CN103370876B - 过电流保护器件以及操作电源开关的方法 - Google Patents

Abstract

过电流保护器件（18）包括最大允许电流单元（34）和具有导通状态和非导通状态的电源开关（20）。所述最大允许电流单元（34）根据电源电压确定依赖时间的最大允许电流（I1、I2）。所述电源开关（20）响应于通过所述电源开关（20）的电流超过所述最大允许电流（I1、I2）的指示而呈现所述非导通状态。还描述了一种操作电源开关（20）的方法。

Description

过电流保护器件以及操作电源开关的方法

技术领域

本发明涉及过电流保护器件以及操作电源开关的方法。

背景技术

电子器件可能包括用于保护器件免受高电流的保护机制。例如，在发生短路、事故或其它类型故障的情况下，可能出现这样的电流。可以安排保护机制来中断已检测到过电流的电路。过电流是大于最大允许电流的电流。保护机制的简单示例是保险丝，当通过保险丝的电流超过了最大允许电流时，保险丝被烧断。也存在电子保护机制。

为给定应用定义最大允许电流可能具有挑战性，因为当第一次接通时，一些电子器件可能吸取较大的电流，以及在器件内的导体被加热之后，这些电子器件吸取相当低的静止电流。这种现象通常是由于导体的电阻通常会随着导体温度的增加而增加产生的。

例如，被保护的电子器件可以是白炽灯。白炽灯可以例如是卤素灯。在灯被开启之前，灯泡的灯丝温度从而电阻最初可能是非常低的。开启时，灯丝温度可能开始从环境温度上升。由于初始电阻最初可能是非常低的，当灯被开启时可能出现大的初始电流。开启时到负载的大的初始电流被称为浪涌电流。浪涌电流可能是额定电流的很多倍（例如，10倍）。额定电流可以被定义为当负载达到恒定温度时通过负载的电流。额定电流、平稳电流和稳态电流的表达可以是可互换的。浪涌电流和稳态电流可能取决于施加到灯上的电压。施加到灯上的电压可能进而是例如电池提供的电源电压的函数。保护机制应该允许浪涌电流流入负载，例如在线束中，但仅仅在指定的时间，例如在开启灯之后不超过一百毫秒。

国际专利申请公开WO2006/111187A1(Turpin)描述了具有连续地或间歇地调节的电流限定的电流驱动电路。

发明摘要

如所附权利要求中所描述的，本发明提供了过电流保护器件以及操作电源开关的方法。

本发明的具体实施例在从属权利要求中被陈述。

根据下文中描述的实施例，本发明的这些或其它方面将会很明显并且被阐述。

附图简要描述

参考附图，仅仅通过示例的方式，描述了本发明的进一步细节、方面和实施例将。在附图中，类似的符号被用于表示相同的或功能相似的元素。为了简便以及清晰，图示了附图中的元素并且其不一定按正比绘制。

图1示出了对于被施加到负载的电压的不同幅度作为温度的函数通过示例负载的电流的示意图。

图2示意性地示出了过电流保护器件的实施例的示例。

图3示出了根据实施例的示例的作为时间的函数的第一电流、第二电流和最大允许电流的示意图。

图4示意性地示出了过电流保护器件的实施例的示例。

图5示出了根据实施例的示例的脉冲宽度调制（PWM）信号、导通检测信号和最大允许电流信号的示意图。

图6示意性地示出了最大允许电流单元的实施例的示例。

图7示出了操作电源开关的方法的示例的示意流程图。

图8示出了根据实施例的示例的第一最大允许电流分布和第二最大允许电流分布的示意图。

详细说明书

由于本发明的所图示的实施例可能大部分是通过使用本领域技术人员所熟知的电子元件和电路被实现的，所以细节不会在比认为理解以及认识本发明基本概念有必要的程度大的任何程度上进行解释，以不混淆或偏离本发明的教导。

图1通过示例的方式图示了当电压被施加到负载时作为负载的温度T的函数流过负载的电流I。在任何给定温度T，电流I可以是所施加的电压V的增函数。例如，根据欧姆定律V=R*I，电流可以与所施加的电压V相关，其中R是电阻负载。在图中，对于所施加的电压的6个不同平稳值，即9伏、12伏，13伏、14V、16V和18V，针对摄氏度（℃）为单位的温度T绘制了安培电流I（A）。负载可以例如是白炽灯。在图中，产生的电流I被认为对于每个表示的电压值是温度T的减函数。例如，以18V的施加电压所看到的电流I从在温度为-40℃的大约86A降到温度为80℃的大约51A。当然，这些值与负载的具体示例相关并且不同的负载可能会有所不同。

