CN105826901A - 数字开关变换器保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明是一种数字开关变换器保护电路，其由故障信号锁存电路(10)、故障信息传输电路(11)、反相驱动电路(12)、故障指示电路(13)、脉冲封锁信号电路(14)和开关信号电路(15)组成；所述故障信号锁存电路，其输入端接收被检测信号，其输出端分别与故障信息传输电路(11)和反相器电路(12)输入端连接；反相驱动电路(12)的输出端分别与故障指示电路(13)、脉冲封锁信号电路(14)、以及开关信号电路(15)连接。本发明可以实现对瞬态过压故障保护进行自动重启动，增强了自恢复能力，提高了数字开关变换器系统可靠性；由于采用了模块化保护电路，便于扩展，利于数字开关变换器产品设计、生产和制造。

Description

数字开关变换器保护电路

技术领域

本发明涉及开关变换器领域，特别是涉及一种数字控制开关变换器的保护电路。

背景技术

随着新能源技术的发展，电力电子开关变换器在新能源领域的应用日益广泛。传统的开关变换器的控制与保护多是采用专用开关控制芯片和模拟检测电路来实现，目前数字控制技术在开关变换器的控制应用中逐渐普及，数字控制器不仅能够实现传统模拟芯片的开关信号生成和闭环控制，还能够智能化地对变换器电路进行有效保护。在数字开关变换器的电路保护方面，充分结合模拟电路的快速性和数字控制器的智能化特性，对提高数字开关变换器系统的可靠性具有实际工程意义。

现有的数字开关变换器保护电路，一种是采用数字控制器直接检测被监测信号，由软件识别故障状态并采取保护，这种方法增加了数字控制器的负担，会影响数字开关变换器的控制性能。另一种是采用模拟电路进行保护，这种方法保护速度快，但需要模拟保护电路与数字控制器的故障信息交互能力，还需要利用数字控制器的优点来进行故障状态的识别和报警，更进一步，还需要在某些故障下的自动重启动能力。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种数字开关变换器保护电路，以增强其与数字控制器信息交互能力，同时解决数字开关变换器缺乏特定故障下自动重启动能力的问题。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的数字开关变换器保护电路，其由故障信号锁存电路、故障信息传输电路、反相驱动电路、故障指示电路、脉冲封锁信号电路和开关信号电路组成；其中：所述故障信号锁存电路，其输入端接收被检测信号，其输出端分别与故障信息传输电路和反相器电路输入端连接；反相驱动电路的输出端分别与故障指示电路、脉冲封锁信号电路、以及开关信号电路连接。

所述的故障信号锁存电路，包含n个比较锁存电路，用于对n路被检测信号与对应设定值进行比较运算，被检测信号的比较结果状态被比较锁存电路锁存；所述n为1至64。

所述的比较锁存电路，其锁存清除控制信号来自故障信息传输电路的或门电路输出；所述或门电路，其输入信号来自手动锁存清除信号和来自数字控制器的自动锁存清除信号。

所述的故障信息传输电路，由并串转换电路、或门电路、或门电路组成，其中：所述并串转换电路的并行输入端口与由故障信号锁存电路中的n个比较锁存电路输出端逐一连接，用于将n个比较锁存电路输出状态转换成串行数据，与数字控制器进行数据通信；所述或门电路的输出端与故障信号锁存电路中的n个比较锁存电路的复位端连接，用于对比较锁存电路进行复位；所述或门电路的输入端分别与并串转换电路和脉冲封锁信号电路中的反相输出电路连接；所述或门电路的输出端产生中断请求信号，用于启动数字控制器执行故障处理程序；所述n为1至64。

所述的反相驱动电路，其输入端与故障信号锁存电路的n个比较锁存电路的输出端逐一连接，所述n为1至64。

所述的故障指示电路，其输入端与反相驱动电路的n个输出端逐一相连接，用于指示n个比较锁存电路的输出状态，所述n为1至64。

所述的脉冲封锁信号电路，其由与门电路、两个反相输出电路组成，其中：所述的与门电路，其输入端与反相驱动电路的部分输出端或全部输出端连接，其输出端与一个反相输出电路连接，用于产生中断请求信号；与门电路的输出端还与另一反相输出电路连接，用于产生PWM封锁信号。

