CN214011426U - 一种过流保护电路的诊断电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种过流保护电路的诊断电路，适用于电机过流保护电路，诊断电路包括控制器、比较器、阈值设定单元和信号采集单元；阈值设定单元包括串联的两个电阻，两个电阻之间的连接点作为阈值输出端，连接比较器的同相输入端；信号采集单元包括一端连接比较器反相输入端的电阻R1、R2、R3，电阻R1、R2的另一端分别对应连接控制器的第一设定电压输出端、第二设定电压输出端，电阻R3的另一端接入给定直流电源；比较器的反相输入端为过流保护电路的检测信号输入端；控制器通过比较输入端接收比较器输出的电平信号，通过诊断输出端输出诊断结果信号。本实用新型能够在电机上电短时间内对过流保护电路的运行状况进行诊断，避免过流保护失效。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机运行保护控制技术领域，特别是一种过流保护电路的诊断电路。
背景技术
过流保护电路的作用就是当电流大(超过一定限度时)会自动断开电路，起到保护用电器具不被大电流烧坏的目的。如果电动汽车上电机电流过大没被断开可能造成控制器件损坏，甚至造成飞车现象危害驾驶员和他人的人身安全。过流后当电流恢复时自动恢复接通并减少对功率器件的二次伤害，但是我们无法直观的看出硬件过流保护电路是否仍旧正常运作，所以为了避免事故发生，需要能够及时的诊断出过流保护电路是否正常。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种过流保护电路的诊断电路，能够用于在电机上电短时间内对过流保护电路的运行状况进行诊断，避免由于过流保护电路异常导致的过流保护失效。
本实用新型采用的技术方案为：一种过流保护电路的诊断电路，包括控制器、比较器、阈值设定单元和信号采集单元；
控制器包括第一设定电压输出端、第二设定电压输出端、比较输入端和诊断输出端；
所述阈值设定单元包括串联于一闭合回路中的至少两个电阻，所述两个电阻之间的连接点作为阈值设定单元的输出端，连接比较器的同相输入端；
所述信号采集单元包括一端相连并连接比较器反相输入端的电阻R1、R2、R3，电阻R1、R2的另一端分别对应连接所述第一设定电压输出端、第二设定电压输出端，电阻R3的另一端接入给定直流电源；比较器的反相输入端为过流保护电路的检测信号输入端；
控制器通过比较输入端接收比较器输出的电平信号，通过诊断输出端输出诊断结果信号。
在应用时，控制器CPU可在比较器输出电平信号为1时，输出故障代码0，判断为过流保护电路工作正常，进而通过诊断输出端输出对应正常的诊断结果信号，若比较器输出电平信号为0，CPU输出故障代码1，则判断为过流保护电路异常，通过诊断输出端输出对应异常的诊断结果信号，进而可及时通知工作人员进行过流保护电路的维护。
可选的，过流保护电路包括电阻R3、R4、R5，电阻R4和R5串联在比较器反相输入端与接地端之间，R3一端连接给定直流源，另一端连接比较器的反相输入端；电阻R4与R5的连接点为电机电流检测信号输入端。其中R5为过流保护电路的采样电阻，一般阻值较小，即R4＜＜R3、R5。
可选的，电阻R3和R4的阻值为1kΩ，R5的阻值为R5值为10Ω。
通常，在电机刚上电的5ms内，此时功率器件并未工作，因此电机三相绕组并未有电流输入输出，本实用新型即利用该特点实现上电短时间内，排除电机绕组电流影响情况下的过流保护电路是否正常。
可选的，控制器CPU在电机上电5ms内，通过第一设定电压输出端和第二设定电压输出端，输出高电平与低电平的组合、高电平与高电平的组合，或者低电平与低电平的组合。在不同的电平组合下，合理设计电阻R1、R2的阻值，即可实现过流保护电路的检测。
可选的，所述高电平为2.5V，低电平为0V。
本实用新型中，阈值设定单元中两个电阻的阻值可根据实际需要来设定，以向比较器输出一个比较阈值，假设需要2V的比较阈值，则可选的，阈值设定单元包括串接在给定直流源与接地端之间的电阻R6和R7，R6与R7的连接点为阈值设定单元的输出端；所述给定直流源为+5V，电阻R6的阻值为1.5kΩ，R7的阻值为1kΩ。
