[發明專利]一種電機控制系統中的繼電器觸點的保護電路及方法

在審

• 申請號: 201711496375.1
• 申請日: 2017-12-31
• 公開（公告）號: CN107993891A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 李宏志;賀杰;韓偉;何旦旦
• 申請（專利權）人: 昌輝汽車電氣系統（安徽）有限公司
• 主分類號: H01H47/00
• 分類號: H01H47/00;H01H47/02
• 代理公司: 深圳市百瑞專利商標事務所(普通合伙)44240
• 代理人: 葉綠林,楊大慶

1.一種電機控制系統中的繼電器觸點的保護電路，其特征在于：包括微控制單元、電源電路、開關采集電路、繼電器控制電路、場效應管控制電路、電流采樣電路、中斷/過流保護電路；電源電路的輸出端和微控制單元相連，輸入端和24V/48V系統電源相接；開關采集電路的輸入端和電機正/反轉開關信號輸出端相接，其輸出端和微控制單元相接；繼電器控制電路設連接在電機和微控制單元之間，用于實現電機工作的載流；場效應管控制電路，用于實現電機正/反轉的切換；電流采樣電路用于采集電機工作時的電流；中斷/過流保護電路用于根據電流采樣電路采集的電流進行判斷是否過流，如過流，則激活終端，讓微控制單元優先處理過流問題，并立即關斷場效應管，以保護電機與繼電器觸點；微控制單元負責信號采集后的處理以及相關驅動電路的控制，用以控制整個電路系統的功能運行；微控制單元與繼電器控制電路、場效應管控制電路輸入、以及電流采樣電路輸出連接；繼電器控制電路輸出與電機正反兩端相連；繼電器電路中共地端與場效應管控制電路輸出端相連；場效應管控制電路與采樣電路相連。

2.根據權利要求1所述的電機控制系統中的繼電器觸點的保護電路，其特征在于：場效應管控制電路包括第一三極管(T1)、第一二極管(D1)、第二二極管(D2)、第一電容(C1)、第三電阻(R3)、第四電阻(R4)、第五電阻(R5)、第七電阻(R7)、場效應管(MOS)；

繼電器控制電路包括雙胞繼電器、第一非門(NOT GateA)、第二非門(NOT GateB)，雙胞繼電器包括第一繼電器(A)和第二繼電器(B)；

電流采樣電路包括采樣電阻(R2)；

中斷/過流保護電路包括第三非門(NOT GateC)、第六電阻(R6)、運算放大器(OP AMP)；

第一電阻(R1)的一端和雙胞繼電器的線圈的正極相接，另一端接24V/48V系統電源；雙胞繼電器的兩個常開端和24V/48V系統電源相接，其兩個常閉端接場效應管(MOS)的漏極，其兩個公共端接電機的兩端；第一非門(NOT GateA)和第二非門(NOT GateB)的輸入端和微控制單元相接，輸出端和第一繼電器(A)的負極、第二繼電器(B)的負極分別對應相接；

第七電阻(R7)接微控制單元的MOS CONTROL腳，另一端和第一三極管(T1)的基極，第一三極管(T1)的發射極接+5V電源，集電極和第一二極管(D1)的負極、第三電阻(R3)的一端相接；第一二極管(D1)的正極、第三電阻(R3)的另一端和第二二極管(D2)的正極、第一電容(C1)的一端、場效應管(MOS)的柵極相接，第一電容(C1)的另一端接地；第二二極管(D2)的負極和第四電阻(R4)的一端相接，第四電阻(R4)的另一端和第五電阻(R5)的一端、第三非門(NOT GateC)的輸出端相接，第五電阻(R5)的另一端接微控制單元的INT腳；第三非門(NOT GateC)的輸入端接運輸放大器(OP AMP)的輸出端相接；運輸放大器(OP AMP)的正輸入端和場效應管(MOS)的源極相接，負輸出端接地；采樣電阻(R2)的兩端分別接場效應管(MOS)的源極和地；第六電阻(R6)一端連接在第三非門(NOT GateC)的輸入端和運輸放大器(OP AMP)的輸出端之間，另一端接微控制單元。