图可能代表最常见的情况，即负载的电阻从而电流I随着温度T平稳地减小的情况。然而，应指出，本发明公开不限于这种情况，可以也以异常的方式适用于具有取决于温度的电阻的负载。

图2以示意的和简化的方式示出了过电流保护器件18的实施例的示例。在本示例中，负载10例如通过导体16耦合于第一电压提供器12和第二电压提供器14之间。负载10可以例如是白炽灯、阴极线、半导体器件、或任何其它类型的电负载。第一电压提供器和第二电压提供器可以例如是电压源的端子。电压源可以例如是电池、燃料电池、燃料电池堆、太阳能电池或太阳能电池组、或任何其它类型的电压电源。在本示例中，第二电压提供器14是接地电位（接地）。在本示例中，过电流保护器件18耦合于第一端子12和负载10之间。过电流保护器件18可以可操作地连接负载10以及将负载10从第一和第二电压提供器12、14的一个或两个断开。在本示例中，过电流保护器件18可操作地将负载10从第一电压提供器12断开。例如，过电流保护器件18可能完成并且替选地中断导体16以将负载10耦合于电源或将负载10从电源解耦。

根据本发明的示例实施例，过电流保护器件18可以包括开关单元48和脉冲宽度调制（PWM）单元26。开关单元48可以例如是智能开关，例如极限开关。PWM单元26可以可操作地生成脉冲宽度调制信号（PWM）控制信号28。开关单元48可以可操作地通过PWM控制信号28被控制。例如，开关单元48可以响应于指示第一状态的PWM控制信号28将负载10连接到电源电压（在本示例中，连接到第一电压提供器12）并且响应于指示第二状态的PWM控制信号将负载10从电源电压断开。第一状态和第二状态可以例如分别通过PWM单元26输出的高电压电平和低电压电平指示，反之亦然。PWM控制信号28可以具有在0-1的范围内的占空比。该占空比可以是第一时间间隔的持续时间除以第一和第二时间间隔的组合持续时间，其中第一时间间隔可以是期间PWM控制信号28指示第一状态的时间间隔以及第二时间间隔可以是期间PWM控制信号28指示第二状态的后续时间间隔。PWM控制信号28的占空比可以因此与被施加到负载10的平均电压成正比。

在本示例中，PWM单元26可以可操作地根据电源电压，即根据第一电压提供器12和第二电压提供器14之间的电压，设置PWM控制信号28的占空比。PWM单元26可以因此可操作地通过改变PWM控制信号28的占空比来补偿电源电压的变化。因而可以确保当在PWM控制信号28的一个周期上求平均时，负载10消耗的功率是恒定的。更具体地，PWM单元26可以设置占空比□以便乘积□*V保持恒定，其中V是电源电压。因此，PWM单元26可以可操作地感测电源电压并且相应地控制负载10。

PWM单元26可以例如是微控制器单元（MCU）。在所示出的示例中，PWM单元26可以包括模数转换器(ADC)50以用于生成指示电源电压的数字值。PWM单元26可以因此可操作地根据所述数字值设置PWM控制信号28的占空比。

开关单元48可以可操作地响应于通过负载10的电流超过了最大允许电流的指示而将负载10从电源电压断开。如仅仅参照图3通过示例的方式进一步说明的，最大允许电流可以被定义为时间的函数。例如，开关单元48可以感测通过负载10的电流，并检查感测电流是否未超过最大允许电流。