所述的开关信号电路，含有m个与门电路和m个反相输出电路；所述m个与门电路的输入端分别与反相驱动电路的部分输出端或全部输出端连接，所述反相输出电路用于输出m个开关信号；所述m≤n。

本发明提供的数字开关变换器保护电路，其用于数字开关变换器的过电压和过电流保护，具体是：

(1)在开关变换器主电路中分别设置输入侧继电器和输出侧继电器，所述数字开关变换器保护电路在所述输入侧继电器的输出端分别检测输入电压和输入电流，在所述输出侧继电器的输入端分别检测输出电压和输出电流；

(2)数字控制器在所述输入侧继电器的输入端检测输入电压；

(3)所述数字开关变换器保护电路的故障信息传输电路与数字控制器连接；

(4)所述数字开关变换器保护电路的脉冲封锁信号电路中的PWM封锁信号与开关变换器PWM驱动电路连接，用于封锁开关变换器PWM驱动信号输出，所述数字开关变换器保护电路控制输入侧继电器和输出侧继电器的断开，数字控制器控制输入侧继电器和输出侧继电器的闭合。

所述的数字开关变换器保护电路，采用以下方法对数字开关变换器进行过电压和过电流保护：

(1)当任一路被检测信号超过对应设定值时，故障信息传输电路的中断信号启动数字控制器故障处理流程；

(2)关闭数字控制器PWM驱动信号，然后通过故障信息传输电路的串行通信线读取比较锁存电路输出状态；

(3)如果是输入电流过流故障状态，则进行输入电流过流故障报警处理；

(4)如果是输出电流过流故障状态，则进行输出电流过流故障报警处理；

(5)如果是输入电压过压故障状态，则检测输入电压；当输入电压超过预设值时，确定为输入过压故障，进行输入电压过压故障报警处理；当输入电压正常时，数字控制器通过故障信息传输电路清除比较锁存电路的故障锁存状态，然后闭合输入继电器，重新启动变换器工作，并检测输出电压；当输出电压超过预设值时，确定为输出过压故障，关闭数字控制器PWM驱动信号，进行输出过压故障报警处理；当输出电压正常时，则闭合输出继电器，变换器恢复正常输出；

(6)如果是输出电压过压故障状态，数字控制器发出自动锁存清除信号来清除比较锁存电路故障锁存状态，然后启动变换器，并检测输出电压；当输出电压超过预设值时，确定为输出过压故障，关闭数字控制器PWM驱动信号，进行输出过压故障报警处理；当输出电压正常时，则闭合输出继电器，变换器恢复正常输出。

本发明与现有技术相比，具有以下的主要优点：

其一，故障保护快速性和故障处理智能化。

采用模拟电路对数字开关变换器进行实时快速保护，锁存的故障状态能由硬件电路显示，也能由数字控制器程序识别。该保护电路便于数字开关变换器的保护、监控和故障诊断，也方便数字开关变换器生产制造中的调试。采用对故障的模拟电路检测保护和对故障的数字化处理，可以实现对瞬态过压故障保护进行自动重启动，增强了自恢复能力，提高了数字开关变换器系统可靠性。

