一种新型固态功率控制器超控电路的制作方法

1.本实用新型涉及供配电系统中的固态功率控制器，具体涉及一种新型固态功率控制器超控电路。


背景技术：

2.固态功率控制器(sspc)作为集继电器转换功能和断路器保护功能于一体的新型配电与保护执行器件，具有集成化、智能化等诸多优点，能够实现电源系统的统一管理与自主运行。
3.目前对于固态功率控制器，已采用全数字化控制，通过数字通讯方式获取固态功率控制器的工作参数、控制固态功率控制器通道的开通与关断等。但为了保证固态功率控制器模块在供配电系统中的可靠性，通常固态功率控制器模块依旧保留通过电平信号控制固态功率控制器模块开通与关断的功能。因此对于固态功率控制器的开关工作模态就需要包括：电平关(程控开关指令无效)、电平开(程控开关指令无效)、程控开关三种工作模态。其中电平开关的优先级高于程控开关，又称之为超控电平。超控电平通过固态功率控制器上的一个端口输入，即超控端，超控端可接受电平范围为0～32v，一般情况下，我们定义电平在0～1v时，固态功率控制器模块为电平关状态，电平在1.2v～2.2v(或者超控端悬空)时，固态功率控制器模块通道接受程控指令控制开关(即程控开关)，电平在2.4v～32v时，固态功率控制器模块为电平开状态。对此即需要设计一种电路，实现电平输入的同时，能够接收并分拣出不同的电平幅值，实现不同状态控制。
4.而针对这一需求，现有技术通常设计为采用adc转换器(模数转换器)将输入的模拟电平信号经过模数转换后送入控制器进行判决，最后由控制器执行输出结果；或者采用比较器对输入电平信号进行多档比较后，将输出结果送入控制器进行判决，同样由控制器执行输出结果。类似设计不仅会导致超控电路设计复杂，设计成本提高，响应速度低，同时会使固态功率控制器模块控制接口数量较多，进而可靠性降低。


