CN116660784A - 一种低边开关负载短路检测和保护方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低边开关负载短路检测和保护方法，包括以下步骤：步骤1：构建电机控制器所带负载的低边开关的检测电路，以实现电机控制器所带负载的低边开关负载短路的故障检测和保护；步骤2：系统上电之后，由控制器MCU发出驱动信号驱动MOSFET管开通，电路正常工作，控制器MCU检测PTC热敏电阻的电压是否与驱动信号Vgs互补，若是，则负载正常工作，若检测到PTC热敏电阻的电压为常置高电平，则负载发生短路，控制器MCU停止发送驱动信号并提示负载短路；本发明在电路中利用PTC热敏电阻来创造检测的条件；利用软硬件共同保护的方式来对电路进行保护，增强了电路的保护能力。
Description
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体涉及一种低边开关负载短路检测和保护方法。
背景技术
在电机控制器中，通常会使用低边开关来控制外部负载来进行工作。由于负载在长期工作后，易由于工作环境恶劣导致外皮脱落，引起负载短路，致使电机控制器的开关电路造成损坏；现有的解决方案中，通常依靠在MOSFET的S极增加采样电阻，并通过采集采样电阻的电压值来判断回路中是否过流，现有技术的缺点在于，在负载短路的情况下，电流过大，在MCU关断电路之前MOS就已经被损坏，不能及时有效地保护电路。
因此，提供一种能有效地在负载短路的情况下保护开关电路并提醒负载短路的低边开关负载短路检测和保护方法，已是一个值得研究的问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种能有效地在负载短路的情况下保护开关电路并提醒负载短路的低边开关负载短路检测和保护方法。
本发明的目的是这样实现的：
一种低边开关负载短路检测和保护方法，包括以下步骤：
步骤1：构建电机控制器所带负载的低边开关的检测电路，以实现电机控制器所带负载的低边开关负载短路的故障检测和保护，所述低边开关的检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、控制器MCU、驱动电路、MOSFET管和PTC热敏电阻，PTC热敏电阻串联在负载与MOSFET管的D极之间，电阻R3一端与驱动电路的输出端以及MOSFET管的G极进行连接，电阻R3的另一端与电阻R4和控制器MCU连接构成分压检测回路；电阻R1一端与负载和PTC热敏电阻的连接端相连；电阻R1的另一端与电阻R2和控制器MCU连接构成分压检测回路，控制器MCU与驱动电路连接，控制器MCU通过驱动电路驱动MOSFET管进行开关；
步骤2：系统上电之后，由控制器MCU发出驱动信号驱动MOSFET管开通，电路正常工作，控制器MCU检测PTC热敏电阻的电压是否与驱动信号Vgs互补，若是，则负载正常工作，若检测到PTC热敏电阻的电压为常置高电平，则负载发生短路，控制器MCU停止发送驱动信号并提示负载短路。
所述步骤1中，所述PTC热敏电阻为正温度系数的元器件，随着温度的升高，PTC热敏电阻的阻值呈现为增大趋势，在居里温度以下时，PTC热敏电阻的阻值变化不明显，超过居里温度之后，PTC热敏电阻的阻值急剧增大。
所述步骤2中，当系统正常工作时，回路中电流较小，PTC热敏电阻的温度变化不大，导致PTC热敏电阻的阻值变化不大，在电路中稳定工作；当负载发生短路时，回路中的电流迅速增大，PTC热敏电阻的温度急剧上升，很快超过居里温度，PTC热敏电阻的阻值也随之急剧上升，将短路的能量全部集中在PTC热敏电阻身上，给控制器MCU充足的检测时间和关断时间，以保护电路的其他元器件，同时由于PTC热敏电阻的自恢复特性，在电路关闭之后其又能迅速恢复到低阻状态，不影响下次使用。
所述步骤2中，当系统正常工作时，PTC热敏电阻两端电压值与驱动信号是呈互补状态，当驱动信号为高电平时，MOSFET管开通，PTC热敏电阻的电压为低电平，当驱动信号为低电平时，MOSFET管关断，PTC热敏电阻的电压为高电平；当负载短路时，不论驱动信号为何种状态，PTC热敏电阻电压始终为高电平，通过控制器MCU来检测PTC热敏电阻电压与驱动信号的状态来判断负载是否发生短路，若发生短路，则控制器MCU及时关断驱动信号从而保护电路中的器件。
