一種電機溫度檢測及過熱保護電路的製作方法
2023-09-12 11:19:40
一種電機溫度檢測及過熱保護電路的製作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種電機溫度檢測及過熱保護電路，包括主控晶片、與主控晶片相連的電壓轉換晶片、溫度檢測電路和過熱保護電路，所述電機溫度檢測電路包括參考電壓調理電路、分壓測量電路、溫度過熱限值比較電路；所述過熱保護電路包括與溫度檢測電路的輸出端相連的觸發保持電路、與觸發保持電路相連的復位電路，所述復位電路的輸入端還與主控晶片的復位信號輸出端相連，所述觸發保持電路的輸出端還與電壓轉換晶片相連。本實用新型可以快速檢測電機溫度，提供超快速響應硬體電機過熱保護，並具有過熱保護信號自保持功能，且保護溫度值可自由設定，具有通用性好、結構簡單、成本低、實現容易等優點。
【專利說明】一種電機溫度檢測及過熱保護電路
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電路領域，特別涉及一種一種電機溫度檢測及過熱保護電路。
【背景技術】
[0002]新能源汽車目前普遍採用永磁同步電機作為動力源，驅動車輛運行。而永磁同步電機必須工作在一定溫度範圍，如果超出其工作溫度範圍可能導致電機永磁體退磁等問題，因此對電機的溫度進行準確測量，並在準確測量的基礎上進行可靠的過熱保護對於保證永磁同步電機安全工作尤為重要。
[0003]目前常用的過熱保護形式為依靠軟體檢測進行過熱保護，而由於軟體檢測的速度相對較慢，不能很及時的測量出永磁同步電機過熱的發生，檢測出後再關斷輸出信號也需較長時間，而永磁同步電機從過熱到退磁的時間很短，因此軟體檢測不能很好地為功率器件提供過熱保護。
實用新型內容
[0004]本實用新型要解決的技術問題就在於:針對現有技術存在的上述問題，本實用新型提供結構簡單、成本低、實現容易的一種電機溫度檢測及過熱保護電路，該電路可以快速檢測電機溫度，提供超快速響應硬體電機過熱保護，並且保護溫度值可自由設定，通用性好，並具有過熱保護信號自保持功能。
[0005]為實現上述目的，本實用新型的一種電機溫度檢測及過熱保護電路，包括主控晶片、與主控晶片相連的電壓轉換晶片、溫度檢測電路和過熱保護電路，其中:上述電機溫度檢測電路包括參考電壓調理電路、分壓測量電路、溫度過熱限值比較電路，參考電壓調理電路和分壓測量電路的輸出端分別連接到溫度過熱限值比較電路的兩個不同的輸入端，分壓測量電路的輸出端和溫度過熱限值比較電路的輸出端均連接到主控晶片上；上述過熱保護電路包括與溫度檢測電路的輸出端相連的觸發保持電路、與觸發保持電路相連的復位電路，復位電路的輸入端還與主控晶片的復位信號輸出端相連，觸發保持電路的輸出端還與電壓轉換晶片相連。
[0006]作為本實用新型的進一步改進，上述參考電壓調理電路包括電阻Rl、電阻R2、電容Cl，其中，電阻Rl與電源VCC相連，電阻R2接地，電阻Rl與電阻R2串聯，電阻R2兩端還並聯有電容Cl。
[0007]進一步，上述分壓測量電路由電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容C2、電容C3和安裝在電機內部的熱敏電阻RTl組成，其中，電阻R3與電源相連，電阻R5和電容C3均接地，電阻R3、電容C2、電阻R5依次串聯在一起，電阻R4與電容C3串聯後並聯在電容C2和電阻R5兩端，上述熱敏電阻RTl並聯在電容C2兩端。
[0008]進一步，上述溫度過熱限值比較電路包括比較器UIA。
[0009]進一步，上述比較器ΠΑ為一個運算放大器，運算放大器的同相輸入端與參考電壓調理電路的輸出端相連，運算放大器的反相輸入端與分壓測量電路的輸出端相連。[0010]進一步，上述復位電路包括電阻R6、電阻R7、電容C4、電容C5、二極體Dl、二極體D2、電阻R8、電阻R9，其中:電阻R6連接到主控晶片的復位信號輸出端；電阻R6和電容C4串聯後，電容C4連接到二極體D2的正極，二極體D2的負極同時連接到二極體Dl的正極、電阻R8的一端、電阻R9的一端、電容C3的一端以及觸發保持電路的一個輸入端；電阻R8的另一端和二極體Dl的負極均連接到電源VCC上；電阻R9的另一端與觸發保持電路的一個輸出端相連；電容C5的另一端接地；電阻R7 —端連接在電容C4和二極體D2之間，另一端接地。