3.根據權利要求1所述的電機控制系統中的繼電器觸點的保護電路，其特征在于：場效應管(MOS)的電流參數應大于3倍的電機電流參數。

4.一種電機控制系統中的繼電器觸點的保護方法，其特征在于：

(1)、在整個電路系統正常供電時，且電機正、反轉開關懸空時，為初始狀態；此時，繼電器控制電路中，雙胞繼電器處于常閉狀態，且雙胞繼電器的常開端接24V/48V系統電源，常閉端接場效應管(MOS)的漏極，公共端接電機正反轉兩端；場效應管控制電路中，場效應管(MOS)處于非工作狀態，即場效應管(MOS)的漏極與源極處于未導通狀態；此時電機兩端均為懸空，無動作；

(2)、當開關采集電路采集到電機正轉開關信號并將其輸入給微控制單元后，微控制單元將此信號進行處理并驅動繼電器控制電路與場效應管控制電路工作，繼電器控制電路執行動作，A繼電器由常開端切換到常閉端，此時電機正轉端接24V/48V系統電源，電機反轉端懸空，電機不動作，當繼電器切換動作完成并穩定后，場效應管控制電路執行動作：場效應管(MOS)的漏極與源極導通，此時電機正轉端接24V/48V系統電源，電機反轉接地，電機開始工作，此時電流檢測電路開始檢測到電流變化，并實時監控電流變化，反饋到微控制單元電路；

當電流值低于設置的閾值最小值時，且電機正轉開關信號一直輸入給微控制單元，微控制單元保持現有控制方式；

當電流值低于設置的閾值最小值時，電機正轉開關信號輸入變為懸空時，微控制單元電控驅動場效應管(MOS)的源極與漏極斷開，此時電機正轉端接24V/48V系統電源，電機反轉端懸空，電機停止動作；

當電流值達到設置的閾值區域，電機正轉開關信號一直輸入給微控制單元，并持續150ms后，微控制單元電控驅動場效應管(MOS)的源極與漏極斷開，此時電機正轉端接24V/48V系統電源，電機反轉端懸空，電機停止動作；

當電流值遠大于設置的閾值最大值時，且電機正轉開關信號一直輸入給微控制單元，即此時過流，通過中斷/過流保護電路，將此過流信息進行轉換，將中斷信息反饋給微控制單元，同時通過硬件電路轉化，斷開場效應管(MOS)的控制端，使場效應管(MOS)的源極與漏極斷開，此時電機正轉端接24V/48V系統電源，電機反轉端懸空，電機立即停止動作；

當場效應管(MOS)源極與漏極斷開后，并穩定一段時間后，正轉繼電器由常開端切換到常閉端；

(3)、當開關采集電路將電機反轉開關信號輸入給微控制單元后，微控制單元將此信號進行處理并驅動繼電器電路與場效應管控制電路工作，繼電器工作電路執行動作：將雙胞繼電器中的B繼電器由常開端切換到常閉端，此時電機反轉端接24V/48V系統電源，電機正轉端懸空，電機不動作，當繼電器切換動作完成并穩定后，場效應管控制電路執行動作，場效應管(MOS)的漏極與源極導通，此時電機反轉端接24V/48V系統電源，電機正轉接地，電機開始反轉，此時電流檢測電路開始檢測到電流變化，并實時監控電流變化，反饋到微控制單元電路；

當電流值低于設置的閾值最小值時，且電機反轉開關信號一直輸入給微控制單元，微控制單元保持現有控制方式；

當電流值低于設置的閾值最小值時，電機反轉開關信號輸入變為懸空時，微控制單元電控驅動場效應管(MOS)的源極與漏極斷開，此時電機反轉端接24V/48V系統電源，電機正轉端懸空，電機停止動作；

當電流值達到設置的閾值區域，電機反轉開關信號一直輸入給微控制單元，并持續150ms后，微控制單元電控驅動場效應管(MOS)的源極與漏極斷開，此時電機反轉端接24V/48V系統電源，電機正轉端懸空，電機停止動作；

當電流值遠大于設置的閾值最大值時，且電機反轉開關信號一直輸入給微控制單元，即此時過流，通過中斷/過流保護電路，將此過流信息進行轉換，將中斷信息反饋給微控制單元，同時通過硬件電路轉化，斷開場效應管(MOS)的控制端，使場效應管(MOS)的源極與漏極斷開，此時電機正轉端接24V/48V，電機反轉端懸空，電機立即停止動作；

當場效應管(MOS)源極與漏極斷開后，并穩定一段時間后，反轉繼電器由常開端切換到常閉端。