一种过温保护电路的制作方法

本申请涉及电路
技术领域：
，尤其涉及一种过温保护电路。
背景技术：
ptc是正温度系数的热敏电阻(positivetemperaturecoefficient)，可以埋在电机或压缩机绕组内部，常用于电机或压缩机的过温保护。但是由于ptc和绕组之间存在发热传导热阻尼效应(heatconductivethermaldampeffect)，ptc不能瞬时跟踪绕组温升，因此，对于大型电机或压缩机，如果因为短路等故障快速升温而导致发生过温时，ptc在几秒延迟后才响应，此时绕组因过热而烧毁电机或压缩机。因此，目前仅依靠ptc实时检测绕组温度的方法已经不能满足大容量电机或者压缩机的温度保护要求，需要开发快速和可靠的电机或压缩机保护方案。技术实现要素：本申请实施例提供一种过温保护电路，可通过增加ptc电阻变化率检测电路和微处理器软件驱动电路，能快速响应电机或压缩机的严重故障，实现快速保护；同时保护覆盖和兼顾ptc电阻/温度缓慢变化的情况，以及基于微处理器异常和软件故障的保护措施，极大提高电机或压缩机保护的可靠性和安全性。本申请实施例提供了一种过温保护电路，包括：ptc温度传感电路、ptc电阻变化率检测电路、ptc温度测量保护电路、软件驱动电路以及开关电路；所述ptc温度传感电路的输出端分别与所述ptc电阻变化率检测电路的输入端、所述ptc温度测量保护电路的输入端以及所述软件驱动电路的输入端连接；所述ptc电阻变化率检测电路的输出端、所述ptc温度测量保护电路的输出端以及所述软件驱动电路的输出端分别与所述开关电路的第一控制端、第二控制端、第三控制端连接，所述开关电路还包括电流输入端和电流输出端。所述ptc温度传感电路，用于检测电机或压缩机线圈温度并输出ptc电阻的电压信号；所述ptc电阻变化率检测电路，用于根据所述ptc电阻的电压信号输出第一控制信号；所述ptc温度测量保护电路，用于根据所述ptc电阻的电压信号输出第二控制信号；所述软件驱动电路，用于根据所述ptc电阻的电压信号输出第三控制信号；所述开关电路，用于根据所述第一控制信号、第二控制信息号以及第三控制信号来控制开关电路断开或导通。作为一种可选的实施方式，所述ptc电阻变化率检测电路具体用于：检测所述ptc电阻的电压的变化率，当所述ptc电阻的电压的变化率小于临界变化率时，所述第一控制信号为高电平，当所述ptc电阻的电压的变化率大于临界变化率时，所述第一控制信号为低电平。作为一种可选的实施方式，所述ptc温度测量保护电路具体用于：在所述ptc电阻的电压小于临界电压时，所述第二控制信号为高电平；在所述ptc电阻的电压大于临界电压时，所述第二控制信号为低电平。作为一种可选的实施方式，所述开关电路具体用于：在所述第一控制信号、所述第二控制信号以及所述第三控制信号中至少一个控制信号为低电平时，所述开关电路保持断开使得电机或压缩机的继电器掉电；或者在所述第一控制信号、所述第二控制信号以及所述第三控制信号全部为高电平时，所述开关电路导通使得电机或压缩机的继电器带电。作为一种可选的实施方式，所述ptc电阻变化率检测电路包括：电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、差分放大器、比较器；所述电容一端为所述ptc电阻变化率检测电路的输入端，所述电容的另一端与所述第一电阻的一端以及所述差分放大器的反相输入端连接，所述第一电阻的另一端接地，所述差分放大器的输出端与所述第二电阻的一端以及所述比较器的反相输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端以及所述差分放大器的同相输入端连接，上述第三电阻的另一端接地，所述比较器的同相输入端为临界电压，所述比较器的输入为所述ptc电阻变化率检测电路的输出端；在所述ptc电阻的电压的变化率小于所述临界变化率时，所述差分放大器输出低电平，所述比较器输出高电平；在所述ptc电阻的电压的变化率大于所述临界变化率时，所述差分放大器输出高电平，所述比较器输出低电平。作为一种可选的实施方式，所述ptc电阻变化率检测电路包括：电容、第一电阻、第二电阻、第三电阻、差分放大器、比较器；所述电容一端为所述ptc电阻变化率检测电路的输入端，所述电容的另一端与所述第一电阻的一端以及所述差分放大器的同相输入端连接，所述第一电阻的另一端接地，所述差分放大器的输出端与所述第二电阻的一端以及所述比较器的同相输入端连接，所述第二电阻的另一端与所述第三电阻的一端以及所述差分放大器的反相输入端连接，上述第三电阻的另一端接地，所述比较器的反相输入端为临界电压，所述比较器的输入为所述ptc电阻变化率检测电路的输出端。