过压保护电路的制作方法

1.本实用新型涉及电路技术领域，特别涉及过压保护电路。


背景技术：

2.列车上具有各种用电设备，包括照明、控制、空调等设备，通常情况下，这些用电设备都由列车上的蓄电池供电，而在列车运行过程中，来自发电机或接触网的电力能够存储在蓄电池中，以补充蓄电池的消耗。在电力向蓄电池补充的过程中，需要使用充电机将输入电源进行交直流转换以及电压转换，以使输入至蓄电池的电压和其额定电压匹配。然而，在工作环境发生变换时，充电机的输出电压也会发生较大变化，这对蓄电池的安全使用带来了极大威胁。
3.目前，在充电机的输出端一般会设置过压保护电路，以防止过高的电压对蓄电池造成损坏。但是，现有的过压保护电路只能在出现过压故障时控制充电机停止工作，这种控制方式并不是非常可靠，一旦控制失效则蓄电池仍然会面临过压威胁。


技术实现要素：

4.本实用新型实施例提供了过压保护电路，用以解决现有技术中仅在出现过压故障时控制充电机停止工作的控制方式并不是非常可靠的问题。
5.一方面，本实用新型实施例提供了过压保护电路，包括：
6.电源模块，电源模块与充电机的输出端连接，用于检测充电机的输出电压，充电机的输入端设置有开关，电源模块还与开关连接；
7.控制模块，控制模块与电源模块连接，当电源模块检测得到的充电机的输出电压超过第一电压时，控制模块切断充电机的启动信号，当电源模块检测得到的充电机的输出电压超过第二电压时，电源模块切断充电机输入端的开关断开，以切断充电机的电源输入，其中第二电压大于第一电压。
8.在一种可能的实现方式中，电源模块包括：运算放大器u2，运算放大器u2的两个输入端分别连接充电机的两个输出端；运算放大器u1，运算放大器u1的反相输入端与运算放大器u2的输出端连接，运算放大器u1的同相输入端与电源连接，运算放大器u1的输出端与控制模块连接。
9.在一种可能的实现方式中，控制模块包括：控制芯片u3，控制芯片u3的型号为tms320f28035，其引脚37与运算放大器u1的输出端连接。
10.在一种可能的实现方式中，还包括：状态指示模块，状态指示模块与控制模块连接，用于指示过压保护电路的工作状态。
11.在一种可能的实现方式中，状态指示模块包括：发光二极管ld2，发光二极管ld2的正极与控制芯片u3的引脚34连接，负极接地；发光二极管ld3，发光二极管ld3的正极与控制芯片u3的引脚33连接，负极接地。
12.在一种可能的实现方式中，还包括：通讯模块，通讯模块与控制模块连接，用于获
取控制参数，控制模块根据控制参数对充电机进行控制。
13.在一种可能的实现方式中，通讯模块包括：通讯接口u4，通讯接口u4为jtag接口，其引脚1、2、3和7分别与控制芯片u3的引脚48、8、47和46连接，通讯接口u4的引脚9和10均与控制芯片u3的引脚45连接。
14.本实用新型中的过压保护电路，具有以下优点：
15.在充电机输出的电压达到第一电压时，过压保护电路能够切断充电机的启动信号，而在充电机输出的电压达到高于第一电压的第二电压时，过压保护电路能够快速切断充电机的输入电源，以使充电机完全停止工作，避免过高的电压对蓄电池造成严重损伤，大大提高了过压保护的可靠性。
附图说明
16.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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实用新型的一些实施例，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他的附图。
17.图1为本实用新型实施例提供的过压保护电路的模块图；
18.图2为本实用新型实施例提供的控制模块的电路图；
19.图3为本实用新型实施例提供的电源模块的电路图；
20.图4为本实用新型实施例提供的状态指示模块的电路图；
21.图5为本实用新型实施例提供的通讯模块的电路图。
具体实施方式
22.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，都属于本实用新型保护的范围。
23.图1-5为本实用新型实施例提供的过压保护电路的示意图。本实用新型实施例提供了过压保护电路，包括：
24.电源模块，电源模块与充电机的输出端连接，用于检测充电机的输出电压，充电机的输入端设置有开关，电源模块还与开关连接；