图3中示意性地绘制了作为时间t的函数的第一电流52、第二电流54、最大允许电流56。第一电流52可以例如是当PWM控制信号28具有例如是50％的占空比时通过负载10（见图2）的电流。第二电流54可以例如当PWM控制信号28有1的占空比时，即当PWM控制信号是连续时，在负载10（见图2）内被看到。第一电流52因此是不连续的，而第二电流54关于时间t是连续的。最大允许电流可以例如根据预期的浪涌电流被定义。更具体地，最大允许电流56可以被定义以便允许预期的浪涌电流流过负载10。最大允许电流56可以因此在时间t的任何点都大于预期的浪涌电流。在本示例中，最大允许电流56是时间的减函数。如果X2大于X1暗示F（X2）大于或等于F（X1），函数F（X）被称为递减。在所示出的示例中，最大允许电流56可以是阶跃函数。开关单元48可以可操作地在任何时间t检查通过负载10的电流是否未超过最大允许电流56。更具体地，开关单元48可以可操作地连续地、半连续地或间歇地检查通过负载10的电流是否小于最大允许电流56。间歇地可以意味着例如在第一次开启负载10之后至少两次。半连续地可以意味着PWM控制信号的每周期内至少一次。连续地可能意味着每刻。被认为是时间的函数的最大允许电流56可以被预定义。预定义的最大允许电流可以例如通过串行外围接口（SPI）被调节。最大允许电流56可能需要被调节，例如，当负载10被替换为有不同特性的另一个负载（未示出）时。

现在参照图4，示出了过电流保护器件18的实施例的示例。过电流保护器件18可以包括参照图2在上述描述的过电流保护器件18的特征。过电流保护器件18可以例如是极限开关，或包括极限开关。

在本示例中，过电流保护器件18包括最大允许电流单元34以用于根据电源电压确定依赖时间的最大允许电流，以及电源开关20具有导通状态和非导通状态。电源开关20可以被安排为响应于通过电源开关20的电流超过了最大允许电流（例如，图8中所绘制的最大允许电流I1、I2中的一个）的指示而呈现非导通状态。最大允许电流单元可能因此使最大允许电流适应电源电压的变化。这可以使得过电流保护器件18更可靠。

为此，过电流保护器件18可以包括电流传感器42以用于确定流经电源开关20的电流值。过电流保护器件18可以例如包括与电源开关20串联耦合的白炽灯10。例如，最大允许电流可以是电源电压的单调增函数。最大允许电流可以例如与电源电压成正比。最大允许电流单元的实施例可以包括模数转换器以用于生成指示电源电压的数字值。

过电流保护器件可以能包括开关控制器22以用于根据脉冲宽度调制控制信号28交替地将电源开关20设置为导通状态和非导通状态。过电流保护器件18可以还包括导通检测器30以用于检测导通事件。导通事件可以包括例如：脉冲宽度调制控制信号28指示在有至少最小关闭时间的长度的时间间隔期间,电源开关20将呈现非导通状态，随后接着脉冲宽度调制控制信号28指示电源开关20将呈现导通状态。最大允许电流单元可以响应于检测导通事件的导通检测器30而可操作地确定电源电压。或者或此外，最大允许电流单元34可以可操作地根据电源电压的实时值确定最大允许电流。或者或此外，最大允许电流单元34可以可操作地作为电源开关20处于导通状态的累积时间的函数确定最大允许电流。最大允许电流可以例如大于预期的浪涌电流。例如，最大允许电流可以是时间的单调减函数。

过电流保护器件18可以包括用于指示实时的计时器。实时被理解为是关于合适初始时间的通常的物理时间。该计时器可以例如是参照图6描述的计时器60。计时器可能与预定义的重置值相关联。重置值可以例如是零。计时器可以例如响应于导通检测器30检测到导通事件被重置为重置值。最大电流单元可以因此被安排为根据实时确定最大允许电流。

过电流保护器件18可以还包括用于根据电源电压定义占空比，以及用于生成脉冲宽度调制控制信号28使得脉冲宽度调制控制信号28有定义的占空比的脉冲宽度调制单元26。占空比可以例如与电源电压成反比。

在所示出的示例中，过电流保护器件18与负载10串联耦合在第一电压提供器12和第二电压提供器14之间。电压提供器12、14可以被安排为提供电源电压。过电流保护器件18可以包括例如导体16、电源开关20、开关控制器22、PWM单元26、导通检测器30、最大允许电流单元34、比较器38以及电流传感器42。导体16可以例如是参照图2在上面所描述的那种。此外，PWM单元26可以例如是参照图2在上面所描述的那种。这类似地适用于电压提供器12、14和负载10。

