CN101473232A - 用于电源的过低压识别的电路装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种用于电源(12)的过低压识别的电路装置(10)，具有一晶体管开关(48)和至少一个另外的开关器件(30)。其特征在于，所述晶体管开关(48)和所述另外的开关器件(30)在电路装置(10)处于运行状态中时是低欧姆的并且当电源(12)的供电电压(U)低于一个确定的电压值(US)时所述晶体管开关(48)截止所述另外的开关器件(30)以中断电压供给。

Description

用于电源的过低压识别的电路装置
技术领域
本发明涉及一种如独立权利要求前序部分所述的用于电源的过低压识别的电路装置。
背景技术
尤其对于蓄电池驱动的电器具，过低压识别是一项重要功能。由此可以通过相应的电路装置避免蓄电池过度放电。因为存在一定的在供电电压低时工作有错误的电气元件和电路，因此结合其它电源来识别过低压也是很有益的。
由EP-A-0698794 A已知一种用于电源过低压识别的电路装置，具有一个由该电源供电的参考电压源，其输出被输送到比较器的第一输入端。该电路装置还具有用于分配由该电源提供的电压的装置，其输出电压被输送到比较器的第二输入端，其中在比较器的输出端上可以获取一个探测信号，借助于该信号可使电器具在过低压情况下关闭。
由US-A-3670246、EP-A-β2β7159和US-A-5508874也公开了相应的、具有参考电压源和比较器的电路装置。这些电路装置的共同点是都具有相对大的构件费用，因为参考电压源结构比较复杂。
发明内容
与现有技术相比，按照本发明的用于识别电源过低压的电路装置具有一个晶体管开关和至少一个另外的开关器件，其优点是很简单且成本有利的结构以及在完成过低压关断后的很小的电流消耗。为此，所述晶体管开关和所述另一开关器件在电路装置处于运行状态时是低欧姆的，其中，当电源的供电电压低于一个确定的电压值时，晶体管开关截止所述另一开关器件以中断电压供给。因此可以很简单且成本有利地避免用作电源的蓄电池的过度放电以及损坏用该电源工作的电器具。
通过在从属权利要求中给出的特征以及由附图和下面的描述得知本发明的其它优点。
所确定的电压值有利地由一Z二极管的齐纳电压与所述晶体管开关的阈电压的和构成，由此可以省去费事且成本昂贵的参考电压源以及相应设计的比较器。借助与晶体管开关连接的分压器进行供电电压的监控，其中当通过分压器监控的供电电压下降到所确定的电压值以下时，晶体管开关截止。与此相关，晶体管开关构造为一个NPN双极晶体管，其中该双极晶体管的基极与分压器连接，双极晶体管的发射极与Z二极管的阴极连接并且双极晶体管的集电极与所述另一开关器件的开关输入端连接。由此能够只通过两个电控制的开关器件就实现过低压识别和关断。在此，所述另一开关器件例如可以是一晶体管或一继电器。
通过一个转换开关或按键实现电路装置在进行过低压关断后重置到初始运行状态。如果电器具例如是一个电动工具，则其接通/关断开关或者说主开关起到转换开关或按键的功能，由此无需其它的操作元件。
该电路装置有利地构造为所述电器具的组成部分。但该电路装置也可以是电源的一部分。
附图说明
下面借助于唯一的附图示例性地解释本发明。说明书以及权利要求包含大量组合的特征。专业人员可以单独考虑这些特征或做出其它有意义的组合。专业人员尤其是也可以将不同实施例的特征组成其它有意义的组合。
附图表示：
图1按照本发明的用于识别电源过低压的电路装置的方框图。
具体实施方式
在图1中示出按照本发明的用于电源12的过低压识别的电路装置10的方框图。电路装置10以及电源12都可以位于未示出的电器具例如电动工具等的内部，其中电源12构造为蓄电池14。此外电路装置10可以是电源12的组成部分。借助转换开关或按键16可以使电源12与电路装置10导电连接或者与该电路装置分开。如果转换开关或按键16位于下部位置18中，则供电电压U在电路装置10的输出端上具有零值并且电器具是不工作的或位于静止状态。
