CN107069651A - 过流保护电路、过流保护器及过流保护电路成型方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种过流保护电路、过流保护器及过流保护电路成型方法，所述过流保护电路包括成型于DBC基板上的导电线路以及截取自DBC基板的预定尺寸的铜带构成的电流采样电阻R1。所述过流保护器包括上述的过流保护电路、过流信号处理电路以及驱动电路。所述过流保护电路成型方法包括：S1，在DBC基板成型出导电线路以及电流采样电阻R1；S2，将除电流采样电阻R1之外其他的电路元器件焊接到DBC基板的预设位置与导电线路相连通。本发明实施例通过截取DBC基板上的预定尺寸的铜带作为电流采样电阻R1以对电流信号进行采样，电流转换的电压稳定，过电流大，电路可靠性高，减少电阻的使用，降低生产成本。

Description

过流保护电路、过流保护器及过流保护电路成型方法

技术领域

本发明涉及过流保护电路技术领域，尤其涉及一种过流保护电路、过流保护器及过流保护电路成型方法。

背景技术

随着电机技术以及电机驱动器的发展，越来越多的电机驱动器开始要求具备过流保护功能，一般情况下，电机驱动器通常采用运算放大器、比较器或者专用过流保护IC作为过流保护电路，在市场上，已有将过流保护电路焊接在DBC基板上的产品，DBC基板是一种由陶瓷绝缘体作为底板并在底板上覆盖有一层金属铜的覆铜陶瓷基板，但是，现有的过流保护电路电路复杂、元器件多且需要将所有的元器件进行焊接，电路焊接成型难度高，生产成本高。

发明内容

本发明实施例要解决的技术问题是，提供一种过流保护电路，电路结构简单，过电流大，可靠性高。

本发明实施例进一步要解决的技术问题是，提供一种过流保护器，电路结构简单，可靠性高。

本发明实施例进一步要解决的技术问题是，提供一种过流保护电路成型方法，电路成型和焊接工艺简单，降低生产成本。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种过流保护电路，包括成型于DBC基板上的导电线路以及组设于所述导电线路中的电路元器件，所述电路元器件包括用于对电流信号进行采样的电流采样电阻R1，所述电流采样电阻R1由自DBC基板表面的铜层中按照预定尺寸截取出来的铜带构成。

进一步地，所述电路元器件还包括用于检测电流采样电阻R1上的电压信号大小的三极管Q1，所述电流采样电阻R1的两端分别连接所述三极管Q1的基极和发射极，且所述三极管Q1的发射极还连接电源正极端，集电极还连接电源负极端。

进一步地，所述三极管Q1为PNP型三极管。

进一步地，所述电路元器件还包括串联的限流电阻R2和稳压二极管D1，所述限流电阻R2的两端分别对应连接至三极管Q1的集电极和稳压二极管D1的阴极，稳压二极管D1的阳极连接电源负极端。

第二方面，本发明实施例还提供了一种过流保护器，包括过流保护电路、与过流保护电路相连以获取过流保护电路输出的过流信号并进行处理的过流信号处理电路以及分别与过流保护电路和过流信号处理电路相连并受控驱动负载的驱动电路，所述过流保护电路为上述的过流保护电路。

进一步地，所述过流保护电路还包括用于检测电流采样电阻R1上的电压信号大小的三极管Q1，所述电流采样电阻R1的两端分别连接所述三极管Q1的基极和发射极，所述三极管Q1的发射极还连接电源正极端，所述三极管Q1的集电极还依次串联限流电阻R2和稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的阴极连接限流电阻R2且阳极连接电源负极端，所述过流信号处理电路成型于DBC基板上，所述过流信号处理电路具有两路输入端，所述两路输入端分别连接至电流采样电阻R1与三极管Q1的基极相连的一端和限流电阻R2和稳压二极管D1之间的线路上，所述过流信号处理电路具有两路输出端，所述两路输出端分别连接驱动电路和电源负极端。

进一步地，所述驱动电路成型于DBC基板上，所述驱动电路具有两路输入端和两路输出端，所述驱动电路的两路输入端分别连接至电流采样电阻R1与三极管Q1的基极相连的一端和过流信号处理电路的一路输出端，所述驱动电路的两路输出端分别连接电源负极端和负载。

