專利名稱：用于過載保護的電路、方法及系統(tǒng)的制作方法
用于過載保護的電路、方法及系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明大體涉及電源中的過載保護。更具體地，本發(fā)明涉及獨立權(quán)利要求前序部分所公開的內(nèi)容。本發(fā)明特別在向電容性負載供電方面具有優(yōu)勢的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
諸如開關(guān)式電源的電源被用于向諸如蜂窩通信系統(tǒng)中的基站這樣的各種電子裝置提供直流(DC)供應(yīng)。對于電源，電子裝置是一般包括電容性負載構(gòu)件的負載。當具有特定工作電壓的電力被連接至這樣的負載，初始形成高電流以對電容性負載構(gòu)件(capacitiveload component)進行充電。這樣的高電流可能超過電源的電流輸出額定值,這可能引起電源的電力構(gòu)件被損壞。過高的負載電流的另一原因可能是負載中的短路或其他故障。也可能是負載并不與電源額定值匹配。為了在這種情況下保護電源，可使用過載保護。在電源的輸出處檢測到過電流值的情況下，這些電路限制和/或斷開供應(yīng)至負載的電流。
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的過載保護電路。電路被連接在電源的電力輸出線-VsumY和負載的電力輸入線-Vujad之間。R被用在圖中以標注負載的電阻性部分，C被用于標注負載的電容性部分。電路具有諸如FET晶體管這樣的開關(guān)元件Q，以及用于控制晶體管的柵極并由此控制向負載的電流供應(yīng)的控制單元?？刂茊卧秒娏鱾鞲衅?8監(jiān)控供應(yīng)電流。當晶體管被接通，供應(yīng)電流通過晶體管流至負載。當電流超過預定限制，控制單元的輸出16控制晶體管來減少電流。晶體管Q因此也被用于供應(yīng)電流的線性控制。
然而，該現(xiàn)有技術(shù)的解決方案也有某些缺點。不超過晶體管的安全工作域(S0A)，晶體管就不能長時間地消耗高功率。如果超過了晶體管的S0A，就有晶體管被損壞的風險。從而降低了裝置的可靠性。另一缺點是，提供開關(guān)晶體管的線性控制要求更復雜結(jié)構(gòu)的控制電路。還存在這樣的線性控制不穩(wěn)定的潛在風險。
圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一過載保護電路。該電路具有在電源和負載之間的第一開關(guān)元件Q1。過載保護電路還具有第二開關(guān)元件Q2，第二開關(guān)元件Q2與功率電阻器Rl串聯(lián)。開關(guān)元件由控制電路25控制。當電源接通至負載時，第二開關(guān)元件首先被控制線27接通，使電流流經(jīng)第二開關(guān)元件Q2和功率電阻器Rl。電流被電阻器限制以便避免過大值的電流。在負載電容被初始充電之后，第一開關(guān)元件被控制線26接通，使電流可以通過第一開關(guān)元件直接流至負載。例如，可能存在在接通第二和第一開關(guān)元件之間設(shè)置的固定延遲。
根據(jù)圖2的現(xiàn)有技術(shù)的過載保護電路也存在某些缺點。首先，當電流通過電阻器Rl供應(yīng)時，負載電壓并未達到標稱值。因此，可能的是當?shù)谝婚_關(guān)晶體管接通時，仍存在高充電電流。
第二，功率電阻器在電力啟動期間可能消耗大量的能量。因此，功率電阻器必須具有高額定功率。這樣的功率電阻器具有大尺寸并從而要求更大的空間。這也是相對較貴的構(gòu)件，進而增加了裝置的制造成本。功率電阻器的所要求的電阻和額定功率還取決于電源和負載的要求。因此，需要提供具有不同構(gòu)件的多個版本的過載保護電路。
圖2的電路還要求兩個電力切換元件和用于兩個元件的對應(yīng)的控制電路。這進一步增加了裝置的復雜性和產(chǎn)品成本。
