專利名稱：電力切換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)總體上涉及配電系統(tǒng)；更具體而言，本公開(kāi)涉及電力切換裝置。
背景技術(shù)：
諸如配電盤(pán)的電路面板通常包括很多不同的電路元件，例如保險(xiǎn)絲夾持器和保險(xiǎn)絲、斷路器、輸入和輸出連接器以及報(bào)警信號(hào)LED。出于安全和其它原因，配電盤(pán)的電路被裝入外殼結(jié)構(gòu)之中。因此，上文列出的電路元件通常被插入預(yù)先切割或預(yù)先沖壓到外殼結(jié)構(gòu)中的孔中，通常在外殼結(jié)構(gòu)的前或后面板上。這些現(xiàn)有技術(shù)的電路面板是固定的，一旦在外殼中形成孔，部件的類型和布置就受到限制。為了制造現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)的不同固定電路面板，電路面板制造商會(huì)在外殼結(jié)構(gòu)的前或后面板中打出不同圖案的孔，以便適應(yīng)不同的電路元件布置。為了提供不同的固定面板，要牽涉到很大的再加工時(shí)間和成本。在通過(guò)孔插入元件時(shí)，組裝電路元件也是困難的。 在美國(guó)專利No. 6，456，203中描述和示出了一種解決方案。此外，這樣的面板在輸入和輸出連接、以及保險(xiǎn)絲和/或斷路器位置之間有硬連線。在一些面板中，提供冗余的電源連接，由包括熱沉的冗余(OR-ing) 二極管控制。這些特征可能會(huì)占據(jù)面板之內(nèi)很大的空間，并可能導(dǎo)致電流通過(guò)與不工作電源連接相關(guān)聯(lián)的冗
余二極管。對(duì)改進(jìn)配電盤(pán)一直存在需求。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本公開(kāi)，公開(kāi)了一種電力切換裝置。電力切換裝置包括保護(hù)電路，所述保護(hù)電路基于感測(cè)的電壓有選擇地切換，以允許或阻擋配電單元中的返回電流。根據(jù)第一方面，公開(kāi)了一種用于配電盤(pán)的電路保護(hù)系統(tǒng)。所述電路保護(hù)系統(tǒng)包括配電盤(pán)通道中連接的晶體管，所述晶體管連接在負(fù)載的返回連接部和返回路徑之間，所述配電盤(pán)包括多個(gè)連接到所述負(fù)載的通道。電路保護(hù)系統(tǒng)還包括與所述晶體管電并聯(lián)連接的控制電路，所述控制電路被配置成基于觀測(cè)到的所述晶體管兩端的電壓而有選擇地激活所述晶體管，以允許電流通過(guò)所述晶體管。根據(jù)第二方面，公開(kāi)了一種可用于配電系統(tǒng)中的配電盤(pán)。所述配電盤(pán)包括多個(gè)通道，每個(gè)通道包括電源路徑和返回路徑。所述返回路徑可通過(guò)配電盤(pán)電連接到負(fù)載的返回連接部。所述配電盤(pán)還包括與所述多個(gè)通道之一相關(guān)聯(lián)的電路保護(hù)系統(tǒng)。所述電路保護(hù)系統(tǒng)包括返回連接部和返回路徑之間連接的晶體管。所述電路保護(hù)系統(tǒng)還包括與所述晶體管電并聯(lián)連接的控制電路，所述控制電路被配置成基于觀測(cè)到的所述晶體管兩端的電壓而有選擇地激活所述晶體管，以允許電流通過(guò)所述晶體管。根據(jù)第三方面，公開(kāi)了一種在配電盤(pán)中提供電路保護(hù)的方法。該方法包括感測(cè)返回路徑和返回連接部之間連接的晶體管兩端間高于閾值的電壓，所述返回連接部被配置成接收通往負(fù)載的連接。該方法還包括，在感測(cè)到所述晶體管兩端間高于閾值的電壓時(shí)，利用與所述晶體管并聯(lián)連接的控制電路激活所述晶體管。根據(jù)第四方面，公開(kāi)了一種配電盤(pán)。所述配電盤(pán)包括機(jī)架，所述機(jī)架包括頂部、底部、前面、后面和兩側(cè)。所述配電盤(pán)還包括所述機(jī)架上的多個(gè)功率輸入連接，每個(gè)功率輸入連接包括源輸入連接和返回輸入連接。所述配電盤(pán)還包括所述機(jī)架上的多個(gè)功率輸出連接，每個(gè)功率輸出連接包括源輸出連接和返回輸出連接，每個(gè)功率輸出連接通過(guò)所述機(jī)架連接到所述功率輸入連接。