CN203164277U - 一种过流过压保护检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种过流过压保护检测电路。该电路包括采样单元、整流单元、比较单元和输出单元。其中，整流单元利用三相全波整流桥和两个串联电阻，对采样单元采样得到的三相弱电信号进行整流和分压，获取与该弱电信号相对应的电压的正最大值和负最大值；比较单元通过第一比较器比较该正最大值和正基准信号，通过第二比较器比较负基准信号和该负最大值，两个比较结果通过输出单元的线与逻辑输出至控制器。因此，本实用新型仅采用一个整流桥、两个电阻和两个比较器即实现了过流过压检测，电路所需器件少、接线简单、成本低，解决了现有技术的问题。
Description
技术领域
本申请涉及电路保护技术领域，尤其涉及一种过流过压保护检测电路。
背景技术
随着功率器件及功率变换控制技术的飞速发展，功率变换系统、新能源领域交交变频系统等应用场合的功率等级不断增加。在系统运行过程中，需要实时检测整个系统的电流和电压是否超过预设值，根据检测结果控制相关功率器件的开启/关闭，防止过大的电流或过高的电压影响系统性能甚至损坏相关设备，即过流、过压保护。
传统检测三相过流、过压的电路，将三相电流或电压信号通过传感器采样得到相应的电压信号，再分别与正、负基准电压信号（相当于上述预设值）比较，将6个比较结果通过线与逻辑输出至开关控制器，该开关控制器根据线与逻辑的输出信号控制相应开关器件。上述检测电路需要6个比较器进行电压比较，导致电路接线复杂，成本高。
实用新型内容
有鉴于此，本申请目的在于提供一种过流过压保护检测电路，以解决传统检测电路所需器件多、接线复杂、成本高的问题。
为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：
一种过流过压保护检测电路，包括：采样单元、整流单元、比较单元和输出单元；
所述采样单元包括分别对交流电的三相电信号进行采样的第一传感器、第二传感器和第三传感器，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器的输出端均通过采样电阻接地；
所述整流单元包括三相全波整流桥、第一电阻和第二电阻，所述三相全波整流桥的三个输入端分别与所述第一传感器、第二传感器、第三传感器的输出端连接；所述三相全波整流桥的共阴极输出端与所述第一电阻的第一端连接，所述三相全波整流桥的共阳极输出端与所述第二电阻的第二端连接；所述第一电阻的第二端和第二电阻的第一端共同接地；
所述比较单元包括第一比较器和第二比较器；所述第一比较器的正输入端与正基准信号连接，所述第一比较器的负输入端与所述第一电阻的第一端连接；所述第二比较器的正输入端与所述第二电阻的第二端连接，所述第二比较器的负输入端与负基准信号连接；所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端直接连接，作为比较结果输出端；
所述输出单元包括上拉电阻，所述上拉电阻的第一端与电源连接，所述上拉电阻的第二端分别与所述比较结果输出端和开关控制器连接。
优选地，所述三相全波整流桥包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；所述第一二极管的阳极和所述第四二极管的阴极共同接于所述第一传感器的输出端，所述第二二极管的阳极和所述第五二极管的阴极共同接于所述第二传感器的输出端，所述第三二极管的阳极和所述第六二极管的阴极共同接于所述第三传感器的输出端；所述第一二极管、第二二极管和第三二极管的阴极共同接于所述三相全波整流桥的共阴极输出端；所述第四二极管、第五二极管和第六二极管的阳极共同接于所述三相全波整流桥的共阳极输出端。
优选地，所述整流单元还包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻串接于所述共阴极输出端和所述第一电阻的第一端之间，所述第四电阻串接于所述共阳极输出端和所述第二电阻的第二端之间。
优选地，所述比较结果输出端直接与所述开关控制器的正负逻辑输入芯片连接。
优选地，所述输出单元还包括第七二极管和接地电阻；所述第七二极管的阳极与所述比较结果输出端连接，所述第七二极管的阴极通过所述接地电阻接地，并与所述开关控制器的正逻辑输入芯片连接。