进一步地，所述驱动电路为H桥驱动电路。

第三方面，本发明实施例还提供了一种过流保护电路成型方法，包括：

S1，在DBC基板成型出导电线路以及电流采样电阻R1；

S2，将除电流采样电阻R1之外其他的电路元器件焊接到DBC基板的预设位置与导电线路相连通。

进一步地，所述步骤S1具体包括：

S11，根据DBC基板上覆铜的电阻率和所需电流采样电阻R1的电阻值确定电流采样电阻R1的尺寸；

S12，将设计得到的电流采样电阻R1和导电线路图形转移到DBC基板上；

S13，将DBC基板进行蚀刻以成型出导电线路和作为电流采样电阻R1的预定尺寸的铜带。

通过采用上述技术方案，本发明实施例的有益效果如下：本发明实施例通过在DBC基板表面的铜层中按照预定尺寸截取铜带作为电流采样电阻R1用于对电流信号进行采样，减少电路中电阻的使用，降低生产成本；而且电流采样电阻R1由铜带制得，电流转换的电压稳定，过电流大，电路可靠性高。

附图说明

图1是本发明过流保护器一个实施例连接负载的电路结构示意图。

图2是本发明过流保护器一个实施例过流保护电路在DBC基板上的成型的电路结构示意图。

图3是本发明过流保护电路成型方法一个实施例的流程示意图。

图4是本发明过流保护电路成型方法一个实施例的步骤S1的具体流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本申请作进一步详细说明。应当理解，以下的示意性实施例及说明仅用来解释本发明，并不作为对本发明的限定，而且，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。

如图1至图2所示，本发明一个实施例提供一种过流保护电路，包括成型于DBC基板100上的导电线路以及组设于所述导电线路中的电路元器件，所述电路元器件包括用于对电流信号进行采样的电流采样电阻R1，所述电流采样电阻R1由自DBC基板100表面的铜层中按照预定尺寸截取出来的铜带构成。

本实施例通过在DBC基板100表面的铜层中按照预定尺寸截取铜带作为电流采样电阻R1用于对电流信号进行采样，减少电路中电阻的使用，降低生产成本；另外，采用铜带作为电流采样电阻R1的电路具有可靠性高、过电流大和电流转换的电压稳定的优点。

在一个可选实施例中，所述电路元器件还包括用于检测电流采样电阻R1上的电压信号大小的三极管Q1，所述电流采样电阻R1的两端分别连接所述三极管Q1的基极和发射极，且所述三极管Q1的发射极还连接电源正极端+V，集电极还连接电源负极端-V。

在一个具体实施例中，所述三极管Q1采用PNP型三极管，通过将三极管Q1的基极和发射极分别连接至电流采样电阻R1的两端，当电流采样电阻R1的过电流增大到时，电流采样电阻R1两端的电压差也增大，只有在电流采样电阻R1两端的电压差增大到预设值时三极管Q1才会导通，通过采用三极管Q1以检测电流采样电阻R1上的电压信号大小，电路可靠性高。

在另一个具体实施例中，所述三极管Q1采用NPN型三极管，所述电流采样电阻R1的两端分别连接至三极管Q1的集电极和基极，电路稳定性高，可靠性高。

在一个可选实施例中，所述电路元器件还包括限流电阻R2和稳压二极管D1，所述限流电阻R2一端连接至三极管Q1的集电极，另一端连接至稳压二极管D1的阴极，稳压二极管D1的阳极连接电源负极端-V。

本实施例通过限流电阻R2以限制三极管Q1的集电极输出的电流，能有效提高本发明过流保护电路的可靠性；另一方面，通过采用稳压二极管D1以限制三极管Q1的集电极输出的电压信号的幅度大小，能有效避免过流保护电路输出的电压出现变化而使与过流保护电路连接的其它电路工作不稳定甚至损坏其它电路，提高过流保护电路的稳定性和可靠性。

第二方面，如图2所示，本发明一个可选实施例还提供了一种过流保护器，包括过流保护电路1、与过流保护电路1相连以获取过流保护电路1输出的过流信号并进行处理的过流信号处理电路2以及分别与过流保护电路1和过流信号处理电路2相连并受控驱动负载4的驱动电路3，所述过流保护电路1包括用于对电流信号进行采样的电流采样电阻R1，所述电流采样电阻R1由自DBC基板100表面的铜层中按照预定尺寸截取出来的铜带构成。

本实施例通过在过流保护电路1中采用自DBC基板100表面安装预定尺寸截取出来的铜带构成电流采样电阻R1以对电流信号进行采样，减少过流保护电路中电阻的使用，降低生产成本，电流采样电阻R1的过电流大且其电流转换的电压稳定性高，能有效提高过流保护器的可靠性。

