極速硬件限流電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種極速硬件限流電路，包括維持電路和電壓比較電路，維持電路包括第一電壓比較器、第一電阻和第二電阻，第一電阻的一端和第二電阻的一端連接至第一電壓比較器的同相輸入端，第一電阻的另一端具有第一參考電壓，第二電阻的另一端連接至第一電壓比較器的輸出端，第一電壓比較器的反相輸入端連接一個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)或多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯組合輸出信號(hào)；電壓比較電路的輸出端連接至第一電壓比較器的輸出端，用于輸出低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)或高阻態(tài)。本發(fā)明的極速硬件限流電路的延遲時(shí)間短、響應(yīng)快，電路可靠性高，使用的元器件少，同時(shí)增加了開關(guān)管的壽命，可以同時(shí)對一個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)或多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理。
【專利說明】極速硬件限流電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及電子電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種極速硬件限流電路。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著對供電可靠性的要求越來越高，不斷電供電系統(tǒng)由于能夠持續(xù)的對用電設(shè)備進(jìn)行供電，能夠給用電設(shè)備提供一個(gè)安全、穩(wěn)定和持續(xù)供電的保障，其用途十分的廣泛，已經(jīng)成為人們研究的熱點(diǎn)。
[0003]在不斷電供電的開關(guān)電源系統(tǒng)中，開關(guān)管都具有一個(gè)限定的最大電流值，當(dāng)流經(jīng)開關(guān)管的電流值大于開關(guān)管限定的最大電流值時(shí)，會(huì)對開關(guān)管造成損壞，從而影響整個(gè)不斷電供電系統(tǒng)的可靠性和安全性。因此為了改善不斷電供電系統(tǒng)的可靠性，我們需要對電路中的電流峰值進(jìn)行限制，目前常用的限流方式是軟件限流即通過軟件控制的方式來限制電路中的電流變化；又因在開關(guān)電源電路中，我們一般采用鐵氧體類電感作為儲(chǔ)能元器件，然而隨著電感的電感值越來越小，電路中的紋波電流就會(huì)越來越大，特別是在外部條件急劇惡化的情況下，最終會(huì)在電路中造成非常大的峰值電流，從而對開關(guān)管的使用造成威脅，影響供電系統(tǒng)的可靠性。另外，由于軟件限流的延時(shí)較大、可靠性較低，已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足高可靠性電路的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種極速硬件限流電路，包括維持電路和電壓比較電路，所述維持電路包括第一電壓比較器、第一電阻和第二電阻，所述第一電阻的一端和所述第二電阻的一端連接至所述第一電壓比較器的同相輸入端，所述第一電阻的另一端具有第一參考電壓，所述第二電阻的另一端連接至所述第一電壓比較器的輸出端，所述第一電壓比較器的反相輸入端連接一個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)或多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯組合輸出信號(hào)；所述電壓比較電路具有輸出端和至少兩個(gè)輸入端，所述電壓比較電路的輸出端連接至所述第一電壓比較器的輸出端，所述電壓比較電路的其中一個(gè)輸入端連接至一采樣信號(hào)，所述電壓比較電路的其余輸入端具有至少一個(gè)參考電壓，所述電壓比較電路根據(jù)所述采樣信號(hào)的電壓大小和所述至少一個(gè)參考電壓比較后輸出低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)或高阻態(tài)；其中，所述第一參考電壓大于在所述第一電壓比較器的反相輸入端為高電平時(shí)的高電平電壓，當(dāng)所述極速硬件限流電路輸出低電平時(shí)，所述第一電壓比較器的同相輸入端電壓小于在反相輸入端為高電平時(shí)的高電平電壓，但大于在反相輸入端為低電平時(shí)的低電平電壓。
[0005]本發(fā)明的極速硬件限流電路中的電壓比較電路的輸出端與維持電路的輸出端相連接，使維持電路能夠?qū)﹄妷罕容^電路產(chǎn)生的限流觸發(fā)使能信號(hào)進(jìn)行并行處理，從而縮短限流動(dòng)作延遲時(shí)間、響應(yīng)更快，電路可靠性更高。并且在脈沖寬度調(diào)制信號(hào)一個(gè)周期的高電平期間內(nèi)，多次的限流觸發(fā)使能信號(hào)只能使得輸出電壓發(fā)生一次跳變，即開關(guān)管一直處于截止?fàn)顟B(tài)，從而避免了開關(guān)管頻繁的導(dǎo)通和截止，因此增加了開關(guān)管的使用壽命。另外維持電路可以同時(shí)對一個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)或多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行處理，擴(kuò)展了應(yīng)用場合。
