过流保护自恢复电路图大全（六款模拟电路设计原理图详解）

杨桂花 2018-02-01 149443

保护电路图

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描述

过流保护自恢复电路图（一）

具有自恢复功能的过流保护电路

具有自恢复功能的过流保护电路这款无电流取样的过流保护电路具有短路点撤除后能自动恢复输出的特点，保护时较工作时电流要小得多，即使长时间短路，也不会损坏电源，电路如附图。原理：电路正常时，T3饱和，T1工作在导通状态，所以T1的C、E两端电压较低，稳压管不能导通，故T2截止，电源输出正常。当输出端由于某种原因过流或短路，使T1的C、E之间的压差大于稳压管和LED的导通值时，T2的基极有电流流过，T2由截止转为导通，T4导通，使T3、T1截止，电源无输出。LED是过流指示灯。T1截止后，R7对C1进行充电，为T3的下次启动创造了条件，但短路点还没有撤除时，电流经R7、R4、T4流入地，故T1仍然截止，电路无输出；如果短路点此时撤除，从R7上流过的电流就流进T3的基极，T3导通，使T1正常闭合，电路输出恢复正常。根据具体需要，更换不同稳压值的DZ可获得不同的保护点。

过流保护

过流保护自恢复电路图（二）

带自锁的过流保护电路

过流保护

1.第一个部分是电阻取样，负载和R1串联，大家都知道。串联的电流相等，.R2上的电压随着负载的电流变化而变化，电流大，R2两端电压也高，.R3 D1组成运放保护电路，防止过高的电压进入运放导致运放损坏，.C1是防止干扰用的。

2.第二部分是一个大家相当熟悉的同相放大器，由于前级的电阻取样的信号很小，所以得要用放大电路放大。才能用，放大倍数由VR1 R4决定。

3.第三部分是一个比较器电路，放大器把取样的信号放大，然后经过这级比较，从而去控制后级的动作，是否切断电源或别的操作，比较器是开路输出。所以要加上上位电阻，不然无法输出高电平。

4.第四部分是一个驱动继电器的电路，这个电路和一般所不同的是，这个是一个自锁电路，一段保护信号过来后，这个电路就会一直工作，直到断掉电源再开机，这个自锁电路结构和单向可控硅差不多。

过流保护自恢复电路图（三）

过流保护用PTC热敏电阻通过其阻值突变限制整个线路中的消耗来减少残余电流值。可取代传统的保险丝，广泛用于马达、变压器、开关电源、电子线路等的过流过热保护，传统的保险丝在线路熔断后无法自行恢复，而过流保护用PTC热敏电阻在故障撤除后即可恢复到预保护状态，当再次出现故障时又可以实现其过流过热保护功能。

过流保护

过流保护电路图

过流保护自恢复电路图（四）

当电动机启动时，按一下带锁扣式按钮SBi，启动结束（电动机转速稳定后），再按一下SBi，这时保护电路投入工作。对于启动时间短（如数秒）的电动机，SBi也可采用普通按钮，只要在启动过程中一直按着SBi即可。

电动机正常运行时，电流互感器TAi~TA3次级感应电势较小，也不足以触发晶闸管V。如下图所示。

过流保护

过流保护自恢复电路图（五）

电流采样及信号调理电路设计

常用的电流采样方式有采样电阻法和霍尔电流互感器法两种。在采样电流精度要求不高的场达母线电流进行采样，然后对采样数据进行信号调理，再将调理过后的信号输入到过流故障保护电路。本文设计了三种过流保护，分别是瞬时过流保护电路、软件平均电流保护电路和硬件平均电合下，釆样电阻法有着结构简单和成本低的优势。采样电阻法是在三相全桥电路下桥臂的COM端接一个高精度电阻，将电流信号转换成电压信号，通过检测采样电阻的电压值就可以计算出此时三相全桥电路的电流，即马达母线电流。在本电路设计中，选用了阻值为0.10、精度为1%的电阻作为电流采样电阻。电流采样及信号调理电路的硬件设计如图1所示。

图1：电流采样及信号调理电路

过流保护

在图1的电路中，采样电阻的电压K通过信号调理电路放大到1〜1.5V之间，输入微控制器的AD釆用单元。釆样信号上叠加了高频干信号，特别是由马达换相引起的瞬时尖峰信号，因此在采样信号调理电路设计了低通滤波器，用于吸收采样电阻的高频干扰信号，减小输入信号的高频波动。同时在运算放大器的反馈环节上设计了积分电容，减小高频增益，稳定直流分量，降低高频干扰信号对输出信号的影响。

电流保护电路设计

本控制系统设计了三种电流保护电路，分别是软件平均电流保护电路、硬件电流保护电路和瞬时电流保护电路。

（1）软件平均电流保护电路

微控制器的AD单元对信号调理电路的模拟输出信号进行周期性的采样，转换为数字信号并计算马达母线电流，软件程序通过滑动窗口的方式计算平均电流，对母线的平均电流做窗口限制，并进行故障处理。

（2）硬件电流保护电路

硬件电流保护是通过信号调理电路和过流故障保护电路来实现的，信号调理电路输出的模拟电压输入到过流故障保护电路，并在过流时做故障处理。过流故障保护电路的原理图如图2所示。

图2：过流故障保护电路

过流保护

在过流故障保护电路的设计中，比较器输出端幵漏，其同相输入端为信号调理电路的输出值，反相输入端为限流电压。D触发器Q端的输出信号用于控制VEE开关电路的使能与失能。当运行出现故障导致电流大于限定值时，限流比较器输出高电平，在电平的上升沿，D触发器的Q端输出高电平，Q输出低电平并保持锁定。M_PTR_OUT控制VEE开关电路关闭。

通过调节信号处理电路的滤波电容和积分电容，滤除高频波动信号，稳定直流分量，提升硬件电流保护性能。

（3）瞬时电流保护电路

瞬时电路保护电路主要是在运行中对全桥电路的瞬时电流进行监测，减小电路中的高能量尖峰对全桥MOS管的影响。当全桥电路中瞬时电流高于限定值时，保护电路将关闭6路PWM输出，并开启报警指示灯；当高压瞬时电流小于限定值时，将自动开启PWM驱动输出。瞬时电流保护电路如图3所示。

图3：瞬时电流保护电路的电路

过流保护

瞬时过流保护电路是通过STM32的BREAK功能来实现的，发生瞬时过流时，比较器输出反转置高电平，STM32的主输出使能位MOE被异步清除，关闭定时器的互补输出；当瞬时电流降低后，比较器输出低电平，BREAK刹车无效，主输出使能位MOE将在定时器的更新事件时自动置1，定时器的互补输出恢复。

过流保护自恢复电路图（六）

一种自恢复过压保护电路

过流保护

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