在所述ptc电阻的电压的变化率小于所述临界变化率时，所述差分放大器输出高电平，所述比较器输出高电平；在所述ptc电阻的电压的变化率大于所述临界变化率时，所述差分放大器输出低电平，所述比较器输出低电平。作为一种可选的实施方式，所述ptc温度测量和保护电路包括：缓冲电路和滞环比较电路；所述缓冲电路的输入端为所述ptc温度测量和保护电路的输入端，所述缓冲电路的输出端与所述滞环比较电路的输入端连接，所述滞环比较电路的输入端为所述ptc温度测量保护电路的输出端。作为一种可选的实施方式，所述温度传感电路包括：ptc电阻和上拉电阻；所述上拉电阻一端接电源，所述上拉电阻的另一端与所述ptc电阻以及所述温度传感电路的输出端连接，所述ptc电阻的另一端接地。作为一种可选的实施方式，所述软件驱动电路包括：微处理器和驱动电路；所述微处理器连接于所述软件驱动电路的输入端与所述驱动电路的输入端之间，所述驱动电路的输出端为所述软件驱动电路的输出端。作为一种可选的实施方式，所述开关电路包括：第一二极管、第二二极管、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第一三极管、第二三极管；所述第一二极管的一端与所述第二二极管的一端、第四电阻的一端、第五电阻的一端连接，所述第一二极管和所述第二二极管的另一端分别为所述开关电路的所述第一控制端和所述第二控制端，所述第四电阻的另一端接电源，所述第五电阻的另一端与所述第六电阻的一端、第一三极管的基极端连接，所述第六电阻的另一端与所述第一三级管的发射极、所述第二三极管的集电极端连接，所述第一三极管的集电极端为所述开关电路的所述电流输入端，所述第二三极管的基极端为所述开关电路的所述第三控制端，所述第二三级管的发射极端为所述开关电路的所述电流输出端。在本申请实施例中，所述ptc温度传感电路用于检测电机或压缩机线圈温度并输出ptc电阻的电压信号；所述ptc电阻变化率检测电路用于根据所述ptc电阻的电压信号输出第一控制信号；所述ptc温度测量保护电路用于根据所述ptc电阻的电压信号输出第二控制信号；所述软件驱动电路用于根据所述ptc电阻的电压信号输出第三控制信号；所述开关电路用于根据所述第一控制信号、第二控制信息号以及第三控制信号来控制开关电路断开或导通来使得点击的继电器掉电或带电。本申请实施例，通过增加ptc电阻变化率检测电路和微处理器软件驱动电路，能快速响应电机或压缩机的严重故障，实现快速保护；同时保护覆盖和兼顾ptc电阻/温度缓慢变化的情况，以及基于微处理器异常和软件故障的保护措施，极大提高电机或压缩机保护的可靠性和安全性。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。图1是本申请实施例提供一种过温保护电路的示意图；图2是本申请实施例提供一种过温保护电路中的ptc温度传感电路示意图；图3为本申请提供的一种过温保护电路中的一种ptc电阻变化率检测电路示意图；图4为本申请提供的一种过温保护电路中的另一种ptc电阻变化率检测电路示意图；图5为本申请实施例提供的一种过温保护电路中的开关电路示意图；图6为本申请实施例提供的一种过温保护电路中的ptc温度测量保护电路示意图；图7为本申请实施例提供的一种过温保护电路中的软件驱动电路示意图。具体实施方式为了使本
技术领域：
的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。本申请的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，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、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、产品或设备固有的其他步骤或单元。在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。