CN110369160B - 离心机驱动器保护电路 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种离心机驱动器保护电路，该电路包括电流采样调理单元，不平衡叠加放大单元，第一电平抬升单元，基准单元，第一比较单元，第二电平抬升单元，第二比较单元和MCU；不平衡叠加放大单元的输入端与电流采样调理单元的输出端相连，第一电平抬升单元的输入端与不平衡叠加放大单元的输出端相连，第一比较单元的输入端分别与第一电平抬升单元的输出端和基准单元的输出端相连，第一比较单元的输出端与MCU的指定引脚相连；第二电平抬升单元的输入端与电流采样调理单元的输出端相连，第二比较单元的输入端分别与第二电平抬升单元的输出端和基准单元的输出端相连，第二比较单元的输出端与MCU的指定引脚相连，以降低离心机驱动器损坏的风险。
Description
技术领域
本发明涉及电子技术领域，更具体地说，涉及一种离心机驱动器保护电路。
背景技术
传统的离心机驱动器保护方案，通过采样结果计算三相电流不平衡度来进行输出电流的不平衡保护或者不具备输出电流不平衡的保护功能；过流保护方案一般通过电流采样之后得到的电压信号经过整流滤波，结果和预置的保护点电压进行比较，输出保护信号至MCU，如此可能导致故障电流峰值到来时，与保护点信号之间存在最大30度的相位延时，故障点电压存在最大13.3％的误差，不利于对离心机驱动器进行保护，容易导致离心机驱动器损坏的风险增加。
发明内容
本发明实施例提供一种离心机驱动器保护电路，以实现降低离心机驱动器损坏的风险。
一种离心机驱动器保护电路，与离心机驱动器的主电路配合使用，所述电路包括电流采样调理单元，不平衡叠加放大单元，第一电平抬升单元，基准单元，第一比较单元，第二电平抬升单元，第二比较单元和MCU；
所述不平衡叠加放大单元的输入端与所述电流采样调理单元的输出端相连，所述第一电平抬升单元的输入端与所述不平衡叠加放大单元相连，所述第一比较单元的输入端分别与所述第一电平抬升单元的输出端和所述基准单元的输出端相连，所述第一比较单元的输出端与所述MCU的指定引脚相连；
所述第二电平抬升单元的输入端与所述电流采样调理单元的输出端相连，所述第二比较单元的输入端分别与所述第二电平抬升单元的输出端和所述基准单元的输出端相连，所述第二比较单元的输出端与所述MCU的指定引脚相连；
所述电流采样调理单元用于接收对所述主电路进行采样得到的电流信号，并对所述电流信号进行处理，得到目标电平；
所述不平衡叠加放大单元用于对所述电流采样调理单元输出的目标电平进行放大，得到第一电平；
所述第一电平抬升单元用于将二分之一的所述第一电平的电压抬升基准源电压的幅值一半，得到第二电平；
所述基准单元用于对所述基准源电压进行分压，得到第一参考电平和第二参考电平；
所述第一比较单元用于将所述第二电平和所述基准单元输出的第一参考电平，第二参考电平进行比较，并在所述第二电平大于所述第一参考电平或者小于第二参考电平时，输出电流不平衡保护电平信号；
所述第二电平抬升单元用于将二分之一的所述目标电平抬升至基准源电压的幅值一半，得到第三电平；
所述第二比较单元用于将所述第三电平和所述第一参考电平，所述第二参考电平进行比较，并在所述第三电平大于所述第一参考电平或者小于所述第二参考电平时，输出过流保护信号。
优选的，所述电流采样调理单元包括分压电路和第一运算放大器，其中，所述分压电路的输入端接入对所述主电路采样得到的所述电流信号，输出端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接；
所述分压电路由第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻构成，且所述第一电阻与所述第二电阻并联连接，并与并联连接的所述第三电阻和第四电阻连接。
优选地，所述电流采样调理单元还包括第五电阻和第六电阻，且所述运第一算放大器的输出端连接有第五电阻，所述第五电阻的输出端与第六电阻连接，且所述第六电阻与所述第一运算放大器的反相输入端连接。
优选地，所述不平衡叠加放大单元包括第二运算放大器，第三运算放大器，第七电阻，第八电阻、第九电阻、第十电阻和第十一电阻；
所述第七电阻，所述第八电阻和所述第九电阻并联后与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第十一电阻与所述第二运算放大电路的同相输入端相连且接地，所述第十电阻连接在所述第二运算放大器的反相输入端和输出端之间；
所述第三运算放大器的同相输入端和所述第二运算放大器的输出端连接，且所述第三运算放大器的反相输入端与所述第三运算放大器的输出端连接。
