多级在线可调过流保护模块的制作方法
【专利摘要】多级在线可调过流保护模块，属于电源应用【技术领域】。包括放大及过零检测模块、保护锁定及解保模块、计数器模块、时间控制模块、状态指示模块及输出模块，放大及过零检测模块由1个可编程增益放大器PGA，至少2组数模转换器VDAC及比较器COMP构成，所述的保护锁定及解保模块采用过流状态控制寄存器Conrtol_Reg_EN，所述的计数器模块采用Ln_COUNER寄存器，所述的时间控制模块为若干个时间控制器Control_reg_LN构成，所述的状态指示模块为Statusl_Reg寄存器。与现有门限检测相比，通过可编程增益放大器PGA及过流状态控制寄存器Conrtol_Reg_EN调整各级过流保护的计时时长，增加了过流保护的多级窗口概念，使过流保护具有了多级的电流和时间保护窗口，且电流和时间组合可配置，具有适应性强、扩展性强的优点。
【专利说明】多级在线可调过流保护模块
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种针对电源和负载提供过流保护的模块，属于电源应用【技术领域】。【背景技术】
[0002]目前过流保护主要方法为门限检测。当电流值达到门限值，保护电路动作，切断电流回路。为了防止瞬间脉冲对电路的干扰，部分方法添加了脉冲吸收和延迟电路。但以上方法无法解决负载剧烈变化时，峰值脉冲远大于保护门限的的情况，容易造成系统误动作或损坏电源和负载。
【发明内容】
[0003]为了解决传动门限检测方法存在的不足，本发明的目的是提供一种能够有效对电源和负载进行过流保护的模块。
[0004]本发明的目的是通过下述技术方案实现的:多级在线可调过流保护模块，其特征在于:包括放大及过零检测模块、保护锁定及解保模块、计数器模块、时间控制模块、状态指示模块及输出模块，所述的放大及过零检测模块、时间控制模块的输出端分别与计数器模块的输入端连接，计数器模块的输出端与状态指示模块、输出模块的输入端连接，保护锁定及解保模块的两路输出端分别与计数器模块及输出模块连接，所述的放大及过零检测模块、保护锁定及解保模块、状态指示模块通过API接口与外部实现通讯。
[0005]所述的放大及过零检测模块由I个可编程增益放大器PGA，至少2组数模转换器VDAC及比较器COMP构成，所述的保护锁定及解保模块采用过流状态控制寄存器Conrtol_Reg_EN，所述的计数器模块采用Ln_C0UNER寄存器，所述的时间控制模块为若干个时间控制器Control_reg_LN构成,所述的状态指示模块为Statusl_Reg寄存器。
[0006]所述的可编程增益放大器PGA输出端与比较器COMP的正极连接，数模转换器VDAC的输出端与比较器COMP的负极连接，比较器COMP的输出端计数器Ln_C0UNER寄存器的TRIGGER引脚连接。
[0007]当放大及过零检测模块设置3组以上的数模转换器VDAC及比较器COMP时，其中一组数模转换器VDAC及比较器COMP用于短路保护门限设定，即电流门限设定，剩余的数模转换器VDAC及比较器COMP组，用于多级保护门限设定，包括电流门限和时间门限的设定。
[0008]放大及过零检测模块中，PGA负责对电流进行采样和放电。VDAC用来设置各级别的过流保护电流门限值。COMP负责将PGA和VDAC的输出进行比较，若检测到的电流值高于门限值则比较器输出电流超限信号。
[0009]时间控制模块由若干个时间控制器C0ntix)l_reg_LN组成，可设定各级别的保护时间门限。
[0010]保护锁定及解保模块为一组过流状态控制寄存器Conrtol_Reg_EN，它本身受API控制，同时又可对计数器模块和输出控制模块进行控制。当过流保护电流及时间门限均超限后，该模块负责锁定保护状态，断开输出，置位状态指示模块对应指示位，关闭计数器；当接收到用户的解锁指令后打开输出，将状态指示模块对应指示位清零，使能计数器。
