电机保护电路和电机的制作方法

文档序号:10998503
电机保护电路和电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及电源管理技术领域,具体而言,涉及一种电机保护电路和电机。
【背景技术】
[0002] 在运动控制领域,电源开关的闭合或断开都会产生较大的浪涌及尖峰,从而产生 较大的瞬态电流和瞬态电压,对电机及控制电路容易造成损坏或者使电机工作异常。因此, 有必要设计一种过流过压保护电路来防止电流或电压突然增大时对控制电路及电机造成 损坏。
[0003] 针对现有技术中电源保护电路依靠笨重的电感器、电容器、保险丝或瞬态电压抑 制器来防止电源电压电流突变对设备及控制电路的损害的技术问题,目前尚未提出有效的 解决方案。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型实施例提供了一种电机保护电路和电机,以至少解决现有技术中电源 保护电路依靠笨重的电感器、电容器、保险丝或瞬态电压抑制器来防止电源电压电流突变 对设备及控制电路的损害的技术问题。
[0005] 根据本实用新型实施例的一个方面,提供了一种电机保护电路,包括:分压电阻和 采样电阻;控制芯片,分压电阻的一端接入控制芯片,采样电阻的两端都接入控制芯片,用 于根据检测到的分压电阻两端的电压值对电源电压进行稳定处理,和/或根据检测到的流 经采样电阻的电流值产生关断信号;场效应晶体管,栅极接入控制芯片,源极接入采样电阻 的一端连接,用于根据控制芯片产生的关断信号进行关断。
[0006] 根据本实用新型实施例的另一个方面,提供了一种电机,包括:上述电机保护电 路。
[0007] 在本实用新型实施例中,通过控制芯片检测分压电阻两端的电压值,并在判断出 电源输出端输出的电压值大于预设电压值的情况下,将电压值稳定为钳位电压之后输出至 负载,通过控制芯片检测流经采样电阻的电流值,并在判断出电流值大于最大电流值的情 况下,控制连接于电源和负载之间的场效应晶体管关断,从而实现在电压突然增大时,可通 过自身的输出钳位电路,将输出电压稳定为设置的钳位电压,为电机及后级电路提供安全 稳定的工作电压;在电流超出设置的最大阈值电流时,可通过关断外部的MOS关来切断输出 电流,以达到保护后级电路和电机的目的,进一步解决现有技术中电源保护电路依靠笨重 的电感器、电容器、保险丝或瞬态电压抑制器来防止电源电压电流突变对设备及控制电路 的损害的技术问题。通过本申请提供实施例,检测和控制过程简便快捷,整个电机保护电路 成本低,集成度高,实用性强。
【附图说明】

[0008] 此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解,构成本申请的一部分, 本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的不当 限定。在附图中:
[0009] 图1是根据本实用新型实施例的一种电机保护电路的示意图;
[0010] 图2是根据本实用新型实施例的一种可选的电机保护电路的示意图;以及
[0011] 图3是根据本实用新型实施例的另一种可选的电机保护电路的示意图。
【具体实施方式】
[0012] 为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案,下面将结合本实用新型实 施例中的附图,对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的 实施例仅仅是本实用新型一部分的实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实 施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都应 当属于本实用新型保护的范围。
[0013] 需要说明的是,本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语"第一"、 "第二"等是用于区别类似的对象,而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样 使用的数据在适当情况下可以互换,以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这 里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外,术语"包括"和"具有"以及他们的任何变形,意 图在于覆盖不排他的包含,例如,包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备 不必限于清楚地列出的那些步骤或单元,而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、 方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