在諸如通信系統(tǒng)的電子系統(tǒng)中，常常需要向該系統(tǒng)的多個裝置供應(yīng)不同電壓的電力。對于每個供應(yīng)連接都需要過載保護電路，因此所要求的過載保護電路的數(shù)量很大。對于不同負載裝置和每個裝置的不同供應(yīng)輸入也常常需要不同特性的過載保護電路。進一步地，由于故障可能引起大部分的電子系統(tǒng)變得無法工作，所以過載保護電路的高可靠性很重要。如上所述，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的過載保護電路無法以期望的方式滿足這些要求。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種用于不同應(yīng)用的過載保護電路，其中，現(xiàn)有技術(shù)的所述缺點將被克服或減少。因此，本發(fā)明的目的是實現(xiàn)具有高可靠性、可用較少產(chǎn)品成本實現(xiàn)的并可適應(yīng)電源和負載的各種要求的過載保護。
本發(fā)明的目的是通過提供一種具有與開關(guān)元件串聯(lián)耦接的電感器的過載保護電路。開關(guān)元件被控制為通過電感器向負載提供電流直到達到已確定的電流限制。在實現(xiàn)電流限制之后，開關(guān)元件被控制為斷開狀態(tài)，之后，電感器的慣性電流(freewheelingcurrent)被引導通過與開關(guān)元件并聯(lián)稱接的電壓依賴元件。
更具體地，本發(fā)明的目的是通過在電源和負載之間提供用于過載保護的電路實現(xiàn)的，該電路包括:
可控開關(guān)元件，串聯(lián)連接在電源輸出和負載輸入之間，
傳感器，用于直接或間接測量開關(guān)元件的電流，
控制器件，用于基于所測量的電流控制開關(guān)元件，
所述電路的特征在于過載保護進一步包括:
電感器，與開關(guān)元件串聯(lián)連接，以及
電壓依賴元件，與開關(guān)元件并聯(lián)連接，
其中，
控制器件，當所測量的電流高于確定的觸發(fā)閾值時被用于斷開開關(guān)元件，以及
在開關(guān)元件的斷開狀態(tài)期間，電感器的電流被配置為流過電壓依賴元件。
本發(fā)明還涉及用于提供對電源的過載保護的方法，其中，
電流被通過可控開關(guān)元件從電源引導至負載，
測量開關(guān)元件的電流，基于所測量的電流控制開關(guān)元件，
該方法的特征在于:
供應(yīng)電流還被弓丨導通過電感器，所述電感器被與開關(guān)元件串聯(lián)連接，
觸發(fā)閾值被存儲在控制器件中，
將開關(guān)元件的所測量的電流與觸發(fā)閾值比較，
當電流值超過閾值時，開關(guān)元件被斷開，
在開關(guān)元件斷開之后，負載電流被引導通過電壓依賴元件，所述電壓依賴元件與開關(guān)元件并聯(lián)連接。
本發(fā)明進一步涉及用于向負載提供電力的系統(tǒng)，其中，該系統(tǒng)具有:一個或多個電源，帶有供應(yīng)電力至負載的電力輸入的電力輸出；以及過載保護電路，連接在多個電源輸出和負載輸入之間，該系統(tǒng)的特征在于過載保護電路中的至少一個是根據(jù)本發(fā)明的電路。
根據(jù)本發(fā)明的一種實施方式，由于超出觸發(fā)閾值而斷開開關(guān)元件后，在經(jīng)過預定的延遲之后開關(guān)元件被接通。只要充電電流超過觸發(fā)閾值，將開關(guān)元件接通和斷開的循環(huán)就被重復多次。例如，延遲是可固定的、可編程的或可控的?？勺冄舆t可通過滯后控制、適應(yīng)性控制等被確定。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，過載保護電路還具有用于例如在連續(xù)過載情況下斷開電力的跳閘功能。在跳閘功能中，電流強度值和對應(yīng)的跳閘閾值時間長度被存儲在控制器件中。開關(guān)元件的電流被測量，時間窗內(nèi)的超出所存儲電流強度的時間被監(jiān)控。如果關(guān)于任何電流強度，超過跳閘閾值時間，則開關(guān)元件被控制器件斷開。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，觸發(fā)閾值數(shù)據(jù)和/或跳閘數(shù)據(jù)通過電路的接口被存儲在控制器件中。這些數(shù)據(jù)可在過載保護電路的安裝的預先、期間或之后存儲?？筛鶕?jù)電源輸出和負載輸入的要求確定數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一種實施方式中，電路的接口也被用于獲得與過載保護電路的工作狀態(tài)/或歷史有關(guān)的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，過載保護電路還包括用于測量從電源接收的電壓或供應(yīng)至負載的電壓的器件。所測量的電壓信息可被用于開關(guān)元件的控制。所測電壓值還可與關(guān)于允許的電壓范圍的所存信息進行比較，如果所測電壓值超出所允許范圍，則控制器件可斷開電力。