过电流保护器件18可以例如按照如下进行操作。PWM单元26可以例如响应外部信号（未示出），例如开启/关闭负载10的用户输入信号。PWM单元26可以生成PWM控制信号28。PWM模块26可以根据电源电压，调节PWM控制信号28的占空比。该电源电压可以例如是第一电压提供器12和第二电压提供器14之间的电压。在本示例中，PWM单元26可以通过导体16感测电源电压。本领域技术人员将了解图中导体的表示可以是示意的，并且本发明所讨论的过电流保护器件18的每个组件可以实际上耦合于第一电压提供器12和/或第二电压提供器14。PWM控制信号28可以被馈送给开关控制器22和导通检测器30。

在本示例中，导通检测器30可以评估PWM控制信号28以检测例如导通事件和/或关闭事件。例如，导通检测器30可以生成指示导通事件已被检测的导通检测信号32。导通事件可以例如被定义为PWM控制信号28指示在有至少最小关闭时间的长度的时间间隔期间，电源开关20将呈现非导通状态，随后接着脉冲宽度调制控制信号28指示电源开关20将呈现导通状态。导通事件可以对应于图3中的时间t=0。

最大允许电流单元34可以例如作为时间t的函数确定最大允许电流，其中时间t是从导通事件测量的。此外，最大允许电流单元34可以不仅仅根据时间，而且也根据电源电压确定最大允许电流（例如，图3中的电流56）。电源电压可以例如是由导体16提供的电压。电源电压可以例如关于第二电压提供器14，例如关于接地被定义。例如，最大允许电流单元可能对于给定时间t作为在时间t=0的电源电压的函数，即，作为在例如导通事件的时间的电源电压的函数，来确定最大允许电流。例如，最大允许电流单元34可以响应于导通检测器30检测到导通事件而感测电源电压。或者，最大允许电流单元34可以例如根据电源电压的实时值确定最大允许电流。换句话说，最大允许电流单元34可以根据后面的示例作为时间t和在非常相同的时间t的电源电压的函数确定最大允许电流。最大允许电流单元34可以生成指示最大允许电流的信号36。最大允许电流信号36可以尤其是实时信号。例如，最大允许电流信号36可以指示在生成最大允许电流信号的时间的最大允许电流。这可以确保最大允许电流信号36可以与通过负载10的实际电流相互关联。

最大允许电流信号36被馈送给比较器38。同时，电流传感器42可以生成电流信号44。电流信号44可以指示通过负载10的电流，或等效地，通过电源开关20的电流。例如，电流信号44可以指示通过负载10的即时电流。比较器38可以确定电流信号44所表示的感测电流是否未超过例如最大允许电流信号36所指示的最大允许电流。比较器38可以生成比较信号40。比较信号40可以例如指示感测电流是否小于最大允许电流。例如，当感测电流小于最大允许电流时，比较器38可能输出真（例如，高电压电平所表示的），以及当感测电流大于最大允许电流时，比较器38可以输出假（例如，低电压电平所表示的）。

PWM控制信号28和比较信号40可以例如被馈送给开关控制器22。基于PWM控制信号28和比较信号40，开关控制器22可以例如确定电源开关20是否被设置为导通状态或非导通状态。开关控制器22可以能生成开关控制信号24。开关控制器22可以例如是与门。在这种情况下，与门22可以接收作为输入信号的PWM控制信号28和比较信号40以及输出作为输出信号的开关控制信号24。或者，电源开关20可能如开关控制信号24所指示的呈现其导通和非导通状态。例如，当PWM控制信号28和比较信号40都指示真时，开关控制器22可以输出真以用于将电源开关20设置为导通状态。相反，当PWM控制信号28和比较信号40中的一个或两个指示假时，开关控制器22可以输出假以用于将电源开关20设置为非导通（绝缘）状态。电源开关20可以例如是晶体管。

现在参照图5，PWM控制信号28、导通检测信号32、以及最大允许电流信号36的示例以示意的和简化的方式被绘制。在图中，清晰起见，三个信号28、32和36相对于彼此沿着垂直轴（V轴）偏移。最大允许电流信号36可以取决于导通检测信号32。导通检测信号32可以取决于PWM控制信号28。这些信号中的每一个都可以例如通过电压V表示。例如，PWM控制信号28可以通过PWM单元26输出的电压表示。导通检测信号32可以例如通过导通检测器30输出的电压表示。最大允许电流信号36可以例如通过最大允许电流单元34输出的电压表示。在本示例中，PWM控制信号28内的任何从低到高的转换（上升沿）可以触发导通检测信号32内的相应的上升沿。在当导通检测信号32是高时出现的PWM控制信号28内的上升沿可以对导通检测信号32不产生影响。PWM控制信号28内的任何从高到低的转换（下降沿）可以触发导通检测信号32内的下降沿，具有延迟T_min，除非PWM控制信号28内的下降沿在定义的延迟T_min内接着上升沿。延迟T_min可以例如是1.4秒。因此，如果下降沿在定义的延迟内接着上升沿，PWM控制信号28内的下降沿可以对导通检测信号32不产生影响。