[0014] 实施例1
[0015] 根据本实用新型实施例,提供了一种电机保护电路实施例,图1是根据本实用新型 实施例的一种电机保护电路的示意图,如图1所示,该电机保护电路:分压电阻11,采样电阻 13,控制芯片15,和场效应晶体管17。
[0016] 其中,控制芯片15,分压电阻11的一端接入控制芯片15,采样电阻13的两端都接入 控制芯片15,用于根据检测到的分压电阻两端的电压值对电源电压进行稳定处理,和/或根 据检测到的流经采样电阻的电流值产生关断信号。
[0017] 具体地,上述预设电压值可以是电机保护电路输出的钳位电压,上述预设电流值 可以是电源线上允许通过的最大电流值。
[0018] 场效应晶体管17,栅极接入控制芯片15,源极接入采样电阻13的一端,用于根据控 制芯片产生的关断信号进行关断。
[0019] 具体地,上述场效应晶体管可以是NMOS管,型号为Π 3Β33Ν25。
[0020] 图2是根据本发明实施例的一种可选的电机保护电路的示意图,如图2所示,控制 芯片的第一管脚可以是FB管脚,第二管脚可以是OUT管脚,第三管脚可以是SNS管脚,第四管 脚可以是GATE管脚,电源的输出端连接电机保护电路的输入端VIN,电机保护电路的输出端 VOUT连接负载,控制芯片的VCC管脚与输入端VIN连接,OUT管脚与输出端VOUT连接,采样电 阻一端与NMOS管Ql的源极连接,并连接控制芯片的SNS管脚,另一端与输出端VOUT连接,并 连接控制芯片的OUT管脚,分压电阻的一端接入控制芯片的FB管脚,另一端与输出端VOUT连 接,NMOS管Ql的漏极与电机保护电路的输入端VIN连接,栅极与控制芯片的GATE管脚连接。
[0021] 在一种可选的方案中,控制芯片可以通过检测FB端口的电势,确定分压电阻两端 的电压值,从而确定电源输出至电机保护电路的电压值,将该电压值与钳位电压进行比较, 如果电源输出的电压值小于等于钳位电压,则说明电源输出的电压值未超过负载的安全电 压,可以直接将该电压值输出至后级的电路和电机;如果电源输出的电压值大于钳位电压, 则说明该电压值超过负载的安全电压,需要进行过压保护,并通过控制芯片的钳位功能,将 输出电压稳定为钳位电压,并通过控制芯片的OUT端口输出至后级的电路和电机。
[0022] 在另一种可选的方案中,控制芯片可以通过检测SNS端口和OUT端口之间的电势 差,确定采样电阻Rl上的电压值,并根据欧姆定律得到流经采样电阻的电流值,从而得到电 源输出的电流值,将该电流值与最大电流值进行比较,如果电源输出的电流值大于最大电 流值,则说明该电流超出负载的安全电流,需要进行过流保护,并通过控制芯片GATE端口控 制NMOS管Ql关断,切断电源与后级的电路和电机之间的电连接,从而切断输出电流。
[0023] 本申请上述实施例中,通过控制芯片检测分压电阻两端的电压值,确定电源输出 端输出的电压,并在判断出电源输出端输出的电压值大于预设电压值的情况下,将电压值 稳定为钳位电压之后输出至负载,通过控制芯片检测流经采样电阻的电流值,确定电源输 出端输出的电流,并在判断出电流值大于最大电流值的情况下,控制连接于电源和负载之 间的场效应晶体管关断,从而实现在电压突然增大时,可通过自身的输出钳位电路,将输出 电压稳定为设置的钳位电压,为电机及后级电路提供安全稳定的工作电压;在电流超出设 置的最大阈值电流时,可通过关断外部的MOS关来切断输出电流,以达到保护后级电路和电 机的目的,进一步解决现有技术中电源保护电路依靠笨重的电感器、电容器、保险丝或瞬态 电压抑制器来防止电源电压电流突变对设备及控制电路的损害的技术问题。通过本申请提 供实施例,检测和控制过程简便快捷,整个电机保护电路成本低,集成度高,实用性强。 [0024] 根据本申请上述实施例,上述控制芯片的类型为LT4363-2。
[0025] 根据本申请上述实施例,分压电阻包括:第一子分压电阻和第二子分压电阻,其 中,第一子分压电阻的一端连接于采样电阻和负载之间,第一子分压电阻的另一端与第二 子分压电阻的一端连接于第一节点Zl,并接入控制芯片的第一管脚,第二子分压电阻的另 一端接地。
[0026] 图3是根据本发明实施例的另一种可选的电机保护电路的示意图,如图3所示,控 制芯片的第一管脚可以是FB管脚,第二管脚可以是OUT管脚,第三管脚可以是SNS管脚,第四 管脚可以是GATE管脚,第五管脚可以是VCC管脚,第六管脚可以是SHDN管脚,第七管脚可以 是OV管脚,第八管脚可以是UV管脚,第十二管脚可以是TMR管脚。在一种可选的方案中,上述 第一子分压电阻可以是电阻R4,第二子分压电阻可以是电阻R5,R4和R5串联连接,R4的另一 端连接控制芯片的OUT管脚,R5的另一端接地,R4和R5的连接点Zl接入控制芯片的FB管脚。
[0027] 根据本申请上述实施例,采样电阻的第一端经由场效应晶体管接入电源,第二端 接入负载,其中,控制芯片的第二管脚接入采样电阻的第二端与负载之间的节点Z2,控制芯 片的第三管脚接入采样电阻的第一端和场效应晶体管的源极之间的节点Z3。
