CN216696579U - 一种固态开关失效在线检测电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种固态开关失效在线检测电路，包括电流采集电路、电压采集电路、故障报警电路，所述电流采集电路用于采集固态开关工作电流其输出端连接故障报警电路；所述电压采集电路用于采集固态开关控制端电压，其输出端连接故障报警电路；所述故障报警电路根据采集的固态开关工作电流、固态开关控制端电压判断固体开关失效信号并发出报警信号。本实用新型的优点在于：可以对固态开关的失效状态进行及时有效的检测，并给出报警信号，方便及时发现固态开关的故障状态，减少生产事故，提高加热系统的可靠性和安全性；检测简单、容易实现。

Description

一种固态开关失效在线检测电路

技术领域

本实用新型涉及固态开关检测领域，特别涉及一种固态开关失效在线检测电路。

背景技术

在玻璃深加工钢化炉、热弯路、高压釜等加热系统中，常采用固态开关来进行加热系统的开关控制，因此固态开关的失效检测对于加热系统来说至关重要。但是固态开关失效时若无法及时发现或检测，会导致加热时间过长或加热系统失效，造成严重的安全隐患，尤其是高压釜等密闭装置，加热失控可能引起火灾等安全事故，同时会造成玻璃生成的质量问题，因此需要对固态开关的失效状态进行检测，而现有技术无法对固态开关的状态进行有效的检测。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以对固态开关的失效状态进行准确检测的电路，对失效状态进行检测同时给出提醒信号。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：一种固态开关失效在线检测电路，包括电流采集电路、电压采集电路、故障报警电路，所述电流采集电路用于采集固态开关工作电流其输出端连接故障报警电路；所述电压采集电路用于采集固态开关控制端电压，其输出端连接故障报警电路；所述故障报警电路根据采集的固态开关工作电流、固态开关控制端电压判断固体开关失效信号并发出报警信号。

所述故障报警电路包括故障信号处理电路、故障报警电路，所述故障信号处理电路的输入端分别连接电流采集电路、电压采集电路，所述故障信号处理电路用于根据采集的固态开关工作电流、固态开关控制端电压而输出失效控制信号至故障报警电路，所述故障报警电路用于根据失效控制信号来驱动报警器发出报警信号。

所述故障报警电路包括光耦U2、三极管Q2、报警器D5，所述故障信号处理电路的输出端连接至三极管Q2的基极；三极管Q2串接在报警器D5、光耦U2的输入侧、电源之间的串接供电回路上；电源经光耦U2的输出端连接至光耦Q2的基极。

所述三极管Q2的基极经电容C1连接电源的负极。

所述故障信号处理电路包括二极管D2、二极管D3、电阻R2、电阻R3、电阻R10、三极管Q1和光耦U1，电源的正极V+经电阻R2连接至D3的负极，D3的正极与D2的正极连接，D2的负极连接电源的负极V-；电源的正极V+经电阻R3连接至二极管D3的正极；三极管Q1的基极经电阻R10连接至D3和D2之间连线上；三极管Q1的集电极连接至光耦U1的发光二极管负极，其正极连接至电源正极V+；三极管Q1的发射极连接电源的负极V-；光耦U1的输出端两个端子分别连接电源正极V+和三极管Q2的基极。

本实用新型的优点在于：可以对固态开关的失效状态进行及时有效的检测，并给出报警信号，方便及时发现固态开关的故障状态，减少生产事故，提高加热系统的可靠性和安全性；检测简单、容易实现。

附图说明

下面对本发明说明书各幅附图表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1为本实用新型的电路示意图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对最优实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

本申请主要目的是针对玻璃深加工中涉及到的钢化炉、热弯炉、高压釜等加热系统的控制用固态开关的状态进行检测，现有技术对固态开关不进行检测会造成故障不及时发现，进而引发加热系统的开关控制不准确，产生故障及安全生产事故，基于此本申请设计一种固态开关的失效在线检测电路，在失效时可以及时发出报警信号或报警指示灯信号。具体方案如下：

一种固态开关失效在线检测电路，包括电流采集电路、电压采集电路、故障报警电路，电流采集电路用于采集固态开关工作电流其输出端连接故障报警电路；电压采集电路用于采集固态开关控制端电压，其输出端连接故障报警电路；故障报警电路根据采集的固态开关工作电流、固态开关控制端电压判断固体开关失效信号并发出报警信号。

首先可知的是固态开关如IGBT等开关器件，其存在短路、短路等故障失效状态，当固态开关的控制端有控制电压而检测其工作电流没有或控制端没有电压但检测到其有工作电流，则可以判定其为断路或短路故障，基于此原理就可以根据检测到的信号来进行报警控制了。本申请的故障报警电路根据采集的是否由工作电流以及控制端是否有控制电压来实现控制报警的输出。

故障报警电路可以采用多种实现方式来实现，具体包括如下方式的一种即可：

1、具备数据处理和判断的控制器、报警器，如微处理器、单片机、嵌入式控制器等，将采集的到控制端的电压信号、工作电流信号送入到控制器中，控制器进行逻辑判断，当出现固态开关的控制端有控制电压而检测其工作电流没有或控制端没有电压但检测到其有工作电流，则控制器判断出现了固态开关的失效故障，控制器输出端通过驱动报警器发出报警信号，从而实现固态开关失效在线检测和报警。当然采用控制器来实现成本会增加，控制器的一般成本都会相对来说高一点。但是采用控制器实现的报警电路具备拓展性强的特点，可以通过控制器的输出端连接显示屏来拓展用户显示，可以实时显示采集的电压、电流数据，方便监控人员监控查看具体的电流电压数据，便于直观分析固态开关的故障状态。