通过将转换开关或按键16置入上部位置20，由第一和第二电阻22和24以及电容26组成的串联电路与电源12连接并且电容26通过电阻22和24被充电。与第一电阻22并联地布置一构造为PNP双极晶体管28的开关器件30，使得它的发射极E与转换开关或按键16连接，而设计为基极B的开关输入端31位于第一与第二电阻22和24之间的节点32上，在集电极C上可以截取供电电压U。在电容26的充电过程期间，由于充电电流而发生电阻22上的电压降并因此也在双极晶体管28的基极—发射极路径上发生电压降。如果现在这样程度地提高电压，使得超过基极—发射极结的阈电压，则PNP双极晶体管28导通。在电路装置10的直接与PNP双极晶体管28的集电极C连接的输出端34上则存在供电电压U，它由电源12的电压扣除PNP双极晶体管28的集电极—发射极电压得出。
在PNP双极晶体管28的集电极C与电源12的参考电位V-之间设置一分压器36，它由两个另外的电阻38和40组成并且通过它截取用于电器具的供电电压U。与分压器36并联地设置一由前置电阻42和Z二极管44组成的串联电路，其中通过在截止方向上极化的Z二极管44下降一个确定的齐纳电压UZ，该齐纳电压用作下面解释的过低压识别的基准电压。为此，构造为NPN双极晶体管46的晶体管开关48的基极B与分压器36的两个电阻38与40之间的节点50连接，而发射极E连接到Z二极管44的阴极K上，集电极C连接在电容26与第二电阻24之间。分压器36的电阻38和40这样确定参数：使得在节点50上在电路装置10正常运行状态期间下降一个电压，该电压高于一个确定的电压值US。在此，所确定的电压值US由齐纳电压UZ与用于导通NPN双极晶体管46的基极—发射极结的阈电压UBE合成。
如果在电器具运行过程中发生供电电压U的下降，例如由于蓄电池14过度放电，则在节点50上的电阻40上下降的电压低于所确定的电压值US并由此低于所要求的阈电压UBE的情况下，NPN双极晶体管46截止。由于在此期间电容26的充电过程已经结束，因此不再有足够的充电电流流过第一和第二电阻22和24，使得第一电阻22上的电压降低于为导通开关器件30所需的阈电压。于是开关器件30截止并使电路装置10的输出端34上的电压供给中断。通过供电电压U的这种“置零”可以有效避免蓄电池14过度放电。电路装置10自此处于截止状态。通过电路装置10在截止状态中的特别小的电流消耗还可保证，蓄电池14在转换开关或按键16处于上部位置20中时实际上不受负载。
为了将电路装置10从截止状态重置到运行状态，需要操作转换开关或按键16。为此首先将该转换开关按键从上部位置20置入下部位置18，使得电容26通过两个电阻22和24放电。如果将转换开关或按键16接着再置入上部位置20，则在电容26充电期间开关器件30如上所述占据低欧姆状态，因此在电路装置10的输出端34上重新存在供电电压U。但只有当供电电压U的在分压器36的电阻40上下降的分量大于所确定的电压值US时，晶体管开关48才导通。如果是这种情况，则电路装置10又可以被用于电源12的过低压识别及关断。
如果蓄电池14在此期间不应被充电，则尽管对转换开关或按键16的操作导致开关器件30在电容26充电过程期间导通，但晶体管开关48由于供电电压U过小而不被激活，使得开关器件30在电容26的充电过程结束后又截止并且供电电压U重新具有零值。因此在输出端34上只短时存在供电电压U≠0V。但由于该短时过低压对电器具产生的影响应被排除。因此只有当蓄电池14在此期间被这种程度地充电：以致在分压器36的电阻40上下降的电压高于所确定的电压值US时，电路装置10才能重置到运行状态。