[0028]在一种可选的方案中,如图3所示,上述控制芯片的第二管脚可以是OUT管脚,第三 管脚可以是SNS管脚,采样电阻可以是电阻Rl,采样电阻Rl-端与NMOS管Ql的源极连接,并 接入控制芯片的SNS管脚,另一端与输出端VOUT连接,并接入控制芯片的OUT管脚。
[0029]根据本申请上述实施例,控制芯片还用于根据分压电阻的电阻值,确定预设电压 值;控制芯片还用于根据采样电阻的电阻值,确定预设电流值。
[0031]
[0030] 具体地,可以根据如下公式确定预设电压值和预设电流值:
[0032]
[0033] 其中,Ureg为预设电压值,R4和R5分别为R4和R5的电阻值,I max为预设电流值,RARl 的电阻值。
[0034] 在一种可选的方案中,可以通过改变两个子电阻的电阻值,设置输出的钳位电压, 当子电阻R4的电阻值为49.9ΚΩ,子电阻R5的电阻值为4.7ΚΩ时,根据上述计算公式可以得 到钳位电压为14.8V。可以通过改变采样电阻Rl的电阻值,设置电源线上允许通过的最大电 流值,当采样电阻Rl的电阻值为12.5πιΩ时,根据上述计算公式可以得到最大电流值为4A。
[0035] 根据本申请上述实施例,上述电机保护电路还包括:
[0036] 保护电阻,一端与电源连接,另一端与控制芯片连接。
[0037] 根据本申请上述实施例,保护电阻包括:第一子保护电阻,第二子保护电阻和第三 子保护电阻,其中,第一子保护电阻的一端连接于场效应晶体管的漏极和电源之间,第一子 保护电阻的另一端与第二子保护电阻的一端连接于第二节点Ζ4,并接入控制芯片的第八管 脚,第二子保护电阻的另一端与第三子保护电阻的一端连接于第三节点Ζ5,并接入控制芯 片的第七管脚,第三子保护电阻的另一端接地。
[0038]在一种可选的方案中,如图3所示,上述控制芯片的第七管脚可以是OV管脚,第八 管脚可以是UV管脚,第一子保护电阻,第二子保护电阻和第三子保护电阻可以分别是电阻 R6,电阻R7和电阻R8,R6、R7和R8串联连接,R6的另一端与输入端VIN连接,R8的另一端接地, R6和R7的连接点Ζ4接入控制芯片的UV管脚,R6和R7的连接点Ζ5接入控制芯片的OV管脚。
[0039] 根据本申请上述实施例,控制芯片还用于根据保护电阻的电阻值,确定过压电压 值和欠压电压值;控制芯片还用于在检测到保护电阻两端的电压值大于过压电压值,或者 小于欠压电压值的情况下,发出关断信号。
[0040] 具体地,根据如下公式确定过压电压值和欠压电压值:
[0041]
[0042]
[0043] 其中,Uov为过压电压值,Uuv为欠压电压值,R6,R7和R8分别为保护电阻中的R6,R7和 R8的电阻值。
[0044] 在一种可选的方案中,可以通过改变三个子电阻的电阻值,设置过压电压值和欠 压电压值,当子电阻R6的电阻值为100Κ Ω,子电阻R7的电阻值为11. IK Ω,子电阻R8的电阻 值为IOKΩ时,根据上述计算公式可以得到过压电压值为15.4V,欠压电压值为7.3V。控制芯 片可以在检测到电源输出端输出的电压值之后,进一步判断该电压值是否大于15.4V或者 小于7.3V,如果判断出电压值大于15.4V时,或者判断出电压值小于7.3V时,则通过GATE端 口控制NMOS管Ql关断,切断电源与后级的电路和电机之间的电路,从而切断输出电压。
[0045]根据本申请上述实施例,上述电机保护电路还包括:
[0046]电容,一端接入控制芯片的第十二管脚,另一端接地,用于根据控制芯片发出的充 电信号进行充电。
[0047]在一种可选的方案中,如图3所示,上述控制芯片的第十二管脚可以是TMR管脚,电 容可以是C2,电容C2的一端接控制芯片的TMR管脚,另一端接地。控制芯片可以再检测到电 源输出的电压值大于过压电压值,或者小于欠压电压值时,控制电容C2进行充电,并在充电 的过程中,实时检测电容C2的电压值。
[0048]控制芯片还用于在检测到电容的电压值大于等于第一预设值的情况下,发出关断 信号。
[0049] 具体地,上述第一预设值可以是1.375V。
[0050] 在一种可选的方案中,控制芯片可以在检测到电容C2的电压值到达1.375V时,控 制GATE端口的匪OS管Ql关断,从而切断电源输出端至后级的电路和电机输入端的连接,保 护后级的电路和电机。
[0051] 根据本申请上述实施例,控制芯片还用于控制电容继续进行充电,在充电过程中 当检测到电容的电压值大于等于第二预设值时,控制电容进行放电,在放电过程中当检测 到电容的电压值小于等于第三预设值,且检测到保护电阻两端的电压值和/或流经采样电 阻的电流值满足导通条件时,发出导通信号。
[0052]场效应晶体管还用于根据接收到的导通信号进行导通。
[0053] 具体地,上述第二预设值可以是4.3V,上述第三预设值可以是0.5V。