其二，保护电路模块化，便于扩展。

结合模拟电路快速性和数字处理器智能化特点，按模块化设计数字开关变换器保护电路，电路简洁，便于扩展。

附图说明

图1是按照本发明一实施方式用于数字开关变换器保护电路的结构示意图。

图2是按照本发明一实施方式用于数字开关变换器过压与过流保护电路示意图。

图3是按照本发明一实施方式用于数字开关变换器故障保护的电路结构示意图。

图4是按照本发明一实施方式用于数字开关变换器故障保护处理流程图。

具体实施方式

本发明提供的数字开关变换器保护电路，对被监测信号进行检测、比较和故障状态锁存，出现故障时及时封锁开关变换器PWM驱动信号，并可产生控制信号断开开关变换器主电路继电器，对开关变换器进行有效保护。同时，该保护电路在保护动作后能显示故障状态，锁存故障状态信息可以被数字控制器以响应中断和串行方式读取，根据故障状态信息进行报警处理，还可对瞬态过电压故障进行开关变换器重启动。结合模拟电路快速性和数字处理器智能化特点，按模块化设计数字开关变换器保护电路，电路简洁，便于扩展。该保护电路增强了数字开关变换器中模拟保护电路与数字控制器信息交互能力，也解决数字开关变换器缺乏特定故障下自动重启动能力的问题。

本发明是一种便于硬件扩展的模块化结构多路故障保护电路，利于数字开关变换器产品设计、生产和制造；集成了故障快速保护和故障信息传输功能，在数字开关变换器中具有通用性。

下面结合具体实施例和附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

实施例1.数字开关变换器保护电路

该数字开关变换器保护电路的结构如图1所示，由故障信号锁存电路10、故障信息传输电路11、反相驱动电路12、故障指示电路13、脉冲封锁信号电路14和开关信号电路15组成。所述故障信号锁存电路10，其输入端接收被检测信号，其输出端分别与故障信息传输电路11和反相器电路12输入端连接。反相驱动电路12的输出端分别与故障指示电路13、脉冲封锁信号电路14以及开关信号电路15连接。

所述故障信号锁存电路10包含n个比较锁存电路101，用于对n路被检测信号进行比较运算，当任一路被检测信号超过对应设定的故障保护值时，该被检测信号状态被比较锁存电路101锁存。故障信号锁存电路10的比较锁存电路101的锁存清除控制信号来自故障信息传输电路11的或门电路111输出，或门电路111的输入信号来自手动锁存清除信号和来自数字控制器的自动锁存清除信号。

所述的故障信息传输电路11，由并串转换电路112，或门电路111，或门电路113组成。其中：并串转换电路112的并行输入端口与由故障信号锁存电路10中的n个比较锁存电路101逐一连接，用于将n个比较锁存电路101的输出状态转换成串行数据，与数字控制器进行数据通信。所述或门电路111输出端与故障信号锁存电路10中的n个比较锁存电路101的复位端连接，用于对比较锁存电路101进行复位。所述或门电路113输入端分别与并串转换电路112和脉冲封锁信号电路14中的反相输出电路142连接；或门电路113输出端产生中断请求信号，用于启动数字控制器执行故障处理程序。

所述的反相驱动电路12，其输入端与故障信号锁存电路10的n个比较锁存电路101逐一连接。故障指示电路13与反相驱动电路12的n个输出端逐一相连接，用于指示n个比较锁存电路101输出状态。

所述的脉冲封锁信号电路14，由与门电路141、反相输出电路142和反相输出电路143组成。与门电路141的输入端与反相驱动电路12的输出端逐一连接。与门电路141的输出端与反相输出电路142连接，用于产生中断请求信号；与门电路141的输出端与反相输出电路143连接，用于产生PWM封锁信号。

所述的开关信号电路15，其含有m个与门电路151和m个反相输出电路152。所述m个与门电路151，其输入端分别与反相驱动电路12的部分输出端连接。反相输出电路152用于输出m个开关信号。开关信号用于驱动数字开关变换器的断路继电器、声光报警控制、发送给其它电路单元的控制信号等。

实施例2.数字开关变换器保护电路的应用

本实施例2提供的数字开关变换器保护电路，用于数字开关变换器过压与过流保护。

图2中：故障信号锁存电路10中包含4个比较锁存电路101，即为n＝4的例子。其中第一个比较锁存电路101，由滤波电容C1、比较器A1、电位器W1、二极管D1和光电隔离器P1构成；其它三个比较锁存电路与第一个比较锁存电路结构相同，分别由滤波电容C2至滤波电容C4、比较器A2至比较器A4、电位器W2至电位器W4、二极管D2至二极管D4和光电隔离器P2至光电隔离器P4构成；所述滤波电容与相应的电阻构成阻容滤波电路，所述比较器、电位器和二极管构成比较锁存电路，所述光电隔离器构成锁存清除电路。

