[發(fā)明專利]基于霍爾電流傳感器和數(shù)字電壓比較器的短路保護電路

有效

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• 申請日: 2012-12-12
• 公開（公告）號: CN103036194A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發(fā)明（設計）人: 趙永瑞;楊熙;張興;趙蒞龍;張健
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08;H02H7/18;H02H3/06
• 代理公司: 青島聯(lián)信知識產(chǎn)權(quán)代理事務所 37227
• 代理人: 王月玲;王中云

技術領域

本發(fā)明涉及集成電路領域，具體地說，涉及一種應用于電池電源管理系統(tǒng)實現(xiàn)短路保護的短路保護電路。

背景技術

磷酸鐵鋰動力電池是一種新型、高效、安全、無污染的新能源電池。由于其優(yōu)異的性能，在新能源乘用車、通信、礦山、風力與太陽能發(fā)電的儲能系統(tǒng)等領域和行業(yè)中得到廣泛應用。磷酸鐵鋰電池電源管理系統(tǒng)一般具有低電壓、大電流、小體積的特性，工作電流可達30A以上，磷酸鐵鋰電池在使用過程中需要電池電源管理系統(tǒng)（BMS）進行維護和管理。因此，電池電源管理系統(tǒng)應當具有的功能有：（1）電池狀態(tài)管理；（2）充、放電管理；（3）短路保護，而如何實現(xiàn)電池電源管理系統(tǒng)的短路保護是技術人員面臨的一大難題。現(xiàn)有的短路保護措施有以下幾種：（1）采用傳統(tǒng)保險絲、空氣開關等方法，這些方法將會產(chǎn)生一定的壓降，功耗大、成本高，且無自恢復功能；（2）采用軟件檢測的方法，軟件檢測雖可以實現(xiàn)自恢復的功能，但不能保證短路保護動作的及時性；（3）采用熱脫扣直流斷路器、電流互感器等方法，則需要根據(jù)型號進行配套使用，且型號難以匹配，同時還存在安裝困難、生產(chǎn)成本增加等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有電池電源管理系統(tǒng)實現(xiàn)短路保護時存在的成本高、無自恢復能力等上述問題，提供了一種基于霍爾電流傳感器和數(shù)字電壓比較器的短路保護電路，該電、路成本低、效率高、可編程，且可自恢復。

本發(fā)明的技術方案為：一種基于霍爾電流傳感器和數(shù)字電壓比較器的短路保護電路，該短路保護電路包括霍爾電流傳感器、繼電器和微處理器，微處理器內(nèi)設置有數(shù)字電壓比較器CMP、數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊ADC和I/O模塊，數(shù)字電壓比較器CMP通過一個限流電阻與霍爾電流傳感器電連接，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊ADC與霍爾電流傳感器的輸出端電連接，I/O模塊與繼電器電連接；所述霍爾電流傳感器將檢測到的電流信號I_p轉(zhuǎn)換成電壓信號U_i，并將該電壓信號U_i傳送至數(shù)字電壓比較器CMP和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊ADC，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊ADC用于測量電流的大小，數(shù)字電壓比較器CMP用于監(jiān)測電壓信號的閥值，一旦電壓信號U_i大于給定的參考電壓U_v，觸發(fā)數(shù)字電壓比較器CMP產(chǎn)生中斷信號，微處理器通過I/O模塊控制繼電器關閉，實現(xiàn)短路保護功能。

優(yōu)選的是，所述的數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊ADC檢測霍爾電流傳感器的輸出電壓，將模擬的電壓量轉(zhuǎn)化為數(shù)字量以便計算出檢測電流的大小，其計算公式如下：I_p=k(U_i-U_f)，其中k為系數(shù)，與數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊和霍爾電流傳感器的性能參數(shù)有關，U_f是測量電流為零時的U_i值。

本發(fā)明的有益效果為：（1）本發(fā)明設有微處理器，且微處理器內(nèi)設置有數(shù)字電壓比較器CMP和數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊ADC，結(jié)構(gòu)簡單，高效穩(wěn)定，可編程、成本低，具有自恢復功能；微處理器控制繼電器和數(shù)字電壓比較器CMP的開啟，實現(xiàn)延時等待，通過霍爾電流傳感器檢測電流信號并轉(zhuǎn)化為電壓信號，微處理器根據(jù)電壓信號控制數(shù)字電壓比較器CMP產(chǎn)生中斷信號，并在中斷過程中控制繼電器和數(shù)字電壓比較器CMP的關閉，實現(xiàn)短路保護功能，短路保護動作可在納秒級的時間內(nèi)完成，可有效防止設備短路事故的發(fā)生；（2）本發(fā)明通過微處理器實現(xiàn)任意大電流的短路保護功能，不僅能使用在電池電源管理系統(tǒng)的短路保護中，也可以應用在其他的電源管理系統(tǒng)中實現(xiàn)短路保護和自恢復功能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明的工作流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。