一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统，其通过调制模块的输入端连接外部输入电流，调制模块的输出端连接采样模块的输入端和控制开关的输入端，采样模块的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的第一输出端连接控制开关的控制端，控制开关的输出端用于电流输出，采样模块通过采集调制模块的输入端的电流信号得到第一电流信号，并将第一电流信号反相得到第二电流信号；主控模块包括比较器和选通模块，第一电流信号和第二电流信号连接选通模块后连接比较器的第一输入端，比较器的第二输入端连接预设的参考电压Vref，比较器的第一输入端电压高于预设的参考电压Vref时，主控模块通过第一输出端输出第一控制信号关闭控制开关以实现双向电流输出的硬件过流保护。

A Hardware Overcurrent Protection System for Bidirectional Current Output

【技术实现步骤摘要】
一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统
本技术属于电流监控领域，具体涉及一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统。
技术介绍
目前，新一代绿色节能环保的电源仪器设备或工业电子产品具有双向输出功能，譬如回馈式电子负载，高压直流源，电池化成分容设备。这些电子设备需要控制输出端的电流，而这个电流信号工作在不同模式下可能方向相反。为防止大电流损坏设备，电子设备会利用软件或硬件设置过流。一般来说，软件过流保护是采样电流信号并进行软件分析，为防止误触发影响性能增加滤波功能，但存在反应时间过长不能及时有效保护；硬件过流保护是只要检测到过流保护信号就能及时进行相应的操作得到保护，反应时间很短能够有效保护电子设备，因此，具备双向输出功能的电子设备来说选择硬件过流保护这种方式。图1为现有技术的硬件过流保护方法的示意图。如图1所示，传统的双向输出功能的电子设备的硬件过流保护是通过运放采集采样电阻两端的电压，并设置有一个输出的偏置电压Vg使得电流采样输出电压始终为正电压，即电流采样线路在第三个运算放大器的正向输入端上设置有偏置电压Vg，其采样电压范围为：负方向为0-Vg和正方向为Vg-Vcc(微控制单元MCU供电电压)，使得输出电流为0时对应的Is电压为Vg,负向最大输出电流对应的Is＝Vg+(-电流)*采样电阻*采样增益,正向最大输出电流对应的Is＝Vg+电流*采样电阻*采样增益。从而检测到Is电压在大于Vreg电压小于Vref电压的范围内时，比较器输出的OCP_I信号为低电平，当正向电流大于目标值即Is电压高于Vref时，比较器输出的OCP_I信号为高电平。微控制单元MCU需要通过两个IO引脚检测正负电流的过流保护信号，利用两组比较器比较输出正电流方向过流保护信号和负电流方向过流保护信号，然而这种方式对于双向精密设备而言，其负方向电流采样电压范围为0-Vg，正方向电流采样电压范围为Vg-Vcc，因而，该硬件过流保护方法可检测的电流范围为精度偏小，保护信号检测引脚需要两组。
技术实现思路
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本技术提供了一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统，其通过采样获取第一电流信号，并将第一电流信号反相后得到第二电流信号，提供将第一电流信号和第二电流信号经过一个选通模块得到的电压与预设的参考电压Vref比较，第一电流信号和第二电流信号分别经过一个二极管再并联的电压大于预设的参考电压Vref时，输出第一控制信号关闭第一电流信号的输出以实现双向电流输出的硬件过流保护。为实现上述目的，按照本技术的一个方面，提供了一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统，该系统包括调制模块、采样模块、主控模块及控制开关，调制模块的输入端连接外部输入电流，调制模块的输出端连接采样模块的输入端和控制开关的输入端，采样模块的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的第一输出端连接控制开关的控制端，控制开关的输出端用于电流输出，采样模块通过采集调制模块的输入端的电流信号得到第一电流信号，并将第一电流信号反相得到第二电流信号；主控模块包括比较器和选通模块，第一电流信号和第二电流信号通过选通模块后连接比较器的第一输入端，比较器的第二输入端连接预设的参考电压Vref，比较器的第一输入端电压高于预设的参考电压Vref时，主控模块通过第一输出端输出第一控制信号关闭控制开关以实现双向电流输出的硬件过流保护。作为本技术的进一步改进，选通模块包含两个二极管，第一电流信号和第二电流信号分别连接一个二极管再并联输出。作为本技术的进一步改进，采样模块依据差动差分采样第一电流信号。作为本技术的进一步改进，采样模块采样模块包括采样电阻、反相模块和AD芯片，采样电阻的输入端连接调制模块的输出端，采样电阻的输出端分别连接反相模块、AD采样芯片和比较器。作为本技术的进一步改进，采样模块通过运放反相电路将第一电流信号反相为第二电流信号。作为本技术的进一步改进，主控模块还设置有第二输出端连接调制模块的控制端，主控模块用于依据采样的第一电流信号输出相应的PWM信号控制调制模块以实现第一电流信号依据预设的标准输出。作为本技术的进一步改进，比较器的第一输入端电压高于预设的参考电压Vref时，主控模块通过第二输出端输出第二控制信号关闭PWM信号驱动。作为本技术的进一步改进，预设的参考电压Vref依据待输入设备的最大输出电流计算。总体而言，通过本技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有以下有益效果：本技术的一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统，其通过采样获取第一电流信号，并将第一电流信号反相后得到第二电流信号，提供将第一电流信号和第二电流信号分别经过一个二极管再得到的电压与预设的参考电压Vref比较，第一电流信号和第二电流信号分别经过一个二极管再并联的电压大于预设的参考电压Vref时，输出第一控制信号关闭第一电流信号的输出以实现双向电流输出的硬件过流保护，因而，对于双向设备而言，本技术的系统在双向设备的电流输入输出时都能够及时产生过流保护信号。本技术的一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统，相较于传统硬件保护线路，主控模块上只需要1个接口作为过流保护监测引脚，而现有技术的方案需要将Is放大比率减小到现有一半，因此，本技术的方法及系统相比现有技术的方案精度放大一倍，因而，本技术的系统最大保证了Is信号精度。本技术的一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统，相较于传统硬件保护线路，相比于现有技术的方案需要三个参考电压即“零电流对应的电压Vg，正向电流过流保护参考电压Vref，负向电流参考电压Vreg”，而本系统的主控模块只需要参考1个过流保护参考电压Vref即可实现，从而本系统的主控模块的运算简单功耗小。附图说明图1为现有技术的硬件过流保护方法的示意图；图2为本技术实施例的一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统的结构示意图；图3为本技术实施例的一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统的电路示意图。具体实施方式为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术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技术，并不用于限定本技术。此外，下面所描述的本技术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。下面结合具体实施方式对本技术进一步详细说明。图2为本技术实施例的一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统的结构示意图。如图2所示，该系统包括调制模块、采样模块、主控模块及控制开关，调制模块的输入端连接外部输入电流，调制模块的输出端连接采样模块的输入端和控制开关的输入端，采样模块的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的第一输出端连接控制开关的控制端，控制开关的输出端用于电流输出，其中，采样模块通过采集调制模块的输入端的电流信号得到第一电流信号，并将采集调制模块的输入端的电流信号反相得到第二电流信号；主控模块设置有比较器，第一电流信号和第二电流信号连接选通模块连接比较器的第一输入端，比较器的第二输入端连接预设的参考电压Vref，比较器的第一输入端电压高于预设的参考电压Vref时，主控模块通过第一输出端输出第一控制信号关闭本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统，该系统包括调制模块、采样模块、主控模块及控制开关，调制模块的输入端连接外部输入电流，调制模块的输出端连接采样模块的输入端和控制开关的输入端，采样模块的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的第一输出端连接控制开关的控制端，控制开关的输出端用于电流输出，其特征在于，采样模块通过采集调制模块的输入端的电流信号得到第一电流信号，并将第一电流信号反相得到第二电流信号；主控模块包括比较器和选通模块，第一电流信号和第二电流信号通过选通模块后连接比较器的第一输入端，比较器的第二输入端连接预设的参考电压Vref，比较器的第一输入端电压高于预设的参考电压Vref时，主控模块通过第一输出端输出第一控制信号关闭控制开关以实现双向电流输出的硬件过流保护。