[0006]優(yōu)選的，所述電壓比較電路包括第二電壓比較器和第三電壓比較器，所述電壓比較電路具有四個(gè)輸入端，所述第二電壓比較器的同相輸入端具有第二參考電壓，所述第三電壓比較器的反相輸入端具有第三參考電壓，所述第二電壓比較器的反相輸入端和所述第三電壓比較器的同相輸入端分別連接至所述的采樣信號(hào)，所述第二電壓比較器的輸出端和所述第三電壓比較器的輸出端相連并作為所述電壓比較電路的輸出端；其中，所述第二參考電壓大于所述第三參考電壓；當(dāng)所述采樣信號(hào)的電壓大于所述第二參考電壓或小于所述第三參考電壓時(shí)，所述電壓比較電路的輸出端輸出低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)。因此通過設(shè)定第二參考電壓和第三參考電壓的大小就能夠?qū)Σ蓸有盘?hào)的電壓范圍進(jìn)行控制，從而使限流范圍更加精確，當(dāng)采樣信號(hào)的電壓大于第二參考電壓或小于第三參考電壓時(shí)，電壓比較電路的輸出端輸出低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)輸出管來關(guān)閉驅(qū)動(dòng)信號(hào)使得開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)，有效的保護(hù)了開關(guān)管。
[0007]優(yōu)選的，所述電壓比較電路包括第四電壓比較器，所述電壓比較電路具有兩個(gè)輸入端，所述第四電壓比較器的同相輸入端具有第四參考電壓，所述第四電壓比較器的反相輸入端連接至所述的采樣信號(hào)，當(dāng)所述采樣信號(hào)的電壓大于所述第四參考電壓時(shí)，所述電壓比較電路的輸出端輸出低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)。通過設(shè)定第四參考電壓的大小，當(dāng)采樣信號(hào)的電壓大于第四參考電壓的大小時(shí)，即開關(guān)管中的電流超過了限定的最大電流值，則電壓比較電路輸出低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)輸出管來關(guān)閉驅(qū)動(dòng)信號(hào)，從而使得開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)，有效的保護(hù)了開關(guān)管。
[0008]優(yōu)選的，還包括與所述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)數(shù)目相等的一個(gè)或多個(gè)二極管，所述一個(gè)或多個(gè)二極管的陰極連接至第一電壓比較器的輸出端。
[0009]優(yōu)選的，所述維持電路還包括用于給所述第一電壓比較器的反相輸入端提供所述多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯組合輸出信號(hào)的邏輯電路，所述多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述邏輯電路的輸入端，所述邏輯電路的輸出端連接至所述第一電壓比較器的反相輸入端。通過邏輯電路將多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行邏輯組合，可以同時(shí)對多個(gè)開關(guān)管驅(qū)動(dòng)信號(hào)進(jìn)行控制限流。
[0010]優(yōu)選的，所述邏輯電路為或門電路或與門電路，所述多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括第一PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第一 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述或門電路或與門電路的輸入端，所述或門電路或與門電路的輸出端連接至所述第一電壓比較器的反相輸入端。
[0011]優(yōu)選的，所述或門電路包括第一二極管、第二二極管和第三電阻，所述第一二極管的陰極和第二二極管的陰極連接至所述第三電阻的一端，所述第三電阻的另一端與地線連接，所述第一二極管的陰極和第二二極管的陰極為所述或門電路的輸出端，所述第一 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述第一二極管的陽極，所述第二 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述第二二極管的陽極。
[0012]優(yōu)選的，所述與門電路包括第三二極管、第四二極管和第四電阻，所述第三二極管的陽極和第四二極管的陽極連接至所述第四電阻的一端，所述第四電阻的另一端具有第五參考電壓，所述第三二極管的陽極和第四二極管的陽極為所述與門電路的輸出端，所述第一 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述第三二極管的陰極，所述第二 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述第四二極管的陰極。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]以下參照附圖對本發(fā)明實(shí)施例作進(jìn)一步說明，其中:
[0014]圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的電路圖。
[0015]圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的時(shí)序圖。
[0016]圖3是包括本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路對PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出進(jìn)行處理的電路圖。
[0017]圖4是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的電路圖。
[0018]圖5是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的電路圖。
[0019]圖6是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的電路圖。
[0020]圖7是本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的電路圖。
[0021]主要裝置符號(hào)說明
[0022]1、2、6維持電路
[0023]3、4電壓比較電路
[0024]5或門電路
[0025]7與門電路
[0026]Coml、Com2、Com3、Com4 電壓比較器
