电动工具保护电路的设计仿真与应用

解品星，于韶东，项学良

（上汽通用东岳汽车有限公司，山东 烟台 264006）

0 引 言

目前大多数制造工厂对手持式电动工具的应用较为广泛，而在应用过程中会遇到一系列安全问题。经验证发现安全问题主要包括两种，一种是过电压造成CPU电路和控制电源电路的损坏，另一种则是过电流造成驱动电路的损坏。电池的能量密度较大，会对人体造成不同的伤害。根据在电动工具应用过程中发现的安全隐患问题，通过设计过电流和过电压保护电路来增加电动工具的生命周期，保证使用安全，降低损失[1]。

1 保护电路总体设计

整个保护电路设计包括电源启动保护电路、过电压保护电路以及过电流保护电路3部分，通过控制电源电路和CPU电路形成多路闭环反馈电路来实现整体电路保护的功能[2]。设计逻辑框图如图1所示。

图1 保护电路设计逻辑框图

其中，启动保护电路通过检测采集电压和电流信号，发生故障时能够快速切断电池电源对控制电源管理的供电，保证其他电路不受到损坏。电动工具运行超过过电压保护电路的门槛电压时，会将检测到的过电压信号传给单片机，从而启动保护电路，切断电池电源。电流采集电路实时采集驱动电路的电流信号，电流过大时会将采集的信号传给单片机，同样会切断电池电源[3]。

2 保护电路硬件设计

2.1 电源启动保护电路设计

电源启动保护电路如图2所示，电池电源VCC1通过两个N沟道MOS管，2个P沟道MOS管来实现启动、自锁以及控制电源VCC2,形成电池电源VCC1到其他控制电源VCC2的闭环控制。……