CN111308167A - 一种短路及过流的检测方法 - Google Patents

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Abstract

一种短路及过流的检测方法，包括以下步骤：确定短路预设值和过流预设值；设定检测频率，所述的检测频率至少为2K；设定档位及档位对应的占空比，如档位为1档、2档、……N档（N大于等于1），所述档位对应的占空比为a1、a2、……100%，即1档对应的占空比为a1，N档对应的占空比为100%，以此类推，其中a1~an‑1为大于零的值且占空比时间大于50uS的值，开机后确定运行的档位，以档位对应的占空比一半左右的下降沿对检测点进行单次检测，当检测值大于短路预设值时并且维持时间达到300uS‑800uS以上，则判断为短路；当检测值大于过流预设值并且维持时间达到300mS‑500mS以上，则判断为过流。本发明能够及时检测到过大电流或短路的情况，提高安全性，延长产品的使用寿命。

Description

一种短路及过流的检测方法
技术领域
本发明涉及电路领域，尤其涉及一种短路及过流的检测方法。
背景技术
随着科技的日益发展，在目前的情况下，大部分电子移动设备都是使用电池，产品在不正确的使用或者操作过程中，可能会出现电流过大或短路的情况，严重时电池会出现漏液、爆炸或者自燃等情况，考虑到这些安全隐患的存在，因此有必要对电路中过大电流、短路进行判断，增加多重保护机制，提高产品使用的安全性。
发明内容
为了克服上述技术问题，本发明提供一种短路及过流检测方法，能够及时发现电路中发生的过大电流、以及短路的情况，提高电子设备使用的安全性。
一种短路及过流的检测方法，包括以下步骤：
确定短路预设值和过流预设值；
设定检测频率，所述的检测频率至少为2K；
设定档位及档位对应的占空比，如档位为1档、2档、……N档（N大于等于1），所述档位对应的占空比为a1、a2、……100%，即1档对应的占空比为a1，N档对应的占空比为100%，以此类推，其中a1~an-1为大于零的不同值且占空比时间大于50uS的值；
设定和确定后开机，PWM控制MOS开关，选择MOS开启50uS后的中间区域作为检测点进行单次检测；
开机后确定运行的档位，以档位对应的占空比一半或者MOS开启后的50uS到MOS关闭前的区域的下降沿对检测点进行单次检测，当检测值大于短路预设值时并且维持时间达到300uS-800uS以上，则判断为短路；当检测值大于过流预设值并且维持时间达到300mS-500mS以上，则判断为过流。
优选的，当检测到检测值大于短路预设值时，立刻进行至少两次检测确认，多次检测确认的总时间为300uS，检测间隔为检测频率时间，当多次检测值都大于短路预设值，则判断为短路；
当检测到检测值大于过流预设值时，立刻进行至少两次检测确认，多次检测确认的总时间为300mS，检测间隔为10-200mS，当多次检测值都大于流预设值，则判断为过流。
优选的，所述的短路预设值小于MOS极限工作时电流并且小于电源最大输出电流。
优选的，所述的过流预设值小于MOS正常工作时最大工作电流。
优选的，所述的检测值为电压值转换成的电流值。
优选的，所述的检测频率与控制PWM频率相同且同步。
优选的，对检测点进行检测和判断期间需要PWM保持工作状态。
本发明提供一种短路及过流检测方法，该方法通用性强，成本低，简单有效，能够及时检测到过大电流或短路的情况，避免因不正确使用或者操作存在的安全隐患，提高安全性，延长产品的使用寿命；本检测方法适用范围广，应用限制少，可靠性高，极大提高了产品使用的安全性。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明。
一种短路及过流的检测方法，包括以下步骤：
设定检测频率为2K；
确定短路预设值和过流预设值，过流预设值和短路预设值与选用的MOS管、电源或者电池都有关系，短路预设值小于MOS极限工作时电流并且小于电源最大输出电流，过流预设值小于MOS正常工作时最大工作电流，本实施例中过流值为20A，短路值为100A。
设定档位及档位对应的占空比，如档位为1档、2档、3档和4档，设定档位对应的占空比分别为32%、55%、75%、100%，即1档对应的占空比为32%，2档对应的占空比为55%，3档对应的占空比为75%，4档对应的占空比为100%。
开机后，PWM控制MOS开关，选择MOS开启50uS后的中间区域作为检测点进行检测，开机后确定运行的档位并进行检测，（1）当1档运行时，对应的占空比为32%，以15%占空比的下降沿进行检测；（2）当2档运行时，对应的占空比为55%，以28%占空比的下降沿进行检测；（3）当3档运行时，对应的占空比为75%，以38%占空比的下降沿进行检测；（4）当4档运行时，对应的占空比为100%，以50%占空比的下降沿进行检测；
