CN107666291A - 列车twc系统功率放大器保护方法及保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种列车TWC系统功率放大器保护方法及保护电路，充分考虑了过流后对发送器的反馈造成功率放大器已经过流保护无法工作，发送器依然发送信息而没有第一时间切断功率放大器工作电源造成功率放大器进一步损坏的问题，并克服了上电瞬间冲击电流对MOSFET管的损坏，当无反馈造成发送器依然发送信息时，可以第一时间切断功率放大器工作电源，避免造成功率放大器进一步损坏。

Description

列车TWC系统功率放大器保护方法及保护电路

技术领域

本发明涉及列车自动控制系统中的TWC（车地通信环线）系统，具体的说是该系统中功率放大器的保护方法及保护电路。

背景技术

TWC系统是列车自动控制系统（ATC）中的一个子系统，起着车地信息交互传递的作用，它包括：接收器、发送器、功率放大器、供电电源、接收发送天线及感应环线等。在车地信息双向传递的过程中，发送器将调制（FSK调制）好的信息经功率放大器放大后发送出去。为提高工作效率，TWC系统的功率放大器采用了D类功率放大器，它通过比较输出的PWM信号经预放大后驱动由4支MOSFET管组成的全桥放大电路，实现脉冲功率放大。

现有列车TWC功率放大器的保护采用两个三极管组成的自锁电路进行输出过流保护。这种保护在一定程度上对功率放大器起到保护作用，但没有考虑到过流后对发送器的反馈造成功率放大器已经过流保护无法工作，发送器依然发送信息而没有第一时间切断功率放大器工作电源造成功率放大器进一步损坏。

现有列车TWC功率放大器的保护没有考虑到上电瞬间冲击电流对MOSFET管的损坏。

现有列车TWC功率放大器的保护没有考虑到当有部分器件失效时输出严重失真；而无反馈造成发送器依然发送信息而没有第一时间切断功率放大器工作电源造成功率放大器进一步损坏。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种列车TWC系统功率放大器保护方法和保护电路，以避免功率放大器的损坏或进一步损坏。

为了解决现有问题，本发明采用以下技术方案：一种列车TWC系统功率放大器的保护方法，其技术要点是：保护方法包括如下步骤：

步骤1）先将列车TWC功率放大器上电后延时10秒左右，然后将比较输出的PWM信号接入全桥放大电路以保护MOSFET管不被冲击电流损坏；上电后“告警”指示灯亮，“工作”指示灯灭，延时过后“工作”指示灯亮，“告警”指示灯灭，功率放大器电路开始正常工作；

步骤2）功率放大器开始工作后，如果没有输出过流，功率放大器向发送器反馈高电平以说明功率放大器工作正常，功率放大器正常放大输出；如果出现输出过流立刻切断PWM信号接入以使功率放大器无法放大输出，此时“告警”指示灯亮，“过流”指示灯亮，“工作”指示灯灭，同时功率放大器向发送器反馈方波说明功率放大器过流；

接收到方波反馈后，发送器发出信号切断功率放大器工作电源以免其进一步损坏；

步骤3）功率放大器开始工作后，将信号放大输出的同时将输出信号转换成1/20的输出幅度大小并转换成方波和精密整流成正向电压反馈给发送器；发送器通过对反馈方波的频率和正向电压幅度进行判断来获知功率放大器的工况，一旦发现功率放大器输出失真严重立刻发出信号切断功率放大器工作电源以免其进一步损坏。

本发明与现有技术相比，解决了现有的技术问题，更好地避免功率放大器的损坏或进一步损坏。

附图说明

图1是本发明保护方法流程图；

图2是本发明保护电路原理图I；

图3是本发明保护电路原理图II；

图4是本发明保护电路结构图。

具体实施方式

本发明涉及一种列车TWC系统功率放大器的保护方法，保护方法包括如下步骤：

步骤1）先将列车TWC功率放大器上电后延时10秒左右，然后将比较输出的PWM信号接入全桥放大电路以保护MOSFET管不被冲击电流损坏；上电后“告警”指示灯亮，“工作”指示灯灭，延时过后“工作”指示灯亮，“告警”指示灯灭，功率放大器电路开始正常工作；