根據(jù)本發(fā)明的另一實施方式，過載保護電路還包括用于測量過載保護電路的周邊溫度和/或構(gòu)件溫度的器件。所測溫度值可與關(guān)于允許的溫度范圍的所存信息進行比較，如果所測溫度值超出所允許的范圍，則控制器件可斷開電力。
根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方式在從屬權(quán)利要求中加以描述。
本發(fā)明相比于現(xiàn)有解決方案具有實質(zhì)性優(yōu)勢。電路的開關(guān)元件不是用于電流的線性控制。因此，開關(guān)元件中的電力消耗小。而且，在電壓依賴元件的電力消耗的各單個期間短。因此，提供電力構(gòu)件工作在安全工作區(qū)間的過載保護電路是可行的。因此，可以實現(xiàn)過載保護電路和電源的高可靠性。
電路的控制單元可被編程以實現(xiàn)作為閾值電流、延遲和/或電壓的函數(shù)的最優(yōu)開關(guān)。沒有必要擁有具有不同構(gòu)件的多個版本的過載保護電路，相同的電路可適用于具有不同要求的大范圍的電源和負載。
根據(jù)本發(fā)明的過載電路可由少量電力構(gòu)件和控制構(gòu)件實現(xiàn)，因此可經(jīng)濟地制作電路。


本發(fā)明所述和其他優(yōu)點將通過下面的詳細描述并參考所公開的示圖變得明顯，其中
圖1示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的過載保護電路；
圖2示出了根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的另一種過載保護電路；
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性過載保護電路；
圖4a和圖4b示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性過載保護方法的流程圖5a示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性過載保護電路中的小負載電容充電期間的電阻器電壓和電流；
圖5b示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性過載保護電路中的大負載電容充電期間的電阻器電壓和電流；
圖6示出了作為電流強度的函數(shù)的最大時間長度的曲線圖；以及
圖7示出了包括根據(jù)本發(fā)明的多個過載保護電路的示例性電源系統(tǒng)的框圖。
具體實施方式
在圖1和圖2中描述了本說明書的現(xiàn)有技術(shù)部分。
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性過載保護電路。電源在地線GND端和負電壓輸出-VsumJ^之間提供輸出電壓。電源提供電力至具有地線GND端和負電壓輸入-Vumd端的負載。在圖中使用R來標示電阻性負載，使用C來標示電容性負載。
過載保護電路具有開關(guān)元件Q，例如為諸如MOSFET或IGBT的功率半導體。利用控制器件35控制開關(guān)晶體管，控制器件35具有連接至開關(guān)晶體管的柵極G的控制輸出36。過載保護電路具有與開關(guān)元件Q串聯(lián)的電感器L。在圖3的電路中，開關(guān)元件的源極S被連接至電源的負端_VsumY，開關(guān)元件的漏極D被連接至電感器L的第一端，電感器L的第二端被連接至負載的負輸入端當開關(guān)元件Q處于導通狀態(tài)(接通)時，供應(yīng)電流流過開關(guān)元件和電感器到達負載。