25.控制模块，控制模块与电源模块连接，当电源模块检测得到的充电机的输出电压超过第一电压时，控制模块切断充电机的启动信号，当电源模块检测得到的充电机的输出电压超过第二电压时，电源模块切断充电机输入端的开关断开，以切断充电机的电源输入，其中第二电压大于第一电压。
26.示例性地，充电机输入端设置的开关为空气开关，简称空开。充电机输入电源为400v三相电，频率为50hz，输入电源经过充电机内部的滤波器、三相整流桥处理后转换为540v直流电，再经过三路并联的直流电压转换模块转换为直流24v电压，即可输出给蓄电池或其他24v负载。其中的直流电压转换模块的主电路由单相全桥逆变电路、高频隔离变压器、整流电路组成，以实现直流降压隔离变换。
27.上述的第一电压为33.9v和35.6v，第二电压为39v。
28.本实用新型实施例中的过压保护电路具有三级过压保护功能，依次为：
29.(1)一级过压保护
30.当充电机的输出电压超过33.9v时，控制模块切断充电机的启动信号。在5s后，控制模块再次检测充电机的输出电压，如果低于33.9v，则恢复启动信号，使充电机开始工作。
31.当180秒内累计发生3次一级过压保护，则控制模块持续切断启动信号，锁定故障，不再恢复。锁定后，只有在过压保护电路的供电被断开后，才可以清除故障，完成复位。
32.(2)二级过压保护
33.当充电机的输出电压超过35.6v时，控制模块切断充电机的启动信号。
34.(3)三级过压保护
35.当充电机的输出电压超过39v时，电源模块立即(响应时间小于1ms)向开关中的脱扣线圈供电，供电时长2s，以使开关断开，进而切断充电机输入的三相400v电源。与此同时，为防止开关断开失败，控制模块还切断充电机的启动信号。
36.在本实用新型的实施例中，充电机的输出电压为直流24v，当发生故障时，充电机的瞬时最大输出电压可达50v，因此通过设置上述的第一电压和第二电压可以有效的对充电机故障进行检测，并在过压输出时快速完成保护动作。
37.在一种可能的实施例中，电源模块包括：运算放大器u2，运算放大器u2的两个输入端分别连接充电机的两个输出端；运算放大器u1，运算放大器u1的反相输入端与运算放大器u2的输出端连接，运算放大器u1的同相输入端与电源连接，运算放大器u1的输出端与控制模块连接。
38.示例性地，运算放大器u2的型号为opa340，运算放大器u1的型号为lm331。运算放大器u2的反相输入端连接充电机的输出负极，同相输入端连接充电机的输出正极。同时运算放大器u2的反相输入端还通过串联的电阻r11和r12与充电机输入端的开关连接，具体来说是连接开关中的脱扣线圈。运算放大器u2的反相输入端还经过并联电阻r7和电容c16连接在输出端，输出端经过串联的电阻r14和r15与运算放大器u1的反相输入端连接，运算放大器u1的反相输入端还与控制模块连接。运算放大器u1的同相输入端经过电阻r8与输入电源a3v3连接。
39.在一种可能的实施例中，控制模块包括：控制芯片u3，控制芯片u3的型号为tms320f28035，其引脚37与运算放大器u1的输出端连接。
40.示例性地，控制芯片u3的引脚14与上述运算放大器u1的反相输入端连接。
41.在一种可能的实施例中，还包括：状态指示模块，状态指示模块与控制模块连接，用于指示过压保护电路的工作状态。
42.示例性地，状态指示模块包括：发光二极管ld2，发光二极管ld2的正极通过电阻r19与控制芯片u3的引脚34连接，负极接地；发光二极管ld3，发光二极管ld3的正极通过电阻r21与控制芯片u3的引脚33连接，负极接地。
43.在一种可能的实施例中，还包括：通讯模块，通讯模块与控制模块连接，用于获取控制参数，控制模块根据控制参数对充电机进行控制。
44.示例性地，通讯模块包括：通讯接口u4，通讯接口u4为jtag接口，其引脚1、2、3和7分别与控制芯片u3的引脚48、8、47和46连接，通讯接口u4的引脚9和10均与控制芯片u3的引
脚45连接。
45.jtag(joint test action group，联合测试工作组)接口使用通信线缆和列车的tcms(train control and management system，列车控制和管理系统)系统通信连接，以在tcms的控制下设定各种控制参数，例如上述的第一电压、第二电压、时间等参数。
46.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
47.显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。