CN108879638A - 峰值电压保护电路 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种峰值电压保护电路，属于电源电路技术领域。它解决了现有电源电路异常过高时会损坏负载，过低时造成效率低下的问题。本峰值电压保护电路包括电源保护电路、二极管D6、MOS管Q1、电容C1、分压取样电路和控制单元，二极管D6的负极接MOS管Q1的D极，二极管D6的正极与MOS管Q1的S极连接且定义该连接点为母线电压输入端，电容C1一端接地，另一端接母线电压输入端，负载RT一端接地，另一端接母线电压输入端，分压取样电路用于采集母线电压输入端的电压并进行降压滤波形成采集电压，控制单元用于接收上述的采集电压并控制上述MOS管Q1导通或截止。本保护电路具有自动调节负载工作电压从而高效正常工作的优点。

Description

峰值电压保护电路

技术领域

本发明属于电源电路技术领域，涉及一种峰值电压保护电路。

背景技术

太阳能水泵是一种利用太阳能转换成电能、再由电能转换成机械能做工抽水的设备，用于农林灌溉、家庭抽水或其他各种工农业需要把低水位的地方提升到高水位的地方或者低水压的改为高水压的地方。

其水泵动力源采用清洁能源—太阳能，并由无刷直流电机来驱动水泵工作，当插错电源或工作过程中电源电压异常时，可能会出现输入给无刷直流电机的电压远高于无刷直流电机的额定电压，从而会导致电机驱动器立即烧毁；当然输入给无刷直流电机的电压过低的话，也会使得无刷直流电机工作效率低下。

发明内容

本发明的目的为了解决现有的技术存在的上述问题，提出了一种峰值电压保护电路。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：峰值电压保护电路，包括电源保护电路，其特征在于：还包括二极管D6、MOS管Q1、电容C1、分压取样电路和控制单元，所述二极管D6的负极接MOS管Q1的D极后与电源保护电路连接，二极管D6的正极与MOS管Q1的S极连接且定义该连接点为母线电压输入端，电容C1一端接地，另一端接母线电压输入端，所述负载RT一端接地，另一端接母线电压输入端，所述分压取样电路用于采集母线电压输入端的电压并进行降压滤波形成采集电压，所述控制单元用于接收上述的采集电压并控制上述MOS管Q1导通或截止。

在上述的峰值电压保护电路中，所述的电源保护电路包括保险丝FUSE、瞬态抑制电阻RV1和无极性保护电路BR1，所述无极性保护电路BR1包括四个二极管，分别为第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，第一二极管的负极为第一AC端且与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极为V+输出端且与第三二极管的负极连接，第三二极管的正极为第二AC端且与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极接地且与第一二极管的正极连接，保险丝FUSE的一端接电源输入端DC，另一端接第一AC端，所述瞬态抑制电阻RV1两端分别接第一AC端和第二AC端，所述第二AC端接电源输入端GND，所述V+输出端接上述二极管D6的负极。

在上述的峰值电压保护电路中，所述的分压取样电路包括包括电阻R1、电阻R2、电阻R6和电容C2，定义电阻R6的一端为电压采集端，电阻R6的另一端接地，电阻R1一端接上述母线电压输入端，另一端接电阻R2一端，电阻R2另一端接上述电压采集端，所述电容C2的两端分别接地和上述电压采集端，所述的电阻R1、电阻R2和电阻R6的电阻值比为51:51:1。

在上述的峰值电压保护电路中，所述的电阻R1、电阻R2和电阻R6的具体电阻值分别是510K、510K和10K。

在上述的峰值电压保护电路中，所述的控制单元包括电阻R12、图腾柱MOS管驱动电路、限流电阻R3和MCU，所述MCU上的ADC转换引脚输入端MCU_ADC接上述的电压采集端，MCU上的引脚MCU_PWM接限流电阻R3一端，所述图腾柱MOS管驱动电路包括三极管Q2和三极管Q3，所述三极管Q2的集电极接+15V，三极管Q2的基极与三极管Q3的基极连接并接上述限流电阻R3的另一端，三极管Q2的发射极与三极管Q3的发射极连接并接上述电阻R12的一端，电阻R12的另一端接上述MOS管Q1的G极，所述三极管Q3的集电极接地。

与现有技术相比，本峰值电压保护电路提供了一种保护电路，在输入给负载RT的母线电压输入端出现异常情况时（母线电压输入端的电压过高），能够自动驱动MOS管Q1截止，使输入给负载RT上的电压降低；在输入给负载RT的母线电压输入端的电压过低时，能够自动驱动MOS管Q1导通，使输入给负载RT上的电压提高，从而使负载RT上的输入电压稳定在标准值（比如380V），使得负载RT始终处在稳定的正常电压下工作，高效率工作的同时也不会出故障（比如电机烧毁）。