電路還具有電壓依賴元件Z，其電流是該元件兩端電壓(跨該元件的電壓)的非線性函數(shù)。電壓依賴元件可由例如金屬氧化物變阻器實現(xiàn)。當電壓依賴元件兩端電壓小時，通過該元件的電流小，且對于電路函數(shù)來說可被忽略。當電壓依賴元件兩端的電壓超過了該元件的鉗位電壓u時,該元件的電流快速升高。電壓依賴元件連接至開關(guān)元件Q的源極S端和漏極D端從而與其并聯(lián)。由此，電壓依賴元件防止開關(guān)元件兩端電壓升高至遠高于電壓依賴元件的鉗位電壓。鉗位電壓被選擇為遠低于開關(guān)元件的擊穿電壓，從而電壓依賴元件保護開關(guān)元件過載。盡管變阻器適于作為電壓依賴元件，但也可使用具有鉗位電壓的其他類型的便捷構(gòu)件(fast component),例如齊納二極管或其他電壓抑制構(gòu)件。
過載保護電路具有用于測量供應(yīng)至負載的電流的電流傳感器38。電流傳感器可放置在開關(guān)元件的源極端或漏極端，或其可被放置在電源和過載保護電路之間的-vsumY引線處、或在過載保護電路和負載之間的-v_引線處。然而，也可在諸如電源和負載之間的地線引線的其他點處測量負載電流。
電流傳感器38連接至使用所感應(yīng)的電流值的信息控制開關(guān)元件Q的控制器件35?？刂破骷?5可由諸如微控制器的處理器以及合適的輸入/輸出接口電路實現(xiàn)。
進一步參照圖4a、圖4b、圖5a和圖5b來接著描述圖3電路的工作。圖4a示出了用于通過使用觸發(fā)閾值控制提供過載保護的示例性方法的流程圖。首先在步驟(phase)40中，檢驗過載保護電路是否由于超出了最大負載電流而處于跳閘狀態(tài)。跳閘狀態(tài)的信息接收自電路的跳閘控制處理。如果發(fā)生了跳閘，觸發(fā)控制功能被暫停直至跳閘狀態(tài)被重設(shè)為正常。
在步驟41中，開關(guān)元件Q被接通。負載可繼續(xù)連接至過載保護電路，從而開關(guān)元件接通時供應(yīng)電壓被施加至負載?？?選地，負載可包括將負載連接至過載保護電路的獨立的電力開關(guān)。
在步驟42中，供應(yīng)電流由電流傳感器38測量。控制器件35接收傳感器信號并將信號轉(zhuǎn)換為所測電流值。控制器件進一步將所測電流值與步驟43中預定的觸發(fā)閾值比較。如果負載具有實質(zhì)的(substantial)電容性負載構(gòu)件,所測電流值可能超過觸發(fā)閾值,開關(guān)元件在步驟44斷開。當開關(guān)元件斷開時，由于存儲在電感器中的電感能量，電流繼續(xù)流過電感器L。這引起了在P點連接至開關(guān)元件和電壓依賴元件的電感器端的電壓升高。電壓依賴元件Z兩端的電壓達到鉗位電壓，在這之后負載電流開始流過電壓依賴元件Z。
開關(guān)元件Q在預定的時間段內(nèi)保持斷開。這通過在步驟45中應(yīng)用預定的延遲來實現(xiàn)，在這之后，控制處理返回步驟40以便檢查是否發(fā)生跳閘。只要所測電流超過步驟43中的觸發(fā)閾值或過載保護電路跳閘，就重復步驟40至步驟45。例如，延遲可以是固定的、可編程的或可控的?？勺冄舆t可通過滯后控制、適應(yīng)性控制等被確定。
圖5a和圖5b不出了在負載電容充電期間作為時間(橫軸)的函數(shù)的電流和電壓(縱軸)的示例性曲線圖。圖5a示出流過開關(guān)元件的電流的曲線圖51a和開關(guān)晶體管Q、電感器和電壓依賴元件Z的連接點P的電壓的曲線圖52a。圖5a示出負載電容小的情況，例如25 μ F。對負載電容充電所需的峰值電流55a并未超過觸發(fā)閾值，因此開關(guān)元件在充電期間不斷開。
圖5b示出了負載電容大的情況，例如1000yF。圖5b示出了流過開關(guān)元件的電流的曲線圖51b和負載處的電壓的曲線圖52b。由于大負載電容，電流超過點55b處的觸發(fā)閾值，開關(guān)元件因此被斷開。將開關(guān)元件接通和斷開的過程被重復幾次直到負載電容充電，在這之后負載電流穩(wěn)定為其標稱值。
圖4b示出了用于在根據(jù)本發(fā)明的過載保護電路中實現(xiàn)跳閘控制的示例性方法的流程圖。最初，確定哪些電流階躍(current step)被監(jiān)控和哪些是被用作跳閘閾值的時間長度。之后，在步驟46中測量開關(guān)元件的電流。與用于觸發(fā)控制的測量方法相同的電流測量方法可被用于跳閘控制。
當電流超過電流階躍，那么例如監(jiān)控電流階躍的超出在特定的時間窗口內(nèi)發(fā)生了多長時間。在步驟48中，檢查是否所述時間長度超過了被定義用于所監(jiān)控電流階躍的時間閾值。如果沒有超過時間閾值，那么電流測量和時間測量繼續(xù)。如果超過時間閾值，在步驟49中，開關(guān)元件被控制器件35斷開，這意味著過載保護電路跳閘。跳閘狀態(tài)的信息也被用于觸發(fā)控制以便防止在跳閘情況下接通開關(guān)元件。
