一种磁悬浮离心式鼓风机专用电源的过流保护电路的制作方法

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种磁悬浮离心式鼓风机专用电源的过流保护电路。

背景技术：

随着电力电子技术的飞速发展，作为其关键技术的mosfet、igbt等大功率器件因其出色的高频开关特性而被广泛地应用于通信、电子等各种领域。但它们作为一种大功率的复合器件，具有较弱的承受短时过载的能力。当工作中因过压或过流而使管内能量积聚时，极容易引起雪崩并损坏器件。因而在实际应用中过流保护技术一直是影响功率器件装置可靠、稳定运行的关键。

本发明涉及的电源主要是磁轴承线圈控制器的供电电源，输入电压范围为330vdc~700vdc，输出特性为300vdc/5a。由于该电源输入电压范围比较宽，输出功率较大；并且，电源在磁悬浮鼓风机上电瞬间、转子悬浮瞬间输出电流有较大过冲，输出电压有明显的台阶和回沟现象，甚至在转子悬浮瞬间电源300v输出瞬间被切断，造成转子失稳后撞磁轴承，损坏风机。针对这种工况，一般有以下几点想法：

1.增强电源的冗余能力，或将电源并联使用。如此，输出电流被提高了，但远远超出了磁轴承正常工作时的工作电流，电源利用率不足50%，既是一种浪费，电源长期轻载也对不利于电源安全稳定工作。

2.将300v输出后增加充电回路，当300v输出在出现过流瞬间被切断后，充电回路可以持续维持300v一段时间待风机停机。但充电所需的充电电容很大，且很难维持磁轴承所需的高功率。

3.提高输出过流的动作保护点。由于转子悬浮瞬间产生的电流过冲每次都不一样，难以确定其过冲的峰值而无法确定动作保护值。另外，将输出过流动作保护值一味抬高将影响电源的安全保护灵敏度，当真正的输出短路出现而电源又没有及时保护。

4.将电源设计为恒流源输出，300v电源持续输出8a，输出超出此电流时输出电压慢慢降低；当输出电流回落后，电压也随着上升至300v。但此上升和跌落时间要求很短，且当300v跌至一定幅值时磁轴承控制器就会先失效。

综上几点分析提出本发明设计的方法：提高检测过流信号的持续时间，检测过流信号产生的次数，从而形成输出过流保护的策略。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种磁悬浮离心式鼓风机专用电源的过流保护电路，能够解决磁悬浮鼓风机在磁轴承悬浮瞬间出现短暂的过流时，原给保护轴承控制器供300v电压的专用电源出现切断300v输出而导致转子撞保护轴承故障，从而导致风机传动机构等易损坏的技术问题。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

包括：过流信号采样调理电路、2.5v基准电压源、比较器、cpld芯片、专用电源主控芯片；过流信号经过所述过流信号采样调理电路，输出至比较器的“-”端与连接在比较器“+”端的基准电压进行比较；所述cpld芯片包括消抖电路、锁存器电路、信号展宽电路、过流信号计数电路；

所述消抖电路将检测到的过流信号延迟1.28微秒，将干扰信号滤出，防止误保护，所述锁存器电路将经过滤后的过流信号状态锁存于sr锁存器里，所述信号展宽电路即是将过流信号展宽5.24ms，提高检测过流信号的持续时间，所述过流信号计数电路即是根据过流信号产生的次数决定是否进行输出过流保护的动作。

进一步地，所述消抖电路包括时钟计数器（inst241）、八个d-q端顺序级联的d触发器，八个d触发器均分为两组，每组第一个d触发器的cp端与时钟分频计数器(inst241)的qc输出端电连接；第一组第一个d触发器(inst236)的d端与过流信号glxh1电连接；