本实用新型中，R1和R2的阻值设定，当控制器通过第一设定电压输出端和第二设定电压输出不同电平组合时，R1和R2的阻值应当满足：假定过流保护电路正常的情况下，使得比较器反相输入端的电压小于比较器同相输入端的电压。
有益效果
本实用新型通过比较器、阈值设定单元、控制器CPU实现过流保护电路的检测，能够在硬件刚上电时，及时的检测出上电时保护电路是否正常的工作。在保护电路故障时，通过控制CPU能够及时的输出过流保护电路工作错误的指令，及时的提醒工作人员关断，并检查电路。本实用新型电路简洁有效，适用性很强，可以用于多种过流保护电路的诊断。
附图说明
图1所示为本实用新型电路原理示意图；
图2所示为本实用新型一种实施例的电路原理示意图；
图3所示为本实用新型第二种实施例的电路原理示意图；
图4所示为本实用新型第三种实施例的电路原理示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例进一步描述。
本实用新型的过流保护电路的诊断电路如图1所示，包括控制器、比较器、阈值设定单元和信号采集单元；
控制器包括第一设定电压U1输出端、第二设定电压U2输出端、比较输入端和诊断输出端；
阈值设定单元包括串联于一闭合回路中的至少两个电阻R6、R7，两个电阻之间的连接点作为阈值设定单元的输出端，连接比较器的同相输入端；
信号采集单元包括一端相连并连接比较器反相输入端的电阻R1、R2、R3，电阻R1、R2的另一端分别对应连接所述第一设定电压输出端、第二设定电压输出端，电阻R3的另一端接入给定直流电源；比较器的反相输入端为过流保护电路的检测信号输入端；
控制器通过比较输入端接收比较器输出的电平信号，通过诊断输出端输出诊断结果信号。
在应用时，控制器CPU可在比较器输出电平信号为1时，输出故障代码0，判断为过流保护电路工作正常，进而通过诊断输出端输出对应正常的诊断结果信号，若比较器输出电平信号为0，CPU输出故障代码1，则判断为过流保护电路异常，通过诊断输出端输出对应异常的诊断结果信号，进而可及时通知工作人员进行过流保护电路的维护。
图1至图4的实施例中，本实用新型所适用的过流保护电路包括电阻R3、R4、R5，电阻R4和R5串联在比较器反相输入端与接地端之间，R3一端连接给定直流源，另一端连接比较器的反相输入端；电阻R4与R5的连接点为电机电流检测信号输入端。其中R5为过流保护电路的采样电阻，一般阻值较小，即R4＜＜R3、R5。
通常，在电机刚上电的5ms内，此时功率器件并未工作，因此电机三相绕组并未有电流输入输出，本实用新型即利用该特点实现上电短时间内，排除电机绕组电流影响情况下的过流保护电路是否正常。
控制器CPU在电机上电5ms内，通过第一设定电压输出端和第二设定电压输出端，输出高电平与低电平的组合、高电平与高电平的组合，或者低电平与低电平的组合。在不同的电平组合下，合理设计电阻R1、R2的阻值，即可实现过流保护电路的检测。
本实用新型中，阈值设定单元中两个电阻的阻值可根据实际需要来设定，以向比较器输出一个比较阈值，假设需要2V的比较阈值，则可选的，阈值设定单元包括串接在给定直流源与接地端之间的电阻R6和R7，R6与R7的连接点为阈值设定单元的输出端；所述给定直流源为+5V，电阻R6的阻值为1.5kΩ，R7的阻值为1kΩ。
本实用新型中，当控制器通过第一设定电压输出端和第二设定电压输出不同电平组合时，R1和R2的阻值应当满足：假定过流保护电路正常的情况下，使得比较器反相输入端的电压小于比较器同相输入端的电压。
假设本实用新型的应用例中，过流保护电路中电阻R3和R4的阻值为1kΩ，R5的阻值为R5值为10Ω。控制器输出的电平中，高电平为2.5V，低电平为0V。电阻R1和R2的阻值设计分为以下几种情形：
1)如图2所示，控制器通过第一设定电压输出端和第二设定电压输出端向电阻R2和R1分别输出高电平U1＝+2.5V与低电平U2＝0的组合时，根据R6和R7，此时运算比较器正极输入的电压值为2v，电流为2mA。如果保护电路正常工作，则此时负极的输入电压值小于2v。由于R5的值很小，R4的值很大，所以忽略掉R5的电阻值，则通过a点的电流值应当为小于2mA，电阻R2的阻值设计可按照以下公式确定：