超過跳閘閾值意味著發(fā)生了過載情況，如果繼續(xù)供電，可能損壞電源。因此，開關(guān)元件并不自動地再接通。為了在跳閘之后再次將電力接通至負載，例如，可能必需在控制器件重置跳閘狀態(tài)。
應(yīng)注意有多種可能來實施跳閘監(jiān)控。電流階躍數(shù)可以是例如六，但其也可以更高或更低。在電流測量中的取樣時間可以是例如1ms，但其也可以更高或更低。這些參數(shù)可以是可編程的。
優(yōu)選對跳閘監(jiān)控應(yīng)用測量時間窗口。這樣的時間窗口可具有例如一秒的長度。然后，記錄和積累在時間窗口期間所監(jiān)控電流強度的超出。如果在時間窗口內(nèi)超過任何電流強度的時間閾值，則斷開開關(guān)元件(即跳閘)。在時間窗口結(jié)束之后，超過電流強度的所記錄的時間值被重置，超過的電流強度的積累時間值為O的情況下開始新的時間窗口。當下一次超過電流強度時，可以開始新的時間窗口。也可以自動重復時間窗口。
可選的是,可以應(yīng)用滑動時間窗口(sliding time window)。在這種情況下,從在最近的時間窗口內(nèi)記錄的數(shù)據(jù)積累超出電流強度的所記錄的時間長度。這種過程更精確，但其要求更效率的數(shù)據(jù)處理。
上面將觸發(fā)監(jiān)控和跳閘監(jiān)控的處理描述為平行處理?？蛇x地，也可以采用順序處理的實現(xiàn)方法。
圖6示出了作為電流值的函數(shù)的最大時間長度的示例性曲線圖61。橫軸標示了時間長度，縱軸標示了瞬時電流值和電源的標稱的額定電流值之間的比率。圖6的曲線圖由 ETSI (European Telecommunications Standards Institute)標準 EN300132-2 確定。曲線圖示出了通信設(shè)備在標稱電壓和最大負載時的最大涌浪電流。為了避免超過曲線圖中的值，優(yōu)選使用比曲線圖中所示更小的用于跳閘閾值的時間長度值。曲線圖中的時間值和過載保護裝置的跳閘閾值之間的差取決于過載保護裝置的電流測量精度、時間分辨率(timing resolution)等。
圖7示出了用于向八個負載91到98供電的示例性系統(tǒng)。負載91和93到97具有一個電力輸入，負載92具有兩個電力輸入,而負載98具有三個電力輸入。系統(tǒng)具有含有三個輸出V1、V2和V3的第一電源71。第一電源為負載91和92提供電力。第二電源72具有兩個輸出V4和V5。第二電源為負載93和94提供電力。第三電源73具有一個電力輸出V6，為三個負載95、96和97提供電力。第四電源74具有一個輸出，為單負載98的三個電力輸入提供電力。負載91到95的六個電力連接分別具有一個獨立的負載保護電路0L1-0L6。負載96和97具有共用負載保護電路0L7。負載98具有用于兩個電力輸入的一個過載保護電路0L8和用于第三電力輸入的另一個過載保護電路0L9。
應(yīng)注意系統(tǒng)中電源、過載保護電路或負載的數(shù)量任何情況下都不限于所提到的數(shù)量。系統(tǒng)因此可以有一個或多個電源，電源可以有一個或多個電源輸出。一個過載保護裝置可從一個或多個電源的一個或多個輸出處接收電力。一個過載保護電路可為一個或多個負載提供電力，而負載可具有一個或多個電力輸入。更進一步地，一個負載可從一個或多個負載保護電路接收電力。優(yōu)選的是過載保護電路的輸入和輸出具有公共的地線。
過載保護電路可由串聯(lián)或并聯(lián)的控制接口 80編程。過載保護電路可具有用于獨立控制的獨立地址。對于過載保護電路的遠程控制，也可以配置有線或無線的數(shù)據(jù)傳輸?？刂戚斎霐?shù)據(jù)可包括例如觸發(fā)閾值、延遲值和跳閘閾值數(shù)據(jù)?？刂戚敵鲋悼砂P(guān)于過載保護電路的工作的例如狀態(tài)和歷史信息。例如也可以使用遠程控制來接通/斷開裝置。
過載保護電路可例如在制造期間初始編程，和/或其可在安裝和維護期間本地編程，和/或其可從中央控制設(shè)備遠程編程。過載保護電路可發(fā)送歷史、狀態(tài)和測量信息至這樣的遠程控制中心。過載保護電路還可以傳輸其狀態(tài)和其他可能的信息至所連接的電源的處理器。這樣，如果電源輸出處的過載保護電路跳閘，電源可被斷開。
