[发明专利]用于功率计的宽范围过流检测保护电路、保护方法及装置

权利要求书

1.一种用于功率计的宽范围过流检测保护电路，其特征在于，包括：

电流信号取样电路、电流信号滤波电路、电流信号调理电路、电流信号比较电路和过流检测比较输出电路；

所述电流信号取样电路适于接收外部输入的电流信号；

所述电流信号取样电路的输出端连接所述电流信号滤波电路的输入端；

所述电流信号滤波电路的输出端连接所述电流信号调理电路的输入端；

所述电流信号调理电路的输出端连接所述电流信号比较电路的输入端；

所述电流信号比较电路的输出端连接所述过流检测比较输出电路的输入端；

所述过流检测比较输出电路的输出信号作为CPU过流检测判断的输入信号；

所述电流信号比较电路适于将输入采样调理后的电压信号与设定的过流基准电压进行比较，获得比较后的过流检测比较信号，并且

所述电流信号比较电路适于采用多量程匹配方法实现对不同量程下的过流检测；

电流信号取样电路中RELAY1继电器根据来自CPU的控制信号CTRL_CPU选择电流取样电阻，开始选择小电流量程档，CPU的控制信号CTRL_CPU为低，选择电流取样电阻RS1，则电流取样电阻得到的电压信号为：

；

电流信号滤波电路中R1、C1组成截止频率的低通滤波电路，信号Vsg1中高于频率f_c的信号被滤除，当输入Vsg1信号超过稳压管的范围，则输出的Vsg2信号大小为稳压管的稳压值，当输入Vsg1信号不超过稳压管的稳压值，则后级电路得到较为纯净的正弦信号Vsg2；

U2、U3、R2、R3、R4、R5组成级联放大器，C5、C6起到运放的频率补偿作用，D3、D4对信号进行整流，将正负的正弦信号全波整流为正半轴的半波正弦信号Vsg3，则输出信号Vsg3与输入信号Vsg2的幅值运算关系为：

；

由于初始选择小电流量程，三极管Q1的基极控制信号为低电平，三极管Q1不导通，则信号Vsg4为信号Vsg3经过R6、C9组成截止频率的低通滤波电路所得，信号Vsg4与信号Vsg3一致；信号Vsg4送入下级比较电路进行处理，U4、U5、R8、R9、R10、R11、R12、R13组成两级比较器，R8、R9比例分压得到第一级比较器的比较阈值为：

；

R12、R13比例分压得到第二级比较器的比较阈值为：

；

若外部电流不过流，则信号Vsg4小于信号Vsg8，第一级比较器的输出比较信号Vsg5为高电平，第二级比较器的输出比较信号Vsg6为低电平，R14、R15、R16、Q2、C12组成电平转换电路，比较信号Vsg6为低电平使三极管Q2不导通，则最终输出信号Vsg7为低电平，送至CPU检测；

若外部电流过流，超过当前量程允许范围，则信号Vsg4大于信号Vsg8，第一级比较器的输出比较信号Vsg5为低电平，第二级比较器的输出比较信号Vsg6为高电平，使三极管Q2导通，则最终输出信号Vsg7为高电平，送至CPU检测，同时CPU电流量程控制信号CTRL_CPU高电平，继电器切换选择大电流量程取样电阻RS2，取样电压信号Vsg1=RS2*I_in，高电平的控制信号CTRL_CPU使三极管Q1导通，此时信号Vsg4不再与信号Vsg3相等，而是匹配至当前大电流量程值，满足如下运算关系：

；

Z_c为电容C9的电容阻抗值，满足如下运算关系：

；

则的最简形式为：

；

其中f为输入信号的频率值，若信号Vsg4小于信号Vsg8，第一级比较器的输出比较信号Vsg5为高电平，第二级比较器的输出比较信号Vsg6为低电平，使三极管Q2不导通，则最终输出信号Vsg7为低电平，外部电流不超过当前大电流量程的过电流阈值；若信号Vsg4大于信号Vsg8，第一级比较器的输出比较信号Vsg5为低电平，第二级比较器的输出比较信号Vsg6为高电平，使三极管Q2导通，则最终输出信号Vsg7为高电平，则外部电流超过当前大电流量程的过电流阈值。

2.如权利要求1所述的用于功率计的宽范围过流检测保护电路，其特征在于，

所述电流信号取样电路适于将外部输入的电流信号转换为电压信号。