CN115201554B - 一种空载过流检测电路以及空载过流检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种空载过流检测电路以及空载过流检测系统，涉及过流检测领域，应用于包含第一电源和用电器件的回路，包括第一电阻、检测电路以及有载切换电路，检测电路和有载切换电路分别并联在第一电阻的两端，根据功率管通断信号控制电路导通，对电路进行空载过流检测，有效防止因控制芯片等负载运行时产生的少量电流而导致忽略电路板本身的问题，提高了检测电路的可靠性，当电机工作时，电路切换到有载模式，避免电阻在主回路产生压降，影响电机运行，提高了电机的使用寿命，使得电路更加可靠。

Description

一种空载过流检测电路以及空载过流检测系统

技术领域

本申请涉及过流检测领域，特别是涉及一种空载过流检测电路以及空载过流检测系统。

背景技术

功率开关管作为一种常用器件，其导通和关断特性通常用于实现开关电源、开关放大器等信号和能量的高效率转换。为保证功率开关管的可靠性，必须对流经电流进行检测。

但目前的电路检测方法主要是针对电器负载工作时，对功率开关器件的有载过流检测，但由于电机运行前，由于控制芯片等负载电路已在运行状态，电路中会存在少量电流，如果不检测直接上电运行，有可能会忽视电路板本身的短路故障，影响电机上电后的正常运行，可靠性一般。

由此可见，寻求一种解决上述技术问题的方法是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本申请的目的是提供一种空载过流检测电路以及空载过流检测系统，用于有效防止因控制芯片等负载运行时产生的少量电流而导致忽略电路板本身的问题，提高了检测电路的可靠性。

为解决上述技术问题，本申请提供一种空载过流检测电路，包括：第一电阻、检测电路、有载切换电路；其中，第一电阻设置于包括第一电源和用电器件的回路中，第一电阻的第一端与第一电源的输入端连接，第一电阻的第二端与检测电路的第二端连接并接地，用于对用电器件所在电路中的电信号取样；

检测电路的第一端和第二端与第一电阻并联，检测电路的第三端与微控制器（MCU）连接，检测电路的第四端与第二电源的正极连接，用于在用电器件的功率开关管关断时对第一电阻取样的电信号进行检测，并上传给MCU；

有载切换电路并联于第一电阻的两端，有载切换电路的另一端与MCU连接，用于在MCU接收到用电器件中的功率开关管的导通信号时短接第一电阻。

优选地，检测电路包括：稳压二极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电力电子开关、滤波电容；

其中，稳压二极管的正极作为检测电路的第一端，稳压二极管的负极与第二电阻的第一端连接，依次通过第二电阻和第三电阻，用于在达到反向击穿电压时反向导通，并产生压降；

第六电阻的第二端作为检测电路的第二端，第六电阻的第一端和第五电阻的第二端共同作为检测电路的第三端，第五电阻的第一端与第一电力电子开关的第二端连接；

滤波电容的第一端、第三电阻的第二端以及第一电力电子开关的第一端共同作为检测电路的第四端，滤波电容的第二端分别与第二电阻的第二端、第三电阻的第一端和第四电阻的第一端连接，第四电阻的第二端与第一电力电子开关的控制端连接。

优选地，第一电力电子开关为第一三极管，其中第一三极管的基极为第一电力电子开关的控制端，第一三极管的发射极为第一电力电子开关的第一端，第一三极管的集电极为第一电力电子开关的第二端。

优选地，有载切换电路包括：继电器、开关电路；

开关电路与继电器连接用于控制继电器得电或失电；

其中，继电器的触点与第一电阻的两端并联，用于当继电器得电时短接第一电阻。

优选地，开关电路包括：续流二极管和第二电力电子开关；

其中续流二极管的正极分别与继电器的第一端和第二电力电子开关的第一端连接，续流二极管的负极分别与继电器的第二端和第三电源连接，第二电力电子开关的控制端与MCU的输出端连接，第二电力电子开关的第二端接地，续流二极管用于防止电压电流突变，提供通路，第二电力电子开关用于MCU获取到公路开关管的导通信号时导通。

优选地，开关电路，还包括：第七电阻；

其中，第七电阻的第一端与续流二极管的正极、继电器的第一端连接，第七电阻的第二端与第二电力电子开关的第一端连接，用于限制所在支路的电流的大小，以防止电流过大烧坏所串联的元器件。

