【应用】国产四比较器LM339在过流检测保护电路的应用

时间： 2019-12-05 来源：世强

技术问答

为有效地帮助客户解决他们所面临的一系列自动化控制问题：具有高速动态、重载、高精度速度和转矩控制、丰富的网络接口、强大的系统集成配套能力、易于调试、灵活组态控制等要求，我司特立项高端变频器GD600项目。实时对变频器输出电流检测的目的主要是防止过电流发生时损坏变频器，以及为死区补偿、无跳闸电流闭环控制提供实际反馈值。如果电流检测不准确、误差过大，而变频器又只能根据其内部的测量结果来进行保护和计算，就会形成误动作。因此对电流的检测就必须及时、准确。通过四电压比较器LM339、电阻、电容等构成的过流检测保护电路可有效检测过流而自动产生保护电平，最终实现过流检测保护。

图1 过流检测保护电路硬件原理图

图1为过流检测保护电路硬件原理图。过流检测是通过四电压比较器LM339组成的双限比较器来完成的，它可以判断输入信号电位是否位于指定门限电位之间。LM339的输出端相当于一只不接集电极电阻的晶体三极管，在使用时输出端到正电源一般须接一只电阻（上拉电阻，选2-15K），此处上拉3.3V，正常情况OCH1为高电平，有故障的情况为低电平。

1）过流点REFL、REFH计算如下：

V_REFH =3.3V *(R28+R38)/(R27+R28+R38) =3.3V*22.010K/22.020 =3.298V;

V_REFL =3.3V *R38/(R27+R28+R38) =3.3V*0.010K/22.020 =0.0015V

2）比较点IV-1点的电压U_IV-1 计算如下：

IV点电压U_IV对应2.2倍额定电流峰值（-3.30V—+3.30V）

U_IV-1 =(R7 *3.3V+R5*U_IV)/(R5+R7) =(3.3V+U_IV)/2;

3）计算可知正常情况IV-1点的电压U_IV-1 的范围为：

0V < U_IV-1 < 3.3V

图2 LM339组成的双限比较器（窗口比较器）

图2为 LM339组成的双限比较器。当被比较的信号电压U_IV-1 位于门限电压之间时（V_REFL<U_IV-1 <V_REFH），输出为高电位（OCH1=3.3V）。当U_IV-1不在门限电位范围之间时，（U_IV-1> V_REFH或U_IV-1<V_REFL）输出为低电位（OCH1 =0V）,DSP检测到OCH1点电压为低电平时报过流故障。

过流信号为阶跃信号，RC低通滤波器对阶跃输入的响应用下式表示：

硬件响应一般是8~9个us，C3上的电压为0.39V左右。CPU程序中断响应一般是1us左右。

U2A和U2B施密特反相器完成对信号的整型，防止频繁过流时过流信号拉不低，如图3所示。

图3用施密特反相器对信号整形

图4过流检测保护电路在GD600变频器项目中的应用

图4 为过流检测保护电路在GD600变频器项目中的应用。在过流检测中，过流电流一般是额定电流的2.2倍，如果是4KW的功率等级，额定电流一般为9A。

综上所述，由四电压比较器LM339构成的过流检测保护电路，可有效的实现过流检测保护，此电路简单、可靠，安全性高。另外LM339 是一块四比较器集成电路，主要应用于消费类和工业类电子产品中，进行电平检波和低电平探测。其特点如下：

1、单电源或双电源工作

2、输入偏置电流低：25nA（典型）；

3、输入失调电流低：±5.0nA（典型）；

4、输出饱和电压低：130mV ；

5、可与 TTL 及 CMOS 兼容

上海国芯LM339电特性如下：

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产品型号	品类	Number of Channels	Supply Voltage Range（V）	Supply Current Max（mA）	Input Offset Voltage(mV)	Propagation delay time (µs)Max
ULC831L-AE5-R	OUTPUT COMPARATOR	1	1.4V~5.5V	0.002mA	0.5mV	33us