预充继电器失效检测电路制造技术

本发明专利技术公开了一种预充继电器失效检测电路。本发明专利技术中电源给负载供电，电源的两端并联有后级电容，在后级电容的充电回路上设置有预充电阻，所述的预充电阻两端并联设置预充继电器，所述控制电路输出预充继电器控制信号，通过隔离驱动电路控制预充继电器的开关；所述的采样比较电路用于检测预充电阻两端的电压差值，控制电路通过隔离输出电路接收采样比较电路的输出信号，该输出信号指示预充继电器是否失效，所述的预充继电器失效包括继电器线圈未吸合或未可靠吸合。本发明专利技术采用低成本的比较器芯片和隔离光耦器件组成检测电路，有效降低了成本；对比软件检测的方法，本发明专利技术检测准确度高，适用更多应用场景。适用更多应用场景。适用更多应用场景。

【技术实现步骤摘要】
预充继电器失效检测电路


[0001]本专利技术属于电子
，具体涉及一种预充继电器失效检测电路。

技术介绍

[0002]在交流整流后输入和直流直接输入给后级电容充电的电气装置中，由于在上电初始，后级电容的端电压为零，上电后，后级电容的端电压相差过大，会造成充电电流过大，容易造成供电回路中的后级电容、接触器损坏、保险丝烧毁等不良后果。
[0003]现有技术中解决上述问题的办法是在后级电容的充电回路中串接预充电阻，利用预充电阻限制后级电容的充电电流。但预充电阻若长时间串接在带负载的供电回路中，会造成预充电阻热量持续堆积，进而造成预充电阻热损毁；严重的情况下甚至会引发电气火灾。因此需要在后级电容充电完成后，将预充电阻旁路，目前普遍的做法是将一个预充继电器与预充电阻并联，在后级电容充电结束后，通过闭合继电器，将预充电阻旁路；之后再启动后级负载，从而解决了后级电容的预充电问题。
[0004]通过以上陈述可知，预充继电器的可靠吸合是后级电容预充电路可靠性的主要决定因素，因此对预充继电器的失效进行在线实时的准确检测具有重要意义。
[0005]目前预充继电器失效检测主要是通过检测预充电阻两端的电压，当继电器吸合后，通过比较预充电阻两端电压差是否超过一定的阈值来判断继电器是否失效。该方法在高、低压非隔离应用场景可有效实现预充继电器失效检测，但在高、低压隔离应用场景，预充电阻的端电压需要采用线性光耦、隔离运放、电压变送器等隔离采样电路进行采样，增加了线路板布局空间和硬件成本开销。
[0006]此外，预充继电器失效检测还可以通过软件判定方法进行检测，其具体原理是根据负载输出电流大小和母线电压变化的关系来推导预充继电器是否失效，即当电源回路电流与预充电阻阻值的乘积大小等于电源电压下降斜率时，判定继电器失效。该方法不需要增加额外硬件电路，但其检测的准确度存在不足，例如：场景一：当继电器触点出现损伤，但未完全失效的情况下，该方法难以做出准确判断；场景二：当输入电源的电压波动很大，如电源电压短时陡降情况下，电源电压的下降斜率难以通过软件方法检测，进而无法准确判定预充继电器是否发生失效。

