一種雙電流保護(hù)功能電源的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電源，尤其涉及一種具備雙重電流保護(hù)功能的電機(jī)起動(dòng)電源。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電源技術(shù)的發(fā)展，采用PWM調(diào)制解調(diào)器驅(qū)動(dòng)MOS管或IGBT工作的電源越來(lái)越普遍，這種利用MOS管或IGBT作為開(kāi)關(guān)管的電源相對(duì)于傳統(tǒng)工頻電源來(lái)講，具備功率密度高，體積小的優(yōu)點(diǎn)，但相對(duì)于傳統(tǒng)工頻電源來(lái)講，其MOS管或IGBT抗沖擊能力比較弱，特別是在負(fù)載為直流電動(dòng)機(jī)的情況下，電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流一般是其額定工作電流的三至五倍，并且在實(shí)際應(yīng)用中，電機(jī)出現(xiàn)堵轉(zhuǎn)或負(fù)載損壞而造成電源輸出短路的情況也時(shí)有發(fā)生，這些情況下開(kāi)關(guān)管的工作電流很大，極易造成MOS管或IGBT損壞而使整臺(tái)電源永久性損壞。
[0003]市場(chǎng)常見(jiàn)的電源在使用過(guò)程，存在以下弊端:
[0004](I)電源在工作過(guò)程中保護(hù)的速度不夠快而導(dǎo)致電源永久性損壞。MOS管、IGBT管、功率二極管等半導(dǎo)體材料的工作頻率都比較高，很多保護(hù)響應(yīng)不及時(shí)就造成了這些半導(dǎo)體器件永久性損壞；
[0005](2)不能明確區(qū)別起動(dòng)電流、額定工作電流、短路電流，極易造成保護(hù)紊亂，使負(fù)載不能正常工作、誤保護(hù)或造成電源的損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型提出了一種能明確判別起動(dòng)電流、額定工作電流、負(fù)載短路電流的高速保護(hù)電路，非常有效地防止了 MOS管或IGBT受沖擊損壞而造成電源的損壞。
[0007]本實(shí)用新型通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的:
[0008]本實(shí)用新型所述的雙電流保護(hù)功能電源包括輸入起動(dòng)電流檢測(cè)電路、額定工作電流檢測(cè)電路、電流邏輯判斷電路、開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路。其特征在于:輸入起動(dòng)電流檢測(cè)電路和額定工作電流檢測(cè)電路并聯(lián)工作，將電流取樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成邏輯判斷信號(hào)輸出給電流邏輯判斷電路，電流邏輯判斷電路綜合判斷給出相應(yīng)的信號(hào)輸出給開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路或完全鎖存，開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路控制電源主回路開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷，電流邏輯判斷電路若給出完全鎖存信號(hào)，則完全關(guān)閉電源工作。
[0009]上述的輸入起動(dòng)電流檢測(cè)電路中，開(kāi)關(guān)管工作電流被轉(zhuǎn)換成的電壓脈沖信號(hào)經(jīng)電阻進(jìn)入比較器同相輸入端。經(jīng)電阻、電位器分壓產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓再經(jīng)電阻進(jìn)入比較器的反向輸入端，比較器同相輸入端的信號(hào)大于反向輸入端設(shè)定的基準(zhǔn)值時(shí)，比較器的輸出產(chǎn)生高電平，給出邏輯判斷信號(hào)。改變電位器的阻值可以改變比較器反向輸入端的基準(zhǔn)電壓，實(shí)際上就是設(shè)定不同的起動(dòng)電流保護(hù)值。