优选地，开关电路，还包括：第八电阻；

其中，第八电阻的第一端与MCU的输出端连接，第八电阻的第二端与第二电力电子开关的控制端连接，用于限制所在支路的电流的大小，以防止电流过大烧坏所串联的元器件。

优选地，开关电路，还包括：第九电阻；

其中，第九电阻的第一端分别与第二电力电子开关的控制端和第八电阻的第二端连接，第九电阻的第二端与第二电力电子开关的第二端连接并接地，用于防止续流二极管受噪声信号影响产生误动作。

优选地，第二电力电子开关为第二三极管；

其中，第二三极管的基极为第二电力电子开关的控制端，第二三极管的发射极为第二电力电子开关的第二端，第二三极管的集电极为第二电力电子开关的第一端。

为解决上述技术问题，本申请还提供一种空载过流检测系统，包括MCU和上述的空载过流检测电路。

本申请所提供的空载过流检测电路，通过在包含第一电源和用电器件的回路中设置第一电阻、检测电路以及有载切换电路，有效防止因控制芯片等负载运行时产生的少量电流而导致忽略电路板本身的问题，提高了检测电路的可靠性，当电机工作时，电路切换到有载模式，避免电阻在主回路产生压降，影响电机运行，提高了电机的使用寿命，使得电路更加可靠。

此外，本申请还提供了一种空载过流检测系统，包括上述空载过流检测电路，与上述有益效果相同。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例，下面将对实施例中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请所提供的一种空载过流检测电路的结构图；

图2为本申请所提供的空载过流检测电路的电路图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下，所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护范围。

本申请的核心是提供一种空载过流检测电路以及空载过流检测系统，应用于负载不工作时进行过流检测，通过在包含第一电源和用电器件的回路中设置第一电阻、检测电路以及有载切换电路，有效防止因控制芯片等负载运行时产生的少量电流而导致忽略电路板本身的问题，提高了检测电路的可靠性，当电机工作时，电路切换到有载模式，避免电阻在主回路产生压降，影响电机运行，提高了电机的使用寿命，使得电路更加可靠。

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面结合附图和具体实施方式对本申请作进一步的详细说明。

如图1所示，图1为本申请所提供的一种空载过流检测电路的结构图，该电路包括：第一电阻R1，串联在在第一电源和用电器件所形成的回路中，第一电阻R1的第一端与第一电源的输入端连接，第一电阻R1的第二端与检测电路10的第二端连接并接地，用于对用电器件所在电路中的电信号取样；

检测电路10，检测电路10的第一端和第二端与第一电阻R1并联，检测电路10的第三端与MCU连接，检测电路10的第四端与第二电源的正极连接，用于在用电器件的功率开关管关断时对第一电阻R1取样的电信号进行检测，并上传给MCU；

有载切换电路11，有载切换电路11并联于第一电阻R1的两端，有载切换电路11的另一端与MCU连接，用于在MCU接收到用电器件中的功率开关管的导通信号时短接第一电阻R1。

在具体的实施例中，不对第一电源和第二电源做出具体的限定，第一电源可以为交流电源，第二电源可以为直流电源，第一电阻R1串联在用电器件和第一电源之间，但不仅限于此种方式。本申请实施例不对检测电路10具体包含的器件以及器件间的连接关系做出限定。检测电路10与第一电阻R1并联，有载切换电路11与第一电阻R1的两端并联，当用电器件中的功率开关管发出导通信号，即负载工作，有载切换电路11短接第一电阻R1，使得检测电路10不工作，有载切换电路11导通。需要说明的是，本实施例不对有载切换电路11中所包含的具体器件以及器件间的连接方式做出限定，此外，本实施例不对有载切换电路11短接第一取样电阻的方式做出限定。

可见，通过在包含第一电源和用电器件的回路中设置第一电阻、检测电路以及有载切换电路，有效防止因控制芯片等负载运行时产生的少量电流而导致忽略电路板本身的问题，提高了检测电路的可靠性，当电机工作时，电路切换到有载模式，避免电阻在主回路产生压降，影响电机运行，提高了电机的使用寿命，使得电路更加可靠。