[0054] 在一种可选的方案中,控制芯片可以在控制匪OS管Ql关断之后,继续控制电容C2 进行充电,并在充电的过程中实时检测电容C2的电压值,当检测到电容C2的电压值达到 4.3V时,控制电容C2进行放电,并在放电过程中实时检测电容C2的电压,当检测到电容C2的 电压值降至0.5V时,控制芯片检测电源输出的电压值是否满足导通条件,或者电源输出的 电流值是否满足导通条件,如果满足导通条件,则控制NMOS管Ql导通。
[0055] 根据本申请上述实施例,控制芯片还用于在场效应晶体管关断之后,开始计时,并 当计时时间到达预设时间,且检测到保护电阻两端的电压值和/或流经采样电阻的电流值 满足导通条件时,发出导通信号。
[0056] 场效应晶体管还用于根据接收到的导通信号进行导通。
[0057] 具体地,上述延时时间可以是控制芯片的冷却时间,可以如下公式确定:
[0058]
[0059] 其中,t为预设时间,&为02的电容值。
[0060] 在一种可选的方案中,当电容C2的电容值为0. UiF时,根据上述公式可以计算得到 冷却时间为336ms,控制芯片可以在匪OS管Ql关断之后,开始计时,当计时时间到达336ms 时,控制芯片检测电源输出的电压值是否满足导通条件,或者电源输出的电流值是否满足 导通条件,如果满足导通条件,则控制NMOS管Ql导通。
[0061] 此处需要说明的是,上述控制芯片根据电容的电压值控制场效应晶体管导通和控 制芯片根据计时时间控制场效应晶体管导通,两种方案的实现效果均为控制芯片在控制 NMOS管Ql关断之后,等待一段冷却时间在控制NMOS管Ql导通。
[0062] 根据本申请上述实施例,控制芯片还用于在检测到保护电阻两端的电压值大于等 于欠压电压值,且小于等于过压电压值的情况下,和/或在检测到流经采样电阻的电流值小 于等于预设电流值的情况下,发出导通信号。
[0063] 在一种可选的方案中,当控制芯片因为判断出电源输出的电压值大于过压电压 15.4V,或者小于7.3V而控制匪OS管Ql关断之后,控制芯片可以在电容C2的电压值降至 0.5V,或者计时时间到达336ms时,判断电源输出的电压值是否大于等于7.3V,且小于等于 15.4V,并在电压值大于等于7.3V,且小于等于15.4V时,控制匪OS管Ql导通;如果电压值小 于7.3V,或者大于15.4V,则需等待电源输出的电压值恢复至7.3V~15.4V范围内再控制 NMOS管Ql导通。
[0064] 在另一种可选的方案中,当控制芯片因为判断出电源输出的电流值大于最大电流 值4A而控制匪OS管Ql关断之后,控制芯片可以在电容C2的电压值降至0.5V,或者计时时间 到达336ms时,判断电源输出的电流值是否小于等于4A,并在电流值小于等于4A时,控制 NMOS管Ql导通;如果电流值大于4A,则需等待电源输出的电流值低于设定的最大电流4A时 再控制NMOS管Ql导通。
[0065] 本申请上述实施例中,在持续过压欠压和过流的情况下,通过切断外接的匪OS管 Q1,使电源的输出端与负载的输入端断开,从而不会损坏保护电路本身,并且当电压电流恢 复正常值时,电源的输出端和负载的输入端会重新导通,使整个电机保护电路工作正常,从 而实现电机保护电路的发生过流过压故障时,具有重新接通功能的目的。
[0066] 根据本申请上述实施例,上述电路还包括:
[0067]第一保护电阻,一端接入控制芯片的第五管脚和第六管脚,另一端连接于场效应 晶体管的漏极和电源之间。
[0068]第二保护电阻,一端接入控制芯片的第四管脚,另一端与场效应晶体管的栅极连 接。
[0069] 保护电容,一端连接于采样电阻和负载之间,另一端接地。
[0070] 在一种可选的方案中,如图3所示,上述控制芯片的第五管脚可以是VCC管脚,第六 管脚可以是SHDN管脚,第一保护电阻可以是电阻R2,第二保护电阻可以是R3,保护电容可以 是Cl,电阻R2的一端与输入端VIN和NMOS管Ql的漏极连接,另一端接入控制芯片的VCC管脚 和SHDN管脚,电阻R3的连接NMOS管Ql的栅极,另一端接入控制芯片的GATE管脚,Cl 一端连接 输出端V0UT,另一端接地,电阻R2和电阻R3用于进行限流,电容Cl用于对电流尖峰进行滤 波。
[0071] 需要说明的是,如图3所示,电阻R2,电阻R3和电容Cl的选择,以及控制芯片VCC管 脚和SHDN管脚的连接方式可以参考linear公司的LT4363数据手册,由于本申请中没有使用 FLT管脚被置低以提示电源系统有异常的功能,因此控制芯片ENOUT管脚和FLT管脚没有进 行连接,实际使用过程中可以根据需要进行连接。
[0072] 根据本发明实施例,提供了一种控制电机保护电路的方法实施例,该方法包括如 下步骤:
[0073]步骤S102,控制芯片检测接入控制芯片的分压电阻两端的电压值,并判断电压值 是否大于预设电压值,和/或检测流经两端都接入控制芯片的采样电阻的电流值,并判断电 流值是否大于预设电流值。
[0074] 具体地,上述控制芯片可以是LT4363-2芯片,上述预设电压值可以是电机保护电 路输出的钳位电压,上述预设电流值可以是电源线上允许通过的最大电流值。
