可軟件調整過流值的過流保護裝置制造方法及圖紙

一種可軟件調整過流值的過流保護裝置：ＭＣＵ芯片的ＰＷＭ波形輸出端連接整形放大電路，整形放大電路的輸出端接入比較器的基準電壓輸入端，采集到的電流信號的電壓值接入到比較器的采樣電壓輸入端，比較器的輸出端為過流信號輸出端。本實用新型專利技術可通過調節參數的形式更改硬件過流保護比例值，使硬件保護電路更具備通用性、可調節性。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種可軟件調整過流值的過流保護裝置，適用于電氣自動控制領 域內功率電氣設備的硬件過流保護電路。技術背景對功率電氣設備而言，每個型號都有一定的額定電流，在使用時不允許超過額定 電流，不然會損壞設備，所以這些設備就做了過電流保護模塊。過流保護的目的是為了把輸 出電流限制在一個范圍內，在輸出短路或過載時提供保護信號，對整個系統或負載進行保 護。現有的過流保護電路有硬件保護和軟件保護兩種，其中硬件保護電路速度快，采 用霍爾或電阻傳感器采集電流對設備進行保護，保護級別可以達到數微秒；軟件過流保護， 過流值調整方便，但是響應速度較慢，往往在數毫秒內；現在的應用中硬件過流保護是必不 可少的。然而目前常用的硬件保護電路硬件保護值都是一定的，假若進行調整，則必須更改 硬件電路參數，也就是說要更換元器件。對同一種設備而言，往往有很多種不同功率、不同 規格型號的產品，每個產品使用的功率模塊不一樣，帶動的設備功率不一樣，因此功率保護 電路的參數要不同的設置，需要根據不同的功率模塊進行調整保護值。這樣使得硬件過流 值調整十分繁瑣，假如對客戶來說，要其調整過流保護值難度更大，這樣限制了產品的通用 性及適用性。
技術實現思路
本技術的目的是提供一種可軟件調整過流值的過流保護裝置，可以方便地更 改硬件過流保護值，不需要調整硬件電路或更換元器件，使調整過流保護值簡單、方便。本技術的目的是以如下方式實現的現有的控制電路采用的MCU芯片都具有 PWM波形發生的功能，本技術充分利用MCU的此功能，由MCU發生一定頻率但是占空比 不同的PWM波，經過轉換后得到一定的電壓，作為硬件過流保護值，這樣在調整硬件過流保 護值時只需要調整PWM波的占空比即可。MCU芯片的PWM波形輸出端連接整形放大電路，整形放大電路的輸出端接入比較 器的基準電壓輸入端，采集到的電流信號的電壓值接入到比較器的采樣電壓輸入端，比較 器的輸出端為過流信號輸出端。整形放大電路中，由運算放大器集成塊和外圍阻容元件構成運算放大器，PWM波形 輸出端經過RC積分電路和RC濾波電路接入運算放大器輸入端，運算放大器輸出端經過積 分電路整形后的輸出端為PWMREF參考電壓。由運算放大器集成塊接入電源構成比較器，采集到的電流信號的電壓值經過一偏 置電路和RC積分電路后接入到比較器采樣電壓輸入端。由MCU芯片發出PWM波，經過一階RC濾波電路和RC積分電路后，再通過運算放大 器調整得到需要的保護電壓值，運算放大器也起到了保護隔離作用，用于保護MCU芯片。采3集到的電流值經過處理后進入硬件比較電路，同由PWM波產生的電壓值比較，產生過流信號。本技術可通過調節參數的形式更改硬件過流保護比例值，使硬件保護電路更 具備通用性、可調節性。附圖說明附圖是本技術的電路圖。具體實施方式參照附圖，PWM波形信號由MCU發出，是一種占空比可調的波形，根據需要不同的 過流保護值更改相應的功能碼去更改PWM的占空比。在此采用TI公司的TMS28015芯片， 此芯片有8路增強型的PWM波形發生器，可在不影響其他指令運行的情況下持續地發生PWM 波形。對其中一路進行設置，設置其周期寄存器使其發生IkHz的方波，設置比較寄存器可 以更改PWM波形的占空比，在運行過程中，根據需要的硬件比較值換算成相應的占空比，根 據占空比和周期值修改比較寄存器。產生的PWM波形首先經過RC積分電路，將方波轉換為 三角波，然后經過一階有源濾波電路，得到其峰值電壓，再一次經過一積分電路整形后得到 P麗REF參考電壓。此電路中，P麗REF參考電壓和脈沖占空比成線性正比，PWM波形占空比 越高得到的參考電壓越大。