步骤2）功率放大器开始工作后，如果没有输出过流，功率放大器向发送器反馈高电平以说明功率放大器工作正常，功率放大器正常放大输出；如果出现输出过流立刻切断PWM信号接入以使功率放大器无法放大输出，此时“告警”指示灯亮，“过流”指示灯亮，“工作”指示灯灭，同时功率放大器向发送器反馈方波说明功率放大器过流；接收到方波反馈后，发送器发出信号切断功率放大器工作电源以免其进一步损坏；

步骤3）功率放大器开始工作后，将信号放大输出的同时将输出信号转换成1/20的输出幅度大小并转换成方波和精密整流成正向电压反馈给发送器；发送器通过对反馈方波的频率和正向电压幅度进行判断来获知功率放大器的工况，一旦发现功率放大器输出失真严重立刻发出信号切断功率放大器工作电源以免其进一步损坏。

该发明还保护一种列车TWC系统功率放大器的保护电路，该保护电路包含有：第一供电电源、告警灯、电子继电器J2线圈、555定时器构成的多谢振荡器、比较器、D类触发器IC3A、D类触发器IC3B、工作灯、电子继电器J1线圈和第二供电电源、电源地、功放过流输出、过流灯，第一供电电源连接告警灯，告警灯连接电子继电器J2线圈，电子继电器J2线圈一端连接555定时器构成的多谢振荡器，另一端连接第一个反相器，比较器、D类触发器IC3A、工作灯、电子继电器J1线圈和第二供电电源依此连接，D类触发器IC3A与工作灯之间设置有第二组反相器，第一个反相器还与D类触发器IC3A连接，功放过流输出连接D类触发器IC3B，D类触发器IC3B连接过流灯，过流灯连接电源地。该保护电路还包括有反馈变压器和信号调理电路，功率放大器的输出连接反馈变压器，反馈变压器连接信号调理电路。

实施例一：列车TWC功率放大器为DC 48V供电，通过电源模块将48V转换为+15V与-15V为保护电路供电。参见图2，由IC9（555定时器）与R154、R41、D17、D19、C62构成T_H =8S、T_L=4S的多谐振荡器。上电瞬间电容C50被充电呈瞬间短路，因此D类触发器IC3A的R被置1使IC3A的输出为高电平Q为低电平。Q通过反相器IC7B、IC7C后变为高电平致使电子继电器的J1A线圈不被驱动,J1B、J1C触点无法跳变,使PWMXHA、PWMXHB无法接入全桥放大电路，并且“工作”指示灯（D22）灭。通过反相器IC7D、IC7E后变为低电平致使“告警”指示灯（D10）亮，由于多谐振荡器上电后产生8S左右高电平使电子继电器的J2A线圈被驱动，此时J2B触点跳变使比较器IC6B的正向输入端与GND相连为低电平(8S左右)，这使比较器IC6B的输出为低电平也使得IC3A的CLK为低电平(8S左右)。当C50被充电完成后IC3A的R被置0，由于IC3A的CLK为低电平(8S左右)而没有发生向高电平的跳变使IC3A的输出保持为高电平Q为低电平（8S左右），这也使得PWMXHA、PWMXHB无法接入全桥放大电路，并且“工作”指示灯（D22）灭。8S过后多谐振荡器输出低电平致使电子继电器的J2A线圈不被驱动, 此时J2B触点跳变回原位使电容C41被充电，当比较器IC6B的正向输入端电压超过比较器门限（7.5V）时比较器输出高电平使得IC3A的CLK产生由低到高的跳变，由于IC3A的D为高电平R和S为0使输出为低电平Q为高电平，这时Q通过反相器IC7B、IC7C后变为低电平通过反相器IC7D、IC7E后变为高电平，因此继电器的J1A线圈被驱动,J1B、J1C触点跳变,使PWMXHA、PWMXHB接入全桥放大电路，并且“工作”指示灯（D22）亮，同时“告警”指示灯（D10）灭。由于其后IC3A的CLK始终没有跳变，电路保持稳定状态，至此完成步骤1）的上电延时保护。