[0075]如图3所示,控制芯片的第一管脚可以是FB管脚,第二管脚可以是OUT管脚,第三管 脚可以是SNS管脚,第四管脚可以是GATE管脚,电源的输出端连接电机保护电路的输入端 VIN,电机保护电路的输出端VOUT连接负载,控制芯片的VCC管脚与输入端VIN连接,OUT管脚 与输出端VOUT连接,采样电阻一端与匪OS管Ql的源极连接,并连接控制芯片的SNS管脚,另 一端与输出端VOUT连接,并连接控制芯片的OUT管脚,分压电阻的一端接入控制芯片的FB管 脚,另一端与输出端VOUT连接,NMOS管Ql的漏极与电机保护电路的输入端VIN连接,栅极与 控制芯片的GATE管脚连接。
[0076]在一种可选的方案中,控制芯片可以通过检测FB管脚的电势,确定分压电阻两端 的电压值,从而确定电源输出端输出至电机保护电路的电压值,将该电压值与钳位电压进 行比较,如果电源输出端输出的电压值大于钳位电压,则说明该电压值超过负载的安全电 压,需要进行过压保护。
[0077]在另一种可选的方案中,控制芯片可以通过检测SNS管脚和OUT管脚之间的电势 差,确定采样电阻上的电压值,并根据欧姆定律得到流经采样电阻的电流值,从而得到电源 输出的电流值,将该电流值与最大电流值进行比较,如果电源输出的电流值大于最大电流 值,则说明该电流超出负载的安全电流,需要进行过流保护。
[0078] 步骤S104,在电压值大于预设电压值的情况下,控制芯片将电压值稳定为预设电 压值之后输出至负载。
[0079] 具体地,上述负载可以是后级的电路和电机。
[0080] 在一种可选的方案中,控制芯片可以在检测电源输出的电压值大于预设电压值, 即出现过压现象时,通过控制芯片的钳位功能,将输出电压稳定为钳位电压,并通过控制芯 片的OUT管脚输出至后级的电路和电机。
[0081] 步骤S106,在电流值大于预设电流值的情况下,控制芯片控制连接于电源和负载 之间的场效应晶体管关断,以断开电源与负载的电连接。
[0082] 具体地,上述场效应晶体管可以是NMOS管。
[0083] 在一种可选的方案中,控制芯片可以在检测电源输出的电流值大于最大电流值, 即出现过流现象时,通过控制芯片GATE管脚控制匪OS管Ql关断,切断电源与后级的电路和 电机之间的电连接,从而切断输出电流。
[0084] 本申请上述实施例中,通过控制芯片检测分压电阻两端的电压值,确定电源输出 端输出的电压,并在判断出电源输出端输出的电压值大于预设电压值的情况下,将电压值 稳定为钳位电压之后输出至负载,通过控制芯片检测流经采样电阻的电流值,确定电源输 出端输出的电流,并在判断出电流值大于最大电流值的情况下,控制连接于电源和负载之 间的场效应晶体管关断,从而实现在电压突然增大时,可通过自身的输出钳位电路,将输出 电压稳定为设置的钳位电压,为电机及后级电路提供安全稳定的工作电压;在电流超出设 置的最大阈值电流时,可通过关断外部的MOS关来切断输出电流,以达到保护后级电路和电 机的目的,进一步解决现有技术中电源保护电路依靠笨重的电感器、电容器、保险丝或瞬态 电压抑制器来防止电源电压电流突变对设备及控制电路的损害的技术问题。通过本申请提 供实施例,检测和控制过程简便快捷,整个电机保护电路成本低,集成度高,实用性强。
[0085] 根据本申请上述实施例,在步骤S102,控制芯片检测接入控制芯片的分压电阻两 端的电压值,并判断电压值是否大于预设电压值,和/或检测流经两端都接入控制芯片的采 样电阻的电流值,并判断电流值是否大于预设电流值之前,上述方法还包括如下步骤:
[0086] 步骤S112,控制芯片根据分压电阻的电阻值,根据如下公式确定预设电压值:
[0087]
[0088]其中,Ureg为预设电压值,R4和R5分别为分压电阻中的第一子分压电阻和第二子分 压电阻的电阻值,第一子分压电阻的一端连接于采样电阻和负载之间,第一子分压电阻的 另一端与第二子分压电阻的一端连接于第一节点Zl,并接入控制芯片的第一管脚,第二子 分压电阻的另一端接地。
[0089]在一种可选的方案中,如图3所示,上述控制芯片的第一管脚可以是FB管脚,第一 子分压电阻可以是R4,第二子分压电阻可以是R5,R4和R5串联连接,R4的另一端连接控制芯 片的OUT管脚,R5的另一端接地,R4和R5的连接点Z1接入控制芯片的FB管脚。可以通过改变 两个子电阻的电阻值,设置输出的钳位电压,当子电阻R4的电阻值为49.9ΚΩ,子电阻R5的 电阻值为4.7ΚΩ时,根据上述计算公式可以得到钳位电压为14.8V。
[0090] 步骤S114,控制芯片根据采样电阻的电阻值,根据如下公式确定预设电流值:
[0091]
[0092]其中,Imax为预设电流值,R1为采样电阻的电阻值,控制芯片的第二管脚接入采样 电阻的第二端与负载之间的节点Z2,控制芯片的第三管脚接入采样电阻的第一端和场效应 晶体管的源极之间的节点Z3。
