快速电流短路保护电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种快速电流短路保护电路，该电路由基准电压电路、电压窗口比较电路、信号锁存输出电路及上电保护输出电路连接组成。基准电压电路由电阻R1、R2、R3、无极性电容C1、C2连接组成；电压窗口比较电路由电压比较器U1A、U1B、U1C、U1D、电阻R4、R5、无极性电容C3及二极管D1连接组成；信号锁存输出电路由二输入与非门U2A、U2B、U2C连接组成；上电保护信号输出电路由电阻R6、有极性电容E1、二输入与非门U2D连接组成。本实用新型电路结构简单，设计合理，响应速度快、实用性强，制造成本低，使用能耗低，电路调整简单，性能稳定可靠，适用范围广泛。
【专利说明】快速电流短路保护电路
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种电流短路保护电路，特别涉及一种快速电流短路保护电路。
【背景技术】
[0002]目前，在大功率变频器、逆变器通用电路中，对功率器件的电流短路保护多采用带电流短路保护功能的成品隔离驱动器件或驱动板，其成本高昂，无法在低成本小功率的产品中大量使用。而一些低成本的电流短路保护电路则多采用比较电流传感器输出信号，检出超过标定电流的瞬间信号，触发微处理器外部中断，再由微处理器切断对功率器件的控制，达到保护功率器件的目的，这种短路保护电路的模式其响应的速度与微处理器的运行速度，软件编写、外部硬件响应速度和超标电流信号持续时间等多个环节相关，而且这种保护电路通常不具备上电保护措施。在实际使用过程中，这种保护电路由于软硬件环路过多，保护失败的几率很高，在使用上存在很大的安全隐患。
[0003]因此，提供一种结构简单、设计合理、应用简便、效果显著的快速电流短路保护电路，是该【技术领域】科研人员应该着手解决的问题之一。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的在于克服上述的不足之处，提供一种电路结构简单，设计合理，响应速度快，实用型强，制造成本低，性能稳定可靠，适用范围广的快速电流短路保护电路。
[0005]为实现上述目的本实用新型所采用的技术方案是:一种快速电流短路保护电路，其特征在于该电路由基准电压电路、电压窗口比较电路、信号锁存输出电路及上电保护输出电路连接组成；
[0006]所述基准电压电路由电阻Rl、R2、R3、电容Cl、C2连接组成；所述电压窗口比较电路由电压比较器U1A、U1B、U1C、U1D、电阻R4、R5、电容C3及二极管Dl连接组成；所述信号锁存输出电路由二输入与非门U2A、U2B连接的RS触发器和二输入与非门U2C连接的非门电路组成；所述上电保护信号输出电路由电阻R6、电容E1、二输入与非门U2D连接组成。
[0007]本实用新型的有益效果是:该快速电流短路保护电路是对变频器或逆变器三相输出电流中的两项或全部三相进行电流采集，对全部的三相功率输出器件进行保护；其电路设计简单、合理，响应速度快，适用性强，制造成本低，使用能耗低，不易干扰其它电路或被其它电路干扰；且电路调整简单，性能稳定可靠，适用范围广泛。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为本实用新型电路的原理图。
【具体实施方式】
[0009]以下结合附图和较佳的实施例，对依据本实用新型提供的【具体实施方式】、结构、特征详述如下:[0010]参见图1，一种快速电流短路保护电路，该电路由基准电压电路、电压窗口比较电路、信号锁存输出电路及上电保护输出电路连接组成；
[0011]所述基准电压电路由电阻Rl、R2、R3、无极性电容Cl、C2连接组成；所述电压窗口比较电路由电压比较器U1A、U1B、U1C、U1D、电阻R4、R5、无极性电容C3及二极管Dl连接组成；所述信号锁存输出电路由二输入与非门U2A、U2B连接的RS触发器和二输入与非门U2C连接的非门电路组成；所述上电保护信号输出电路由电阻R6、有极性电容E1、二输入与非门U2D连接组成。