[0027]Rl ?R6 電阻
[0028]Dl ?D8 二極管
[0029]Ql三極管

【具體實(shí)施方式】
[0030]為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖通過具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0031]圖1是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的電路圖。如圖1所示，包括維持電路1、電壓比較電路3和二極管D7。維持電路I包括電壓比較器Coml、電阻Rl和電阻R2，電阻Rl的一端和電阻R2的一端相連并且連接至電壓比較器Coml的同相輸入端，電阻R2的另一端和電壓比較器Coml的輸出端連接并作為維持電路I的輸出端，電阻Rl的另一端具有參考電壓VI，即與電壓為Vl的電壓源連接。電壓比較器Coml的反相輸入端連接一個(gè)脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，即驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3。參考電壓Vl大于驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的高電平電壓。電壓比較電路3包括電壓比較器Com2和電壓比較器Com3，電壓比較器Com2的反相輸入端和電壓比較器Com3的同相輸入端連接至采樣信號(hào)Vin，電壓比較器Com2的同相輸入端具有參考電壓V2，電壓比較器Com3的反相輸入端具有參考電壓V3，即電壓比較器Com2的同相輸入端和電壓為V2的電壓源連接，電壓比較器Com3的反相輸入端和電壓為V3的電壓源連接。電壓比較器Com2的輸出端和電壓比較器Com3的輸出端連接并作為電壓比較電路3的輸出端。電壓比較電路3的輸出端和維持電路I的輸出端連接。二極管D7的陰極連接至電壓比較電路3的輸出端和維持電路I的輸出端。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，為了對開關(guān)管中的電流進(jìn)行采樣，我們可在電路中串聯(lián)一電流采樣器件，通過測量該電流采樣器件輸出的采樣電壓，從而得到開關(guān)管中的電流。采樣電壓的變化即反應(yīng)開關(guān)管中的電流變化。另外，為了能夠采用電壓比較器對電路中的正向電流和反向電流都進(jìn)行有效地限流，我們對采樣電壓進(jìn)行了一個(gè)基準(zhǔn)電壓的抬升，即得到了所需要的采樣信號(hào)Vin。在本實(shí)施例中，基準(zhǔn)電壓為(V2+V3)/2。其中參考電壓V2大于參考電壓V3，參考電壓Vl大于驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的高電平電壓。
[0032]為了便于分析和陳述本實(shí)施例的極速硬件限流電路的功能，我們將電壓比較電路3的輸出端處的電壓定義為限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit，限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit包括兩種狀態(tài)，即低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)和高阻態(tài)。維持電路I的輸出端的輸出電壓為Vout，Vout和Vlimit幅值相同。電壓比較器Coml的同相輸入端處的電壓為Va。
[0033]圖2是本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的時(shí)序圖。如圖2所示，示出了采樣信號(hào)Vin、限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit、驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3、電壓比較器Coml的同相輸入端電壓Va和輸出電壓Vout分別隨著時(shí)間變化的時(shí)序圖。當(dāng)采樣信號(hào)Vin在參考電壓V3至V2之間，說明此時(shí)開關(guān)管中的電流并未達(dá)到限定的最大值，電壓比較電路3輸出端的限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit為高阻態(tài)。當(dāng)采樣信號(hào)Vin高于參考電壓V2，說明此時(shí)開關(guān)管中的電流大于限定的最大值，電壓比較電路3的輸出端的限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit為低電平，即電壓比較電路3的輸出端為低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)。當(dāng)采樣信號(hào)Vin低于參考電壓V3，同樣說明此時(shí)開關(guān)管中的電流大于限定的最大值，電壓比較電路3的輸出端的限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit為低電平，即電壓比較電路3的輸出端為低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)。在圖2所示的采樣信號(hào)Vin的時(shí)序圖中，在tl-t2時(shí)刻、t3-t4時(shí)刻、t5-t6時(shí)刻、t7-t8時(shí)刻、t9_tl0時(shí)刻和tll_tl2時(shí)刻，電壓比較電路3的輸出端為低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)。在其它時(shí)刻，限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit為高阻態(tài)(圖2所示的填充區(qū)域)。
[0034]如圖2所示，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3是一個(gè)固定占空比的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。其高電平電壓為V4。且V4小于參考電壓VI。在其他的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3還可以是具有可變占空比的脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。
