CN220139229U - 一种电动车驱动器短路保护电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电动车驱动器短路保护电路，将电阻R4、R5、R6并联采集系统电流三相电流IA、IB和IC，并接点通过与电阻R7和电容C2的并接点相连，实现RC低通滤波器功能，去除内部的开关管的高次谐波信号，并转换为母线电流的取样电阻的取压信号，接入比较器的反相端；比较器同相端设置短路保护的上限值；本实用新型通过比较器快速输出信号，输入到MCU的BKin管脚，在电机输出短路时，快速关闭6路PWM信号，从而关断MOS管的驱动，防止MOS管损坏，有效提升电路性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及保护电路，具体涉及一种电动车驱动器短路保护电路。
背景技术
MOS管是金属(metal)-氧化物(oxide)-半导体(semiconductor)场效应晶体管，和普通双极型晶体管相比，MOS管具有输入阻抗高、噪声低、动态范围大、功耗小、易于集成等优势，广泛应用于电源、通讯、汽车电子、节能灯、家电等领域。在蓄电池供电的三相BLDC电动车电机控制中，当电机出现短路时，电流与电压会增大，从而导致MOS管的损坏。
实用新型内容
针对上述现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种电动车驱动器短路保护电路。
为达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案予以实现：
一种电动车驱动器短路保护电路，包括比较器，电阻R4、R5、R6并联，该并接点通过与电阻R7和电容C2的并接点相连接入比较器的反相端；电压VCC经过电容C1与电阻R1和电阻R2并联之后接地，电阻R3的一端与电阻R1和电阻R2的并接点相连，电阻R3的另一端与比较器的同相端连接；比较器的电源经电容C3滤波，上拉电阻R8的一端连接比较器的输出端，电阻R8的另一端连接电压VCC，电阻R10的一端连接比较器的输出端另一端连接MCU的BKin管脚。
进一步，电阻R9的一端与比较器的输出端相连，电阻R9的另一端经发光二极管接地。
本实用新型的驱动器短路保护电路，将电阻R4、R5、R6并联采集系统电流三相电流IA、IB和IC，并接点通过与电阻R7和电容C2的并接点相连，实现RC低通滤波器功能，去除内部的开关管的高次谐波信号，并转换为母线电流的取样电阻的取压信号，接入比较器的反相端；比较器同相端设置短路保护的上限值；本实用新型通过比较器快速输出信号，输入到MCU的BKin管脚。在电机输出短路时，此时输入电压高于设定电压，驱动器保护电路会立即将信号送给MCU的BKin管脚，当输入管脚使能时，在μs级时间内，快速关闭六路PWM输出，从而关断MOS管的驱动，防止MOS管损坏，有效提升电路性能。
进一步，电阻R9的一端与比较器的输出相连，电阻R9的另一端经发光二极管接地，用于显示比较器输出状态。
附图说明
图1驱动器短路保护电路结构图；
图2是驱动器短路保护电路与MCU及MOS管驱动电路连接示意图；
图3三电阻电流采样电路结构图；
图4三相采样电流以及母线电流波形图；
图5三相采样电流以及母线电流波形局部放大图；
图6发生短路时三相采样电流以及母线电流波形图；
图7发生短路故障时mos管的输出波形图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型驱动器短路保护电路包括比较器，将电阻R4、R5、R6并联，该并接点通过与电阻R7和电容C2的并接点相连，实现RC低通滤波器功能，去除内部的开关管的高次谐波信号，转换为母线电流的取样电阻的取压信号，接入比较器的反相端；电压VCC经过电容C1与电阻R1和电阻R2并联之后接地，电阻R3的一端与电阻R1和电阻R2的并接点相连，电阻R3的另一端与比较器的同相端连接，设置短路保护的上限值；比较器的电源经电容C3滤波，上拉电阻R8的一端连接比较器的输出，电阻R8的另一端连接电压VCC，电阻R9的一端与比较器的输出相连，电阻R9的另一端经发光二极管接地，用于显示比较器输出状态，电阻R10的一端与电阻R8和电阻R9的并接点相连。