所述配電盤(pán)包括所述功率輸出連接中的至少一個(gè)和功率輸入連接之間連接的保護(hù)電路。所述保護(hù)電路包括返回輸出連接和返回輸入連接之間連接的晶體管，以及與所述晶體管電并聯(lián)連接的控制電路，所述控制電路被配置成基于觀測(cè)到的所述晶體管兩端的電壓而有選擇地激活所述晶體管，以允許電流通過(guò)所述晶體管。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的配電盤(pán)一個(gè)實(shí)施例的前、頂和右側(cè)透視圖。
圖2是圖1的配電盤(pán)的后、頂和左側(cè)透視圖。
圖3是圖1的配電盤(pán)的前視圖。
圖4是圖1的配電盤(pán)的右視圖。
圖5是圖1的配電盤(pán)的分解前、頂和右側(cè)透視圖。
圖6是圖1的配電盤(pán)的分解前、頂和左側(cè)透視圖。
圖7是圖1的配電盤(pán)的頂視圖，移除了頂蓋部分。
圖8是圖1的配電盤(pán)底座的前視圖，未示出模塊。
圖9是第一電路模塊的透視圖。
圖10是第--電路模塊的頂視圖。
圖11是第--電路模塊的底視圖。
圖12是第--電路模塊的前視圖。
圖13是第--電路模塊的右視圖。
圖14是第--電路模塊的分解透視圖。
圖15是第二二電路模塊的透視圖。
圖16是第二二電路模塊的頂視圖。
圖17是第二二電路模塊的底視圖。
圖18是第二二電路模塊的前視圖。
圖19是第二二電路模塊的右視圖。
圖20是第二二電路模塊的分解透視圖。
圖21是根據(jù)本發(fā)明的配電盤(pán)第二實(shí)施例的前、頂和右側(cè)透視圖。
圖22是圖21的配電盤(pán)的后、頂和左側(cè)透視圖。
圖23是圖21的配電盤(pán)的前視圖。圖M是圖21的配電盤(pán)的右視圖。圖25是圖21的配電盤(pán)的分解前、頂和右側(cè)透視圖。圖沈是圖21的配電盤(pán)的分解前、頂和左側(cè)透視圖。圖27是圖21的配電盤(pán)的頂視圖，移除了頂蓋部分。圖28是圖21的配電盤(pán)底座的前視圖，未示出模塊。圖四是根據(jù)本發(fā)明的配電盤(pán)第三實(shí)施例的前、頂和右側(cè)透視圖。圖30是圖四的配電盤(pán)的前、底和右側(cè)透視圖。圖31是圖21的配電盤(pán)的第一電路模塊的前方透視圖。圖32是圖31的第一電路模塊的后方透視圖。圖33是圖31的第一電路模塊的前視圖。圖34是圖31的第一電路模塊的側(cè)視圖。圖35是圖31的第一電路模塊的頂視圖。圖36是圖31的第一電路模塊的底視圖。圖37是沿圖35的線37_37截取的圖31的第一電路模塊的截面圖。圖38是圖37的第一電路模塊的一部分的放大圖，被示為部分連接到背板連接器。圖39是圖31的第一電路模塊的分解前方透視圖。圖40是圖21的配電盤(pán)的第二電路模塊的前方透視圖。圖41是圖40的第二電路模塊的后方透視圖。圖42是圖40的第二電路模塊的前視圖。圖43是圖40的第二電路模塊的側(cè)視圖。圖44是圖40的第二電路模塊的頂視圖。圖45是圖40的第二電路模塊的底視圖。圖46是沿圖44的線46_46截取的圖40的第二電路模塊的截面?zhèn)纫晥D。圖47是圖46的第二電路模塊的一部分的放大圖，被示為部分連接到背板連接器。圖48是圖40的第二電路模塊的分解透視圖。圖49是與電壓斷開(kāi)監(jiān)測(cè)器相關(guān)的流程圖。圖50示出了包括兩個(gè)圖31的第一電路模塊的配電盤(pán)的前側(cè)更多細(xì)節(jié)，包括標(biāo)記配置。圖51示出了圖21的配電盤(pán)前側(cè)的更多細(xì)節(jié)，包括標(biāo)記配置。圖52示出了包括四個(gè)圖40的第二電路模塊的另一配電盤(pán)的前側(cè)更多細(xì)節(jié)，包括標(biāo)記配置。圖53示出了用于本公開(kāi)的配電盤(pán)中的配電電路的示意圖。圖M示出了用于本公開(kāi)的配電盤(pán)中的保護(hù)電路的示意圖。
