CN106786356A - 一种低压断电保护控制电路 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种低压断电保护控制电路，其集成在电机控制器的电源板上，包括低压滤波防反接保护电路和低压断电保护电路；所述低压滤波防反接保护电路对输入电源进行前级处理，所述低压断电保护电路挂接在低压滤波防反接保护电路的后端，用于实现延时断电。本发明经过了严格的环境及电磁兼容试验，满足单片机硬件使用要求，很好实现了车辆高压供电体制下低压断电保护控制，降低了电路设计的复杂性，实用性、通用化较强，节省了CPU硬件资源和生产成本，同时实现了系列化、通用化和模块化，且提高了系统的安全性和可靠性。

Description

一种低压断电保护控制电路
技术领域
本发明涉及一种控制电路，具体涉及一种低压断电保护控制电路。
背景技术
随着车辆信息化、数字化程度的逐渐提升，车辆负载不断增加。为减轻线缆的承载能力，如履带装甲车辆，其供电体制不断攀升，由最初的直流24V供电体制到现有的直流270V供电体制，在某型号预言项目中还将产生直流900V供电体制。在减轻线缆承载压力的同时，也对高压供电体制提出了新的难题，如高压安全保护、绝缘检测、器件等级选择等，其中高低压上下电顺序也直接关系着后端负载设备的安全可靠工作。本研究以高压900V直流无刷电机为例，解决高压供电状态下低压误断电的电机安全停机问题。
直流无刷电机作为永磁同步电机的一种，其本质就是通过逆变电路将直接电转换为交流电的模式，具有转矩波动小、效率高、可控性好等优点。本研究后端驱动采用IGBT全桥式驱动电路设计，驱动部分与控制部分通过分舱设计，有利于高低压区分离，避免干扰。但在控制器工作过程中，若高压供电状态下低压突然断电导致控制器停止工作后，很难保证后端驱动电路的完全关闭，而控制器又得不到响应，很容易造成后端电机失控甚至烧毁的后果。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种低压断电保护控制电路，能够很好的解决高压供电状态下低压断电后使控制器有充足时间使后端电机平稳停机，该电路思路简洁，实用性、通用化较强，避免了占用大量的CPU资源，一定程度上提高了系统的安全性、可靠性。
为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案：
本发明提供一种低压断电保护控制电路，所述低压断电保护控制电路集成在电机控制器的电源板上，其包括低压滤波防反接保护电路和低压断电保护电路；
所述低压滤波防反接保护电路对输入电源进行前级处理，所述低压断电保护电路挂接在低压滤波防反接保护电路的后端，用于实现延时断电。
所述低压滤波防反接保护电路包括电容C1、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、电容E1、电容E2、电容E3、电阻R1和电阻R2。
所述电容C1的第一端接地，其第二端连接低压滤波防反接保护电路的输入端，电容C1的第二端同时连接MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q1的源极连接MOS管Q2的漏极；所述二极管D1的阳极接地，其阴极连接MOS管Q1的源极；所述二极管D2的阳极和电阻R1的第一端均连接MOS管Q1的栅极，二极管D2的阴极和电阻R1的第二端均连接MOS管Q1的源极，所述MOS管Q2的栅极同时连接电阻R2的第二端和MOS管Q1的栅极，所述电阻R2的第一端连接低压断电保护电路中三极管Q3的集电极；所述电容E1、电容E2、电容E3的第一端均连接所述MOS管Q2的的源极，三者的第二端均接地；所述MOS管Q2的的源极同时连接低压滤波防反接保护电路的输出端。
所述低压断电保护电路包括电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D3、二极管D4、三极管Q3、三极管Q4以及隔离芯片U1。
所述电容C2和电阻R3的第一端均接地，两者的第二端均连接上电信号；所述二极管D3的阳极连接上电信号，其阴极连接电阻R4的第一端，所述电阻R4的第二端连接三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极连接三极管Q4的集电极，所述三极管Q3的发射极和电阻R5的第二端均接地，所述电阻R5的第一端连接三极管Q3的基极；所述三极管Q4的基极连接电阻R6的第一端，同时连接电阻R7的第一端，三极管Q4的发射极和电阻R7的第二端均接地；所述电阻R6的第二端连接隔离芯片U1；
所述电阻R8的第一端连接二极管D3的阴极，其第二端连接电容C3的第一端，所述电容C3的第二端和二极管D4的阳极均接地，所述二极管D4的阴极连接电容C3第一端的同时，连接隔离芯片U1；
所述电容C4、C5的第一端均接地，两者的第二端均连接VCC。
高低压供电电路为电机提供900V高压DC电源，同时为电机控制器提供28V低压DC电源。