在上述实施例的基础上，本申请提供一种优选的实施例，参照图2，图2为本申请所提供的空载过流检测电路的电路图，检测电路10包括：稳压二极管D1、第二电阻R2、第三电阻R3、第四电阻R4、第五电阻R5、第六电阻R6、第一电力电子开关Q1、电容C1；

稳压二极管D1的正极作为检测电路10的第一端，稳压二极管D1的负极与第二电阻R2的第一端连接，依次通过第二电阻R2和第三电阻R3，用于在达到反向击穿电压时反向导通，并产生压降。

第二电阻R2的第一端与稳压二极管D1的负极连接，第二电阻R2的第二端与第三电阻R3的第一端、第四电阻R4的第一端以及电容C1的第二端连接，用于限制所在支路的电流的大小，防止串联在电路中的元器件被烧坏。

第三电阻R3的第一端与第四电阻R4的第一端以及电容C1的第二端连接，第三电阻R3的第二端与电容C1的第一端连接共同作为检测电路10的第四端与第二电源的正极连接，第三电阻R3为降压电阻，使得后端的第一电力电子开关Q1导通。

第一电力电子开关Q1的第一端与第三电阻R3的第二端以及电容C1的第一端共同作为检测电路10的第四端与第二电源的正极连接，第一电力电子开关Q1的控制端与第四电阻R4的第二端连接，第一电力电子开关Q1的第二端与第五电阻R5第一端连接，第四电阻R4用于限制所在支路电流防止元器件烧坏，第一电力电子开关Q1在稳压二极管D1导通时导通。

第六电阻R6的第二端作为检测电路10的第二端，第六电阻R6的第一端和第五电阻R5的第二端共同作为检测电路10的第三端，第五电阻R5的第一端与第一电力电子开关Q1的第二端连接，第五电阻R5和第六电阻R6当第一电力电子开关Q1导通时，将电压信号上报给MCU。

电容C1的第一端、第三电阻R3的第二端以及第一电力电子开关Q1的第一端共同作为检测电路10的第四端，电容C1的第二端分别与第二电阻R2的第二端、第三电阻R3的第一端和第四电阻R4的第一端连接，第四电阻R4的第二端与第一电力电子开关Q1的控制端连接。

需要说明的是，电容C1为滤波电容，电容C1可以为有极性电容也可以为无极性电容。可以理解的是，当用电器件的功率二极管关断时即负载不工作时，空载中仍有电流存在，第一电阻R1采集电信号，当空载电流比较小时，流经第一电阻R1后产生压降，但是小于设定阈值时，不足以使稳压二极管D1反向导通，第一电力电子开关Q1关断，将检测电压低信号上报给MCU，当空载电流比较大时，流经第一电阻R1后产生压降，但是大于设定阈值时，使得稳压二极管D1反向导通，第二电力电子开关Q2导通，将检测电压高信号上报给MCU。另外，本申请实施例不对第一电力电子开关Q1的类型以及型号做出具体的限定，但第一电力电子开关Q1至少包含三个端子。

在上述实施例的基础上，第一电力电子开关Q1为第一三极管，其中第一三极管的基极为第一电力电子开关Q1的控制端，第一三极管的发射极为第一电力电子开关Q1的第一端，第一三极管的集电极为第一电力电子开关Q1的第二端。

可见，本实施例所提供的检测电路，在功率管关断时进行检测，有效防止因控制芯片等负载运行时产生的少量电流而导致忽略电路板本身的问题，提高了检测电路的可靠性，同时用稳压二极管替代比较电路，用单一元器件实现了检测功能，使得电路更加简单可靠。

在上述实施例的基础上，本申请提供一种优选的实施例，如图2，有载切换电路11包括：继电器K1、开关电路，其中，开关电路与继电器K1连接用于控制继电器K1得电或失电，继电器K1的触点与第一电阻R1的两端并联，用于当继电器K1得电时短接第一电阻R1。