具體實(shí)施例方式參考圖1-7，示出了一種配電系統(tǒng)或配電盤(pán)10。配電系統(tǒng)10是一種模塊化設(shè)計(jì)， 包括具有機(jī)架12的面板構(gòu)造和至少一個(gè)可移除電路模塊14。在圖示的實(shí)施例中，示出了一個(gè)第一電路模塊16和兩個(gè)第二電路模塊18。第一電路模塊16位于機(jī)架12的左側(cè)，其中第一電路模塊16是第一種設(shè)計(jì)。兩個(gè)第二電路模塊18也被示為位于機(jī)架12的右側(cè)，其中第二電路模塊18的設(shè)計(jì)與第一電路模塊16不同。每個(gè)電路模塊14包括電路分布部件。在優(yōu)選實(shí)施例中，電路分布部件包括諸如保險(xiǎn)絲或斷路器的電路保護(hù)裝置和功率輸出裝置60。系統(tǒng)10包括功率輸入裝置50，其中模塊14之內(nèi)的電路保護(hù)裝置保護(hù)功率輸入裝置50和功率輸出裝置60之間的電路。還參考圖8，機(jī)架12包括頂部30、間隔開(kāi)的底部32和相對(duì)側(cè)面34、36。與側(cè)面34、 36相鄰的是用于安裝到框架、機(jī)柜或其它電信設(shè)備的托架38。機(jī)架12包括后部40。機(jī)架 12界定了具有開(kāi)口前方44的內(nèi)部42。圖示實(shí)施例中的機(jī)架內(nèi)部42包括機(jī)架12左側(cè)的第一模塊接收區(qū)46和機(jī)架12右側(cè)的第二模塊接收區(qū)48。提供了機(jī)架12的中央?yún)^(qū)49。在一些實(shí)施例中，可以將中央?yún)^(qū)49用于報(bào)警和/或系統(tǒng)管理部件。面板10包括連接到內(nèi)部匯流條52的功率輸入連接器或端子50。諸如印刷電路板的背板M與機(jī)架12的后部40相鄰設(shè)置。匯流條52將輸入連接器50連接到背板M。模塊16、18與背板M互連以實(shí)現(xiàn)通過(guò)模塊16、18的配電。每個(gè)模塊16，18包括至少一個(gè)功率輸出連接器60和電路保護(hù)裝置62，例如保險(xiǎn)絲或斷路器。如圖7所示，匯流條52是大致Z形的金屬條，從第一端68延伸到相對(duì)端70。相對(duì)端70界定雙觸點(diǎn)72，可以利用緊固件(未示出)將觸點(diǎn)72固定到背板M以使匯流條52 和背板M電互連。匯流條52的末端68在機(jī)架12的輸入端子安裝處76安裝到輸入端子 50。機(jī)架12的內(nèi)部42包括側(cè)面支撐80和中央支撐82。側(cè)面支撐80和中央支撐82 包括多個(gè)模塊導(dǎo)軌84，其界定縱向槽，用于接收模塊16、18中每個(gè)的縱向軌道。中央支撐 82界定內(nèi)部，用于接收?qǐng)?bào)警卡92。報(bào)警卡92安裝到背板M上的報(bào)警卡連接器93。如果面板10采用這種功能，報(bào)警卡92是任選的。每個(gè)模塊16、18包括后部模塊連接器96。背板M包括正面100和相對(duì)的背面 102。正面100上設(shè)置的是多個(gè)配合連接器104，用于電連接到模塊連接器96。現(xiàn)在更詳細(xì)地參考圖9-14，示出了第一電路模塊16。模塊16包括框架200，框架 200包括基部202和具有前凸緣206的前托盤(pán)204。垂直支撐208從基部202向上延伸并且分別為輸出端子單元220和保險(xiǎn)絲222界定多個(gè)開(kāi)口 210、212?；?02還包括側(cè)面226 和縱向軌道228。印刷電路板230連接在模塊連接器96和電路元件之間，電路元件包括輸出端子單元220和保險(xiǎn)絲222。保險(xiǎn)絲夾持器或帶有保險(xiǎn)絲222的塊MO由支撐托盤(pán)241 和捆扎帶M2固定?，F(xiàn)在參考圖15-20，示出了第二電路組件18之一。第二模塊18包括框架300，框架300包括基部302、前托盤(pán)304和前凸緣306。垂直支撐308分別為輸出端子單元320和保險(xiǎn)絲322界定多個(gè)開(kāi)口 310、312?？蚣?00包括側(cè)面幻6和縱向軌道328。印刷電路板 330連接在模塊連接器96和電路元件之間，電路元件包括輸出端子單元320和保險(xiǎn)絲322。利用緊固件(未示出)，通過(guò)每個(gè)模塊中的孔238、338和機(jī)架12的支撐80中的孔66將模塊16、18安裝到機(jī)架12。提供前托盤(pán)204、304以對(duì)功率輸出電纜進(jìn)行電纜管理。 