CN105359245A - 电子保护电路以及控制电子保护电路的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于中断流过电路(2、3)的电流的电子熔断电路(1)，包括：跳闸开关(10)，被构造为断开和闭合从而分别中断和允许电流流过电路；电流感测电路(20)，被构造为感测流过电路的电流的幅值何时大于预定幅值；跳闸电路(30)，被构造为基于所感测的流过电路的电流的幅值而控制跳闸开关断开和闭合；以及具有程序(41)的处理器(40)，将该程序构造为监测跳闸电路的特性，以及当所监测的特性满足预定标准时，进入超驰模式并控制跳闸电路以控制跳闸开关断开而不管流过电路的电流的幅值。

Description

电子保护电路以及控制电子保护电路的方法

相关申请的交叉引用

本申请要求于2013年7月8日提交的美国专利申请序列号No.13/936,303的优先权和权益，其通过引用并入本文。

技术领域

本公开概念一般涉及熔断器，并且更特别地涉及用于中断流过电路的电流的熔断电路。本公开概念还涉及控制熔断电路的方法。

背景技术

熔断器已用于保护电路免受过流条件。一种类型的熔断器包括与所保护的电路串联连接的导电元件。导电元件由于电流从中流过而发热。设计熔断器以使当流过电路的电流超过预定级别时，导电元件变得足够热从而熔化并中断流过电路的电流。

但是，难以控制熔断器的元件将熔化并中断电流时的电流的精确级别。此外，熔断器的元件充分加热并熔化需要时间。因此，难以控制或降低熔断器的响应时间。另外，一旦熔断器熔断，为使熔断器再次可用，至少需要替换熔断器的导电元件。

存在改进熔断电路的空间。

同样存在改进控制熔断电路的方法的空间。

发明内容

通过提出用于中断流过电路的电流的电子熔断电路的本公开概念的方面来满足这些和其它需求。通过提出用于控制电子熔断电路的方法和包括该方法的非暂态计算机可读介质的本公开概念的方面同样满足这些和其它`需求。

根据本公开概念的方面，用于中断流过电路的电流的电子熔断电路包括：跳闸开关，被构造为断开以中断流过电路的电流并闭合以允许电流流过电路；电流感测电路，被构造为感测何时流过电路的电流的幅值大于预定幅值；跳闸电路，被构造为响应于电流感测电路感测流过电路的电流的幅值大于预定幅值而控制跳闸开关断开，并在电流感测电路没有感测到流过电路的电流的幅值大于预定幅值时控制跳闸开关闭合；以及具有程序的处理器，将程序构造为监测跳闸电路的特性，以及当被监测的特性满足预定标准时，进入超驰模式并控制跳闸电路以控制跳闸开关断开而不管流过电路的电流的幅值。

根据本公开概念的其它方面，一种方法控制被配置成中断流过电路的电流的电子熔断电路，电子熔断电路包括跳闸开关，该跳闸开关被构造为断开以中断流过电路的电流并闭合以允许电流流过电路，以及跳闸电路，其被构造为基于流过电路的电流的幅值而控制跳闸开关。方法包括：监测跳闸电路的特性；确定跳闸电路的特性是否满足预定标准；以及进入超驰模式并控制跳闸电路断开跳闸开关，在该超驰模式中跳闸电路控制跳闸开关断开而不管流过电路的电流的幅值。

根据本公开概念的其它方面，非暂态计算机可读介质存储一个或多个包括指令的程序，当通过计算机执行程序时使得计算机实施控制被配置成中断流过电路的电流的电子熔断电路的方法，电子熔断电路包括跳闸开关，该跳闸开关被构造为断开以中断流过电路的电流和闭合以允许电流流过电路，以及跳闸电路，其被构造为基于流过电路的电流的幅值而控制跳闸开关。方法包括：监测跳闸电路的特性；确定跳闸电路的特性是否满足预定标准；以及进入超驰模式并控制跳闸电路以断开跳闸开关，在该超驰模式中跳闸电路控制跳闸开关断开而不管流过电路的电流的幅值。

