直流母線電流保護(hù)電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供了一種直流母線電流保護(hù)電路，包括依次連接的電流采樣單元、全波整流單元以及隔離輸出單元，其中：所述電流采樣單元將從直流母線采樣的電流轉(zhuǎn)換為電壓后，輸出到所述全波整流單元；所述全波整流單元將輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行整流為正向電壓信號(hào)后，輸出到所述隔離輸出單元；所述隔離輸出單元在輸入信號(hào)超過(guò)基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)輸出過(guò)流判斷信號(hào)。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)采樣的信號(hào)進(jìn)行全波整流，可實(shí)現(xiàn)直流母線正負(fù)電流的直通、過(guò)流以及短路保護(hù)，從而提高產(chǎn)品的安全性能。
【專利說(shuō)明】
直流母線電流保護(hù)電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實(shí)用新型設(shè)及電流保護(hù)電路，更具體地說(shuō)，設(shè)及一種直流母線電流保護(hù)電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 伺服驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行時(shí)，如果功率模塊（例如IGBT)的上、下橋臂直通，或出現(xiàn)過(guò)流、對(duì) 地短路等故障，將會(huì)導(dǎo)致功率模塊燒壞。為保證伺服驅(qū)動(dòng)器的穩(wěn)定運(yùn)行，并保護(hù)伺服驅(qū)動(dòng)器 不受損壞，通常需要在伺服驅(qū)動(dòng)器的直流母線上增加母線直通電流保護(hù)電路，W對(duì)伺服驅(qū) 動(dòng)器的功率模塊進(jìn)行直通、過(guò)流W及短路保護(hù)。
[0003] 如圖1所示，是現(xiàn)有母線直通電流保護(hù)電路的示意圖。在該方案中，通過(guò)分流器采 樣直流母線電流信號(hào)，并將采樣的信號(hào)經(jīng)過(guò)一級(jí)放大和穩(wěn)壓管得到過(guò)流保護(hù)信號(hào)。
[0004] 然而，上述母線直通電流保護(hù)電路無(wú)法對(duì)通過(guò)母線的反向電流進(jìn)行保護(hù)，例如當(dāng) 伺服驅(qū)動(dòng)器處于制動(dòng)狀態(tài)時(shí)，負(fù)載電機(jī)會(huì)處于發(fā)電狀態(tài)，此時(shí)伺服驅(qū)動(dòng)器的母線電容充電， 流經(jīng)直流母線的電流為負(fù)電流。此外，上述母線直通電流保護(hù)電路中的穩(wěn)壓管精度較低，無(wú) 法保證過(guò)流信號(hào)的精確保護(hù)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)上述母線直通保護(hù)電路無(wú)法在反向電流 狀態(tài)下對(duì)直流母線進(jìn)行保護(hù)的問(wèn)題，提供一種直流母線電流保護(hù)電路。
[0006] 本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是，提供一種直流母線電流保護(hù)電路， 包括依次連接的電流采樣單元、全波整流單元W及隔離輸出單元，其中：所述電流采樣單元 將從直流母線采樣的電流轉(zhuǎn)換為電壓后，輸出到所述全波整流單元;所述全波整流單元將 輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行整流為正向電壓信號(hào)后，輸出到所述隔離輸出單元;所述隔離輸出單 元在輸入信號(hào)超過(guò)基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)輸出過(guò)流判斷信號(hào)。
[0007] 在本實(shí)用新型所述的直流母線電流保護(hù)電路中，所述保護(hù)電路還包括用于將輸入 的電壓信號(hào)做放大處理的初級(jí)放大單元，且該初級(jí)放大單元的輸入端連接到電流采樣單元 的輸出端、輸出端連接到全波整流單元的輸入端。