所述电机控制器包括DSP模块和CPLD模块。
所述高低压供电电路包括900V高压发电机、高压锂离子电池、28V低压铅酸蓄电池和900-28V DC/DC电源。
所述低压滤波防反接保护电路的输入端与高低压供电电路的输出28V连接，其输出端与电机控制器输入电源连接。
与最接近的现有技术相比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
本发明提供的低压断电保护控制电路经过了严格的环境及电磁兼容试验，满足单片机硬件使用要求，很好实现了车辆高压供电体制下低压断电保护控制，降低了电路设计的复杂性，实用性、通用化较强，节省CPU硬件资源和生产成本的同时，实现了系列化、通用化和模块化，且提高了系统的安全性和可靠性。
附图说明
图1是本发明实施例中低压断电保护控制电路的结构图；
图2是本发明实施例中高低压供电电路结构图；
图3是本发明实施例中低压滤波防反接保护电路拓扑结构图；
图4是本发明实施例中低压断电保护电路拓扑结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
本发明以高压直流无刷电机控制为背景，通过设计低压断电保护控制电路，解决高压供电状态下低压断电后使电机控制器有充足时间使后端电机平稳停机，从而避免造成损毁电机的后果，属于重型车辆电子控制单元中的电机控制技术领域。
本发明提供一种低压断电保护控制电路，如图1，所述低压断电保护控制电路集成在电机控制器的电源板上，其包括低压滤波防反接保护电路和低压断电保护电路；
所述低压滤波防反接保护电路对输入电源进行前级处理，保证电源品质，防止正负极反接；所述低压断电保护电路挂接在低压滤波防反接保护电路的后端，用于实现延时断电。
高低压供电电路为电机提供900V高压DC电源，同时为电机控制器提供28V低压DC电源。
所述电机控制器包括DSP模块(Digital Signal Processing，数字信号处理)和CPLD模块(Complex Programmable Logic Device，复杂可编程逻辑器件)。
如图2，所述高低压供电电路包括900V高压发电机、高压锂离子电池、28V低压铅酸蓄电池和900-28V DC/DC电源。低压滤波防反接保护电路主要实现低压滤波及防反接功能，如图2所示，输入为28V-1，与高低压供电电路的输出28V连接，输出为28V-2。
低压滤波防反接保护电路的输入端与高低压供电电路的输出28V连接，其输出端与电机控制器输入电源连接。
如图3，所述低压滤波防反接保护电路包括电容C1、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、电容E1、电容E2、电容E3、电阻R1和电阻R2。
所述电容C1的第一端接地，其第二端连接低压滤波防反接保护电路的输入端，电容C1的第二端同时连接MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q1的源极连接MOS管Q2的漏极；所述二极管D1的阳极接地，其阴极连接MOS管Q1的源极；所述二极管D2的阳极和电阻R1的第一端均连接MOS管Q1的栅极，二极管D2的阴极和电阻R1的第二端均连接MOS管Q1的源极，所述MOS管Q2的栅极同时连接电阻R2的第二端和MOS管Q1的栅极，所述电阻R2的第一端连接低压断电保护电路中三极管Q3的集电极；所述电容E1、电容E2、电容E3的第一端均连接所述MOS管Q2的的源极，三者的第二端均接地；所述MOS管Q2的的源极同时连接低压滤波防反接保护电路的输出端。
其中二极管D1起到瞬态抑制的作用，二极管D2起到稳压的作用，电容E1、电容E2、电容E3均为滤波电容，电阻R2为限流电阻。
其中电容C1对输入电源进行初级滤波，MOS管Q1、MOS管Q2起动开关功能，防止正负反接；在9～36V范围内，二极管D1处于截止状态，控制器可正常工作。反接保护由MOS管Q1实现，当系统电源反接时，MOS管Q1处于截止状态，并且寄生的二极管也处于反向截止状态，实现反接保护。二极管D2为MOS管Q1、MOS管Q2的正常工作提供负压差。电容E1、电容E2、电容E3并联使用，对电源进一步滤除纹波。
如图4，所述低压断电保护电路包括电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D3、二极管D4、三极管Q3、三极管Q4以及隔离芯片U1。
所述电容C2和电阻R3的第一端均接地，两者的第二端均连接上电信号；所述二极管D3的阳极连接上电信号，其阴极连接电阻R4的第一端，所述电阻R4的第二端连接三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极连接三极管Q4的集电极，所述三极管Q3的发射极和电阻R5的第二端均接地，所述电阻R5的第一端连接三极管Q3的基极；所述三极管Q4的基极连接电阻R6的第一端，同时连接电阻R7的第一端，三极管Q4的发射极和电阻R7的第二端均接地；所述电阻R6的第二端连接隔离芯片U1；
