本發(fā)明涉及一種用于高電流脈沖電源的短路控制。

背景技術：

在使用電池或其他蓄電裝置作為主電源的應用中，通常包括用以判定電源中是否存在短路故障的短路檢測。當檢測到短路時，短路檢測電路還能夠?qū)㈦娫磁c負載隔離，從而防止負載經(jīng)歷能夠干擾負載操作的過載故障電流。另外，經(jīng)常包括用以在主電源由于短路故障而與負載隔離時繼續(xù)向負載提供功率的備用電源。使用備用電源的系統(tǒng)還包括用于檢測所連接的備用電源中的短路的檢測電路。附加檢測電路的包括給這些系統(tǒng)的構造增加了重量和成本。

一種標準短路檢測方法使用與控制器結合的電流傳感器來檢測電源的輸出電流何時超過電流閾值。當輸出電流超過電流閾值時，控制器確定存在短路并將電源隔離。該閾值設定為預期的短路電流，其高于用于標準操作的電流。

技術實現(xiàn)要素：

公開了一種用于控制高電流脈沖電源的方法。該方法使用電流傳感器來檢測負載電流；并且當負載電流超過電流量值閾值達到大于過載電流持續(xù)時間閾值的持續(xù)時間時，將電源與負載隔離。

還公開了一種具有電聯(lián)接到開關驅(qū)動器的控制器的電源電路。該電源電路還具有多個功率通道，所述功率通道中的每一個將多個電源中的一個連接到負載功率輸入并且所述功率通道中的每一個電聯(lián)接到該開關驅(qū)動器。電源電路還具有連接到負載功率輸入和控制器的電流傳感器。該電流傳感器能夠檢測負載輸入電流并將該負載輸入電流通信到控制器。

從下文的說明書和附圖能夠最好地理解本公開的這些和其他特征，下文是簡要描述。

附圖說明

圖1示意性示出了用于具有主和備用電源的電氣系統(tǒng)的電源電路以及短路檢測方案。

圖2是圖示用于檢測高電流脈沖電源系統(tǒng)中的短路的方法的流程圖。

具體實施方式

一些電氣系統(tǒng)使用高量值的電流脈沖來運行。在這些系統(tǒng)中，預期的短路電流能低于高量值電流脈沖的量值。當期望的電流具有超過預期短路電流的脈沖量值時，已知的短路檢測電路能導致錯誤的短路檢測。

圖1示意性示出了高電流脈沖電源電路100。電源電路100包括主電源110和副（備用）電源120。電源110、120中的每一個具有連接到對應開關電路130的輸出功率線112、122并且可以是任意已知類型的電源。在一個實例中，電源110、120中的每一個是一個或多個電池。將輸出功率線112、122和開關電路130的組合稱為功率通道116、126。開關電路130中的每一個能夠?qū)妮敵龉β示€112、122連接到向負載140提供功率的負載功率輸入142。開關電路130通過開關驅(qū)動器150控制，而該開關驅(qū)動器150繼而通過微控制器160（可替代地，稱為控制器160）控制。電流傳感器170監(jiān)控在負載功率輸入142上流入負載140中的電流，并且向微控制器160提供控制信號172，從而向微控制器160提供流入負載140中的電流的量值。電源110、120中的每一個還包括與微控制器160的控制連接114、124?？刂七B接114、124允許控制器160檢測諸如剩余功率的電源統(tǒng)計?？刂破?60還能夠控制從電源110、120的功率輸出。

在標準操作中，每個電源110、120經(jīng)由功率通道116、126連接到負載140。每個功率通道116、126內(nèi)的開關裝置130配置為使得它能夠中斷輸出功率線112、122。電源110、120中的每一個通過其對應的功率通道116、126連接到負載功率輸入142，從而允許控制器160將任何具有短路故障的電源110、120隔離。

當負載140需要周期性的高電流負載尖峰脈沖(spike)用于正常操作時，標準短路檢測技術將錯誤地對每個電流尖峰脈沖報錯，并因此是不適當?shù)摹４娴?，圖1中示出的控制器160利用電流傳感器170和一對電流閾值來確定何時存在短路。以實例的方式，電流傳感器170能是霍耳效應傳感器。

電流傳感器170檢測負載功率輸入142處的電流的量值并且確定該電流是否超過電流量值閾值。該電流量值閾值設定為預期的短路輸出電流，并且只要超過該預期的短路輸出電流就報錯（trip）。當超過電流量值閾值時，控制器160確定已超過該電流量值閾值多久，并將超過電流量值閾值的持續(xù)時間與過載電流持續(xù)時間閾值相比較。當電流量值閾值和持續(xù)時間閾值均被超過時，控制器160確定存在短路故障。這樣，控制器160能夠?qū)⒊^電源110、120的預期短路電流的期望的高電流負載尖峰脈沖與由電源110、120或負載140內(nèi)的短路導致的連續(xù)故障電流區(qū)別開來。

