一种牵引电机控制器过压过流保护电路

摘要

本发明公开了一种牵引电机控制器过压过流保护电路，涉及安全保护电路技术领域，所述保护电路包括：第一峰值比较电路、参考电压电路和保护信号触发电路，所述参考电压电路生成第一路参考电压，所述保护电路接收待比较电压，所述第一峰值比较电路将所述待比较电压与所述第一路参考电压进行比较，所述保护信号触发电路接收所述第一峰值比较电路的比较结果，并将接收到的比较结果进行锁存输出，以生成过压过流保护信号。本发明的保护电路通过设置的保护信号触发电路将比较结果进行锁存输出，避免了反复过压过流或干扰引起输出振荡，提高了整车的稳定性，避免了车辆行驶时出现安全隐患。

说明书

技术领域

本发明涉及安全保护电路技术领域，特别涉及一种牵引电机控制 器过压过流保护电路。

背景技术

对于一般的车辆，例如：汽车、火车等，电子部件所占的比例越 来越大，电子部件的安全可靠性对车辆的安全起着关键作用，而牵引 电机控制器是车辆中的关键安全零部件，其安全可靠对车辆安全运行 有决定性作用，牵引电机控制器主要是进行过压、过流、过温等问题 的保护控制。

而现有技术中的牵引电机控制器过压过流保护电路所产生的保 护信号是直接输出，但在反复出现过压过流的情况或干扰条件下，容 易引起输出振荡，影响整车的稳定性，从而导致车辆行驶时出现安全 隐患。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何避免反复过压过流或干扰引起 输出振荡，提高整车的稳定性，避免车辆行驶时出现安全隐患。

（二）技术方案

为解决上述技术问题，本发明提供了一种牵引电机控制器过压过 流保护电路，所述保护电路包括：第一峰值比较电路、参考电压电路 和保护信号触发电路，所述参考电压电路生成第一路参考电压，所述 保护电路接收待比较电压，所述第一峰值比较电路将所述待比较电压 与所述第一路参考电压进行比较，所述保护信号触发电路接收所述第 一峰值比较电路的比较结果，并将接收到的比较结果进行锁存输出， 以生成过压过流保护信号。

其中，所述保护电路还包括：第二峰值比较电路，所述参考电压 电路还生成第二路参考电压，所述第二峰值比较电路将所述待比较电 压与所述第二路参考电压进行比较，所述保护信号触发电路还接收所 述第二峰值比较电路的比较结果。

其中，所述第一路参考电压和第二路参考电压的极性相同且电压 值大小不同。

其中，所述第一路参考电压和第二路参考电压的极性相反。

其中，所述保护电路还包括：第一分压电路，所述待比较电压在 进行比较前，先经过所述第一分压电路进行分压。

其中，所述保护电路还包括：第一滤波电路，所述待比较电压在 进行比较前，先经过所述第一滤波电路进行滤波。

其中，所述保护电路还包括：反向比例电路，所述待比较电压在 进行比较前，先经过所述反向比例电路进行放大，并将放大后的待比 较电压作为电压/电流模拟量。

其中，所述保护电路还包括：用于对所述电压/电流模拟量进行 过滤的第二滤波电路。

其中，所述保护信号触发电路包括：时钟脉冲信号为上升沿或下 降沿触发的触发器，将所述接收到的比较结果作为所述触发器的时钟 脉冲信号，所述触发器的输入端为固定值。

其中，所述保护电路还包括：第二分压电路，所述触发器的时钟 脉冲信号在进入触发器前，先经过所述第二分压电路进行分压。

其中，所述保护电路还包括：第三滤波电路，所述触发器的时钟 脉冲信号在进入触发器前，先经过所述第三滤波电路进行滤波。

其中，所述第一峰值比较电路和第二峰值比较电路均包括运算放 大器。

（三）有益效果

本发明的保护电路通过设置的保护信号触发电路将比较结果进 行锁存输出，避免了反复过压过流或干扰引起输出振荡，提高了整车 的稳定性，避免了车辆行驶时出现安全隐患；

本发明还提供过压过流保护信号的同时，提供电压/电流模拟量 信号输入，简化牵引电机控制器电路，提高系统可靠性；

本发明中第一路参考电压和第二路参考电压的电压值固定，过压 过流保护范围可通过反向比例电路、第一分压电路进行参数调整，适 用范围宽；

本发明中所述第一路参考电压U_ref1和第二路参考电压U_ref2可根据 需要进行调整，一般U_ref1和U_ref2的取值不同，可实现分级比较，若需 要对有正负极性交流过压过流进行保护时，只需要将U_ref1和U_ref2的极 性设置为相反即可，使得本实施方式的保护电路既能对直流过压过流 进行保护，还能对交流过压过流进行保护。

