CN104917431A - 一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统，其由变压器T，整流滤波电路，与整流滤波电路输出端相连接的双闭环控制电路，与双闭环控制电路相连的微调电路，与变压器T副边相连的稳压电路，与稳压电路相连接的过压过流保护电路，以及与过压过流保护电路相连接的输出电路组成，所述变压器T的原边则分别与微调电路和双闭环控制电路相连接；其特征在于：在变压器T原边与过压过流保护电路之间还串接有宽脉冲触发电路；本发明采用宽脉冲触发电路，其可以提供较宽的触发脉冲，从而使本发明的灵敏度更高。

Description

一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统

技术领域

本发明涉及电子领域，具体是指一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统。

背景技术

目前，在许多生产活动中都已经使用机械化，由于机械加工和运行的要求，使电动机经常处于启动、制动、反转的过渡过程中，因此启动和制动过程中的时间在很大程度上决定了机械的生产效率。为了缩短这一部分的时间，目前均使用调速系统来实现。但是现有的调速系统在电网电压发生波动时并不能及时的对负载和调速系统本身进行保护。

发明内容

本发明的目的在于克服目前生产机械用的调速系统在电网电压发生波动时并不能及时的对负载和调速系统本身进行保护的缺陷，提供一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统。

本发明的目的通过下述技术方案实现：一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统，其由变压器T，整流滤波电路，与整流滤波电路输出端相连接的双闭环控制电路，与双闭环控制电路相连的微调电路，与变压器T副边相连的稳压电路，与稳压电路相连接的过压过流保护电路，与过压过流保护电路相连接的输出电路，以及串接在变压器T原边与过压过流保护电路之间的宽脉冲触发电路组成。所述变压器T的原边则分别与微调电路和双闭环控制电路相连接。

进一步的，所述的宽脉冲触发电路由三极管VT6，三极管VT7，单向晶闸管D11，场效应管MOS1，N极顺次经二极管D9和二极管D10后与三极管VT6的发射极相连接、P极则顺次经二极管D8和电阻R20后与三极管VT6的集电极相连接的稳压二极管D7，一端与稳压二极管D7的N极相连接、另一端则经电阻R19后与稳压二极管D7的P极相连接的电位器R18，负极分别与稳压二极管D7的P极以及变压器T原边电感线圈L2的非同名端相连接、正极则与场效应管MOS1的栅极相连接的极性电容C10，一端与三极管VT6的基极相连接、另一端则接地的电阻R21，一端与场效应管MOS1的源极相连接、另一端则与单向晶闸管D11的N极相连接的电阻R22，以及一端与单向晶闸管D11的P极相连接、另一端则与过压过流保护电路相连接的电阻R23组成；所述场效应管MOS1的栅极分别与极性电容C10的正极以及三极管VT6的集电极相连接、其漏极则与三极管VT6的基极相连接、而其源极则与单向晶闸管D11的控制极相连接；所述三极管VT7的基极与稳压二极管D7的P极相连接、其集电极则与场效应管MOS1的栅极相连接、其发射极接地；所述电位器R18的滑动端则与稳压二极管D7的N极相连接。

所述的过压过流保护电路由保护芯片U2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，正极与保护芯片U2的CONT管脚相连接、负极经电容C9后与三极管VT1的基极相连接的电容C8，N极与保护芯片U2的VCC管脚相连接、P极与保护芯片U2的TRI管脚相连接的二极管D5，一端与保护芯片U2的OUT管脚相连接、另一端与三极管VT3的基极相连接的电阻R12，一端与二极管D5的N极相连接、另一端与三极管VT1的集电极相连接的电阻R13，P极与三极管VT2的发射极相连接、N极经电阻R15后与三极管VT3的集电极相连接的二极管D6，以及一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端与二极管D6的P极相连接的电阻R14组成；所述保护芯片U2的RESET管脚与其VCC管脚相连接、VCC管脚与稳压电路相连接、THRE管脚与三极管VT1的集电极相连接、GND管脚接地、DIS管脚与稳压电路相连接，三极管VT1的基极与二极管D5的P极相连接、集电极与三极管VT2的集电极相连接、发射极分别与电容C8的负极以及稳压电路相连接，三极管VT2的发射极和基极均与输出电路相连接，三极管VT3的集电极与输出电路相连接、发射极与保护芯片U2的VCC管脚相连接；所述三极管VT1的发射极还经电阻R23后与单向晶闸管D11的P极相连接。

