数字开关变换器保护电路制造技术

本发明专利技术是一种数字开关变换器保护电路，其由故障信号锁存电路(10)、故障信息传输电路(11)、反相驱动电路(12)、故障指示电路(13)、脉冲封锁信号电路(14)和开关信号电路(15)组成；所述故障信号锁存电路，其输入端接收被检测信号，其输出端分别与故障信息传输电路(11)和反相器电路(12)输入端连接；反相驱动电路(12)的输出端分别与故障指示电路(13)、脉冲封锁信号电路(14)、以及开关信号电路(15)连接。本发明专利技术可以实现对瞬态过压故障保护进行自动重启动，增强了自恢复能力，提高了数字开关变换器系统可靠性；由于采用了模块化保护电路，便于扩展，利于数字开关变换器产品设计、生产和制造。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及开关变换器领域，特别是涉及一种数字控制开关变换器的保护电路。
技术介绍
随着新能源技术的发展，电力电子开关变换器在新能源领域的应用日益广泛。传统的开关变换器的控制与保护多是采用专用开关控制芯片和模拟检测电路来实现，目前数字控制技术在开关变换器的控制应用中逐渐普及，数字控制器不仅能够实现传统模拟芯片的开关信号生成和闭环控制，还能够智能化地对变换器电路进行有效保护。在数字开关变换器的电路保护方面，充分结合模拟电路的快速性和数字控制器的智能化特性，对提高数字开关变换器系统的可靠性具有实际工程意义。现有的数字开关变换器保护电路，一种是采用数字控制器直接检测被监测信号，由软件识别故障状态并采取保护，这种方法增加了数字控制器的负担，会影响数字开关变换器的控制性能。另一种是采用模拟电路进行保护，这种方法保护速度快，但需要模拟保护电路与数字控制器的故障信息交互能力，还需要利用数字控制器的优点来进行故障状态的识别和报警，更进一步，还需要在某些故障下的自动重启动能力。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种数字开关变换器保护电路，以增强其与数字控制器信息交互能力，同时解决数字开关变换器缺乏特定故障下自动重启动能力的问题。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案：本专利技术提供的数字开关变换器保护电路，其由故障信号锁存电路、故障信息传输电路、反相驱动电路、故障指示电路、脉冲封锁信号电路和开关信号电路组成；其中：所述故障信号锁存电路，其输入端接收被检测信号，其输出端分别与故障信息传输电路和反相器电路输入端连接；反相驱动电路的输出端分别与故障指示电路、脉冲封锁信号电路、以及开关信号电路连接。所述的故障信号锁存电路，包含n个比较锁存电路，用于对n路被检测信号与对应设定值进行比较运算，被检测信号的比较结果状态被比较锁存电路锁存；所述n为1至64。所述的比较锁存电路，其锁存清除控制信号来自故障信息传输电路的或门电路输出；所述或门电路，其输入信号来自手动锁存清除信号和来自数字控制器的自动锁存清除信号。所述的故障信息传输电路，由并串转换电路、或门电路、或门电路组成，其中：所述并串转换电路的并行输入端口与由故障信号锁存电路中的n个比较锁存电路输出端逐一连接，用于将n个比较锁存电路输出状态转换成串行数据，与数字控制器进行数据通信；所述或门电路的输出端与故障信号锁存电路中的n个比较锁存电路的复位端连接，用于对比较锁存电路进行复位；所述或门电路的输入端分别与并串转换电路和脉冲封锁信号电路中的反相输出电路连接；所述或门电路的输出端产生中断请求信号，用于启动数字控制器执行故障处理程序；所述n为1至64。所述的反相驱动电路，其输入端与故障信号锁存电路的n个比较锁存电路的输出端逐一连接，所述n为1至64。所述的故障指示电路，其输入端与反相驱动电路的n个输出端逐一相连接，用于指示n个比较锁存电路的输出状态，所述n为1至64。所述的脉冲封锁信号电路，其由与门电路、两个反相输出电路组成，其中：所述的与门电路，其输入端与反相驱动电路的部分输出端或全部输出端连接，其输出端与一个反相输出电路连接，用于产生中断请求信号；与门电路的输出端还与另一反相输出电路连接，用于产生PWM封锁信号。所述的开关信号电路，含有m个与门电路和m个反相输出电路；所述m个与门电路的输入端分别与反相驱动电路的部分输出端或全部输出端连接，所述反相输出电路用于输出m个开关信号；所述m≤n。本专利技术提供的数字开关变换器保护电路，其用于数字开关变换器的过电压和过电流保护，具体是：(1)在开关变换器主电路中分别设置输入侧继电器和输出侧继电器，所述数字开关变换器保护电路在所述输入侧继电器的输出端分别检测输入电压和输入电流，在所述输出侧继电器的输入端分别检测输出电压和输出电流；(2)数字控制器在所述输入侧继电器的输入端检测输入电压；(3)所述数字开关变换器保护电路的故障信息传输电路与数字控制器连接；(4)所述数字开关变换器保护电路的脉冲封锁信号电路中的PWM封锁信号与开关变换器PWM驱动电路连接，用于封锁开关变换器PWM驱动信号输出，所述数字开关变换器保护电路控制输入侧继电器和输出侧继电器的断开，数字控制器控制输入侧继电器和输出侧继电器的闭合。所述的数字开关变换器保护电路，采用以下方法对数字开关变换器进行过电压和过电流保护：(1)当任一路被检测信号超过对应设定值时，故障信息传输电路的中断信号启动数字控制器故障处理流程；(2)关闭数字控制器PWM驱动信号，然后通过故障信息传输电路的串行通信线读取比较锁存电路输出状态；(3)如果是输入电流过流故障状态，则进行输入电流过流故障报警处理；(4)如果是输出电流过流故障状态，则进行输出电流过流故障报警处理；(5)如果是输入电压过压故障状态，则检测输入电压；当输入电压超过预设值时，确定为输入过压故障，进行输入电压过压故障报警处理；当输入电压正常时，数字控制器通过故障信息传输电路清除比较锁存电路的故障锁存状态，然后闭合输入继电器，重新启动变换器工作，并检测输出电压；当输出电压超过预设值时，确定为输出过压故障，关闭数字控制器PWM驱动信号，进行输出过压故障报警处理；当输出电压正常时，则闭合输出继电器，变换器恢复正常输出；(6)如果是输出电压过压故障状态，数字控制器发出自动锁存清除信号来清除比较锁存电路故障锁存状态，然后启动变换器，并检测输出电压；当输出电压超过预设值时，确定为输出过压故障，关闭数字控制器PWM驱动信号，进行输出过压故障报警处理；当输出电压正常时，则闭合输出继电器，变换器恢复正常输出。本专利技术与现有技术相比，具有以下的主要优点：其一，故障保护快速性和故障处理智能化。采用模拟电路对数字开关变换器进行实时快速保护，锁存的故障状态能由硬件电路显示，也能由数字控制器程序识别。该保护电路便于数字开关变换器的保护、监控和故障诊断，也方便数字开关变换器生产制造中的调试。采用对故障的模拟电路检测保护和对故障的数字化处理，可以实现对瞬态过压故障保护进行自动重启动，增强了自恢复能力，提高了数字开关变换器系统可靠性。其二，保护电路模块化，便于扩展。结合模拟电路快速性和数字处理器智能化特点，按模块化设计数字开关变换器保护电路，电路简洁，便于扩展。附图说明图1是按照本专利技术一实施方式用于数字开关变换器保护电路的结构示意图。图2是按照本专利技术一实施方式用于数字开关变换器过压与过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字开关变换器保护电路，其特征在于由故障信号锁存电路(10)、故障信息传输电路(11)、反相驱动电路(12)、故障指示电路(13)、脉冲封锁信号电路(14)和开关信号电路(15)组成；所述故障信号锁存电路(10)，其输入端接收被检测信号，其输出端分别与故障信息传输电路(11)和反相器电路(12)输入端连接；反相驱动电路(12)的输出端分别与故障指示电路(13)、脉冲封锁信号电路(14)、以及开关信号电路(15)连接。