参见图1，图1是本申请实施例提供一种过温保护电路的示意图，该过温保护电路包括：ptc温度传感电路10、ptc电阻变化率检测电路20、ptc温度测量保护电路30、软件驱动电路40以及开关电路50，其中：ptc温度传感电路10的输出端11分别与ptc电阻变化率检测电路20的输入端21、ptc温度测量保护电路30的输入31以及软件驱动电路40的输入端41连接；ptc电阻变化率检测电路20的输出端22、ptc温度测量保护电路30的输出端32以及软件驱动电路40的输出端42分别与开关电路50的第一控制端51、第二控制端52、第三控制端53连接，开关电路还包括电流输入端54和电流输出端55。ptc温度传感电路10，用于检测电机或压缩机线圈温度并输出ptc电阻的电压信号；ptc电阻变化率检测电路20，用于根据ptc电阻的电压信号输出第一控制信号；ptc温度测量保护电路30，用于根据ptc电阻的电压信号输出第二控制信号；软件驱动电路40，用于根据ptc电阻的电压信号输出第三控制信号；开关电路50，用于根据第一控制信号、第二控制信息号以及第三控制信号来控制开关电路50断开或导通。其中，ptc电阻变化率检测电路20具体用于：检测ptc电阻的电压的变化率，当ptc电阻的电压的变化率小于临界变化率时，第一控制信号为高电平，当ptc电阻的电压的变化率大于临界变化率时，第一控制信号为低电平。其中，ptc温度测量保护电路30具体用于：在ptc电阻的电压小于临界电压时，第二控制信号为高电平；在ptc电阻的电压大于临界电压时，第二控制信号为低电平。其中，开关电路50具体用于：在第一控制信号、第二控制信号以及第三控制信号中至少一个控制信号为低电平时，开关电路50保持断开使得电机或压缩机的继电器掉电；或者在第一控制信号、第二控制信号以及第三控制信号全部为高电平时，开关电路50导通使得电机或压缩机的继电器带电。如表下所示，为本申请实施例中过温保护电路工作的逻辑真值表；norptcdrptc/dtvout1vout2vout3继电器1复位<rptc<跳闸<临界变化率hhh带电2>＝跳闸<临界变化率hll掉电3<跳闸>＝临界变化率lhh掉电4>＝跳闸>＝临界变化率lll掉电5××××l掉电其中，rptc表示ptc电阻的阻值，drptc/dt表示ptc电阻阻值变化率，vout1表示第一控制信号，vout2表示第二控制信号vout3表示第三控制信号，h表示高电平，l表示低电平，×表示微处理器出现异常或程序出错。本申请实施例中的过温保护电路用于通过检测ptc测温电阻的电压、ptc测温电阻的变化率以及通过软件驱动电路40检测微处理器是否工作正常来控制电机或压缩机的继电器带电或掉电，以便保护电机或压缩机被烧坏。具体的，在电机或压缩机由于工作时间过长、电机或压缩机发生过载等情况下，电机或压缩机的绕组温度缓慢上升，ptc电阻的温度也随之缓慢上升，直到ptc电阻的温度上升到设定的跳闸阈值时，ptc温度传感电路10输出的ptc电压也随之缓慢上升，一直到临界电压值；此时，ptc电阻变化率检测电路20由于温度上升缓慢未被激活，ptc电阻变化率检测电路20输出的第一控制信号为高电平，软件驱动电路40正常，所以软件驱动电路40输出的第三控制信号也为高电平，然而，由于ptc温度传感电路10输出的ptc电压达到临界电压值，导致ptc温度测量保护电路30输出的第二控制信号为低电平。由于第二控制信号为低电平，从而开关电路50断开使得电机或压缩机的继电器掉电来切断电源。当电机或压缩机发生缺相、短路等严重故障，ptc温度上升很快，ptc温度传感电路10输出的ptc电压也上升很快，此时，ptc电阻变化率检测电路20被激活，ptc电阻变化率检测电路20输出的第一控制信号为低电平，软件驱动电路40正常，所以软件驱动电路40输出的第三控制信号为高电平，由于第一控制信号为低电平，从而开关电路50断开使得电机或压缩机的继电器掉电来切断电源。当微处理器出现异常或程序出错时，微处理器输出端口发生电平变化，由高电平翻转为低电平并锁存，此时软件驱动电路40输出的第三控制信号为低电平，从而开关电路50断开，使得继电器掉电，切断电源。在本申请实施例中，ptc温度传感电路10用于检测电机或压缩机线圈温度并输出ptc电阻的电压信号；ptc电阻变化率检测电路20用于根据ptc电阻的电压信号输出第一控制信号；ptc温度测量保护电路30用于根据ptc电阻的电压信号输出第二控制信号；软件驱动电路40用于根据ptc电阻的电压信号输出第三控制信号；开关电路50用于根据第一控制信号、第二控制信息号以及第三控制信号来控制开关电路50断开或导通来使得点击的继电器掉电或带电。