所述的整流滤波电路包括熔断器FU1，熔断器FU2，二极管桥式整流器U；熔断器FU1和熔断器FU2分别串接在二极管桥式整流器U的两个输入极上，所述的二极管桥式整流器U的正极输出端接地、其负极输出端与双闭环控制电路相连接。

所述的双闭环控制电路由控制芯片U1，场效应管MOS，一端与二极管桥式整流器U的负极输出端相连、另一端经电位器R5后与控制芯片U1的VIN管脚相连的电阻R4，N极与电阻R4和电位器R5的连接点相连、P极与变压器T原边电感线圈L2的同名端相连的二极管D1，正极与二极管D1的N极相连、负极接地的电容C1，一端与二极管D1的N极相连、另一端经电阻R2后接地的电阻R1，正极与控制芯片U1的COMP管脚相连、负极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接的电容C2，正极与控制芯片U1的RSET管脚相连、负极接地的电容C3，一端与控制芯片U1的RSET管脚相连接、另一端经电容C4后与电容C3相并联的电阻R3，一端与控制芯片U1的SW管脚相连、另一端与场效应管MOS的栅极相连的电阻R7，一端与场效应管MOS的栅极相连、另一端接地的电阻R8，一端与控制芯片U1的FB管脚相连、另一端经电阻R10后接地的电阻R9，以及正极与控制芯片U1的FB管脚相连、负极接地的电容C5组成；所述场效应管MOS的漏极分别与变压器T原边电感线圈L1的非同名端和变压器T原边电感线圈L2的同名端相连，其源极则与电阻R9和电阻R10的连接点相连接；控制芯片U1的EN管脚与电阻R1和电阻R2的连接点相连，其BST管脚与电阻R3和电容C4的连接点相连，其GND管脚接地；所述变压器T原边电感线圈L2与极性电容C10的负极相连接。

所述的微调电路由二极管D2，电容C6，电阻R6组成；二极管D2的N极经电容C6和电阻R6后回到其P极；所述二极管D2的P极同时与电阻R4和二极管桥式整流器U的连接点以及变压器T原边电感线圈L1的同名端相连，其N极则与变压器T原边电感线圈L1的同名端相连；电阻R6和电容C6的连接点与变压器T原边电感线圈L1的非同名端相连。

所述的稳压电路由稳压二极管D4，电阻R11，电容C7，二极管D3组成；稳压二极管D4的N极经电阻R11和电容C7后回到其P极；二极管D3的N极与电阻R11和电容C7的连接点相连，其P极则与变压器T副边电感线圈L3的非同名端相连；所述变压器T副边电感线圈L3的同名端与电容C7和稳压二极管D4的连接点相连接；稳压二极管D4的N极还与保护芯片U2的DIS管脚相连接，其P极则与电容C8和电容C9的连接点相连接。

所述的输出电路由三极管VT4，三极管VT5，以及一端与三极管VT5的集电极相连、另一端则经电阻R16后与三极管VT3的集电极相连的电阻R17组成；所述三极管VT5的基极与二极管D6的P极相连接，发射极接地；三极管VT4的基极与三极管VT2的基极相连，其集电极与三极管VT5的基极相连，其发射极则与三极管VT5的发射极相连。