技术实现要素：

5.为解决上述固态功率控制器超控电路复杂、可靠性低、响应速度低的技术问题，本实用新型提供一种新型固态功率控制器超控电路。
6.本实用新型的目的是采用以下技术方案来实现。依据本实用新型提出的一种新型固态功率控制器超控电路，包括比较器u1-1、比较器u1-2，比较器u1-1、比较器u1-2各自的一个输入端均输入同一超控电平信号，比较器u1-1、比较器u1-2各自的另一输入端分别接入不同数值的电平；
7.比较器u1-1的输出端连接与门u2-1的输入端，与门u2-1的另一输入端接入程控指令io；比较器u1-2的输出端连接或门u2-2的输入端，与门u2-1的输出端接入或门u2-2的另一输入端，或门u2-2输出控制信号。
8.与现有技术相比，本技术方案的有益之处在于：
9.本实用新型的超控电路构成简单，集成度高，成本低，一致性好，既能电平分拣又能直接输出控制信号，可方便灵活地运用于任何有需要实现相同功能的控制电路中；该超控电路中的与或门逻辑处理电路响应速度大于控制器，可以提高超控电路响应速度，缩短对供配电通路上电与下电的延时时间，缩短故障保护的控制响应时间。本实用新型有效解决固态功率控制器单端控制接口实现三段控制电平选择问题，进一步减少固态功率控制器模块的控制接口，提高固态功率控制器模块功率密度，本实用新型使用的器件为无源易获得器件，大大提高电路的可靠性。
10.进一步的，所述超控电平信号输入后依次接入电阻r1、电阻r2、比较器u1-1的输入端，并且依次接入电阻r1、电阻r5、比较器u1-2的输入端。
11.与现有技术相比，本技术方案的有益之处在于：
12.输入的超控电平信号en经过两个电阻进入比较器后，保证对比较器内部电路的安全性。
13.进一步的，该超控电路输入电压vref1，电压vref1依次接入二极管、电阻r9，并与超控电平信号并联。
14.与现有技术相比，本技术方案的有益之处在于：
15.使电压vref1对超控电平信号en进行上拉操作，保证超控电平信号en的输入端在悬空条件下，固态功率控制器模块处于程控状态。
16.进一步的，该超控电路输入电压vref，电压vref依次接入电阻r8、电阻r7、电阻r6后与稳压二极管的输入端连接并接地，稳压二极管的输出端连接电阻r2、电阻r5；电阻r8与电阻r7之间形成电平点v2，v2接入比较器u1-2的另一输入端，电阻r7、电阻r6之间形成电平点v1，v1接入比较器u1-1的另一输入端。
17.与现有技术相比，本技术方案的有益之处在于：
18.形成三段选择参考比较电平。
19.进一步的，所述比较器u1-1的接入超控电平信号的输入端通过电阻r3与其输出端连接，比较器u1-2的接入超控电平信号的输入端通过电阻r4与其输出端连接。
20.与现有技术相比，本技术方案的有益之处在于：
21.可有效保证超控电平信号en超过v1或v2或者降低至v1或v2以下时，比较器不会立即反向，具有滞后性，保证输出为稳定状态，提高整个电路的工作稳定性。
22.上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
23.图1为本实用新型实施例的电路示意图。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下
所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
25.本实用新型一种新型固态功率控制器超控电路的实施例，如图1所示。本实用新型的拓扑主体结构包括输入信号调理电路、滞回比较电路、与或门逻辑处理电路，整个超控电路构成大大简化。
26.本实用新型的超控电路可实现对固态功率控制单端控制接口输入的电平信号进行三段分拣识别，各段电压识别点采用滞回比较，提高电路工作稳定性，并集成电平信号与程控信号的表决输出功能于一体，可实现纳秒级控制信号输出响应，简化固态功率控制器超控电路设计的同时，大大提高固态功率控制器模块工作的可靠性。
27.因此，本实用新型固态功率控制器超控电路具有的功能总结如下：具有电平信号三段分拣识别功能；具有滞回比较抗干扰功能；具有多组信号表决输出功能；具有低于1us的响应速度。
28.输入信号调理电路主要用于对输入的超控电平信号en进行预处理，本实用新型的超控电路中设置比较器u1-1、比较器u1-2，比较器u1-1、比较器u1-2各自的一个输入端均输入同一超控电平信号，在本实施例中，超控电平信号en经电阻r1、电阻r2进入比较器u1-1的输入端，以及经电阻r1、电阻r5进入比较器u1-2的输入端，输入的超控电平信号en经过两个电阻进入比较器后，保证对比较器内部电路的安全性。在本实施例中，电压vref1的输入端经二极管、电阻r9与超控电平信号en的输入线路并联，使电压vref1对超控电平信号en进行上拉操作，保证超控电平信号en的输入端在悬空条件下，固态功率控制器模块处于程控状态。比较器u1-1、比较器u1-2各自的另一输入端分别接入不同数值的电平v1、v2，作为三段分拣识别的参考，在本实施例中，电压vref为输入信号调理电路提供参考比较电压，电压vref的输入端输入电压vref后，依次经过电阻r8、电阻r7、电阻r6后与稳压二极管的输入端连接并接地，稳压二极管的输出端连接电阻r2、电阻r5。电压vref经过电阻r8后接入比较器u1-2的另一输入端，再经过r7后接入比较器u1-1的另一输入端，从而产生v1、v2两个电平点，并且v1小于v2，电压v1、v2在接入对应的比较器后，形成三段选择参考比较电平，分别为0v～v1、v1～v2、v2～32v。
29.滞回比较电路主要用于对输入的超控电平信号en进行三段分拣识别，三段分拣识别的参考分别为0v～v1、v1～v2、v2～32v。滞回比较电路包括两个比较器，分别为比较器u1-1、比较器u1-2，两个比较器各自的一个输入端均接入超控电平信号en，比较器u1-1的另一个输入端接电平点v1，比较器u1-2的另一个输入端接电平点v2。在本实施例的滞回比较电路中，比较器u1-1中与超控电平信号en输入端连接的输入端通过电阻r3与其输出端连接，比较器u1-2中与超控电平信号en输入端连接的输入端通过电阻r4与其输出端连接。比较器u1-1的输出电平为en1，比较器u1-2的输出电平为en2。在进行三段分拣识别时，根据滞回比较电路，超控电平信号en在0v～v1段时，超控电平信号en与v1输入比较器u1-1，输出en1，超控电平信号en与v2输入比较器u1-2，输出en2，输出的en1与en2均为低电平；超控电平信号en在v1～v2段时，输出的en1为高电平，输出的en2为低电平；超控电平信号en在v2～32v段时，输出的en1与en2输出均为高电平。本实施例的滞回比较电路可有效保证超控电平信号en超过v1或v2或者降低至v1或v2以下时，比较器不会立即反向，具有滞后性，保证输出为稳定状态，提高整个电路的工作稳定性。
30.与或门逻辑处理电路可极大简化多电平选择的设计，由图1所示，比较器u1-1的输
出端接入与门u2-1的输入端，程控指令io的输入端接入与门u2-1的另一输入端；比较器u1-2的输出端接入或门u2-2的输入端，与门u2-1的输出端接入或门u2-2的另一输入端，或门u2-2的输出端作为超控电路控制信号的输出端与固态功率控制器的单端控制接口连接，以控制固定功率控制器的通断。当超控电平信号en在0v～v1段时，输出的en1与en2均为低电平，此时无论程控指令io输入的是高电平还是低电平，由于与门u2-1的限制(与门u2-1输出低电平，或门u2-2输出低电平)，控制信号输出vout均为低电平，实现超控电平控制关断优先级高于程控指令的设计需求；当超控电平信号en在v1～v2段时，输出的en1为高电平，输出的en2为低电平，此时与门u2-1输出的高低电平由程控指令io的高低电平决定(若程控指令io为高电平，则与门u2-1输出高电平，若程控指令io为低电平，则与门2-1输出低电平)，由于en2输出为低电平，经或门u2-2后，控制信号输出vout的高低电平同样由程控指令io决定，实现此阶段的程控开关功能需求；当en在v2～32v段时，输出的en1与en2均为高电平，由于或门u2-2的输入端输入高电平，控制信号输出vout均为高电平，程控io电平控制无效，实现超控电平控制开通优先级高于程控指令的设计需求。
31.为了保证超控电平信号en的输入端在悬空条件下，固态功率控制器模块处于程控状态，vref1电压介于v1与v2之间。
32.本实用新型的超控电路构成简单，集成度高，成本低，一致性好，既能电平分拣又能直接输出控制信号，可方便灵活地运用于任何有需要实现相同功能的控制电路中；该超控电路中的与或门逻辑处理电路响应速度大于控制器，可以提高超控电路响应速度，缩短对供配电通路上电与下电的延时时间，缩短故障保护的控制响应时间。本实用新型有效解决固态功率控制器的单端控制接口实现三段控制电平选择问题，进一步减少固态功率控制器模块的控制接口，提高固态功率控制器模块功率密度，本实用新型使用的器件为无源易获得器件，大大提高电路的可靠性。
33.尽管已经展示和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

