直流母線電流保護電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種直流母線電流保護電路，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進行整流為正向電壓信號后，輸出到所述隔離輸出單元；所述隔離輸出單元在輸入信號超過基準信號時輸出過流判斷信號。本實用新型通過對采樣的信號進行全波整流，可實現(xiàn)直流母線正負電流的直通、過流以及短路保護，從而提高產(chǎn)品的安全性能。
【專利說明】
直流母線電流保護電路
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本實用新型設(shè)及電流保護電路，更具體地說，設(shè)及一種直流母線電流保護電路。
【背景技術(shù)】
[0002] 伺服驅(qū)動器運行時，如果功率模塊（例如IGBT)的上、下橋臂直通，或出現(xiàn)過流、對 地短路等故障，將會導(dǎo)致功率模塊燒壞。為保證伺服驅(qū)動器的穩(wěn)定運行，并保護伺服驅(qū)動器 不受損壞，通常需要在伺服驅(qū)動器的直流母線上增加母線直通電流保護電路，W對伺服驅(qū) 動器的功率模塊進行直通、過流W及短路保護。
[0003] 如圖1所示，是現(xiàn)有母線直通電流保護電路的示意圖。在該方案中，通過分流器采 樣直流母線電流信號，并將采樣的信號經(jīng)過一級放大和穩(wěn)壓管得到過流保護信號。
[0004] 然而，上述母線直通電流保護電路無法對通過母線的反向電流進行保護，例如當 伺服驅(qū)動器處于制動狀態(tài)時，負載電機會處于發(fā)電狀態(tài)，此時伺服驅(qū)動器的母線電容充電， 流經(jīng)直流母線的電流為負電流。此外，上述母線直通電流保護電路中的穩(wěn)壓管精度較低，無 法保證過流信號的精確保護。 【實用新型內(nèi)容】
[0005] 本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，針對上述母線直通保護電路無法在反向電流 狀態(tài)下對直流母線進行保護的問題，提供一種直流母線電流保護電路。
[0006] 本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案是，提供一種直流母線電流保護電路， 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 輸入的電壓信號進行整流為正向電壓信號后，輸出到所述隔離輸出單元;所述隔離輸出單 元在輸入信號超過基準信號時輸出過流判斷信號。
[0007] 在本實用新型所述的直流母線電流保護電路中，所述保護電路還包括用于將輸入 的電壓信號做放大處理的初級放大單元，且該初級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引在本實用新型所述的直流母線電流保護電路中，所述初級放大單元包括差分放大 器，且所述電流采樣單元的兩個輸出端分別經(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 放大單元的兩個輸出端。
[0009]在本實用新型所述的直流母線電流保護電路中，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 極經(jīng)由電阻(R7)連接到第二二極管的陰極、陽極連接全波整流單元的第二輸入端;第四二 極管的陽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] 在本實用新型所述的直流母線電流保護電路中，所述保護電路還包括用于將輸入 的電壓信號做放大處理的次級放大單元，且該次級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] 在本實用新型所述的直流母線電流保護電路中，所述次級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)成次級放大單元的輸出端。
[0012] 在本實用新型所述的直流母線電流保護電路中，所述隔離輸出單元包括光禪，且 所述次級放大單元的輸出端W及基準電壓信號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] 在本實用新型所述的直流母線電流保護電路中，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] 本實用新型的直流母線電流保護電路具有W下有益效果:通過對采樣的信號進行 全波整流，可實現(xiàn)直流母線正負電流的直通、過流W及短路保護，從而提高產(chǎn)品的安全性 能。并且本實用新型具有較低的成本。
【附圖說明】
[0015] 圖1是現(xiàn)有母線直通電流保護電路的示意圖。
[0016] 圖2是本實用新型直流母線電流保護電路實施例的示意圖。
[0017] 圖3是圖2中初級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。
【具體實施方式】
[0021] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，W下結(jié)合附圖及實施 例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用W解釋 本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0022] 如圖2-6所示，是本實用新型直流母線電流保護電路實施例的示意圖，該直流母線 電流保護電路可應(yīng)用于伺服電機。本實用新型的直流母線保護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將輸入的電壓信號進行整流為正向電壓信號后，輸出到隔離輸出單元 50;隔離輸出單元50在輸入信號超過基準信號時輸出過流判斷信號。
[0024] 特別地，為提高判斷精度，上述直流母線保護電路還可包括將輸入的電壓信號做 放大處理的初級放大單元20和次級放大單元40,且初級放大單元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)過分流器轉(zhuǎn)換為電壓信號后，接入初級放大單元20的PN_ 0/PN，進行放大濾波。
[0026] 上述初級放大單元20主要是為了獲得足夠大的電壓信號，其包括差分放大器，且 電流采樣單元10的兩個輸出端分別經(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)成初級放大單元的兩個輸出 JLjJU 乂而。
[0027] 具體地，上述初級放大單元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二極管的陽極經(jīng)由電阻R7連接到第二二極管的陰極、陽極 連接全波整流單元30的第二輸入端;第四二極管的陽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)成次級放大單元40的輸出端。
[0031] 次級放大單元40主要用于簡化電壓倍數(shù)計算。特別地，上述次級放大單元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，且次級放大單元40的輸出端W及基準電壓信號分別連 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 流。
[0033] 在次級放大單元40的輸出電壓小于2.5V時，LR43UIC1)不動作，隔離輸出單元50 中的光禪不導(dǎo)通，IPM信號為高電平；在次級放大單元40的輸出電壓大于2.5V時，LR431 (ICl)動作，隔離輸出電路50中的光禪導(dǎo)通，IPM信號為低電平。將IPM信號接入MCU可判斷是 否存在電路直通、過流W及短路等情況。
[0034] W上所述，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不 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)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該 W權(quán)利要求的保護范圍為準。
【主權(quán)項】
1. 一種直流母線電流保護電路，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進行整流為正向電壓信號 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超過基準信號時輸出過流判 斷信號。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流母線電流保護電路，其特征在于:所述保護電路還包括用 于將輸入的電壓信號做放大處理的初級放大單元，且該初級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電路，其特征在于:所述初級放大單元包括 差分放大器，且所述電流采樣單元的兩個輸出端分別經(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)成初級放大單元的兩個輸出端。4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流母線電流保護電路，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 極管的陽極經(jīng)由電阻(R7)連接到第二二極管的陰極、陽極連接全波整流單元的第二輸入 端;第四二極管的陽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電路，其特征在于:所述保護電路還包括用 于將輸入的電壓信號做放大處理的次級放大單元，且該次級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電路，其特征在于:所述次級放大單元的包 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電路，其特征在于:所述隔離輸出單元包括 光耦，且所述次級放大單元的輸出端以及基準電壓信號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中任一項所述的直流母線電流保護電路，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】H02H7/12GK205583661SQ201620130114
【公開日】2016年9月14日
【申請日】2016年2月19日
【發(fā)明人】吳發(fā)良, 侯文科
【申請人】深圳市四方電氣技術(shù)有限公司