第一组第一个d触发器(inst236)的q端分别与非门（inst247）和与门（inst246）的输入端连接；

第二组最后一个d触发器(inst240)的q端分别与非门(inst248)和与门（inst245）的输入端连接；

当出现过流信号时，在时钟信号clk的第一个上升沿，第一组第一个d触发器(inst236)输出低电平，第二个d触发器(inst235)在时钟信号clk的第二个上升沿输出低电平，依次类推第八个d触发器(inst240)在时钟信号clk的第八个上升沿输出低电平，将过流信号延迟1.28微秒，小于此延时时间的视为干扰信号。

进一步地，所述锁存器电路包括两个非门、两个与门和两个与非门组成一个sr锁存器，所述锁存器电路的输入信号in1、in2分别经过非门（inst247）和非门（inst248）分别与与门（inst245）的两个输入端连接，同时直接与另一与门（inst246）的两个输入端连接，与门（inst245）的输出端与与非门（inst249）的一个输入端连接，另一输入端与与非门（inst250）输出端连接；与门（inst246）的输出端与与非门（inst250）的输入端连接，与非门（inst250）的另一输入端和与非门（inst249）的输出端连接作为sr锁存器的信号输出端out3连接过流信号展宽电路的输入端以及过流信号计数电路的输入端；

进一步地，所述信号展宽电路包括两个d触发器、四个四位同步二进制可预置计数器74161计数器和三个非门，所述d触发器（inst251）的cp端与非门（inst262）的输出端连接，非门（inst262）的输入端in3即是sr锁存器的输出out3，所述d触发器（inst251）的q端与第一个计数器（inst252）的en计数控制端及另一非门（inst261）的输入端连接，第一个计数器（inst252）的rco进位输出端与相邻的第二个计数器（inst254）的en计数控制端连接，四个计数器依次连接；其中第一个计数器（inst252）、第二个计数器（inst254）和第四个计数器（inst264）的clrn端所述触发器（inst251）的clrn端连接，第三个计数器（inst253）的clrn与非门（inst263）的输出端连接，第四个计数器（inst264）的rco进位输出端与另一d触发器（inst260）的d端连接，所述d触发器（inst251）的q端经非门（inst261）与所述过流信号计数电路的输入端连接，所述d触发器（inst260）的cp端与所述四个计数器的clk端与时钟分频计数器(inst241)的qb输出端电连接。

进一步地，所述过流信号计数电路输入端与专用电源主控芯片发出的清零信号clear连接，分别经过两个非门后分别连接两个计数器的clrn端，所述展宽电路的输出端out4与所述过流信号计数电路的输入端连接，同时计数器（inst272）的clk端与或门（inst267）的一个输入端连接，或门（inst267）的另一个输入端与计数器（inst266）的输出端连接，所述或门（inst267）的输出端与所述计数器（inst266）的clk连接，所述过流信号计数电路的输出端out5、out6与所述专用电源产生功率管驱动信号电路的输入端连接。

进一步地，当过流信号检测到一次时，所述计数器74161计数一次，由电源主控芯片定时发出清零信号给cpld输入i/o口，清除计数；当连续两次检测到过流信号时，所述计数器74161计数至0010，qb输出端锁定输出高电平，并将此锁死信号经反向后输出给电源功率管驱动信号使能端，关断功率管驱动信号，实现输出过流保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1是本发明的电路原理框图。

图2是消抖电路。

图3是锁存器电路。

图4是信号展宽电路。

图5是过流信号计数电路。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。下文中将详细描述本发明的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本发明实施例提供一种磁悬浮离心式鼓风机专用电源的过流保护电路，

如图1所示，包括：过流信号采样调理电路、2.5v基准电压源、比较器、cpld芯片、专用电源主控芯片；

过流信号经过所述过流信号采样调理电路，输出至比较器的“-”端与连接在比较器“+”端的基准电压进行比较；

所述cpld芯片包括消抖电路、锁存器电路、信号展宽电路、过流信号计数电路；

所述消抖电路将检测到的过流信号延迟1.28微秒，将干扰信号滤出，防止误保护，所述锁存器电路将经过滤后的过流信号状态锁存于sr锁存器里，所述信号展宽电路即是将过流信号展宽5.24ms，提高检测过流信号的持续时间，所述过流信号计数电路即是根据过流信号产生的次数决定是否进行输出过流保护的动作。