[0011 ] 進一步，上述觸發保持電路包括比較器U1B、比較器U1C、比較器UlD和一個分壓電路，其中:比較器UlB的正相輸入端、比較器UlC的反相輸入端、比較器UlD的反向輸入端均與分壓電路相連；比較器UlD的正相輸入端與上述二極體D2的負極相連；比較器UlB的反相輸入端和比較器UlC的正相輸入端均與比較器UlD的輸出端相連；比較器UlC的輸出端與電阻R9相連；比較器UlB的輸出端與電壓轉換晶片相連；比較器UlD的輸出端還通過電容C6接地；比較器UlB電源端連接電源VCC，接地端接地；還包括過流判斷電路，過流判斷電路的輸出端同時連接到比較器UlB的反相輸入端和上比較器UlC的正相輸入端。
[0012]進一步，上述分壓電路由電容C7、電阻R11、電阻RlO構成，電阻Rll連接電源VCC、電阻RlO接地，電阻Rll與電阻RlO串聯，電容C7並聯在電阻RlO兩端。
[0013]進一步，上述觸發保持電路還包括電容CS和電阻R12 ;上述比較器UlB的電源端還通過電容C8接地；上述比較器UlB的輸出端還通過電阻R12連接電源VCC。
[0014]本實用新型的工作原理是:熱敏電阻RTl安裝於永磁同步電機內部，其電阻值隨安裝處的溫度變化而變化，用於測量永磁同步電機的內部溫度。分壓測量電路將電機溫度變化對應的電阻信號轉化為電壓信號並進行濾波處理，濾波處理後的電壓信號一方面送到主控晶片的一個埠，由主控晶片完成永磁同步電機內部溫度的測量；另一方面,接入溫度過熱限值比較電路，與過熱保護值對應參考電壓調理電路中電阻R2上分得的電壓進行比較，如其電壓大於電阻R2上分得的電壓即表示電機溫度超過預設保護值，溫度過熱限值比較電路即反轉輸出低電平信號，低電平信號一邊送至主控晶片進行錯誤中斷處理，一邊送至過熱保護電路，過熱保護電路輸出高電平信號至電壓轉換晶片，使電壓轉換晶片停止工作，不再向驅動板傳輸控制電機運行信號，使電機停止運行。電機停止運行後電機的內部溫度將逐漸降低，至溫度檢測電路電壓值低於R2分壓值時溫度過熱限值比較電路反轉輸出高電平，電機過熱故障狀態消失，但過熱保護電路的輸出在過熱保護電路的保持下依然輸出高電平，使電壓轉換晶片繼續封死控制電機運行的輸出。電機溫度繼續降低，直至由主控晶片採集到電機溫度降低到預設電機工作恢復溫度後，由主控制晶片輸出復位信號，過熱保護電路復位，輸出低電平信號，電壓轉換晶片繼續工作，向驅動板輸出由主控晶片提供的信號控制電機繼續運行。
[0015]相對於現有技術，本實用新型具有如下優點和有益效果:
[0016]1、本實用新型響應時間低至納秒級，響應速度快，能及時測量出電機內部溫度，並進行快速的錯誤中斷，保證電機安全高效運行。
[0017]2、本實用新型可匹配多種熱敏電阻、保護溫度值可自由設定，通用性強；
[0018]3、本實用新型結構簡單、成本低。【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的電路圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合實施例及附圖，對本實用新型作進一步的詳細說明，但本實用新型的實施方式不僅限於此。
[0021]【實施例1】
[0022]如圖1所示，本實施例的一種電機溫度檢測及過熱保護電路，包括主控晶片、與主控晶片相連的電壓轉換晶片、溫度檢測電路和過熱保護電路，上述電壓轉換晶片還與控制電機運行的驅動板相連，其中:上述電機溫度檢測電路包括參考電壓調理電路、分壓測量電路、溫度過熱限值比較電路，參考電壓調理電路和分壓測量電路的輸出端分別連接到溫度過熱限值比較電路的兩個不同的輸入端，分壓測量電路的輸出端和溫度過熱限值比較電路的輸出端均連接到主控晶片上；上述過熱保護電路包括與溫度檢測電路的輸出端相連的觸發保持電路、與觸發保持電路相連的復位電路，復位電路的輸入端還與主控晶片的復位信號輸出端相連，觸發保持電路的輸出端還與電壓轉換晶片相連。