本发明在电路中利用PTC热敏电阻来创造检测的条件；利用软硬件共同保护的方式来对电路进行保护，增强了电路的保护能力，将PTC热敏电阻串联到检测电路中，是利用PTC热敏电阻的正温度系数特性，当系统正常工作时，回路中电流较小，PTC热敏电阻的温度变化不是很大，导致PTC热敏电阻的阻值变化不是很大，能在电路中稳定工作；当负载发生短路的时候，回路中的电流迅速增大，PTC热敏电阻的温度急剧上升，能很快超过居里温度，PTC热敏电阻的阻值也随之急剧上升，将短路的能量全部集中在PTC热敏电阻身上，给MCU充足的检测时间和关断时间，从而保护电路的其他元器件，同时由于PTC的自恢复特性，在电路关闭之后其又能迅速恢复到低阻状态，不影响下次使用；电路中串联PTC热敏电阻还创造了故障检测的条件，当系统正常工作时，PTC两端电压值与驱动信号是呈互补状态，当驱动信号为高电平的时候，MOS开通，PTC电压为低电平，当驱动信号为低电平的时候，MOS关断，PTC电压为高电平；当负载短路的时候，不论驱动信号为何种状态，PTC电压始终为高电平，通过MCU来检测PTC电压与驱动信号的状态来判断负载是否发生短路，若发生短路，则MCU及时关断驱动信号从而保护电路中的器件。
附图说明
图1为本发明的流程图；
图2为本发明的低边开关的检测电路图。
实施方式
以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
如图1和图2所示，一种低边开关负载短路检测和保护方法，包括以下步骤：
步骤1：构建电机控制器所带负载的低边开关的检测电路，以实现电机控制器所带负载的低边开关负载短路的故障检测和保护，所述低边开关的检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、控制器MCU、驱动电路、MOSFET管和PTC热敏电阻，PTC热敏电阻串联在负载与MOSFET管的D极之间，电阻R3一端与驱动电路的输出端以及MOSFET管的G极进行连接，电阻R3的另一端与电阻R4和控制器MCU连接构成分压检测回路；电阻R1一端与负载和PTC热敏电阻的连接端相连；电阻R1的另一端与电阻R2和控制器MCU连接构成分压检测回路，控制器MCU与驱动电路连接，控制器MCU通过驱动电路驱动MOSFET管进行开关；所述PTC热敏电阻为正温度系数的元器件，随着温度的升高，PTC热敏电阻的阻值呈现为增大趋势，在居里温度以下时，PTC热敏电阻的阻值变化不明显，超过居里温度之后，PTC热敏电阻的阻值急剧增大。
步骤2：系统上电之后，由控制器MCU发出驱动信号驱动MOSFET管开通，电路正常工作，控制器MCU检测PTC热敏电阻的电压是否与驱动信号Vgs互补，若是，则负载正常工作，若检测到PTC热敏电阻的电压为常置高电平，则负载发生短路，控制器MCU停止发送驱动信号并提示负载短路。
当系统正常工作时，回路中电流较小，PTC热敏电阻的温度变化不大，导致PTC热敏电阻的阻值变化不大，在电路中稳定工作；当负载发生短路时，回路中的电流迅速增大，PTC热敏电阻的温度急剧上升，很快超过居里温度，PTC热敏电阻的阻值也随之急剧上升，将短路的能量全部集中在PTC热敏电阻身上，给控制器MCU充足的检测时间和关断时间，以保护电路的其他元器件，同时由于PTC热敏电阻的自恢复特性，在电路关闭之后其又能迅速恢复到低阻状态，不影响下次使用。
当系统正常工作时，PTC热敏电阻两端电压值与驱动信号是呈互补状态，当驱动信号为高电平时，MOSFET管开通，PTC热敏电阻的电压为低电平，当驱动信号为低电平时，MOSFET管关断，PTC热敏电阻的电压为高电平；当负载短路时，不论驱动信号为何种状态，PTC热敏电阻电压始终为高电平，通过控制器MCU来检测PTC热敏电阻电压与驱动信号的状态来判断负载是否发生短路，若发生短路，则控制器MCU及时关断驱动信号从而保护电路中的器件。
Claims (4)