MCU芯片的PWM波形輸出端與電源正極之間連接上拉電阻R1，產生一個基準電壓， 并且增強了 PWM波形的輸出能力；MCU芯片的PWM波形輸出端連接一個積分電阻R2，積分電 阻R2的后端與電源地之間連接積分電容C2，積分電阻R2和積分電容C2組成了 RC積分電 路，將矩形的PWM波轉換為三角波；積分電阻R2后端與運算放大器集成塊UlA的輸入端3腳 之間接濾波電阻R3，濾波電阻R3后端與電源地之間接濾波電容C3，運算放大器集成塊UlA 與濾波電阻R3、濾波電容C3構成一有源一階濾波電路，得到三角波的峰值電壓；運算放大 器集成塊UlA的輸出端1腳接限流電阻R5，用于保護運算放大器；限流電阻R5后端與運算 放大器集成塊UlA的另一輸入端2腳之間接調整電阻R4用于硬件調整，可硬件調整參考電 壓值；運算放大器集成塊UlA的4腳和8腳接電源端分別與電源地之間接濾波電容C1、C5 ； 限流電阻R5后端接后積分電阻R6，后積分電阻R6后端與電源地之間接后積分電容C6，后 積分電阻R6與后積分電容C6組成了一積分電路，對得到的峰值電壓積分，得到最終的電壓 值PWMREF。后積分電阻R6后端與電源正極之間接后上拉電阻R7，增強了參考電壓PWMREF 的帶載能力。后上拉電阻R7與電源正極的接點處與電源地之間接濾波電容C4。由運算放大器集成塊U2A接入電源構成比較器，PWMREF信號接入運算放大器集成 塊U2A的基準電壓輸入端3腳，采集到的電流信號的電壓值I經過上拉電阻R9和串接電阻 R8構成的偏置電路與積分電阻RlO和積分電容C7構成的RC積分電路后接入到運算放大器 集成塊U2A輸入端2腳，串接電阻R8前端接采集到的電流信號的電壓值I，串接電阻R8的 后端與上拉電阻R9的一端形成接點，上拉電阻R9的另一端接電源正極，串接電阻R8與上 拉電阻R9的接點接積分電阻R10，積分電阻RlO的后端接入運算放大器集成塊U2A的采樣 電壓輸入端2腳，積分電阻RlO的后端與電源地之間接積分電容C7，運算放大器集成塊U2A 的8腳節電源正供電端與電源地之間接濾波電容C8，U2A的4腳接電源負供電端，運算放大4器集成塊U2A的輸出端1腳與電源正極之間接上拉電阻R11，U2A的輸出端1腳串接后積分 電阻R12，積分電阻R12的后端與電源地之間接后積分電容C9，積分電阻R12與后積分電容 C9的接點為輸出信號0C。運算放大器集成塊U2A作為電壓比較器，將得到的電流值IV和 參考電壓值PWMREF相比較，IV高于PWMREF則U2A輸出低電平報出OC信號；OC信號低電平 有效，供其他電路使用。 附圖中 R1、R2、R3 分別取 10k, C2、C3 分別取 Iuf，R4 取 lk, R6、R7 取 3. 3k，在 PWM 波形占空比為70 %的時候，測量PWMREF值為2. 83v ；在PWM波形占空比為50 %的時候，測量 PWMREF值為2. 47v ；在P麗占空比為30 %的時候，測量P麗REF值為2. 20v ；可以看出產生 的參考電壓和P麗占空比有線性效果。R8、R9、R10分別取lk，C7取330pf，以I為1. 6v時 對應額定電流，則在PWM占空比分別為70%、50%、30%時，過電流保護比例分別為1.8倍、 1. 5倍、1. 2倍，起到了調節保護比例的效果，最終滿足了調整硬件保護值的要求。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種可軟件調整過流值的過流保護裝置，其特征在于：ＭＣＵ芯片的ＰＷＭ波形輸出端連接整形放大電路，整形放大電路的輸出端接入比較器（Ｕ２Ａ）的基準電壓輸入端，采集到的電流信號的電壓值接入到比較器（Ｕ２Ａ）的采樣電壓輸入端，比較器（Ｕ２Ａ）的輸出端為過流信號輸出端。

【技術特征摘要】
一種可軟件調整過流值的過流保護裝置，其特征在于MCU芯片的PWM波形輸出端連接整形放大電路，整形放大電路的輸出端接入比較器(U2A)的基準電壓輸入端，采集到的電流信號的電壓值接入到比較器(U2A)的采樣電壓輸入端，比較器(U2A)的輸出端為過流信號輸出端。2.根據權利要求1所述的可軟件調整過流值的過流保護裝置，其特征在于整形放大 電路中，由運算放大器集成塊(UlA)...

【專利技術屬性】
技術研發人員：姚標舉，高化偉，
申請(專利權)人：曲阜嘉信電氣有限公司，
類型：實用新型
國別省市：37[]