在示例中，PWM控制信号28展示了在时间t1、t3、t5、t8、以及t10的上升沿以及在时间t2、t4、t6、T9、T11的下降沿。在示例中，在时间t2、t4以及t9的下降沿对导通检测信号32不产生影响，这是因为它们分别在定义的延迟内接有时间t3、t5、以及t10的上升沿。在示例中，只有在时间t6的PWM控制信号28内的下降沿没有在定义的延迟T_min内接有上升沿。因此，在时间t6的PWM控制信号28内的下降沿触发了在导通检测信号32内的下降沿，即，在时间t7的下降沿。时间t7是时间t6加上延迟，即T7=T6+T_min。在时间t8的PWM控制信号28内的上升沿然后触发了在时间t8的导通检测信号32内的上升沿。导通检测信号32内的上升沿和下降沿可以分别指示导通和关闭事件。在示例中，导通事件在时间t1和t8被检测到。关闭事件例如在t7被检测到。

每一个检测的导通事件可以触发最大允许电流单元34根据预定义最大允许电流分布，控制信号幅度或数字信号值（在本示例中，电压）。在本申请中，电流分布是被认为是在感兴趣的时间间隔中的时间的函数的电流。最大允许电流单元34可以因此生成最大允许电流信号36。导通事件被检测到的时间可以因此作为最大允许电流分布的初始时间（图3中所示出的示例中的t=0）。

图6以示意和简化的方式图示了最大允许电流单元34的示例实施例。最大允许电流单元34可以例如通过微控制器或专用电路来提供。最大允许电流单元34可以包括处理器58、计时器60、和/或存储器62。存储器62可以例如包含用于使处理器58能够作为时间和电源电压的函数确定最大允许电流的数据。在一个实施例中，数据可以包括最大允许电流分布和用于使处理器58能够作为电源电压值的函数调整最大允许电流分布的指令。例如，数据可以包括时间缩放因数和/或幅度缩放因数。在相同的或另一个实施例中，数据可以包括查找表以用于定义至少两个不同的最大允许电流分布。处理器58可以例如被安排为作为电源电压的函数选择这些分布中的其中一个。

确定最大允许电流可以还涉及累积时间。累积时间可以例如被定义为在导通事件之后的总时间，电源开关20在该导通事件期间处于导通状态。累积时间因此可以被认为是从最近的导通事件开始的、对PWM控制信号28的时间积分。背后的思想是电源开关处于非导通状态的任何时间可能不导致负载10的温度的上升。因此，任何最大允许电流分布可以关于所述累积时间被定义，而不是关于如图3中所示出的物理时间t被定义。处理器48可以因此在任何时间t确定相应的累积时间。处理器58可以从累积时间确定最大允许电流。计时器60可以响应于检测的导通事件被重置。例如，计时器60还可以响应于PWM控制信号28内的下降沿被设置为停止模式以及响应于PWM控制信号28内的上升沿被设置为运行模式。停止模式是计时器60处于非活动状态的模式。运行模式是计时器60对物理时间计数的模式。计时器60可以因此对累积时间计数。

因此，最大允许电流单元34可以包括存储器62。该存储器包含用于作为至少时间变量和电源电压变量的函数来定义最大允许电流的数据。例如，最大允许电流单元34可以可操作地作为电源电压的函数调整最大允许电流分布。最大允许电流单元34可以尤其可操作地在幅度/时间方面调整最大允许电流分布。

现在参照图7，示出了操作电源开关的方法的示例的流程图。根据示例的方法包括根据施加的电源电压确定最大允许电流，以及响应于通过所述电源开关的电流超过了最大允许电流的指示将电源开关设置为非导通状态。确定最大允许电流可以包括检测导通事件，以作为对其的响应，确定电源电压。

