一种过流保护电路制造技术

本发明专利技术实施例涉及电池技术领域，公开了一种过流保护电路。该电路包括电池组、开关单元、负载、电流采样单元、比较单元及锁存单元；所述电流采样单元设置在所述电池组、所述开关单元及所述负载形成的回路中；所述比较单元与所述锁存单元串接，并共同连接在所述电流采样单元与所述开关单元之间；所述比较器单元用于在所述电流采样单元输出的电压信号超过预设电压范围时，发送触发信号至所述锁存单元，所述锁存单元进入过流保护状态并控制所述开关单元断开。本发明专利技术实施方式设置电流采样单元、比较单元及锁存单元等硬件，以纯硬件的方法实现了对开关单元的过流保护，相较于软件实现过流保护而言，硬件的反应速度更快，大大缩短了过流保护的反应时间。

An over-current protection circuit

【技术实现步骤摘要】
一种过流保护电路
本专利技术实施例涉及电池
，特别涉及一种过流保护电路。
技术介绍
功率半导体开关因具备寿命长、开关速度快、噪声小、体积小等优点，在电池管理系统中得到越来越广泛的应用。功率半导体开关通常使用于大过流、高耐压功率模块中，其与电源、负载等组成一个完整的回路。在某些特殊情况下，负载的不同或电池能量的不同将会导致这一回路中的电流发生变化，这种变化往往以尖峰脉冲或浪涌的形式出现，为使功率半导体开关在这种电流剧烈变化情况下不受损坏，对回路电流进行监控并做一些控制反馈手段是十分必要的。功率半导体开关的工作电流通常是几十到几百甚至上千安培，要检测这一数量级的电流通常不能通过采集一般电阻的电压信号来识别判断，现有技术中通常会在功率半导体开关所在的回路中串入霍尔传感器进行检测，霍尔传感器会将检测信号直接反馈给控制器(如MCU)，由控制器做出判断并根据判断结果做出相关动作；或者，通过在功率半导体开关所在的回路中设置分流器进行检测，由分流器直接将检测信号反馈给控制器，再由控制器做出判断并根据判断结果做出相关动作。这两种检测方式都存在以下缺点：从信号采集到控制器做出判断，再到控制器控制硬件电路动作，其过流保护反应时间过长，不利于电路的保护。此外，采用霍尔传感器会增加系统成本，通常也会增加系统体积，其检测到的反馈信号通常以接插口形式给到控制器，不能有效排除外界干扰影响。针对反应时间过长的问题，现有技术中通常依靠提高ADC采样速率和提高中断优先级来缩短过流保护的反应时间，但这同时会造成资源的重整及成本负担，且其对反应时间的优化也非常有限。
技术实现思路
本专利技术实施方式的目的在于提供一种过流保护电路，以缩短过流保护的反应时间。为解决上述技术问题，本专利技术的实施方式提供了一种过流保护电路，包括：电池组、开关单元、负载、电流采样单元、比较单元及锁存单元；所述电流采样单元设置在所述电池组、所述开关单元及所述负载形成的回路中；所述比较单元与所述锁存单元串接，并共同连接在所述电流采样单元与所述开关单元之间；所述比较器单元用于在所述电流采样单元输出的电压信号超出预设电压范围时，发送触发信号至所述锁存单元，所述锁存单元进入过流保护状态并控制所述开关单元断开。本专利技术实施方式相对于现有技术而言，设置电流采样单元、比较单元及锁存单元等硬件，并将电流采样单元设置在电池组、开关单元及负载形成的回路中，利用比较单元监测电流采样单元输出的电压信号，在该电压信号超出预设电压范围时，触发锁存单元进入过流保护状态，断开开关单元，以纯硬件的方式实现了对开关单元的过流保护。相较于软件实现过流保护而言，电流采样单元、比较单元及锁存单元中每一级的反应时间都能控制在几毫秒以内，从而大大缩短了过流保护的反应时间。另外，所述锁存单元具体包括控制器、触发器及第一控制开关单元；所述比较单元连接所述触发器的触发端，所述触发器的输出端连接所述第一控制开关单元的控制端，所述控制器的输出端分别连接所述第一控制开关单元的输入端及所述开关单元，所述第一控制开关单元的输出端接地；其中，所述触发器的触发端在接收到所述比较单元发送的触发信号时，触发所述触发器的输出端输出用于导通所述第一控制开关单元的第一信号，以使所述控制器输出的用于控制所述开关单元导通的第二信号被所述第一控制开关单元引导至地，所述开关单元被断开。提供了锁存单元的一种具体结构。另外，所述锁存单元还包括第二控制开关单元及第三控制开关单元；所述第二控制开关单元的控制端连接所述控制器，所述第二控制开关单元的输入端连接所述触发器的第一使能端，所述第二控制开关单元的输出端连接所述第三控制开关单元的输入端，所述第三控制开关单元的输出端接地，所述第三控制开关单元的控制端连接所述触发器的输出端；其中，所述第二控制开关单元在所述触发器的输出端输出所述第一信号之前处于导通状态，所述第三控制开关单元在所述触发器的输出端输出所述第一信号时导通，所述第二控制开关单元的输入端的电压被拉低，所述触发器的第一使能端被使能并将所述触发器的输出端输出的所述第一信号锁存。提供了一种锁存触发器的输出端的信号的方法。另外，所述控制器检测到所述回路出现过流时，控制所述控制器的输出端停止输出所述第二信号。在硬件控制的基础上加入了软件控制，实现对开关单元的双重保护。另外，所述控制器的检测端连接所述触发器的触发端，并在检测到所述触发端接收到所述触发信号时，判定所述回路出现过流；或者，所述控制器的检测端连接所述触发器的输出端，并在检测到所述触发器的所述输出端输出所述第一信号时，判定所述回路出现过流；或者，所述控制器的检测端连接所述触发器的第一使能端，并在检测到所述第一使能端的电压被拉低时，判定所述回路出现过流。提供了几种控制器判断回路是否出现过流的方式。另外，所述控制器还连接所述触发器的第二使能端；所述控制器还用于在检测到所述回路正常时，使能所述第二使能端，以使所述触发器的输出端输出使所述第一控制开关单元截止的信号，并控制所述控制器的输出端重新输出所述第二信号。提供了一种解除过流保护状态的方法。另外，所述开关单元包括至少一个功率半导体开关。另外，所述电路还包括开关驱动单元；所述控制器的输出端通过所述开关驱动单元连接至所述开关单元。另外，所述功率半导体开关为绝缘栅双极型晶体管IGBT或金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET。另外，所述比较器单元为双限比较器；所述双限比较器的第一输入端输入第一预设阈值电压，所述双限比较器的第二输入端输入第二预设阈值电压，所述双限比较器的第三输入端连接所述电流采样单元，所述比较器的输出端连接所述触发器；其中，所述预设电压范围为所述第一预设阈值电压与所述第二预设阈值电压之间的电压范围。另外，所述第一预设阈值电压根据所述回路允许通过的最大反向电流及所述电流采样单元的阻值设置；所述第二预设阈值电压根据所述回路允许通过的最大正向电流及所述电流采样单元的阻值设置。另外，所述电路还包括采样滤波单元及隔离放大单元；所述采样滤波单元及所述隔离放大单元串接，并共同连接在所述电流采样单元与所述比较单元之间；所述采样滤波单元用于对所述电流采样单元输出的所述电压信号进行过滤，以滤除所述电压信号中的干扰信号；所述隔离放大单元用于隔离所述回路，对过滤后的所述电压信号进行放大，并将放大后的所述电压信号输出至所述比较单元；所述比较单元具体用于在放大后的所述电压信号超过所述预设电压范围时，发送所述触发信号至所述锁存单元。在电流采样单元与比较单元之间设置采样滤波单元与隔离放大单元，有助于排除回路的干扰和采样干扰，提高采样精度。附图说明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。图1是根据本专利技术第一实施方式的过流保护电路的结构框图；图2是根据本专利技术第一实施方式的双限比较器与电流采样单元及锁存单元的连接结构示意本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种过流保护电路，其特征在于，包括：电池组、开关单元、负载、电流采样单元、比较单元及锁存单元；/n所述电流采样单元设置在所述电池组、所述开关单元及所述负载形成的回路中；所述比较单元与所述锁存单元串接，并共同连接在所述电流采样单元与所述开关单元之间；/n所述比较器单元用于在所述电流采样单元输出的电压信号超出预设电压范围时，发送触发信号至所述锁存单元，所述锁存单元进入过流保护状态并控制所述开关单元断开。/n