[0011]API接口由C语言编写，供用户调用，用户可通过该接口读取保护模块的状态，还可以控制保护该模块的锁定动作。
[0012]状态指示模块可指示过流保护发生在哪一个级别。
[0013]输出控制模块可在保护发生后切断输出，在接到API的解锁指令后恢复输出。
[0014]本发明的有益效果:本发明采用上述方案，与现有门限检测相比，可以通过可编程增益放大器PGA及过流状态控制寄存器Conrtol_Reg_EN调整各级过流保护的计时时长，该方案增加了过流保护的多级窗口概念，使过流保护具有了多级的电流和时间保护窗口，且电流和时间组合可配置，具有适应性强、扩展性强的优点:即保护条件可根据负载状况灵活可调。在数字和模拟资源充足的情况下可扩展为至少2级的保护窗口，提供更精确的过流波形控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本发明的结构框图。
[0016]图2是实施例1 (2级电流和时间均可调的过流保护模块)的原理图。
[0017]图3是实施例2 (3级过流保护模块，其中2级电流和时间均可调，I级短路保护)的原理图。
[0018]图4是实施例3 (5级过流保护模块，其中4级电流和时间均可调，I级短路保护)的原理图。
【具体实施方式】
[0019]实施例1:多级在线可调过流保护模块，如图1所示，包括放大及过零检测模块1、保护锁定及解保模块2、计数器模块3、时间控制模块4、状态指示模块5及输出模块6，
其中放大及过零检测模块I由一个可编程增益放大器PGA、2组数模转换器VDAC及比较器COMP构成；
保护锁定及解保模块2采用过流状态控制寄存器Conrtol_Reg_EN ；
计数器模块3采用Ln_C0UNER寄存器；
时间控制模块 4 由 2 个时间控制器 Conrtol_reg_Ll (L) (H), Conrtol_reg_L2 (L)
(H)构成；
状态指示模块5为Statusl_Reg寄存器。
[0020]可编程增益放大器PGA输出端分别与比较器COMP的正极连接，数模转换器VDAC的输出端与比较器COMP的负极连接，比较器COMP的输出端与计数器Ln_C0UNER的TRIGGER引脚连接，时间控制器Conrtol_reg_Ll (L) (H), Conrtol_reg_L2 (L) (H)的输出端与计数器Ln_C0UNER的L1、L2引脚连接。
[0021]计数器Ln_C0UNER的0C-TYPE引脚与状态指示Statusl_Reg寄存器的两个状态引脚 status-0、status-1 连接。计数器 Ln_C0UNER 的 INTERPUPT 引脚与输出模块 DSG CTRL连接。
[0022]保护锁定及解保模块的过流状态控制寄存器Conrtol_Reg_EN的control-Ο端与计数器Ln_C0UNER的EN引脚连接，过流状态控制寄存器Conrtol_Reg_EN的control-1端与输出模块DSG CTRL连接。
[0023]实施例2:与实施例1的区别在于:采用3组数模转换器VDAC及比较器C0MP，其中一组数模转换器VDAC及比较器COMP用于短路保护门限设定，另一组数模转换器VDAC及比较器COMP组，用于多级保护的电流门限设定，同时可通过I个时间控制器C0nrt0l_reg_Ll调整保护动作延时时间。各模块连接关系同实施例1。
[0024]其中短路保护的电流门限设定由VDAC8_L2完成，VDAC8_L2的输出作为比较器C0MP_L2的输入基准，当输入电流值大于VDAC8_L2的值后，比较器C0MP_L2输出翻转，触发L3_C0UNER,控制输出模块和状态指示模块动作，完成短路保护功能。