为了达到更好的实施效果，所述的保护芯片U2优选为NE555集成芯片，所述控制芯片U1优选为MP2467集成芯片来实现。

本发明较现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

(1)本发明的过压过流保护电路可以在用电负载上的电流或电压过载时自动作出保护动作，避免负载及调速系统本身受到损坏。

(2)本发明采用双闭环控制电路，通过其作用使系统更稳定，可以抑制电网干扰对电动机转速的影响，使电动机启动、制动、反转更顺畅，提高生产效率。

(3)本发明采用宽脉冲触发电路，其可以提供较宽的触发脉冲，从而使本发明的灵敏度更高。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此。

实施例

如图1所示，本发明由变压器T，整流滤波电路，与整流滤波电路输出端相连接的双闭环控制电路，与双闭环控制电路相连的微调电路，与变压器T副边相连的稳压电路，与稳压电路相连接的过压过流保护电路，与过压过流保护电路相连接的输出电路，以及串接在变压器T原边与过压过流保护电路之间的宽脉冲触发电路组成。所述变压器T的原边则分别与微调电路和双闭环控制电路相连接。

该过压过流保护电路由保护芯片U2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，正极与保护芯片U2的CONT管脚相连接、负极经电容C9后与三极管VT1的基极相连接的电容C8，N极与保护芯片U2的VCC管脚相连接、P极与保护芯片U2的TRI管脚相连接的二极管D5，一端与保护芯片U2的OUT管脚相连接、另一端与三极管VT3的基极相连接的电阻R12，一端与二极管D5的N极相连接、另一端与三极管VT1的集电极相连接的电阻R13，P极与三极管VT2的发射极相连接、N极经电阻R15后与三极管VT3的集电极相连接的二极管D6，以及一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端与二极管D6的P极相连接的电阻R14组成。

连接时，所述保护芯片U2的RESET管脚与其VCC管脚相连接、VCC管脚与稳压电路相连接、THRE管脚与三极管VT1的集电极相连接、GND管脚接地、DIS管脚与稳压电路相连接，三极管VT1的基极与二极管D5的P极相连接、集电极与三极管VT2的集电极相连接、发射极分别与电容C8的负极以及稳压电路相连接，三极管VT2的发射极和基极均与输出电路相连接，三极管VT3的集电极与输出电路相连接、发射极与保护芯片U2的VCC管脚相连接。所述三极管VT1的发射极还与宽脉冲触发电路相连接。过压过流保护电路通过保护芯片U2和三极管的配合作用，可以使系统在负载上的电压或电流过高时自动出保护动作，避免负载和系统自身受到损坏。为了确保保护效果，该保护芯片U2优先采用NE555集成芯片来实现。

通过整流滤波电路把220V市电变为平顺的直流电压，为调速系统提供启动电压。其包括熔断器FU1，熔断器FU2，二极管桥式整流器U。连接时，该熔断器FU1和熔断器FU2分别串接在二极管桥式整流器U的两个输入极上，所述的二极管桥式整流器U的正极输出端接地、其负极输出端与双闭环控制电路相连接。

其中，双闭环控制电路由控制芯片U1，场效应管MOS，一端与二极管桥式整流器U的负极输出端相连、另一端经电位器R5后与控制芯片U1的VIN管脚相连的电阻R4，N极与电阻R4和电位器R5的连接点相连、P极与变压器T原边电感线圈L2的同名端相连的二极管D1，正极与二极管D1的N极相连、负极接地的电容C1，一端与二极管D1的N极相连、另一端经电阻R2后接地的电阻R1，正极与控制芯片U1的COMP管脚相连、负极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接的电容C2，正极与控制芯片U1的RSET管脚相连、负极接地的电容C3，一端与控制芯片U1的RSET管脚相连接、另一端经电容C4后与电容C3相并联的电阻R3，一端与控制芯片U1的SW管脚相连、另一端与场效应管MOS的栅极相连的电阻R7，一端与场效应管MOS的栅极相连、另一端接地的电阻R8，一端与控制芯片U1的FB管脚相连、另一端经电阻R10后接地的电阻R9，以及正极与控制芯片U1的FB管脚相连、负极接地的电容C5组成。