[0035]在Ο-tl時(shí)間內(nèi)，電壓比較電路3的輸出端為高電平VI。此時(shí)電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓Va也為Vl，電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓Vl大于反相輸入端的電壓V4，電壓比較器Coml的輸出端輸出高電平VI，即此時(shí)輸出電壓Vout的電壓為VI。
[0036]在tl_t2時(shí)間內(nèi)，限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit為低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)，Vout的電壓為低電平，此時(shí)電阻Rl和R2會(huì)有電壓降，從而使得電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓Va小于參考電壓VI，通過設(shè)置電阻Rl和R2的阻值，使得此時(shí)電壓Va的大小為V5，且需保證V5小于驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的高電平電壓V4。使得此時(shí)電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓V5小于反相輸入端的電壓V4時(shí)，電壓比較器Coml輸出低電平，即此時(shí)Vout的電壓為低電平，且Va的電壓值為V5。
[0037]在t2_tl3時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，由于t2時(shí)刻Va的電壓值為V5,電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓V5小于反相輸入端的電壓V4，因此電壓比較器Coml輸出低電平，Vout的電壓為低電平，且Va的電壓值為V5。
[0038]在tl3_tl4時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為低電平，此時(shí)電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓一定是大于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為高電平VI，且Va的電壓值為VI。
[0039]在tl4_t3時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，由于tl4時(shí)刻Va的電壓值為VI，電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓大于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為高電平VI，且Va的電壓值為VI。
[0040]在t3_t4時(shí)間內(nèi)，限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit為低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)，Vout同樣為低電平，使得Va的電壓值為V5。另外此時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓小于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為低電平，且Va的電壓值為V5。
[0041]在t4_t5時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，由于t4時(shí)刻Va的電壓值為V5，電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓小于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為低電平，且Va的電壓值為V5。
[0042]在t5_t6時(shí)間內(nèi)，限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit為低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)，Vout同樣為低電平，使得Va的電壓值為V5。另外此時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓小于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為低電平，且Va的電壓值為V5。
[0043]在t6_tl5時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，由于t6時(shí)刻Va的電壓值為V5,電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓小于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為低電平，且Va的電壓值為V5。
[0044]在tl5_tl6時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為低電平，此時(shí)電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓一定是大于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為高電平VI，且Va的電壓值為VI。
[0045]在tl6_t7時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，由于tl6時(shí)刻Va的電壓值為VI，電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓大于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為高電平VI，且Va的電壓值為VI。