附图说明

图1是本保护电路的具体电路图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

太阳能水泵是一种利用太阳能转换成电能、再由电能转换成机械能做工抽水的设备，用于农林灌溉、家庭抽水或其他各种工农业需要把低水位的地方提升到高水位的地方或者低水压的改为高水压的地方。其水泵动力源采用清洁能源—太阳能，并由无刷直流电机来驱动水泵工作，当插错电源或工作过程中电源电压异常时，可能会出现输入给无刷直流电机的电压远高于无刷直流电机的额定电压，从而会导致电机驱动器立即烧毁；当然输入给无刷直流电机的电压过低的话，也会使得无刷直流电机工作效率低下。

太阳能新能源是一种环保的新能源，应用广泛，太阳能电池板（Solar panel）是通过吸收太阳光，将太阳辐射能通过光电效应或者光化学效应直接或间接转换成电能的装置。但太阳能电池板转换输出的电源电压较为不稳定，有时电压会较高，有时会偏低，导致电源电压异常，从而输入给负载RT工作的电压也会出现异常。本实施例的负载RT为无刷直流电机。因此，为了解决这个问题，如图1所示，设计了本保护电路，使太阳能电池板输出的电源电压通过该保护电路供电给无刷直流电机工作，从而使得当太阳能电池板输出的电源电压过高时，也就是在输入给无刷直流电机的母线电压输入端的电压过高时，该保护电路自动驱动MOS管Q1截止，使输入给无刷直流电机上的电压降低，从而保护无刷直流电机不会被烧毁；在输入给无刷直流电机的母线电压输入端的电压过低时，能够自动驱动MOS管Q1导通，使输入给无刷直流电机上的电压提高，从而使无刷直流电机上的输入电压稳定在标准值380V，使得无刷直流电机始终处在稳定的380V下工作，不会因为工作电压过高而造成电机烧毁，也不会因为工作电压过低而降低工作效率，实现实时智能调节无刷直流电机的工作电压。

本峰值电压保护电路包括电源保护电路、二极管D6、MOS管Q1、电容C1、分压取样电路和控制单元，二极管D6的负极接MOS管Q1的D极后与电源保护电路连接，二极管D6的正极与MOS管Q1的S极连接且定义该连接点为母线电压输入端，电容C1一端接地，另一端接母线电压输入端，负载RT一端接地，另一端接母线电压输入端。

电源保护电路包括保险丝FUSE、瞬态抑制电阻RV1和无极性保护电路BR1，所述无极性保护电路BR1包括四个二极管，分别为第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，第一二极管的负极为第一AC端且与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极为V+输出端且与第三二极管的负极连接，第三二极管的正极为第二AC端且与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极接地且与第一二极管的正极连接，保险丝FUSE的一端接电源输入端DC，另一端接第一AC端，所述瞬态抑制电阻RV1两端分别接第一AC端和第二AC端，所述第二AC端接电源输入端GND，V+输出端接上述二极管D6的负极，V+输出端分两路输出给负载，一路到开关电源，提供给所有用电系统用电，另一路经过MOS管Q1大功率场效应管调制后到无刷直流电机。

分压取样电路包括包括电阻R1、电阻R2、电阻R6和电容C2，定义电阻R6的一端为电压采集端，电阻R6的另一端接地，电阻R1一端接上述母线电压输入端，另一端接电阻R2一端，电阻R2另一端接上述电压采集端，所述电容C2的两端分别接地和上述电压采集端，所述的电阻R1、电阻R2和电阻R6的电阻值比为51:51:1。具体的，电阻R1、电阻R2和电阻R6的具体电阻值分别是510K、510K和10K。那么计算得出，当母线电压输入端的电压为380V时，也就是输入给无刷直流电机的电压为380V时，其电压采集端上的采集电压为3.689V，当母线电压输入端的电压为379V时, 其电压采集端上的采集电压为3.679V。

控制单元包括电阻R12、图腾柱MOS管驱动电路、限流电阻R3和MCU，MCU上的ADC转换引脚输入端MCU_ADC接上述的电压采集端，MCU上的引脚MCU_PWM接限流电阻R3一端，图腾柱MOS管驱动电路包括三极管Q2和三极管Q3，三极管Q2的集电极接+15V，三极管Q2的基极与三极管Q3的基极连接并接限流电阻R3的另一端，三极管Q2的发射极与三极管Q3的发射极连接并接上述电阻R12，电阻R12的另一端接上述MOS管Q1的G极，三极管Q3的集电极接地。