在步骤602，可以确定是否已检测到导通事件。在这种情况下，过程可以继续步骤604，否则，过程可以返回到步骤602。

在步骤604，电源电压的值或幅度可以被确定。这可以涉及例如使用电压传感器测量电源电压。

在随后的步骤606，最大允许电流值可以基于即时时间t和在前面的步骤604确定的电源电压被生成。如参照图6在上面所描述的，生成最大允许电流值可以涉及例如咨询查找表和/或确定累积时间。

在随后的步骤608，可以确定通过电源开关的电流是否小于在前面的步骤606确定的最大允许电流。如果确定通过电源开关的电流大于最大允许电流，电源开关可被设置为非导通状态；否则，不采取任何行动。

在随后的步骤610，可以确定是否已检测到关闭事件。如果已检测到关闭事件，过程可以返回到步骤602，否则，过程可以返回到步骤606。在另一个实施例中（未示出），过程可以返回到步骤604而不是步骤606。换句话说，电源电压可以响应于导通事件（如图7中所图示的）或紧接之前的生成了最大允许电流值的每一个步骤606被确定。实际上，电源电压可以在很多导通和关闭周期都是相当恒定的。在这种情况下，如附图中所图示的，在每一个导通事件之后确定电源电压仅一次可以完全足够。

现在参照图8，第一最大允许电流I1和第二最大允许电流I2以示意的和简化的方式作为时间t的函数被绘制。如参照图6在上面所描述的，时间t可以是通常的物理时间或累积时间。例如，最大允许电流单元34可以生成第一或第二最大允许电流分布，即I1或I2，这取决于被施加到过电流保护器件18的电源电压。当然，最大允许电流保护单元36可以被安排为生成或在两个以上的不同最大允许电流分布中进行选择。例如，最大允许电流单元34可以被安排为生成或例如通过使用缩放比因数在一组连续的最大允许电流分布中进行选择。在本示例中，I1和I2的关系如下：

I2（T）=A*I1（B*T）

其中A是幅度缩放因数以及B是时间缩放因数。在示例中，A=2以及B=2。最大允许电流单元34可以被安排为根据电源电压确定缩放因数。因此，缩放因数A和/或B可以是电源电压V的函数。如上面所提到的，电源电压V可以例如是在定义的时间，即在检测到导通事件之后测量的电源电压，或实时测量的电源电压。

最大允许电流I1和I2可以对应于预期的浪涌电流。I1和/或I2可以相对于各浪涌电流偏移某个固定的偏移。因此，在正常操作期间，即如果没有故障或事故发生期间，可以确保流经电源开关的实际电流可以总是小于最大允许电流。在示例中，I2对应于大于I1的电源电压。I2可以更快地倾向于其平稳值，因为假定相同的占空比，较高的电源电压可以暗示负载的温度上升的更快。

一般来说，最大允许电流单元34可以被安排为作为电源电压V和时间t的函数确定最大允许电流I_max（V、t）。该确定可以涉及例如如参照图8在上面所描述的缩放因数。然而，该确定也不一定涉及缩放因数。具体地，第一电压值V=V1的最大允许电流I_max（V、t）不一定必须与不同的第二电压值V=V2的最大允许电流I_max（V、t）相关。例如，最大允许电流单元34可以例如被安排为通过使用查找表给一组电压值中的每一个电压值都分配最大允许电流分布。

每个物理量，例如温度、电压或电流可以被一个值或一组值表示。电压是在给定时间的两个特定点之间的电位差。电流是在给定时间流经特定横截面的电荷数量。

在前面的说明中，参照本发明实施例的特定示例已经对本发明进行了描述。然而，很明显各种修改和变化可以在不脱离所附权利要求中所陈述的本发明的宽范围精神及范围的情况下被做出。

本发明所讨论的连接可以是任何类型的连接。该连接适于将信号从或传输到各节点、单元或器件，例如通过中间器件。因此，除非暗示或说明并非如此，连接例如可以是直接连接或间接连接。连接可以被说明或描述为涉及到单一连接、一组多个连接、单向连接、或双向连接。然而,不同实施例可以改变连接的实现。例如,可以使用单独单向连接而不是双向连接,反之亦然。此外,多个连接可以被替换为串行地或以时间多路复用方式传输多个信号的单一连接。同样地,携带多个信号的单一连接可以被分离成各种不同的携带这些信号的子集的连接。因此,存在传输信号的许多选项。