从上述的技术方案可以看出，本申请通过三相全波整流桥和两个电阻对传感器输出的三相弱电信号进行整流及分压，得到该弱电信号的瞬时正最大值和负最大值；进而通过两个比较器分别将正最大值与正基准信号、负最大值与负基准信号进行比较，当正最大值和负最大值中的任一值超过基准值、相应比较器输出低电平时，输出单元通过线与逻辑即输出低电平至开关控制器，从而使控制器进行相关的保护动作，实现过流过压保护。相对于传统检测电路，本申请提供的过流过压保护检测电路，通过三相全波整流桥、两个分压电阻和两个比较器实现信号比较，减少了电路元件的数量，大大简化了电路接线的复杂度，降低了成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本申请实施例一提供的过流过压保护检测电路的电路图；
图2为本申请实施例提供的三相全波整流桥的电路图；
图3为本申请实施例二提供的过流过压保护检测电路的电路图；
图4为本申请实施例三提供的过流过压保护检测电路的电路图。
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，而不是全部的实施例。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，都属于本申请保护的范围。
本申请实施例一公开了一种过流过压保护检测电路，以解决传统检测电路所需器件多、接线复杂、成本高的问题。
参照图1，本申请实施例提供的过流过压保护检测电路，由采样单元100、整流单元200、比较单元300和输出单元400组成。
其中，采样单元100包括3个对交流电的三相电信号进行采样的传感器，分别为对A相电信号进行采样的第一传感器101、对B相电信号进行采样的第二传感器102和对C相电信号进行采样的第三传感器103。第一传感器101通过采样电阻RA接地，第二传感器102通过采样电阻RB接地，第三传感器103通过采样电阻RC接地。
整流单元200由三相全波整流桥201、第一电阻R1和第二电阻R2组成。三相全波整流桥201的输入端分别与第一传感器101、第二传感器102和第三传感器103的输出端连接；三相全波整流桥201的共阴极输出端与第一电阻R1的第一端连接，三相全波整流桥201的共阳极输出端与第二电阻R2的第二端连接；第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端共同接地。
比较单元300包括第一比较器301和第二比较器302。其中，第一比较器301的正输入端与正基准信号连接，负输入端与第一电阻R1的第一端连接；第二比较器302的正输入端与第二电阻R2的第二端连接，负输入端与负基准信号连接。同时，第一比较器301的输出端和第二比较器302的输出端直接连接，作为比较结果输出端。
输出单元400包括上拉电阻R5。上拉电阻R5的第一端与电源连接，第二端分别与上述比较结果输出端和开关控制器500连接。
上述电路既可用于过流保护，检测电流是否超过预设值；也可用于过压保护，检测电压是否超过预设值。下面以过压保护为例，对上述电路的工作过程进行详述。
采样单元100对三相交流强电压信号进行实时采样，得到相应的弱电压信号；该弱电压信号经过三相全波整流桥201的整流、第一电阻R1和第二电阻R2的分压后，一方面由共阴极输出端输出其瞬时正最大值，并通过第一比较器301与预设的正基准信号比较；另一方面由共阳极输出端输出其瞬时负最大值，并通过第二比较器302与预设的负基准信号比较；由于第一比较器301和第二比较器302的输出端直接连接，相当于将两个比较器的输出信号进行线与，故正常情况下，比较结果输出端输出高电平；当被测系统或电路产生过压时，即上述弱电压信号的正最大值超过正基准信号、第一比较器输出信号为低电平，或负最大值超过负基准信号、第二比较器输出信号为低电平时，，比较结果输出端即输出低电平至开关控制器500，使得开关控制器500可根据比较结果进行相关的保护动作（如关断功率器件），实现过压保护。
同理，当上述电路应用于过流保护时，采样单元100采样得到相应的弱电流信号，经整流单元200整流、分压后，得到与该弱电流信号相对应的弱电压信号的正最大值和负最大值。后续比较及输出过程与过压保护相同。
由上述电路结构及工作过程可知，本申请实施例通过三相全波整流桥和两个电阻对传感器输出的三相弱电信号进行整流及分压，得到该弱电信号的瞬时正最大值和负最大值；进而通过两个比较器分别将正最大值与正基准信号、负最大值与负基准信号进行比较，当正最大值和负最大值中的任一值超过基准值、相应比较器输出低电平时，输出单元的线与逻辑即输出低电平至开关控制器，进而实现过流过压保护。相对于传统检测电路，本申请实施例提供的过流过压保护检测电路，通过三相全波整流桥、两个分压电阻和两个比较器实现信号比较，减少了电路元件的数量，大大简化了电路接线的复杂度，降低了成本。