[0046]在t7_t8時(shí)間內(nèi)，限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit為低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)，Vout同樣為低電平，使得Va的電壓值為V5。盡管在在t7-t8時(shí)刻之間的某個(gè)時(shí)刻，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓從V4降低到低電平,但電壓比較器Coml輸出電壓Vout卻一直為低電平,且Va的電壓值為V5。
[0047]在t8_tl7時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為低電平，此時(shí)電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓一定是大于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為高電平VI，且Va的電壓值為VI。
[0048]在tl7_t9時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，由于tl7時(shí)刻Va的電壓值為VI，電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓大于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為高電平VI，且Va的電壓值為VI。
[0049]在t9_tl0時(shí)間內(nèi)，限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit為低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)，Vout同樣為低電平，使得Va的電壓值為V5。另外此時(shí)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓小于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為低電平，且Va的電壓值為V5。
[0050]在tlO-tll時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，由于tlO時(shí)刻Va的電壓值為V5,電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓小于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為低電平，且Va的電壓值為V5。
[0051]在tll_tl2時(shí)間內(nèi)，限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit為低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)，Vout同樣為低電平，使得Va的電壓值為V5。盡管tll-tl2時(shí)間內(nèi)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3從V4降到低電平再從低電平升到V4，即在tll-tl2時(shí)間內(nèi)不管驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3如何發(fā)生變化，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為低電平，且Va的電壓值為V5。
[0052]在tl2_tl8時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，由于tl2時(shí)刻Va的電壓值為V5,電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓小于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為低電平，且Va的電壓值為V5。
[0053]在tl8_tl9時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為低電平，此時(shí)電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓一定是大于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為高電平VI，且Va的電壓值為VI。
[0054]在tl9_t20時(shí)間內(nèi)，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的輸出電壓為V4，由于tl9時(shí)刻Va的電壓值為VI，電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓大于反相輸入端的電壓，電壓比較器Coml輸出電壓Vout為高電平VI，且Va的電壓值為VI。
[0055]通過上面的分析可以得到圖2所示的時(shí)序圖，當(dāng)開關(guān)管中的電流大于限定的最大電流值，即米樣信號(hào)Vin大于參考電壓V2或小于參考電壓V3時(shí)，電壓比較電路3輸出低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)，Vout隨之變?yōu)榈碗娖?，此時(shí)電壓比較器Coml的同相輸入端的電壓為V5，此時(shí)無論驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的電壓如何改變，Vout都為低電平。之后當(dāng)采樣信號(hào)Vin在參考電壓V3和參考電壓V2之間時(shí)，即電壓比較電路3的輸出從低電平變?yōu)楦咦钁B(tài)，如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3從高電平V4降到低電平，Vout的電壓為VI。