前凸緣206、306還提供了方便的抓取表面。因?yàn)闄C(jī)架12和模塊16、18的模塊化設(shè)計(jì)，方便了部件的修理或替換。如果希望進(jìn)行升級(jí)，可以提供新的模塊。模塊還允許實(shí)現(xiàn)分布式控制功能，例如在冗余(雙饋電)應(yīng)用的情況下。可以在每個(gè)模塊上局部放置冗余二極管或其它控制器。下文結(jié)合圖53巧4描述與使用的可能電路相關(guān)的細(xì)節(jié)。每個(gè)模塊包括期望的電路保護(hù)部件。圖示實(shí)施例中的模塊16是TPA型的保險(xiǎn)絲。 模塊18是GMT型的保險(xiǎn)絲?？梢允褂闷渌ｋU(xiǎn)絲類型或斷路器?，F(xiàn)在參考圖21-52，示出了類似于面板10的配電系統(tǒng)或配電盤(pán)的其它實(shí)施例。在圖21- 中，類似的面板410被示為具有機(jī)架412、第一電路模塊416和兩個(gè)第二電路模塊 418?；蛘?，面板410能夠容納兩個(gè)第一電路模塊416或四個(gè)第二電路模塊418。機(jī)架430包括頂部430和底部432上的氣流開(kāi)口 440。機(jī)架430還包括頂部430 上的前向的地442。像面板10那樣，可以從機(jī)架430移除第一電路模塊416和第二電路模塊418。圖示實(shí)施例中的模塊416是TPA型保險(xiǎn)絲，具有四個(gè)保險(xiǎn)絲，而不是面板10中所示的兩個(gè)。模塊318是GMT型保險(xiǎn)絲，每個(gè)包括四個(gè)保險(xiǎn)絲，而不是上文針對(duì)模塊18所述的三個(gè)。現(xiàn)在參考圖沈-28，擋板480被示為安裝到機(jī)架430的底部432。擋板480與底部 432由間隔體481間隔開(kāi)，以允許利用底部432中的開(kāi)口 440進(jìn)行氣流溝通。擋板480還充當(dāng)氣流阻擋，以阻擋來(lái)自機(jī)架430下方的暖空氣進(jìn)入機(jī)架430，例如來(lái)自安裝于下方的發(fā)熱設(shè)備?，F(xiàn)在參考圖四和30，示出了面板510的另一實(shí)施例。面板510包括與面板410同樣的機(jī)架430以及四個(gè)第二模塊418，每一側(cè)有兩個(gè)。面板510還被示為包括擋板480。擋板480還包括相對(duì)于擋板480其余部分向上定位的前凸緣482。前凸緣482和擋板480的其余部分還可以充當(dāng)電纜盤(pán)，用于容納往返于面板510的電纜或在面板510任一側(cè)的設(shè)備間延伸的電纜。現(xiàn)在參考圖31-39，更詳細(xì)地示出了第一模塊416。模塊416包括框架600，框架 600包括基部602和具有前凸緣606的前托盤(pán)604。前托盤(pán)604包括用于捆扎電纜的穿孔 607。垂直支撐608從基部602向上延伸并且分別為輸出端子單元620和保險(xiǎn)絲622界定多個(gè)開(kāi)口 610、612。基部602還包括側(cè)面擬6和縱向軌道628。兩個(gè)印刷電路板630、631連接在模塊連接器696和包括輸出端子單元620和保險(xiǎn)絲622的電路元件之間。保險(xiǎn)絲夾持器或帶有保險(xiǎn)絲622的塊640由支撐托盤(pán)641和捆扎帶642固定。在基部602和托盤(pán)641 中提供各種開(kāi)口 646以輔助通風(fēng)?，F(xiàn)在參考圖40-48，第二模塊418包括框架700，框架700包括基部702和具有前凸緣706的前托盤(pán)704。提供類似的穿孔707用于在前托盤(pán)704中捆扎電纜。垂直支撐708 分別為輸出端子單元720和保險(xiǎn)絲722界定多個(gè)開(kāi)口 710、712?？蚣?00包括側(cè)面7 和縱向軌道728。印刷電路板730連接在模塊連接器696和電路元件之間，電路元件包括輸出端子單元720和保險(xiǎn)絲722。在基部702中提供各種開(kāi)口 746以輔助通風(fēng)?，F(xiàn)在參考圖38、47和49，示出了電壓斷開(kāi)特征。在工作期間去除模塊可能導(dǎo)致的一個(gè)問(wèn)題是在模塊的連接器696和背板的連接器104之間可能發(fā)生電弧放電。