所述场效应管MOS的漏极分别与变压器T原边电感线圈L1的非同名端和变压器T原边电感线圈L2的同名端相连，其源极则与电阻R9和电阻R10的连接点相连接。控制芯片U1的EN管脚与电阻R1和电阻R2的连接点相连，其BST管脚与电阻R3和电容C4的连接点相连，其GND管脚接地。所述变压器T原边电感线圈L2的非同名端则与宽脉冲触发电路相连接。为了更好的实施本发明，该控制芯片U1优选为MP2467集成芯片来实现。

所述的微调电路由二极管D2，电容C6，电阻R6组成。连接进，该二极管D2的N极经电容C6和电阻R6后回到其P极。所述二极管D2的P极同时与电阻R4和二极管桥式整流器U的连接点以及变压器T原边电感线圈L1的同名端相连，其N极则与变压器T原边电感线圈L1的同名端相连。电阻R6和电容C6的连接点与变压器T原边电感线圈L1的非同名端相连。由微调电路和双闭环控制电路输出的电压经变压器T变压后输出给稳压电路。

稳压电路可以对系统内部的电压做进一步的控制，使从变压器T输出的电压更加稳定。其由稳压二极管D4，电阻R11，电容C7，二极管D3组成。实施时，该稳压二极管D4的N极经电阻R11和电容C7后回到其P极。二极管D3的N极与电阻R11和电容C7的连接点相连，其P极则与变压器T副边电感线圈L3的非同名端相连。所述变压器T副边电感线圈L3的同名端与电容C7和稳压二极管D4的连接点相连接。稳压二极管D4的N极还与保护芯片U2的DIS管脚相连接，其P极则与电容C8和电容C9的连接点相连接。

所述的输出电路由三极管VT4，三极管VT5，以及一端与三极管VT5的集电极相连、另一端则经电阻R16后与三极管VT3的集电极相连的电阻R17组成；所述三极管VT5的基极与二极管D6的P极相连接，发射极接地；三极管VT4的基极与三极管VT2的基极相连，其集电极与三极管VT5的基极相连，其发射极则与三极管VT5的发射极相连。

宽脉冲触发电路由三极管VT6，三极管VT7，单向晶闸管D11，场效应管MOS1，电位器R18，电阻R19，电阻R20，电阻R21，电阻R22，电阻R23，稳压二极管D7，二极管D8，二极管D9，二极管D10以及极性电容C10组成。

连接进，该稳压二极管D7的N极顺次经二极管D9和二极管D10后与三极管VT6的发射极相连接、其P极则顺次经二极管D8和电阻R20后与三极管VT6的集电极相连接，电位器R18的一端与稳压二极管D7的N极相连接、其另一端则经电阻R19后与稳压二极管D7的P极相连接，极性电容C10的负极分别与稳压二极管D7的P极以及变压器T原边电感线圈L2的非同名端相连接、其正极则与场效应管MOS1的栅极相连接，电阻R21的一端与三极管VT6的基极相连接、其另一端则接地，电阻R22的一端与场效应管MOS1的源极相连接、其另一端则与单向晶闸管D11的N极相连接，电阻R23的一端与单向晶闸管D11的P极相连接、其另一端则与三极管VT1的发射极相连接。

同时，该场效应管MOS1的栅极分别与极性电容C10的正极以及三极管VT6的集电极相连接、其漏极则与三极管VT6的基极相连接、而其源极则与单向晶闸管D11的控制极相连接。所述三极管VT7的基极与稳压二极管D7的P极相连接、其集电极则与场效应管MOS1的栅极相连接、其发射极接地。所述电位器R18的滑动端则与稳压二极管D7的N极相连接。

