CN217240387U - 预充电驱动电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种预充电驱动电路，包括：母线；电阻，连接在母线上；开关，与电阻并联，开关导通时将旁路电阻；保护采样电路，并联到电阻以根据电阻的电压产生输出；母线电压采样电路，连接到母线以采集母线上的电压；比较器，耦接母线电压采样电路，并将母线上的电压与阈值比较并输出高电平或低电平；延时电路，所述延时电路的输入端耦接到所述比较器的输出端，并对比较器的输出信号进行延时，延时电路的输出端耦接到开关驱动信号端，并且耦接到开关；以及保护动作电路，分别耦接到延时电路的输出端以及保护采样电路的输出端，以输出保护触发信号。

Description

预充电驱动电路

技术领域

本公开大致涉及电路技术领域，尤其涉及一种预充电驱动电路。

背景技术

在一些电力驱动系统中，动力电池与电机控制器相连，电机控制器中包括容量较大的电容。如果上电之前电容处于零状态，即电容内没有能量，那么在电路闭合瞬间，相当于直接短路，电流非常大，大电流如不加以限制将对电池、继电器造成巨大冲击而损伤。因此电源系统必须加上预充电电路。减小上电时的冲击电流，保护电机控制器、电池、主继电器。图1示出了一种现有技术的预充电电路。该预充电电路具有预充电继电器、电阻和控制电路，其中控制器依赖于软件实现，并且不具有反馈。当出现一些问题或者故障时，电阻将会烧毁，造成危险。

背景技术部分的内容仅仅是公开人所知晓的技术，并不当然代表本领域的现有技术。

实用新型内容

有鉴于现有技术的至少一个缺陷，本实用新型提供一种预充电驱动电路，所述预充电驱动电路包括：

母线；

电阻，连接在所述母线上；

开关，所述开关与所述电阻并联，所述开关导通时将旁路所述电阻；

保护采样电路，并联到所述电阻以根据所述电阻的电压产生输出；

母线电压采样电路，连接到所述母线以采集所述母线上的电压；

比较器，所述比较器耦接所述母线电压采样电路，并将所述母线上的电压与阈值比较并输出高电平或低电平；

延时电路，所述延时电路的输入端耦接到所述比较器的输出端，并对所述比较器的输出信号进行延时，所述延时电路的输出端耦接到开关驱动信号端，并且耦接到所述开关；以及

保护动作电路，所述保护动作电路分别耦接到所述延时电路的输出端以及所述保护采样电路的输出端，以输出保护触发信号。

根据本实用新型的一个方面，所述保护采样电路包括限流电阻和光耦，其中所述限流电阻和所述光耦的发光源共同串接在所述电阻两端，所述光耦的受光器的输出端输出所述电阻的电压。

根据本实用新型的一个方面，所述比较器为滞回比较器，所述阈值包括第一阈值和第二阈值，所述比较器将所述母线上的电压与第一阈值和第二阈值比较并输出高电平或低电平。

根据本实用新型的一个方面，所述延时电路为单一迟滞延时回路，所述延时电路对所述电压采样电路的输入信号与第三阈值和第四阈值比较，输出高电平或低电平。

根据本实用新型的一个方面，所述延时电路的耦接到开关驱动信号端，以“与”关系钳制所述延时电路的输出端的信号。

根据本实用新型的一个方面，所述预充电驱动电路还包括开关器件，所述开关器件的控制端耦接到所述延时电路的输出端和开关驱动信号端，所述开关器件控制所述开关的导通和断开。

根据本实用新型的一个方面，所述开关包括继电器、接触器、或晶闸管，所述开关器件耦接到所述继电器、接触器、或晶闸管以控制所述继电器的导通和断开。

根据本实用新型的一个方面，所述保护动作电路包括与非门，所述与非门接收所述保护采样电路的输出信号以及所述延时电路的输出信号以输出保护触发信号。

根据本实用新型的一个方面，所述预充电驱动电路还包括跟随器、缓冲器、非门或电平转换器，所述跟随器、缓冲器、非门或电平转换器耦接在所述延时电路的输出端与所述与非门的输入端之间。