附图说明

图1是本发明一种实施方式的牵引电机控制器过压过流保护电路 的电路框图；

图2是本发明第一种实施例的牵引电机控制器过压过流保护电路 的电路原理图；

图3是图2的牵引电机控制器过压过流保护电路中参考电压电路 的电路原理图；

图4是本发明第二种实施例的牵引电机控制器过压过流保护电路 的电路原理图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细 描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

本发明的保护电路中即可只设置一个峰值比较电路，也可以设置 两个峰值比较电路来实现分级比较，下面以具有两个峰值比较电路为 例来说明本发明，但不限定本发明的保护范围。图1是本发明一种实 施方式的牵引电机控制器过压过流保护电路的电路框图；参照图1， 所述保护电路包括：第一峰值比较电路、第二峰值比较电路、参考电 压电路和保护信号触发电路，所述参考电压电路生成两路参考电压 U_ref1、U_ref2，所述保护电路接收待比较电压V_in3，所述第一峰值比较电 路将所述待比较电压V_in3与第一路参考电压U_ref1进行比较，所述第二 峰值比较电压将所述待比较电压V_in3与第二路参考电压U_ref2进行比 较，所述保护信号触发电路接收所述第一峰值比较电路和第二峰值比 较电路的比较结果V_com，并将接收到的比较结果V_com进行锁存输出， 以生成过压过流保护信号V_io。

为防止待比较电压与参考电压之间存在过大差值，以便于对待比 较电压进行调整，优选地，所述保护电路还包括：第一分压电路，所 述待比较电压在进行比较前，先经过所述第一分压电路进行分压。

为防止干扰信号对比较结果产生影响，优选地，所述保护电路还 包括：第一滤波电路，所述待比较电压在进行比较前，先经过所述第 一滤波电路进行滤波。

由于目前大部分牵引电机控制器的电压/电流模拟量输入电路和 过压过流保护电路是独立的，两者电路存在部分重复，增加了控制器 电路复杂性，也降低了系统可靠性，本发明为了便于在进行过压过流 保护的同时，还能采集所述电压/电流模拟量，优选地，所述保护电 路还包括：反向比例电路，所述待比较电压在进行比较前，先经过所 述反向比例电路进行放大，并将放大后的待比较电压V_in2作为电压/ 电流模拟量，图中，所述待比较电压在进行比较前为V_in1且由所述电 压/电流互感器所输出。

为保证输入所述牵引电机控制器的电压/电流模拟量不存在干扰 信号，优选地，所述保护电路还包括：用于对所述电压/电流模拟量 V_in2进行过滤的第二滤波电路，过滤后的电压/电流模拟量为V_ina且被 输出至牵引电机控制器。

优选地，所述第一路参考电压U_ref1和第二路参考电压U_ref2可根 据需要进行调整，一般U_ref1和U_ref2的极性相同且电压值不同，以实 现分级比较：设U_ref1>U_ref2，若待比较电压V_in3满足V_in3>U_ref1或V_in3< U_ref2，则将牵引电机控制器作为处于非正常电压/电流的状态，否则将 牵引电机控制器作为处于正常电压/电流的状态，通过本方式即可实 现不仅可实现过压过流保护，还可实现欠压的保护。

在需要对有正负极性交流过压过流进行保护时，只需要将U_ref1和U_ref2的极性设置为相反（在理想情况下，交流电压/电流所生成的 待比较电压的正向峰值和反向峰值相同，但由于实际的交流电压/电 流所生成的待比较电压的正向峰值和反向峰值很可能出现偏差，故而 此处只将U_ref1和U_ref2的极性设置为相反，其大小不做限定）即可： 设U_ref1为正极性，U_ref2为负极性，若待比较电压V_in3满足V_in3>U_ref1或V_in3<U_ref2，则将牵引电机控制器作为处于非正常电压/电流的状态， 否则将牵引电机控制器作为处于正常电压/电流的状态，使得本实施 方式的保护电路既能对直流过压过流进行保护，还可实现欠压保护。

为便于实现锁存输出，优选地，所述保护信号触发电路包括：时 钟脉冲信号为上升沿触发或下降沿触发的触发器，将所述接收到的比 较结果作为所述触发器的时钟脉冲信号，所述触发器的输入端为固定 值。

为防止所述触发器的时钟脉冲信号的幅值过大，而破坏电子器 件，优选地，所述保护电路还包括：第二分压电路，所述触发器的时 钟脉冲信号在进入触发器前，先经过所述第二分压电路进行分压。