當(dāng)采樣信號(hào)Vin在參考電壓V3和參考電壓V2之間時(shí)，即電壓比較電路3的輸出從低電平變?yōu)楦咦钁B(tài)，如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3為低電平，Vout的電壓為VI，此時(shí)不管驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3如何變化，Vout的電壓還是為VI，直到下個(gè)低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)到來，才能使得輸出電壓Vout變?yōu)榈碗娖健?br> [0056]通過上面的分析可以得出，只要采樣信號(hào)Vin大于參考電壓V2或小于參考電壓V3時(shí)，Vout就為低電平，從而會(huì)關(guān)閉驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出起到限流保護(hù)的作用。當(dāng)采樣信號(hào)Vin在參考電壓V3至參考電壓V2之間時(shí)，電壓比較電路3輸出高阻態(tài)，此時(shí)如果驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3一直為低電平或驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3從高電平跳變?yōu)榈碗娖竭@個(gè)時(shí)刻，則Vout的電壓為Vl，此時(shí)本發(fā)明的極速限流電路并不起到限流的作用，即限流解除。另外在驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM3的一個(gè)周期的高電平期間，多次的限流觸發(fā)使能信號(hào)只能使得輸出電壓Vout發(fā)生一次跳變，即從高電平跳變?yōu)榈碗娖?，從而避免了由于開關(guān)管中的電流頻繁的超過預(yù)定的最大電流而導(dǎo)致開關(guān)管頻繁的導(dǎo)通和斷開，因此增加了開關(guān)管的壽命。
[0057]圖3是包括本發(fā)明第一個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路對PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的輸出進(jìn)行處理的電路圖。在本實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)輸出管為三極管Q1，它的輸入信號(hào)為PWM3和Vout，輸出信號(hào)為PWM3_out，PWM3_out為PWM3對應(yīng)的輸出信號(hào)，用于直接給開關(guān)管提供脈沖寬度調(diào)制信號(hào)。在其他的實(shí)施例中，驅(qū)動(dòng)輸出管還可以是功率場效應(yīng)晶體管或者一個(gè)反相器。如圖3所示，輸入信號(hào)PWM3通過電阻R5與二極管D7的陽極和二極管D8的陽極連接，二極管D8的陰極與電阻R6的一端和三極管Ql的基極連接，三極管Ql的發(fā)射極和電阻R6的另一端連接并接地，三極管Ql的集電極作為輸出信號(hào)PWM3_out。通過上面的分析可知，當(dāng)電路中電流超過限定的最大電流時(shí)，Vout為低電平，將二極管D7陰極接到地，從而使得三極管Ql截止，使輸出信號(hào)PWM3_out為高阻態(tài)，與輸入信號(hào)PWM3的狀態(tài)無關(guān)。當(dāng)沒有低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)發(fā)生時(shí)，此時(shí)Vout的電壓為VI，限流作用解除，則輸入信號(hào)PWM3和輸出信號(hào)PWM3_out保持一對應(yīng)的邏輯關(guān)系。
[0058]因此，本發(fā)明的極速硬件限流電路將維持電路I的輸出端和電壓比較電路3的輸出端連接，對限流觸發(fā)信號(hào)Vlimit并行處理，從而使時(shí)間延遲短、響應(yīng)快。延遲時(shí)間可以低于200ns?？梢愿鶕?jù)需要設(shè)定參考電壓V2和V3，對開關(guān)管中的限定峰值電流的控制更加的準(zhǔn)確。由于電路使用的元器件少，電路可靠性更高，成本更低。
[0059]圖4是本發(fā)明第二個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的電路圖。如圖4所示，其與圖1基本相同，區(qū)別在于，電壓比較電路4包括電壓比較器Com4,電壓比較器Com4的同相輸入端具有參考電壓V4，電壓比較器Com4的反相輸入端連接至采樣信號(hào)Vin。本實(shí)施例的極速硬件限流電路可以對具有單向?qū)ǖ拈_關(guān)管進(jìn)行限流保護(hù)。當(dāng)采樣信號(hào)Vin大于參考電壓V4時(shí)，電壓比較器Com4輸出低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)，從而關(guān)閉驅(qū)動(dòng)輸出管(圖中未示出)來關(guān)閉驅(qū)動(dòng)信號(hào)保護(hù)開關(guān)管。其工作原理和功能與圖1所示的實(shí)施例相同，在此不做具體說明。
[0060]圖5是本發(fā)明第三個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的電路圖。其與圖1基本相同，區(qū)別在于，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM2通過或門電路5連接至電壓比較器Coml的反相輸入端?；蜷T電路5包括二極管D1、二極管D2和電阻R3。二極管Dl的陰極和二極管D2的陰極與電阻R3的一端連接并作為或門電路5的輸出端，電阻R3的另一端與地線連接，二極管Dl的陽極和二極管D2的陽極作為或門電路5的兩個(gè)輸入端，并分別與驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM2連接。二極管D5的陰極和二極管D6的陰極同時(shí)連接在電壓比較電路3的輸出端。