一种可调节的双向过流检测电路的制作方法

1.本发明属于过流保护技术领域，具体涉及一种可调节的双向过流检测电路。


背景技术：

2.储能设备的过流保护是非常重要的保护指标，过流故障轻则影响单独设备运行，重则影响整个储能系统稳定性。过流故障的可靠有效检测给储能系统稳定运行提供保障。储能系统中，包含多种储能设备，同一台设备中包含不同的电流检测回路，电流检测范围各不相同，由此带来以下两个问题：1.过流检测电路设计变得复杂且重复，大量硬件电路板资源；2.不同的电流检测需要后期更换检测电阻，应用不方便。


技术实现要素：

3.本发明针对现有储能设备中过流检测电路存在的过多占用电路板资源、应用不方便的问题，提供一种可调节的双向过流检测电路。
4.为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
5.一种可调节的双向过流检测电路，所述电路包括主控芯片、基准电压模块和过流检测输出模块；所述主控芯片与基准电压模块的输入端连接，基准电压模块的输出端与过流检测输出模块的输入端连接；所述主控芯片实现数字量到模拟量转换相关参数计算，并控制输出pwm模拟量信号至基准电压模块；所述基准电压模块由一阶rc低通滤波电路和放大电路组成，将pwm模拟量信号进行处理，并输出稳定的基准电压信号到过流检测输出模块；所述过流检测输出模块为比较电路，过流检测输出模块接收并比较设备电流检测信号和基准电压信号，过流信号传输给所述主控芯片。
6.进一步地，所述主控芯片为tms32f28x系列控制芯片，主控芯片将基准设置给定值转换成pwm模拟量信号，并控制主控芯片pwm的输出引脚输出占空比为k
pwm
的pwm模拟量信号v
pwm
，其电平为主控芯片引脚电平vz。
7.进一步地，所述主控芯片pwm输出引脚与第一电阻r1的一端连接，第一电阻r1的另一端接第一电容c1的一端，第一电容c1的另一端接地，第二电阻r2一端接地，另一端分别与第一运算放大器u1a和第三电阻r3连接，第三电阻r3另一端分别与第四电阻r4一端和运算放大器u1a输出端连接，pwm模拟量信号v
pwm
经过由第一电阻r1、第一电容c1组成的一阶rc低通滤波电路后得到第一运算放大器的正向输入电压v
+
，其中：
[0008]v+
＝k
pwm
*vzꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0009]
所述第一运算放大器u1a反相输入端电压v-经过由第二电阻r2、第三电阻r3、第一运算放大器u1a、第四电阻r4和第二电容c2组成的运放滤波电路后输出正向基准电压v
refh
，其中：
[0010][0011]
所述第五电阻r5的另一端分别和第二运算放大器(2)u1b的反向输入端和第六电
阻r6的一端连接，第六电阻r6的另一端与第二运算放大器u1b的输出端连接，第二运算放大器u1b的反向输入端接地，正向基准电压v
refh
经由第五电阻r5、第六电阻r6和运放u1b组成的反向电路输出反向基准电压v
refl
，其中：
[0012]vrefl
＝-v
refh
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0013]
其中，正向基准电压v
refh
和反向基准电压v
refl
输出到所述过流检测输出模块。
[0014]
进一步地，所述过流检测输出模块接收电流采样模拟量信号i
in
，经由第七电阻r7，将电流信号转换成电压信号v
in
，其中：
[0015]vin
＝i
in
r7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0016]
所述第七电阻r7一端分别与电流采样模拟量信号i
in
和第九电阻r9一端连接，第七电阻r7另一端接地，第九电阻r9另一端分别与第四电容c4、第三运算放大器u2a的反向输入端和第四运算放大器u2b的同相输入端连接，第四电容c4另一端接地，第三运算放大器u2a的同相输入端分别与第五电容c5和正向基准电压v
refh
连接，第三运算放大u2a的输出端分别与第十电阻r
10
一端和第四运算放大器u2b输出端连接，第五电容另一端c5分别与第三电容c3和地连接，第四运算放大器u2b反向输入端分别与电容第三电容c3和反向基准电压v
refl
连接，第十电阻r
10
另一端和第八电阻r8连接，第八电阻r8与参考电源连接。
[0017]
进一步地，所述电压信号v
in
进入比较电路分为两种情况：
[0018]
情况1：若电压信号v
in
＞0，v
in
将通过第三运算放大器u2a与v
refh
比较，若v
in
＞v
refh
，所述过流检测模块将输出正向过流信号至主控芯片；若v
in
＜v
refh
，所述过流检测模块不输出过流信号；
[0019]
情况2：若电压信号v
in
＜0，v
in
将通过第四运算放大器u2b与v
refl
比较，若v
in
＞v
refl
，所述过流检测模块不输出过流信号；若v
in
＜v
refl
，所述过流检测模块将输出反向过流信号至主控芯片；所述过流检测模块输出电压信号经过第十电阻r
10
和第八电阻r8串联分压之后得到最后输出电平信号，若不过流，输出信号为高电平；若过流，输出信号为低电平；输出信号将进入所述主控芯片。
[0020]
进一步地，所述主控芯片根据采样电路需求，令基准设置给定值满足通过修改所述主控芯片pwm输出参数调整占空比k
pwm
，进而调整基准电压值；由运算放大器虚短、虚断特性得到，运算放大器同相输入端电压v
+
和反相输入端电压v-相等，即v-＝v
+
，联立(1)-(3)，得到：
[0021][0022]
所述正向基准电压v
refh
根据实际需求选取，根据式(5)得到主控芯片输出pwm信号占空比k
pwm
的设定值。