提供電壓斷開(kāi)系統(tǒng)800以在去除模塊之前關(guān)閉模塊的電源，以防止電弧放電。連接器696的管腳806之中的選定管腳808具有縮短的長(zhǎng)度?？s短的管腳808將在電源連接脫離之前脫離。這將提供中斷信號(hào)，中斷信號(hào)將被模塊上諸如微控制器或類似裝置的裝置接收，以激活關(guān)閉流向負(fù)載的電流的電壓斷開(kāi)機(jī)構(gòu)。這將會(huì)防止連接器上的電弧放電并且防止發(fā)生損傷。此外，如果模塊未完全插入，短管腳808將防止激活電壓斷開(kāi)機(jī)構(gòu)并且在完全插入模塊之前保持輸出電流被關(guān)閉。如果模塊未完全插入，將會(huì)顯示可見(jiàn)指示。圖49示出了范例流程圖，示出了電壓斷開(kāi)特征。每個(gè)模塊416、418包括各種可視指示器以指明系統(tǒng)狀況。例如，通過(guò)可視指示器 900為功率、低電壓、保險(xiǎn)絲熔斷和溫度過(guò)高提供可視的指示。如果需要，可以提供功率輸入蓋910和功率輸出蓋920。如圖50-52所示，圖示的面板410、510、1010的各種布置使用的是相同機(jī)架430。 可以使用標(biāo)簽1200、1210、1220根據(jù)每種布置的需要標(biāo)記每個(gè)模塊416、418。如果需要，可以通過(guò)粘合劑將標(biāo)簽1200、1210、1220附著于每個(gè)模塊416、418。盡管圖1-52描述了用于配電盤(pán)的特定構(gòu)造，顯然，也能夠使用其它類型的配電盤(pán)。例如，可以使用其它類型的面板，例如2007年1月17日提交的美國(guó)專利申請(qǐng)No、 11/654, 367中描述的那些面板，在此通過(guò)引用將其公開(kāi)全文并入。現(xiàn)在參考圖53-54，示出了負(fù)載保護(hù)電路，可以在本公開(kāi)的配電單元和面板中實(shí)施該負(fù)載保護(hù)電路。圖53示出了配電電路1000，其中可以使用根據(jù)本公開(kāi)可能實(shí)施例的配電單元。配電電路1000包括配電單元1010，配電單元1010包括至少兩個(gè)功率通道1020、 1030。圖示的每個(gè)功率通道1020、1030都連接到負(fù)載設(shè)備1040，負(fù)載設(shè)備包括負(fù)載裝置 1050和保護(hù)二極管1060、1070。每個(gè)功率通道1010、1020包括負(fù)極化的電源路徑和正極化的返回路徑。在圖示的實(shí)施例中，功率通道1010包括電源路徑Al-和返回路徑Al+，功率通道1020包括電源路徑 Bl-和返回路徑Bi+。對(duì)于每個(gè)功率通道，電源路徑(例如Al-，Bl-)連接到低電壓斷開(kāi)電路1080和保險(xiǎn)絲1090，保護(hù)負(fù)載設(shè)備1040，不受意外配電事件影響。在圖示的實(shí)施例中， 低電壓斷開(kāi)電路1080斷開(kāi)通道連接，停止供應(yīng)比要供應(yīng)給負(fù)載設(shè)備1040的額定或預(yù)期電壓更低的電壓。保險(xiǎn)絲1090防止過(guò)電流事件到達(dá)負(fù)載設(shè)備。在每個(gè)通道的電源路徑也可以包括其它電路保護(hù)設(shè)備。在每個(gè)功率通道1020、1030的返回路徑A1+、B1+，開(kāi)關(guān)電路1100有選擇地允許電流單向通過(guò)，從而阻擋沿反方向(即，正端子連接到電源路徑Al-或B1-，負(fù)端子連接到返回路徑Al+或Bl+)從連接到每個(gè)通道的電池(未示出)流動(dòng)的電流。開(kāi)關(guān)電路1100還防止在對(duì)應(yīng)的電源路徑(和總體通道)不工作時(shí)返回路徑上存在返回路徑電流。例如，開(kāi)關(guān)電路1100防止在通道1030不工作而通道1020工作時(shí)路徑Bl+上的電流，并防止在通道1020 不工作但通道1030工作時(shí)路徑Al+上的電流。圖M示出了開(kāi)關(guān)電路1100的細(xì)節(jié)。開(kāi)關(guān)電路1100充當(dāng)配電盤(pán)的電路保護(hù)系統(tǒng)， 在某些實(shí)施例中，表示“有效-OR”電路布置。