1.一种低边开关负载短路检测和保护方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：构建电机控制器所带负载的低边开关的检测电路，以实现电机控制器所带负载的低边开关负载短路的故障检测和保护，所述低边开关的检测电路包括电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、控制器MCU、驱动电路、MOSFET管和PTC热敏电阻，PTC热敏电阻串联在负载与MOSFET管的D极之间，电阻R3一端与驱动电路的输出端以及MOSFET管的G极进行连接，电阻R3的另一端与电阻R4和控制器MCU连接构成分压检测回路；电阻R1一端与负载和PTC热敏电阻的连接端相连；电阻R1的另一端与电阻R2和控制器MCU连接构成分压检测回路，控制器MCU与驱动电路连接，控制器MCU通过驱动电路驱动MOSFET管进行开关；
步骤2：系统上电之后，由控制器MCU发出驱动信号驱动MOSFET管开通，电路正常工作，控制器MCU检测PTC热敏电阻的电压是否与驱动信号Vgs互补，若是，则负载正常工作，若检测到PTC热敏电阻的电压为常置高电平，则负载发生短路，控制器MCU停止发送驱动信号并提示负载短路。
2.根据权利要求1所述的低边开关负载短路检测和保护方法，其特征在于：所述步骤1中，所述PTC热敏电阻为正温度系数的元器件，随着温度的升高，PTC热敏电阻的阻值呈现为增大趋势，在居里温度以下时，PTC热敏电阻的阻值变化不明显，超过居里温度之后，PTC热敏电阻的阻值急剧增大。
3.根据权利要求1所述的低边开关负载短路检测和保护方法，其特征在于：所述步骤2中，当系统正常工作时，回路中电流较小，PTC热敏电阻的温度变化不大，导致PTC热敏电阻的阻值变化不大，在电路中稳定工作；当负载发生短路时，回路中的电流迅速增大，PTC热敏电阻的温度急剧上升，很快超过居里温度，PTC热敏电阻的阻值也随之急剧上升，将短路的能量全部集中在PTC热敏电阻身上，给控制器MCU充足的检测时间和关断时间，以保护电路的其他元器件，同时由于PTC热敏电阻的自恢复特性，在电路关闭之后其又能迅速恢复到低阻状态，不影响下次使用。
4.根据权利要求1所述的低边开关负载短路检测和保护方法，其特征在于：所述步骤2中，当系统正常工作时，PTC热敏电阻两端电压值与驱动信号是呈互补状态，当驱动信号为高电平时，MOSFET管开通，PTC热敏电阻的电压为低电平，当驱动信号为低电平时，MOSFET管关断，PTC热敏电阻的电压为高电平；当负载短路时，不论驱动信号为何种状态，PTC热敏电阻电压始终为高电平，通过控制器MCU来检测PTC热敏电阻电压与驱动信号的状态来判断负载是否发生短路，若发生短路，则控制器MCU及时关断驱动信号从而保护电路中的器件。
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| CN202310517399.XA CN116660784A (zh) | 2023-05-10 | 2023-05-10 | 一种低边开关负载短路检测和保护方法 |
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| CN202310517399.XA CN116660784A (zh) | 2023-05-10 | 2023-05-10 | 一种低边开关负载短路检测和保护方法 |
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| CN202310517399.XA Pending CN116660784A (zh) | 2023-05-10 | 2023-05-10 | 一种低边开关负载短路检测和保护方法 |
Country Status (1)
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| CN (1) | CN116660784A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117368798A (zh) * | 2023-12-04 | 2024-01-09 | 浙江国利信安科技有限公司 | 故障检测电路以及相关的电路系统 |
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2023
- 2023-05-10 CN CN202310517399.XA patent/CN116660784A/zh active Pending
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