過流保護自恢復(fù)電路圖（一）

具有自恢復(fù)功能的過流保護電路

具有自恢復(fù)功能的過流保護電路這款無電流取樣的過流保護電路具有短路點撤除后能自動恢復(fù)輸出的特點，保護時較工作時電流要小得多，即使長時間短路，也不會損壞電源，電路如附圖。原理：電路正常時，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。當輸出端由于某種原因過流或短路，使T1的C、E之間的壓差大于穩(wěn)壓管和LED的導(dǎo)通值時，T2的基極有電流流過，T2由截止轉(zhuǎn)為導(dǎo)通，T4導(dǎo)通，使T3、T1截止，電源無輸出。LED是過流指示燈。T1截止后，R7對C1進行充電，為T3的下次啟動創(chuàng)造了條件，但短路點還沒有撤除時，電流經(jīng)R7、R4、T4流入地，故T1仍然截止，電路無輸出；如果短路點此時撤除，從R7上流過的電流就流進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可獲得不同的保護點。

過流保護自恢復(fù)電路圖（二）

帶自鎖的過流保護電路

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

2.第二部分是一個大家相當熟悉的同相放大器，由于前級的電阻取樣的信號很小，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.第三部分是一個比較器電路，放大器把取樣的信號放大，然后經(jīng)過這級比較，從而去控制后級的動作，是否切斷電源或別的操作，比較器是開路輸出。所以要加上上位電阻，不然無法輸出高電平。

4.第四部分是一個驅(qū)動繼電器的電路，這個電路和一般所不同的是，這個是一個自鎖電路， 一段保護信號過來后，這個電路就會一直工作，直到斷掉電源再開機，這個自鎖電路結(jié)構(gòu)和單向可控硅差不多。

過流保護自恢復(fù)電路圖（三）

過流保護用PTC熱敏電阻通過其阻值突變限制整個線路中的消耗來減少殘余電流值。可取代傳統(tǒng)的保險絲，廣泛用于馬達、變壓器、開關(guān)電源、電子線路等的過流過熱保護，傳統(tǒng)的保險絲在線路熔斷后無法自行恢復(fù)， 而過流保護用PTC熱敏電阻在故障撤除后即可恢復(fù)到預(yù)保護狀態(tài)，當再次出現(xiàn)故障時又可以實現(xiàn)其過流過熱保護功能 。

過流保護電路圖

過流保護自恢復(fù)電路圖（四）

當電動機啟動時，按一下帶鎖扣式按鈕SBi，啟動結(jié)束（電動機轉(zhuǎn)速穩(wěn)定后），再按一下SBi，這時保護電路投入工作。對于啟動時間短（如數(shù)秒）的電動機，SBi也可采用普通按鈕，只要在啟動過程中一直按著SBi即可。

電動機正常運行時，電流互感器TAi~TA3次級感應(yīng)電勢較小，也不足以觸發(fā)晶閘管V。如下圖所示。

過流保護自恢復(fù)電路圖（五）

電流采樣及信號調(diào)理電路設(shè)計

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達母線電流進行采樣，然后對采樣數(shù)據(jù)進行信號調(diào)理，再將調(diào)理過后的信號輸入到過流故障保護電路。本文設(shè)計了三種過流保護，分別是瞬時過流保護電路、軟件平均電流保護電路和硬件平均電合下，釆樣電阻法有著結(jié)構(gòu)簡單和成本低的優(yōu)勢。采樣電阻法是在三相全橋電路下橋臂的COM端接一個高精度電阻，將電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，通過檢測采樣電阻的電壓值就可以計算出此時三相全橋電路的電流，即馬達母線電流。在本電路設(shè)計中，選用了阻值為0.10、精度為1%的電阻作為電流采樣電阻。電流采樣及信號調(diào)理電路的硬件設(shè)計如圖1所示。

圖1：電流采樣及信號調(diào)理電路

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

電流保護電路設(shè)計

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

（1）軟件平均電流保護電路

微控制器的AD單元對信號調(diào)理電路的模擬輸出信號進行周期性的采樣，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號并計算馬達母線電流，軟件程序通過滑動窗口的方式計算平均電流，對母線的平均電流做窗口限制，并進行故障處理。

（2）硬件電流保護電路

硬件電流保護是通過信號調(diào)理電路和過流故障保護電路來實現(xiàn)的，信號調(diào)理電路輸出的模擬電壓輸入到過流故障保護電路，并在過流時做故障處理。過流故障保護電路的原理圖如圖2所示。

圖2：過流故障保護電路

在過流故障保護電路的設(shè)計中，比較器輸出端幵漏，其同相輸入端為信號調(diào)理電路的輸出值，反相輸入端為限流電壓。D觸發(fā)器Q端的輸出信號用于控制VEE開關(guān)電路的使能與失能。當運行出現(xiàn)故障導(dǎo)致電流大于限定值時，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開關(guān)電路關(guān)閉。

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

（3）瞬時電流保護電路

瞬時電路保護電路主要是在運行中對全橋電路的瞬時電流進行監(jiān)測，減小電路中的高能量尖峰對全橋MOS管的影響。當全橋電路中瞬時電流高于限定值時，保護電路將關(guān)閉6路PWM輸出，并開啟報警指示燈；當高壓瞬時電流小于限定值時，將自動開啟PWM驅(qū)動輸出。瞬時電流保護電路如圖3所示。

圖3：瞬時電流保護電路的電路

瞬時過流保護電路是通過STM32的BREAK功能來實現(xiàn)的，發(fā)生瞬時過流時，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)閉定時器的互補輸出；當瞬時電流降低后，比較器輸出低電平，BREAK剎車無效，主輸出使能位MOE將在定時器的更新事件時自動置1，定時器的互補輸出恢復(fù)。

過流保護自恢復(fù)電路圖（六）

一種自恢復(fù)過壓保護電路