[0025]实施例3:本实施例与实施例1的区别在于:采用5组数模转换器VDAC及比较器C0MP，其中一组数模转换器VDAC及比较器COMP用于短路保护门限设定，剩余的数模转换器VDAC及比较器COMP组，用于4级保护电流门限设定。时间控制模块4由4个时间控制器Conrtol_reg_Ll (L) (H), Conrtol_reg_L2 (L) (H)、Conrtol_reg_L3 (L) (H), Conrtol_reg_L4 (L) (H)构成。时间控制器 Conrtol_reg_Ll (L) (H), Conrtol_reg_L2 (L) (H)Conrtol_reg_L3 (L) (H), Conrtol_reg_L4 (L) (H)的输出端与计数器 Ln_C0UNER 寄存器的L1、L2、L3、L4引脚连接。其他模块连接关系同实施例1。
[0026]其中短路保护的电流门限设定由VDAC8_L2完成，VDAC8_L2的输出作为比较器C0MP_L2的输入基准，当输入电流值大于VDAC8_L2的值后，比较器C0MP_L2输出翻转，触发L5_C0UNER,控制输出模块和状态指示模块动作，完成短路保护功能。
[0027]本发明的工作原理(假设共有N级保护时):
本发明主要分为两个工作过程:过流保护状态进入过程和保护状态解除过程。
[0028]系统由VDAC设定过流保护电流门限，由定时器设计定过流保护事件门限。
[0029]保护状态进入过程:当放大及过零检测模块检测到过流保护电流门限时，触发计数器开始计数，当计数器溢出时，说明时间宽度时达到门限值时，保护电路动作，输出保护信号和终端请求信号，同时过流状态寄存器相应位置位，切断系统输出，保护状态锁定。
[0030]但当电流达到保护门限而在计数器溢出前比较器电平再次翻转，说明电流已降到保护门限以下，计数器的TRIGGER相应位清零，LN_C0UNTER相应计数模块自动复位，过流保护状态开始重新计时。
[0031]保护状态解除过程:系统需要响应此中断后通过调用模块的API接口解除保护状态。
[0032]其中计数器模块编程课选用VERIL0G语言实现。API接口模块编程可选用由C语言实现。
【权利要求】
1.多级在线可调过流保护模块，其特征在于:包括放大及过零检测模块(I)、保护锁定及解保模块(2)、计数器模块(3)、时间控制模块(4)、状态指示模块(5)及输出模块(6)，所述的放大及过零检测模块(I)、时间控制模块(4)的输出端分别与计数器模块(3)的输入端连接，计数器模块(3)的输出端与状态指示模块(5)、输出模块(6)的输入端连接，保护锁定及解保模块(2)的两路输出端分别与计数器模块(3)及输出模块(6)连接，所述的放大及过零检测模块(I)、保护锁定及解保模块(2 )、状态指示模块(5 )通过API接口( 7 )与外部实现通讯。
2.根据权利要求1所述的多级在线可调及过流保护模块，其特征在于:所述的放大及过零检测模块(I)由I个可编程增益放大器PGA，至少2组数模转换器VDAC及比较器COMP构成，所述的保护锁定及解保模块(2)采用过流状态控制寄存器Conrtol_Reg_EN，所述的计数器模块(3)采用Ln_C0UNER寄存器，所述的时间控制模块(4)为若干个时间控制器Control_reg_LN构成,所述的状态指示模块(5)为Statusl_Reg寄存器。
3.根据权利要求2所述的多级在线可调过流保护模块，其特征在于:所述的可编程增益放大器PGA输出端与比较器COMP的正极连接，数模转换器VDAC的输出端与比较器COMP的负极连接，比较器COMP的输出端计数器Ln_C0UNER寄存器的TRIGGER引脚连接。
4.根据权利要求2所述的多级在线可调及过流保护模块，其特征在于:当放大及过零检测模块(I)设置3组以上的数模转换器VDAC及比较器COMP时，其中一组数模转换器VDAC及比较器COMP用于短路保护门限设定，即电流门限设定，剩余的数模转换器VDAC及比较器COMP组，用于多级保护门限设定，包括电流门限和时间门限的设定。
【文档编号】H02H3/027GK103532090SQ201310529388
【公开日】2014年1月22日 申请日期:2013年10月30日 优先权日:2013年10月30日
【发明者】曾雪刚, 王林波, 董丹, 马鹏飞, 太超 申请人:沈阳君威新能科技有限公司