图2中：故障信息传输电路11主要由通用并串转换器A9、或门A11和反相器A10组成，是数字开关变换器保护电路与数字控制器的接口电路。

图2中：反相驱动电路12由通用反相器A5至A8构成。

图2中：故障指示电路13包含发光二极管D9至发光二极管D12。

图2中：脉冲封锁信号电路14中的与门电路141由二极管D5至二极管D8构成，反相输出电路142由MOS管T1构成，反相输出电路143由MOS管T2构成。

图2中：所述开关信号电路15中的第一路开关控制信号1为输入继电器关断控制信号，其与门电路由由二极管D13与二极管D14构成，反相输出电路由MOS管T3构成。第二路开关控制信号2为输出继电器关断控制信号，其与门电路由由二极管D15与二极管D16构成，反相输出电路由MOS管T4构成。

故障信号锁存电路10中以比较器A1通路为例说明连接关系，输入电压信号经R1和R2连接到比较器A1的同相输入端，电位器W1的中间抽头接到比较器A1的反相输入端，二极管D1的阳极与比较器A1输出端连接，二极管D1的阴极经电阻R3后接到比较器A1的同相输入端。比较器A1的输出端与并串转换器A9的输入端I0连接，比较器A1的输出端还与反相驱动电路12中的反相器A5的输入端连接。光电隔离器P1的输出集电极端与比较器A1的输出端相连接，光电隔离器P1的输出发射极端接地。光电隔离器P1的输入二极管阴极端经电阻R6连接到反相器A10的输出端，光电隔离器P1的输入二极管阴极用作比较器A1的锁存清除控制端。比较器A2至比较器A4的连接关系与比较器A1的连接关系相似。

故障信息传输电路11中的并串转换器A9的输入端I0至I3分别与比较器A1至A4的输出端相连接，并串转换器A9输出线SCL和输出线SDA为通用的串行通信线，输出线INT与或门A11的一个输入端连接。反相器A10的输入端为锁存清除信号，反相器A10的输出端连接手的锁存清除按钮B1，反相器A10的输出端还分别经电阻R6、R12、R18和R24与P1至P4输入二极管阴极相连接。

反相驱动电路12中以反相器A5为例说明连接关系，反相器A5输入端与比较器A1的输出端连接。反相器A5的输出端与脉冲封锁信号电路14中与门电路的二极管D5阴极连接，反相器A5的输出端还连接到障指示电路13中发光二极管D9的阴极端。反相器A6至反相器A8的连接关系与反相器A5的连接关系相似。

故障指示电路13中的发光二极管D9至D12的阴极分别连接到反相器A5至A8的输出端，发光二极管D9至D12的阳极分别经电阻R27至R30连接到电源V1。

脉冲封锁信号电路14的与门电路由二极管D5至D8构成，二极管D5至D8的阳极均与电阻25的一端连接，二极管D5至D8各自的阴极分别与反相驱动电路12中反相器A5至反相器A8的输出端相连接。所述反相输出电路142和反相输出电路143分别由MOS管T1和MOS管T2实现，MOS管T1和MOS管T2的栅极均连接到电阻25的一端，即二极管D5至二极管D8的阳极公共连接端。MOS管T1的漏极与故障信息传输电路11中的或门A11输入端相连接，MOS管T2的漏极输出PWM封锁信号。

开关信号电路15中的二极管D13和二极管D14阴极分别与反相驱动电路12中的反相器A5和反相器A6的输出端连接。二极管D13和二极管D14阳极均与MOS管T3的栅极连接，MOS管T3的漏极为数字开关变换器的输入继电器关断控制信号。二极管D15和二极管D146阴极分别与反相驱动电路12中的反相器A7和反相器A8的输出端连接。二极管D15和二极管D16阳极均与MOS管T4的栅极连接，MOS管T4的漏极为数字开关变换器的输出继电器关断控制信号。