[000引在本實(shí)用新型所述的直流母線電流保護(hù)電路中，所述初級(jí)放大單元包括差分放大 器，且所述電流采樣單元的兩個(gè)輸出端分別經(jīng)由電阻(Rl)和電阻(R2)連接到該差分放大器 的正相輸入端和反相輸入端，且該差分放大器的輸出端和反相輸入端之間并聯(lián)連接有電阻 (R5)和電容(C3);所述差分放大器的輸出端串接有電阻(R6)且該電阻(R6)的兩端構(gòu)成初級(jí) 放大單元的兩個(gè)輸出端。
[0009]在本實(shí)用新型所述的直流母線電流保護(hù)電路中，所述全波整流單元包括由第一二 極管、第二二極管、第=二極管、第四二極管構(gòu)成的整流橋，且第一二極管的陽(yáng)極連接到全 波整流單元第一輸出端、陰極連接到全波整流單元的第一輸入端;第二二極管的陽(yáng)極連接 全波整流單元的第一輸入端、陰極連接全波整流單元的第二輸出端;所述第=二極管的陽(yáng) 極經(jīng)由電阻(R7)連接到第二二極管的陰極、陽(yáng)極連接全波整流單元的第二輸入端;第四二 極管的陽(yáng)極連接全波整流單元的第二輸入端、陰極連接全波整流單元的第二輸出端;所述 全波整流單元的第一輸入端和第二輸入端之間連接有電容(C5)。
[0010] 在本實(shí)用新型所述的直流母線電流保護(hù)電路中，所述保護(hù)電路還包括用于將輸入 的電壓信號(hào)做放大處理的次級(jí)放大單元，且該次級(jí)放大單元的輸入端連接到全波整流單元 的輸出端、輸出端連接到隔離輸出單元的輸入端。
[0011] 在本實(shí)用新型所述的直流母線電流保護(hù)電路中，所述次級(jí)放大單元的包括放大 器，且該放大器的正相輸入端和反相輸入端分別經(jīng)由電阻(R8)和電阻(R9)連接到全波整流 單元的兩個(gè)輸出端;所述放大器的反相輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接有電阻(RU)和電容 (C7)，且該放大器的輸出端構(gòu)成次級(jí)放大單元的輸出端。
[0012] 在本實(shí)用新型所述的直流母線電流保護(hù)電路中，所述隔離輸出單元包括光禪，且 所述次級(jí)放大單元的輸出端W及基準(zhǔn)電壓信號(hào)分別連接到光禪原邊，該光禪的副邊連接到 隔離輸出單元的輸出端。
[0013] 在本實(shí)用新型所述的直流母線電流保護(hù)電路中，所述電流采樣單元包括串接在直 流母線下橋臂的分流器，所述分流器的兩端連接電流采樣單元的輸出端。
[0014] 本實(shí)用新型的直流母線電流保護(hù)電路具有W下有益效果:通過(guò)對(duì)采樣的信號(hào)進(jìn)行 全波整流，可實(shí)現(xiàn)直流母線正負(fù)電流的直通、過(guò)流W及短路保護(hù)，從而提高產(chǎn)品的安全性 能。并且本實(shí)用新型具有較低的成本。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 圖1是現(xiàn)有母線直通電流保護(hù)電路的示意圖。
[0016] 圖2是本實(shí)用新型直流母線電流保護(hù)電路實(shí)施例的示意圖。
[0017] 圖3是圖2中初級(jí)放大單元的電路示意圖。
[0018] 圖4是圖2中全波整流單元的電路示意圖。
[0019] 圖5是圖2中次級(jí)放大單元的電路示意圖。
[0020] 圖6是圖2中隔離輸出電路的電路示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021] 為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實(shí)施 例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用W解釋 本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0022] 如圖2-6所示，是本實(shí)用新型直流母線電流保護(hù)電路實(shí)施例的示意圖，該直流母線 電流保護(hù)電路可應(yīng)用于伺服電機(jī)。本實(shí)用新型的直流母線保護(hù)電路包括依次連接的電流采 樣單元10、全波整流單元30W及隔離輸出單元50,上述電流采樣單元10、全波整流單元30W 及隔離輸出單元50可分別采用現(xiàn)有的電子元件通過(guò)一定的方式組合形成。