本申请实施例，通过增加ptc电阻变化率检测电路20和微处理器软件驱动电路40，能快速响应电机或压缩机的严重故障，实现快速保护；同时保护覆盖和兼顾ptc电阻/温度缓慢变化的情况，以及基于微处理器异常和软件故障的保护措施，极大提高电机或压缩机保护的可靠性和安全性。作为一种可选的实施方式，ptc温度传感电路10包括：ptc电阻101和上拉电阻102；上拉电阻102一端接电源，上拉电阻102的另一端与ptc电阻101以及ptc温度传感电路10的输出端11连接，ptc电阻101的另一端接地，如图2所示。在本申请实施例中，通过电机或压缩机绕组的温度传感使得ptc电阻101温度变化，从而使得ptc电阻101的阻值随温度升高而升高。然而，在温度传感电路中，由于上拉电阻102的阻值固定不变，因此当ptc电阻101的阻值发生变化时，ptc电阻101的电压也发生变化，即随着ptc电阻101阻值的升高而升高。因此电机或压缩机绕组温度的变化可以通过ptc电阻101的电压(即温度传感电路的输出)来体现。参见图3，图3为本申请提供的一种过温保护电路中的一种ptc电阻变化率检测电路20包括：电容201、第一电阻202、第二电阻203、第三电阻204、差分放大器205、比较器206；电容201一端为ptc电阻变化率检测电路20的输入端21，电容201的另一端与第一电阻202的一端以及差分放大器205的反相输入端连接，第一电阻202的另一端接地，差分放大器205的输出端与第二电阻203的一端以及比较器206的反相输入端连接，第二电阻203的另一端与第二电阻204的一端以及差分放大器205的同相输入端连接，上述第二电阻204的另一端接地，比较器206的同相输入端为临界电压，比较器206的输入为ptc电阻101变化率检测电路20的输出端22；其中，在ptc电阻的电压的变化率小于临界变化率时，差分放大器输出低电平，比较器206输出高电平；在ptc电阻的电压的变化率大于临界变化率时，差分放大器输出高电平，比较器206输出低电平。其中，ptc电阻101变化率(drptc/dt)检测电路数学模型和推导过程的计算表达式如下：va+＝va-＝vaout×r3/(r3+r2)(2)；其中，ic电容电流，c为电容值，u为电容电压，va为差分放大器的反向输入电压，r1为第一电阻阻值，vaout为差分放大器的输出电压，r2为第二电阻阻值，r3为第三电阻阻值。参见，图4，图4为本申请提供的一种过温保护电路中的另一种ptc电阻变化率检测电路20包括：电容201、第一电阻202、第二电阻203、第二电阻204、差分放大器205、比较器206。电容一端为ptc电阻变化率检测电路20的输入端21，电容的另一端与第一电阻202的一端以及差分放大器205的同相输入端连接，第一电阻202的另一端接地，差分放大器205的输出端与第二电阻203的一端以及比较器206的同相输入端连接，第二电阻203的另一端与第二电阻204的一端以及差分放大器205的反相输入端连接，上述第二电阻204的另一端接地，比较器206的反相输入端为临界电压，比较器206的输入为ptc电阻变化率检测电路20的输出端22。其中，在ptc电阻的电压的变化率小于临界变化率时，差分放大器205输出高电平，比较器206输出高电平；在ptc电阻的电压的变化率大于临界变化率时，差分放大器205输出低电平，比较器206输出低电平。其中，ptc电阻变化率(drptc/dt)检测电路数学模型和推导过程的计算表达式如下：va+＝va-＝vaout×r3/(r3+r2)(5)；其中，ic电容电流，c为电容值，u为电容电压，va-为差分放大器的反相输入电压，va+为差分放大器的同相输入电压r1为第一电阻阻值，vaout为差分放大器的输出电压，r2为第二电阻阻值，r3为第三电阻阻值。例如，假设ptc电阻的跳闸阻值为大于等于4.5kω，复位电阻值为小于2.75kω，电容c＝0.1uf，r1＝r2＝r3＝10kω，上拉电阻的阻值为3.74kω。若电机发生相间短路故障，ptc电阻温度快速上升。