优选地，所述第七电阻，第八电阻和第九电阻的阻值相等，且与所述第十电阻的阻值存在预设的比值关系。
优选地，所述第一电平抬升单元包括第十二电阻和第十三电阻，所述第十二电阻和所述第十三电阻串联连接后接入基准源；
所述第二电平抬升单元包括第十四电阻和第十五电阻，所述十四电阻和所述第十五电阻串联连接后接入基准源。
优选地，所述基准单元由第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻构成，且所述第十六电阻、第十七电阻和第十八电阻串联在基准源上；
所述第一比较单元包括第一比较器和第二比较器；
所述第一比较器的同相输入端连接在所述第十六电阻、第十七电阻之间的连接点上，所述第一比较器的反相输入端与所述第一电平抬升单元的输出端连接，所述第一比较器的输出端连接在所述MCU的指定引脚上；
所述第二比较器的同相输入端与所述第一电平抬升单元的输出端连接，所述第二比较器的反相输入端连接在所述第十七电阻、第十八电阻之间的连接点上，所述第二比较器的输出端连接在所述MCU的指定引脚上。
优选地，所述第一比较单元包括第三比较器和第四比较器；
所述第三比较器的同相输入端连接在所述第十六电阻、第十七电阻之间的连接点上，所述第三比较器的反相输入端与所述第二电平抬升单元的输出端连接，所述第三比较器的输出端连接在所述MCU的指定引脚上；
所述第四比较器的同相输入端与所述第二电平抬升单元的输出端连接，所述第四比较器的反相输入端连接在所述第十四电阻、第十五电阻之间的连接点上，所述第二比较器的输出端连接在所述MCU的指定引脚上。
优选地，所述第一电平抬升单元的输出端与所述第一比较单元的输入端之间还连接着一RC滤波回路；
所述第二电平抬升单元的输出端与所述第二比较单元的输入端之间还连接着一RC滤波回路。
优选地，所述第一比较器和所述第二比较器的输出端与第十九电阻连接；
所述第三比较器和所述第四比较器的输出端与第二十电阻连接。
上述离心机驱动器保护电路能够减少相位延时，减少故障点的电压误差，并且具有较强的抗干扰能力，能够加强对离心机驱动器的保护，从而降低离心机驱动器损坏的风险。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例中离心机驱动器保护电路的结构示意图；
图2是本发明一实施例中电流采样调理单元的示意图；
图3是本发明一实施例中不平衡叠加放大单元，第一电平抬升单元和第一比较单元示意图；
图4是本发明一实施例中第二电平抬升单元，基准单元和第二比较单元示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在一实施例中，如图1所示，所述离心机驱动器保护电路包括电流采样调理单元1，不平衡叠加放大单元2，第一电平抬升单元3，基准单元4，第一比较单元5，MCU6，第二电平抬升单7和第二比较单元8；
所述不平衡叠加放大单元2的输入端与所述电流采样调理单元1的输出端相连，所述第一电平抬升单元3的输入端与所述不平衡叠加放大单元2的输出端相连，所述第一比较单元5的输入端分别与所述第一电平抬升单元3的输出端和所述基准单元4的输出端相连，所述第一比较单元5的输出端与所述MCU6的指定引脚相连；
所述第二电平抬升单元7的输入端与所述电流采样调理单元1的输处端相连，所述第二比较单元8的输入端分别与所述第二电平抬升单元7的输出端和所述基准单元4的输出端相连，所述第二比较单元8的输出端与所述MCU6的指定引脚相连；
所述电流采样调理单元1用于接收对所述主电路进行采样得到的电流信号，并对所述电流信号进行处理，得到目标电平；
所述不平衡叠加放大单元2用于对所述电流采样调理单元输出的目标电平进行放大，得到第一电平；
所述第一电平抬升单元3用于将二分之一的所述第一电平的电压抬升基准源电压的幅值一半，得到第二电平；
所述基准单元用于对所述基准源电压进行分压，得到第一参考电平和第二参考电平；
所述第一比较单元用于将所述第二电平和所述基准单元输出的第一参考电平，第二参考电平进行比较，并在所述第二电平大于所述第一参考电平或者小于第二参考电平时，输出电流不平衡保护电平信号；
所述第二电平抬升单元用于将二分之一的所述目标电平抬升至基准源电压的幅值一半，得到第三电平；
所述第二比较单元用于将所述第三电平和所述第一参考电平，所述第二参考电平进行比较，并在所述第三电平大于所述第一参考电平或者小于所述第二参考电平时，输出过流保护信号。
采用该实施例中的离心机驱动器保护电路能够减少相位延时，减少故障点的电压误差，并且具有较强的抗干扰能力，能够加强对离心机驱动器的保护，从而降低离心机驱动器损坏的风险。