其中，一般來說，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM2在同一時(shí)刻只有一個(gè)為高電平，另一個(gè)為低電平，但需具有共同的低電平時(shí)間段(即死區(qū)時(shí)間)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM2有一個(gè)為高電平時(shí)，電壓比較器Coml的反相輸入端為高電平,此時(shí)若有低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)發(fā)生，所述極速硬件限流電路就會(huì)輸出低電平來關(guān)閉驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸出使開關(guān)管處于截止?fàn)顟B(tài)，從而發(fā)生硬件限流保護(hù)作用；而當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM2同時(shí)為低電平時(shí)，電壓比較器Coml的反相輸入端為低電平，此時(shí)無論有無低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)發(fā)生，驅(qū)動(dòng)均輸出低電平，開關(guān)管均處于截止?fàn)顟B(tài)。其工作原理和功能與圖1所示的實(shí)施例相同，在此不做具體說明。
[0061]圖6是本發(fā)明第四個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的電路圖。其與圖1基本相同，區(qū)別在于，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM2通過與門電路7連接至電壓比較器Coml的反相輸入端。與門電路7包括二極管D3、二極管D4和電阻R4。二極管D3的陽極和二極管D4的陽極與電阻R4的陽極連接并作為與門電路7的輸出端。電阻R4的另一端和參考電壓V5連接，二極管D3的陰極和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl連接，二極管D4的陰極和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl連接。二極管D5的陰極和二極管D6的陰極同時(shí)連接在電壓比較電路3的輸出端。其中，一般來說，驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM2在同一時(shí)刻至少有一個(gè)為高電平，但需具有共同的高電平時(shí)間段。當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM2有一個(gè)為低電平時(shí)，電壓比較器Coml的反相輸入端為低電平，無論此時(shí)有無低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)發(fā)生，維持電路I均輸出高阻態(tài)；只有當(dāng)驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM2均為高電平時(shí)，電壓比較器Coml的反相輸入端才為高電平，此時(shí)若沒有低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)發(fā)生，則維持電路I輸出高阻態(tài)，沒有維持限流保護(hù)的作用，同時(shí)所述極速硬件限流電路也未發(fā)生限流保護(hù)作用，反之若有低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)發(fā)生，維持電路I就會(huì)輸出低電平來維持限流保護(hù)的作用，直到在驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWMl和驅(qū)動(dòng)信號(hào)PWM2中至少有一信號(hào)變?yōu)榈碗娖綍r(shí)才解除硬件限流。其工作原理和功能與圖1所示的實(shí)施例相同，在此不做具體說明。
[0062]圖7是本發(fā)明第五個(gè)實(shí)施例的極速硬件限流電路的電路圖。其與圖5基本相同，區(qū)別在于電壓比較電路4包括電壓比較器Com4，電壓比較器Com4的同相輸入端具有參考電壓V4，電壓比較器Com4的反相輸入端連接至采樣信號(hào)Vin。其工作原理和功能與圖1所示的實(shí)施例相同，在此不做具體說明。
[0063]本領(lǐng)域的技術(shù)人員可知，在其它的實(shí)施例中，根據(jù)需要，還可以是多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)通過其它的邏輯電路與電壓比較電路Coml的反相輸入端連接。
[0064]雖然本發(fā)明已經(jīng)通過優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，然而本發(fā)明并非局限于這里所描述的實(shí)施例，在不脫離本發(fā)明范圍的情況下還包括所作出的各種改變以及變化。
【權(quán)利要求】
1.一種極速硬件限流電路，其特征在于，包括: 維持電路(I ；2 ;6)，所述維持電路(I ；2 ；6)包括第一電壓比較器(Coml)、第一電阻(Rl)和第二電阻(R2)，所述第一電阻(Rl)的一端和所述第二電阻(R2)的一端連接至所述第一電壓比較器(Coml)的同相輸入端,所述第一電阻(Rl)的另一端具有第一參考電壓(VI)，所述第二電阻(R2)的另一端連接至所述第一電壓比較器(Coml)的輸出端，所述第一電壓比較器(Coml)的反相輸入端連接一個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)或多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯組合輸出信號(hào)； 電壓比較電路(3 ;4)，所述電壓比較電路(3 ;4)具有輸出端和至少兩個(gè)輸入端，所述電壓比較電路(3 ;4)的輸出端連接至所述第一電壓比較器(Coml)的輸出端，所述電壓比較電路(3 ;4)的其中一個(gè)輸入端連接至一采樣信號(hào)(Vin)，所述電壓比較電路(3 ;4)的其余輸入端具有至少一個(gè)參考電壓(V4 ；V2, V3)，所述電壓比較電路(3 ；4)根據(jù)所述采樣信號(hào)(Vin)的電壓大小和所述至少一個(gè)參考電壓(V4 ；V2, V3)比較后輸出低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)或高阻態(tài)； 其中，所述第一參考電壓(Vl)大于在所述第一電壓比較器(Coml)的反相輸入端為高電平時(shí)的高電平電壓，當(dāng)所述極速硬件限流電路輸出低電平時(shí)，所述第一電壓比較器(Coml)的同相輸入端電壓小于在反相輸入端為高電平時(shí)的高電平電壓,但大于在反相輸入端為低電平時(shí)的低電平電壓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極速硬件限流電路，其特征在于，所述電壓比較電路(3)包括第二電壓比較器(Com2 )和第三電壓比較器(Com3 )，所述電壓比較電路(3 )具有四個(gè)輸入端，所述第二電壓比較器(Com2)的同相輸入端具有第二參考電壓(V2)，所述第三電壓比較器(Com3)的反相輸入端具有第三參考電壓(V3)，所述第二電壓比較器(Com2)的反相輸入端和所述第三電壓比較器(Com3)的同相輸入端分別連接至所述采樣信號(hào)(Vin)，所述第二電壓比較器(Com2)的輸出端和所述第三電壓比較器(Com3)的輸出端相連并作為所述電壓比較電路(3)的輸出端； 其中，所述第二參考電壓(V2 )大于所述第三參考電壓(V3 ); 當(dāng)所述采樣信號(hào)(Vin)的電壓大于所述第二參考電壓(V2)或小于所述第三參考電壓(V3)時(shí)，所述電壓比較電路(3)的輸出端輸出低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極速硬件限流電路，其特征在于，所述電壓比較電路(4)包括第四電壓比較器(Com4)，所述電壓比較電路(4)具有兩個(gè)輸入端，所述第四電壓比較器(Com4)的同相輸入端具有第四參考電壓(V4)，所述第四電壓比較器(Com4)的反相輸入端連接至所述采樣信號(hào)(Vin)，當(dāng)所述采樣信號(hào)(Vin)的電壓大于所述第四參考電壓(V4)時(shí)，所述電壓比較電路(4)的輸出端輸出低電平的限流觸發(fā)使能信號(hào)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的極速硬件限流電路，其特征在于，還包括與所述PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)數(shù)目相等的一個(gè)或多個(gè)二極管(D7 ；D5, D6)，所述一個(gè)或多個(gè)二極管(D7 ；D5, D6)的陰極連接至第一電壓比較器(Coml)的輸出端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的極速硬件限流電路，其特征在于，所述維持電路(2 ;6)還包括用于給所述第一電壓比較器(Coml)的反相輸入端提供所述多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)的邏輯組合輸出信號(hào)的邏輯電路(5 ;7)，所述多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述邏輯電路(5 ；7)的輸入端，所述邏輯電路(5 ;7)的輸出端連接至所述第一電壓比較器(Coml)的反相輸入 端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的極速硬件限流電路，其特征在于，所述邏輯電路為或門電路(5)或與門電路(7)，所述多個(gè)PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)包括第一 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)，所述第一 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)和第二 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述或門電路(5)或與門電路(7)的輸入端，所述或門電路(5)或與門電路(7)的輸出端連接至所述第一電壓比較器(Coml)的反相輸入端。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的極速硬件限流電路，其特征在于，所述或門電路(5)包括第一二極管(D1)、第二二極管(D2)和第三電阻(R3)，所述第一二極管(Dl)的陰極和第二二極管(D2)的陰極連接至所述第三電阻(R3)的一端，所述第三電阻(R3)的另一端與地線連接，所述第一二極管(Dl)的陰極和第二二極管(D2)的陰極為所述或門電路(5)的輸出端，所述第一 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述第一二極管(Dl)的陽極，所述第二 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述第二二極管(D2)的陽極。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的極速硬件限流電路，其特征在于，所述與門電路(7)包括第三二極管(D3)、第四二極管(D4)和第四電阻(R4)，所述第三二極管(D3)的陽極和第四二極管(D4)的陽極連接至所述第四電阻(R4)的一端，所述第四電阻(R4)的另一端具有第五參考電壓(V5)，所述第三二極管(D3)的陽極和第四二極管(D4)的陽極為所述與門電路(7)的輸出端，所述第一 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述第三二極管(D3)的陰極，所述第二 PWM驅(qū)動(dòng)信號(hào)連接至所述第四二極管(D4)的陰極。
【文檔編號(hào)】H02H3/08GK104377662SQ201310349592
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2013年8月12日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月12日
【發(fā)明者】李躍超, 鄭東文 申請人:伊頓公司