所述比较器A1至比较器A4、光电隔离器P1至光电隔离器P4、反相器A5至反相器A8、反相器A10、或门A11、并串转换器A9均为现有技术，例如，比较器A1至比较器A4可以采用信号为LM393，光电隔离器P1至光电隔离器P4可采用4N25，反相器A5至反相器A8，以及反相器A10可采用DM7406，并串转换器A9可采用CAT9554。

数字开关变换器保护电路的工作原理如下：首先，以比较器A1为例说明故障信号锁存电路原理。输入电压Ui经过由R1、C1和R2的滤波电路施加到比较器A1的同相输入端，与反相输入端上的由电位器W1设定的电压进行比较，当同相端电压低于反相端电压时，比较器A1的输出端为低电平，此时二极管D1处于截止状态，反相器A5的输出为高电平。反之，当同相端电压高于反相端电压时，比较器A1的输出端为高电平，此时二极管D1处于导通状态；由于比较器A1的输出高电平被二极管D1施加于同相输入端，即使输入电压Ui降低或为零，比较器A1也将一直保持在高电平输出状态。此时，反相器A5的输出为高电平。比较器A2至比较器A4的信号比较锁存原理与比较器A1的信号比较锁存原理相似。

其次，说明故障指示电路、脉冲封锁信号电路和开关信号电路工作原理。当所有的被检测输入信号均低于设定的值，比较器A1至比较器A4的输出均为低电平，则反相器A5至反相器A8的输出均为高电平。此时，发光二极管D9至发光二极管D12均为熄灭状态，即无故障状态。同样，二极管D5至二极管D8均截止，与二极管D5阳极至二极管D8阳极连接的MOS管T1和MOS管T2均饱和导通，输出均为低电平。同理，二极管D13至二极管D16也截止，MOS管T3和MOS管T4均饱和导通，输出均为低电平。当任一被检测输入信号高于设定值，都会产生故障指示、脉冲封锁和开关信号。例如，电压Ui升高至高于对应设定值，比较器A1的输出变为高电平，且该高电平被比较器A1锁存，反相器A5输出变为低电平，于是，发给二极管D9导通点亮，指示为输入过电压故障；二极管D5导通，MOS管T1和MOS管T2均截止，输出信号INT2和输出PWM封锁信号均为高电平。同时，二极管D13导通，MOS管T3截止，MOS管T3的漏极为高电平，产生输入继电器关断控制信号。比较器A1至比较器A4因被检测输入信号高于设定值后的产生故障指示、脉冲封锁信号和开关信号的工作原理与比较器A1的上述工作原理相似。

然后，说明故障信息传输电路原理。并串转换器A9的输入信号I0至I3分别来自比较器A1至比较器A4的输出端，反映了比较器A1至比较器A4的输出状态，即故障状态。每当输入信号I0至I3中任一信号发生改变，并串转换器A9产生中断输出信号INT1。并串转换器A9产生中断信号INT1或者MOS管T1产生中断信号INT2，经过或门A11都会产生中断请求信号。并串转换器A9经数据编码后通过串行时钟线SCL和串行数据线SDA，将输入端的状态信息发送给外部数字处理器。

最后，说明锁存清除工作原理。在故障恢复后，即被检测输入信号电压返回到低于对应设定值后，比较器A1至A4中的原有锁存高电平状态可以被清除，即恢复到零电平状态。以比较器A1为例说明锁存清除原理，光电隔离器P1的输入二极管阴极是锁存清除控制端，设比较器A1同相端电压低于反相端设定电压，比较器A1的输出端仍锁存在高电平状态，此时，按下按钮B1或者反相器A10输入端的自动锁存清除信号为高电平，光电隔离器P1输入二极管阴极为低电平，其输入二极管导通，光电隔离器P1的输出集电极变为低电平，这将迫使比较器A1的输出端变为低电平，于是，二极管D1截止，比较器A1输出端恢复到低电平状态。比较器A2至A4的锁存清除原理与比较器A1的锁存清除原理相似。