【技术特征摘要】
1.一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统，该系统包括调制模块、采样模块、主控模块及控制开关，调制模块的输入端连接外部输入电流，调制模块的输出端连接采样模块的输入端和控制开关的输入端，采样模块的输出端连接主控模块的输入端，主控模块的第一输出端连接控制开关的控制端，控制开关的输出端用于电流输出，其特征在于，采样模块通过采集调制模块的输入端的电流信号得到第一电流信号，并将第一电流信号反相得到第二电流信号；主控模块包括比较器和选通模块，第一电流信号和第二电流信号通过选通模块后连接比较器的第一输入端，比较器的第二输入端连接预设的参考电压Vref，比较器的第一输入端电压高于预设的参考电压Vref时，主控模块通过第一输出端输出第一控制信号关闭控制开关以实现双向电流输出的硬件过流保护。2.根据权利要求1所述的一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统，其特征在于，所述选通模块包含两个二极管，第一电流信号和第二电流信号分别连接一个二极管再并联输出。3.根据权利要求1所述的一种用于双向电流输出的硬件过流保护系统，其特征在于，所述采样模块依据差动差...

【专利技术属性】
技术研发人员：余其浩，
申请(专利权)人：武汉精能电子技术有限公司，
类型：新型
国别省市：湖北,42