[實(shí)用新型]基于施密特觸發(fā)器的保護(hù)電路

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720693461.0
• 申請日: 2017-06-14
• 公開（公告）號(hào): CN206850742U
• 公開（公告）日: 2018-01-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 牛榮章;王顥雄;趙偉;楊俊;余俊英;何宇根
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大全凱帆電器股份有限公司
• 主分類號(hào): H03K17/082
• 分類號(hào): H03K17/082;H03K17/60
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙)32204
• 代理人: 常虹

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型屬于電力電子領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)載過壓或過流保護(hù)電路。

背景技術(shù)

現(xiàn)階段電力電子領(lǐng)域中，大量的使用了大電流、高電壓的功率器件，如IGBT，MOS管，IPM等，這些大電流、高電壓開關(guān)管的使用，構(gòu)成了逆變器、變頻器、變流器、整流器、升壓、降壓等設(shè)備的主體部分，這些大電流、高電壓開關(guān)管的使用和控制，成為了功率設(shè)備的核心部分。然而，在使用開關(guān)管方便地進(jìn)行功率變換的同時(shí)，對(duì)負(fù)載回路的過流、過壓或短路保護(hù)，卻成為了困擾電子工程師的一大難題，電力電子領(lǐng)域急需一種快速高效的過流、過壓或者短路保護(hù)電路，來保障電力電子設(shè)備的安全運(yùn)行。

在現(xiàn)階段，對(duì)負(fù)載回路的過流過壓或者短路保護(hù)，都是采用軟件或者軟件和硬件相結(jié)合的保護(hù)方式，由于軟件指令的運(yùn)行時(shí)間長，對(duì)過流或者短路故障不能及時(shí)有效的進(jìn)行保護(hù)，導(dǎo)致功率器件損壞的事故經(jīng)常發(fā)生，造成很大的經(jīng)濟(jì)損失和社會(huì)影響。

實(shí)用新型內(nèi)容

實(shí)用新型目的：針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實(shí)用新型公開了一種采用純硬件的保護(hù)電路，在負(fù)載回路出現(xiàn)過流過壓時(shí)快速關(guān)斷負(fù)載的驅(qū)動(dòng)，對(duì)負(fù)載回路進(jìn)行保護(hù)，保障大功率開關(guān)器件的安全可靠運(yùn)行。

技術(shù)方案：本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：一種基于施密特觸發(fā)器的保護(hù)電路，包括負(fù)載電信號(hào)比較模塊、施密特觸發(fā)器和關(guān)斷三極管(Q1)。

其中負(fù)載電信號(hào)比較模塊的兩個(gè)輸入端分別連接參考電信號(hào)和負(fù)載電信號(hào)，輸出端與施密特觸發(fā)器的輸入端相連，當(dāng)負(fù)載電信號(hào)大于參考電信號(hào)時(shí)，輸出端輸出高電平觸發(fā)施密特觸發(fā)器。

施密特觸發(fā)器的輸入端與負(fù)載電信號(hào)比較模塊相連，輸出端與關(guān)斷三極管的基極相連，當(dāng)施密特觸發(fā)器被觸發(fā)時(shí)，輸出端狀態(tài)反轉(zhuǎn)為高電平，關(guān)斷三極管導(dǎo)通。

關(guān)斷三極管(Q1)的基極與施密特觸發(fā)器的輸出端相連，發(fā)射極接地，集電極與負(fù)載的驅(qū)動(dòng)相連；當(dāng)關(guān)斷三極管導(dǎo)通時(shí)，負(fù)載的驅(qū)動(dòng)電壓被拉低。

參考電信號(hào)的值可以通過分壓電阻R1和R2的分壓比來設(shè)定。

為了對(duì)使用者起到提醒報(bào)警作用，上述電路還包括發(fā)光二極管(D1)；發(fā)光二極管的正極通過限流電阻(R7)與施密特觸發(fā)器輸出端相連，負(fù)極與關(guān)斷三極管(Q1)的基極相連。當(dāng)負(fù)載回路出現(xiàn)過流過壓等故障時(shí)，發(fā)光二極管(D1)導(dǎo)通發(fā)光。

工作原理：在負(fù)載電信號(hào)小于設(shè)定的參考電信號(hào)值時(shí)，負(fù)載電信號(hào)比較模塊輸出低電平，施密特觸發(fā)器不觸發(fā)，輸出端保持低電平，關(guān)斷三極管Q1不導(dǎo)通，負(fù)載回路正常工作；當(dāng)負(fù)載電流大于設(shè)定的參考電信號(hào)值時(shí)，負(fù)載電信號(hào)比較模塊輸出高電平，施密特觸發(fā)器被觸發(fā)，輸出端的狀態(tài)發(fā)生反轉(zhuǎn)，輸出由低電平轉(zhuǎn)換為高電平，關(guān)斷三極管Q1飽和導(dǎo)通，其集電極和發(fā)射極短路，負(fù)載回路的驅(qū)動(dòng)電壓被拉到低電平，負(fù)載停止工作，保護(hù)大電流、高電壓開關(guān)管可靠關(guān)斷，避免事故的發(fā)生。

有益效果：與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型公開的基于施密特觸發(fā)器的保護(hù)電路采用純硬件實(shí)現(xiàn)，響應(yīng)時(shí)間短，可以安全可靠地保護(hù)系統(tǒng)的過流和短路故障。此外保護(hù)時(shí)間可以由外接電阻值和電容值來設(shè)定，方便根據(jù)不同需求修改保護(hù)電路的保護(hù)時(shí)間。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型公開的保護(hù)電路工作流程示意圖；

圖2是實(shí)施例一的電路圖；

圖3是實(shí)施例二的電路圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式，進(jìn)一步闡明本實(shí)用新型。

如圖1所示，為本實(shí)用新型公開的保護(hù)電路工作流程示意圖。負(fù)載電信號(hào)比較模塊將負(fù)載電信號(hào)的采樣值與參考電信號(hào)的值進(jìn)行比較，當(dāng)負(fù)載電信號(hào)大于參考電信號(hào)時(shí)，達(dá)到保護(hù)點(diǎn)，觸發(fā)施密特觸發(fā)器，關(guān)斷三極管導(dǎo)通，產(chǎn)生關(guān)斷信號(hào)，關(guān)斷負(fù)載驅(qū)動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)保護(hù)時(shí)間后，對(duì)負(fù)載電信號(hào)的采樣值再次進(jìn)行比較，判斷負(fù)載過流、過壓或短路故障是否恢復(fù)，持續(xù)對(duì)負(fù)載回路進(jìn)行保護(hù)。

實(shí)施例1：如圖2所示，本實(shí)施例中的保護(hù)電路包括負(fù)載電信號(hào)比較模塊、施密特觸發(fā)器和關(guān)斷三極管Q1。

其中負(fù)載電壓的輸入點(diǎn)為J1的引腳2，經(jīng)過電阻R3后輸入到比較器LM339的引腳3，即其反相輸入端；參考電壓值由電源經(jīng)分壓電阻R1和R2設(shè)定，調(diào)節(jié)R1和R2的阻值可以方便地調(diào)節(jié)參考電壓值；參考電壓連接至比較器LM339的引腳2，即其正相輸入端。正常工作的情況下，負(fù)載電壓小于參考電壓值，比較器LM339的輸出端引腳7為低電平，即施密特觸發(fā)器74LS221的輸入端B為低電平，觸發(fā)器不觸發(fā)，其輸出端Q為低電平，關(guān)斷三極管Q1不導(dǎo)通，發(fā)光二極管不發(fā)光，負(fù)載回路驅(qū)動(dòng)正常工作。