[0093]在一种可选的方案中,如图3所示,上述控制芯片的第二管脚可以是OUT管脚,第三 管脚可以是SNS管脚,采样电阻可以是电阻Rl,采样电阻Rl-端与NMOS管Ql的源极连接,并 接入控制芯片的SNS管脚,另一端与输出端VOUT连接,并接入控制芯片的OUT管脚。可以通过 改变采样电阻Rl的电阻值,设置电源线上允许通过的最大电流值,当采样电阻Rl的电阻值 为12.5m Ω时,根据上述计算公式可以得到最大电流值为4A。
[0094] 此处需要说明的是,上述步骤S112和步骤S114的执行顺序可以互换,本发明对此 不作具体限定。可选地,控制芯片可以先根据采样电阻的电阻值确定预设电流值,然后在根 据分压电阻的电阻值确定预设电压值。
[0095]根据本申请上述实施例,在步骤S102,控制芯片检测接入控制芯片的分压电阻两 端的电压值之后,上述方法还包括如下步骤:
[0096] 步骤S122,控制芯片判断接入控制芯片的保护电阻两端的电压值是否大于过压电 压值,或者小于欠压电压值。
[0097] 具体地,上述过压电压值和欠压电压值可以根据保护电压的需求进行设置。
[0098] 步骤S124,在保护电阻两端的电压值大于过压电压值,或者小于欠压电压值的情 况下,控制芯片控制场效应晶体管关断。
[0099] 在一种可选的方案中,控制芯片可以在检测到保护电阻两端的电压值之后,进一 步判断该电压值是否大于过压电压值或者小于欠压电压值,如果判断出电压值大于过压电 压值时,或者判断出电压值小于欠压电压值时,则通过GATE管脚控制NMOS管Ql关断,切断电 源与后级的电路和电机之间的电路,从而切断输出电压。
[0100]根据本申请上述实施例,在步骤Sl 22,控制芯片判断接入控制芯片的保护电阻两 端的电压值是否大于过压电压值,或者小于欠压电压值之前,上述方法还包括如下步骤: [0101]步骤S1232,控制芯片根据保护电阻的电阻值,根据如下公式确定过压电压值和欠 压电压值,
[0102]
[0103]
[0104] 其中,保护电阻的一端与电源的输出端连接,另一端与控制芯片连接,Uov为过压电 压值,Uuv为欠压电压值,R6,R 7和R8分别为保护电阻中的第一子电阻,第二子电阻和第三子电 阻的电阻值,第一子保护电阻的一端连接于场效应晶体管的漏极和电源之间,第一子保护 电阻的另一端与第二子保护电阻的一端连接于第二节点Z4,并接入控制芯片的第八管脚, 第二子保护电阻的另一端与第三子保护电阻的一端连接于第三节点Z5,并接入控制芯片的 第七管脚,第三子保护电阻的另一端接地。
[0105] 在一种可选的方案中,如图3所示,上述控制芯片的第七管脚可以是OV管脚,第八 管脚可以是UV管脚,第一子保护电阻,第二子保护电阻和第三子保护电阻可以分别是电阻 R6,电阻R7和电阻R8,R6、R7和R8串联连接,R6的另一端与输入端VIN连接,R8的另一端接地, R6和R7的连接点Z4接入控制芯片的UV管脚,R6和R7的连接点Z5接入控制芯片的OV管脚。可 以通过改变三个子电阻的电阻值,设置过压电压值和欠压电压值,当子电阻R6的电阻值为 100ΚΩ,子电阻R7的电阻值为11.1ΚΩ,子电阻R8的电阻值为10ΚΩ时,根据上述计算公式可 以得到过压电压值为15.4V,欠压电压值为7.3V。
[0106] 根据本申请上述实施例,步骤S106,控制芯片控制场效应晶体管关断包括如下步 骤:
[0107] 步骤S1062,控制芯片控制接入控制芯片的第十二管脚的电容进行充电,并检测电 容的电压值。
[0108] 在一种可选的方案中,如图3所示,上述控制芯片的第十二管脚可以是TMR管脚,电 容可以是C2,电容C2的一端接控制芯片的TMR端,另一端接地。控制芯片可以再检测到电源 输出的电压值大于过压电压值,或者小于欠压电压值时,控制电容C2进行充电,并在充电的 过程中,实时检测电容C2的电压值。
[0109] 步骤S1064,在电容的电压值大于等于第一预设值的情况下,控制芯片控制场效应 晶体管关断。
[0110] 具体地,上述第一预设值可以是1.375V。
[0111] 在一种可选的方案中,控制芯片可以在检测到电容C2的电压值到达1.375V时,控 制GATE管脚的匪OS管Ql关断,从而切断电源输出端至后级的电路和电机输入端的连接,保 护后级的电路和电机。
[0112] 根据本申请上述实施例,在步骤S106,控制芯片控制场效应晶体管关断之后,上述 方法还包括如下步骤:
[0113]步骤S132,控制芯片控制电容继续进行充电,并实时检测电容在充电过程中的电 压值。
[0114] 在一种可选的方案中,控制芯片可以在控制匪OS管Ql关断之后,继续控制电容C2 进行充电,并在充电的过程中实时检测电容C2的电压值。
[0115]步骤S134,在充电过程中,当电容的电压值大于等于第二预设值时,控制芯片控制 电容进行放电,并继续检测电容在放电过程中的电压值。
[0116] 具体地,上述第二预设值可以是4.3V。
[0117] 在一种可选的方案中,控制芯片可以当检测到电容C2的电压值达到4.3V时,控制 电容C2进行放电,并在放电过程中实时检测电容C2的电压。