实施例3.数字开关变换器保护电路的应用

该保护电路用于数字开关变换器的故障保护，其结构如图3所示。

在开关变换器主电路中分别设置输入侧继电器和输出侧继电器，所述数字开关变换器保护电路在所述输入侧继电器的输出端分别检测输入电压和输入电流，在所述输出侧继电器的输入端分别检测输出电压和输出电流。数字控制器在所述输入侧继电器的输入端检测输入电压。所述数字开关变换器保护电路的故障信息传输电路与数字控制器连接；所述数字开关变换器保护电路的脉冲封锁信号电路中的PWM封锁信号与开关变换器PWM驱动电路连接，用于封锁开关变换器PWM驱动信号输出，所述数字开关变换器保护电路控制输入侧继电器和输出侧继电器的断开，数字控制器控制输入侧继电器和输出侧继电器的闭合。

数字开关变换器系统包括：开关变换器主电路、PWM驱动电路、数字控制器、数字开关变换器保护电路、输入电压传感器S0、输入电压传感器S1、输入电流传感器S2、输出电压传感器S3、输出电流传感器S4、输入继电器J1与输入继电器控制电路、输出继电器J2与输出继电器控制电路。其连接关系是：开关变换器主电路的输入电力线路0001上设置有继电器J1，开关变换器主电路的输出电力线路0002上设置有继电器J2。输入电压传感器S0安装在输入继电器J1的输入侧，输入电压传感器S1安装在输入继电器J1的输出侧。数字控制器的PWM输出信号经过PWM驱动电路后连接到开关变换器主电路。所述数字开关变换器保护电路的输入电压检测信号线1001和输入电流检测信号线1002分别连接到输入电压传感器S1和输入电流传感器S2上，输出电压检测信号线1003和输出电流检测信号线1004分别连接到输出电压传感器S3和输出电流传感器S4上。所述数字开关变换器保护电路的PWM封锁信号线1401连接到PWM驱动电路，用于封锁PWM驱动电路的输出信号。所述数字开关变换器保护电路的输入继电器关断控制线1501和输出继电器关断控制线1502分别与输入继电器控制电路和输出继电器控制电路连接。所述数字开关变换器保护电路的自动锁存清除信号线1101、串行时钟信号线1102、串行数据信号线1103和中断请求信号线1104分别与数字控制器的对应端口连接。数字控制器经信号线0003连接输入电压传感器S0，用于检测输入电压；数字控制器还可以与输入电压传感器S1、输入电流传感器S2、输出电压传感器S3和输出电流传感器S4相连接。数字控制器的信号线0004连接输入继电器控制电路，用于控制输入继电器的闭合；数字控制器的信号线0005连接输出继电器控制电路，用于控制输出继电器的闭合。

根据上述数字开关变换器保护电路工作原理，参考图3可知：当出现输入过电压故障或者发生输入过电流故障时，数字开关变换器保护电路经PWM封锁信号线1401向PWM驱动电路发出PWM封锁信号，停止开关变换器主电路工作，同时，数字开关变换器保护电路经输入继电器关断控制线1501向输入继电器控制电路发出输入继电器关断信号，使输入继电器J1断开。同理，当出现输出过电压故障或者发生输出过电流故障时，数字开关变换器保护电路经PWM封锁信号线1401向PWM驱动电路发出PWM封锁信号，停止开关变换器主电路工作，同时，数字开关变换器保护电路经输出继电器关断控制线1502向输出继电器控制电路发出输出继电器关断信号，使输出继电器J1断开。出现任一故障，数字开关变换器保护电路都经中断请求信号线1104向数字控制器发出中断请求信号。数字控制器经过串行时钟信号线1102和串行数据信号线1103读取数字开关变换器保护电路中的比较锁存电路输出状态。数字控制器经过自动锁存清除信号线1101使数字开关变换器保护电路中的比较锁存电路的输出恢复到低电平。

