一种快响应数字式过流保护闭锁装置，包括：控制信号产生模块、固态开关驱动模块、电流检测模块、过流检测判断模块和过流保护闭锁；本发明专利技术设计了快响应过流保护模块。过流保护模块分为过流检测和过流锁定两个部分。同时，本发明专利技术为数字电路式过流闭锁保护，从而规避工业环境下的强电磁干扰对于软件式过流保护的影响，确保了保护的可靠动作，从而确保系统的正常运行。常运行。常运行。
【技术实现步骤摘要】
一种快响应数字式过流保护闭锁装置
[0001]本专利技术涉及脉冲功率装置应用领域，具体是一种快响应数字式过流保护闭锁装置。
技术介绍
[0002]近年来，脉冲功率技术被广泛应用于国防军工、生物医疗、食品杀菌处理、等离子体放电等领域。在脉冲功率装置的研发中，电力电子技术作为一种高效的电能转换技术，成为其中的核心技术之一，全固态开关如金氧半场效晶体管(Metal
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Oxide
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Semiconductor Field
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Effect Transistor,MOSFET)、绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，IGBT)等由于出色的开关特性成为脉冲功率技术中最重要的功率器件之一。随着脉冲功率技术的应用需求的不断拓展，技术指标要求逐渐提升，固态开关的应用功率、电压、通流等参数等级增加，系统的可靠性要求增加，开关器件的成本大幅上涨。为切实保护脉冲功率装置中固态开关的安全性及可靠性，需设计快响应的保护装置以检测开关的异常状态，反馈给开关的前端驱动部分，使得驱动信号关断，及时保护开关。
[0003]过流状态是固态开关的异常状态之一。过流失效，包括集电极电流超过额定电流引起的过流、导通器件的短路电流或浪涌电流；当过流状态发生时，开关承受过应力导致开关损害，需及时响应保护装置，闭锁驱动信号关断开关，以降低过流对开关性能的破坏。
[0004]IGBT失效主要是过应力失效。过应力是在使用中对IGBT所施加的应力超过规定导致的，包括电、热、机械应力。瞬时的过应力也会造成IGBT性能劣化或失效。
[0005]当固态开关所在的应用电路中发升电路发生过载过流时，功率器件的母线电流会迅速增大，产生巨大的损耗和热量，最终导致功率器件及相关电路损坏。
技术实现思路
[0006]本专利技术的目的是提供一种快响应数字式过流保护闭锁装置，包括：控制信号产生模块、固态开关驱动模块、电流检测模块、过流检测判断模块和过流保护闭锁。
[0007]所述控制信号产生模块生成开关控制信号。
[0008]所述固态开关驱动电路接收到开关控制信号后，控制固态开关驱动模块的各开关管的导通和关断，以及导通和关断的时间。
[0009]所述电流检测模块用于检测整体电路电流的大小。
[0010]所述过流检测判断模块用于检测电流是否超过阈值。
[0011]所述过流保护闭锁用于保护电路，在过流状态下，直接关断电路的开关。
[0012]所述过流保护闭锁装置的电路拓扑如下所示：
[0013]记电流检测模块输出的一端为A端，另一端为B端，B端接地。
[0014]A端依次串联电阻R2、电容C2后连接至B端。
[0015]A端依次串联电阻R2、电阻R3后连接至B端。
[0016]A端依次串联电阻R2、电阻R4后连接至运算放大器芯片LM6172IMX的InA+端。
[0017]所述运算放大器芯片LM6172IMX的InA+端接收的采集电压为V
O
+。
[0018]电阻R5的一端接收外部正极性电压，另一端串联电容C1后接地。
[0019]电阻R5的一端接收外部正极性电压，另一端串联电阻R1后接地。
[0020]电阻R5的一端接收外部正极性电压，另一端连接至运算放大器芯片LM6172IMX的InA
‑
端。
[0021]所述运算放大器芯片LM6172IMX的InA
‑
端接收的比较电压为V
O
‑
。
[0022]运算放大器芯片LM6172IMX的V+端接收外部正极性电压。
[0023]运算放大器芯片LM6172IMX的V
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端接收外部负极性电压。
[0024]所述运算放大器芯片LM6172IMX的输出端OutA端输出电压信号cp。
[0025]所述电压信号cp接入D触发器数字芯片SN74LS74ADR的时钟端1CLK端。
[0026]所述D触发器数字芯片SN74LS74ADR的1D端和GND端均接地。
[0027]所述D触发器数字芯片SN74LS74ADR的Vcc端和端均接收外部正极性电压。
[0028]电阻R6的一端接收外部正极性电压，另一端连接至D触发器数字芯片SN74LS74ADR的端。
[0029]电阻R6的一端接收外部正极性电压，另一端连接至复位按钮Reset后接地。
[0030]所述D触发器数字芯片SN74LS74ADR的端输出电压信号ft。
[0031]所述电压信号ft输入双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A的使能端端。
[0032]所述双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A的Vccb端接收外部正极性电压。
[0033]所述双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A的Vcca端接收外部正极性电压。
[0034]所述双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A的方向控制端DIR端和GND端均接地。
