一种过压保护方法及其装置

技术领域

本发明涉及电源输出保护技术领域，具体涉及一种过压保护方法及其装置。

背景技术

在电源电压输出保护的应用上，多根据采样值计算及临界值判断的方式实现输出保护。现有的过压保护方案为了满足电压响应的精度、速度要求，多选用一些高速、高精度的芯片实现数据的采集，依据采集的电压与预设值的判断结果，确定是否需要保护。但满足高速或高精度的采样芯片要么无法满足在高速下做到高精度，这种方案的仅能够满足较低精度的要求，很难适用于高精度的过压保护环境。要么无法满足在高精度下达到高速，这种方案由于芯片本身采样速率较低，很难在极短的时间内对过压状态做出判断，在这个过程中响应会相对滞后，极易出现电压过冲的现象。或者选择既具有高速又具有高精度的芯片，但这种芯片通常价格都很高昂，实现成本也会更高。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种过压保护方法及其装置，相较于现有技术，本发明不仅能够实现电源输出过压的定时保护，还能在快速模式下快速检测和响应过压状态，实现过压快速响应的保护机制。

本发明公开的一种过压保护方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1：中央控制单元预先设置过压保护值v1和保护时间t1；

S2：电源输出电压经电压调理电路，由电压调理电路获取该电压；

S3：根据中央控制单元设置的参数判断是否采取快速保护模式；

S4：对电压进行采样，若采取快速保护模式，则使用第一ADC的电压采样值，若采取定时保护模式，使用第二ADC的电压采样值；

S5：对AD采样的电压值进行计算，获取实时电压值；

S6：当采取快速保护模式时，通过获取的实时电压值判断采集的电压是否超过中央控制单元设置的过压保护值v1，当超过过压保护值v1时，过压保护模块产生相应的保护状态，系统检测到该保护状态后，在极短时间内开启过压保护，关闭电源输出；当采取定时保护模式时，判断电压是否超过中央控制单元设置的过压保护值v1，当超过过压保护值v1时，产生过压状态，若该过压状态持续时间超过保护时间t1时，产生过压保护，关闭电源输出。

所述中央控制单元根据设置过压保护值v1和保护时间t1，用于进行快速保护模式和定时保护模式两种不同过压保护模式的监控和切换。

设置的保护时间t1小于一较小的时间时，默认进入快速保护模式，大于该时间时进入定时保护模式，该较小的时间具体值需根据系统需要选取。

所述过压保护模块包括过压保护状态检测模块与过压保护执行模块。

所述AD采样的电压值经计算获取实时电压值的计算公式为V=Mx*N+Mb，其中，V为计算获取的实时电压值，N为AD采样获取的码值，Mx、Mb为校准系数。

所述关闭电源输出由中央控制单元将关闭电源输出的信号传递给过压执行电路执行。

一种过压保护装置，其特征在于，包括电压调理电路、ADC、中央控制单元和过压执行电路，所述的电压调理电路将外部电压输出采样转换为适用于AD采样的电压信号并传递给所述的ADC，所述的ADC为AD采样所需的模数转换芯片，包括第一ADC和第二ADC，用于将电压信号转化成数字信号传递给所述中央控制单元，作为判断电压是否超过保护参数的依据，所述中央控制单元设置过压保护参数，根据保护参数选择使用第一ADC或第二ADC的采样值，当采样电压超过保护参数后，将过压信号传递给过压执行电路，关闭电源输出。

所述一种过压保护装置，其特征在于，所述的第一ADC为中央控制单元自带高速AD采样的芯片，所述的第二ADC为外部高精度AD采样芯片。

所述中央控制单元产生过保护动作，关闭电源输出，最终执行结果依赖于过压执行电路。

所述过压执行电路响应过压保护，用于关闭电源输出时拉低输出电压和电流。

本发明技术方案带来的有益效果有：

1、 本发明一种过压保护方法及其装置，通过过压快速响应的保护机制，可实现在短时间内的过压状态快速响应，在对保护电压限值要求比较严格的场合，效果尤为明显；

2、 本发明一种过压保护方法及其装置，通过定时响应机制依赖的高精度采样芯片，可实现在一设定时间内过压状态的精确响应，有效提高过压保护监控的精确度。

附图说明

图1为本发明的过压保护装置的结构示意图。

图2为本发明的过压保护方法的流程图。

图3为本发明的过压保护装置定时保护模式下时间与电压关系图。

图4为本发明的过压保护装置快速保护模式下时间与电压关系图。

具体实施方式

下面对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。

如图1和图2所示，本发明公开了一种过压保护方法及其装置，过压保护方法的工作原理是：电源输出电压经电压调理电路，电压调理电路获取电压，ADC将获取的电压进行相应的AD采样并转化，电压调理电路将经过ADC转化后的电压传输给中央控制单元，中央控制单元根据设置的过压保护值和保护时间判断该传输电压的过压状态，采取相应的过压保护模式，中央控制单元将过压保护执行信号传输给过压执行电路，最终执行结果依赖于过压执行电路完成。