如图2所示，驱动器保护电路的输出端连接至MCU的输入端口BKin，此端口用来判断是否关闭6路PWM的输出，当输入电压高于设定电压时，MCU输入管脚使能时，快速关闭六路PWM输出，关断MOS管驱动电路，防止MOS管损坏。
如图3所示，待监测系统采用三电阻采样电路，A、B、C三相的下桥臂分别设置有一个采样电阻，连接至电源的负极，相电流只有在下桥臂开通时才能有效采样，例如在A相上桥臂关闭需经下桥臂经过D2续流时，此时为mos的控制死区时间，在采样前一时刻，A相上桥臂为高时，A相直接与电源的正极接通；B相和C相上桥臂关断，下桥臂开通，电流由电源进入电机的A相，由B相和C相流出，并经过串联在B相和C相上的采样电阻到电源的负极，进入采样区域时，由于电感的作用，电流不会突变，A相上桥臂关断，电流方向不变，由A相端线流入电机中性点。此时B相的采样电阻和C相的采样电阻上的电流流向地，电流从电源地流出到A相的采样电阻，并经与A相下桥臂Q2反向并联的续流二极管续流，假定电流从电机三相端线到中性点的方向为正，反之为负，所以在采样区域内，电流从A相流入，从B相和C相流出，因此IA为正，IB和IC为负；同理，在B相上桥臂关闭需经下桥臂经过D4续流时，IB为正，IA和IC为负；在C相上桥臂关闭需经下桥臂经过D6续流时，IC为正，IA和IB为负。
波形图如图4所示，在0.2s时突加负载时也不会超过电流预定值，此时正常输出六路PWM的输出驱动mos管。
三电阻采样是在每相桥臂的下端都设置一个采样电阻，在MOS的控制死区时间内，三个下桥臂同时开通时，高速地进行三相电流采样，三电阻采样程序比单电阻采样更加简单，并且为了提高采样电流的准确性，很多场合都使用三电阻采样法。
图5为图4的局部放大图，由图中可知，当处于死区时，母线电流为零，处于其它时期时，母线电流为三个采样电阻的电流之和，短路保护的作用是当系统电流超过预定值时，切断电机控制端，避免过流造成系统MOS管损坏，计算好系统最大允许电流，根据采样电阻换算成电压值，作为阈值指定给比较器的同相输入端；比较器的反相端接下桥臂的3个采样电阻的一端，当反相端的输入电压小于同相端的参考电压时，比较器输出为高电平，通过下拉电阻使得BKin输出为低电平，禁止刹车输入，此时正常驱动mos管，使其正常工作。当发生短路故障时，三相电流增大，三电阻上的取压增大，比较器的反相端输入电压大于同相端的参考电压时，比较器输出为低电平，之后通过上拉电阻将信号送给MCU的高级Timer的BKin管脚，BKin动作，关闭MOS管，切断电机控制端。BKin管脚的说明如表1所示。
表1BKin管脚说明
当采样电流中其中两相出现短路时，此时采样的电流会增大，如图6所示，在0.2s时使三相中的两相发生短路故障，此时采样电流瞬间增大，此时保护电路输出高电平，BKin会立即动作，快速关闭六路PWM的输出，达到保护mos管防止损坏的目的。
图7的四条波形曲线分别为上桥臂mos管的Vgs，Vds；下桥臂mos管的Vgs，Vds；当mos管正常运行时，此时Vgs与Vds的波形为规律的方波，一旦进入短路保护，此时关闭六路PWM的输出，禁止驱动mos管，mos管就不会输出信号。达到保护mos管防止损坏的目的。
Claims (2)
1.一种电动车驱动器短路保护电路，其特征在于：包括比较器，电阻R4、R5、R6并联，电阻R4、R5、R6的并接点通过与电阻R7和电容C2的并接点相连接入比较器的反相端；电压VCC经过电容C1与电阻R1和电阻R2并联之后接地，电阻R3的一端与电阻R1和电阻R2的并接点相连，电阻R3的另一端与比较器的同相端连接；比较器的电源经电容C3接地滤波，上拉电阻R8的一端连接比较器的输出端，电阻R8的另一端连接电压VCC，电阻R10的一端连接比较器的输出端另一端连接MCU的BKin管脚。
2.如权利要求1所述的电动车驱动器短路保护电路，其特征在于：电阻R9的一端与比较器的输出端相连，电阻R9的另一端经发光二极管接地。
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2023
- 2023-06-15 CN CN202321535997.1U patent/CN220139229U/zh active Active
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