如图2所示，所述消抖电路包括时钟计数器（inst241）、八个d-q端顺序级联的d触发器，八个d触发器均分为两组，每组第一个d触发器的cp端与时钟分频计数器(inst241)的qc输出端电连接；第一组第一个d触发器(inst236)的d端与过流信号glxh1电连接；

第一组第一个d触发器(inst236)的q端分别与非门（inst247）和与门（inst246）的输入端连接；

第二组最后一个d触发器(inst240)的q端分别与非门(inst248)和与门（inst245）的输入端连接；

当出现过流信号时，在时钟信号clk的第一个上升沿，第一组第一个d触发器(inst236)输出低电平，第二个d触发器(inst235)在时钟信号clk的第二个上升沿输出低电平，依次类推第八个d触发器(inst240)在时钟信号clk的第八个上升沿输出低电平，将过流信号延迟1.28微秒，小于此延时时间的视为干扰信号。

如图3所示，所述锁存器电路包括两个非门、两个与门和两个与非门组成一个sr锁存器，所述锁存器电路的输入信号in1、in2分别经过非门（inst247）和非门（inst248）分别与与门（inst245）的两个输入端连接，同时直接与另一与门（inst246）的两个输入端连接，与门（inst245）的输出端与与非门（inst249）的一个输入端连接，另一输入端与与非门（inst250）输出端连接；与门（inst246）的输出端与与非门（inst250）的输入端连接，与非门（inst250）的另一输入端和与非门（inst249）的输出端连接作为sr锁存器的信号输出端out3连接过流信号展宽电路的输入端以及过流信号计数电路的输入端；

如图4所示，所述信号展宽电路包括两个d触发器、四个四位同步二进制可预置计数器74161计数器和三个非门，所述d触发器（inst251）的cp端与非门（inst262）的输出端连接，非门（inst262）的输入端in3即是sr锁存器的输出out3，所述d触发器（inst251）的q端与第一个计数器（inst252）的en计数控制端及另一非门（inst261）的输入端连接，第一个计数器（inst252）的rco进位输出端与相邻的第二个计数器（inst254）的en计数控制端连接，四个计数器依次连接；其中第一个计数器（inst252）、第二个计数器（inst254）和第四个计数器（inst264）的clrn端所述触发器（inst251）的clrn端连接，第三个计数器（inst253）的clrn与非门（inst263）的输出端连接，第四个计数器（inst264）的rco进位输出端与另一d触发器（inst260）的d端连接，所述d触发器（inst251）的q端经非门（inst261）与所述过流信号计数电路的输入端连接，所述d触发器（inst260）的cp端与所述四个计数器的clk端与时钟分频计数器(inst241)的qb输出端电连接。

如图5所示，所述过流信号计数电路输入端与专用电源主控芯片发出的清零信号clear连接，分别经过两个非门后分别连接两个计数器的clrn端，所述展宽电路的输出端out4与所述过流信号计数电路的输入端连接，同时计数器（inst272）的clk端与或门（inst267）的一个输入端连接，或门（inst267）的另一个输入端与计数器（inst266）的输出端连接，所述或门（inst267）的输出端与所述计数器（inst266）的clk连接，所述过流信号计数电路的输出端out5、out6与所述专用电源产生功率管驱动信号电路的输入端连接。

当过流信号检测到一次时，所述计数器74161计数一次，由电源主控芯片定时发出清零信号给cpld输入i/o口，清除计数；当连续两次检测到过流信号时，所述计数器74161计数至0010，qb输出端锁定输出高电平，并将此锁死信号经反向后输出给电源功率管驱动信号使能端，关断功率管驱动信号，实现输出过流保护。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于设备实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。