【技术特征摘要】
1.一种数字开关变换器保护电路，其特征在于由故障信号锁存电路(10)、故障信息
传输电路(11)、反相驱动电路(12)、故障指示电路(13)、脉冲封锁信号电路(14)和
开关信号电路(15)组成；所述故障信号锁存电路(10)，其输入端接收被检测信号，其
输出端分别与故障信息传输电路(11)和反相器电路(12)输入端连接；反相驱动电路(12)
的输出端分别与故障指示电路(13)、脉冲封锁信号电路(14)、以及开关信号电路(15)
连接。
2.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于所述故障信号锁存
电路(10)包含n个比较锁存电路(101)，用于对n路被检测信号与对应设定值进行比较
运算，被检测信号的比较结果状态被比较锁存电路(101)锁存；所述n为1至64。
3.根据权利要求2所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于所述的比较锁存电
路(101)，其锁存清除控制信号来自故障信息传输电路(11)的或门电路(111)输出；
所述或门电路(111)，其输入信号来自手动锁存清除信号和来自数字控制器的自动锁存清
除信号。
4.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于所述的故障信息传
输电路(11)，由并串转换电路(112)、或门电路(111)、或门电路(113)组成，其中：
所述并串转换电路(112)的并行输入端口与由故障信号锁存电路(10)中的n个比较锁
存电路(101)输出端逐一连接，用于将n个比较锁存电路输出状态转换成串行数据，与
数字控制器进行数据通信；所述或门电路(111)输出端与故障信号锁存电路(10)中的n
个比较锁存电路(101)的复位端连接，用于对比较锁存电路(101)进行复位；所述或门
电路(113)输入端分别与并串转换电路(112)和脉冲封锁信号电路(14)中的反相输出
电路(142)连接；所述或门电路(113)输出端产生中断请求信号，用于启动数字控制器
执行故障处理程序；所述n为1至64。
5.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于反相驱动电路(12)
的输入端与故障信号锁存电路(10)的n个比较锁存电路(101)的输出端逐一连接，所
述n为1至64。
6.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于故障指示电路(13)
与反相驱动电路(12)的n个输出端逐一相连接，用于指示n个比较锁存电路(101)的
输出状态，所述n为1至64。
7.根据权利要求1所述的数字开关变换器保护电路，其特征在于所述脉冲封锁信号
电路(14)由与门电路(141)、反相输出电路(142)和反相输出电路(143)组成，其中：
所述的与门电路(141)，其输入端与反相驱动电路(12)的部分输出端或全部输出端连接。

【专利技术属性】
技术研发人员：夏泽中，王振，吴泽昊，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42