CN109742734A - 一种带自检功能的过流保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种带自检功能的过流保护电路，包括电流传感器、MCU、比较器和CPLD，所述电流传感器输出端分别连接MCU和比较器的正相输入端，MCU通过多阶RC滤波电路连接比较器的反相输入端，MCU发出设定的固定占空比的PWM，通过多阶RC滤波电路向比较器输入参考电压VREF，比较器的输出端连接CPLD。本发明用多阶RC滤波电路的方案，实现参考电压VREF阈值的可调性，可以更好的控制参考电压VREF的纹波大小；不需要硬件电路的更改，即可实时调节参考电压VREF的大小；MCU可以实时对参考电压VREF进行监控，保证系统的安全性；不需要引入其它的电压源作为参考电压VREF，即降低了设计成本和系统的功耗，又优化了设计方案，改进后的方案，在系统初始化过程中，不会误报故障。
Description
技术领域
本发明涉及电路的过流检测技术领域，特别涉及一种带自检功能的过流保护电路。
背景技术
由于新能源汽车的快速发展，对汽车电子的性能要求越来越高。尤其是电机对控制器的控制策略和故障诊断要求越来越严格。新能源汽车电机控制器的平台化设计是当前发展的趋势。IGBT过流检测与保护策略是保证电机控制器安全运行及寿命的重要手段之一，设计一个适用于不同功率的过流保护方案已成为大家共同讨论的话题。
目前，现有的过流保护电路方案主要如下：
1、如图1所示，通过基准源产生过流检测窗口比较器的参考电压，当出现过流故障时，比较器输出电平发生翻转，并将故障信号送至CPLD和硬件保护电路。
2、如图2所示，通过LDO电路，输出一个特定参考电压输出到比较器，比较器输出结果给CPLD作为检测；
两种现有技术方案中，采用分压电阻和LDO形式，输出相应的参考电压，对电阻的精度要求较高，额外增加一个LDO的同时也增加了物料成本较大；当需要调整过流检测阈值时，需要更改硬件电路，该方案的实用范围受到严格限制；当过流检测参考电压出现偏移时，CPLD无法识别，容易出现误触发和不保护的情况，大大增加了控制器失效的风险；过流检测参考的产生严格受上电时序的控制，在系统初始化的时候，容易出现误报过流的风险。
发明内容
本发明目的是：结合汽车的基本需求，提供一种稳定可靠、带监控和可调的过流保护参考方案。
本发明的技术方案是：
一种带自检功能的过流保护电路，包括电流传感器、MCU、比较器和CPLD，所述电流传感器输出端分别连接MCU和比较器的正相输入端，MCU通过多阶RC滤波电路连接比较器的反相输入端，MCU发出设定的固定占空比的PWM，通过多阶RC滤波电路向比较器输入参考电压VREF，比较器的输出端连接CPLD。
优选的，所述多阶RC滤波电路为电阻R3、电容C3、电阻R4、电容C4组成的二阶RC滤波电路。
优选的，所述电流传感器与比较器的正相输入端之间通过电阻R1、电容C1组成的RC滤波电路连接。
优选的，所述比较器的输出端与CPLD之间通过电阻R6、电容C2组成的RC滤波电路连接。
优选的，所述MCU根据电流传感器发送的信号，计算电流值。
优选的，过流保护电路初始化上电后，MCU控制PWM信号的输出时序和初始电平。
优选的，所述比较器比较电流传感器输出信号与参考电压VREF，判断是否异常，再送至CPLD判定是否过流。
优选的，所述CPLD一旦检测到过流信号发生，系统进入保护状态。
本发明的优点是：
1、本发明用多阶RC滤波电路的方案，实现参考电压VREF阈值的可调性，可以更好的控制参考电压VREF的纹波大小；不需要硬件电路的更改，即可实时调节参考电压VREF的大小；
2、本发明的MCU可以实时对参考电压VREF进行监控，保证系统的安全性；
3、本发明不需要引入其它的电压源作为参考电压VREF，即降低了设计成本和系统的功耗，又优化了设计方案，改进后的方案，在系统初始化过程中，不会误报故障。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
图1为通过基准源产生比较器的参考电压的过流保护电路原理图；
图2为通过LDO电路产生比较器的参考电压的过流保护电路原理图；
图3为本发明带自检功能的过流保护电路原理图。
具体实施方式
如图3所示，本发明的一种带自检功能的过流保护电路，包括电流传感器、MCU、比较器和CPLD，所述电流传感器输出端分别连接MCU和比较器的正相输入端，所述电流传感器与比较器的正相输入端之间通过电阻R1、电容C1组成的RC滤波电路连接。MCU通过二阶RC滤波电路连接比较器的反相输入端，MCU发出设定的固定占空比的PWM，通过二阶RC滤波电路向比较器输入参考电压VREF，所述二阶RC滤波电路由电阻R3、电容C3、电阻R4、电容C4组成。所述比较器的输出端与CPLD之间通过电阻R6、电容C2组成的RC滤波电路连接。
当有电流流过电流传感器时，电流传感器会将检测到的三相电流信号大小，送至MCU，由MCU判定当前电流信号的大小，同时也会送至过流检测比较器，通过比较器判断后，再送至CPLD判定是否过流。
系统上电后，MCU会发出预先设定的固定占空比的PWM，同时会对此占空比进行监控。将MCU发出的PWM信号通过两阶RC滤波，输出设计需要的相应的参考电压值，同时能更好的控制参考电压值的纹波大小。例如88%占空比PWM对应4.37V电压、12%占空比PWM对应0.63V电压；并且可以控制PWM信号的输出时序和初始电平，保证系统不出现误报过流的情况。
比较器用于比较三相电流信号是否异常；再送至CPLD判定是否过流。所述CPLD一旦检测到过流信号发生，系统进入保护状态。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明主要技术方案的精神实质所做的修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种带自检功能的过流保护电路，其特征在于，包括电流传感器、MCU、比较器和CPLD，所述电流传感器输出端分别连接MCU和比较器的正相输入端，MCU通过多阶RC滤波电路连接比较器的反相输入端，MCU发出设定的固定占空比的PWM，通过多阶RC滤波电路向比较器输入参考电压VREF，比较器的输出端连接CPLD。
2.根据权利要求1所述的带自检功能的过流保护电路，其特征在于，所述多阶RC滤波电路为电阻R3、电容C3、电阻R4、电容C4组成的二阶RC滤波电路。
3.根据权利要求2所述的带自检功能的过流保护电路，其特征在于，所述电流传感器与比较器的正相输入端之间通过电阻R1、电容C1组成的RC滤波电路连接。
4.根据权利要求3所述的带自检功能的过流保护电路，其特征在于，所述比较器的输出端与CPLD之间通过电阻R6、电容C2组成的RC滤波电路连接。
5.根据权利要求1所述的带自检功能的过流保护电路，其特征在于，所述MCU根据电流传感器发送的信号，计算电流值。
6.根据权利要求5所述的带自检功能的过流保护电路，其特征在于，过流保护电路初始化上电后，MCU控制PWM信号的输出时序和初始电平。
7.根据权利要求5所述的带自检功能的过流保护电路，其特征在于，所述比较器比较电流传感器输出信号与参考电压VREF，判断是否异常，再送至CPLD判定是否过流。
8.根据权利要求7所述的带自检功能的过流保护电路，其特征在于，所述CPLD一旦检测到过流信号发生，系统进入保护状态。
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