[0012]该电路设有二个输入端、二个输出端和电源正负输入端；电路分为以下四个部分。
[0013]第一部分为基准电压电路:基准电压电路为电阻Rl的一端连接至正电源，电阻Rl的另一端与电阻R2 —端连接并且和无极性电容Cl的一端连接引出正基准电压源+Ref，无极性电容Cl的另一端连接至电源地，对正基准电压源进行滤波；电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接并且和无极性电容C2的一端连接引出负基准电压源-Ref，无极性电容C2的另一端连接到电源地，对负基准电压源进行滤波；电阻R3的另一端连接到负电源。
[0014]第二部分为电压窗口比较电路:IV相电压窗口比较电路为电压比较器UlA负输入端第6脚连接电压比较器UlB正输入端第5脚引出标号为IV的电压检测输入端，电压比较器UlA正输入端第7脚连接到正基准电压源+Ref，作为电压窗口比较器比较电压上限，电压比较器UlB负输入端第4脚连接负基准电压源-Ref，作为电压窗口比较器比较电压下限；IW相电压窗口比较电路为电压比较器UlC正输入端第9脚连接电压比较器UlD负输入端第10脚引出标号为IW的电压检测输入端，电压比较器UlC负输入端第8脚连接负基准电压源-Ref，作为电压窗口比较器比较电压下限，电压比较器UlD正输入端第11脚连接正基准电压源+Ref，作为电压窗口比较器比较电压上限；电压比较器UlA的开漏输出端第I脚、电压比较器UlB的开漏输出端第2脚、电压比较器UlC的开漏输出端第14脚和电压比较器UlD的开漏输出端第13脚连接到一起，引出逻辑或关系并且标号为OCO的电压比较信号开漏输出端。电阻R4的一端连接到正电源，电阻R4的另一端与二极管Dl的阳极连接并且连接到标号为OCO的电压比较信号开漏输出端，二极管Dl的阴极和电阻R5的一端连接并且和无极性电容C3的一端连接，引出标号为OA的短路报警信号端，电阻R5的另一端和无极性电容C3的另一端连接到电源地，电阻R4、R5对正电源进行分压，以获得符合逻辑电路处理的信号，二极管Dl在比较电路输出低信号时，避免比较电路对数字电路输出负电压信号，无极性电容C3对输出信号进行滤波，防止干扰对电路产生影响使电路误动作。
[0015]第三部分为信号锁存输出电路:该部分由二输入与非门U2A、U2B连接的RS触发器和二输入与非门U2C连接的非门电路组成。二输入与非门U2A的一个输入端第I脚为RS触发器置位端，在保护电路动作后处理器可对此信号输入端注入一个低电平信号，使保护电路恢复至正常工作状态。二输入与非门U2B的一个输入端第5脚为清零端，连接到标号为OA的短路信号输出端,二输入与非门U2B的输出端第6脚为信号锁存输出端，当标号为OA的短路信号输出端输出低电平信号时，此输出端输出高电平信号并锁存。二输入与非门U2C的两个输入端第9脚和第10脚短接使二输入与非门U2C成为信号反向器，U2C的两个输入端连接至RS触发器组件U2B的第6脚，将锁存的信号经U2C的第8脚反向输出标号为Err的低电平报警信号供微处理器检测使用。
[0016]第四部分为上电保护信号输出电路:该部分由电阻R6的一端连接数字电路电源，电阻R6的另一端连接有极性电容El的阳极引出上电保护信号连接到二输入与非门U2D —个输入端第13脚，二输入与非门U2D另一个输入端第12脚与二输入与非门U2C的输出端第8脚连接，二输入与非门U2D的输出端第11脚引出标号为CS的总线控制信号，电容El的第2脚接电源地；只有在上电保护信号和短路保护信号均正常的情况下才使能总线驱动器件，使能微处理器对功率器件的信号控制。即当电路处于上电复位或短路报警信号有效时，总线控制信号为高电平，禁能总线驱动器件，以硬件方式切断微处理器对功率器件的控制信号，使功率器件可靠截止，从而达到保护效果。