技术特征：
1.一种新型固态功率控制器超控电路，包括比较器u1-1、比较器u1-2，其特征在于：比较器u1-1、比较器u1-2各自的一个输入端均输入同一超控电平信号，比较器u1-1、比较器u1-2各自的另一输入端分别接入不同数值的电平；比较器u1-1的输出端连接与门u2-1的输入端，与门u2-1的另一输入端接入程控指令io；比较器u1-2的输出端连接或门u2-2的输入端，与门u2-1的输出端接入或门u2-2的另一输入端，或门u2-2输出控制信号。2.根据权利要求1所述的一种新型固态功率控制器超控电路，其特征在于：所述超控电平信号输入后依次接入电阻r1、电阻r2、比较器u1-1的输入端，并且依次接入电阻r1、电阻r5、比较器u1-2的输入端。3.根据权利要求1所述的一种新型固态功率控制器超控电路，其特征在于：该超控电路输入电压vref1，电压vref1依次接入二极管、电阻r9，并与超控电平信号并联。4.根据权利要求2所述的一种新型固态功率控制器超控电路，其特征在于：该超控电路输入电压vref，电压vref依次接入电阻r8、电阻r7、电阻r6后与稳压二极管的输入端连接并接地，稳压二极管的输出端连接电阻r2、电阻r5；电阻r8与电阻r7之间形成电平点v2，v2接入比较器u1-2的另一输入端，电阻r7、电阻r6之间形成电平点v1，v1接入比较器u1-1的另一输入端。5.根据权利要求1所述的一种新型固态功率控制器超控电路，其特征在于：所述比较器u1-1的接入超控电平信号的输入端通过电阻r3与其输出端连接，比较器u1-2的接入超控电平信号的输入端通过电阻r4与其输出端连接。

技术总结
一种新型固态功率控制器超控电路，包括比较器U1-1、比较器U1-2，比较器U1-1、比较器U1-2各自的一个输入端均输入同一超控电平信号，比较器U1-1、比较器U1-2各自的另一输入端分别接入不同数值的电平；比较器U1-1的输出端连接与门U2-1的输入端，与门U2-1的另一输入端接入程控指令I0；比较器U1-2的输出端连接或门U2-2的输入端，与门U2-1的输出端接入或门U2-2的另一输入端，或门U2-2输出控制信号。与现有技术相比，本技术方案的有益之处在于：本实用新型的超控电路构成简单，集成度高，成本低，一致性好，既能电平分拣又能直接输出控制信号，可方便灵活地运用于任何有需要实现相同功能的控制电路中。制电路中。制电路中。


技术研发人员：朱学政 刘武超 王浩
受保护的技术使用者：洛阳华九电子科技有限公司
技术研发日：2023.05.22
技术公布日：2023/9/3