优选地，如图2，图3所示，所述电流采样调理单元1包括分压电路和第一运算放大器U1A，其中，所述分压电路的输入端接入对所述主电路采样得到的所述电流信号，输出端与所述第一运算放大器U1A的同相输入端连接，所述第一运算放大器U1A的反相输入端与所述第一运算放大器U1A的输出端连接；
所述分压电路由第一电阻R1，第二电阻R2，第三电阻R3，第四电阻R4构成，且所述第一电阻R1与所述第二电阻R2并联连接，并与并联连接的所述第三电阻R3和第四电阻R4连接。
优选地，所述第一运算放大器U1A的输出端连接有第五电阻R5，所述第五电阻R5的输出端与第六电阻R6连接，且所述第六电阻R6与所述第一运算放大器U1A的反相输入端连接。
优选地，所述不平衡叠加放大单元2包括第二运算放大器U2A，第三运算放大器U3A，第七电阻R7，第八电阻R8、第九电阻R9、第十电阻R10和第十一电阻R11；
所述第七电阻R7，所述第八电阻R8和所述第九电阻R9并联后与所述第二运算放大器U2A的反相输入端连接，所述第十一电阻R11与所述第二运算放大器U2A的同相输入端相连且接地，所述第十电阻R10连接在所述第二运算放大器U2A的反相输入端和输出端之间；
所述第三运算放大器U3A的同相输入端和所述第二运算放大器U2A的输出端连接，且所述第三运算放大器U3A的反相输入端与所述第三运算放大器U3A的输出端连接。
优选地，所述第七电阻R7，第八电阻R8和第九电阻R9的阻值相等，且与所述第十电阻R10的阻值存在预设的比值关系。
优选地，所述第一电平抬升单元3包括第十二电阻R12和第十三电阻R13，所述第十二电阻R12和所述第十三电阻R13串联连接后接入基准源；
所述第二电平抬升单元6包括第十四电阻R14和第十五电阻R15，所述十四电阻R14和所述第十五电阻R15串联连接后接入基准源。
优选地，所述基准单元4由第十六电阻R16、第十七电阻R17、第十八电阻R18构成，且所述第十六电阻R16、第十七电阻R17和第十八电阻R18串联在基准源上；
所述第一比较单元5包括第一比较器U1B和第二比较器U2B；
所述第一比较器的同相输入端连接在所述第十六电阻R16、第十七电阻R17之间的连接点上，所述第一比较器的反相输入端与所述第一电平抬升单元3的输出端连接，所述第一比较器的输出端连接在所述MCU6的指定引脚上；
所述第二比较器的同相输入端与所述第一电平抬升单元的输出端连接，所述第二比较器的反相输入端连接在所述第十七电阻R17、第十八电阻R18之间的连接点上，所述第二比较器U2B的输出端连接在所述MCU的指定引脚上。
优选地，所述第二比较单元8包括第三比较器U3B和第四比较器U4B；
所述第三比较器的同相输入端连接在所述第十六电阻R16、第十七电阻R17之间的连接点上，所述第三比较器U3B的反相输入端与所述第二电平抬升单7元的输出端连接，所述第三比较器U3B的输出端连接在所述MCU的指定引脚上；
所述第四比较器U4B的同相输入端与所述第二电平抬升单元7的输出端连接，所述第四比较器U4B的反相输入端连接在所述第十四电阻R14、第十五电阻R15之间的连接点上，所述第四比较器U4B的输出端连接在所述MCU的指定引脚上。
优选地，所述第一电平抬升单元3的输出端与所述第一比较单元5的输入端之间还连接着一RC滤波回路。
所述第二电平抬升单元7的输出端与所述第二比较单元8的输入端之间还连接着一RC滤波回路。
优选地，所述第一比较器U1B和所述第二比较器U2B的输出端与第十九电阻连接；
所述第三比较器U3B和所述第四比较器U4B的输出端与第二十电阻R20连接。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。
以上所述实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种离心机驱动器保护电路，与离心机驱动器的主电路配合使用，其特征在于，所述电路包括电流采样调理单元，不平衡叠加放大单元，第一电平抬升单元，基准单元，第一比较单元，第二电平抬升单元，第二比较单元和MCU；
所述不平衡叠加放大单元的输入端与所述电流采样调理单元的输出端相连，所述第一电平抬升单元的输入端与所述不平衡叠加放大单元的输出端相连，所述第一比较单元的输入端分别与所述第一电平抬升单元的输出端和所述基准单元的输出端相连，所述第一比较单元的输出端与所述MCU的指定引脚相连；
所述第二电平抬升单元的输入端与所述电流采样调理单元的输出端相连，所述第二比较单元的输入端分别与所述第二电平抬升单元的输出端和所述基准单元的输出端相连，所述第二比较单元的输出端与所述MCU的指定引脚相连；