[0017]上述参照实施例对快速电流短路保护电路进行详细的描述，是说明性的而不是限定性的，因此在不脱离本实用新型总体构思下的变化和修改，应属于本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种快速电流短路保护电路，其特征在于该电路由基准电压电路、电压窗口比较电路、信号锁存输出电路及上电保护输出电路连接组成； 所述基准电压电路由电阻Rl、R2、R3、电容Cl、C2连接组成；所述电压窗口比较电路由电压比较器U1A、U1B、U1C、U1D、电阻R4、R5、电容C3及二极管Dl连接组成；所述信号锁存输出电路由二输入与非门U2A、U2B连接的RS触发器和二输入与非门U2C连接的非门电路组成；所述上电保护信号输出电路由电阻R6、电容E1、二输入与非门U2D连接组成； 所述基准电压电路为电阻Rl的一端连接至正电源，电阻Rl的另一端与电阻R2 —端连接并且和电容Cl的一端连接引出正基准电压源+Ref，电容Cl的另一端连接至电源地，对正基准电压源进行滤波；电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接并且和电容C2的一端连接引出负基准电压源-Ref，电容C2的另一端连接到电源地，对负基准电压源进行滤波；电阻R3的另一端连接到负电源； 所述电压窗口比较电路IV相为电压比较器UlA负输入端第6脚连接电压比较器UlB正输入端第5脚引出标号为IV的电压检测输入端，电压比较器UlA正输入端第7脚连接到正基准电压源+Ref，作为电压窗口比较器比较电压上限，电压比较器UlB负输入端第4脚连接负基准电压源-Ref，作为电压窗口比较器比较电压下限；电压窗口比较电路IW相为电压比较器UlC正输入端第9脚连接电压比较器UlD负输入端第10脚引出标号为IW的电压检测输入端，电压比较器UlC负输入端第8脚连接负基准电压源-Ref，作为电压窗口比较器比较电压下限，电压比较器UlD正输入端第11脚连接正基准电压源+Ref，作为电压窗口比较器比较电压上限；电压比较器UlA的开漏输出端第I脚、电压比较器UlB的开漏输出端第2脚、电压比较器UlC的开漏输出端第14脚和电压比较器UlD的开漏输出端第13脚连接到一起，引出逻辑或关系并且标号为OCO的电压比较信号开漏输出端；电阻R4的一端连接到正电源，电阻R4的另一端与二极管Dl的阳极连接并且连接到标号为OCO的电压比较信号开漏输出端，二极管Dl的阴极和电阻R5的一端连接并且和电容C3的一端连接，引出标号为OA的短路报警信号端，电阻R5的另一端和电容C3的另一端连接到电源地，电阻R4、R5对正电源进行分压，以获得符合逻辑电路处理的信号，二极管Dl在比较电路输出低信号时，避免比较电路对数字电路输出负电压信号，电容C3对输出信号进行滤波，防止干扰对电路产生影响使电路误动作； 所述信号锁存输出电路中二输入与非门U2A的一个输入端第I脚为RS触发器置位端，在保护电路动作后处理器可对此信号输入端注入一个低电平信号，使保护电路恢复至正常工作状态；二输入与非门U2B的一个输入端第5脚为清零端，连接到标号为OA的短路信号输出端，二输入与非门U2B的输出端第6脚为信号锁存输出端，当标号为OA的短路信号输出端输出低电平信号时，此输出端输出高电平信号并锁存；二输入与非门U2C的两个输入端第9脚和第10脚短接使二输入与非门U2C成为信号反向器，U2C的两个输入端连接至RS触发器组件U2B的第6脚，将锁存的信号经U2C的第8脚反向输出标号为Err的低电平报警信号供微处理器检测使用； 所述上电保护信号输出电路由电阻R6的一端连接数字电路电源，电阻R6的另一端连接电容El的阳极引出上电保护信号连接到二输入与非门U2D—个输入端第13脚，二输入与非门U2D另一个输入端第12脚与二输入与非门U2C的输出端第8脚连接，二输入与非门U2D的输出端第11脚引出标号为CS的总线控制信号，电容El的阴极接电源地。
【文档编号】H02H3/08GK203800559SQ201320840880
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2013年12月19日 优先权日:2013年12月19日
【发明者】王剑锋, 韩永清, 杨勇, 张晓野, 王玉礼, 杨江华 申请人:天津诺尔电气股份有限公司