2、区别于方式1中的控制器，本申请采用纯电路实现，成本更低，实现更方便。具体方案如图1所示，

故障报警电路包括故障信号处理电路、故障报警电路，故障信号处理电路的输入端分别连接电流采集电路、电压采集电路，故障信号处理电路用于根据采集的固态开关工作电流、固态开关控制端电压而输出失效控制信号至故障报警电路，故障报警电路用于根据失效控制信号来驱动报警器发出报警信号。

故障报警电路包括光耦U2、三极管Q2、报警器D5，故障信号处理电路的输出端用于输出高压驱动信号来驱动控制三极管Q1，即图1中经电阻R8连接至三极管Q2的基极；三极管Q2串接在报警器D5、光耦U2的输入侧、电源之间的串接供电回路上，即三极管Q2的集电极与光耦U2的发光二极管侧的输入端连接，光耦U2的发光二极管侧的输出端经报警器连接电源正极V+；二极管Q2的发射极连接电源负极V-；Q2的基极经电容C1连接至电源负极V-；电源正极V+与光耦U2的控制侧的输入端连接，控制侧的输出端经电阻R8连接至Q2的基极。

当故障信号处理电路根据控制端电压、工作电流判断属于失效故障时会输出高电压驱动信号来驱动Q2的基极，使得Q2导通；Q2导通后电源V+经报警器D5、光耦U2、三极管Q2的集电极、发射极后接V-，实现了供电回路，报警器D5得电工作报警；而光耦U2作为保持电路可以保持Q2基极持续驱动高电平驱动Q2的续流工作，保证了报警的持续性，直至关闭电源重启。当未发生失效故障时，Q2基极传来的低电平或无驱动信号导致Q2无法导通，进而D5无法得电工作，进而不需要报警。

故障信号处理电路实际上主要是在控制端电压、工作电流两者之间的抑或关系，两者一个有一个没有则输出高电平从而驱动Q2，因此可以直接采用异或门芯片来实现，控制端电压信号有无信号和采集的固态开关工作电流有无信号分别输入到异或门芯片的输入端，其输出端就会输出高电平1或低电平0，而当两者异或时输出高电平对应的故障失效，则输出高电平1就可以驱动Q2。当然采用异或门芯片也会增加成本，可以采用电阻、二极管等电路实现异或门功能，这样可以成本更低，具体电路包括：

如图1所示，故障信号处理电路包括二极管D2、二极管D3、电阻R2、电阻R3、电阻R10、三极管Q1和光耦U1，电源的正极V+经电阻R2连接至D3的负极，D3的正极与D2的正极连接，D2的负极连接电源的负极V-；电源的正极V+经电阻R3连接至二极管D3的正极；三极管Q1的基极经电阻R10连接至D3和D2之间连线上；三极管Q1的集电极连接至光耦U1的发光二极管D4负极，其正极连接至电源正极V+；三极管Q1的发射极连接电源的负极V-；光耦U1的输出端两个端子分别连接电源正极V+和三极管Q2的基极。在本申请中固态开关的控制端的电压信号引入到D2和D3之间的连线上；固态开关的工作电流通过互感器采集电流然后通过4个二极管的桥式电路实现电流转换成电压信号后从两个桥臂上分别引出两个接线端子，一个接线端子连接至D2、D3之间的连线上，另一个经典组R1连接电源负极V-。

显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，均在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种固态开关失效在线检测电路，其特征在于：包括电流采集电路、电压采集电路、故障报警电路，所述电流采集电路用于采集固态开关工作电流其输出端连接故障报警电路；所述电压采集电路用于采集固态开关控制端电压，其输出端连接故障报警电路；所述故障报警电路根据采集的固态开关工作电流、固态开关控制端电压判断固体开关失效信号并发出报警信号。

2.如权利要求1所述的一种固态开关失效在线检测电路，其特征在于：所述故障报警电路包括故障信号处理电路、故障报警电路，所述故障信号处理电路的输入端分别连接电流采集电路、电压采集电路，所述故障信号处理电路用于根据采集的固态开关工作电流、固态开关控制端电压而输出失效控制信号至故障报警电路，所述故障报警电路用于根据失效控制信号来驱动报警器发出报警信号。

3.如权利要求2所述的一种固态开关失效在线检测电路，其特征在于：所述故障报警电路包括光耦U2、三极管Q2、报警器D5，所述故障信号处理电路的输出端连接至三极管Q2的基极；三极管Q2串接在报警器D5、光耦U2的输入侧、电源之间的串接供电回路上；电源经光耦U2的输出端连接至光耦Q2的基极。

4.如权利要求3所述的一种固态开关失效在线检测电路，其特征在于：所述三极管Q2的基极经电容C1连接电源的负极。

5.如权利要求2或3所述的一种固态开关失效在线检测电路，其特征在于：所述故障信号处理电路包括二极管D2、二极管D3、电阻R2、电阻R3、电阻R10、三极管Q1和光耦U1，电源的正极V+经电阻R2连接至D3的负极，D3的正极与D2的正极连接，D2的负极连接电源的负极V-；电源的正极V+经电阻R3连接至二极管D3的正极；三极管Q1的基极经电阻R10连接至D3和D2之间连线上；三极管Q1的集电极连接至光耦U1的发光二极管D4负极，其正极连接至电源正极V+；三极管Q1的发射极连接电源的负极V-；光耦U1的输出端两个端子分别连接电源正极V+和三极管Q2的基极。

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