[发明专利]一种过流或短路故障信号隔离检测电路及其设计方法

摘要

本发明公开了一种过流或短路故障信号隔离检测电路，包括光耦隔离器U1和比较器U2，以及电阻RS、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，电阻R1的一端与电阻RS的一端连接，光耦隔离器U1的阳极与电阻R1的另一端相接，且通过电阻R2与第一参考电源的输出端Vref1相接，光耦隔离器U1的阴极与电阻RS的另一端连接，光耦隔离器U1的集电极与比较器U2的反相输入端相接且通过电阻R3与供电电源的输出端VCC相接，比较器U2的同相输入端与第二参考电源的输出端Vref2相接；本发明还公开了一种过流或短路故障信号隔离检测电路的设计方法。本发明实现方便、成本低、工作稳定和可靠性高，能够有效地检测过流或短路故障。

主权项

一种过流或短路故障信号隔离检测电路，包括光耦隔离器U1和比较器U2，以及电阻RS、电阻R1、电阻R2、电阻R3和电阻R4，所述电阻R1的一端与电阻RS的一端连接且为所述过流或短路故障信号隔离检测电路(3)的正极电压输入端IN+，所述光耦隔离器U1的阳极与电阻R1的另一端相接，且通过电阻R2与第一参考电源的输出端Vref1相接，所述光耦隔离器U1的阴极与电阻RS的另一端连接且为所述过流或短路故障信号隔离检测电路(3)的负极电压输入端IN‑，所述光耦隔离器U1的集电极与比较器U2的反相输入端相接且通过电阻R3与供电电源的输出端VCC相接，所述光耦隔离器U1的发射极接地，所述比较器U2的同相输入端与第二参考电源的输出端Vref2相接，所述比较器U2的输出端为所述过流或短路故障信号隔离检测电路(3)的输出端Vout，且通过电阻R4与供电电源的输出端VCC相接，其特征在于：该检测电路的设计方法包括以下步骤：步骤一、选择合适参数的光耦隔离器U1、比较器U2、电阻RS、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、第一参考电源和第二参考电源，其具体过程如下：步骤101、根据选取电阻RS的阻值，其中，Imin为所述过流或短路故障信号隔离检测电路能够检测的电流最小值，Imax为所述过流或短路故障信号隔离检测电路能够检测的电流最大值，P为电阻RS的功耗；步骤102、根据t传输<t响应选取光耦隔离器U1，并根据选取的光耦隔离器U1选取供电电源的输出电压VCC，其中，t传输为光耦隔离器U1的信号传输时间，t响应为故障响应时间；步骤103、根据0<Vref1‑VD<10V选取第一参考电源的输出电压Vref1，其中，VD为光耦隔离器U1的输入端固有正向压降；步骤104、根据t比较<t传输选取比较器U2，其中，t比较为比较器U2的响应时间；步骤105、根据0<VCC‑Vref2<10V选取第二参考电源的输出电压Vref2；步骤106、根据公式选取电阻R3的阻值，其中，IG为光耦隔离器U1的最大灌电流；Iib为比较器U2的输入偏置电流；步骤107、根据公式选取电阻R1和电阻R2的阻值；其中，IFmax为流过光耦隔离器U1的最大输入电流，VRS1为待检测电路未出现过流故障时电阻RS两端的电压，VRS2为待检测电路出现过流故障时电阻RS两端的电压；步骤108、根据1kΩ≤R4<10kΩ选取电阻R4的阻值；步骤二、连接光耦隔离器U1、比较器U2、电阻RS、电阻R1、电阻R2、电阻R3、电阻R4、第一参考电源和第二参考电源，其具体过程如下：步骤201、连接电阻R1的一端和电阻RS的一端，并引出导线，作为所述过流或短路故障信号隔离检测电路(3)的正极电压输入端IN+；步骤202、将电阻RS的另一端接到光耦隔离器U1的阴极，并引出导线，作为所述过流或短路故障信号隔离检测电路(3)的负极电压输入端IN‑；步骤203、将电阻R1的另一端与电阻R2的一端连接后接到光耦隔离器U1的阳极，将电阻R2的另一端接到第一参考电源的输出端Vref1；步骤204、将电阻R3的一端与光耦隔离器U1的集电极连接后接到比较器U2的反相输入端，将电阻R3的另一端接到供电电源的输出端VCC；步骤205、将光耦隔离器U1的发射极接地；步骤206、将比较器U2的同相输入端接到第二参考电源的输出端Vref2；步骤207、将电阻R4的一端与比较器U2的输出端连接后引出导线，作为所述过流或短路故障信号隔离检测电路(3)的输出端Vout，将电阻R4的另一端接到供电电源的输出端VCC。