過(guò)流保護(hù)自恢復(fù)電路圖（一）

具有自恢復(fù)功能的過(guò)流保護(hù)電路

具有自恢復(fù)功能的過(guò)流保護(hù)電路這款無(wú)電流取樣的過(guò)流保護(hù)電路具有短路點(diǎn)撤除后能自動(dòng)恢復(fù)輸出的特點(diǎn)，保護(hù)時(shí)較工作時(shí)電流要小得多，即使長(zhǎng)時(shí)間短路，也不會(huì)損壞電源，電路如附圖。原理：電路正常時(shí)，T3飽和，T1工作在導(dǎo)通狀態(tài)，所以T1的C、E兩端電壓較低，穩(wěn)壓管不能導(dǎo)通，故T2截止，電源輸出正常。當(dāng)輸出端由于某種原因過(guò)流或短路，使T1的C、E之間的壓差大于穩(wěn)壓管和LED的導(dǎo)通值時(shí)，T2的基極有電流流過(guò)，T2由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，T4導(dǎo)通，使T3、T1截止，電源無(wú)輸出。LED是過(guò)流指示燈。T1截止后，R7對(duì)C1進(jìn)行充電，為T3的下次啟動(dòng)創(chuàng)造了條件，但短路點(diǎn)還沒(méi)有撤除時(shí)，電流經(jīng)R7、R4、T4流入地，故T1仍然截止，電路無(wú)輸出；如果短路點(diǎn)此時(shí)撤除，從R7上流過(guò)的電流就流進(jìn)T3的基極，T3導(dǎo)通，使T1正常閉合，電路輸出恢復(fù)正常。根據(jù)具體需要，更換不同穩(wěn)壓值的DZ可獲得不同的保護(hù)點(diǎn)。

過(guò)流保護(hù)自恢復(fù)電路圖（二）

帶自鎖的過(guò)流保護(hù)電路

1.第一個(gè)部分是電阻取樣，負(fù)載和R1串聯(lián)，大家都知道。串聯(lián)的電流相等，.R2上的電壓隨著負(fù)載的電流變化而變化，電流大，R2兩端電壓也高，.R3 D1組成運(yùn)放保護(hù)電路，防止過(guò)高的電壓進(jìn)入運(yùn)放導(dǎo)致運(yùn)放損壞，.C1是防止干擾用的。

2.第二部分是一個(gè)大家相當(dāng)熟悉的同相放大器，由于前級(jí)的電阻取樣的信號(hào)很小，所以得要用放大電路放大。才能用，放大倍數(shù)由VR1 R4決定。

3.第三部分是一個(gè)比較器電路，放大器把取樣的信號(hào)放大，然后經(jīng)過(guò)這級(jí)比較，從而去控制后級(jí)的動(dòng)作，是否切斷電源或別的操作，比較器是開(kāi)路輸出。所以要加上上位電阻，不然無(wú)法輸出高電平。

4.第四部分是一個(gè)驅(qū)動(dòng)繼電器的電路，這個(gè)電路和一般所不同的是，這個(gè)是一個(gè)自鎖電路， 一段保護(hù)信號(hào)過(guò)來(lái)后，這個(gè)電路就會(huì)一直工作，直到斷掉電源再開(kāi)機(jī)，這個(gè)自鎖電路結(jié)構(gòu)和單向可控硅差不多。

過(guò)流保護(hù)自恢復(fù)電路圖（三）

過(guò)流保護(hù)用PTC熱敏電阻通過(guò)其阻值突變限制整個(gè)線路中的消耗來(lái)減少殘余電流值。可取代傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲，廣泛用于馬達(dá)、變壓器、開(kāi)關(guān)電源、電子線路等的過(guò)流過(guò)熱保護(hù)，傳統(tǒng)的保險(xiǎn)絲在線路熔斷后無(wú)法自行恢復(fù)， 而過(guò)流保護(hù)用PTC熱敏電阻在故障撤除后即可恢復(fù)到預(yù)保護(hù)狀態(tài)，當(dāng)再次出現(xiàn)故障時(shí)又可以實(shí)現(xiàn)其過(guò)流過(guò)熱保護(hù)功能 。

過(guò)流保護(hù)電路圖

過(guò)流保護(hù)自恢復(fù)電路圖（四）

當(dāng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，按一下帶鎖扣式按鈕SBi，啟動(dòng)結(jié)束（電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后），再按一下SBi，這時(shí)保護(hù)電路投入工作。對(duì)于啟動(dòng)時(shí)間短（如數(shù)秒）的電動(dòng)機(jī)，SBi也可采用普通按鈕，只要在啟動(dòng)過(guò)程中一直按著SBi即可。

電動(dòng)機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電流互感器TAi~TA3次級(jí)感應(yīng)電勢(shì)較小，也不足以觸發(fā)晶閘管V。如下圖所示。

過(guò)流保護(hù)自恢復(fù)電路圖（五）

電流采樣及信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)