为防止干扰信号对过压过流保护信号产生影响，优选地，所述保 护电路还包括：第三滤波电路，所述触发器的时钟脉冲信号在进入触 发器前，先经过所述第三滤波电路进行滤波。

优选地，所述第一峰值比较电路和第二峰值比较电路均包括运算 放大器，通过所述运算放大器来实现电压比较，无需使用复杂的电路 结构。

实施例1

下面以一个最优的实施例来说明本发明，但并不限定本发明的保 护范围。参照图2～3，本实施例中，所述反向比例电路由电阻R1、R2、 电容C1和运算放大器IC1组成（所述IC1采用运算放大器LM2904D）， 所述第一滤波电路由电阻R4和电容C3组成，所述第二滤波电路由电 阻R3、电容C2组成，所述第一分压电路由电阻R4和R5组成，所述第 一峰值比较电路由运算放大器IC2A和二极管D1组成，所述第二峰值 比较电路由运算放大器IC2B和二极管D2组成（由于LM2904D具有两 个运算放大器，故而IC2A和IC2B共用一个LM2904D），所述第三滤波 电路由电阻R6和电容C4组成，所述第二分压电路由R6和R7组成，所 述保护信号触发电路由D触发器IC3组成，所述D触发器IC3为上升沿 触发，所述参考电压电路由电容C5、基准电压芯片IC4、运算放大器 IC5A、运算放大器IC5B和电阻R8、R9组成（IC5A和IC5B共用一个 LM2904D，IC4采用5V的基准电压芯片REF5050A，IC3为74HC74）。

本实施例的保护电路的工作原理为：反向比例电路将输入的电压 电流（即可以为电压互感器信号，也可以为电流互感器信号）互感器 信号V_in1按一定比例反向放大成信号V_in2，信号V_in2分两路，一路经过 第二滤波电路滤波作为控制器的电压/电流模拟量（即可以为电压模 拟量，也可以为电流模拟量）输入信号V_ina，另一路依次经过第一滤 波电路、第一分压电路转换成信号V_in3，信号V_in3拆分成两路，一路输 入IC2A的同向输入端，另一路输入IC2B的反向输入端，U_ref1输入IC2A 的反向输入端，U_ref2输入IC2B的同向输入端，V_in3由IC2A与U_ref1实现 第一峰值比较，V_in3由IC2B与U_ref2实现第二峰值比较，以生成信号 V_com，信号V_com经过第三滤波电路进行滤波，再经过第二分压电路从 15V分压至3.3V电平，送至IC3的时钟输入口CLK，V_com常态为低电平， 如输入电压电流信号过压过流，峰值比较电路输出信号V_com跳变产生 上升沿，则D触发器IC3锁存输出过压过流保护信号V_io（可根据需要 选择Q端口或/Q端口输出，本实施例中，由于D触发器的输入端输入 高电平，故而选择Q端口输出，但若D触发器的输入端输入低电平， 则可选择/Q端口输出），保护信号触发电路状态由牵引电机控制器复 位信号Clear恢复，其中如图3所示参考电压电路分别为第一峰值比较 电路、第二峰值比较电路提供参考电压U_ref1、U_ref2，U_ref1为+5V，U_ref2为-5V。

实施例2

参照图4，本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处在于： 1、本实施例的保护信号触发电路采用JK触发器IC3组成，并且所述JK 触发器IC3为下降沿JK触发器SN54ALS112A；2、第一峰值比较电路 中去除了D1，第二峰值比较电路中去除了D2；3：信号V_in3拆分成两 路，一路输入IC2A的反向输入端，另一路输入IC2B的同向输入端， U_ref1输入IC2A的同向输入端，U_ref2输入IC2B的反向输入端，V_in3由IC2A 与U_ref1实现第一峰值比较，V_in3由IC2B与U_ref2实现第二峰值比较，并 将第一峰值比较结果和第二峰值比较结果进行“与”输出（实施例1 为“或”输出），以生成信号V_com，信号V_com经过第三滤波电路进行滤 波，再经过第二分压电路从15V分压至3.3V电平，送至IC3的时钟输 入口CLK，V_com常态为高电平，如输入电压电流信号过压过流，峰值 比较电路输出信号V_com跳变产生下降沿，则JK触发器IC3锁存输出过 压过流保护信号V_io（可根据需要选择Q端口或/Q端口输出，本实施例 中，由于JK触发器的K输入端输入高电平，且J输出端输入低电平， 故而选择Q端口输出，但若JK触发器的输入端采用其他输入方式，则 可根据需要选择/Q端口输出）。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，有关 技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下， 还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本发明 的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。