专利名称：峰值电流检测保护电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及电焊机、中频加热器等带中频变压器的电气设备领域，更具体的说，涉及峰值电流检测保护电路。
背景技术：
目前的逆变电焊机、中频加热器一般都使用全桥PWM(脉冲宽度调制)的变换器， 受主功率器件一致性、PWM脉宽对称性、中频变压器铁芯无气隙等因素影响，在设备输出电压电流急剧变化时，主变容易饱和或偏磁，引起主变一次电流出现大的尖峰，极易造成主功率器件过流损坏。为解决该问题，许多设备中都加入了主变一次过流保护回路，但因电路形式、器件选择不合理，存在保护动作时间长、一致性差、容易引起误动作的问题。
实用新型内容鉴于以上，本实用新型提出峰值电流检测保护电路，包括依次连接的电流检测变换回路、限幅滤波回路、高速比较回路以及保护延时回路，其特征在于电流检测变换回路，使用MnSi磁芯的电流互感器，采用电流型接法；使用肖特基
势垒二极管；高速比较回路，使用CMOS型555定时器作为过流检测信号比较器；保护延时回路，使用双极型555定时器或CMOS型555定时器，接成单稳态触发器， 将高速比较回路输出的信号流经单稳态触发器后送入PWM控制回路，由单稳态触发器控制过流保护后的延迟时间。进一步，所述峰值电流检测保护电路，其特征在于电流检测变换回路包括电流互感器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及第一电阻，其中电流互感器的输出端与第一二极管的阳极、第二二极管的阳极连接，第一二极管的阳极、第二二极管的阳极还与第三二极管的阴极、第四二极管的阴极连接；第一二极管的阴极、第二二极管的阴极连接于第一电阻的一端，第三二极管的阳极、 第四二极管的阳极连接于第一电阻的另一端，所述电流互感器使用MnSi磁芯，采用电流型接法，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管均为肖特基势垒二极管。进一步，所述峰值电流检测保护电路，其特征在于高速比较回路包括第一集成电路、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、以及电位器，其中第一集成电路为CMOS型555定时器，1脚为GND，接地；2脚为触发端，与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与限幅滤波回路的输出端直接连接；3脚为高速比较回路的输出端，与保护延时回路的输入端连接；4脚为RESET，连接第一电容的一端、连接电源，第一电容的另一端接地；5脚为控制电压，连接于第二电容的一端、电位器， 第二电容的另一端接地；6脚为阀值电压，连接于第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接电源；7脚为放电端；8脚为VDD端。[0012]进一步，所述峰值电流检测保护电路，其特征在于保护延时回路包括第二集成电路、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、第四电容以及稳压管，其中第二集成电路为双极型555定时器或CMOS型555定时器， 接成单稳态触发器，所述第二集成电路1脚为GND，接地；2脚为触发端，作为保护延时回路的输入端，与高速比较回路的输出端直接连接；3脚为输出端，与电阻R2的一端连接，电阻 R2的另一端与电容C3的一端、稳压管ZD 1的一端、PWM控制回路连接，电容C3的另一端、 稳压管ZDl的另一端接地；4脚为RESET，与电源连接；5脚为控制电压，与电阻R7 —端、电阻R8的一端连接，电阻R7的另一端接地，电阻R8的另一端接电源；6脚为阀值电压，与7 脚、电阻R5的一端、电容C5的一端连接，电阻R5的另一端连接电源，电容C5的另一端接地； 7脚为放电端；8脚为VDD。进一步，所述峰值电流检测保护电路，其特征在于调节第七电阻和/或第八电阻的阻值，通过改变控制电压来改变单稳态时间。进一步，所述峰值电流检测保护电路，其特征在于调节第六电阻和/或第四电容参数改变单稳态时间。本实用新型中，电流检测变换回路使用高稳定性MnSi磁芯的电流互感器，电流互感器采用电流型接法，提高抗干扰性；使用肖特基势垒二极管作为整流器件，以保证快速性，利用肖特基势垒二极管自身低压降保证波形跟踪不失真。高速比较回路使用CMOS型 555定时器作为过流检测信号比较器，使得信号处理的延迟时间大幅降低。高速比较回路输出信号经单稳态电路后控制PWM的有无，避免过流信号快速解除后更大饱和电流尖峰的出现，可靠保护主功率器件。