[0035]进一步，所述过流保护闭锁装置还包括上位机和控制信号发送模块。
[0036]所述上位机用于输入电路参数。
[0037]所述控制信号产生模块通过控制信号发送模块将开关控制信号传输至固态开关驱动模块。
[0038]进一步，所述电流检测模块是通过电流传感器将采集到的电流信号转换为对应的电压信号，输入运算放大器芯片LM6172IMX的。
[0039]进一步，当所述双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A的使能端端输入为低电平时，双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A传输控制信号。
[0040]当所述双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A的使能端端输入为高电平时，双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A停止工作。
[0041]进一步，所述过流保护闭锁装置的工作状态包括日常状态、未发生过流状态和发生过流状态。
[0042]进一步，当未生成采集电压V
O
+时，所述过流保护闭锁装置工作在日常状态下。
[0043]此时，D触发器数字芯片SN74LS74ADR的端和端均接高电平，D触发器数字芯片SN74LS74ADR的端输出低电平，即电压信号ft为低电平，使能端端为低电平，双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A正常工作，传递控制信号。
[0044]进一步，当采集电压V
O
+＜比较电压V
O
‑
时，所述过流保护闭锁装置工作在未发生过流状态下。
[0045]此时，运算放大器芯片LM6172IMX的输出端OutA端输出的电压信号cp为低电平,D触发器数字芯片SN74LS74ADR的时钟端1CLK端为低电平，D触发器数字芯片SN74LS74ADR的端输出低电平，双通道信号收发数字芯片SN74LVC4本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种快响应数字式过流保护闭锁装置，其特征在于，包括：控制信号产生模块、固态开关驱动模块、电流检测模块、过流检测判断模块和过流保护闭锁。所述控制信号产生模块生成开关控制信号；所述固态开关驱动电路接收到开关控制信号后，控制固态开关驱动模块的各开关管的导通和关断，以及导通和关断的时间。所述电流检测模块用于检测整体电路电流的大小；所述过流检测判断模块用于检测电流是否超过阈值；所述过流保护闭锁用于保护电路，在过流状态下，直接关断电路的开关；所述过流保护闭锁装置的电路拓扑如下所示：记电流检测模块输出的一端为A端，另一端为B端，B端接地；A端依次串联电阻R2、电容C2后连接至B端；A端依次串联电阻R2、电阻R3后连接至B端；A端依次串联电阻R2、电阻R4后连接至运算放大器芯片LM6172IMX的InA+端；所述运算放大器芯片LM6172IMX的InA+端接收的采集电压为V
O
+；电阻R5的一端接收外部正极性电压，另一端串联电容C1后接地；电阻R5的一端接收外部正极性电压，另一端串联电阻R1后接地；电阻R5的一端接收外部正极性电压，另一端连接至运算放大器芯片LM6172IMX的InA
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端；所述运算放大器芯片LM6172IMX的InA
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端接收的比较电压为V
O
‑
；运算放大器芯片LM6172IMX的V+端接收外部正极性电压；运算放大器芯片LM6172IMX的V
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端接收外部负极性电压；所述运算放大器芯片LM6172IMX的输出端OutA端输出电压信号cp；所述电压信号cp接入D触发器数字芯片SN74LS74ADR的时钟端1CLK端；所述D触发器数字芯片SN74LS74ADR的1D端和GND端均接地；所述D触发器数字芯片SN74LS74ADR的Vcc端和端均接收外部正极性电压；电阻R6的一端接收外部正极性电压，另一端连接至D触发器数字芯片SN74LS74ADR的端；电阻R6的一端接收外部正极性电压，另一端连接至复位按钮Reset后接地；所述D触发器数字芯片SN74LS74ADR的端输出电压信号ft；所述电压信号ft输入双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A的使能端端；所述双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A的Vccb端接收外部正极性电压；所述双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A的Vcca端接收外部正极性电压；所述双通道信号收发数字芯片SN74LVC4245A的方向控制端DIR端和GND端均接地。2.根据权利要求1所述的一种快响应数字式过流保护闭锁装置，其特征在于，所述过流保护闭锁装置还包括上位机和控制信号发送模块；所述上位机用于输入电路参数；所述控制信号产生模块通过控制信号发送模块将开关控制信号传输至固态开关驱动
模块。3.根据权利要求1所述的一种快响应数字式过流保护...
【专利技术属性】
技术研发人员：董守龙，姚陈果，余亮，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：
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