CN102511010A - 用于切换电负载的电路装置 - Google Patents

Abstract

建议了一种用于借助至少一个与电负载（3）、尤其是电磁阀相关的开关装置（5）、尤其是晶体管来切换所述负载（3）的电路装置。该电路装置具有至少一个分析电路，所述至少一个分析电路包括至少一个与开关装置（5）串联的测量电阻（17）、至少一个用于确定与短路电流相对应的量的第一分析装置（23）和至少一个用于确定与负载电流相对应的量的第二分析装置（25）。该电路装置的特点在于，第一分析装置（23）与测量电阻（17）并联。

Description

用于切换电负载的电路装置

技术领域

本发明涉及一种用于借助与电负载、尤其是电磁阀相关的开关装置、尤其是晶体管来切换所述负载的电路装置，其中该电路装置具有至少一个分析电路。该分析电路包括至少一个与开关装置串联的测量电阻、至少一个用于确定与短路电流相对应的量的第一分析装置以及至少一个用于确定与负载电流相对应的量的第二分析装置。

背景技术

用于借助与电负载相关的开关装置（尤其是晶体管）来切换所述负载和用于识别短路的电路装置是公知的。短路的识别用于使开关装置断开，以便在（例如负载）短路的情况下避免由于过大的电流而损害开关装置。为此常见的是，确定开关装置上的电压降并且依据该电压降来确定短路。特别是在使用晶体管作为开关装置的情况下，晶体管本身在闭合状态下形成的电阻与晶体管的温度有关。因此，在开关装置上的电压降与称作短路电流的在短路情况下流动的电流之间没有直接关系。另一方面，同样常见的是，流经电负载的电流借助分析电路来确定。依据这样确定的电流同样可以查明短路。这种分析电路被设计用于连续地确定与流经负载的电流相对应的量。依据该量确定是否存在短路在连接在分析电路下游的分析设备中进行。这种具有多级分析电路的电路装置通常对于查明短路而言过于缓慢，并且因而不可在开关装置由于短路而被损害之前使该开关装置断开。

发明内容

与此相对，具有在权利要求1中所述的特征的电路装置具有如下优点：与短路电流相对应的量单独地、与温度无关地并且足够快速地被确定。为此，第一分析装置与测量电阻并联。根据本发明的电路装置因此具有至少一个第一分析装置和至少一个第二分析装置，所述至少一个第一分析装置被设计并且被优化以确定与短路电流相对应的量，所述至少一个第二分析装置不同于第一分析装置并且被设计和被优化以确定与负载电流相对应的量。短路电流被理解为在所施加的确定的电压的情况下在短路情况下流经开关装置的那个电流。负载电流被理解为在正常运行时、即未处于短路情况下流经电负载的电流。通过设置彼此分开地确定短路电流和负载电流的两个分析装置并且通过将第一分析装置与测量电阻并联，实现独立且快速地确定和分析这两个量。在此，不必考虑框架条件（Rahmenbedingung）、譬如部件的温度。负载例如是电磁阀，即感性负载。

本发明的扩展方案规定，用于确定与负载电流相对应的量的第二分析装置与测量电阻并联。通过将第二分析装置与测量电阻并联，可以彼此独立地确定短路电流和负载电流，其中仅使用唯一的测量电阻。该测量电阻也可以包括多个彼此组合的或连接的电阻。通过采用两个独立的分析装置来确定与短路电流相对应的量和与负载电流相对应的量，这些分析装置可以根据相应的电流范围被设计和被优化，以便可以实现对这两个量的精确分析。

本发明的扩展方案规定，分析电路具有另外的测量电阻，第二分析装置与该另外的测量电阻并联。在该电路装置中，测量电阻与第一分析装置一起并且另外的测量电阻与第二分析装置一起形成分析电路。在此，测量电阻和第一分析装置可以互相协调来使得可以确定与短路电流相对应的量或确定短路。另外的测量电阻和第二分析装置可以互相协调来使得可以确定与负载电流相对应的量。通过分别将分析装置与测量电阻并联可以通过在相应的测量电阻上的电压降来确定与相应的电流相对应的量。

本发明的扩展方案规定，测量电阻的电阻小于另外的测量电阻的电阻。用于确定与短路电流相对应的量的测量电阻可以明显小于用于确定与负载电流相对应的量的另外的测量电阻的电阻。因而，测量电阻优选地与另外的测量电阻相比是低欧姆的。在短路的情况下，比在负载正常运行时明显更大的电流流动。因而，已经可以利用明显更小的电阻足够精确地确定与短路电流相对应的量。此外，在测量电阻上的电压降可以这样被最小化，由此该电路需要更少的能量。