技术实现思路

[0007]本专利技术针对高、低压隔离应用场景下，预充继电器失效检测方法的不足，提出一种预充继电器失效检测电路，其在高、低压隔离应用场景下，具有电路简单、成本低，检测准确度高的优势。
[0008]本专利技术的技术方案为：
[0009]本专利技术包括电源、预充电阻、控制电路、隔离驱动电路、预充继电器、采样比较电路和隔离输出电路。
[0010]电源给负载供电，电源的两端并联有后级电容，在后级电容的充电回路上设置有
预充电阻，所述的预充电阻两端并联设置预充继电器，所述控制电路输出预充继电器控制信号，通过隔离驱动电路控制预充继电器的开关；
[0011]所述的采样比较电路用于检测预充电阻两端的电压差值，控制电路通过隔离输出电路接收采样比较电路的输出信号，该输出信号指示预充继电器是否失效。
[0012]本专利技术的有益效果：
[0013]1)采用低成本的比较器芯片和隔离光耦器件组成检测电路，有效降低了成本；
[0014]2)对比软件检测的方法，本专利技术检测准确度高，适用更多应用场景；
[0015]3)可同时实现后级电容预充结束检测和预充继电器失效检测功能。
附图说明
[0016]图1为预充继电器失效检测示例性示意图；
[0017]图2为预充继电器失效检测电路的实施案例。
具体实施方式：
[0018]为使本专利技术的上述特征更加清晰，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细的说明。
[0019]本专利技术提出的一种预充继电器失效检测电路，其由电压采样电路、电压比较电路和隔离输出电路组成。
[0020]图1所示为预充继电器失效检测示例性示意图。电源10给负载30供电，控制电路20输出预充继电器控制信号，通过隔离驱动电路04控制预充继电器03的开关，进而实现预充电阻旁路的目的。同时控制电路20接收采样比较电路05和隔离输出电路06的输出信号，该输出信号指示预充继电器是否失效，预充继电器失效包括继电器线圈未吸合或未可靠吸合。预充电阻02串接在电源正极，其作用是在初始上电时，限制后级电容01的充电电流，防止过大的充电电流对后级电容、保险丝或接触器的造成损坏。后级电容充电结束后，控制电路将预充电阻旁路，否则预充电阻持续串接在电源回路，当负载工作电流较大，会造成预充电阻热损毁。采样比较电路通过检测预充电阻两端的电压差值，可判断预充继电器是否可靠吸合，采样比较电路的检测结果通过输出信号反馈到控制电路。
[0021]图2所示为预充继电器失效检测电路的一个实施案例，该实施案例中，高压输入电源和控制电源相互隔离，高压侧的电源用符号VCC和GND标注，控制侧电源用符号VCC_ISO和GND_ISO标注。电源输入正极通过连接预充电阻R1，预充电阻R1的作用是限制后级电容C1在电源初始上电时的充电电流。
[0022]预充继电器跨接在预充电阻R1两端，当后级电容充电结束时，控制电路给出继电器控制信号REL_CTR来吸合继电器，使得R1旁路；继电器线圈的驱动电路是由隔离光耦PH1使能NPN三极管Q1，使得继电器控制线圈通电，进而吸合继电器开关。二极管D1的作用是继电器线圈续流作用，R7和R8是限流电阻，R6是下拉电阻。本实施案例中，当需要吸合预充继电器时，PH1输入信号REL_CTR输入低电平，PH1的输入端电源由VCC_ISO供电，输出端电源由VCC供电。
[0023]采样比较电路通过检测预充电阻电源输入端和电源输出端的电压值，进而判断：1.后级电容是否充电结束，即控制电路输出预充继电器吸合信号的时刻；2.预充继电器是
否可靠吸合。具体工作机理如下：电阻R2、R3分压采样预充电阻输入端的电压值，电阻R4、R5分压采样预充电阻输出端的电压值，电容C3和C4是滤波电容；设电源输入电压值为V_HIN，R1输入端电压值为V_RIN，分压采样值为Vs_RIN，R1输出端电压值为V_ROUT，分压采样值为Vs_ROUT，则Vs_RIN＝V_RIN*R3/(R2+R3)，R3/(R2+R3)为V_RIN的采样倍率系数，Vs_ROUT＝V_ROUT*R5/(R4+R5)，R5/(R4+R5)为V_ROUT的采样倍率系数。
[0024]当预充电阻上有电流通过时，V_RIN>V_ROUT，当预充电阻无电流通过时，V_RIN＝V_ROUT，本实施案例中，通过设定采样电阻取值R2＝R4，R3<R5,使得Vs_RIN和Vs_ROUT信号值满足比较器IC1的输入规范之外，同时还将设置V_ROUT的采样倍率系数大于V_RIN的采样倍率系数，则采样电压信号Vs_RIN和Vs_ROUT分别接入比较器IC1的输入端，Vs_RIN连接IC1同相输入端口IN+，Vs_ROUT连接IC1的反相输入端口IN
‑
，本实施案例中IC1的选本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.预充继电器失效检测电路，包括电源、预充电阻、控制电路、隔离驱动电路、预充继电器、采样比较电路和隔离输出电路，其特征在于：电源给负载供电，电源的两端并联有后级电容，在后级电容的充电回路上设置有预充电阻，所述的预充电阻两端并联设置预充继电器，所述控制电路输出预充继电器控制信号，通过隔离驱动电路控制预充继电器的开关；其特征在于：所述的采样比较电路用于检测预充电阻两端的电压差值，控制电路通过隔离输出电路接收采样比较电路的输出信号，该输出信号指示预充继电器是否失效。2.根据权利要求1所述的预充继电器失效检测电路，其特征在于：所述预充电阻的两端均设置有电压采样分支，分别用于得到预充电阻输入端的电压值和预充电阻输出端的电压值；采样后得到的电压分别输入至比较器，通过比较器的输出电平高低来判断预充继电器是否失效。3.根据权利要求2所述的预充继电器失效检测电路，其特征在于：采用电阻R2、R3分压采样预充电阻R1输入端的电压值，电阻R4、R5分压采样预充电阻R1输出端的电压值。4.根据权利要求3所述的预充继电器失效检测电路，其特征在于：所述的电阻R3两端并联有滤波电容C3；所述的电阻R5两端并联有滤波电容C4。5.根据权利要求3或4所述的预充继电器失效检测电路，其特征在于：设电源输入电压值为V_HIN，预充电阻R1输入端电压值为V_RIN，分压采样值为Vs_RIN，预充电阻R1输出端电压值为V_ROUT，分压采样值为Vs_ROUT；则Vs_RIN=V_RIN*R3/(...

【专利技术属性】
技术研发人员：高申应，高申勇，
申请(专利权)人：杭州东申科技有限公司，
类型：发明
国别省市：