CN207819428U - 一种区分容性负载的短路保护装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种区分容性负载的短路保护装置，包括电流采样模块、触发机制电路、全桥逆变器电路、MCU控制器、硬件限流电路；其特征为：所述电流采样模块采集全桥逆变器输出电流，并将电流采样信号IS传输给触发机制电路；所述触发机制电路分别与MCU控制器以及所述硬件限流电路连接，用于控制MCU控制器的输出状态；所述MCU控制器输出PWM波给全桥逆变器电路以调节其输出。该装置外围电路简单，即可有效的避免炸机的风险，容性负载启动也更加容易，相比传统电路调试更简单，且能广泛适用于各功率段的短路保护电路。

Description

一种区分容性负载的短路保护装置

技术领域

本实用新型专利是一种涉及一种电路保护装置，尤其是涉及一种区分容性负载的短路保护装置。

背景技术

传统的保护电路很难将容性负载和短路区分开来，增加了短路的风险，也增加了调试的难度，虽然现有技术如：中国专利：申请号：CN201720339143，公开了一种能识别容性负载和负载短路的电池管理电路，该电路包括基准单元1、输出控制单元、输出过流保护单元、计时单元、输出短路保护单元、打隔单元及恒流启动单元；其中基准单元1分别接输出控制单元、输出过流保护单元、计时单元及输出短路保护单元；输出过流保护单元及输出短路保护单元接打隔单元；打隔单元接输出控制单元及恒流启动单元；恒流启动单元接输出控制单元及计时单元；输出控制单元接负载.

然而，该电路结构复杂，可靠性相对差。

发明内容

为了解决现有技术中的不足，本实用新型设计了一种硬件电路，该硬件电路实现区分容性负载并实现了短路保护。

技术方案如下：一种区分容性负载的短路保护装置，包括电流采样模块、触发机制电路、全桥逆变器电路、MCU控制器、硬件限流电路；其特征为：所述电流采样模块采集全桥逆变器输出电流，并将电流采样信号IS传输给触发机制电路；所述触发机制电路分别与MCU控制器以及所述硬件限流电路连接，用于控制MCU控制器的输出状态；所述MCU控制器输出PWM波给全桥逆变器电路以调节其输出。

优选为：所述电流采样信号IS与采样电阻Rsense乘积，将电流信号转变为电压信号Vsense；电压信号Vsense经过电阻、电容分压滤波后得到Vsense1信号输入到触发机制电路中三极管Q2的基极。

优选为：所述触发机制电路包括三极管Q1，三极管Q2、电阻R14、R13、R18、电容CS；所述三极管Q2的发射极接地，Q2的集电极连接电阻R14，R14的另一端与R13、三极管Q1的基极连接；R13的另一端与三极管Q1的发射极接电源VCC；三极管Q1的集电极连接电阻R18、电容CS、MCU控制器的INT0管脚；所述MCU控制器的型号为：HR7P153。

优选为：所述MCU控制器输出具有一定占宽比的PWM波给全桥逆变器。

优选为：所述触发机制电路输出端通过二极管D2、电阻R15后输出SD_S信号，并将该信号传输给全桥逆变器电路。

有益效果：外围电路简单，即可有效的避免炸机的风险，容性负载启动也更加容易，相比传统电路调试更简单，且能广泛适用于各功率段的短路保护电路。

附图说明

图1是一种区分容性负载的短路保护装置模块示意图。

图2为一种区分容性负载的短路保护装置的原理图。

图3为一种区分容性负载的短路保护装置中全桥逆变器电路原理图。

具体实施方式

一种区分容性负载的短路保护装置，包括电流采样模块、触发机制电路、逆变器、MCU控制器、硬件限流电路；其特征为：所述电流采样模块采集全桥逆变器输出电流，并将电流采样信号IS传输给触发机制电路；所述触发机制电路分别与MCU控制器以及所述硬件限流电路连接，用于控制MCU控制器的输出状态；所述MCU控制器输出PWM波给全桥逆变器以调节其输出。所述电流采样信号IS与采样电阻Rsense乘积，将电流信号转变为电压信号Vsense；电压信号Vsense经过电阻、电容分压滤波后得到Vsense1信号输入到触发机制电路中三极管Q2的基极。所述触发机制电路包括三极管Q1，三极管Q2、电阻R14、R13、R18、电容CS；所述三极管Q2的发射极接地，Q2的集电极连接电阻R14，R14的另一端与R13、三极管Q1的基极连接；R13的另一端与三极管Q1的发射极接电源VCC；三极管Q1的集电极连接电阻R18、电容CS、MCU控制器的INT0管脚；所述MCU控制器的型号为：HR7P153。所述MCU控制器输出具有一定占宽比的PWM波给全桥逆变器。所述触发机制电路输出端通过二极管D2、电阻R15后输出SD_S信号，并将该信号传输给全桥逆变器电路。