開(kāi)關(guān)電路1100連接到來(lái)自負(fù)載(例如圖53 的負(fù)載設(shè)備1040)的多個(gè)返回連接部1110，它們被合并成配電電路的返回路徑1120(例如圖53的路徑Al+或Bi+)。返回路徑1120連接到電池或其它電源的返回或正端子。開(kāi)關(guān)電路1100包括一個(gè)或多個(gè)串聯(lián)布置的晶體管，被圖示為MOSFET器件1130。每個(gè)器件1130 具有源極1132、漏極1134、柵極1136和主體二極管1138。器件1130是并聯(lián)連接的，所有源極1132互連到返回路徑1120，所有漏極1134互連到返回連接部1110，所有柵極1136互連在一起。在圖示的實(shí)施例中，MOSFET器件1130是N溝道增強(qiáng)型MOSFET器件；不過(guò)，也可以使用P溝道MOSFET器件或其它類型的高電流低電壓降器件。
控制電路1150基于返回連接部1110和返回路徑1120處感測(cè)的電壓有選擇地激活MOSFET器件?？刂齐娐钒▋蓚€(gè)感測(cè)管腳1152、1154(分別被示為SENSE+和SENSE-) 和控制管腳1156。感測(cè)管腳1152探測(cè)返回路徑1120處的電壓，管腳IlM探測(cè)返回連接部 1110處的電壓?？刂乒苣_1156連接到互連的柵極1136，基于在感測(cè)管腳1152、1巧4處感測(cè)的電壓有選擇地激活MOSFET器件1130。在工作中，圖53-54的電路被布置成用于大電流應(yīng)用。例如，根據(jù)用于開(kāi)關(guān)電路 1100中的具體部件的選擇，電路能夠支持配電盤(pán)每個(gè)通道流過(guò)大約75-125安培的電流。在工作中，在與開(kāi)關(guān)電路1100相關(guān)聯(lián)的溝道不工作時(shí)，MOSFET器件1130中的主體二極管1138類似于肖特基二極管那樣工作，如果返回連接部1110和返回路徑1120之間的電壓差低于肖特基二極管特性確定的正向電壓，則防止電流流動(dòng)。優(yōu)選選擇主體二極管 1138的正向電壓使其高于類似功率應(yīng)用中一般使用的電壓(類似應(yīng)用中使用的典型肖特基二極管的正向電壓大約為0.35V)。在某些實(shí)施例中，主體二極管1138的正向電壓為大約0. 45V到大約2V。在某些應(yīng)用中，主體二極管的正向電壓為大約0. 9V到大約1. 2V。主體二極管1138的電壓更高，連同存在四個(gè)并聯(lián)連接的MOSFET器件1130，有助于防止在對(duì)模塊斷電時(shí)電流在返回路徑中流動(dòng)。這至少部分是因?yàn)?，與單一、較低電壓的主體二極管相比，要對(duì)多個(gè)更大電壓的主體二極管進(jìn)行正向偏置需要很大的額外能量。更高的電壓降對(duì)應(yīng)于將器件1130用于大電流應(yīng)用，例如配電盤(pán)中時(shí)更大量的熱耗散。由于這種大電流流經(jīng)器件1130，所以在工作期間激活MOSFET器件，以將器件兩端的電壓降降低到幾毫伏，由此顯著減少每個(gè)MOSFET器件處的熱耗散。結(jié)合額外的MOSFET器件1130允許在電路工作期間進(jìn)一步分開(kāi)發(fā)熱元件。在感測(cè)到負(fù)電壓狀況時(shí)，例如反向電池狀況(例如，感測(cè)管腳1152、1巧4兩端的電壓反向)或在兩個(gè)電池源之間探測(cè)到電壓差(例如，其中與具有開(kāi)關(guān)電路1100的通道相關(guān)聯(lián)的電壓源電壓低于連接到負(fù)載的另一通道的電壓)，控制電路1150去激活MOSFET器件 1130，使得主體二極管1138阻擋反向電池電流流到連接到與電路1100相關(guān)聯(lián)的通道的負(fù)載裝置(例如，如圖53所示)。盡管圖示的開(kāi)關(guān)電路1100使用四個(gè)MOSFET器件1130，但電路中可以包括更多或更少器件。額外的器件可能提供更多冗余/故障保險(xiǎn)特性，并且能夠用于劃分通過(guò)每個(gè)器件的電流負(fù)載。額外的器件還可以提供改進(jìn)的熱學(xué)特性，可能允許從MOSFET器件中排除熱沉。