[0023] 電流采樣單元10將從直流母線采樣的電流轉(zhuǎn)換為電壓后，輸出到全波整流單元 30;全波整流單元30將輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行整流為正向電壓信號(hào)后，輸出到隔離輸出單元 50;隔離輸出單元50在輸入信號(hào)超過(guò)基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)輸出過(guò)流判斷信號(hào)。
[0024] 特別地，為提高判斷精度，上述直流母線保護(hù)電路還可包括將輸入的電壓信號(hào)做 放大處理的初級(jí)放大單元20和次級(jí)放大單元40,且初級(jí)放大單元20接于電流采樣單元10和 全波整流單元30之間，次級(jí)放大單元40接于全波整流單元30和隔離輸出單元50之間。
[0025] 電流采樣單元10包括串接在直流母線下橋臂的分流器，該分流器的兩端連接電流 采樣單元10的輸出端。母線電流經(jīng)過(guò)分流器轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后，接入初級(jí)放大單元20的PN_ 0/PN，進(jìn)行放大濾波。
[0026] 上述初級(jí)放大單元20主要是為了獲得足夠大的電壓信號(hào)，其包括差分放大器，且 電流采樣單元10的兩個(gè)輸出端分別經(jīng)由電阻Rl和電阻R2連接到該差分放大器的正相輸入 端和反相輸入端，且該差分放大器的輸出端和反相輸入端之間并聯(lián)連接有電阻R5和電容 C3;差分放大器的輸出端串接有電阻R6且該電阻R6的兩端構(gòu)成初級(jí)放大單元的兩個(gè)輸出 JLjJU 乂而。
[0027] 具體地，上述初級(jí)放大單元20輸入電壓Vin和輸出電壓Vol的關(guān)系為：
[0028] 全波整流單元30包括由第一二極管、第二二極管、第=二極管、第四二極管構(gòu)成的 整流橋，且第一二極管的陽(yáng)極連接到全波整流單元30第一輸出端、陰極連接到全波整流單 元30的第一輸入端;第二二極管的陽(yáng)極連接全波整流單元30的第一輸入端、陰極連接全波 整流單元30的第二輸出端;第S二極管的陽(yáng)極經(jīng)由電阻R7連接到第二二極管的陰極、陽(yáng)極 連接全波整流單元30的第二輸入端;第四二極管的陽(yáng)極連接全波整流單元30的第二輸入 端、陰極連接全波整流單元30的第二輸出端;全波整流單元30的第一輸入端和第二輸入端 之間連接有電容巧。
[0029] 具體地，上述全波整流單元30的輸出電壓Vo2和輸入電壓Vol的關(guān)系為:V日2 = Voi-2 XVd(Vd為二極管管壓降）。
[0030] 次級(jí)放大單元40的包括放大器，且該放大器的正相輸入端和反相輸入端分別經(jīng)由 電阻R8和電阻R9連接到全波整流單元的兩個(gè)輸出端;放大器的反相輸入端和輸出端之間并 聯(lián)連接有電阻Rll和電容C7,且該放大器的輸出端構(gòu)成次級(jí)放大單元40的輸出端。
[0031] 次級(jí)放大單元40主要用于簡(jiǎn)化電壓倍數(shù)計(jì)算。特別地，上述次級(jí)放大單元40的輸
入電壓Vo2與輸出電壓Vo3的關(guān)系為： D
[0032] 隔離輸出單元50包括光禪，且次級(jí)放大單元40的輸出端W及基準(zhǔn)電壓信號(hào)分別連 接到光禪原邊，該光禪的副邊連接到隔離輸出單元50的輸出端。上述隔離輸出單元50的ICl (例如LR431)控制腳接入次級(jí)放大單元40的輸出電壓，該輸出電壓的幅值用于判斷是否過(guò) 流。
[0033] 在次級(jí)放大單元40的輸出電壓小于2.5V時(shí)，LR43UIC1)不動(dòng)作，隔離輸出單元50 中的光禪不導(dǎo)通，IPM信號(hào)為高電平；在次級(jí)放大單元40的輸出電壓大于2.5V時(shí)，LR431 (ICl)動(dòng)作，隔離輸出電路50中的光禪導(dǎo)通，IPM信號(hào)為低電平。將IPM信號(hào)接入MCU可判斷是 否存在電路直通、過(guò)流W及短路等情況。