如图2所示，本发明公开了一种过压保护方法，具体方法如下：

S1：中央控制单元预先设置过压保护值v1和保护时间t1；

S2：电源输出电压经电压调理电路，由电压调理电路获取该电压；

S3：根据中央控制单元设置的参数判断是否采取快速保护模式；

本步骤中，根据中央控制单元设置的参数进行判断，当设置的保护时间t1小于阈值时，进入快速保护模式，大于该时间时进入定时保护模式。该阈值具体值需根据系统需要选取。

S4：对电压进行采样，若采取快速保护模式，则使用第一ADC的电压采样值，若不采取快速保护模式，使用第二ADC的电压采样值；

本步骤中，第一ADC为中央控制单元自带的高速AD采样芯片，由于中央控制单元自带的AD采样芯片采样速率高，AD采样芯片对电压进行高速采样，能够在极短的时间内判断出采样电压是否过压，快速响应过压状态，可应用于系统需要快速响应过压状态的环境；不采取快速保护模式既为采取定时保护模式时，第二ADC为外部高精度AD采样芯片，第二ADC独立于中央控制单元之外，由于外部的AD采样芯片本身精度高，对过压状态响应精度也更高。

S5：对AD采样的电压值进行计算，获取实时电压值；

本步骤中，对AD采样的电压值进行计算的公示为V=Mx*N+Mb，其中，V为计算获取的实时电压值，N为AD采样获取的码值，Mx、Mb为校准系数，根据计算公式得出实时电压值。

S6：当采取快速保护模式时，通过获取的实时电压值判断采集的电压是否超过中央控制单元设置的过压保护值v1，当超过过压保护值v1时，过压保护模块产生相应的保护状态，系统检测到该保护状态后，在极短时间内开启过压保护，关闭电源输出；当采取定时保护模式时，判断电压是否超过中央控制单元设置的过压保护值v1，当超过过压保护值v1时，产生过压状态，若该过压状态持续时间超过保护时间t1时产生过压保护，关闭电源输出。

本步骤中，采取快速保护模式时，过压保护模块由过压保护状态检测模块与过压保护执行模块组成，在电压升高，过压保护状态检测模块检测到实际电压值超过设定的过压保护值v1后，过压保护执行模块即产生保护状态，此时中央控制单元立即响应该状态，关闭电源输出，实现对电源过电压状态的快速响应。采取定时保护模式时，过压保护状态检测模块检测到实际电压值超过设定的过压保护值v1后，过压保护执行模块即产生保护状态，此时中央控制单元并未立即响应，而是需要判断在一定时间内是否一直存在该状态，若该时间内状态消失则不会产生保护动作，若该状态持一直存在，且过压状态持续时间超过中央控制单元设定的保护时间t1时，过压保护执行模块则开启定时保护，关闭电源输出。此处设计过压保护状态检测模块与执行模块独立开来，便于对过压保护的定时控制。

电压调理电路获取的电压有两种方式可以产生保护状态，方式一，当需要系统快速响应保护时，即采取快速保护模式，该模式需要在极短的时间内关闭输出，如图4所示，当输出电压超过中央控制单元设定的过压保护值v1时，即产生保护状态，系统检测到该保护状态后，可在一极短时间内发生过压保护，关闭电源输出；方式二，当设定一定的保护时间时，即定时保护模式，如图3所示，在该模式下，AD采样值经计算获取的实时电压超过中央控制单元设定保护值v1时产生过压状态，当该过压状态持续时间超过设定保护时间t1时，即产生过压保护，关闭电源输出。关闭电源输出由中央控制单元将关闭电源输出的信号传递给过压执行电路执行。

进一步地，通过设置过压保护值v1和保护时间t1，用于进行快速保护模式和定时保护模式两种不同过压保护状态模式的监控和切换。

如图1所示，本发明公开了一种过压保护装置，包括电压调理电路、ADC、中央控制单元和过压执行电路，所述的电压调理电路将外部电压输出采样转换为适用于AD采样的电压信号并传递给所述的ADC，所述的ADC为AD采样所需的模数转换芯片，包括第一ADC和第二ADC，用于将电压信号转化成数字信号传递给所述中央控制单元，作为判断电压是否超过保护参数的依据，所述中央控制单元设置过压保护参数，根据保护参数选择使用第一ADC或第二ADC的采样值，当采样电压超过保护参数后，将过压信号传递给过压执行电路，关闭电源输出。

电压调理电路获取外部电压输出的采样，并将其转换为可适应于ADC芯片采样的电压，经ADC转换获取电压码值，通过对电压码值计算获取实际电压值，实际电压值用于中央控制单元作为判断过压保护的依据。ADC包括两种AD采样芯片，分别为第一ADC和第二ADC，分别为中央控制单元自带高速AD采样的芯片和外部高精度AD采样芯片，根据对中央控制单元设置的保护参数的判断，采取不同的过压保护模式，即快速保护和定时保护，当采取快速保护时，则使用第一ADC的采样值，当采取定时保护时，使用第二ADC的采样值。当实际电压值高于中央控制单元设置的参数时，产生过压状态，选择相应的过压保护模式，由中央控制单元产生过压保护动作，过压执行电路响应中央控制单元的过压保护，关闭电源输出时拉低输出电压和电流。

本发明基于一种过压保护装置，包括电压调理电路、ADC、中央控制单元和过压执行电路，通过预先在中央控制单元设置过压保护值和过压保护时间，将电压调理电路产生的电压经ADC转换成过压检测所需的实时电压，AD芯片采样根据过压环境分为高速芯片采样和高精度芯片采样，分别用于快速保护模式和定时保护模式，中央控制单元可通过设置过压保护值及保护时间实现对两种过压状态保护模式的有效切换及有效监控。本发明涉及一种过压保护的方法及其装置，主要用于电源的过压保护，不仅能够实现电源输出过压的定时保护，还能在快速模式下快速检测和响应过压状态，实现过压快速响应的保护机制。

如上所述，尽管参照特定的优选实施例已经表示和表述了本发明，但其不得解释为对本发明自身的限制。在不脱离所附权利要求定义的本发明的精神和范围前提下，可对其在形式上和细节上作出各种变化。