一种电压过压和电流过流快速检测单元制造技术

本发明专利技术公开了一种电压过压和电流过流快速检测单元。包括电流模数转换模块、电压模数转换模块、过流检测模块、过压检测模块、中断管理模块；电流电压信号输入到电流、电压模数转换模块中经采样模数转换后输入到过流过压检测模块中分别经峰值检测和斜率检测进行检测；若检测到过流过压，则产生报警信号，将报警信号输入到中断管理模块，再输入到外部控制实施中断。本发明专利技术通过峰值检测和斜率检测紧密结合的集成电路的检测方式，实现对电压信号和电流信号的幅值和斜率的监测，以便能在最长1/4周波的时间内检测出过压和过流信号，并提供信号给控制芯片做相应的掉电和保护处理。给控制芯片做相应的掉电和保护处理。给控制芯片做相应的掉电和保护处理。

【技术实现步骤摘要】
一种电压过压和电流过流快速检测单元


[0001]本专利技术涉及电子
的一种过压过流检测单元，尤其是涉及了一种电压过压和电流过流快速检测单元。

技术介绍

[0002]电力为现代社会中的家庭、企业、工厂提供能量，驱动各种家用电器、机器和各类设备的正常运转。这些应用里每一种用电终端都有额定电压和额定功率，如果电压超过合理范围（即电压过压），说明供电网络出现异常，可能对用电终端带来损害，需要进行断电等处理。如果电流超过合理范围（即电流过流），则说明用电终端产生了问题，也需要进行断电等处理。
[0003]还有一种情况是检测火线电流和零线电流的电流差，如果电流差超过合理范围，说明产生了对地的漏电，这个漏电可能是有人触电，或者有窃电发生，同样需要及时进行断电等处理。上述一些过压或者过流的场合，都需要尽快的进行断电处理。