【技术特征摘要】
1.一种过流保护电路，其特征在于，包括：电池组、开关单元、负载、电流采样单元、比较单元及锁存单元；
所述电流采样单元设置在所述电池组、所述开关单元及所述负载形成的回路中；所述比较单元与所述锁存单元串接，并共同连接在所述电流采样单元与所述开关单元之间；
所述比较器单元用于在所述电流采样单元输出的电压信号超出预设电压范围时，发送触发信号至所述锁存单元，所述锁存单元进入过流保护状态并控制所述开关单元断开。


2.根据权利要求1所述的过流保护电路，其特征在于，所述锁存单元具体包括控制器、触发器及第一控制开关单元；
所述比较单元连接所述触发器的触发端，所述触发器的输出端连接所述第一控制开关单元的控制端，所述控制器的输出端分别连接所述第一控制开关单元的输入端及所述开关单元，所述第一控制开关单元的输出端接地；
其中，所述触发器的触发端在接收到所述比较单元发送的触发信号时，触发所述触发器的输出端输出用于导通所述第一控制开关单元的第一信号，以使所述控制器输出的用于控制所述开关单元导通的第二信号被所述第一控制开关单元引导至地，所述开关单元被断开。


3.根据权利要求2所述的过流保护电路，其特征在于，所述锁存单元还包括第二控制开关单元及第三控制开关单元；
所述第二控制开关单元的控制端连接所述控制器，所述第二控制开关单元的输入端连接所述触发器的第一使能端，所述第二控制开关单元的输出端连接所述第三控制开关单元的输入端，所述第三控制开关单元的输出端接地，所述第三控制开关单元的控制端连接所述触发器的输出端；
其中，所述第二控制开关单元在所述触发器的输出端输出所述第一信号之前处于导通状态，所述第三控制开关单元在所述触发器的输出端输出所述第一信号时导通，所述第二控制开关单元的输入端的电压被拉低，所述触发器的第一使能端被使能并将所述触发器的输出端输出的所述第一信号锁存。


4.根据权利要求3所述的过流保护电路，其特征在于，所述控制器检测到所述回路出现过流时，控制所述控制器的输出端停止输出所述第二信号。


5.根据权利要求4所述的过流保护电路，其特征在于，所述控制器的检测端连接所述触发器的触发端，并在检测到所述触发端接收到所述触发信号时，判定所述回路出现过流；
或者，所述控制器的检测端连接所述触发器的输出端，并在检测到所述触发器的所述输出端输...

【专利技术属性】
技术研发人员：但志敏，陈美林，蔡金博，侯贻真，张伟，
申请(专利权)人：宁德时代新能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：福建;35