[0118] 步骤S136,在放电过程中,当电容的电压值小于等于第三预设值,且检测到保护电 阻两端的电压值和/或流经采样电阻的电流值满足导通条件时,控制芯片控制场效应晶体 管导通。
[0119] 具体地,上述第三预设值可以是0.5V。
[0120] 在一种可选的方案中,控制芯片可以当检测到电容C2的电压值降至0.5V时,控制 芯片检测电源输出的电压值是否满足导通条件,或者电源输出的电流值是否满足导通条 件,如果满足导通条件,则控制NMOS管Ql导通。
[0121] 根据本申请上述实施例,在步骤S106,控制芯片控制场效应晶体管关断之后,上述 方法还包括如下步骤:
[0122] 步骤S142,控制芯片开始计时,当计时时间到达预设时间,且检测到保护电阻两端 的电压值和/或流经采样电阻的电流值满足导通条件时,控制场效应晶体管导通,其中,预 设时间可以根据如下公式确定:
[0123]
[0124] 其中,t为预设时间,(:2为电容的电容值,电容的一端接入控制芯片的第十二管脚, 另一端接地。
[0125] 具体地,上述延时时间可以是控制芯片的冷却时间。
[0126] 在一种可选的方案中,当电容C2的电容值为0. UiF时,根据上述公式可以计算得到 冷却时间为336ms,控制芯片可以在匪OS管Ql关断之后,开始计时,当计时时间到达336ms 时,控制芯片检测电源输出的电压值是否满足导通条件,或者电源输出的电流值是否满足 导通条件,如果满足导通条件,则控制NMOS管Ql导通。
[0127] 此处需要说明的是,上述步骤S132至S136和步骤S142两种方案的实现方式不同, 但是本质都是控制芯片在控制NMOS管Ql关断之后,需要等待一段时间在控制匪OS管Ql导 通,因此可以根据实际电路的需要选择两种方案中的任意一种。
[0128] 根据本申请上述实施例,控制芯片控制场效应晶体管导通包括如下步骤:
[0129] 步骤S152,控制芯片判断接入控制芯片的保护电阻两端的电压值是否大于等于欠 压电压值,且小于等于过压电压值,其中,在接入控制芯片的保护电阻两端的电压值大于等 于欠压电压值,且小于等于过压电压值的情况下,控制场效应晶体管导通。
[0130] 在一种可选的方案中,当控制芯片因为判断出电源输出的电压值大于过压电压 15.4V,或者小于7.3V而控制匪OS管Ql关断之后,控制芯片可以在电容C2的电压值降至 0.5V,或者计时时间到达336ms时,判断电源输出的电压值是否大于等于7.3V,且小于等于 15.4V,并在电压值大于等于7.3V,且小于等于15.4V时,控制匪OS管Ql导通;如果电压值小 于7.3V,或者大于15.4V,则需等待电源输出的电压值恢复至7.3V~15.4V范围内再控制 NMOS管Ql导通。
[0131] 步骤S154,控制芯片判断流经采样电阻的电流值是否小于等于预设电流值,其中, 在流经采样电阻的电流值小于等于预设电流值的情况下,控制场效应晶体管导通。
[0132] 在一种可选的方案中,当控制芯片因为判断出电源输出的电流值大于最大电流值 4A而控制NMOS管Ql关断之后,控制芯片可以在电容C2的电压值降至0.5V,或者计时时间到 达336ms时,判断电源输出的电流值是否小于等于4A,并在电流值小于等于4A时,控制匪OS 管Ql导通;如果电流值大于4A,则需等待电源输出的电流值低于设定的最大电流4A时再控 制NMOS管Ql导通。
[0133] 本申请上述实施例中,在持续过压欠压和过流的情况下,通过切断外接的匪OS管 Q1,使电源的输出端与负载的输入端断开,从而不会损坏保护电路本身,并且当电压电流恢 复正常值时,电源的输出端和负载的输入端会重新导通,使整个电机保护电路工作正常,从 而实现电机保护电路的发生过流过压故障时,具有重新接通功能的目的。
[0134] 实施例2
[0135] 根据本实用新型实施例,提供了一种电机,该电机包括实施例1中提供的电机保护 电路。
[0136] 上述本实用新型实施例序号仅仅为了描述,不代表实施例的优劣。
[0137] 在本实用新型的上述实施例中,对各个实施例的描述都各有侧重,某个实施例中 没有详述的部分,可以参见其他实施例的相关描述。
[0138] 以上所述仅是本实用新型的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技 术人员来说,在不脱离本实用新型原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和 润饰也应视为本实用新型的保护范围。
【主权项】