[0010]上述的額定工作電流檢測(cè)電路中，開(kāi)關(guān)管工作電流轉(zhuǎn)換成的電壓脈沖信號(hào)經(jīng)濾波電容、電阻進(jìn)入比較器同相輸入端。經(jīng)電阻、電位器分壓產(chǎn)生的基準(zhǔn)電壓再經(jīng)電阻進(jìn)入比較器的反向輸入端。比較器同相輸入端的信號(hào)大于反向輸入端時(shí)，比較器的輸出產(chǎn)生高電平，給出邏輯判斷信號(hào)。改變電位器的阻值可以改變比較器反向輸入端的基準(zhǔn)電壓，實(shí)際上就是設(shè)定不同的額定保護(hù)電流值。輸入起動(dòng)電流檢測(cè)電路中比較器的輸出信號(hào)與額定工作電流檢測(cè)電路中比較器的輸出信號(hào)經(jīng)二極管并聯(lián)組成與運(yùn)算，輸出電流邏輯判斷信號(hào)。
[0011]上述電流邏輯判斷電路中，電流邏輯判斷信號(hào)輸入由單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器CD4098、電阻、電容組成的脈寬調(diào)制電路中，電流邏輯判斷信號(hào)經(jīng)不同的脈寬調(diào)制后，輸出瞬時(shí)關(guān)斷信號(hào)和鎖存記憶信號(hào)。瞬時(shí)關(guān)斷信號(hào)和鎖存記憶信號(hào)同時(shí)輸入給同步計(jì)數(shù)器CC40161，由CC40161記錄在鎖存記憶信號(hào)發(fā)生的這段時(shí)間內(nèi)，發(fā)生瞬時(shí)關(guān)斷電源驅(qū)動(dòng)信號(hào)的脈沖次數(shù)，即電源瞬時(shí)保護(hù)的次數(shù)。CC40161第14、13、12、11腳分別對(duì)應(yīng)在鎖存記憶信號(hào)發(fā)生的這段時(shí)間內(nèi)記錄了 1、2、4、8次瞬時(shí)保護(hù)，選擇其中一個(gè)端口的輸出信號(hào)可作為永久關(guān)斷信號(hào)，徹底關(guān)斷開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)或電源的輸入。
[0012]上述的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路中，TL494是一種固定頻率的脈寬調(diào)制集成電路芯片，工作頻率通過(guò)外部電阻和電容進(jìn)行調(diào)節(jié)。瞬時(shí)關(guān)斷信號(hào)一方面通過(guò)二極管直接送入TL494第4腳的死區(qū)比較器，直接關(guān)斷TL494的輸出，開(kāi)關(guān)管的驅(qū)動(dòng)信號(hào)就沒(méi)有了，實(shí)現(xiàn)了瞬間關(guān)斷，保護(hù)開(kāi)關(guān)管不受損傷。瞬時(shí)關(guān)斷信號(hào)另一方面通過(guò)二極管，電阻給電容充電，然后送入TL494第4腳的死區(qū)比較器。電容有儲(chǔ)能作用，瞬時(shí)關(guān)斷信號(hào)消除后，充滿的電容上的電量釋放需要經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后才能放電完畢，本發(fā)明利用電容的緩慢放電實(shí)現(xiàn)TL494第4腳的電壓由高電平緩慢跌落至低電平，實(shí)現(xiàn)電源被瞬間關(guān)斷保護(hù)后的軟起動(dòng)。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0014]( I)通過(guò)額定工作電流檢測(cè)電路檢測(cè)開(kāi)關(guān)管上的工作電流，額定工作電流檢測(cè)電路設(shè)定的檢測(cè)電流值較小，但響應(yīng)速度慢，這樣能有效的避開(kāi)電源帶感性負(fù)載時(shí)開(kāi)機(jī)沖擊電流大的問(wèn)題，又能對(duì)長(zhǎng)期超過(guò)電源額定工作的電流進(jìn)行檢測(cè)，防止電源長(zhǎng)期工作在超負(fù)荷的狀態(tài)下導(dǎo)致電源發(fā)熱而損壞；
[0015](2)通過(guò)輸入起動(dòng)電流檢測(cè)電路，設(shè)置了較大的電流保護(hù)值，但保護(hù)響應(yīng)速度又很快的檢測(cè)方式，即允許開(kāi)關(guān)管在很短的時(shí)間內(nèi)能承受較大的開(kāi)機(jī)電流沖擊，又能在沖擊電流太大而超過(guò)了開(kāi)關(guān)管能承受的最大電流時(shí)，快速有效地保護(hù)開(kāi)關(guān)管不受這種大電流的沖擊而損壞；