可以通过上述等式(3)或(6)，计算的到上述ptc电阻变化率检测电路20大约可以经过0.5ms检测出ptc电阻的电压变化率大于临界变化率，第一输出信号为低电平，从而使得开关电路50断开，继电器掉电，切断电源。参见图5，图5为本申请实施例提供的一种过温保护电路中的开关电路50，包括：第一二极管501、第二二极管502、第四电阻503、第五电阻504、第六电阻505、第一三极管506、第二三极管507。第一二极管501的一端与第二二极管502的一端、第四电阻503的一端、第五电阻504的一端连接，第一二极管501和第二二极管502的另一端分别为开关电路50的第一控制端51和第二控制端，第四电阻503的另一端接电源，第五电阻504的另一端与第六电阻的一端、第一三极管506的基极端连接，第六电阻的另一端与第一三级管的发射极、第二三极管507的集电极端连接，第一三极管506的集电极端为开关电路50的电流输入端54，第二三极管507的基极端为开关电路的第三控制端，第二三级管的发射极端为开关电路的电流输出端55。在本申请实施例中，当第一控制信号为低电平时，第一二极管501截止，第四电阻503分的全部的电源电压，使得第一三极管506的基极电压小于使第一三极管506的导通的基极电压，因此第一三极管506截止，即开关电路50断开使得继电器掉电。第二控制信号为低电平时，和第一控制信号为低电平时类似，使得第一三级管截止，即开关电路50断开使得继电器掉电。当第一控制信号和第二控制信号均为高电平时，电源电压由第四电阻503、第五电阻504和第六电阻分压，从而使得第一三极管506的基极电压大于等于使第一三极管506的导通的基极电压，第一三级管导通。当第三控制信号为低电平时，第二三极管507截止，即开关电路50断开使得继电器掉电。当第三控制信息号为高点平时，第二三级管导通。因此当第以控制信号，第二控制信号和第三控制信号同时为高电平时，第一三级管506和第二三级507管均导通，即开关电路50导通使得继电器带电。作为一种可选的实施方式，ptc温度测量保护电路30包括：缓冲电路33和滞环比较电路34；缓冲电路33的输入端为ptc温度测量保护电路30的输入端31，缓冲电路33的输出端与滞环比较电路34的输入端连接，滞环比较电路的输入端为ptc温度测量保护电路30的输出端32，如图6所示。在本申请实施例中，当电机或压缩机由于工作时间过长、电机或压缩机发生过载等情况下，电机或压缩机的绕组温度缓慢上升，ptc电阻的温度也随之缓慢上升，直到ptc电阻的温度上升到设定的跳闸阈值时，导致ptc温度测量保护电路30中的滞环比较电路34检测到ptc温度传感电路10输出的ptc电压达到临界电压值，从而使得输出的第二控制信号为低电平。由于第二控制信号为低电平，从而开关电路50断开使得电机或压缩机的继电器掉电来切断电源。作为一种可选的实施方式，软件驱动电路40包括：微处理器43和驱动电路44；微处理器43连接于软件驱动电路40的输入端41与驱动电路44的输入端之间，驱动电路44的输出端为软件驱动电路40的输出端42，如图7所示。在本申请实施例中，当微处理器出现异常或程序出错时，微处理器43输出端口发生电平变化，由高电平翻转为低电平并锁存，此时软件驱动电路40输出的第三控制信号为低电平，从而开关电路50断开，使得继电器掉电，切断电源。在本申请实施例中，所ptc温度传感电路10用于检测电机或压缩机线圈温度并输出ptc电阻的电压信号；ptc电阻变化率检测电路20用于根据ptc电阻的电压信号输出第一控制信号；ptc温度测量保护电路30用于根据ptc电阻的电压信号输出第二控制信号；软件驱动电路40用于根据ptc电阻的电压信号输出第三控制信号；开关电路50用于根据第一控制信号、第二控制信息号以及第三控制信号来控制开关电路50断开或导通来使得点击的继电器掉电或带电。本申请实施例，通过增加ptc电阻变化率检测电路20和微处理器软件驱动电路40，能快速响应电机或压缩机的严重故障，实现快速保护；同时保护覆盖和兼顾ptc电阻/温度缓慢变化的情况，以及基于微处理器异常和软件故障的保护措施，极大提高电机或压缩机保护的可靠性和安全性。以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本
技术领域：
的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以权利要求的保护范围为准。当前第1页12