[0023]上述參考電壓調理電路包括電阻Rl、電阻R2、電容Cl，其中，電阻Rl與電源VCC相連，電阻R2接地，電阻Rl與電阻R2串聯，電阻R2兩端還並聯有電容Cl。
[0024]上述分壓測量電路由電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容C2、電容C3和安裝在電機內部的熱敏電阻RTl組成，其中，電阻R3與電源相連，電阻R5和電容C3均接地，電阻R3、電容C2、電阻R5依次串聯在一起，電阻R4與電容C3串聯後並聯在電容C2和電阻R5兩端，上述熱敏電阻RTl並聯在電容C2兩端。
[0025]上述溫度過熱限值比較電路為比較器UIA。
[0026]上述復位電路包括電阻R6、電阻R7、電容C4、電容C5、二極體Dl、二極體D2、電阻R8、電阻R9，其中:電阻R6連接到主控晶片的復位信號輸出端；電阻R6和電容C4串聯後，電容C4連接到二極體D2的正極，二極體D2的負極同時連接到二極體Dl的正極、電阻R8的一端、電阻R9的一端、電容C3的一端以及觸發保持電路的一個輸入端；電阻R8的另一端和二極體Dl的負極均連接到電源VCC上；電阻R9的另一端與觸發保持電路的一個輸出端相連；電容C5的另一端接地；電阻R7 —端連接在電容C4和二極體D2之間，另一端接地。
[0027]上述觸發保持電路包括比較器U1B、比較器U1C、比較器UlD和一個分壓電路，其中:比較器UlB的正相輸入端、比較器UlC的反相輸入端、比較器UlD的反向輸入端均與分壓電路相連；比較器UlD的正相輸入端與上述二極體D2的負極相連；比較器UlB的反相輸入端和比較器UlC的正相輸入端均與比較器UlD的輸出端相連；比較器UlC的輸出端與電阻R9相連；比較器UlB的輸出端與電壓轉換晶片相連；比較器UlD的輸出端還通過電容C6接地；比較器UlB電源端連接電源VCC，接地端接地；還包括過流判斷電路，過流判斷電路的輸出端同時連接到比較器UlB的反相輸入端和比較器UlC的正相輸入端。
[0028]上述分壓電路由電容C7、電阻Rl1、電阻RlO構成，電阻RlI連接電源VCC、電阻RlO接地，電阻Rll與電阻RlO串聯，電容C7並聯在電阻RlO兩端。
[0029]本實施例中，Rl、R2、Cl組成過熱保護值對應參考電壓調理電路；R3、R4、R5、C2、C3組成分壓測量電路，將電機溫度變化對應的電阻信號轉化為電壓信號供主控制晶片測量；比較器UlA構成電機的溫度過熱限值比較電路；R6~R12、C4~C8、U1、D1、D2組成過熱保護電路。熱敏電阻RTl安裝於永磁同步電機內部，其電阻值隨安裝處的溫度變化而變化，用於測量永磁同步電機的內部溫度，圖1是正向溫度係數熱敏電阻(電阻值隨溫度的升高而變大)的接法，如採用負溫度係數熱敏電阻則需將R4的右端由上圖中的「A」點移至上圖中的「B」點。分壓測量電路將電機溫度變化對應的電阻信號轉化為電壓信號並進行濾波處理後送主控晶片U2的ADCl埠，由主控晶片完成永磁同步電機內部溫度的測量。濾波後的電壓信號還被送入比較器UlA中，與過熱保護值對應參考電壓調理電路中R2上分得的電壓做比，如其大於R2上分得的電壓即表示電機溫度超過預設保護值，UlA即反轉輸出低電平信號送至主控晶片進行錯誤中斷處理，同時將該低電平信號送至過熱保護電路。過熱保護電路UlB輸出高電平信號至電壓轉換晶片U3的OE腳，使U3停止工作，不再向驅動板傳輸控制電機運行的PWM信號，使電機停止運行。電機停止運行後電機的內部溫度將逐漸降低，至溫度檢測電路電壓值低於R2分壓值時UlA反轉輸出高電平，電機過熱故障狀態消失，但OE狀態在自保持電路的保持下依然輸出高電平，使電壓轉換晶片繼續封死控制電機運行的PWM輸出。電機溫度繼續降低，直至主控晶片採集到電機溫度降低到預設電機工作回復溫度後，由主控晶片輸出RST信號，過熱保護電路復位，UlB輸出低電平信號，U3繼續工作，向驅動板輸出由主控晶片U2提供的PWM信號控制電機繼續運行。本實施例中分壓測量電路可匹配多種熱敏電阻，通用性好；參考電壓調理電路可調整Rl和R2的阻值，從而可任意設置保護溫度值，進一步增強本電路的通用性。