在本專利說明書中，過載保護電路的其他各個構(gòu)件的結(jié)構(gòu)并沒有更詳細地加以表述，因為使用上面的描述和本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知常識可以實現(xiàn)這些結(jié)構(gòu)。諸如開關(guān)元件、電感器和電壓依賴元件的各個元件可以包括一個構(gòu)件或可以包括兩個以上的構(gòu)件。構(gòu)件類型已作為示例被提及，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠想到提供上述功能的多種可替代構(gòu)件類型。
過載保護電路的控制功能可由諸如ASIC電路的模擬電路實現(xiàn)，從而得到簡單的實施方案。然而，為了實現(xiàn)更多高級功能，優(yōu)選的是數(shù)字實現(xiàn)方式。當使用微控制器/處理器時，電路要求在裝置中執(zhí)行的合適的處理器程序。為了將已知裝置或系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為根據(jù)本發(fā)明的設(shè)備，除了硬件修改，還需要將指示微處理器執(zhí)行上述功能的一組機器可讀指令存儲入存儲器件中。當結(jié)合本發(fā)明申請的教導，將這樣的指令包括入和存儲入存儲器涉及本領(lǐng)域技術(shù)人員能力內(nèi)的技術(shù)。
上面，僅描述了根據(jù)本發(fā)明的解決方案的一些實施方式。在本權(quán)利要求書所規(guī)定范圍的框架內(nèi)，通過使用的實現(xiàn)方式和范圍的細節(jié)的修改，根據(jù)本發(fā)明的原理可容易地被修改。
例如，上面描述的實施方式包括基于觸發(fā)和跳閘功能控制的數(shù)字微處理器。不過，可選的是還可以使用例如帶有合適濾波器的模擬電路來實現(xiàn)觸發(fā)和/或跳閘功能。
盡管已通過負載具有電容性負載構(gòu)件的實施方式描述了本發(fā)明，但根據(jù)本發(fā)明的過載保護電路顯然適用于帶有任何負載阻抗的負載。
本發(fā)明可被應(yīng)用于針對各種用途的直流(DC)電源，例如電信系統(tǒng)、電動車應(yīng)用、太陽能電池板等。
權(quán)利要求
1.一種在電源和負載之間的過載保護電路，所述電路包括: 可控開關(guān)元件(Q)，串聯(lián)連接在電源輸出(-Vsuppw)和負載輸入(-Vumd)之間， 傳感器(38)，用于直接或間接測量所述開關(guān)元件的電流， 控制器件(35 )，用于基于所測量的電流控制所述開關(guān)元件， 所述電路的特征在于，所述過載保護進一步包括: 電感器(L)，與所述開關(guān)元件串聯(lián)連接，以及 電壓依賴元件(Z )，與所述開關(guān)元件并聯(lián)連接， 其中， 所述控制器件(35)，被用于當所測量的電流高于確定的觸發(fā)閾值時斷開所述開關(guān)元件(Q)，以及 在所述開關(guān)元件的斷開狀態(tài)期間，所述電感器(L)的電流被配置為流過所述電壓依賴元件(Z)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過載保護電路，其特征在于，所述控制器件用于在由于超出所述觸發(fā)閾值而斷開所述開關(guān)元件之后，經(jīng)過延遲后，接通所述開關(guān)元件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過載保護電路，其特征在于，所述電壓依賴元件(Z)是金屬氧化物變阻器，
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過載保護電路，其特征在于，所述開關(guān)元件(Q)包括至少一個功率半導體。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過載保護電路，其特征在于，所述控制器件(35)包括可編程微控制器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過載保護電路，其特征在于，所述控制器件包括含有電流強度值和跳閘閾值時間長度的對應(yīng)值的所存儲的數(shù)據(jù)，并且所述控制器件用于監(jiān)控在預定的時間窗口內(nèi)超過各個電流強度的時間，并監(jiān)控可能的超過跳閘閾值時間長度。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的過載保護電路，其特征在于，所述控制器件用于在超過跳閘閾值時間長度的情況下斷開所述開關(guān)元件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過載保護電路，其特征在于，所述控制器件(35)具有用于傳輸觸發(fā)數(shù)據(jù)、跳閘數(shù)據(jù)和/或程序數(shù)據(jù)以存儲在所述控制器件中和/或遠程控制所述電路和/或監(jiān)控所 述電路的參數(shù)的接口。