虽然具体导电类型或电位极性在示例中已被描述，应了解导电类型和电位极性可以是相反的。

本发明所描述的每一个信号可以被设计为正逻辑或负逻辑。在负逻辑信号的情况下，所述信号是低有效，其中所述逻辑真状态对应于逻辑电平0。在正逻辑信号的情况下，所述信号是高有效，其中所述逻辑真状态对应于逻辑电平1。注意，本发明所描述的任何信号可以被设计为负逻辑信号或正逻辑信号。因此，在替代实施例中，那些被描述为正逻辑信号的信号可以被实施为负逻辑信号，以及那些被描述为负逻辑信号的信号可以被实施为正逻辑信号。

此外，当将信号、状态位、或类似的器件分别变为其逻辑真或逻辑假状态时，术语“断言”或“设置”以及“否定”（或“去断言”或“清除”）在本发明中被使用。如果逻辑真状态是逻辑电平“1”，逻辑假状态是逻辑电平“0”。如果逻辑真状态是逻辑电平“0”，逻辑假状态是逻辑电平“1”。

本领域技术人员将认识到逻辑块之间的界限仅仅是说明性以及替代实施例可以合并逻辑块或电路元件或在各种逻辑块或电路元件上施加替代的分解。因此，应了解本发明描述的架构仅仅是示范的，并且事实上实现相同功能的很多其它架构可以被实现。例如，电源开关20和开关控制器22可以通过集成电路来提供；和/或导通检测器30、最大允许电流单元34、以及比较器38可以通过集成电路来提供。PWM单元26可以在过电流保护器件18内被集成，或形成单独模块。整个过电流保护器件18可以通过集成电路或片上系统(SoC)来提供。

为实现相同功能的任何元件的安排是有效地“关联”以便所需的功能得以实现。因此，为实现特定功能，本发明中结合在一起的任何两个元件可以被看作彼此“相关联”以便所需的功能得以实现，不论架构还是中间元件。同样地，如此关联的任何两个元件还可以被认为是彼此被“可操作地连接”或“可操作地耦合”以实现所需的功能。

此外，本领域技术人员将认识到上述描述的操作功能之间的界限只是说明性的。所述多个操作可以组合成单一的操作，单一的操作可以分布在附加操作中以及操作可以在至少部分重叠的时间内被执行。而且，替代实施例可以包括特定操作的多个实例，并且操作的顺序在各种其它实施例中可以改变。

又如，在一个实施例中，说明的示例可以被作为位于单一集成电路上的电路或在相同器件内的电路被实现。例如，电源开关20和开关控制器22可以通过集成电路来提供；和/或导通检测器30、最大允许电流单元34、以及比较器38可以通过集成电路来提供。PWM单元26可以在过电流保护器件18内被集成，或形成单独模块。整个过电流保护器件18可以通过集成电路或片上系统(SoC)来提供。替选地，所述示例可以作为任何数量的单独集成电路或以合适的方式彼此相联接的单独器件被实现。例如，每一个组件20、22、26、30、34、38、42可以通过单独器件来提供。

又如，示例或其中的一部分可以被实现为物理电路的软或代码表示，或被实现为能够转化成物理电路的逻辑表征，例如在任何合适类型的硬件描述语言中被实现。

此外,本发明不限于在非可编程的硬件中实现的物理器件或单元,但也可以应用在可编程器件或单元中。这些器件或单元通过操作能够执行所需的器件功能。该执行是根据合适的程序代码,例如，主机、微型计算机、服务器、工作站、个人电脑、笔记本、个人数字助理、电子游戏、汽车和其它嵌入式系统、手机和其它无线器件,在本申请中通常表示为“计算机系统”。

然而，其它修改、变化和替代也是可以的。说明书和附图因此被认为是从说明性的而不是严格意义上来讲的。

在权利要求中，放置在括号之间的任何参照符号不得被解释为限定权利要求。词“包括”不排除其它元素或然后在权利要求中列出的那些步骤的存在。此外，本发明所用的“一”或“一个”被定义为一个或多个。并且，在权利要求中所用词语如“至少一个”以及“一个或多个”不应该被解释为暗示通过不定冠词“a”或“an”引入的其它权利要求元素限定任何其它特定权利要求。所述特定权利要求包括这些所介绍的对发明的权利元素，所述权利元素不仅仅包括一个这样的元素。即使当同一权利要求中包括介绍性短语“一个或多个”或“至少一个”以及不定冠词，例如“a”或“an”。使用定冠词也是如此。除非另有说明，使用术语如“第一”以及“第二”是用于任何区分这些术语描述的元素的。因此，这些术语不一定表示时间或这些元素的其它优先次序。某些措施在相互不同的权利要求中被列举的事实并不表示这些措施的组合不能被用于获取优势。