1. 一种电机保护电路,其特征在于,包括: 分压电阻和采样电阻; 控制芯片,所述分压电阻的一端接入所述控制芯片,所述采样电阻的两端都接入所述 控制芯片,用于根据检测到的所述分压电阻两端的电压值对电源电压进行稳定处理,和/或 根据检测到的流经所述采样电阻的电流值产生关断信号; 场效应晶体管,栅极接入所述控制芯片,源极接入所述采样电阻的一端,用于根据所述 控制芯片产生的所述关断信号进行关断。2. 根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述控制芯片的类型为LT4363-2。3. 根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述分压电阻包括:第一子分压电阻和第 二子分压电阻,其中,所述第一子分压电阻的一端连接于所述采样电阻和负载之间,所述第 一子分压电阻的另一端与所述第二子分压电阻的一端连接于第一节点,并接入所述控制芯 片的第一管脚,所述第二子分压电阻的另一端接地。4. 根据权利要求1所述的电路,其特征在于,所述采样电阻的第一端经由所述场效应晶 体管接入电源,第二端接入负载,其中,所述控制芯片的第二管脚接入所述采样电阻的第二 端与负载之间的节点,所述控制芯片的第三管脚接入所述采样电阻的第一端和所述场效应 晶体管的源极之间的节点。5. 根据权利要求2所述的电路,其特征在于, 所述控制芯片还用于根据所述分压电阻的电阻值,确定预设电压值; 所述控制芯片还用于根据所述采样电阻的电阻值,确定预设电流值。6. 根据权利要求2所述的电路,其特征在于,所述电路还包括: 保护电阻,一端与所述电源连接,另一端与所述控制芯片连接。7. 根据权利要求6所述的电路,其特征在于,所述保护电阻包括:第一子保护电阻,第二 子保护电阻和第三子保护电阻,其中,所述第一子保护电阻的一端连接于所述场效应晶体 管的漏极和所述电源之间,所述第一子保护电阻的另一端与所述第二子保护电阻的一端连 接于第二节点,并接入所述控制芯片的第八管脚,所述第二子保护电阻的另一端与所述第 三子保护电阻的一端连接于第三节点,并接入所述控制芯片的第七管脚,第三子保护电阻 的另一端接地。8. 根据权利要求6所述的电路,其特征在于, 所述控制芯片还用于根据所述保护电阻的电阻值,确定过压电压值和欠压电压值; 所述控制芯片还用于根据在检测到所述保护电阻两端的电压值大于所述过压电压值, 或者小于所述欠压电压值的情况下,发出所述关断信号。9. 根据权利要求2所述的电路,其特征在于,所述电路还包括: 电容,一端接入所述控制芯片的第十二管脚,另一端接地,用于根据控制芯片发出的充 电信号进行充电; 所述控制芯片还用于在检测到所述电容的电压值大于等于预设值的情况下,发出所述 关断信号。10. 根据权利要求1至9中任意一项所述的电路,其特征在于, 所述控制芯片还用于在所述场效应晶体管关断之后,控制电容继续进行充电; 所述控制芯片还用于当检测到电容的电压值大于等于第二预设值时,控制所述电容进 行放电; 所述场效应晶体管还用于根据接收到的导通信号进行导通。11. 根据权利要求10所述的电路,其特征在于,所述控制芯片还用于当检测到所述电容 两端的电压值小于等于第三预设值时,在检测到保护电阻两端的电压值大于等于欠压电压 值,且小于等于过压电压值的情况下,和/或在检测到流经所述采样电阻的电流值小于等于 预设电流值的情况下,发出所述导通信号。12. 根据权利要求1至9中任意一项所述的电路,其特征在于, 所述控制芯片还用于在所述场效应晶体管关断之后,开始计时; 所述场效应晶体管还用于根据接收到的导通信号进行导通。13. 根据权利要求12所述的电路,其特征在于,所述控制芯片还用于当计时时间到达预 设时间时,在检测到保护电阻两端的电压值大于等于欠压电压值,且小于等于过压电压值 的情况下,和/或在检测到流经所述采样电阻的电流值小于等于预设电流值的情况下,发出 所述导通信号。14. 根据权利要求2所述的电路,其特征在于,所述电路还包括: 第一保护电阻,一端接入所述控制芯片的第五管脚和第六管脚,另一端连接于所述场 效应晶体管的漏极和电源之间; 第二保护电阻,一端接入所述控制芯片的第四管脚,另一端与所述场效应晶体管的栅 极连接; 保护电容,一端连接于所述采样电阻和负载之间,另一端接地。15. -种电机,其特征在于,包括权利要求1至14中任意一项所述的电机保护电路。
【专利摘要】本实用新型公开了一种电机保护电路和电机。其中,该电机保护电路包括:分压电阻和采样电阻;控制芯片,分压电阻的一端接入控制芯片,采样电阻的两端都接入控制芯片,用于根据检测到的分压电阻两端的电压值对电源电压进行稳定处理,和/或根据检测到的流经采样电阻的电流产生关断信号;场效应晶体管,栅极接入控制芯片,源极接入采样电阻的一端,用于根据控制芯片产生的关断信号进行关断。本实用新型解决了现有技术中电源保护电路依靠笨重的电感器、电容器、保险丝或瞬态电压抑制器来防止电源电压电流突变对设备及控制电路的损害的技术问题。
【IPC分类】H02H7/09
【公开号】CN205385285
【申请号】CN201521142559
【发明人】不公告发明人
【申请人】深圳光启合众科技有限公司
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2015年12月31日
再多了解一些
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