不限制本发明地也可以是，在电器具的常规运行过程中，即在电器具被正常供给电压的情况下，操作转换开关或按键16。如上所述，此时发生电容26通过电阻22和24放电。与在截至状态器件操作转换开关或按键16不同，此时开关器件30和晶体管开关46被从低欧姆状态置入高欧姆状态，即截至状态，而供电电压U被置为零值。在重新操作转换开关或按键16从下部位置18进入上部位置20之后，电路装置10又处于如上所述的运行状态。
作为电器具最好是电动工具，在其中组合有电路装置10。与此相关适宜的是，转换开关或按键6构造为电动工具的可此外面触及到的操作元件，例如接通/关断开关或主开关。在此转换开关或按键16的下部位置18应当相应于操作原件的静止位置，而对操作原件的操作等于置入上部位置20。如果电器具例如是充电式起子机，则通过操作和保持压住接通/关断开关对电机供电。如果此时在运行期间或者直接在操作接通/关断开关之后电路装置10识别到存在于电机上的供电电压U过低压，则电路装置将供电电压以上述方式置于零值。例如可通过LED或其它显示器件对充电式起子机的使用者指示该过程。如果使用者又松开接通/关断开关，则该开关被置入下部位置18并且电路装置10按照上面所述被重置。
电路装置10可以构造为电器具的或电源12的组成部分。在后一种情况下适宜的是，电源12具有相应构成的触头，用于将电路装置10与电器具的转换开关或按键16连接。但如果转换开关或按键16也位于电源12上，则可以省去这些。上面提到的显示器件也可以设置在电器具上和/或电源12上。
最后还要指出，省去了对电路装置10的元件的精确值的说明，因为它们还取决于电器具的电能需求并因此取决于可负载性。电气技术领域的专业人员能够相应地确定这些元件的参数。此外可行的是，所述另一开关器件30构造为继电器。在功率需求特别高的情况下也可以使用绝缘栅双极晶体管(IGBT)作为晶体管开关48或另一开关器件30。也可想到使用相应设计的场效应晶体管。

Claims (11)

1.用于电源(12)的过低压识别的电路装置(10)，具有一晶体管开关(48)和至少一个另外的开关器件(30)，其特征在于，所述晶体管开关(48)和所述另外的开关器件(30)在电路装置(10)处于运行状态中时是低欧姆的并且当电源(12)的供电电压(U)低于一个确定的电压值(US)时所述晶体管开关(48)截止所述另外的开关器件(30)以中断电压供给。
2.如权利要求1所述的电路装置(10)，其特征在于，所确定的电压值(US)由一Z二极管(44)的齐纳电压(UZ)与所述晶体管开关(48)的阈电压(UBE)的和构成。
3.如上述权利要求中任一项所述的电路装置(10)，其特征在于，所述晶体管开关(48)与一分压器(36)连接以监控供电电压(U)。
4.如权利要求3所述的电路装置(10)，其特征在于，当借助分压器(36)监控的供电电压(U)下降到所确定的电压值(US)以下时，晶体管开关(48)截止。
5.如上述权利要求中任一项所述的电路装置(10)，其特征在于，所述晶体管开关(48)是一NPN双极晶体管(46)，其中，该NPN双极晶体管(46)的基极(B)与所述分压器(36)连接，该NPN双极晶体管(46)的发射极(E)与所述Z二极管(44)的阴极(K)连接并且该NPN双极晶体管(46)的集电极(C)与所述另外的开关器件(30)的开关输入端(31)连接。
6.如权利要求1所述的电路装置(10)，其特征在于，所述开关装置可借助一转换开关或按键(16)重置到运行状态。
7.如上述权利要求中任一项所述的电路装置(10)，其特征在于，所述至少一个另外的开关器件(30)构造为一PNP双极晶体管(28)或一继电器。
8.电源(12)，具有如权利要求1至7中任一项所述的电路装置(10)。
9.如权利要求8所述的电源(12)，其特征在于，所述电源(12)是一蓄电池(14)。
10.电器具，具有如权利要求1至7中任一项所述的电路装置(10)。
11.如权利要求10所述的电器具，其特征在于，所述电器具是一电动工具。
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