一种大电流电路保护监测模组制造技术

本实用新型专利技术旨在提供一种安全性高、占用空间小、具有过流过压保护且温度控制效果好的大电流电路保护监测模组。本实用新型专利技术包括电源输入模块、电源转换模块、输出单元、温度检测模块以及MCU模块，所述输出单元包括基准电源模块和恒流源模块，所述电源转换模块和所述基准电源模块用于供电，所述恒流源模块用于与负载连接，所述温度检测模块采集所述恒流源模块的温度信息，所述MCU模块用于进行温度数据处理以及温度调控。本实用新型专利技术应用于大电流电路的技术领域。术领域。术领域。

【技术实现步骤摘要】
一种大电流电路保护监测模组


[0001]本技术应用于大电流电路的
,特别涉及一种大电流电路保护监测模组。

技术介绍

[0002]电路是由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路，是电器及自动化设备中必备的核心单元，其中由于不同的电路工作所需的电流各不相同，故而可以将电路划分为大电流电路和小电流电路，小电流电路由于工作电流小，故而发热和损耗均比较低。然而在大电流电路中，恒流源输出功率高，发热量大，常常在恒流源的设计中需要注重散热的设计，于是在功率元件上需要加装散热片、铺铜以及设计散热孔等，还需要将非功率元件尽量远离发热区域。如果采用在线路板上设计风扇来降温，则会增加整体体积，同时恒流源板卡放置的空间位置上也需要考虑空气对流，使得系统设计变得复杂，即使设计了充分的散热措施，长时间的工作，依然会使得功率元件温度逐渐升高。另外增加风扇时，会增加机器的噪音，长时间使用后，风扇叶和板卡上会积累大量灰尘，灰尘会导致散热效果以及静电问题。
[0003]如果在通入大电流时进行继电器操作，容易产生过高的过充电压，易造成继电器的发热或者对线路中其他元器件的产生冲击导致损坏，为了避免过高的瞬变电压，不宜在大电流时对传输通路进行继电器操作。且在大电流电路中，如果线路中出现短路，极易造成电路中元器件的损坏。如果采用功率场效应管作为开关，则对功率场效应管的选型要求比较高，需要选择工作温度范围较宽的型号。同时，现有技术方案中恒流源的设计通常采用的是单个功率场效应管，选取内阻很大的运算放大器来驱动功率场效应管；通过固定精密大功率电阻的电压反馈到驱动功率场效应管的运算放大器的负反馈端，保证电流不因负载变化而改变电流输出；最后通过散热设计来使环境温度维持在功率场效应管正常工作的温度范围内，使得电流输出不因环境温度变化而改变。