太阳能电源通过输入端DC、GND连接太阳能电池板，然后经过保险管FUSE做过电流保护，输出电压经过压敏电阻RV1做瞬态尖峰抑制后输出给无极性保护电路BR1做无极性保护，经过无极性保护的电压分两路输出给负载，一路到开关电源，提供给所有用电系统用电，另一路经过MOS管Q1大功率场效应管调制后到无刷直流电机，并经电阻R1、电阻R2、电阻R6、电容C2分压、滤波后的采集电压输出给MCU。MCU中预设有设定值3.68V，MCU的ADC转换引脚接收上述的采集电压并进行AD转换运算。电源电压出现异常时，当采集电压不低于设定值3.68V时，即母线电压输入端上的电压不低于380V时，MCU的引脚MCU_PWM输出的信号脉冲占空比将不断减小，MCU的引脚MCU_PWM输出低电平信号，此时，图腾柱MOS管驱动电路中的三极管Q3导通，而三极管Q2截止，从而驱动MOS管Q1截止，无极性保护电路BR1的V+输出端通过二极管D6输出到母线电压输入端，从而降低母线电压输入端上的电压，也就是降低输入给无刷直流电压上的电压，直至母线电压输入端上的电压低于380V时，比如379V，那么电压采集端上的采集电压为3.679V，低于设定值3.68V，MCU的引脚MCU_PWM输出的信号脉冲占空比停止减小；当采集电压低于设定值3.68V时，即母线电压输入端上的电压低于380V时，MCU的引脚MCU_PWM输出的信号脉冲占空比将不断增大，MCU的引脚MCU_PWM输出高电平信号，此时，图腾柱MOS管驱动电路中的三极管Q3截止，而三极管Q2导通，从而驱动MOS管Q1导通，无极性保护电路BR1的V+输出端直接输入给母线电压输入端，从而提高母线电压输入端上的电压，也就是提高输入给无刷直流电压上的电压，直至母线电压输入端上的电压不低于380V时，比如381V，那么电压采集端上的采集电压为3.699V，高于设定值3.68V，MCU的引脚MCU_PWM输出的信号脉冲占空比停止增加。从而使得母线电压输入端上的电压稳定在380V左右，不会因为工作电压过高而造成电机烧毁，也不会因为工作电压过低而降低工作效率，实现实时智能调节无刷直流电机的工作电压。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (5)

1.峰值电压保护电路，包括电源保护电路，其特征在于：还包括二极管D6、MOS管Q1、电容C1、分压取样电路和控制单元，所述二极管D6的负极接MOS管Q1的D极后与电源保护电路连接，二极管D6的正极与MOS管Q1的S极连接且定义该连接点为母线电压输入端，电容C1一端接地，另一端接母线电压输入端，所述负载RT一端接地，另一端接母线电压输入端，所述分压取样电路用于采集母线电压输入端的电压并进行降压滤波形成采集电压，所述控制单元用于接收上述的采集电压并控制上述MOS管Q1导通或截止。

2.根据权利要求1所述的峰值电压保护电路，其特征在于，所述的电源保护电路包括保险丝FUSE、瞬态抑制电阻RV1和无极性保护电路BR1，所述无极性保护电路BR1包括四个二极管，分别为第一二极管、第二二极管、第三二极管和第四二极管，第一二极管的负极为第一AC端且与第二二极管的正极连接，第二二极管的负极为V+输出端且与第三二极管的负极连接，第三二极管的正极为第二AC端且与第四二极管的负极连接，第四二极管的正极接地且与第一二极管的正极连接，保险丝FUSE的一端接电源输入端DC，另一端接第一AC端，所述瞬态抑制电阻RV1两端分别接第一AC端和第二AC端，所述第二AC端接电源输入端GND，所述V+输出端接上述二极管D6的负极。

3.根据权利要求2所述的峰值电压保护电路，其特征在于，所述的分压取样电路包括包括电阻R1、电阻R2、电阻R6和电容C2，定义电阻R6的一端为电压采集端，电阻R6的另一端接地，电阻R1一端接上述母线电压输入端，另一端接电阻R2一端，电阻R2另一端接上述电压采集端，所述电容C2的两端分别接地和上述电压采集端，所述的电阻R1、电阻R2和电阻R6的电阻值比为51:51:1。

4.根据权利要求3所述的峰值电压保护电路，其特征在于，所述的电阻R1、电阻R2和电阻R6的具体电阻值分别是510K、510K和10K。

5.根据权利要求3或4所述的峰值电压保护电路，其特征在于，所述的控制单元包括电阻R12、图腾柱MOS管驱动电路、限流电阻R3和MCU，所述MCU上的ADC转换引脚输入端MCU_ADC接上述的电压采集端，MCU上的引脚MCU_PWM接限流电阻R3一端，所述图腾柱MOS管驱动电路包括三极管Q2和三极管Q3，所述三极管Q2的集电极接+15V，三极管Q2的基极与三极管Q3的基极连接并接上述限流电阻R3的另一端，三极管Q2的发射极与三极管Q3的发射极连接并接上述电阻R12的一端，电阻R12的另一端接上述MOS管Q1的G极，所述三极管Q3的集电极接地。