具体的，上述实施例中的三相全波整流桥的整流器件可选用成本较低的整流二极管。如图2所示，三相全波整流桥201具体由第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6组成。其中，第一二极管D1的阳极和第四二极管D4的阴极共同接于第一传感器101的输出端，第二二极管D2的阳极和第五二极管D5的阴极共同接于第二传感器102的输出端，第三二极管D3的阳极和第六二极管D6的阴极共同接于第三传感器103的输出端；第一二极管D1、第二二极管D2和第三二极管D3的阴极共同接于该三相全波整流桥201的共阴极输出端；第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6的阳极共同接于三相全波整流桥201的共阳极输出端。
参照图3，本申请实施例二提供的过流过压保护检测电路，由采样单元100、整流单元200、比较单元300和输出单元400组成。
其中，采样单元100包括3个对交流电的三相电信号进行采样的传感器，分别为对A相电信号进行采样的第一传感器101、对B相电信号进行采样的第二传感器102和对C相电信号进行采样的第三传感器103。第一传感器101通过采样电阻RA接地，第二传感器102通过采样电阻RB接地，第三传感器103通过采样电阻RC接地。
整流单元200由三相全波整流桥201、第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4组成。三相全波整流桥201的输入端分别与第一传感器101、第二传感器102和第三传感器103的输出端连接；三相全波整流桥201的共阴极输出端和共阳极输出端之间依次串接第三电阻R3、第一电阻R1、第二电阻R2和第四电阻R4。其中，第一电阻R1的第二端和第二电阻R2的第一端（即第一电阻R1和第二电阻R2的公共端）接地。具体的，三相全波整流桥201可采用图2所示结构，在此不再详述。
比较单元300包括第一比较器301和第二比较器302。其中，第一比较器301的正输入端与正基准信号连接，负输入端与第一电阻R1的第一端（即第三电阻R3和第一电阻R1的公共端）连接；第二比较器302的正输入端与第二电阻R2的第二端（即第二电阻R2和第四电阻R4的公共端）连接，负输入端与负基准信号连接。同时，第一比较器301的输出端和第二比较器302的输出端直接连接，作为比较结果输出端。
输出单元400包括上拉电阻R5。上拉电阻R5的第一端与电源连接，第二端分别与上述比较结果输出端和开关控制器500连接。
相对于实施例一，上述实施例二中整流单元200增加了第三电阻R3和第四电阻R4，与第一电阻R1和第二电阻R2共同构成三相全波整流桥201输出电压的分压电路，通过调整四个电阻的分压比可以进一步根据正负基准的值调整输入两个比较器的电压值，这样一方面使得基准电压的选择更加自由，另一方面更适合于改变预设值，提高了电路的通用性。
具体的，第一电阻R1、第二电阻R2、第三电阻R3和第四电阻R4的分压比确定方式为：已知比较器的正、负基准信号为±U0，根据传感器的采样比，计算得到被测电路的电流或电压恰好达到预设值时，三相全波整流桥201输出的正、负最大值±U，则U0/U=R1/(R3+R1)=R2/(R2+R4)。
参照图4，本申请实施例三提供的过流过压保护检测电路，由采样单元100、整流单元200、比较单元300和输出单元400组成。
其中，采样单元100、整流单元200和比较单元300的具体结构可采用上文实施例一或实施例二所述的方案，在此不再详述。
输出单元400包括上拉电阻R5、第七二极管D7和接地电阻R6。上拉电阻R5的第一端与电源连接，第二端与比较单元300的输出端连接。同时，比较单元300的输出端还分别与开关控制器500的正负逻辑输入芯片501、第七二极管D7的阳极连接；第七二极管D7的阴极通过接地电阻接地R6，并与开关控制器500的正逻辑输入芯片502连接。