[0030]【實施例2】
[0031]在實施例1的基礎上，本實施例中的電機溫度檢測及過熱保護電路，其觸發保持電路還包括電容C8和電阻Rl2 ;上述比較器UlB的電源端還通過電容C8接地；上述比較器UlB的輸出端還通 過電阻R12連接電源VCC。
[0032]上述比較器ΠΑ為一個運算放大器，運算放大器的同相輸入端與參考電壓調理電路的輸出端相連，運算放大器的反相輸入端與分壓測量電路的輸出端相連。
[0033]以上僅是本實用新型的優選實施方式，本實用新型的保護範圍並不僅局限於上述實施例，凡屬於本實用新型思路下的技術方案均屬於本實用新型的保護範圍。應當指出，對於本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型原理前提下的若干改進和潤飾，應視為本實用新型的保護範圍。
【權利要求】
1.一種電機溫度檢測及過熱保護電路，包括主控晶片、與主控晶片相連的電壓轉換晶片、溫度檢測電路和過熱保護電路，其特徵在於，所述電機溫度檢測電路包括參考電壓調理電路、分壓測量電路、溫度過熱限值比較電路，所述參考電壓調理電路和所述分壓測量電路的輸出端分別連接到溫度過熱限值比較電路的兩個不同的輸入端，所述分壓測量電路的輸出端和溫度過熱限值比較電路的輸出端均連接到主控晶片上；所述過熱保護電路包括與溫度檢測電路的輸出端相連的觸發保持電路、與觸發保持電路相連的復位電路，所述復位電路的輸入端還與主控晶片的復位信號輸出端相連，所述觸發保持電路的輸出端還與電壓轉換晶片相連。
2.根據權利要求1所述的一種電機溫度檢測及過熱保護電路，其特徵在於，所述參考電壓調理電路包括電阻R1、電阻R2、電容Cl，其中，電阻Rl與電源VCC相連，電阻R2接地，電阻Rl與電阻R2串聯，電阻R2兩端還並聯有電容Cl。
3.根據權利要求1所述的一種電機溫度檢測及過熱保護電路，其特徵在於，所述分壓測量電路由電阻R3、電阻R4、電阻R5、電容C2、電容C3和安裝在電機內部的熱敏電阻RTl組成，其中，電阻R3與電源相連，電阻R5和電容C3均接地，電阻R3、電容C2、電阻R5依次串聯在一起，電阻R4與電容C3串聯後並聯在電容C2和電阻R5兩端，所述熱敏電阻RTl並聯在電容C2兩端。
4.根據權利要求1至3任一所述的一種電機溫度檢測及過熱保護電路，其特徵在於，所述溫度過熱限值比較電路包括比較器UIA。
5.根據權利要求4所述的一種電機溫度檢測及過熱保護電路，其特徵在於，所述比較器ΠΑ為一個運算放大器，運算放大器的同相輸入端與參考電壓調理電路的輸出端相連，運算放大器的反相輸入端與分壓測量電路的輸出端相連。
6.根據權利要求1所述的一種電機溫度檢測及過熱保護電路，其特徵在於，所述復位電路包括電阻R6、電阻R7、電容C4、電容C5、二極體D1、二極體D2、電阻R8、電阻R9，其中:電阻R6連接到主控晶片的復位信號輸出端；電阻R6和電容C4串聯後，電容C4連接到二極體D2的正極，二極體D2的負極同時連接到二極體Dl的正極、電阻R8的一端、電阻R9的一端、電容C3的一端以及觸發保持電路的一個輸入端；所述電阻R8的另一端和二極體Dl的負極均連接到電源VCC上；所述電阻R9的另一端與觸發保持電路的一個輸出端相連；所述電容C5的另一端接地；所述電阻R7 —端連接在電容C4和二極體D2之間，另一端接地。
【文檔編號】H02H7/08GK203481794SQ201320337620
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年6月13日 優先權日:2013年6月13日
【發明者】耿向真, 陳奇志, 王強恆, 何沙洋 申請人:成都聯騰動力控制技術有限公司