实施例4.数字开关变换器的保护方法

本发明提供的上述数字开关变换器保护电路可以实现数字开关变换器的输入过压、输入过流、输出过压和输出过流保护和控制。其流程如图4所示。数字开关变换器正常运行时，当任一路输入被检测信号超过对应设定值时，故障信息传输电路产生中断信号后启动该故障处理程序流程。该流程开始于步骤S001。在步骤S002，关闭数字控制器PWM输出驱动信号。

在步骤S003，通过故障信息传输电路的串行通信线读取比较锁存电路输出状态；

在步骤S004，根据比较锁存电路输出状态，判断是否为输出过流故障状态，如果是输出过流故障状态，进入流程S005，否则，进入流程S006。

在步骤S005，确定为输出过流故障，进行输出过流故障报警处理。

在步骤S006，根据比较锁存电路输出状态，判断是否为输入过流故障状态，如果是输入过流故障状态，进入流程S007，否则，进入流程S008。

在步骤S007，确定为输入过流故障，进行输入过流故障报警处理。

在步骤S008，根据比较锁存电路输出状态，判断是否为输入过压故障状态，如果是输入过压故障状态，则进入流程S009，否则，进入流程S014。

在步骤S009，检测输入电压。

在步骤S010，判断输入电压是否超过设定值，如果输入电压超过设定值，进入流程S011，否则，进入S012。

在步骤S011，确定为输入过压故障，进行输入过压故障报警处理。

在步骤S012，输入电压正常，数字控制器通过故障信息传输电路清除比较锁存电路的故障锁存状态。

在步骤S013，闭合输入继电器。

在步骤S014，根据比较锁存电路输出状态，判断是否为输出过压故障状态，如果是输出过压故障状态，则进入流程S015，否则，进入S022。

在步骤S015，数字控制器发出自动锁存清除信号，清除比较锁存电路故障锁存状态。

在步骤S016，重新启动变换器工作。

在步骤S017，在启动变换器过程中，检测输出电压。

在步骤S018，判断输出电压是否超过设定值，如果输出电压超过设定值时，进入流程S019，否则，进入S021。

在步骤S019，确定为输出过压故障，关闭数字控制器PWM驱动信号。

在步骤S020，确定为输出过压故障，进行输出过压故障报警处理。

在步骤S021，输出电压正常，则闭合输出继电器，变换器恢复正常输出。

在步骤S022，重新启动变换器工作。

在步骤S023，流程结束。

上述实施例中，本发明提供的数字开关变换器保护电路，是采用模拟电路对数字开关变换器进行实时快速保护，显示锁存的故障状态，同时，故障状态可以由程序识别。实现对数字开关变换器的有效保护，便于数字开关变换器使用过程中的故障监控、诊断和维护，该电路也为数字开关变换器生产过程中的调试提供方便。

上述实施例中，本发明提供的数字开关变换器保护方法，对检测并锁存的故障状态进行识别，可以实现对瞬态过压故障保护并对数字开关变换器进行自动重启动，尤其对于无人值守系统中的数字开关变换器，提供了一定的自恢复能力，提高了数字开关变换器系统可靠性。

上述实施例虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域普通技术人员可以在所附权利要求的范围内作出各种变形或修改。

Claims (10)

1.一种数字开关变换器保护电路，其特征在于由故障信号锁存电路(10)、故障信息传输电路(11)、反相驱动电路(12)、故障指示电路(13)、脉冲封锁信号电路(14)和开关信号电路(15)组成；所述故障信号锁存电路(10)，其输入端接收被检测信号，其输出端分别与故障信息传输电路(11)和反相器电路(12)输入端连接；反相驱动电路(12)的输出端分别与故障指示电路(13)、脉冲封锁信号电路(14)、以及开关信号电路(15)连接。

2.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于所述故障信号锁存电路(10)包含n个比较锁存电路(101)，用于对n路被检测信号与对应设定值进行比较运算，被检测信号的比较结果状态被比较锁存电路(101)锁存；所述n为1至64。

3.根据权利要求2所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于所述的比较锁存电路(101)，其锁存清除控制信号来自故障信息传输电路(11)的或门电路(111)输出；所述或门电路(111)，其输入信号来自手动锁存清除信号和来自数字控制器的自动锁存清除信号。