[0016](3)通過(guò)電流邏輯判斷電路，對(duì)于感性負(fù)載起動(dòng)時(shí)的沖擊電流，對(duì)于感性負(fù)載起動(dòng)后發(fā)生的超過(guò)額定工作狀態(tài)的電流，電流邏輯判斷電路都能給出瞬時(shí)保護(hù)信號(hào)對(duì)開(kāi)關(guān)管進(jìn)行快速保護(hù)，這兩種過(guò)流現(xiàn)象消除后，電源又恢復(fù)正常工作狀；但對(duì)于頻繁或持續(xù)出現(xiàn)開(kāi)關(guān)管過(guò)電流現(xiàn)象時(shí)，說(shuō)明負(fù)載或電源發(fā)生了不可恢復(fù)的故障，電流邏輯判斷電路在給出的鎖存記憶信號(hào)發(fā)生的這段時(shí)間內(nèi)，根據(jù)記錄到電源瞬間保護(hù)的次數(shù)，給出信號(hào)切斷電源輸入或永久性關(guān)斷開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)，使電源處于完全關(guān)斷的狀態(tài)，防止電源遭到不可恢復(fù)的損傷。通過(guò)這兩種保護(hù)方式，即能對(duì)起動(dòng)電流造成的沖擊，短時(shí)間的過(guò)載或短路進(jìn)行有效的可恢復(fù)性地保護(hù)，又能對(duì)長(zhǎng)期過(guò)載或短路的情況進(jìn)行有效的不可恢復(fù)性的保護(hù)；
[0017](4)通過(guò)開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路，實(shí)現(xiàn)開(kāi)機(jī)軟起動(dòng)，瞬時(shí)保護(hù)，瞬時(shí)保護(hù)后的軟起動(dòng)相結(jié)合的方式，使開(kāi)關(guān)管在任何狀態(tài)下開(kāi)通都是處于軟起動(dòng)的狀態(tài)開(kāi)通，有效果地防止了對(duì)開(kāi)關(guān)管的沖擊，有效地防止了對(duì)負(fù)載的沖擊。
【附圖說(shuō)明】
[0018]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
[0019]附圖1是本實(shí)用新型的電路框架圖。
[0020]附圖2是本實(shí)用新型的輸入起動(dòng)電流檢測(cè)電路和額定工作電流檢測(cè)電路原理圖。
[0021]附圖3是本實(shí)用新型的電流邏輯判斷電路原理圖。
[0022]附圖4是本實(shí)用新型的開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]如圖1所示，本實(shí)用新型所述的雙電流保護(hù)功能電源由輸入起動(dòng)電流檢測(cè)電路1、額定工作電流檢測(cè)電路2、電流邏輯判斷電路3、開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路4組成。輸入起動(dòng)電流檢測(cè)電路I和額定工作電流檢測(cè)電路2并聯(lián)工作，將電流取樣信號(hào)轉(zhuǎn)換成邏輯判斷信號(hào)輸出給電流邏輯判斷電路3，電流邏輯判斷電路3綜合判斷給出相應(yīng)的信號(hào)輸出給開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路4或完全鎖存，開(kāi)關(guān)管驅(qū)動(dòng)電路4控制電源主回路開(kāi)關(guān)管的開(kāi)通與關(guān)斷，電流邏輯判斷電路3若給出完全鎖存信號(hào)，則完全關(guān)閉電源工作。
[0024]如圖2所示，電流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)電阻Rl輸入比較器IClA的同相輸入端，輔助電源電壓經(jīng)電阻R3、電位器RPl和電容Cl分壓濾波后，經(jīng)電阻R2輸入比較器IClA的反相輸入端，當(dāng)IClA同相輸入端的檢測(cè)信號(hào)大于反相輸入端的基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)，比較器IClA輸出端為高電平，輔助電源經(jīng)電阻R4、R5和二極管Dl輸出邏輯判斷信號(hào)；電流檢測(cè)信號(hào)經(jīng)電阻R6、R7和電容C2組成的阻