参见图2，由于上电后如步骤14所描述的电子继电器的J2A线圈被驱动使得J2C的触点跳变使D类触发器IC3B的S置1，由于R为0，D为1，致使输出为低电平Q为高电平，此时功率放大器给发送器的过流反馈“GLGJ+”为高电平，“过流”指示灯亮（D20）灭。当电路达到稳定状态后由于IC3B的S为0，R为0，D为1，CLK没有跳变，保持过流反馈“GLGJ+”为高电平，“过流”指示灯亮（D20）灭。当功率放大器输出过流时，通过电阻取样和比较输出使得“GLGJ”为高电平，使得IC3B的R为1，使得IC3B的输出为高电平Q为低电平，此时“过流”指示灯亮（D20）亮。由于“GLGJ”为高电平使得IC3A的R被置1，这样IC3A的输出为高电平Q为低电平，此时Q通过反相器IC7B、IC7C后变为高电平，因此“工作”指示灯（D22）灭，电子继电器的J1A线圈不被驱动J1B、J1C触点跳变回原位,使PWMXHA、PWMXHB无法接入全桥放大电路，同时通过反相器IC7D、IC7E后变为低电平“告警”指示灯（D10）亮。至此完成了功率放大器的自锁过流保护。并且由于多谐振荡器的作用使得电子继电器的J2A线圈在驱动和不驱动中来回跳变使IC3B的S在0和1之间来回切换，这样Q就以方波形式输出即功率放大器给发送器的过流反馈“GLGJ+”为方波。当发送器收到方波后发出指令关断TWC系统背板的MOSFET使功率放大器的电源被切断。至此完成步骤2）的保护方法所起到的保护。

参见图3，功率放大器的输出信号（“GF_CHK+”、“GF_CHK-”）经过变压器后将输出信号转换成1/20的输出幅度大小，然后通过U15B的电压跟随器、U15A的反相比例放大器和U14A与U14B组成的精密整流电路调理后反馈给发送器。同时经过变压器后的输出信号经过U12B、U19及外围电路的滤波和频率检测后经U20A、U20F的两次反相转变为方波反馈给发送器。发送器通过对反馈方波的频率和正向电压幅度进行判断来获知功率放大器的工况，一旦发现功率放大器输出失真严重立刻发出指令关断TWC系统背板的MOSFET使功率放大器的电源被切断。至此完成步骤3）所起到的保护。

Claims (3)

1.一种列车TWC系统功率放大器的保护方法，其特征在于：保护方法包括如下步骤：

步骤1）先将列车TWC功率放大器上电后延时10秒左右，然后将比较输出的PWM信号接入全桥放大电路以保护MOSFET管不被冲击电流损坏；上电后“告警”指示灯亮，“工作”指示灯灭，延时过后“工作”指示灯亮，“告警”指示灯灭，功率放大器电路开始正常工作；

步骤2）功率放大器开始工作后，如果没有输出过流，功率放大器向发送器反馈高电平以说明功率放大器工作正常，功率放大器正常放大输出；如果出现输出过流立刻切断PWM信号接入以使功率放大器无法放大输出，此时“告警”指示灯亮，“过流”指示灯亮，“工作”指示灯灭，同时功率放大器向发送器反馈方波说明功率放大器过流；接收到方波反馈后，发送器发出信号切断功率放大器工作电源以免其进一步损坏；

步骤3）功率放大器开始工作后，将信号放大输出的同时将输出信号转换成1/20的输出幅度大小并转换成方波和精密整流成正向电压反馈给发送器；发送器通过对反馈方波的频率和正向电压幅度进行判断来获知功率放大器的工况，一旦发现功率放大器输出失真严重立刻发出信号切断功率放大器工作电源以免其进一步损坏。

2.根据权利要求1所述的一种列车TWC系统功率放大器的保护电路，其特征在于：该保护电路包含有：第一供电电源、告警灯、电子继电器J2线圈、555定时器构成的多谢振荡器、比较器、D类触发器IC3A、D类触发器IC3B、工作灯、电子继电器J1线圈和第二供电电源、电源地、功放过流输出、过流灯，第一供电电源连接告警灯，告警灯连接电子继电器J2线圈，电子继电器J2线圈一端连接555定时器构成的多谢振荡器，另一端连接第一个反相器，比较器、D类触发器IC3A、工作灯、电子继电器J1线圈和第二供电电源依此连接，D类触发器IC3A与工作灯之间设置有第二组反相器，第一个反相器还与D类触发器IC3A连接，功放过流输出连接D类触发器IC3B，D类触发器IC3B连接过流灯，过流灯连接电源地。

3.根据权利要求1所述的一种列车TWC系统功率放大器的保护电路，其特征在于：该保护电路还包括有反馈变压器和信号调理电路，功率放大器的输出连接反馈变压器，反馈变压器连接信号调理电路。