[0034] W上所述，僅為本實(shí)用新型較佳的【具體實(shí)施方式】，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本實(shí)用新型掲露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到 的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實(shí)用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該 W權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直流母線電流保護(hù)電路，其特征在于:包括依次連接的電流采樣單元、全波整流 單元以及隔離輸出單元，其中：所述電流采樣單元將從直流母線采樣的電流轉(zhuǎn)換為電壓后， 輸出到所述全波整流單元;所述全波整流單元將輸入的電壓信號(hào)進(jìn)行整流為正向電壓信號(hào) 后，輸出到所述隔離輸出單元;所述隔離輸出單元在輸入信號(hào)超過(guò)基準(zhǔn)信號(hào)時(shí)輸出過(guò)流判 斷信號(hào)。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流母線電流保護(hù)電路，其特征在于:所述保護(hù)電路還包括用 于將輸入的電壓信號(hào)做放大處理的初級(jí)放大單元，且該初級(jí)放大單元的輸入端連接到電流 采樣單元的輸出端、輸出端連接到全波整流單元的輸入端。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流母線電流保護(hù)電路，其特征在于:所述初級(jí)放大單元包括 差分放大器，且所述電流采樣單元的兩個(gè)輸出端分別經(jīng)由電阻(R1)和電阻(R2)連接到該差 分放大器的正相輸入端和反相輸入端，且該差分放大器的輸出端和反相輸入端之間并聯(lián)連 接有電阻(R5)和電容(C3);所述差分放大器的輸出端串接有電阻(R6)且該電阻(R6)的兩端 構(gòu)成初級(jí)放大單元的兩個(gè)輸出端。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流母線電流保護(hù)電路，其特征在于:所述全波整流單元包括 由第一二極管、第二二極管、第三二極管、第四二極管構(gòu)成的整流橋，且第一二極管的陽(yáng)極 連接到全波整流單元第一輸出端、陰極連接到全波整流單元的第一輸入端;第二二極管的 陽(yáng)極連接全波整流單元的第一輸入端、陰極連接全波整流單元的第二輸出端;所述第三二 極管的陽(yáng)極經(jīng)由電阻(R7)連接到第二二極管的陰極、陽(yáng)極連接全波整流單元的第二輸入 端;第四二極管的陽(yáng)極連接全波整流單元的第二輸入端、陰極連接全波整流單元的第二輸 出端;所述全波整流單元的第一輸入端和第二輸入端之間連接有電容(C5)。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流母線電流保護(hù)電路，其特征在于:所述保護(hù)電路還包括用 于將輸入的電壓信號(hào)做放大處理的次級(jí)放大單元，且該次級(jí)放大單元的輸入端連接到全波 整流單元的輸出端、輸出端連接到隔離輸出單元的輸入端。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流母線電流保護(hù)電路，其特征在于:所述次級(jí)放大單元的包 括放大器，且該放大器的正相輸入端和反相輸入端分別經(jīng)由電阻(R8)和電阻(R9)連接到全 波整流單元的兩個(gè)輸出端;所述放大器的反相輸入端和輸出端之間并聯(lián)連接有電阻(R11) 和電容(C7)，且該放大器的輸出端構(gòu)成次級(jí)放大單元的輸出端。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的直流母線電流保護(hù)電路，其特征在于:所述隔離輸出單元包括 光耦，且所述次級(jí)放大單元的輸出端以及基準(zhǔn)電壓信號(hào)分別連接到光耦原邊，該光耦的副 邊連接到隔離輸出單元的輸出端。8. 根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的直流母線電流保護(hù)電路，其特征在于:所述電流采 樣單元包括串接在直流母線下橋臂的分流器，所述分流器的兩端連接電流采樣單元的輸出 端。
【文檔編號(hào)】H02H7/12GK205583661SQ201620130114
【公開(kāi)日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年2月19日
【發(fā)明人】吳發(fā)良, 侯文科
【申請(qǐng)人】深圳市四方電氣技術(shù)有限公司