一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路的制作方法

本技术涉及采样电路，尤其涉及一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路。

背景技术：

1、在mos管、igbt功率器件，在做pfc功率因数校正、变频逆变、主动整流等应用设计中，均需要对相电流、单管功率电流、母线功率电流进行检知并进行保护。

2、如附图1所示，现有的技术方案中，对电流峰值过流、过载保护的保护电路仅通过软件进行计算并根据计算结果实现保护动作，一旦软件出现问题或不可靠，没有硬件保护冗余，将会导致保护不可靠，并且当电流峰值过流消失后，立即复位输出功率电路，会导致反复过流故障、重启复位，对于电路的可靠性、使用寿命均会产生不良影响。

技术实现思路

1、鉴于目前软件保护电路仅依靠软件的保护，可靠性差，本实用新型专利提供一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，在软件电路的基础上增设硬件锁定电路、硬件复位电路，可以通过硬件锁定电路在故障状态时锁定，防止在故障未能进行维修维护时反复重启进入危险运行状态，并提供多种可复位的选择方式，提高可靠性，降低功率电路损坏的风险。

2、为达到上述目的，本实用新型的实施例采用如下技术方案：

3、一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，包括差分采样放大电路、硬件锁定电路、硬件复位电路，所述差分采样放大电路连接电流输入信号in_a，向mcu输出采样检知信号i_ad，所述差分采样放大电路还连接有所述硬件锁定电路，所述硬件锁定电路设有比较器u2a，所述差分采样放大电路连接所述比较器u2a的同相输入端，所述硬件复位电路接入所述比较器u2a的同相输入端，所述比较器u2a的输出端输出i-fault信号，用于实现硬件锁定，比较器u2a的输出端与输入端之间还串联有二极管d1，所述二极管d1的正极连接所述比较器u2a的输出端，二极管d1的负极连接所述比较器u2a的同相输入端。

4、依照本实用新型的一个方面，所述差分采样放大电路与所述比较器u2a的同相输入端之间还串联有二极管d2、电阻r7，所述二极管d2的正极连接所述差分采样放大电路，所述二极管的负极连接所述电阻r7，所述电阻r7的另一端连接所述比较器u2a的同相输入端。

5、依照本实用新型的一个方面，所述比较器u2a还通过连接vcc1和gnd实现供电，比较器u2a的输出端还连接有电阻r6，所述电阻r6的另一端也连接有vcc1。

6、依照本实用新型的一个方面，所述比较器u2a的反相输入端连接有电阻r8、电阻r9以及电容c6，所述电阻r8的另一端连接vcc1，所述电阻r9与所述电容c6接地。

7、依照本实用新型的一个方面，所述硬件复位电路包括三极管q1、电阻r10、电阻r11、电阻r12以及开关k1，所述硬件复位电路的输出端输出fault-release信号，用于通过所述mcu解除所述i-fault信号。

8、依照本实用新型的一个方面，所述三极管q1的基极连接电阻r10、电阻r12；所述三极管q1的集电极连接所述电阻r11，所述电阻r11的另一端接入所述比较器u2a的同相输入端；所述三极管q1的发射极连接所述开关k1，且与所述电阻r12共地；所述开关k1的另一端接入所述比较器u2a的同相输入端。

9、依照本实用新型的一个方面，所述差分采样放大电路包括运算放大器u1a，所述电流输入信号in_a的正极in_a+通过串联电阻r4接入所述运算放大器u1a的反相输入端，所述电流输入信号in_a-的负极通过串联电阻r2接入所述运算放大器u1a的同相输入端；还设有电容c2和电容c3，所述电容c2设于所述电阻r2的输入端与所述电阻r4的输入端之间；所述电容c3的一端接入所述运算放大器u1a的同相输入端，另一端接入所述运算放大器u1a的反相输入端。

10、依照本实用新型的一个方面，所述运算放大器u1a的同相输入端还连接有电阻r1、电容c1，所述电阻r1、电容c1的另一端均连接有vcc2。

11、依照本实用新型的一个方面，所述运算放大器u1a的反相输入端还连接有电阻r5、电容c5，所述电阻r5的另一端与所述电容c2的另一端均与所述运算放大器u1a的输出端相连，所述电容c5的另一端还与所述比较器u2a的同相输入端相连。

12、依照本实用新型的一个方面，所述运算放大器u1a还通过连接vcc1与gnd实现供电，所述运算放大器u1a的输出端输出所述采样检知信号i_ad，所述运算放大器u1a的输出端还连接有电阻r3，所述电阻r3的另一端连接有电容c4，所述电容c4接地。

13、本实用新型实施的优点：本实用新型提供了一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，包括差分采样放大电路、硬件锁定电路、硬件复位电路，差分采样放大电路连接电流输入信号in_a，向mcu输出采样检知信号i_ad，硬件锁定电路设有比较器u2a，差分采样放大电路连接比较器u2a的同相输入端，硬件复位电路接入比较器u2a的同相输入端，比较器u2a的输出端输出i-fault信号，用于实现硬件锁定，比较器u2a的输出端与输入端之间还串联有二极管d1，通过二极管d1实现比较器自锁定，本申请提供的电流过载硬件锁定和复位的差分采样电路在软件电路的基础上增设硬件锁定电路、硬件复位电路，可以通过硬件锁定电路在故障状态时锁定，防止在故障未能进行维修维护时反复重启进入危险运行状态，并提供多种可复位的选择方式，提高可靠性，降低功率电路损坏的风险。