4.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于所述的故障信息传输电路(11)，由并串转换电路(112)、或门电路(111)、或门电路(113)组成，其中：所述并串转换电路(112)的并行输入端口与由故障信号锁存电路(10)中的n个比较锁存电路(101)输出端逐一连接，用于将n个比较锁存电路输出状态转换成串行数据，与数字控制器进行数据通信；所述或门电路(111)输出端与故障信号锁存电路(10)中的n个比较锁存电路(101)的复位端连接，用于对比较锁存电路(101)进行复位；所述或门电路(113)输入端分别与并串转换电路(112)和脉冲封锁信号电路(14)中的反相输出电路(142)连接；所述或门电路(113)输出端产生中断请求信号，用于启动数字控制器执行故障处理程序；所述n为1至64。

5.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于反相驱动电路(12)的输入端与故障信号锁存电路(10)的n个比较锁存电路(101)的输出端逐一连接，所述n为1至64。

6.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于故障指示电路(13)与反相驱动电路(12)的n个输出端逐一相连接，用于指示n个比较锁存电路(101)的输出状态，所述n为1至64。

7.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于所述脉冲封锁信号电路(14)由与门电路(141)、反相输出电路(142)和反相输出电路(143)组成，其中：所述的与门电路(141)，其输入端与反相驱动电路(12)的部分输出端或全部输出端连接。其输出端与反相输出电路(142)连接，用于产生中断请求信号；与门电路(141)的输出端还与反相输出电路(143)连接，用于产生PWM封锁信号。

8.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于所述开关信号电路(15)含有m个与门电路(151)和m个反相输出电路(152)，所述m个与门电路(151)的输入端分别与反相驱动电路(12)的部分输出端或全部输出端连接，所述反相输出电路(152)用于输出m个开关信号；所述m≤n。

9.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征是用于数字开关变换器的过电压和过电流保护，具体是：

(1)在开关变换器主电路中分别设置输入侧继电器和输出侧继电器，所述数字开关变换器保护电路在所述输入侧继电器的输出端分别检测输入电压和输入电流，在所述输出侧继电器的输入端分别检测输出电压和输出电流；

(2)数字控制器在所述输入侧继电器的输入端检测输入电压；

(3)所述数字开关变换器保护电路的故障信息传输电路与数字控制器连接；

(4)所述数字开关变换器保护电路的脉冲封锁信号电路中的PWM封锁信号与开关变换器PWM驱动电路连接，用于封锁开关变换器PWM驱动信号输出，所述数字开关变换器保护电路控制输入侧继电器和输出侧继电器的断开，数字控制器控制输入侧继电器和输出侧继电器的闭合。

10.根据权利要求9所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于：

(1)当任一路被检测信号超过对应设定值时，故障信息传输电路的中断信号启动数字控制器故障处理流程；

(2)关闭数字控制器PWM驱动信号，然后通过故障信息传输电路的串行通信线读取比较锁存电路输出状态；

(3)如果是输入电流过流故障状态，则进行输入电流过流故障报警处理；

(4)如果是输出电流过流故障状态，则进行输出电流过流故障报警处理；

(5)如果是输入电压过压故障状态，则检测输入电压；当输入电压超过预设值时，确定为输入过压故障，进行输入电压过压故障报警处理；当输入电压正常时，数字控制器通过故障信息传输电路清除比较锁存电路的故障锁存状态，然后闭合输入继电器，重新启动变换器工作，并检测输出电压；当输出电压超过预设值时，确定为输出过压故障，关闭数字控制器PWM驱动信号，进行输出过压故障报警处理；当输出电压正常时，则闭合输出继电器，变换器恢复正常输出；

(6)如果是输出电压过压故障状态，数字控制器发出自动锁存清除信号来清除比较锁存电路故障锁存状态，然后启动变换器，并检测输出电压；当输出电压超过预设值时，确定为输出过压故障，关闭数字控制器PWM驱动信号，进行输出过压故障报警处理；当输出电压正常时，则闭合输出继电器，变换器恢复正常输出。