技术实现思路

[0004]本技术所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种安全性高、占用空间小、具有过流过压保护且温度控制效果好的大电流电路保护监测模组。
[0005]本技术所采用的技术方案是：本技术包括电源输入模块、电源转换模块、输出单元、温度检测模块以及MCU模块；
[0006]所述电源输入模块用于与外部的电源输入连接并进行导通提示以及短路保护；
[0007]所述电源转换模块用于转换输入的电压并为所述MCU模块以及所述温度检测模块供电；
[0008]所述输出单元包括基准电源模块和恒流源模块，所述恒流源模块包括并联设置的第一场效应管和第二场效应管，所述第一场效应管和所述第二场效应管交替工作进行大电流供电的输入端与输出端之间的导通，所述基准电源模块用于进行电压的转换并提供稳定的参考电压至所述恒流源模块的控制切换部分；
[0009]所述温度检测模块用于获取所述第一场效应管和所述第二场效应管的工作温度并反馈至所述MCU模块；
[0010]所述MCU模块获取所述温度检测模块的检测数据控制所述第一场效应管和所述第二场效应管的切换导通。
[0011]由上述方案可见，采用两个功率场效应管，且两个功率开关管独立控制，每个功率场效应管都能单独满足电路电流输出的要求。通过设置所述温度检测模块监控所述第一场效应管和所述第二场效应管，进而控制所述第一场效应管和所述第二场效应管交替工作。当第一个工作的功率场效应管达到一定温度后，开启第二个功率场效应管工作，然后关闭第一个功率场效应管；第二个功率场效应管达到一定温度，开启第一个功率场效应管并关闭第二个功率场效应管，使两个功率场效应管的最高温度控制在80℃以下，既能保证功率场效应管工作在最好的状态，延长使用寿命，又可以使散热设计简化，进而减少空间的占用。
[0012]一个优选方案是，所述恒流源模块还包括运算放大器、仪表放大器、采样电阻以及输出接口，所述运算放大器的正反馈端与所述基准电源模块的输出端连接，所述运算放大器的输出端通过两个固态继电器分别与所述第一场效应管以及所述第二场效应管的栅极连接，两个所述固态继电器均与所述MCU模块连接，所述采样电阻串联在所述第一场效应管以及所述第二场效应管与所述输出接口之间，所述仪表放大器的正输入端和负输入端分别连接在所述采样电阻的两端，所述仪表放大器的输出端与所述运算放大器的负反馈端连接。
[0013]由上述方案可见，在输出回路中串入一个大功率四线电阻作为采样电阻，用所述仪表放大器采样所述采样电阻的两端电压，以此监测电路的电流。同时，所述仪表放大器的输出电压作为精密运算放大器的负端反馈电压，以此来钳住功率开关管的基极电压，保证电流的稳定输出。所述MCU模块通过所述固态继电器控制所述第一场效应管以及所述第二场效应管的通断，进而实现两个场效应管之间的交替工作。
[0014]一个优选方案是，所述电源输入模块包括电源正输入接口和电源负输入接口，所述电源正输入接口与负载之间设置有自恢复保险丝，所述电源正输入接口和所述电源负输入接口之间连接有电源指示灯。
[0015]由上述方案可见，在恒流源输出端正端串入所述自恢复保险丝，额定电流选择高于电流源最大输出电流，目的是当电路发生短路或者过载时，所述自恢复保险丝形成高阻状态，对电路进行保护。所述电源正输入接口和所述电源负输入接口是4个引脚的连接器，通过电阻与发光二极管构成电源指示灯。
[0016]一个优选方案是，所述电源转换模块包括共模电感、降压稳压器以及线性稳压器，所述共模电感的输入端与所述电源输入模块连接，所述共模电感的输出端、所述减压稳压器以及所述线性稳压器依次连接。
[0017]由上述方案可见，通过设置所述共模电感，使模组内部电源与外部电源隔离。所述降压稳压器将输入电压转成5V,给模组部分需要5V供电的元器件使用，所述线性稳压器再将5V电压转为3.3V电压，给所述MCU模块和所述温度检测模块供电。
[0018]进一步的优选方案是，本技术还包括USB转串口模块，所述MCU模块通过所述所述USB转串口模块与外部的上位机通讯连接，所述USB转串口模块包括有USB接口和转换
芯片，所述线性稳压器的输入端还与所述USB接口的供电端子连接。
[0019]由上述方案可见，所述USB转串口模块用于所述MCU模块与外部的计算机通讯，进而进行程序烧录和调试。通过将所述线性稳压器的输入端与所述USB接口的供电端子连接实现，为程序烧录和调试提供电源。
[0020]一个优选方案是，所述基准电源模块包括型号为TL431ACDBZR的基准电源芯片。
[0021]由上述方案可见，所述基准电源芯片用于产生2.495V电压，再经过外围电路分压，可以作为稳定的参考电压。
[0022]一个优选方案是，所述温度检测模块包括两个型号为TMP112AIDRLR的温度传感器，两个所述温度传感器分别检测所述第一场效应管和所述第二场效应管的温度。
[0023]由上述方案可见，两个所述温度传感器将温度数据数字化并反馈至所述MCU模块。
[0024]一个优选方案是，所述MCU模块包括型号为STM32本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种大电流电路保护监测模组，其特征在于：它包括电源输入模块（1）、电源转换模块（2）、输出单元、温度检测模块（3）以及MCU模块（4）；所述电源输入模块（1）用于与外部的电源输入连接并进行导通提示以及短路保护；所述电源转换模块（2）用于转换输入的电压并为所述MCU模块（4）以及所述温度检测模块（3）供电；所述输出单元包括基准电源模块（5）和恒流源模块（6），所述恒流源模块（6）包括并联设置的第一场效应管（Q0500）和第二场效应管（Q0501），所述第一场效应管（Q0500）和所述第二场效应管（Q0501）交替工作进行大电流供电的输入端与输出端之间的导通，所述基准电源模块（5）用于进行电压的转换并提供稳定的参考电压至所述恒流源模块（6）的控制切换部分；所述温度检测模块（3）用于获取所述第一场效应管（Q0500）和所述第二场效应管（Q0501）的工作温度并反馈至所述MCU模块（4）；所述MCU模块（4）获取所述温度检测模块（3）的检测数据控制所述第一场效应管（Q0500）和所述第二场效应管（Q0501）的切换导通。2.根据权利要求1所述的一种大电流电路保护监测模组，其特征在于：所述恒流源模块（6）还包括运算放大器（U0500A）、仪表放大器（U0501）、采样电阻（R0505）以及输出接口（J0500），所述运算放大器（U0500A）的正反馈端与所述基准电源模块（5）的输出端连接，所述运算放大器（U0500A）的输出端通过两个固态继电器分别与所述第一场效应管（Q0500）以及所述第二场效应管（Q0501）的栅极连接，两个所述固态继电器均与所述MCU模块（4）连接，所述采样电阻（R0505）串联在所述第一场效应管（Q0500）以及所述第二场效应管（Q0501）与所述输出接口（J0500）之间，所述仪表放大器（U0501）的正输入端和负输入端分别连接在所述采样电阻（R0505）的两端，所述仪表放大器（U0501）的输出端与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡伟椰，张琛星，赵勇刚，
申请(专利权)人：欧拓飞科技珠海有限公司，
类型：新型
国别省市：