技术特征：

1.一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，包括差分采样放大电路、硬件锁定电路、硬件复位电路，所述差分采样放大电路连接电流输入信号in_a，向mcu输出采样检知信号i_ad，其特征在于，所述差分采样放大电路还连接有所述硬件锁定电路，所述硬件锁定电路设有比较器u2a，所述差分采样放大电路连接所述比较器u2a的同相输入端，所述硬件复位电路接入所述比较器u2a的同相输入端，所述比较器u2a的输出端输出i-fault信号，用于实现硬件锁定，比较器u2a的输出端与输入端之间还串联有二极管d1，所述二极管d1的正极连接所述比较器u2a的输出端，二极管d1的负极连接所述比较器u2a的同相输入端。

2.根据权利要求1所述的一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，其特征在于，所述差分采样放大电路与所述比较器u2a的同相输入端之间还串联有二极管d2、电阻r7，所述二极管d2的正极连接所述差分采样放大电路，所述二极管的负极连接所述电阻r7，所述电阻r7的另一端连接所述比较器u2a的同相输入端。

3.根据权利要求1所述的一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，其特征在于，所述比较器u2a还通过连接vcc1和gnd实现供电，比较器u2a的输出端还连接有电阻r6，所述电阻r6的另一端也连接有vcc1。

4.根据权利要求1所述的一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，其特征在于，所述比较器u2a的反相输入端连接有电阻r8、电阻r9以及电容c6，所述电阻r8的另一端连接vcc1，所述电阻r9与所述电容c6接地。

5.根据权利要求1所述的一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，其特征在于，所述硬件复位电路包括三极管q1、电阻r10、电阻r11、电阻r12以及开关k1，所述硬件复位电路的输出端输出fault-release信号，用于通过所述mcu解除所述i-fault信号。

6.根据权利要求5所述的一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，其特征在于，所述三极管q1的基极连接电阻r10、电阻r12；所述三极管q1的集电极连接所述电阻r11，所述电阻r11的另一端接入所述比较器u2a的同相输入端；所述三极管q1的发射极连接所述开关k1，且与所述电阻r12共地；所述开关k1的另一端接入所述比较器u2a的同相输入端。

7.根据权利要求1所述的一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，其特征在于，所述差分采样放大电路包括运算放大器u1a，所述电流输入信号in_a的正极in_a+通过串联电阻r4接入所述运算放大器u1a的反相输入端，所述电流输入信号in_a-的负极通过串联电阻r2接入所述运算放大器u1a的同相输入端；还设有电容c2和电容c3，所述电容c2设于所述电阻r2的输入端与所述电阻r4的输入端之间；所述电容c3的一端接入所述运算放大器u1a的同相输入端，另一端接入所述运算放大器u1a的反相输入端。

8.根据权利要求7所述的一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，其特征在于，所述运算放大器u1a的同相输入端还连接有电阻r1、电容c1，所述电阻r1、电容c1的另一端均连接有vcc2。

9.根据权利要求7所述的一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，其特征在于，所述运算放大器u1a的反相输入端还连接有电阻r5、电容c5，所述电阻r5的另一端与所述电容c2的另一端均与所述运算放大器u1a的输出端相连，所述电容c5的另一端还与所述比较器u2a的同相输入端相连。

10.根据权利要求7所述的一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，其特征在于，所述运算放大器u1a还通过连接vcc1与gnd实现供电，所述运算放大器u1a的输出端输出所述采样检知信号i_ad，所述运算放大器u1a的输出端还连接有电阻r3，所述电阻r3的另一端连接有电容c4，所述电容c4接地。

技术总结
本技术提供了一种电流过载硬件锁定和可复位的差分采样电路，包括差分采样放大电路、硬件锁定电路、硬件复位电路，差分采样放大电路连接电流输入信号IN_A，向MCU输出采样检知信号I_AD，硬件锁定电路设有比较器U2A，比较器U2A的输出端输出I‑Fault信号，用于实现硬件锁定，比较器U2A的输出端与输入端之间还串联有二极管D1，通过二极管D1实现比较器自锁定，本申请提供的电流过载硬件锁定和复位的差分采样电路在软件电路的基础上增设硬件锁定电路、硬件复位电路，可以通过硬件锁定电路在故障状态时锁定，防止在故障未能进行维修维护时反复重启进入危险运行状态，并提供多种可复位的选择方式，提高可靠性，降低功率电路损坏的风险。

技术研发人员：喻胜伟,王泽煜,张志勇
受保护的技术使用者：上海鼎沣弓通科技有限公司
技术研发日：20230717
技术公布日：2024/3/5