常用的電流采樣方式有采樣電阻法和霍爾電流互感器法兩種。在采樣電流精度要求不高的場(chǎng)達(dá)母線電流進(jìn)行采樣，然后對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行信號(hào)調(diào)理，再將調(diào)理過(guò)后的信號(hào)輸入到過(guò)流故障保護(hù)電路。本文設(shè)計(jì)了三種過(guò)流保護(hù)，分別是瞬時(shí)過(guò)流保護(hù)電路、軟件平均電流保護(hù)電路和硬件平均電合下，釆樣電阻法有著結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低的優(yōu)勢(shì)。采樣電阻法是在三相全橋電路下橋臂的COM端接一個(gè)高精度電阻，將電流信號(hào)轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，通過(guò)檢測(cè)采樣電阻的電壓值就可以計(jì)算出此時(shí)三相全橋電路的電流，即馬達(dá)母線電流。在本電路設(shè)計(jì)中，選用了阻值為0.10、精度為1%的電阻作為電流采樣電阻。電流采樣及信號(hào)調(diào)理電路的硬件設(shè)計(jì)如圖1所示。

圖1：電流采樣及信號(hào)調(diào)理電路

在圖1的電路中，采樣電阻的電壓K通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路放大到1?1.5V之間，輸入微控制器的AD釆用單元。釆樣信號(hào)上疊加了高頻干信號(hào)，特別是由馬達(dá)換相引起的瞬時(shí)尖峰信號(hào)，因此在采樣信號(hào)調(diào)理電路設(shè)計(jì)了低通濾波器，用于吸收采樣電阻的高頻干擾信號(hào)，減小輸入信號(hào)的高頻波動(dòng)。同時(shí)在運(yùn)算放大器的反饋環(huán)節(jié)上設(shè)計(jì)了積分電容，減小高頻增益，穩(wěn)定直流分量，降低高頻干擾信號(hào)對(duì)輸出信號(hào)的影響。

電流保護(hù)電路設(shè)計(jì)

本控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)了三種電流保護(hù)電路，分別是軟件平均電流保護(hù)電路、硬件電流保護(hù)電路和瞬時(shí)電流保護(hù)電路。

（1）軟件平均電流保護(hù)電路

微控制器的AD單元對(duì)信號(hào)調(diào)理電路的模擬輸出信號(hào)進(jìn)行周期性的采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)并計(jì)算馬達(dá)母線電流，軟件程序通過(guò)滑動(dòng)窗口的方式計(jì)算平均電流，對(duì)母線的平均電流做窗口限制，并進(jìn)行故障處理。

（2）硬件電流保護(hù)電路

硬件電流保護(hù)是通過(guò)信號(hào)調(diào)理電路和過(guò)流故障保護(hù)電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，信號(hào)調(diào)理電路輸出的模擬電壓輸入到過(guò)流故障保護(hù)電路，并在過(guò)流時(shí)做故障處理。過(guò)流故障保護(hù)電路的原理圖如圖2所示。

圖2：過(guò)流故障保護(hù)電路

在過(guò)流故障保護(hù)電路的設(shè)計(jì)中，比較器輸出端幵漏，其同相輸入端為信號(hào)調(diào)理電路的輸出值，反相輸入端為限流電壓。D觸發(fā)器Q端的輸出信號(hào)用于控制VEE開(kāi)關(guān)電路的使能與失能。當(dāng)運(yùn)行出現(xiàn)故障導(dǎo)致電流大于限定值時(shí)，限流比較器輸出高電平，在電平的上升沿，D觸發(fā)器的Q端輸出高電平，Q輸出低電平并保持鎖定。M_PTR_OUT控制VEE開(kāi)關(guān)電路關(guān)閉。

通過(guò)調(diào)節(jié)信號(hào)處理電路的濾波電容和積分電容，濾除高頻波動(dòng)信號(hào)，穩(wěn)定直流分量，提升硬件電流保護(hù)性能。

（3）瞬時(shí)電流保護(hù)電路

瞬時(shí)電路保護(hù)電路主要是在運(yùn)行中對(duì)全橋電路的瞬時(shí)電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，減小電路中的高能量尖峰對(duì)全橋MOS管的影響。當(dāng)全橋電路中瞬時(shí)電流高于限定值時(shí)，保護(hù)電路將關(guān)閉6路PWM輸出，并開(kāi)啟報(bào)警指示燈；當(dāng)高壓瞬時(shí)電流小于限定值時(shí)，將自動(dòng)開(kāi)啟PWM驅(qū)動(dòng)輸出。瞬時(shí)電流保護(hù)電路如圖3所示。

圖3：瞬時(shí)電流保護(hù)電路的電路

瞬時(shí)過(guò)流保護(hù)電路是通過(guò)STM32的BREAK功能來(lái)實(shí)現(xiàn)的，發(fā)生瞬時(shí)過(guò)流時(shí)，比較器輸出反轉(zhuǎn)置高電平，STM32的主輸出使能位MOE被異步清除，關(guān)閉定時(shí)器的互補(bǔ)輸出；當(dāng)瞬時(shí)電流降低后，比較器輸出低電平，BREAK剎車無(wú)效，主輸出使能位MOE將在定時(shí)器的更新事件時(shí)自動(dòng)置1，定時(shí)器的互補(bǔ)輸出恢復(fù)。

過(guò)流保護(hù)自恢復(fù)電路圖（六）

一種自恢復(fù)過(guò)壓保護(hù)電路