工作原理：

本实用新型公开了一种区分容性负载的短路保护装置，其相应原理是电路异常工作时，使IS脉冲值远高于常态，然后进一步是触发机制动作，触发机制动作后输出高电平，分两路分别给到硬件限流和MCU(HR7P153)控制，重而调节PWM输出，达到保护逆变全桥的目的，该工作原理进一步阐述如下：

首先经全桥逆变后，电流采样信号IS，IS为周期性脉动量，转换为电压信号Vsense，Vsense为电流瞬时值与取样电阻Rsense的乘积，Vsense信号经过RC分压滤波后，得到的值Vsense1给到三级管Q2的基极来驱动三极管。如图2所示，IS信号经过R16、R17、R19、C9分压滤波，Vsense1的值为R16、R17与R19分压后与C9进行充放电所得到的值，合理的配置RC充电时间常数可以有效的减小炸机的风险及MOS的电流应力。

正常工作时Vsense瞬间值的最大值比较低，达不到Q2触发的条件，8脚为低电平，芯片正常工作。

当电路工作在异常状态时，短路或瞬时启动容性载时，Vsense1信号达到Q2开通阀值，使Q2集电极电平为低，然后使Q1导通。5V通过Q1分为两路，一路通过D2、R15将脉冲信号给到Q3、Q7、Q5、Q8，使三极管对地开通，拉低PWM1H、PWM2H、PWM1L、PWM2L，从而关闭H桥进行硬件限流，另一路直接给到MCU的8脚，控制MCU的脉宽输出。

MCU控制逻辑：

当电路工作在异常状态时，Vsense瞬时值使触发机制动作，5V通过Q1将一个脉冲量给到MCU的8脚，MCU芯片进入延时启动状态，MCU芯片的PWM进入缓启动，MCU芯片会进行2次限占空比缓启，开通时间Ton约为22us，每次缓启持续时间34个周期，若缓启过程当中，有一个周期没有使触发机制动作，则下一个周期MCU会直接根据负载情况，给出相应的占空比。

在容性负载的时候，瞬间投载，由于容性负载公知的导通角问题，功率因数比较低，容性负载在投载瞬间相当于短路，会有一个很大的电流，这个时候会触发到短路保护装置，每次缓启持续最大时间为34个周期，容性负载一般在0～20个周期之间会正常工作，这个时候VIS电压不足以使Q2导通，若缓启过程当中，有一个周期没有使触发机制动作，则下一个周期MCU会直接根据负载情况，给出相应的占空比。若是在短路发生时34个周期每个开关周期8脚都会检测到高电平，从而MCU(型号为：HR7P153)会关闭PWM，保护MOS管。缓启完成之后，若电路仍然工作在异常状态，则MCU关闭PWM输出，并通过3脚将通讯传递到前级关闭前级MCU(HR7P153)的PWM。

在以上的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是以上描述仅是本发明的较佳实施例而已，本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受上面公开的具体实施的限制。同时任何熟悉本领域技术人员在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。

Claims (5)

1.一种区分容性负载的短路保护装置，包括电流采样模块、触发机制电路、全桥逆变器电路、MCU控制器、硬件限流电路；其特征为：所述电流采样模块采集全桥逆变器输出电流，并将电流采样信号IS传输给触发机制电路；所述触发机制电路分别与MCU控制器以及所述硬件限流电路连接，用于控制MCU控制器的输出状态；所述MCU控制器输出PWM波给全桥逆变器电路以调节其输出。

2.根据权利要求1所述的一种区分容性负载的短路保护装置，其特征为：所述电流采样信号IS与采样电阻Rsense乘积，将电流信号转变为电压信号Vsense；电压信号Vsense经过电阻、电容分压滤波后得到Vsense1信号输入到触发机制电路中三极管Q2的基极。

3.根据权利要求1所述的一种区分容性负载的短路保护装置，其特征为：所述触发机制电路包括三极管Q1，三极管Q2、电阻R14、R13、R18、电容CS；所述三极管Q2的发射极接地，Q2的集电极连接电阻R14，R14的另一端与R13、三极管Q1的基极连接；R13的另一端与三极管Q1的发射极接电源VCC；三极管Q1的集电极连接电阻R18、电容CS、MCU控制器的INT0管脚；所述MCU控制器的型号为：HR7P153。

4.根据权利要求1所述的一种区分容性负载的短路保护装置，其特征为：所述MCU控制器输出具有一定占宽比的PWM波给全桥逆变器电路。

5.根据权利要求1所述的一种区分容性负载的短路保护装置，其特征为：所述触发机制电路输出端通过二极管D2、电阻R15后输出SD_S信号，并将该信号传输给全桥逆变器电路。