本发明的扩展方案规定，第一分析装置具有比较器。用于确定与短路电流相对应的量的第一分析装置首先要能够快速地识别短路。为此，比较器是特别合适的分析装置，因为比较器直接提供（例如电压的）量比较的结果。因而可能的是，将与短路电流相对应的量直接与预先给定的量进行比较。该比较的结果给予关于是否存在短路的答复。这样，依据比较器的结果可以在不使用另外的分析装置的情况下直接确定短路。在该情况下，通过比较器的输出可以直接对开关装置的激励设备（Ansteuereinrichtung）产生影响。

本发明的扩展方案规定，第二分析装置具有运算放大器、尤其是差分放大器。用于确定与负载电流相对应的量的第二分析装置与第一分析装置相比不应查明确定的状态（即短路），而是应（优选连续地）确定与负载电流相对应的量。为此，差分放大器尤其是特别合适的，因为差分放大器依据在与分析装置并联的电阻上降落的电压而适于确定与负载电流相对应的量。

本发明的扩展方案规定，测量电阻和另外的测量电阻串联。这可以借助连接线路来设置。通过这种将两个测量电阻直接串联例如可以实现针对这两个电阻的共同散热。

本发明的扩展方案规定，共同的测量线路在测量电阻和另外的测量电阻之间分支，并且不仅与第一分析装置而且与第二分析装置连接。支路因此被设置在连接线路中。通过与第一和第二分析装置连接的共同的测量线路，两个分析装置可以利用仅仅三个测量线路而被连接到这两个测量电阻上。如果这两个分析装置例如共同被布置在单独的电路板上，则得到了在该电路板与测量电阻之间的连接的简化，也就是说需要三个测量线路而不是四个测量线路。

本发明的扩展方案规定，测量电阻以电路技术的方式与地连接。通过将用于确定与短路电流相对应的量的测量电阻与地连接，例如可能相对于地对在短路电阻上降落的电压进行分析。这种分析尤其是与比较器组合而可以简单地被实现。

本发明的扩展方案规定，第一或第二分析装置的输入测量范围与对应于短路电流的量或与对应于负载电流的量匹配。通过使输入测量范围匹配，可能不仅非常精确地测量与短路电流相对应的量，而且非常精确地测量与负载电流相对应的量。当测量电阻在没有匹配分析装置的输入测量范围的情况下不适合或者仅有条件地适合不仅确定与短路电流相对应的量而且确定与负载电流相对应的量时，这是特别有利的。

附图说明

随后依据在附图中所示的实施形式阐述了本发明，而这些附图并不表示对本发明的限制。其中：

图1示出了根据本发明的电路的第一实施例，以及

图2示出了根据本发明的电路的另外的实施例。

具体实施方式

图1示出了具有电负载3的第一电路装置1，该电负载3以电路技术的方式一方面与第一开关装置5相连接。第一激励设备9对第一开关装置5产生影响，使得该开关装置5可以被断开和被闭合。负载3在另一方面通过第二开关装置11以电路技术的方式与电压供给设备13处于连接。电压供给设备13提供电压U_Batt。第二激励设备15对第二开关装置11产生影响，使得该第二开关装置11可以被断开和被闭合。当这两个开关装置5和11被闭合时，电负载3被接通。一旦开关装置5和11之一被断开，负载3就被关断。

测量电阻17一方面以电路技术的方式与地7连接，而另一方面通过连接线路19与另外的测量电阻21连接。另外的测量电阻21通过开关装置5与负载3连接。与测量电阻17并联有第一分析装置23，所述第一分析装置23用于确定与短路电流相对应的量。与另外的测量电阻21并联有第二分析装置25，所述第二分析装置25用于确定与负载电流相对应的量。在此，短路电流对应于在（例如负载3）短路时流经开关装置5和11的电流。负载电流对应于在负载3正常运行时流经该负载3的电流。分析装置23和25以共同的测量线路27被连接到测量电阻17和21的连接线路19上。第一分析装置23示例性地与开关装置5的第一激励设备9以电路技术的方式连接，使得第一激励设备9依据第一分析装置23的信号可以使开关装置5断开，该第一分析装置23的信号例如在查明短路时借助分析装置23被输出。这样，实现了直接且快速的短路保护，该短路保护与另外的参数、譬如部件的温度无关地在短路情况下使开关装置5断开。由此同时保护了开关装置11，因为在开关装置5断开时没有电流可以流经开关装置11。第二分析装置25例如可以与此处未示出的控制和/或调节设备连接，所述控制和/或调节设备又可以对开关装置5和11的激励设备9和15或者直接对开关装置5和11产生影响，由此在正常运行时可以控制和/或调节开关装置5和/或11的断开和闭合。为此，控制和/或调节设备提供第二分析装置25的信号，所述第二分析装置25的信号例如对应于与负载电流相对应的量的变化过程。因此，例如，电流调节通过电压的时钟控制（Takten）来进行。此外可能的是，依据与负载电流相对应的量导出关于负载3的信息。在确定与负载电流相对应的量得到没有电流流经负载3的情况下，例如可以起因于负载3具有故障。此外，通过分析与负载电流相对应的量的变化过程例如可以查明构造为电磁阀的负载3的断开或断开时刻。第一电路装置1附加地具有二极管29。通过将二极管29与负载3和测量电阻17和21并联布置而实现了续流回路（Freilaufkreis）31，该续流回路31例如当电负载3具有感性特性时保护该电负载3不受损害。