将上述检测值与过流预设值、短路预设值进行比较，当检测值大于短路预设值时并且维持时间达到300uS-800uS，则判断为短路，具体为当检测到检测值大于短路预设值时，立刻进行至少两次检测确认，多次检测确认的总时间为300uS，检测间隔为检测频率时间，当多次检测值都大于短路预设值，则判断为短路；当检测值大于过流预设值并且维持时间达到300mS-500mS以上，则判断为过流，具体为当检测到检测值大于过流预设值时，立刻进行至少两次检测确认，多次检测确认的总时间为300mS，检测间隔为10-200mS，当多次检测值都超过流预设值，则判断为过流。为排除干扰，对检测点进行检测和判断期间需要PWM保持工作状态。
维持时间的长短对于判断短路或者过流是非常重要的，若是维持时间太短，因为干扰等原因可能导致误检；若是维持时间太长，可能超出元器件承受极限导致损坏，本发明判断短路的维持时间设定在300uS-800uS之间，判断过流的维持时间设定在300mS-500mS之间，维持时间设定合理，避免误检或者损坏元器件。
由于受回路电容、电流尖峰等影响，电流上升需要一定的时间，此时检测数据不准确，为了提高检测度，采用MOS开启50uS后的的中间区域或者中间点作为检测点，50uS为电流上升需要的时间，但为更好避免干扰，以及提升单次检测到异常的概率，选取档位对应的占空比一半的位置作为检测点或者MOS开启后的50uS到MOS关闭前的区域，例如检测频率为2K，换算时间为500us，占空比50%，检测点选取在MOS全开50uS后的中间区域，即10%~50%区域即可，换算时间为50~250us，即MOS开启后50us到MOS关闭前的区域，为保证电流更稳定优选中间点，即25%点处；例如检测频率为4K，占空比30%，为避免电流峰值且满足电流上升时间50uS，检测点选取在MOS全开50uS后的中间区域，即20%~30%区域即可，为保证电流更稳定优选趋近中间点，即20%点处。
由于过流或者短路这两种异常情况的发生具有一定的随机特性，从异常发生到检测的最小时间间隔为0秒，从异常发生到检测的最大时间间隔为两次检测的间隔时间，因此为了防止误检测，在检测到超出短路预设值或者过流预设值，立即进行多次检测确认，提高检测的准确度，检测频率至少为2K，PWM控制频率与与检测频率一致。
上述检测值为检测的电流值，或者电压值根据欧姆定律转化成的电流值，根据欧姆定律，导电体两端的电压与通过导电体的电流成正比，公式为U=IR，当电流通过电阻时会在电阻两端产生电压的变化，AD采样得到的AD值根据欧姆定律转换为电流值。
本发明在控制MOS开启后，对检测点按照检测频率进行检测，若超过短路预设值或者电流预设值且维持一段时间则认定为异常，执行保护措施。
本发明提供一种短路及过流检测方法，该方法通用性强，成本低，简单有效，能够及时检测到过大电流或短路的情况，避免因不正确使用或者操作存在的安全隐患，提高安全性，延长产品的使用寿命；本检测方法适用范围广，应用限制少，可靠性高，极大提高了产品使用的安全性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员来说，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。凡在本实施的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种短路及过流的检测方法，其特征在于：包括以下步骤：
确定短路预设值和过流预设值；
设定检测频率，所述的检测频率至少为2K；
设定档位及档位对应的占空比，如档位为1档、2档、……N档（N大于等于1），所述档位对应的占空比为a1、a2、……100%，即1档对应的占空比为a1，N档对应的占空比为100%，以此类推，其中a1~an-1为大于零的不同值且占空比时间大于50uS的值；
设定和确定后开机，PWM控制MOS开关，选择MOS开启50uS后的中间区域作为检测点进行单次检测；
开机后确定运行的档位，以档位对应的占空比一半或者MOS开启后50uS到MOS关闭前的区域的下降沿对检测点进行单次检测，当检测值大于短路预设值时并且维持时间达到300uS-800uS以上，则判断为短路；当检测值大于过流预设值并且维持时间达到300mS-500mS以上，则判断为过流。
2.根据权利要求1所述的一种短路及过流的检测方法，其特征在于：
当检测到检测值大于短路预设值时，立刻进行至少两次检测确认，多次检测确认的总时间为300uS，检测间隔为检测频率时间，当多次检测值都大于短路预设值，则判断为短路；
当检测到检测值大于过流预设值时，立刻进行至少两次检测确认，多次检测确认的总时间为300mS，检测间隔为10-200mS，当多次检测值都大于流预设值，则判断为过流。
3.根据权利要求1或2所述的一种短路及过流的检测方法，其特征在于：所述的短路预设值小于MOS极限工作时电流并且小于电源最大输出电流。
4.根据权利要求1或2所述的一种短路及过流的检测方法，其特征在于：所述的过流预设值小于MOS正常工作时最大工作电流。
5.根据权利要求1或2所述的一种短路及过流的检测方法，其特征在于：所述的检测值为电压值转换成的电流值。
6.根据权利要求1所述的一种短路及过流的检测方法，其特征在于：所述的检测频率与控制PWM频率相同且同步。
7.根据权利要求1所述的一种短路及过流的检测方法，其特征在于：
对检测点进行检测和判断期间需要PWM保持工作状态。
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