此外，優(yōu)選逐一評(píng)定每個(gè)MOSFET器件1130以具有充分大電流容量，以從返回連接部 1110向返回路徑1120傳遞所有可能的電流。上述說(shuō)明、范例和數(shù)據(jù)提供了對(duì)本發(fā)明組成的制造和使用的完整說(shuō)明。由于在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可以實(shí)施很多本發(fā)明的實(shí)施例，因而本發(fā)明涵蓋于所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用于配電盤(pán)的電路保護(hù)系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括配電盤(pán)的通道中連接的晶體管，所述晶體管連接在負(fù)載的返回連接部和返回路徑之間，所述配電盤(pán)包括多個(gè)連接到所述負(fù)載的通道；以及與所述晶體管電并聯(lián)連接的控制電路，所述控制電路被配置成基于觀測(cè)到的所述晶體管兩端的電壓而有選擇地激活所述晶體管，以允許電流通過(guò)所述晶體管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路保護(hù)系統(tǒng)，還包括并聯(lián)連接在所述返回連接部和所述返回路徑之間的多個(gè)晶體管。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路保護(hù)系統(tǒng)，其中所述晶體管為MOSFET晶體管。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電路保護(hù)系統(tǒng)，其中所述MOSFET晶體管為增強(qiáng)型MOSFET晶體管。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路保護(hù)系統(tǒng)，其中所述晶體管包括主體二極管。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電路保護(hù)系統(tǒng)，其中所述主體二極管的正向電壓至少約為 0. 45V。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路保護(hù)系統(tǒng)，其中所述控制電路包括連接到所述晶體管的柵極的控制信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路保護(hù)系統(tǒng)，其中所述控制電路被配置成在所述負(fù)載使用所述通道期間激活所述柵極。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路保護(hù)系統(tǒng)，其中所述控制電路被配置成在探測(cè)到所述通道中的反向電池狀況時(shí)去激活所述柵極。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電路保護(hù)系統(tǒng)，其中所述控制電路被配置成在探測(cè)到所述通道中的負(fù)電壓狀況時(shí)去激活所述柵極。
11.一種可用于配電系統(tǒng)中的配電盤(pán)，所述配電盤(pán)包括多個(gè)通道，每個(gè)通道包括電源路徑和返回路徑，所述返回路徑可通過(guò)所述配電盤(pán)電連接到負(fù)載的返回連接部；以及與所述多個(gè)通道之一相關(guān)聯(lián)的電路保護(hù)系統(tǒng)，所述電路保護(hù)系統(tǒng)包括連接在所述返回連接部和所述返回路徑之間的晶體管；與所述晶體管電并聯(lián)連接的控制電路，所述控制電路被配置成基于觀測(cè)到的所述晶體管兩端的電壓而有選擇地激活所述晶體管，以允許電流通過(guò)所述晶體管。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的配電盤(pán)，還包括多個(gè)電路保護(hù)系統(tǒng)，每個(gè)電路保護(hù)系統(tǒng)與所述多個(gè)通道中的不同的一個(gè)相關(guān)聯(lián)。