所述电流采样调理单元用于接收对所述主电路进行采样得到的电流信号，并对所述电流信号进行处理，得到目标电平；
所述不平衡叠加放大单元用于对所述电流采样调理单元输出的目标电平进行放大，得到第一电平；
所述第一电平抬升单元用于将二分之一的所述第一电平的电压抬升基准源电压的幅值一半，得到第二电平；
所述基准单元用于对所述基准源电压进行分压，得到第一参考电平和第二参考电平；
所述第一比较单元用于将所述第二电平和所述基准单元输出的第一参考电平，第二参考电平进行比较，并在所述第二电平大于所述第一参考电平或者小于第二参考电平时，输出电流不平衡保护电平信号；
所述第二电平抬升单元用于将二分之一的所述目标电平抬升至基准源电压的幅值一半，得到第三电平；
所述第二比较单元用于将所述第三电平和所述第一参考电平，所述第二参考电平进行比较，并在所述第三电平大于所述第一参考电平或者小于所述第二参考电平时，输出过流保护信号。
2.如权利要求1所述的离心机驱动器保护电路，其特征在于，所述电流采样调理单元包括分压电路和第一运算放大器，其中，所述分压电路的输入端接入对所述主电路采样得到的所述电流信号，输出端与所述第一运算放大器的同相输入端连接，所述第一运算放大器的反相输入端与所述第一运算放大器的输出端连接；
所述分压电路由第一电阻，第二电阻，第三电阻，第四电阻构成，且所述第一电阻与所述第二电阻并联连接，并与并联连接的所述第三电阻和第四电阻连接。
3.如权利要求2所述的离心机驱动器保护电路，其特征在于，所述第一运算放大器的输出端连接有第五电阻，所述第五电阻的输出端与第六电阻连接，且所述第六电阻与所述第一运算放大器的反相输入端连接。
4.如权利要求1所述的离心机驱动器保护电路，其特征在于，所述不平衡叠加放大单元包括第二运算放大器，第三运算放大器，第七电阻，第八电阻、第九电阻、第十电阻和第十一电阻；
所述第七电阻，所述第八电阻和所述第九电阻并联后与所述第二运算放大器的反相输入端连接，所述第十一电阻与所述第二运算放大器的同相输入端相连且接地，所述第十电阻连接在所述第二运算放大器的反相输入端和输出端之间；
所述第三运算放大器的同相输入端和所述第二运算放大器的输出端连接，且所述第三运算放大器的反相输入端与所述第三运算放大器的输出端连接。
5.如权利要求4所述的离心机驱动器保护电路，其特征在于，所述第七电阻，第八电阻和第九电阻的阻值相等，且与所述第十电阻的阻值存在预设的比值关系。
6.如权利要求1所述的离心机驱动器保护电路，其特征在于，所述第一电平抬升单元包括第十二电阻和第十三电阻，所述第十二电阻和所述第十三电阻串联连接后接入基准源；
所述第二电平抬升单元包括第十四电阻和第十五电阻，所述十四电阻和所述第十五电阻串联连接后接入基准源。
7.如权利要求6所述的离心机驱动器保护电路，其特征在于，所述基准单元由第十六电阻、第十七电阻、第十八电阻构成，且所述第十六电阻、第十七电阻和第十八电阻串联在基准源上；
所述第一比较单元包括第一比较器和第二比较器；
所述第一比较器的同相输入端连接在所述第十六电阻、第十七电阻之间的连接点上，所述第一比较器的反相输入端与所述第一电平抬升单元的输出端连接，所述第一比较器的输出端连接在所述MCU的指定引脚上；
所述第二比较器的同相输入端与所述第一电平抬升单元的输出端连接，所述第二比较器的反相输入端连接在所述第十七电阻、第十八电阻之间的连接点上，所述第二比较器的输出端连接在所述MCU的指定引脚上。
8.如权利要求7所述的离心机驱动器保护电路，其特征在于，所述第二比较单元包括第三比较器和第四比较器；
所述第三比较器的同相输入端连接在所述第十六电阻、第十七电阻之间的连接点上，所述第三比较器的反相输入端与所述第二电平抬升单元的输出端连接，所述第三比较器的输出端连接在所述MCU的指定引脚上；
所述第四比较器的同相输入端与所述第二电平抬升单元的输出端连接，所述第四比较器的反相输入端连接在所述第十四电阻、第十五电阻之间的连接点上，所述第二比较器的输出端连接在所述MCU的指定引脚上。
9.如权利要求7或8所述的离心机驱动器保护电路，其特征在于，所述第一电平抬升单元的输出端与所述第一比较单元的输入端之间还连接着一RC滤波回路；
所述第二电平抬升单元的输出端与所述第二比较单元的输入端之间还连接着一RC滤波回路。
10.如权利要求8所述的离心机驱动器保护电路，其特征在于，所述第一比较器和所述第二比较器的输出端与第十九电阻连接；
所述第三比较器和所述第四比较器的输出端与第二十电阻连接。
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