根据本实用新型的一个方面，所述开关驱动信号端接收开关驱动信号，当所述母线上的电压高于第五阈值时，所述开关驱动型号为高电平；否则所述开关驱动信号为低电平。

本实用新型提供了一种新的预充电驱动电路，其可以实现采样、控制、驱动和保护功能，使用安全，并且可用于那些不具有软件的产品，节省成本和部署时间。

附图说明

构成本公开的一部分的附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。在附图中：

图1示出了一种现有技术的预充电电路；

图2示出了根据本实用新型一个实施例的预充电驱动电路的结构框图；和

图3示出了根据本实用新型一个优选实施例的预充电驱动电路的电路图。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"竖直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本实用新型的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语"安装"、"相连"、"连接"应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接:可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之"上"或之"下"可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征"之上"、"上方"和"上面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征"之下"、"下方"和"下面"包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型的不同结构。为了简化本实用新型的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本实用新型提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。

图2示出了根据本实用新型一个实施例的一种预充电驱动电路10的结构框图，下面参考图2详细描述。

如图2所示，预充电驱动电路10包括母线11、电阻R、开关12、保护采样电路13、母线电压采样电路14、比较器15、延时电路16以及保护动作电路17。母线11上另外还连接有电容C，从而可以通过母线11对电容C进行充电，避免上电之前电容处于零状态使得电路闭合瞬间电流过大，因而避免对电子器件造成巨大冲击而损伤。

电阻R连接在所述母线11上，开关12与所述电阻R并联，所述开关12具有断开和导通状态，当开关12导通时将形成短路，从而旁路所述电阻R；当开关12断开时，电路R将恢复连接到电路中。

保护采样电路13并联到所述电阻R的两端以采集所述电阻R的电压，并根据所述电阻的电压产生输出。保护采样电路13的输出可以是所述电阻R的电压值，也可以是与所述电阻R的电压值成预设关系的数值，例如根据所述电阻R两端是否具有电压而分别输出高电平或低电平。母线电压采样电路14连接到所述母线11以采集所述母线上的电压，所述母线电压采样电路14优选包括电阻分压器，下面将详细描述。所述比较器15的一个输入端耦接到所述母线电压采样电路14以接收所述母线上的电压，所述比较器15的另一个输入端耦接到阈值电压Vth，比较器15将所述母线11上的电压与阈值电压Vth比较并输出高电平或低电平。例如当母线11上的电压超过阈值电压Vth时，比较器15的输出端输出高电平或低电平；当母线11上的电压低于阈值电压Vth时，比较器15的输出端输出低电平或高电平。所述比较器可以具有一个阈值电压即翻转电压，也可以具有多个阈值电压，下面将详细描述。

延时电路16的输入端耦接到所述比较器15的输出端，并对所述比较器15的输出信号进行延时，并且可选的，在延时的同时对比较器15的输出进行反相。同时，延时电路16的输出端还耦接到开关驱动信号端，以接收开关驱动信号CRC，因此开关驱动信号CRC可以钳制所述延时电路16的输出端的输出信号。延时电路16的输出端并且耦接到所述开关12的控制端，从而控制所述开关12的导通或断开。保护动作电路17分别耦接到所述延时电路16的输出端以及所述保护采样电路13的输出端，以输出保护触发信号Trigger。

图2所示的预充电驱动电路10中，当母线11上电时，母线11开始对电容C进行充电，并且随着充电的进行，电容C两端的电压升高，母线电压将提高，当母线电压超过阈值(例如400V)时(即电容C的电压超过阈值时，或者电容C接近充电完成时)，比较器15的输出信号发生跳变，变为高电平，然后通过延时电路16进行延时，延时电路16输出经过延时后输出高电平，此时，开关驱动信号CRC也变为高电平，因此延时电路16的输出信号被钳制到高电平，驱动所述开关12闭合，电阻R被旁路，预充电驱动电路10完成充电，可稳定运行。而如果系统发生故障，开关12无法闭合，保持断开状态，那么将有电流流过电阻R，此时保护采样电路13获得的电压采样值大于零，保护采样电路13输出的电压采样值以及延时电路16的输出信号共同输入到保护动作电路17，保护动作电路17输出保护触发信号Trigger，该信号将触发母线11的断电。