所述电阻R8的第一端连接二极管D3的阴极，其第二端连接电容C3的第一端，所述电容C3的第二端和二极管D4的阳极均接地，所述二极管D4的阴极连接电容C3第一端的同时，连接隔离芯片U1；
所述电容C4、C5的第一端均接地，两者的第二端均连接VCC。
电容C2起到滤波作用，二极管D4起到稳压作用，电容C2、电阻R3与电容C1并联使用，组成R-C滤波电路。二极管D3防反接，电阻R4、R5、R6、R7、R8为限流电阻，保护三极管Q3和三极管Q4。二极管D4保持隔离芯片U1的3管脚为高电平。MOS管Q2与三极管Q3串联，三极管Q3与三极管Q4并联，起开关通断功能。隔离芯片U1起电源隔离及输出反馈功能，电容C4、电容C5并联在电源与地之间，两者均为电源滤波电容。
当上电信号有效时，三极管Q3导通，从而MOS管Q2导通，实现系统上电。当系统上电后，MCU的上电信号采集管脚输出高电平，三极管Q4导通。当上电信号突然消失时，三极管Q3关断，但是由于三极管Q4处于导通的状态，所以系统仍然处于工作模式，此时MCU能够检测到上电信号信号从有效变为无效，因此软件进入后处理状态，即将后端驱动电路关闭，保护现场完成数据存储。当软件完成相应的处理后，将延时处理管脚置为低电平，从而关闭三极管Q4，这样MOS管Q2也处于关断状态，系统完成低压下电。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (9)

1.一种低压断电保护控制电路，其特征在于，所述低压断电保护控制电路集成在电机控制器的电源板上，其包括低压滤波防反接保护电路和低压断电保护电路；
所述低压滤波防反接保护电路对输入电源进行前级处理，所述低压断电保护电路挂接在低压滤波防反接保护电路的后端，用于实现延时断电。
2.根据权利要求1所述的低压断电保护控制电路，其特征在于，所述低压滤波防反接保护电路包括电容C1、MOS管Q1、MOS管Q2、二极管D1、二极管D2、电容E1、电容E2、电容E3、电阻R1和电阻R2。
3.根据权利要求2所述的低压断电保护控制电路，其特征在于，所述电容C1的第一端接地，其第二端连接低压滤波防反接保护电路的输入端，电容C1的第二端同时连接MOS管Q1的漏极，所述MOS管Q1的源极连接MOS管Q2的漏极；所述二极管D1的阳极接地，其阴极连接MOS管Q1的源极；所述二极管D2的阳极和电阻R1的第一端均连接MOS管Q1的栅极，二极管D2的阴极和电阻R1的第二端均连接MOS管Q1的源极，所述MOS管Q2的栅极同时连接电阻R2的第二端和MOS管Q1的栅极，所述电阻R2的第一端连接低压断电保护电路中三极管Q3的集电极；所述电容E1、电容E2、电容E3的第一端均连接所述MOS管Q2的的源极，三者的第二端均接地；所述MOS管Q2的的源极同时连接低压滤波防反接保护电路的输出端。
4.根据权利要求1所述的低压断电保护控制电路，其特征在于，所述低压断电保护电路包括电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6、电阻R7、电阻R8、二极管D3、二极管D4、三极管Q3、三极管Q4以及隔离芯片U1。
5.根据权利要求4所述的低压断电保护控制电路，其特征在于，所述电容C2和电阻R3的第一端均接地，两者的第二端均连接上电信号；所述二极管D3的阳极连接上电信号，其阴极连接电阻R4的第一端，所述电阻R4的第二端连接三极管Q3的基极，所述三极管Q3的集电极连接三极管Q4的集电极，所述三极管Q3的发射极和电阻R5的第二端均接地，所述电阻R5的第一端连接三极管Q3的基极；所述三极管Q4的基极连接电阻R6的第一端，同时连接电阻R7的第一端，三极管Q4的发射极和电阻R7的第二端均接地；所述电阻R6的第二端连接隔离芯片U1；
所述电阻R8的第一端连接二极管D3的阴极，其第二端连接电容C3的第一端，所述电容C3的第二端和二极管D4的阳极均接地，所述二极管D4的阴极连接电容C3第一端的同时，连接隔离芯片U1；
所述电容C4、C5的第一端均接地，两者的第二端均连接VCC。
6.根据权利要求1所述的低压断电保护控制电路，其特征在于，高低压供电电路为电机提供900V高压DC电源，同时为电机控制器提供28V低压DC电源。
7.根据权利要求1或6所述的低压断电保护控制电路，其特征在于，所述电机控制器包括DSP模块和CPLD模块。
8.根据权利要求6所述的低压断电保护控制电路，其特征在于，所述高低压供电电路包括900V高压发电机、高压锂离子电池、28V低压铅酸蓄电池和900-28V DC/DC电源。
9.根据权利要求6所述的低压断电保护控制电路，其特征在于，所述低压滤波防反接保护电路的输入端与高低压供电电路的输出28V连接，其输出端与电机控制器输入电源连接。
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