需要说明的是，本实施例不对开关电路具体包含的器件以及他们的连接关系做出限定。

可见，本实施例通过设定有载切换电路，通过继电器短接第一电阻R1，当电机工作时关断检测电路，电路切换到有载模式，避免采样电阻在主回路产生压降，影响电机运行。

在上述实施例的基础上，本申请提供一种优选的实施例，开关电路包括：续流二极管D2和第二电力电子开关Q2；

其中续流二极管D2的正极分别与继电器K1的第一端和第二电力电子开关Q2的第一端连接，续流二极管D2的负极分别与继电器K1的第二端和第三电源连接，第二电力电子开关Q2的控制端与MCU的输出端连接，第二电力电子开关Q2的第二端接地，续流二极管D2用于防止电压电流突变，提供通路，第二电力电子开关Q2用于MCU获取到公路开关管的导通信号时导通。

需要说明的是，本实施例所提及开关电路不限于只包括续流二极管D2和第二电力电子开关Q2，还可以包含其他器件。此外本实施例对第二电力电子开关Q2不做限定，可以为三极管或场效应管等。

可见，本实施例通过设置开关电路，当MCU获取到用电器件的功率开关管的开启信号时，第二电力电子开关导通，控制继电器得电，当负载工作时为空载过流检测电路提供了切换电路，同时设有续流二极管提供通路，防止电流突变，提高了电路的可靠性。

在上述实施例的基础上，本申请还提供一种优选的实施例，开关电路，还包括：第七电阻R7、第八电阻R8、第九电阻R9；

其中，第七电阻R7的第一端与续流二极管D2的正极、继电器K1的第一端连接，第七电阻R7的第二端与第二电力电子开关Q2的第一端连接，用于限制所在支路的电流的大小，以防止电流过大烧坏所串联的元器件。第八电阻R8的第一端与MCU的输出端连接，第八电阻R8的第二端与第二电力电子开关Q2的控制端连接，用于限制所在支路的电流的大小，以防止电流过大烧坏所串联的元器件，第九电阻R9的第一端分别与第二电力电子开关Q2的控制端和第八电阻R8的第二端连接，第九电阻R9的第二端与第二电力电子开关Q2的第二端连接并接地。

需要说明的是，第七电阻R7和第八电阻R8为限流电阻，用于保护所在支路的元器件，第九电阻R9为下拉电阻用于防止续流二极管D2受噪声信号影响产生误动作，使得晶体管截止更为可靠。但开关电路不限于只包含上述元器件，可以根据实际情况进行设定。通过上述有载切换电路11可以理解的是，当负载工作时，第二电力电子开关Q2得到功率开关管的导通信号，第二电力电子开关Q2导通，继电器K1得电。第一电阻R1被继电器K1短接，此时空载过流检测电路10不工作。当负载不工作时，第二电力电子得到功率开关管关断信号，第二电力电子开关Q2关断，继电器K1不得电，第一电阻R1正常工作，空载过流检测电路10工作。

可见，本实施例通过设定有载切换电路，通过开关电路获取信号控制继电器短接第一电阻，当电机工作时关断检测电路，电路切换到有载模式，避免采样电阻在主回路产生压降，影响电机运行。同时开关电路还设有限流电阻和下拉电阻保护电路以及元器件，使得电路工作更为可靠。

在上述实施例的基础上，本申请提供一种优选的实施例，第二电力电子开关Q2为第二三极管；其中，第二三极管的基极为第二电力电子开关Q2的控制端，第二三极管的发射极为第二电力电子开关Q2的第二端，第二三极管的集电极为第二电力电子开关Q2的第一端。

第二电力电子开关Q2主要作为开关用于导通，三极管相对于场效应管价格低，结构简单，但本实施例并不限于三极管，可根据实际情况自行选择。

本申请还提供了一种空载过流检测系统，包括MCU和上述实施例中的空载过流检测电路10。

由于系统部分的实施例与电路部分的实施例相互对应，因此系统部分的实施例请参见电路部分的实施例的描述，这里暂不赘述。

本实施例提供的空载过流检测系统，与上述空载过流检测电路10对应，故具有与上述电路相同的有益效果。

以上对本申请所提供的空载过流检测电路10以及空载过流检测系统进行了详细介绍。说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以对本申请进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本申请权利要求的保护范围内。

还需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (9)

1.一种空载过流检测电路，其特征在于，包括：第一电阻、检测电路、有载切换电路；

其中，所述第一电阻设置于包括第一电源和用电器件的回路中，所述第一电阻的第一端与所述第一电源的输入端连接，所述第一电阻的第二端与所述检测电路的第二端连接并接地，用于对所述用电器件所在电路中的电信号取样；