[0023]
有益效果：
[0024]
本发明一种可调节的双向过流检测电路，设计结构简单，实现方式方便，节约电路板板级资源，并能通过软件控制实现过流参数调节。
附图说明
[0025]
图1为本发明的可调节的双向过流检测电路的原理框图；
[0026]
图2为基准电压模块电路的原理图；
[0027]
图3为过流检测输出模块电路的原理图。
具体实施方式
[0028]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
[0029]
如图1所示，本发明的可调节的双向过流检测电路包括主控芯片、基准电压模块和过流检测输出模块。所述主控芯片与基准电压模块的输入端连接，基准电压模块的输出端与过流检测输出模块的输入端连接。所述主控芯片实现数字量到模拟量转换相关参数计算，并控制输出pwm模拟量信号至基准电压模块；所述基准电压模块由一阶rc低通滤波电路和放大电路组成，将pwm模拟量信号进行处理，并输出稳定的基准电压信号至过流检测输出模块；所述过流检测输出模块为差分放大电路，过流检测输出模块接收并比较设备电流检测信号和基准电压信号，过流信号传输给主控芯片。
[0030]
本发明实施例中，所述主控芯片为tms32f28x系列控制芯片，主控芯片将基准设置给定值转换成pwm模拟量信号，并控制主控芯片pwm的输出引脚输出占空比为k
pwm
的pwm模拟量信号v
pwm
。pwm模拟量信号v
pwm
的电平为主控芯片引脚电平vz。
[0031]
如图2所示，所述主控芯片pwm输出引脚分别与第一电阻r1的一端。第一电阻r1的另一端接第一电容c1的一端。第一电容c1的另一端接地。第二电阻r2一端接地，另一端分别与第一运算放大器u1a和第三电阻r3连接。第三电阻r3另一端分别与第四电阻r4一端和第一运算放大器u1a输出端连接。pwm模拟量信号v
pwm
经过由第一电阻r1、第一电容c1组成的一阶rc低通滤波电路后得到第一运算放大器正向输入电压v
+
，其中：
[0032]v+
＝k
pwm
*vzꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0033]
所述第一运算放大器u1a反相输入端电压v-经过由第二电阻r2、第三电阻r3、第一运算放大器u1a、第四电阻r4和第二电容c2组成的运放滤波电路后输出正向基准电压v
refh
，其中：
[0034][0035]
所述第五电阻r5的另一端分别和第二运算放大器u1b的反向输入端和第六电阻r6的一端连接。第六电阻r6的另一端与第二运算放大器u1b的输出端连接。第二运算放大器u1b的反向输入端接地。正向基准电压v
refh
经由第五电阻r5、第六电阻r6和第二运算放大器u1b组成的反向电路输出反向基准电压v
refl
，其中：
[0036]vrefl
＝-v
refh
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(3)
[0037]
其中，正向基准电压v
refh
和反向基准电压v
refl
输出至所述过流检测输出模块。
[0038]
如图3所示，所述过流检测输出模块接收电流采样模拟量信号i
in
，经由第七电阻r7，将电流信号转换成电压信号v
in
，其中：
[0039]vin
＝i
in
r7ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)
[0040]
所述第七电阻r7一端分别与电流采样模拟量信号i
in
和第九电阻r9一端连接，第七
电阻r7另一端接地。第九电阻r9另一端分别与第四电容c4、第三运算放大器u2a的反向输入端和第四运算放大器u2b的同相输入端连接。第四电容c4另一端接地。第三运算放大器u2a的同相输入端分别与第五电容c5和正向基准电压v
refh
连接第三运算放大器u2a的输出端分别与第十电阻r
10
一端和第四运算放大器u2b输出端连接。第五电容另一端c5分别与第三电容c3和地连接。第四运算放大器u2b反向输入端分别与第三电容c3和反向基准电压v
refl
连接。第十电阻r
10
另一端和第八电阻r8连接。第八电阻r8与参考电源连接。所述参考电源为3.3v。
[0041]
所述电压信号v
in
进入比较电路分为两种情况，情况1：若电压信号v
in
＞0v
in
将通过第三运算放大器u2a与v
refh
比较，若v
in
＞v
refh
，所述过流检测模块将输出正向过流信号至主控芯片；若v
in
＜v
refh
，所述过流检测模块不输出过流信号。情况2：若电压信号v
in
＜0，v
in
将通过第四运算放大器u2b与v
refl
比较，若v
in
＞v
refl
，所述过流检测模块不输出过流信号；若v
in
＜v
refl
，所述过流检测模块将输出反向过流信号至主控芯片。所述过流检测模块输出电压信号经过第十电阻r
10
和第八电阻r8串联分压之后得到最后输出电平信号，若不过流，输出信号为高电平；若过流，输出信号为低电平。输出信号将进入主控芯片。
[0042]
所述主控芯片常用tms32f280x系列芯片，但不限于此。主控芯片根据采样电路需求，令基准设置给定值满足通过修改主控芯片pwm输出参数调整占空比k
pwm
，进而调整基准电压值。由运算放大器虚短、虚断特性可知，运算放大器同相输入端电压v
+
和反相输入端电压v-相等，即v-＝v
+
，联立(1)-(3)，可得：
[0043][0044]
所述正向基准电压v
refh
根据实际需求选取，根据式(5)可得主控芯片输出pwm信号占空比k
pwm
的设定值。至此即可实现由软件调节的双向过流检测电路，省去更换硬件电阻环节。
[0045]
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。