上述实施例所述的电路提供了两种将比较结果输入开关控制器500的方式。在正常情况下，比较单元300的输出信号为高电平，当出现过流或过压时，输出信号跳变为低电平，故针对输入信号既可以为正电平，也可以为负电平的正负逻辑输入芯片501，可直接将其与比较单元300的输出端连接；针对输入信号不可以为负电平的正逻辑输入芯片502，则通过第七二极管D7和接地电阻R6间接将比较单元300的输出信号输入正逻辑输入芯片502：当比较单元300的输出信号为高电平时，输入正逻辑输入芯片502的信号仍为高电平，表示被测电路的电流或电压正常；当比较单元300的输出信号为低电平时，通过第七二极管D7和接地电阻R6将其变换为零电平，并输入正逻辑输入芯片502，表示被测电路的电流或电压超过预设值。因此，本实施例提供的电路可与各种控制器配合使用，提高了过流过压保护检测电路的通用性。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种过流过压保护检测电路，其特征在于，包括：采样单元、整流单元、比较单元和输出单元；
所述采样单元包括分别对交流电的三相电信号进行采样的第一传感器、第二传感器和第三传感器，所述第一传感器、第二传感器和第三传感器的输出端均通过采样电阻接地；
所述整流单元包括三相全波整流桥、第一电阻和第二电阻，所述三相全波整流桥的三个输入端分别与所述第一传感器、第二传感器、第三传感器的输出端连接；所述三相全波整流桥的共阴极输出端与所述第一电阻的第一端连接，所述三相全波整流桥的共阳极输出端与所述第二电阻的第二端连接；所述第一电阻的第二端和第二电阻的第一端共同接地；
所述比较单元包括第一比较器和第二比较器；所述第一比较器的正输入端与正基准信号连接，所述第一比较器的负输入端与所述第一电阻的第一端连接；所述第二比较器的正输入端与所述第二电阻的第二端连接，所述第二比较器的负输入端与负基准信号连接；所述第一比较器的输出端和所述第二比较器的输出端直接连接，作为比较结果输出端；
所述输出单元包括上拉电阻，所述上拉电阻的第一端与电源连接，所述上拉电阻的第二端分别与所述比较结果输出端和开关控制器连接。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述三相全波整流桥包括第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；所述第一二极管的阳极和所述第四二极管的阴极共同接于所述第一传感器的输出端，所述第二二极管的阳极和所述第五二极管的阴极共同接于所述第二传感器的输出端，所述第三二极管的阳极和所述第六二极管的阴极共同接于所述第三传感器的输出端；所述第一二极管、第二二极管和第三二极管的阴极共同接于所述三相全波整流桥的共阴极输出端；所述第四二极管、第五二极管和第六二极管的阳极共同接于所述三相全波整流桥的共阳极输出端。
3.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述整流单元还包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻串接于所述共阴极输出端和所述第一电阻的第一端之间，所述第四电阻串接于所述共阳极输出端和所述第二电阻的第二端 之间。
4.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述比较结果输出端直接与所述开关控制器的正负逻辑输入芯片连接。
5.根据权利要求4所述的电路，其特征在于，所述输出单元还包括第七二极管和接地电阻；所述第七二极管的阳极与所述比较结果输出端连接，所述第七二极管的阴极通过所述接地电阻接地，并与所述开关控制器的正逻辑输入芯片连接。
6.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述输出单元还包括第七二极管和接地电阻；所述第七二极管的阳极与所述比较结果输出端连接，所述第七二极管的阴极通过所述接地电阻接地，并与所述开关控制器的正逻辑输入芯片连接。
7.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述比较结果输出端直接与所述开关控制器的正负逻辑输入芯片连接。
8.根据权利要求7所述的电路，其特征在于，所述输出单元还包括第七二极管和接地电阻；所述第七二极管的阳极与所述比较结果输出端连接，所述第七二极管的阴极通过所述接地电阻接地，并与所述开关控制器的正逻辑输入芯片连接。
9.根据权利要求1或2所述的电路，其特征在于，所述输出单元还包括第七二极管和接地电阻；所述第七二极管的阳极与所述比较结果输出端连接，所述第七二极管的阴极通过所述接地电阻接地，并与所述开关控制器的正逻辑输入芯片连接。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20130828 |
|
| CX01 | Expiry of patent term |