以下结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型峰值电流检测保护电路原理框图；图2为本实用新型峰值电流检测保护电路的电路具体实施方式
图1为本实用新型原理框图，峰值电流检测保护电路包括依次连接的电流检测变换回路1、限幅滤波回路2、高速比较回路3以及保护延时回路4。其中电流检测变换回路1，使用MnSi磁芯的电流互感器，采用电流型接法；使用肖特基
势垒二极管。限幅滤波回路2，对电流检测变换回路输出的过流检测信号进行滤波限幅处理，传送给高速比较回路3，提高抗干扰性，并保护后续电路。高速比较回路3，使用CMOS型555定时器作为过流检测信号比较器，使得信号处理的延迟时间大幅降低。保护延时回路4，使用双极型555定时器或CMOS型555定时器，接成单稳态触发器，将高速比较回路输出的信号流经单稳态触发器后送入PWM控制回路，由单稳态触发器控制过流保护后再开启PWM的延迟时间。当发生过流时，迅速关闭PWM控制回路，延迟一段时间后再开启PWM，避免过流信号快速解除后更大饱和电流尖峰的出现，可靠保护主功率器件。保护后延迟的时间可通过单稳态触发器外围电路进行调节。下面结合图2对本实用新型实施例的电路图进行具体说明。电流检测变换回路1包括电流互感器CT1、二极管D1、二极管D2、二极管D5、二极管D6、以及电阻R1。作为电流检测变换回路1的一个实施例，电流互感器CTl的输出端与二极管Dl的阳极、二极管D2的阳极连接，二极管Dl的阳极、二极管D2的阳极还与二极管D5的阴极、二极管D6的阴极连接。二极管Dl的阴极、二极管D2的阴极连接于电阻Rl的一端，二极管D5 的阳极、二极管D6的阳极连接于电阻Rl的另一端。电流互感器CTl使用高稳定性的MnSi磁芯，电流互感器采用电流型接法，提高抗干扰性，电流互感器CTl可直接穿入主变一次绕组。二极管D1、D2、D5、D6均使用肖特基势垒二极管作为整流器件，反向恢复时间是同等规格普通二极管的百分之一，导通压降是普通二极管的二分之一，可以保证快速性，低压降保证波形跟踪不失真。限幅滤波回路2包括二极管D3、二极管D4、以及电容C2，其中二极管D3、二极管D4 为普通二极管。限幅滤波回路起到限幅滤波的作用，保护后续电路。作为限幅滤波回路2的一个实施例，二极管D3的阳极与二极管D4的阴极连接，电容C2的一端作为限幅滤波回路的输出端，连接于二极管D3的阳极、二极管D4的阴极、电阻Rl的一端、二极管Dl的阴极、二极管D2的阴极以及高速比较回路3，电容C2的另一端连接于电阻Rl的另一端、二极管D5的阳极、二极管D6的阳极。高速比较回路3包括集成电路2、电阻R3、电阻R4、电阻R6、电容Cl、电容C4、以及电位器VRl。作为集成电路2的一个实施例，集成电路2为CMOS型555定时器，作为过流检测信号比较器。其结构可以包括1脚为GND，接地；2脚为触发端，与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与限幅滤波回路的输出端连接，即通过电阻R3与上级电路限幅滤波中的峰值电流检测信号(二极管Dl的阴极、二极管D2的阴极)直接连接；3脚为高速比较回路的输出端，与保护延时回路4的输入端连接；4脚为RESET，连接电容Cl的一端、连接电源，电容Cl的另一端接地；5脚为控制电压，连接于电容C4的一端、电位器VR1，电容C4的另一端接地。通过调节电位器VRl，可改变比较电平值，以适应不同的电路要求；6脚为阀值电压，连接于电阻R4的一端，电阻R4的另一端连接电源；7脚为放电端；8 脚为 VDD 端。保护延时回路4包括集成电路1、电阻R2、电阻R5、电阻R7、电阻R8、电容C3、电容 C5、以及稳压管ZDl。其中集成电路1为双极型555定时器或CMOS型555定时器，接成单稳态触发器。作为集成电路1的一个实施例，其结构可以包括1脚为GND，接地；[0047]2脚为触发端，作为保护延时回路4的输入端，与高速比较回路3的输出端，即集成电路2的3脚直接连接；3脚为输出端，与电阻R2的一端连接，电阻R2的另一端与电容C3的一端、稳压管 ZDl的一端、PWM控制回路连接，电容C3的另一端、稳压管ZDl的另一端接地。3脚通过电阻R2与PWM控制回路连接，当发生过流时关闭PWM控制回路，从而保护主功率器件；4脚为RESET，与电源连接；5脚为控制电压，与电阻R7 —端、电阻R8的一端连接，电阻R7的另一端接地，电阻R8的另一端接电源。通过调节电阻R7和/或电阻R8的阻值可改变控制电压进而改变过流保护后再开启PWM的时间；6脚为阀值电压，与7脚、电阻R5的一端、电容C5的一端连接，电阻R5的另一端连接电源，电容C5的另一端接地，通过调节电阻R5和/或电容C5参数也能达到改变过流保护后再开启PWM的延迟时间的目的。改变单稳态时间可以起到保护动作后延时开启PWM的作用，避免过流信号快速解除后更大饱和电流尖峰的出现；7脚为放电端；8 脚为 VDD。上述电流检测变换回路1、以及限幅滤波回路2共同组成峰值电流检测部分。上述高速比较回路3、保护延时回路4共同组成峰值电流信号处理部分。峰值电流信号处理部分，可以由模拟电路组成。当使用带MCU(单片微型计算机) 或DSP (数字信号处理器)的控制回路时，上述峰值电流信号处理部分可用软件程序代替。 软件程序中包含峰值过流保护延时的控制程序。