当电压信号输进宽脉冲触发电路后，稳压二极管D7对电压信号做稳压处理，而电压经电位器R18和电阻R19后向极性电容C10进行充电。当极性电容C10上的充电电压尚未达到场效应管MOS1的峰点电压时，该三极管VT6的基极电位较高，这时三极管VT6截止。当极性电容C10上的充电电压达到场效应管MOS1的峰点电压时，这时场效应管MOS1则导通，同时三极管VT6基极上的电位急剧下降，这时三极管VT6则导通。同时，电压通过二极管D9和二极管D10以及三极管VT6向极性电容C10充电，使极性电容C10上的电位维持在场效应管MOS1的峰点电压之上，直至电压过零时才关断，这样则加宽了触发脉冲，由此则可以提高本发明的灵敏度。

当负载上出现过电流时，三极管VT1导通，保护芯片的THRE管脚和TRI管脚为低电平，OUT管脚置空使三极管VT3截止，电路断电。同样的，当负载上的电压过载时，二极管D6被击穿，三极管VT2导通，保护芯片U2处于置位状态，同样使三极管VT3截止，系统断电。

如上所述，便可以很好的实现本发明。

Claims (9)

1.一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统，其由变压器T，整流滤波电路，与整流滤波电路输出端相连接的双闭环控制电路，与双闭环控制电路相连的微调电路，与变压器T副边相连的稳压电路，与稳压电路相连接的过压过流保护电路，以及与过压过流保护电路相连接的输出电路组成，所述变压器T的原边则分别与微调电路和双闭环控制电路相连接；其特征在于：在变压器T原边与过压过流保护电路之间还串接有宽脉冲触发电路；所述的宽脉冲触发电路由三极管VT6，三极管VT7，单向晶闸管D11，场效应管MOS1，N极顺次经二极管D9和二极管D10后与三极管VT6的发射极相连接、P极则顺次经二极管D8和电阻R20后与三极管VT6的集电极相连接的稳压二极管D7，一端与稳压二极管D7的N极相连接、另一端则经电阻R19后与稳压二极管D7的P极相连接的电位器R18，负极分别与稳压二极管D7的P极以及变压器T原边电感线圈L2的非同名端相连接、正极则与场效应管MOS1的栅极相连接的极性电容C10，一端与三极管VT6的基极相连接、另一端则接地的电阻R21，一端与场效应管MOS1的源极相连接、另一端则与单向晶闸管D11的N极相连接的电阻R22，以及一端与单向晶闸管D11的P极相连接、另一端则与过压过流保护电路相连接的电阻R23组成；所述场效应管MOS1的栅极分别与极性电容C10的正极以及三极管VT6的集电极相连接、其漏极则与三极管VT6的基极相连接、而其源极则与单向晶闸管D11的控制极相连接；所述三极管VT7的基极与稳压二极管D7的P极相连接、其集电极则与场效应管MOS1的栅极相连接、其发射极接地；所述电位器R18的滑动端则与稳压二极管D7的N极相连接。

2.根据权利要求1所述的一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统，其特征在于：所述的过压过流保护电路由保护芯片U2，三极管VT1，三极管VT2，三极管VT3，正极与保护芯片U2的CONT管脚相连接、负极经电容C9后与三极管VT1的基极相连接的电容C8，N极与保护芯片U2的VCC管脚相连接、P极与保护芯片U2的TRI管脚相连接的二极管D5，一端与保护芯片U2的OUT管脚相连接、另一端与三极管VT3的基极相连接的电阻R12，一端与二极管D5的N极相连接、另一端与三极管VT1的集电极相连接的电阻R13，P极与三极管VT2的发射极相连接、N极经电阻R15后与三极管VT3的集电极相连接的二极管D6，以及一端与三极管VT1的发射极相连接、另一端与二极管D6的P极相连接的电阻R14组成；所述保护芯片U2的RESET管脚与其VCC管脚相连接、VCC管脚与稳压电路相连接、THRE管脚与三极管VT1的集电极相连接、GND管脚接地、DIS管脚与稳压电路相连接，三极管VT1的基极与二极管D5的P极相连接、集电极与三极管VT2的集电极相连接、发射极分别与电容C8的负极以及稳压电路相连接，三极管VT2的发射极和基极均与输出电路相连接，三极管VT3的集电极与输出电路相连接、发射极与保护芯片U2的VCC管脚相连接；所述三极管VT1的发射极还经电阻R23后与单向晶闸管D11的P极相连接。