当母线11断电时，母线电压采样电路14进行电压采样，当母线电压低于阈值时，比较器15的输出信号发生跳变，变为低电平，并且通过延时电路16延迟一定时间输出低电平信号，并且开关驱动信号CRC也变为低电平，驱动所述开关12断开，电阻R被接入并有电流流过，预充电驱动电路100将开始断开输入电源。

图3示出了根据本实用新型一个优选实施例的预充电驱动电路100的具体电路结构，下面参考附图详细描述。

如图3所示，在图3所示的预充电驱动电路100中，保护采样电路13包括限流电阻R1和光耦U10。光耦U10包括发光源LD和受光器Rec，其中发光源LD配置成根据输入电压或电流而产生光信号，受光器Rec配置成根据光线产生光电流，从输出端流出。受光器Rec可以是三极管，当接收到光线时，三极管输出光电流并导通。如图3所示，所述限流电阻R1和所述光耦U10的发光源LD共同串接在所述电阻R两端，所述光耦U10的受光器Rec的输出端输出所电压信号。该电压信号与所述电阻R上的电压相关联。当开关12闭合时，电阻R被旁路，其上电压为零，因此流过限流电阻R1以及发光源LD的电流为零，受光器Rec无法接收到光线，因此受光器Rec断开，不输出光电流，受光器Rec输出的电压为0；当开关12断开时，电阻R被接入，其上电压大于零，因此流过有电流流过限流电阻R1以及发光源LD，发光源LD发出光线，受光器Rec接收到光线，因此受光器Rec导通并输出光电流，受光器Rec输出的电压大约为VCC。所述开关12可以通过继电器、接触器、或晶闸管等中的任一种来实现。上述实施例中，保护采样电路13根据电阻R1上的电压高低而分别输出高电压(VCC)和低电压(0)，本实用新型不限于此，保护采样电路也可以根据电阻R1上的电压高低而产生线性变化的输出电压，都在本实用新型的保护范围内。

在图3所示的电路结构中，母线电压采样电路14包括多个并联的电阻，从其中一个电阻处输出母线采样电压，用于输入到比较器15进行电压比较。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述比较器15为滞回比较器或施密特触发器，所述比较器15的翻转阈值包括第一阈值和第二阈值，所述比较器将所述母线上的电压与第一阈值和第二阈值比较并输出高电平或低电平。如图所示，所述母线电压采样电路14输出的电压信号被输入到所述比较器15的反向输入端，所述比较器15的同向输入端与输出端之间连接有电阻R2和二极管D2，从而构成滞回比较器。滞回比较器具有滞回特性，因此具有一定的抗干扰能力。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述延时电路16为单一迟滞延时回路，所述延时电路16对所述比较器的输出信号与第三阈值和第四阈值比较，输出高电平或低电平。

图3示出了延时电路16的具体电路结构，其中延时电路16包括开关元件T1和T2，开关元件T1和T2可以通过晶体管或三极管来实现，延时电路16还包括电阻R3、R4、R5、R6、R7、R8、电容C3、比较器CMP以及二极管D3，具体电路连接结构如图3所示。其中开关元件T1的控制端(例如三极管的栅极)耦接到所述比较器15的输出端，当比较器15输出低电平时，开关元件T1导通，从而电流流动经过电阻R3，使得在开关元件T2的控制端(例如三极管的栅极)建立高电平，开关元件T2关闭。比较器CMP的反向输入端耦接到比较器CMP的输出端，同向输入端与输出端之间耦接有电阻R6和二极管D3，从而产生单一迟滞延时回路，建立两个翻转阈值，分别为第三阈值和第四阈值。

如图3所示，延时电路16的输出端耦接到开关驱动信号端，以接收开关驱动信号CRC，从而以“与”关系钳制所述延时电路的输出端的信号。具体而言，只有当延时电路16的输出信号与开关驱动信号CRC同时为高电平时，延时电路的输出信号才是高电平；当二者中任一个为低电平时，延时电路的输出信号被钳制为低电平。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述的预充电驱动电路100还包括开关器件18，所述开关器件18的控制端耦接到所述延时电路16的输出端和开关驱动信号端，所述开关器件18控制所述开关的导通和断开。当延时电路16的输出端为高电平时，所述开关器件18导通，从而控制所述开关12导通。