9.一種用于對電源提供過載保護的方法，其中， 電流通過可控開關(guān)元件(Q)從電源引導至負載， 測量所述開關(guān)元件的電流(42)，并基于所測量的電流控制所述開關(guān)元件， 所述方法的特征在于: 還將供應(yīng)電流引導通過電感器，所述電感器與所述開關(guān)元件串聯(lián)連接， 將觸發(fā)閾值存儲在控制器件(35)中， 將所述開關(guān)元件的所測量的電流與所述觸發(fā)閾值比較， 當所述電流值超過所述閾值(43)時，斷開所述開關(guān)元件(44)， 在斷開所述開關(guān)元件之后，將負載電流引導通過電壓依賴元件(Z)，所述電壓依賴元件與所述開關(guān)元件并聯(lián)連接。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，在由于超過所述觸發(fā)閾值而斷開所述開關(guān)元件之后(44 )，經(jīng)過延遲后(45 )，接通所述開關(guān)元件。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，存儲電流強度值和跳閘閾值時間長度的對應(yīng)值，監(jiān)控超過各個電流強度的時間，以及檢測在預定時間窗口內(nèi)可能的超出所述跳閘閾值時間長度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，如果在預定的時間窗口內(nèi)超過所述跳閘閾值時間長度，斷開所述開關(guān)元件。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，將所述閾值數(shù)據(jù)、跳閘數(shù)據(jù)和/或程序數(shù)據(jù)傳輸至所述控制器件。
14.一種用于向一個或多個負載提供電力的系統(tǒng)，其中，所述系統(tǒng)具有:一個或多個電源，具有供應(yīng)電力至所述負載的電力輸入的電力輸出；以及一個或多個過載保護電路，連接在多個所述電源輸出和所述負載輸入之間，所述系統(tǒng)的特征在于所述過載保護電路中的至少一個是根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括多個過載保護電路，并且所述過載保護電路基于獨立的電 源輸出和負載輸入的要求而具有獨立的觸發(fā)閾值數(shù)據(jù)和/或跳閘閾值數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明大體涉及在電力供應(yīng)中用于過載保護的電路、方法及系統(tǒng)。本發(fā)明特別在向電容性負載供應(yīng)電力方面具有應(yīng)用優(yōu)勢。在現(xiàn)有技術(shù)的電路中，充電電流通過線性工作晶體管或通過功率電阻器被引導至電容負載。因此，現(xiàn)有技術(shù)的電路常有超過功率晶體管安全操作區(qū)間的危險，或需要帶有大量構(gòu)件的電路。根據(jù)本發(fā)明的過載保護電路具有與開關(guān)元件(Q)串聯(lián)耦接的電感器(L)。測量負載電流(35、38)，并且控制開關(guān)元件(Q)(35、36)經(jīng)由電感器(L)來向負載供應(yīng)電流直到達到確定的電流限制。在達到電流限制后，開關(guān)元件(Q)被控制為斷開狀態(tài)，在這期間電感器(L)的慣性電流被引導通過電壓依賴元件(Z)。
文檔編號H02H3/08GK103138228SQ20121051844
公開日2013年6月5日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月5日
發(fā)明者伊爾波·尼索嫩 申請人:依弗有限公司