所述检测电路的第一端和第二端与所述第一电阻并联，所述检测电路的第三端与MCU连接，所述检测电路的第四端与第二电源的正极连接，用于在所述用电器件的功率开关管关断时对所述第一电阻取样的电信号进行检测，并上传给所述MCU；

所述有载切换电路并联于所述第一电阻的两端，所述有载切换电路的另一端与所述MCU连接，用于在所述MCU接收到所述用电器件中的所述功率开关管的导通信号时短接所述第一电阻；

所述检测电路包括：稳压二极管、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一电力电子开关、滤波电容；

其中，所述稳压二极管的正极作为所述检测电路的第一端，所述稳压二极管的负极与所述第二电阻的第一端连接，依次通过所述第二电阻和所述第三电阻，用于在达到反向击穿电压时反向导通，并产生压降；

所述第六电阻的第二端作为所述检测电路的第二端，所述第六电阻的第一端和所述第五电阻的第二端共同作为所述检测电路的第三端，所述第五电阻的第一端与所述第一电力电子开关的第二端连接；

所述滤波电容的第一端、所述第三电阻的第二端以及所述第一电力电子开关的第一端共同作为所述检测电路的第四端，所述滤波电容的第二端分别与所述第二电阻的第二端、所述第三电阻的第一端和所述第四电阻的第一端连接，所述第四电阻的第二端与所述第一电力电子开关的控制端连接。

2.根据权利要求1所述的空载过流检测电路，其特征在于，所述第一电力电子开关为第一三极管，其中所述第一三极管的基极为所述第一电力电子开关的控制端，所述第一三极管的发射极为所述第一电力电子开关的第一端，所述第一三极管的集电极为所述第一电力电子开关的第二端。

3.根据权利要求1所述的空载过流检测电路，其特征在于，所述有载切换电路包括：继电器、开关电路；

其中，所述开关电路与继电器连接用于控制所述继电器得电或失电；

所述继电器的触点与所述第一电阻的两端并联，用于当所述继电器得电时短接所述第一电阻。

4.根据权利要求3所述的空载过流检测电路，其特征在于，所述开关电路包括：续流二极管和第二电力电子开关；

其中所述续流二极管的正极分别与所述继电器的第一端和所述第二电力电子开关的第一端连接，所述续流二极管的负极分别与所述继电器的第二端和第三电源连接，所述第二电力电子开关的控制端与所述MCU的输出端连接，所述第二电力电子开关的第二端接地，所述续流二极管用于防止电压电流突变，提供通路，所述第二电力电子开关用于所述MCU获取到所述功率开关管的导通信号时导通。

5.根据权利要求4所述的空载过流检测电路，其特征在于，所述开关电路，还包括：第七电阻；

其中，所述第七电阻的第一端与所述续流二极管的正极、所述继电器的第一端连接，所述第七电阻的第二端与所述第二电力电子开关的第一端连接，用于限制所在支路的电流的大小，以防止电流过大烧坏所串联的元器件。

6.根据权利要求4所述的空载过流检测电路，其特征在于，所述开关电路，还包括：第八电阻；

其中，所述第八电阻的第一端与所述MCU的输出端连接，所述第八电阻的第二端与所述第二电力电子开关的控制端连接，用于限制所在支路的电流的大小，以防止电流过大烧坏所串联的元器件。

7.根据权利要求6所述的空载过流检测电路，其特征在于，所述开关电路，还包括：第九电阻；

其中，所述第九电阻的第一端分别与所述第二电力电子开关的控制端和所述第八电阻的第二端连接，所述第九电阻的第二端与所述第二电力电子开关的第二端连接并接地，用于防止所述续流二极管受噪声信号影响产生误动作。

8.根据权利要求4至7任一项所述的空载过流检测电路，其特征在于，所述第二电力电子开关为第二三极管；

其中，所述第二三极管的基极为所述第二电力电子开关的控制端，所述第二三极管的发射极为所述第二电力电子开关的第二端，所述第二三极管的集电极为所述第二电力电子开关的第一端。

9.一种空载过流检测系统，其特征在于，包括：MCU和如权利要求1至8任一项所述的空载过流检测电路。

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