权利要求1.峰值电流检测保护电路，包括依次连接的电流检测变换回路、限幅滤波回路、高速比较回路以及保护延时回路，其特征在于电流检测变换回路，使用Mnai磁芯的电流互感器，采用电流型接法；使用肖特基势垒二极管；高速比较回路，使用CMOS型555定时器作为过流检测信号比较器；保护延时回路，使用双极型555定时器或CMOS型555定时器，接成单稳态触发器，将高速比较回路输出的信号流经单稳态触发器后送入PWM控制回路，由单稳态触发器控制过流保护后再开启PWM的延迟时间。
2.根据权利要求1所述峰值电流检测保护电路，其特征在于电流检测变换回路包括电流互感器、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管以及第一电阻，其中电流互感器的输出端与第一二极管的阳极、第二二极管的阳极连接， 第一二极管的阳极、第二二极管的阳极还与第三二极管的阴极、第四二极管的阴极连接；第一二极管的阴极、第二二极管的阴极连接于第一电阻的一端，第三二极管的阳极、第四二极管的阳极连接于第一电阻的另一端，所述电流互感器使用MnSi磁芯，采用电流型接法，第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管均为肖特基势垒二极管。
3.根据权利要求2所述峰值电流检测保护电路，其特征在于高速比较回路包括第一集成电路、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第一电容、第二电容、以及电位器，其中第一集成电路为CMOS型555定时器，1脚为GND，接地；2脚为触发端， 与第二电阻的一端连接，第二电阻的另一端与限幅滤波回路的输出端直接连接；3脚为高速比较回路的输出端，与保护延时回路的输入端连接；4脚为RESET，连接第一电容的一端、 连接电源，第一电容的另一端接地；5脚为控制电压，连接于第二电容的一端、电位器，第二电容的另一端接地；6脚为阀值电压，连接于第三电阻的一端，第三电阻的另一端连接电源；7脚为放电端；8脚为VDD端。
4.根据权利要求3所述峰值电流检测保护电路，其特征在于保护延时回路包括第二集成电路、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第三电容、第四电容以及稳压管，其中第二集成电路为双极型555定时器或CMOS型555定时器，接成单稳态触发器，所述第二集成电路1脚为GND，接地；2脚为触发端，作为保护延时回路的输入端，与高速比较回路的输出端直接连接；3脚为输出端，与电阻R2的一端连接，电阻R2 的另一端与电容C3的一端、稳压管ZDl的一端、PWM控制回路连接，电容C3的另一端、稳压管ZDl的另一端接地；4脚为RESET，与电源连接；5脚为控制电压，与电阻R7 —端、电阻R8 的一端连接，电阻R7的另一端接地，电阻R8的另一端接电源；6脚为阀值电压，与7脚、电阻R5的一端、电容C5的一端连接，电阻R5的另一端连接电源，电容C5的另一端接地；7脚为放电端；8脚为VDD。
5.根据权利要求4所述峰值电流检测保护电路，其特征在于调节第七电阻和/或第八电阻的阻值，通过改变控制电压来改变单稳态时间。
6.根据权利要求4所述峰值电流检测保护电路，其特征在于调节第六电阻和/或第四电容参数改变单稳态时间。
专利摘要本实用新型提出峰值电流检测保护电路，包括依次连接的电流检测变换回路、限幅滤波回路、高速比较回路以及保护延时回路，其特征在于电流检测变换回路使用MnZn磁芯的电流互感器，采用电流型接法；使用肖特基势垒二极管；高速比较回路使用CMOS型555定时器作为过流检测信号比较器；保护延时回路使用双极型555定时器或CMOS型555定时器，接成单稳态触发器，将高速比较回路输出的信号流经单稳态触发器，由单稳态触发器控制单稳态时间。本实用新型降低延迟时间、可靠保护主功率器件。
文档编号H02H9/02GK202172253SQ20112017342
公开日2012年3月21日 申请日期2011年5月27日 优先权日2011年5月27日
发明者何艳红, 刁志宏 申请人:唐山松下产业机器有限公司