3.根据权利要求2所述的一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统，其特征在于：所述的整流滤波电路包括熔断器FU1，熔断器FU2，二极管桥式整流器U；熔断器FU1和熔断器FU2分别串接在二极管桥式整流器U的两个输入极上，所述的二极管桥式整流器U的正极输出端接地、其负极输出端与双闭环控制电路相连接。

4.根据权利要求3所述的一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统，其特征在于：所述的双闭环控制电路由控制芯片U1，场效应管MOS，一端与二极管桥式整流器U的负极输出端相连、另一端经电位器R5后与控制芯片U1的VIN管脚相连的电阻R4，N极与电阻R4和电位器R5的连接点相连、P极与变压器T原边电感线圈L2的同名端相连的二极管D1，正极与二极管D1的N极相连、负极接地的电容C1，一端与二极管D1的N极相连、另一端经电阻R2后接地的电阻R1，正极与控制芯片U1的COMP管脚相连、负极与电阻R1和电阻R2的连接点相连接的电容C2，正极与控制芯片U1的RSET管脚相连、负极接地的电容C3，一端与控制芯片U1的RSET管脚相连接、另一端经电容C4后与电容C3相并联的电阻R3，一端与控制芯片U1的SW管脚相连、另一端与场效应管MOS的栅极相连的电阻R7，一端与场效应管MOS的栅极相连、另一端接地的电阻R8，一端与控制芯片U1的FB管脚相连、另一端经电阻R10后接地的电阻R9，以及正极与控制芯片U1的FB管脚相连、负极接地的电容C5组成；所述场效应管MOS的漏极分别与变压器T原边电感线圈L1的非同名端和变压器T原边电感线圈L2的同名端相连，其源极则与电阻R9和电阻R10的连接点相连接；控制芯片U1的EN管脚与电阻R1和电阻R2的连接点相连，其BST管脚与电阻R3和电容C4的连接点相连，其GND管脚接地；所述变压器T原边电感线圈L2与极性电容C10的负极相连接。

5.根据权利要求4所述的一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统，其特征在于：所述的微调电路由二极管D2，电容C6，电阻R6组成；二极管D2的N极经电容C6和电阻R6后回到其P极；所述二极管D2的P极同时与电阻R4和二极管桥式整流器U的连接点以及变压器T原边电感线圈L1的同名端相连，其N极则与变压器T原边电感线圈L1的同名端相连；电阻R6和电容C6的连接点与变压器T原边电感线圈L1的非同名端相连。

6.根据权利要求5所述的一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统，其特征在于：所述的稳压电路由稳压二极管D4，电阻R11，电容C7，二极管D3组成；稳压二极管D4的N极经电阻R11和电容C7后回到其P极；二极管D3的N极与电阻R11和电容C7的连接点相连，其P极则与变压器T副边电感线圈L3的非同名端相连；所述变压器T副边电感线圈L3的同名端与电容C7和稳压二极管D4的连接点相连接；稳压二极管D4的N极还与保护芯片U2的DIS管脚相连接，其P极则与电容C8和电容C9的连接点相连接。

7.根据权利要求6所述的一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统，其特征在于：所述的输出电路由三极管VT4，三极管VT5，以及一端与三极管VT5的集电极相连、另一端则经电阻R16后与三极管VT3的集电极相连的电阻R17组成；所述三极管VT5的基极与二极管D6的P极相连接，发射极接地；三极管VT4的基极与三极管VT2的基极相连，其集电极与三极管VT5的基极相连，其发射极则与三极管VT5的发射极相连。

8.根据权利要求7所述的一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统，其特征在于：所述的保护芯片U2为NE555集成芯片。

9.根据权利要求8所述的一种具有过压过流保护的宽脉冲触发式直流调速系统，其特征在于：所述控制芯片U1为MP2467集成芯片。