在图3的实施例中，所述开关12包括继电器，所述开关器件18耦接到所述继电器从而以控制所述继电器的导通和断开。

根据本实用新型的一个优选实施例，如图3所示，所述保护动作电路17包括与非门171，所述与非门171接收所述保护采样电路13的输出信号以及所述延时电路16的输出信号以输出保护触发信号Trigger。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述预充电驱动电路100还包括跟随器19，所述跟随器耦接在所述延时电路16的输出端与所述与非门171的输入端之间。还可以使用其他电子装置来代替所述跟随器19，例如使用缓冲器、非门或电平转换器等，这些都在本实用新型的保护范围内。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述开关驱动信号端接收开关驱动信号CRC。所述开关驱动信号CRC由其他的硬件结构或者软件提供，当所述母线上的电压高于第五阈值时，所述开关驱动信号CRC为高电平；否则所述开关驱动信号CRC为低电平。

本实用新型提供了一种新的预充电驱动电路，其可以实现采样、控制、驱动和保护功能，使用安全，并且可用于那些不具有软件的产品，节省成本和部署时间。

最后应说明的是：以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种预充电驱动电路，其特征在于，所述预充电驱动电路包括：

母线；

电阻，连接在所述母线上；

开关，所述开关与所述电阻并联，所述开关导通时将旁路所述电阻；

保护采样电路，并联到所述电阻以根据所述电阻的电压产生输出；

母线电压采样电路，连接到所述母线以采集所述母线上的电压；

比较器，所述比较器耦接所述母线电压采样电路，并将所述母线上的电压与阈值比较并输出高电平或低电平；

延时电路，所述延时电路的输入端耦接到所述比较器的输出端，并对所述比较器的输出信号进行延时，所述延时电路的输出端耦接到开关驱动信号端，并且耦接到所述开关；以及

保护动作电路，所述保护动作电路分别耦接到所述延时电路的输出端以及所述保护采样电路的输出端，以输出保护触发信号。

2.如权利要求1所述的预充电驱动电路，其特征在于，所述保护采样电路包括限流电阻和光耦，其中所述限流电阻和所述光耦的发光源共同串接在所述电阻两端，所述光耦的受光器的输出端输出所述电阻的电压。

3.如权利要求1所述的预充电驱动电路，其特征在于，所述比较器为滞回比较器，所述阈值包括第一阈值和第二阈值，所述比较器将所述母线上的电压与第一阈值和第二阈值比较并输出高电平或低电平。

4.如权利要求1-3中任一项所述的预充电驱动电路，其特征在于，所述延时电路为单一迟滞延时回路，所述延时电路对所述比较器的输出信号与第三阈值和第四阈值比较，输出高电平或低电平。

5.如权利要求1-3中任一项所述的预充电驱动电路，其特征在于，所述延时电路的输出端耦接到开关驱动信号端，以“与”关系钳制所述延时电路的输出端的信号。

6.如权利要求1-3中任一项所述的预充电驱动电路，其特征在于，还包括开关器件，所述开关器件的控制端耦接到所述延时电路的输出端和开关驱动信号端，所述开关器件控制所述开关的导通和断开。

7.如权利要求6所述的预充电驱动电路，其特征在于，所述开关包括继电器、接触器、或晶闸管，所述开关器件耦接到所述继电器、接触器、或晶闸管以控制所述继电器的导通和断开。

8.如权利要求6所述的预充电驱动电路，其特征在于，所述保护动作电路包括与非门，所述与非门接收所述保护采样电路的输出信号以及所述延时电路的输出信号以输出保护触发信号。

9.如权利要求8所述的预充电驱动电路，其特征在于，所述预充电驱动电路还包括跟随器、缓冲器、非门或电平转换器，所述跟随器、缓冲器、非门或电平转换器耦接在所述延时电路的输出端与所述与非门的输入端之间。

10.如权利要求8所述的预充电驱动电路，其特征在于，所述开关驱动信号端接收开关驱动信号，当所述母线上的电压高于第五阈值时，所述开关驱动信号为高电平；否则所述开关驱动信号为低电平。

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