通過將電流傳感器170定位在負載輸入處，不管當前哪個電源110、120在向負載140提供功率，控制器160均對正在運行中的負載電流進行檢測。在任何使用單一電源來在指定時間為負載140供電的系統(tǒng)中，此配置都允許使用單一的電流傳感器170來控制所有的電源110、120?？商娲?，電流傳感器170能定位在電源輸出112、122中的每一個處，而控制器160具有用于每個電流傳感器170的專用控制器輸入。

在圖1的實例中，控制器160是具有計算機可讀介質(zhì)的可編程微控制器，該計算機可讀介質(zhì)能夠存儲用于執(zhí)行下文關于圖2描述的方法的指令。該可編程微控制器160允許使用者基于所連接的負載140的功率需求來修改電流和持續(xù)時間閾值。如果用替代電源（alternatepowersupply）替換電源110、120，或者如果期望的負載功率分布（profile）改變，則可編程控制器允許使用相同的控制方案。以實例的方式，如果初始負載需要高電流、極短脈沖的分布，則控制器160編程為具有高電流量值閾值和極低的持續(xù)時間閾值?？商娲?，如果負載需要具有高電流、中等長度脈沖的分布，則控制器160編程為具有高電流閾值和中等長度的持續(xù)時間閾值。

圖1中示出的開關機構130能是任意已知的開關裝置，其能夠?qū)⑺B接的電源110、120電隔離。示例性的開關裝置130是二極管和mosfet（金屬氧化物半導體場效應晶體管）的陣列，其根據(jù)已知的原理配置以形成mosfet/雙二極管陣列開關。該mosfet/雙二極管陣列從開關門驅(qū)動器150接收或高或低的控制輸入。高輸入將該陣列置于“on”模式并提供電源輸出112、122與輸入負載功率142之間的連接。低輸入將該陣列置于將電源輸出112、122與輸入負載功率142電隔離的“off”狀態(tài)。理解的是通過增加附加的開關130能夠?qū)⒏郊拥闹骰騻溆秒娫丛黾拥礁唠娏髅}沖電源電路100，而每個開關130控制一個附加主或備用電源的連接。此外，理解的是其他類型的開關裝置也能使用類似的控制方案操作，并且落在本公開之內(nèi)。

圖2示意性示出了用于操作圖1的短路檢測和保護方案的方法200。首先方法200在“向負載提供功率”步驟210中從主電源110向負載140提供功率。在“檢測輸入負載電流”步驟220中，電流傳感器170測量輸入負載電流并向控制器160報告該測量電流。然后在“輸入電流超過閾值”步驟230中，控制器160確定該輸入負載電流是否超過預定電流量值閾值。如果未超過電流量值閾值，則該方法以“向負載提供功率”步驟210重新開始。

如果超過了電流量值閾值，則在“啟動持續(xù)時間計數(shù)器”步驟240中，控制器160啟動持續(xù)時間計數(shù)器。該持續(xù)時間計數(shù)器能是確定輸入負載電流已超過電流量值閾值多久的軟件計數(shù)器。在“持續(xù)時間超過閾值”步驟250中，控制器160檢查以判斷持續(xù)時間是否已超過過載電流持續(xù)時間閾值。如果未超過該過載電流持續(xù)時間閾值，則在“不再超過電流量值閾值”步驟260中，控制器160確定是否仍超過該電流閾值。如果不再超過電流量值閾值，則控制器160在“向負載提供功率”步驟210重新開始該方法。暫時超過電流量值閾值，但未超過過載電流持續(xù)時間閾值的狀態(tài)表明具有期望的高電流脈沖，而非短路故障。

如果仍超過電流量值閾值，則控制器160繼續(xù)確定過載電流的持續(xù)時間并返回到“持續(xù)時間超過電流持續(xù)時間閾值”步驟250。如果“持續(xù)時間超過過載電流持續(xù)時間閾值”步驟250確定過載電流的持續(xù)時間已超過過載電流持續(xù)時間閾值，則在“確定存在短路故障”步驟270中，控制器160確定在電源110中存在短路故障。

一旦檢測到短路故障，在“隔離所連接的電源”步驟280中，控制器160就將主電源110隔離并使用上文關于圖1描述的過程來將備用電源120連接到輸入負載功率142。然后在“連接備用電源”步驟290中，控制器160將備用電源120連接到負載140?？商娲兀绻敊z測到短路故障時，當前連接的是備用電源120，則控制器160能夠切換到主電源110，或者將電源110、120與負載140完全隔離。

理解的是本領域中的技術人員能夠重新配置上述方法以適應具有除主電源和備用電源以外的多個電源的單一負載。

盡管已公開了實例，但是本領域中的普通技術人員將認識的是特定的修改將落在本公開的范圍內(nèi)。為此，應對下文的權利要求進行研究以確定本公開的真正范圍和內(nèi)容。