入装置50的该多个按键51分别与该单片机10的键盘控制端RB0、RB1、RB2、RB3、RB4、RB5、RB6、RB7电连接。

该单片机10的振荡输入端OSC1与一晶振X的第一端电连接，振荡输出端OSC2与该晶振X的第二端电连接，该晶振X的第一端还通过一电容C4接地，第二端还通过一电容C5接地。

该单片机10的电压端VDD与一电源VCC电连接，同时还通过一电容C7接地。该单片机10的电压控制端                                               通过一电阻R5与该电源VCC电连接，同时还通过一电容C8接地。该单片机10的两个接地端Vss接地。

与现有技术相比较，本发明的电感保护装置，将该电感的当前待比较电压值与该限定电压值进行比较，当该当前待比较电压值大于等于该限定电压值时，切断该电路，从而有效防止该电感中的电流过大，以保护该电感。

可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种相应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种电感保护装置，用于对一电路中的电感进行保护，该电路还包括一控制器，该控制器用于控制该电路的通断；该电感保护装置包括一个单片机及一个输入装置，该单片机用于根据该输入装置的输入参数设定该电感的限定电压值，该单片机还用于获取该电感的当前待比较电压值，并将该当前待比较电压值与该限定电压值进行比较，当该当前待比较电压值大于等于该限定电压值时，该单片机发出控制信号给该控制器，以切断该电路。

2.如权利要求1所述的电感保护装置，其特征在于，该电感保护装置还包括一个电压放大器，该电压放大器与该单片机电连接，用于侦测该电感两端的当前电压降，并将该当前电压降进行放大以得到该当前待比较电压值。

3.如权利要求2所述的电感保护装置，其特征在于，该输入装置用于输入该电感的饱和电流值、该电感的内阻、一预设比值及该电压放大器的放大倍数，该单片机将该饱和电流值、该内阻、该预设比值及该放大倍数相乘以得到该限定电压值。

4.如权利要求1所述的电感保护装置，其特征在于，该当前待比较电压值等于该电感两端的当前电压降，该输入装置用于输入该电感的饱和电流值、该电感的内阻及一预设比值，该单片机将该电感的饱和电流值、该电感的内阻及该预设比值相乘，以得到该限定电压值。

5.如权利要求1所述的电感保护装置，其特征在于，该电感保护装置还包括一个模数转换器及一个数模转换器，该模数转换器与该单片机电连接，用于将该当前待比较电压值由模拟信号形式转换成数字信号形式，并该数字信号形式的当前待比较电压值传递给该单片机；该数模转换器与该单片机及该控制器电连接，用于将该控制信号由数字信号形式转换成模拟信号形式，并将该模拟信号形式的控制信号传递给该控制器。

6.如权利要求5所述的电感保护装置，其特征在于，该模数转换器的第一输入端与第二输入端用于接收该当前待比较电压值，该数模转换器的片选端与该单片机的第一片选控制端电连接，该数模转换器的数据端与该单片机的数据输入端电连接，该数模转换器的时钟信号端与该单片机的第一时钟控制端电连接。

7.如权利要求5所述的电感保护装置，其特征在于，该数模转换器的片选端与该单片机的第二片选控制端电连接，该数模转换器的时钟信号端与该单片机的第二时钟控制端电连接，该数模转换器的数据端与该单片机的数据输出端电连接，该数模转换器的信号输出端与该控制器的信号输入端电连接。

8.如权利要求1所述的电感保护装置，其特征在于，该电感保护装置还包括一个显示器，该显示器与该单片机电连接，当该当前待比较电压值大于等于该限定电压值时，该单片机控制该显示器发出提示信号。

9.如权利要求8所述的电感保护装置，其特征在于，该单片机内还存有一警示电压值，该警示电压值小于该限定电压值，当该当前待比较电压值小于该警示电压值时，该显示器显示该当前待比较电压值；当该当前待比较电压值大于等于该警示电压值且小于该限定电压值时，该单片机控制该显示器发出警示信号。

10.如权利要求9所述的电感保护装置，其特征在于，该显示器的时钟信号端与该单片机的显示时钟控制端电连接，该显示器的数据端与该单片机的显示数据端与电连接。