电阻R1的阻值可按照以下公式确定：
式中，U阙即阈值电压。
R1接高电平、R2接低电平的情况同样为高电平与低电平的组合，R1和R2的组合设计原理同上。
2)控制器通过第一设定电压输出端和第二设定电压输出端向电阻R1和R2均输出2.5V高电平组合时。根据R6电阻值为1.5kΩ，R7电阻值为1kΩ，此刻运算比较器正极输入的电压值为2v，电流值为2mA。如果保护电路正常工作，则此时正极的输入电压值为应小于2v。参考图3，由于R5的值很小，R4的值很大，且两电阻串联，所以忽略掉R5的电阻值。则通过a点的电流值应当小于2mA，通过R1、R2、R3的电流和为小于2mA，R1和R2电阻按照下式确定：
3)参考图4，控制器通过第一设定电压输出端和第二设定电压输出端向电阻R1和R2均输出0V低电平组合时。R6电阻值为1.5kΩ，R7电阻值为1kΩ，此刻运算比较器负极输入的电压值为2v，电流值为2mA。如果保护电路正常工作，则此时正极的输入电压值为小于2v。由于R5的值很小，R4的值很大，所以忽略掉R5的电阻值，则通过a点的电流值为2mA，所以R1和R2的阻值可根据下式确定：
综上，本实用新型过流保护电路的诊断电路，能够用于在电机上电短时间内对过流保护电路的运行状况进行诊断，避免由于过流保护电路异常导致的过流保护失效。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种过流保护电路的诊断电路，其特征是，包括控制器、比较器、阈值设定单元和信号采集单元；
控制器包括第一设定电压输出端、第二设定电压输出端、比较输入端和诊断输出端；
所述阈值设定单元包括串联于一闭合回路中的至少两个电阻，所述两个电阻之间的连接点作为阈值设定单元的输出端，连接比较器的同相输入端；
所述信号采集单元包括一端相连并连接比较器反相输入端的电阻R1、R2、R3，电阻R1、R2的另一端分别对应连接所述第一设定电压输出端、第二设定电压输出端，电阻R3的另一端接入给定直流电源；比较器的反相输入端为过流保护电路的检测信号输入端；
控制器通过比较输入端接收比较器输出的电平信号，通过诊断输出端输出诊断结果信号。
2.根据权利要求1所述的过流保护电路的诊断电路，其特征是，过流保护电路包括电阻R3、R4、R5，电阻R4和R5串联在比较器反相输入端与接地端之间，R3一端连接给定直流源，另一端连接比较器的反相输入端；电阻R4与R5的连接点为电机电流检测信号输入端。
3.根据权利要求2所述的过流保护电路的诊断电路，其特征是，电阻R3和R4的阻值为1kΩ，R5的阻值为R5值为10Ω。
4.根据权利要求1所述的过流保护电路的诊断电路，其特征是，控制器在电机上电5ms内，通过第一设定电压输出端和第二设定电压输出端，输出高电平与低电平的组合、高电平与高电平的组合，或者低电平与低电平的组合。
5.根据权利要求4所述的过流保护电路的诊断电路，其特征是，所述高电平为2.5V，低电平为0V。
6.根据权利要求1所述的过流保护电路的诊断电路，其特征是，阈值设定单元包括串接在给定直流源与接地端之间的电阻R6和R7，R6与R7的连接点为阈值设定单元的输出端；所述给定直流源为+5V，电阻R6的阻值为1.5kΩ，R7的阻值为1kΩ。
7.根据权利要求1所述的过流保护电路的诊断电路，其特征是，当控制器通过第一设定电压输出端和第二设定电压输出不同电平组合时，R1和R2的阻值应当满足：假定过流保护电路正常的情况下，使得比较器反相输入端的电压小于比较器同相输入端的电压。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114142436A (zh) * | 2021-12-21 | 2022-03-04 | 广东汇芯半导体有限公司 | 高压集成电路和半导体电路 |
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- 2020-11-09 CN CN202022567271.9U patent/CN214011426U/zh active Active
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