Claims (10)

1.一种过电流保护器件(18)，包括：

电源开关(20)，具有导通状态和非导通状态；

开关控制器(22)，用于根据脉冲宽度调制控制信号(28)交替地将所述电源开关(20)设置为所述导通状态和所述非导通状态；

导通检测器(30)，用于检测导通事件，其中所述导通事件包括：所述脉冲宽度调制控制信号(28)指示在具有至少最小关闭时间的长度的时间间隔期间所述电源开关(20)将呈现所述非导通状态，随后接着所述脉冲宽度调制控制信号(28)指示所述电源开关(20)将呈现所述导通状态；

最大允许电流单元(34)，

其中所述电源开关(20)被安排为响应于通过所述电源开关(20)的电流超过最大允许电流(I1、I2)的指示而呈现所述非导通状态，

其中所述最大允许电流单元(34)可操作地响应于所述导通检测器(30)检测到导通事件而确定电源电压；

其特征在于所述最大允许电流单元(34)可操作地基于电流分布而确定依赖时间的最大允许电流(I1、I2)作为累积时间的函数，所述电流分布包括在感兴趣的时间间隔中的时间的函数，其中所述累积时间为在所述导通事件后所述电源开关(20)处于所述导通状态的全部时间，以及其中所述电流分布由所述最大允许电流单元(34)响应于所述导通事件而基于所述电源电压确定。

2.根据权利要求1所述的过电流保护器件(18)，其中所述最大允许电流单元(34)包括包含用于作为至少时间变量和电源电压变量的函数来定义所述最大允许电流(I1、I2)的数据的存储器(62)。

3.根据权利要求2所述的过电流保护器件(18)，其中所述数据包括用于定义至少两个不同的最大允许电流分布的查找表，以及其中所述最大允许电流单元(34)可操作地选择作为所述电源电压的函数的所述至少两个最大允许电流分布之一。

4.根据权利要求1或2所述的过电流保护器件(18)，其中所述最大允许电流单元(34)可操作地在振幅和/或时间方面调节所述最大允许电流分布。

5.根据权利要求1所述的过电流保护器件(18)，其中所述最大允许电流是所述电源电压的单调增函数。

6.根据权利要求1所述的过电流保护器件(18)，其中所述最大允许电流单元(34)包括用于生成指示所述电源电压的数字值的模数转换器。

7.根据权利要求1所述的过电流保护器件(18)，其中所述电源开关(20)布置为响应于所述脉冲宽度调制控制信号(28)为第一电平而呈现所述非导通状态、响应于所述脉冲宽度调制控制信号(28)为第二电平而呈现所述导通状态。

8.根据权利要求1所述的过电流保护器件(18)，包括用于根据所述电源电压定义占空比、以及用于生成所述脉冲宽度调制控制信号(28)使得所述脉冲宽度调制控制信号(28)具有所定义的占空比的脉冲宽度调制单元(26)。

9.根据权利要求1所述的过电流保护器件(18)，包括与所述电源开关(20)串联耦合的白炽灯(10)。

10.一种操作电源开关(20)的方法，其中所述电源开关(20)具有导通状态和非导通状态，其中所述方法包括：

根据脉冲宽度调制控制信号(28)而设置所述电源开关(20)为导通状态以及为非导通状态；

检测导通事件，其中所述导通事件包括：所述脉冲宽度调制控制信号(28)指示在具有至少最小关闭时间的长度的时间间隔期间所述电源开关(20)将呈现所述非导通状态，随后接着所述脉冲宽度调制控制信号(28)指示所述电源开关(20)将呈现所述导通状态；

响应于通过所述电源开关(20)的电流超过最大允许电流的指示而将所述电源开关(20)设置为所述非导通状态；

响应于检测到导通事件而确定电源电压；以及

基于电流分布而确定所述最大允许电流作为累积时间的函数，所述电流分布包括在感兴趣的时间间隔中的时间的函数，其中所述累积时间为在所述导通事件后所述电源开关(20)处于所述导通状态的全部时间，以及基于所述电源电压确定所述电流分布。