在一个可选实施例中，所述过流保护电路1还包括用于检测电流采样电阻R1上的电压信号大小的三极管Q1，所述电流采样电阻R1的两端分别连接所述三极管Q1的基极和发射极，所述三极管Q1的发射极还连接电源的正极端，所述三极管Q1的集电极还依次串联限流电阻R2和稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的阴极连接限流电阻R2且阳极连接电源负极端-V，所述过流信号处理电路2具有两路输入端，所述两路输入端分别连接至电流采样电阻R1与三极管Q1的基极相连的一端和限流电阻R2和稳压二极管D1之间的线路上，所述过流信号处理电路2具有两路输出端，所述两路输出端分别连接驱动电路3和电源负极端-V ；所述驱动电路3具有两路输入端和两路输出端，所述驱动电路3的两路输入端分别连接至电流采样电阻R1与三极管Q1的基极相连的一端和过流信号处理电路2的一路输出端，所述驱动电路3的两路输出端分别连接电源负极端-V和负载4，所述过流信号处理电路2和驱动电路3均成型于DBC基板100上。

在一个具体实施例中，以所述负载4是电机为例，当电机出现故障堵转导致驱动电路3中电流变大时，与驱动电路3串联的电流采样电阻R1的过电流也随之增大，进而导致电流采样电阻R1两端的电压差变大从而使得三极管Q1导通并通过集电极经过限流电阻R2后输出过流信号给过流信号处理电路2，过流信号处理电路2接收到过流信号后输出一个关断信号到驱动电路3以控制驱动电路3断路，使电机没有电流通过从而实现过流保护功能，过流保护器的电路结构简单，可靠性高，另外，通过采用DBC基板100上预定尺寸的铜带作为电流采样电阻R1，减少电阻的使用，降低生产成本。

在另一个可选实施例中，所述过流信号处理电路2和驱动电路3均为成型于DBC基板100之外的独立的电路模块，在使用时可通过导电线路与过流保护电路1实现电连接，方便根据具体的实施环境更换不同功能的过流信号处理电路2或者驱动电路3，提高过流保护器的实用性。

在一个可选实施例中，所述稳压二极管D1的稳压值为12V，当电流采样电阻1两端的电压差增大进而使得三极管Q1导通时，三极管Q1的集电极通过限流电阻R2输出电压信号到稳压二极管D1的阴极端，由于稳压二极管D1的稳压作用，使得稳压二极管D1的阴极与阳极之间形成一个12V的电压信号，与稳压二极管阴极电连接的过流信号处理电路2则会接收到12V电压信号并输出一个关断信号到驱动电路3以控制驱动电路3断路，实现过流保护功能。可以理解，所述稳压二极管D1还可以根据具体实施环境选择不同的稳压值，例如：稳压二极管D1的稳压值为5V，提供多种实施选择，能有效提高过流保护器的实用性。

在一个可选实施例中，所述驱动电路3为H桥驱动电路，具体地，所述H桥驱动电路采用4个N型MOS管实现，当过流信号处理电路2接收到三极管Q1输出的过流信号后输出一个关断信号给H桥驱动电路， H桥驱动电路中的4个MOS管关断，使电机没有电流通过从而实现过流保护功能。采用H桥驱动电路能有效提高过流保护器的稳定性和可靠性。

第三方面，如图3所示，本发明实施例还提供一种过流保护电路成型方法，包括：

S1，在DBC基板100成型出导电线路以及电流采样电阻R1；

S2，将除电流采样电阻R1之外其他的电路元器件焊接到DBC基板100的预设位置与导电线路相连通。

本实施例通过在DBC基板100上直接成型出导电线路和电流采样电阻R1，并将电路元器件焊接到DBC基板100的预设位置与导电线路向连通，电流采样电阻R1直接成型于DBC基板100上的导电线路中而不用在通过焊接等方式连接到导电电路上，简化电路的焊接工艺，降低生产成本。

