[实用新型]带反时限过流保护的大功率直流固态功率控制器

说明书

技术领域

本实用新型涉及大功率固态功率控制器，特别是涉及带反时限过流保护的大功率直流固态功率控制器。

背景技术

固态功率控制器是基于半导体的一种电路负载监控系统，从负载电路采集电流数据，然后根据电流值来判断负载工作是否正常。当检测到负载电流大于某个额定值时，依据电流值的大小对负载进行相应的延迟关断，避免负载因为过流而被损坏，实现反时限控制。

目前，固态功率控制器反时限保护方法主要由模拟电路搭建。通过运算放大器构成过流电参量形成回路，检测判断电路及延时电路组成，检测判断电路为整定电参量输出与过流电参量输出接入放大器的输入端，输出端接后级放大电路中延时电路的电容充放电路中线路通断开关，两级放大器均接有可调反馈电阻，用于调整启动值及时间基值。这中方法的反时限控制是有电阻和电容值来确定的，存在缺点：精度低、可靠性差，功耗大，电路设计复杂，从而限制了它的应用。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述缺陷，提供带反时限过流保护的大功率直流固态功率控制器，该控制器实现反时限过流保护，结构简单，反时限曲线可以基于实际应用环境选择，具有很强的抗干扰能力，高灵敏度和高可靠性。

本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的：

带反时限过流保护的大功率直流固态功率控制器，包括电流采集单元、控制器单元和执行单元，其中：

电流采集单元：包括导流装置、电流检测电路和磁屏蔽装置，其中导流装置通过分流的形式从大负载电流中提取出小电流作为电流检测电路采集电流的对象；电流检测电路感应小电流支路产生的电流磁场，转换为电压信号并经过滤波后输出给控制器单元；磁屏蔽装置保护小电流支路和电流检测电路不受其它磁场干扰；

控制器单元：接收电流采集单元输出的电压信号，同时接收外部上位机设定并输出的零点参数和标定参数，把电压信号转化为标准电流信号，调用反时限过流保护和短路保护，生成驱动控制信号，并输出给执行单元；

执行单元：包括驱动电路和Mosfet，驱动电路接收控制器单元输出的驱动控制信号，控制Mosfet的开通或关断。

在上述带反时限过流保护的大功率直流固态功率控制器中，控制器单元包括短路保护模块、反时限过流保护模块、EEPROM存储模块、CAN通信模块和A/D采集模块，其中；

CAN通信模块：接收上位机发送的反时限曲线选择、零点设置、短路保护和电流校准参数，并存储在EEPROM存储模块中；

EEPROM存储模块：接收CAN通信模块输出的反时限曲线选择、零点设置、短路保护和电流校准参数并进行存储；将反时限曲线选择、零点设置、短路保护和电流校准参数分别输出给短路保护模块和反时限过流保护模块，并当控制器单元复位初始化时，给反时限曲线选择、零点设置、短路保护和电流校准参数赋初始值；

AD采集模块：间隔固定时间采集由电流采集单元输出的电压信号，转换为数字信号，分别输出给短路保护模块和反时限过流保护模块；

短路保护模块：接收EEPROM存储模块输出的反时限曲线选择、零点设置、短路保护和电流校准参数；接收AD采集模块输出的数字信号，和预设短路电流门限值比较，若所述数字信号连续三次超过预设短路电流门限值，则判定为短路，发出控制关断信号给执行单元，同时更新状态，并通过CAN通信模块上报短路保护动作；

反时限过流保护模块：接收EEPROM存储模块输出的反时限曲线选择、零点设置、短路保护和电流校准参数；接收AD采集模块输出的数字信号，AD采集达到设定次数时进行均值滤波，并置采集完成标志为真，均值结果结合反时限过流保护参数，在主循环中完成反时限计算和参数更新，并将结果输出给执行单元。

在上述带反时限过流保护的大功率直流固态功率控制器中，电流采集单元中的电流检测电路包括霍尔电流检测芯片和滤波电路，其中霍尔电流检测芯片感应小电流支路产生的电流磁场，并转换为电压信号，滤波电路将电压信号进行滤波后输出给控制器单元。

在上述带反时限过流保护的大功率直流固态功率控制器中，电流采集单元中的导流装置由电流引出杆和金属导流条组成，其中金属导流条上设置分流支路和非采集支路，所述两条支路因截面积不同而电阻值不同，保证流过两条支路的电流大小不同，实现分流，其中分流支路中的小电流作为电流检测电路采集电流的对象。