图2示出了根据本发明的电路装置1的第二电路装置2。与图1的元件相对应的元件被配备有相同的附图标记。图2同样具有电负载3，该电负载3以电路技术的方式被布置在电压供给设备13与第一开关装置5之间。第一激励设备9对开关装置5产生影响，使得开关装置5可以被断开和被闭合。此外，测量电阻17与负载3串联。测量电阻17此外还与地7连接。第一分析装置23与测量电阻17并联。第二分析装置25与第一分析装置23不同，但同样与测量电阻17并联。用于确定与短路电流相对应的量的第一分析装置23对第一激励设备9产生影响来使得该第一激励设备9在短路情况下、尤其是当负载3具有短路时使开关装置5断开，以致该开关装置5不受在短路情况下流动的电流损害。此外，这里未示出的控制和/或调节设备可以对第一激励设备9产生影响，该控制和/或调节设备在电路装置2正常运行时通过第一激励设备9使开关装置5断开或者闭合。用于确定与负载电流相对应的量的第二分析装置25同样可以与控制和/或调节设备连接。控制和/或调节设备这样获得与对应于负载电流的量的变化过程相对应的信号。通过该信号必要时可以依据开关装置5来控制和/或调节负载3的正常运行。通过将确定与短路电流相对应的量和确定与负载电流相对应的量分开可以彼此独立地确定负载电流和短路电流。为此可以设置的是，第一分析装置23和第二分析装置25的输入测量范围分别与对应于短路电流的量相匹配或与对应于负载电流的量相匹配，尤其是当测量电阻17不允许足够精确地或者足够快速地确定这两个量时。

权利要求书(按照条约第19条的修改)

1.一种用于借助至少一个与电负载（3）、尤其是电磁阀相关的开关装置（5）、尤其是晶体管来切换所述负载（3）的电路装置，其中该电路装置具有至少一个分析电路，所述至少一个分析电路具有至少一个与所述开关装置（5）串联的测量电阻（17）、至少一个用于确定与短路电流相对应的量的第一分析装置（23）和至少一个用于确定与负载电流相对应的量的第二分析装置（25），其中第一分析装置（23）与所述测量电阻（17）并联，并且分析电路具有另外的测量电阻（21），第二分析装置（25）与所述另外的测量电阻（21）并联，其中所述测量电阻（17）的电阻小于所述另外的测量电阻（21）的电阻，并且其中所述测量电阻和所述另外的测量电阻（17，21）串联。

2.根据上述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，第一分析装置（23）具有比较器。

3.根据上述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，第二分析装置（25）具有运算放大器、尤其是差分放大器。

4.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，共同的测量线路（27）在测量电阻与另外的测量电阻（17，21）之间分支，并且不仅与第一分析装置（23）而且与第二分析装置（25）连接。

5.根据上述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，测量电阻（17）以电路技术的方式与地（7）连接。

6.根据上述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，第一或第二分析装置（23，25）的输入测量范围与对应于短路电流的量相匹配或与对应于负载电流的量相匹配。

Claims (10)

1.一种用于借助至少一个与电负载（3）、尤其是电磁阀相关的开关装置（5）、尤其是晶体管来切换所述负载（3）的电路装置，其中该电路装置具有至少一个分析电路，所述至少一个分析电路具有至少一个与所述开关装置（5）串联的测量电阻（17）、至少一个用于确定与短路电流相对应的量的第一分析装置（23）和至少一个用于确定与负载电流相对应的量的第二分析装置（25），其特征在于，第一分析装置（23）与测量电阻（17）并联。

2.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，第二分析装置（25）与测量电阻（17）并联。

3.根据权利要求1所述的电路装置，其特征在于，分析电路具有另外的测量电阻（21），第二分析装置（25）与所述另外的测量电阻（21）并联。

4.根据权利要求3所述的电路装置，其特征在于，测量电阻（17）的电阻小于另外的测量电阻（21）的电阻。

5.根据上述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，第一分析装置（23）具有比较器。

6.根据上述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，第二分析装置（25）具有运算放大器、尤其是差分放大器。

7.根据权利要求3至6之一所述的电路装置，其特征在于，测量电阻和另外的测量电阻（17，21）串联。

8.根据权利要求7所述的电路装置，其特征在于，共同的测量线路（27）在测量电阻与另外的测量电阻（17，21）之间分支，并且不仅与第一分析装置（23）而且与第二分析装置（25）连接。

9.根据上述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，测量电阻（17）以电路技术的方式与地（17）连接。

10.根据上述权利要求之一所述的电路装置，其特征在于，第一或第二分析装置（23，25）的输入测量范围与对应于短路电流的量相匹配或与对应于负载电流的量相匹配。

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