在一个可选实施例中，如图4所示，所述步骤S1具体包括：

S11，根据DBC基板100上覆铜的电阻率和所需电流采样电阻R1的电阻值确定电流采样电阻R1的尺寸；

S12，将得到的电流采样电阻R1的尺寸和导电线路图形转移到DBC基板100上；

S13，将DBC基板100进行蚀刻以成型出导电线路和作为电流采样电阻R1的预定尺寸的铜带。

在一个具体实施例中，以所述DBC基板100为氧化铝ALN陶瓷覆铜板为例，DBC基板100两侧面均覆盖有金属铜，根据电阻阻值公式：R=ρl/S，其中，铜的电阻率ρ为1.75×10^-8，当确定电流采样电阻R1的阻值时，即可计算得到电流采样电阻R1合适的长度和横截面积，又因为DBC基板100上覆盖的金属铜较薄，有0.1mm、0.2mm以及0.3mm三种不同的厚度规格，所以只需设计铜带的长度和宽度即可得到预定电阻值的铜带作为电流采样电阻R1；然后再根据计算得到的铜带的长度和宽度来进行版图设计后与导电线路一起图形转移到DBC基板100上，在具体实施时，可以采用酸性蚀刻的方式将DBC基板上除导电线路和电流采样电阻R1之外的其它不需要的覆铜去除，即可在DBC基板100上直接成型出所需尺寸的铜带和导电线路，可以理解，当然也还可以通过采用碱性蚀刻或者物理刻板的方式制得铜带和导电线路。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种过流保护电路，包括成型于DBC基板上的导电线路以及组设于所述导电线路中的电路元器件，所述电路元器件包括用于对电流信号进行采样的电流采样电阻R1，其特征在于：所述电流采样电阻R1由自DBC基板表面的铜层中按照预定尺寸截取出来的铜带构成。

2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于：所述电路元器件还包括用于检测电流采样电阻R1上的电压信号大小的三极管Q1，所述电流采样电阻R1的两端分别连接所述三极管Q1的基极和发射极，且所述三极管Q1的发射极还连接电源正极端，集电极还连接电源负极端。

3.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于：所述三极管Q1为PNP型三极管。

4.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于：所述电路元器件还包括串联的限流电阻R2和稳压二极管D1，所述限流电阻R2的两端分别对应连接至三极管Q1的集电极和稳压二极管D1的阴极，稳压二极管D1的阳极连接电源负极端。

5.一种过流保护器，包括过流保护电路、与过流保护电路相连以获取过流保护电路输出的过流信号并进行处理的过流信号处理电路以及分别与过流保护电路和过流信号处理电路相连并受控驱动负载的驱动电路，其特征在于：所述过流保护电路为如权利要求1所述的过流保护电路。

6.根据权利要求5所述的过流保护器，其特征在于：所述过流保护电路还包括用于检测电流采样电阻R1上的电压信号大小的三极管Q1，所述电流采样电阻R1的两端分别连接所述三极管Q1的基极和发射极，所述三极管Q1的发射极还连接电源正极端，所述三极管Q1的集电极还依次串联限流电阻R2和稳压二极管D1，所述稳压二极管D1的阴极连接限流电阻R2且阳极连接电源负极端，所述过流信号处理电路成型于DBC基板上，所述过流信号处理电路具有两路输入端，所述两路输入端分别连接至电流采样电阻R1与三极管Q1的基极相连的一端和限流电阻R2和稳压二极管D1之间的线路上，所述过流信号处理电路具有两路输出端，所述两路输出端分别连接驱动电路和电源负极端。

7.根据权利要求6所述的过流保护器，其特征在于：所述驱动电路成型于DBC基板上，所述驱动电路具有两路输入端和两路输出端，所述驱动电路的两路输入端分别连接至电流采样电阻R1与三极管Q1的基极相连的一端和过流信号处理电路的一路输出端，所述驱动电路的两路输出端分别连接电源负极端和负载。

8.根据权利要求5~7任一项所述的过流保护器，其特征在于：所述驱动电路为H桥驱动电路。

9.一种过流保护电路成型方法，其特征在于，包括：

S1，在DBC基板成型出导电线路以及电流采样电阻R1；

S2，将除电流采样电阻R1之外其他的电路元器件焊接到DBC基板的预设位置与导电线路相连通。

10.根据权利要求9所述的过流保护电路成型方法，其特征在于，所述步骤S1具体包括：

S11，根据DBC基板上覆铜的电阻率和所需电流采样电阻R1的电阻值确定电流采样电阻R1的尺寸；

S12，将设计得到的电流采样电阻R1和导电线路图形转移到DBC基板上；

S13，将DBC基板进行蚀刻以成型出导电线路和作为电流采样电阻R1的预定尺寸的铜带。