技术实现思路

[0004]为了解决
技术介绍
中的问题，本专利技术提出了一种电压过压和电流过流快速检测单元，有效缩短了检测时间，提高了检测效率。
[0005]本专利技术的技术方案是：包括电流模数转换模块、电压模数转换模块、过流检测模块、过压检测模块、中断管理模块；电流模数转换模块、电压模数转换模块的输入端分别接收电压信号和电流信号，电流模数转换模块、电压模数转换模块的输出端分别连接过流检测模块、过压检测模块的输入端，过流检测模块、过压检测模块的输出端连接到中断管理模块，中断管理模块再输出中断信号到芯片输出引脚，中断信号连接到外部的控制芯片，外部的控制芯片再连接到用电电器的电源端。<br/>[0006]用电电器所在电路的电流信号和电压信号分别输入到电流模数转换模块、电压模数转换模块中经各自的采样和模数转换处理后输入到过流检测模块、过压检测模块中进行过流检测、过压检测；若过流检测模块、过压检测模块检测到过流、过压的情况，则将电流信号和电压信号分别识别为过流信号和过压信号，进而产生报警信号，将报警信号输入到中断管理模块，由中断管理模块输出到外部控制芯片的中断引脚，由控制芯片实施对用电电器的供电中断。
[0007]所述的的电流信号/电压信号为正弦波形信号。
[0008]所述的电流模数转换模块、电压模数转换模块均含有可编程增益放大器PGA。
[0009]所述的电流模数转换模块、电压模数转换模块、过流检测模块、过压检测模块、中断管理模块、通讯接口均集成在同一电路中，还包括通讯接口，电路上设置通讯接口。通讯
接口分别和过流检测模块、过压检测模块连接，通过通讯接口设置过流检测模块、过压检测模块内部的参数，所述的过流检测模块、过压检测模块的输出端连接到中断控制模块，中断控制模块分别连接电流过流专用引脚INT_I、电压过压专用引脚INT_U和综合中断引脚INT引脚，其中INT_I为电流过流专用引脚，INT_U为电压过压专用引脚，INT为综合中断引脚。这些中断引脚均连接到外部的控制芯片。
[0010]所述的中断管理模块将电流通道的过流信号和电压通道的过压信号通过中断引脚送给控制芯片使用。
[0011]所述的电流模数转换模块/电压模数转换模块中，针对输入的电流信号/电压信号进行模拟数字转换时，按照以下公式进行处理，获得正弦波信号经模数转换模块ADC转换后的峰值Value：Value=(V
×21/2
×
Gain
×2(N
‑
1)
)/REF其中，REF表示模数转换模块ADC所用基准源的电压， Gain表示可编程增益放大器PGA的增益，V表示输入信号的有效值大小，N表示模数转换模块ADC的位数。
[0012]所述的过流检测模块和过压检测模块的基本相同，内部均由峰值检测部分和斜率检测部分构成；峰值检测部分和斜率检测部分将输入的信号分别进行峰值检测和斜率检测，获得是否超过预设阈值的结果，作出过压/电流的判断；所述的过流检测模块和过压检测模块内部，针对峰值检测部分和斜率检测部分的检测结果设置二选一的操作，只要峰值检测部分和斜率检测部分其中之一检测到过压/过流，则直接输出过压/过流的检测结果，实施中断。
[0013]峰值检测部分和斜率检测部分之间还可以连接，斜率检测部分能够接收峰值检测部分的峰值检测阈值用于自身进行斜率检测。
[0014]所述的峰值检测部分包含几个可设置的阈值寄存器，分别存储上阈值、下阈值和灵敏度阈值，根据上阈值、下阈值和灵敏度阈值进行判断；所述的斜率检测部分包含几个可设置的阈值寄存器，分别存储斜率阈值和灵敏度阈值，根据斜率阈值和灵敏度阈值进行判断。
[0015]所述的峰值检测部分中，设置上阈值Thup和下阈值Thdown，具体按照以下条件进行判断处理：实时将模数转换模块ADC转换后输出的每个时刻的信号值同时和上阈值、下阈值进行对比，如果信号值大于上阈值或小于下阈值，均认为过压/过流，触发产生报警信号；设置到上阈值Thup和下阈值Thdown分别为：THup=Vos+VxTHdown=Vos
‑
Vx其中，Vx为不考虑模数转换模块ADC直流偏置时的峰值检测阈值，Vos是模数转换模块ADC的直流偏置；若是检测电压过压，则按照以下公式设置峰值检测阈值Vx：Vx=(Vmax
×21/2
×
y
×
Gain
×2(N
‑
1)
)/REF其中，y表示送到检测单元的电压信号电阻分压比例， Vmax表示过压检测的阈值电压，REF表示模数转换模块ADC所用基准源的电压， Gain表示可编程增益放大器PGA的增益，N表示模数转换模块ADC的位数；若是检测电流过流，且电流不是通过电流互感器转换为电压采样信号，则按照以
下公式设置峰值检测阈值Vx： Vx=(Imax
×21/2
×
R
×
Gain
×2(N
‑
1)
)/REF其中，R表示电流采样的单采样电阻值，Imax表示过流的阈值电流，REF表示模数转换模块ADC所用基准源的电压，Gain表示可编程增益放大器PGA的增益，N表示模数转换模块ADC的位数；若是检测电流过流，且电流是通过电流互感器的采样转换为电压采样信号，则按照以下公式设置峰值检测阈值Vx：Vx=(Imax
×21/2
×
z
×
Rx
×
Gain
×2(N
‑
1)
)/REF其中，z表示电流互感器的电流变比，Rx表示电流采样的总采样电阻值，Imax表示过流的阈值电流，REF表示模数转换模块ADC所用基准源的电压， Gain表示可编程增益放大器PGA的增益，N表示模数转换模块ADC的位数。
[0016]所述的斜率检测部分中，设置斜率阈值，具体按照以下条件进行判断处理：对输入的信号用当前时刻的值数据减去上一时刻的值之差的绝对值作为斜率值，并进行判断：如果斜率值超过预先设定的斜率阈值，则认为是过流/过压，触发产生报警信号；如果斜率值不超过预先设本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电压过压和电流过流快速检测单元，其特征在于：包括电流模数转换模块、电压模数转换模块、过流检测模块、过压检测模块、中断管理模块；电流模数转换模块、电压模数转换模块的输入端分别接收电压信号和电流信号，电流模数转换模块、电压模数转换模块的输出端分别连接过流检测模块、过压检测模块的输入端，过流检测模块、过压检测模块的输出端连接到中断管理模块，中断管理模块再输出中断信号到芯片输出引脚，中断信号连接到外部的控制芯片，外部的控制芯片再连接到用电电器的电源端；所述的过流检测模块和过压检测模块内部均由峰值检测部分和斜率检测部分构成；峰值检测部分和斜率检测部分将输入的信号分别进行峰值检测和斜率检测，获得是否超过预设阈值的结果，作出过压/电流的判断；所述的过流检测模块和过压检测模块内部，针对峰值检测部分和斜率检测部分的检测结果设置二选一的操作，只要峰值检测部分和斜率检测部分其中之一检测到过压/过流，则直接输出过压/过流的检测结果，实施中断。2.根据权利要求1所述的一种电压过压和电流过流快速检测单元，其特征在于：电流信号和电压信号分别输入到电流模数转换模块、电压模数转换模块中经各自的采样和模数转换处理后输入到过流检测模块、过压检测模块中进行过流检测、过压检测；若过流检测模块、过压检测模块检测到过流、过压的情况，则产生报警信号，将报警信号输入到中断管理模块，由中断管理模块输出到外部控制芯片的中断引脚。3.根据权利要求1所述的一种电压过压和电流过流快速检测单元，其特征在于：所述的电流模数转换模块、电压模数转换模块、过流检测模块、过压检测模块、中断管理模块、通讯接口均集成在同一电路中，通讯接口分别和过流检测模块、过压检测模块连接，通过通讯接口设置过流检测模块、过压检测模块内部的参数，所述的过流检测模块、过压检测模块的输出端连接到中断控制模块，中断控制模块分别连接电流过流专用引脚INT_I、电压过压专用引脚INT_U和综合中断引脚INT引脚。4.根据权利要求1所述的一种电压过压和电流过流快速检测单元，其特征在于：所述的峰值检测部分包含几个可设置的阈值寄存器，分别存储上阈值、下阈值和灵敏度阈值，根据上阈值、下阈值和灵敏度阈值进行判断；所述的斜率检测部分包含几个可设置的阈值寄存器，分别存储斜率阈值和灵敏度阈值，根据斜率阈值和灵敏度阈值进行判断。5.根据权利要求4所述的一种电压过压和电流过流快速检测单元，其特征在于：所述的峰值检测部分中，设置上阈值Thup和下阈值Thdown，具体按照以下条件进行判断处理：实时将模数转换模块ADC转换后输出的每个时刻的信号值同时和上阈值、下阈值进行对比，如果信号值大于上阈值或小于下阈值，均认为过压/过流，触发产生报警信号；设置到上阈值Thup和下阈值Thdown分别为：THup=Vos+VxTHdown=Vos
‑
Vx其中，Vx为不考虑模数转换模块ADC直流偏置时的峰值检测阈值，Vos是模数转换模块ADC...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟书鹏，
申请(专利权)人：杭州恒芯微电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：