13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的配電盤(pán)，其中每個(gè)電路保護(hù)系統(tǒng)包括并聯(lián)連接在所述返回連接部和所述返回路徑之間的多個(gè)晶體管。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的配電盤(pán)，其中所述控制電路具有連接到所述晶體管的柵極的控制信號(hào)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的配電盤(pán)，其中所述控制電路被配置成在所述負(fù)載使用所述通道期間激活所述柵極。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的配電盤(pán)，其中所述控制電路被配置成在探測(cè)到所述通道中的反向電池狀況時(shí)去激活所述柵極。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的配電盤(pán)，其中所述控制電路被配置成在探測(cè)到所述通道中的負(fù)電壓狀況時(shí)去激活所述柵極。
18.—種在配電盤(pán)中提供電路保護(hù)的方法，所述方法包括感測(cè)返回路徑和返回連接部之間連接的晶體管兩端間高于閾值的電壓，所述返回連接部被配置成接收通往負(fù)載的連接；以及在感測(cè)到所述晶體管兩端間高于閾值的電壓時(shí)，利用與所述晶體管并聯(lián)連接的控制電路激活所述晶體管。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括 感測(cè)所述晶體管兩端間低于閾值的電壓；以及在感測(cè)到所述晶體管兩端間低于閾值的電壓時(shí)，利用所述控制電路去激活所述晶體管。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，還包括 利用所述控制電路感測(cè)反向電池狀況；以及在感測(cè)到所述反向電池狀況時(shí)，利用所述控制電路去激活所述晶體管。
21.一種配電盤(pán)，包括包括頂部、底部、前面、后面和兩側(cè)的機(jī)架；所述機(jī)架上的多個(gè)功率輸入連接，每個(gè)功率輸入連接包括源輸入連接和返回輸入連接；所述機(jī)架上的多個(gè)功率輸出連接，每個(gè)功率輸出連接包括源輸出連接和返回輸出連接，每個(gè)功率輸出連接通過(guò)所述機(jī)架連接到所述功率輸入連接；以及所述功率輸出連接中的至少一個(gè)和功率輸入連接之間連接的保護(hù)電路，所述保護(hù)電路包括連接在所述返回輸出連接和所述返回輸入連接之間的晶體管；以及與所述晶體管電并聯(lián)連接的控制電路，所述控制電路被配置成基于觀測(cè)到的所述晶體管兩端的電壓而有選擇地激活所述晶體管，以允許電流通過(guò)所述晶體管。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的配電盤(pán)，其中所述多個(gè)功率輸入連接位于所述機(jī)架的前
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的配電盤(pán)，其中所述多個(gè)功率輸出連接位于所述機(jī)架中安裝的模塊上。
全文摘要
公開(kāi)了一種用于配電盤(pán)的電路保護(hù)系統(tǒng)。所述電路保護(hù)系統(tǒng)包括配電盤(pán)通道中連接的晶體管，所述晶體管連接在負(fù)載的返回連接部和返回路徑之間，所述配電盤(pán)包括多個(gè)連接到所述負(fù)載的通道。所述電路保護(hù)系統(tǒng)還包括與所述晶體管電并聯(lián)連接的控制電路，所述控制電路被配置成基于觀測(cè)到的所述晶體管兩端的電壓而有選擇地激活所述晶體管，以允許電流通過(guò)所述晶體管。
文檔編號(hào)H02J1/10GK102210078SQ200980144626
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2009年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月9日
發(fā)明者J·C·科菲 申請(qǐng)人:Adc電信公司