附图说明

当结合附图阅读时，从以下优选实施例的描述中可得到对本公开概念的完整理解，在附图中：

图1是根据本公开概念的示例实施例的电子熔断电路的示意形式的框图；

图2是根据本公开概念的示例实施例的用于电路的电子熔断电路的电路图；

图3A是流过图2的电路的电流的图；

图3B是图2的节点A处的电压的图；

图3C是图2的节点B处的电压的图；以及

图4是根据本公开概念的实施例的控制电子熔断电路的方法的流程图。

具体实施方式

本文中使用的方向短语，诸如例如左，右，前，后，上，下及其衍生词，与附图中所示的元件取向相关并且除非在其中明确陈述外不作为对权利要求的限制。

本文中使用的，将两个或更多部件“耦接”到一起的陈述将意为将部件直接连接到一起或通过一个或多个中间部分连接。

本文中使用的，术语“数量”将意为一或大于一的整数(即，多个)。本文中使用的，术语“处理器”将意为可存储、获取并处理数据的可编程模拟和/或数字设备；控制器；控制电路；计算机；工作站；个人计算机；数字信号处理器；微处理器；微控制器；微计算机；中央处理单元；主机计算机；迷你计算机；服务器；网络处理器；或任何适当的处理装置或设备。

参考图1，电子熔断电路1电连接到包括电源2和负载3的电路。电子熔断电路1被配置成中断流过电路的电流I。

电子熔断电路1包括跳闸开关10(例如但不限于金属氧化物半导体场效应晶体管)、电流感测电路20、跳闸电路30以及处理器40。跳闸开关10被构造用于断开以中断流过电路的电流I和闭合以允许电流I流过电路。电流感测电路20被构造以感测何时电流I的幅值大于预定幅值。跳闸电路30被配置成控制跳闸开关10的操作。当电流I的幅值小于预定幅值时，跳闸电路30控制跳闸开关10闭合，并且当电流I的幅值大于预定幅值(例如但不限于电路中的过流情况；350mA；任意合适的电流值)，跳闸电路30控制跳闸开关10断开并中断电路中流动的电流I。

处理器40包括程序41，该程序被构造用于监测跳闸电路30的特性，以及当所监测的特性满足预定标准时进入超驰模式并控制跳闸电路30控制跳闸开关10断开而不管电流I的幅值。在预定时间段之后，程序41退出超驰模式并恢复监测跳闸电路30的特性。此外，当程序41退出超驰模式时，跳闸电路30恢复基于电路中流动的电流I的幅值而控制跳闸开关10。

参考图2，根据本公开概念的示例实施例的电子熔断电路10的电路图更详细示出了电流感测电路20和跳闸电路30的电路组件。电流感测电路20包括第一和第二电阻器R1、R2和第一开关21(例如但不限于双极结型晶体管)。第一电阻器R1与电路串联电连接，并且第二电阻器R2电连接在电路和第一开关21之间。选择第一和第二电阻器R1、R2的电阻值，由此当电流I的幅值大于预定幅值时第一开关21闭合。当第一开关21闭合时，电流感测电路20输出信号到跳闸电路30。信号向跳闸电路30指示电流I的幅值大于预定幅值。

跳闸电路30包括第二和第三开关31、32(例如但不限于金属氧化物半导体场效应晶体管)。跳闸电路30进一步包括电阻器R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9，电容器C1、C2以及二极管D1、D2。跳闸电路30还电连接到可以由电源(未示出)提供的电源电压V_CC和接地GND。

当跳闸电路30从电流感测电路20接收信号时，第二开关31闭合。第二开关31的闭合使得第三开关32断开，其依次使得跳闸电路30控制跳闸开关10断开并中断流过电路的电流I。当跳闸开关10断开并中断电流I时，电流I的幅值将降到预定幅值以下，导致跳闸电路30控制跳闸开关10闭合并允许电流I流过电路。但是，如果在电路中存在每次跳闸开关10闭合时使得电流I的幅值继续上升到预定幅值以上的情况，则跳闸电路30将反复断开和闭合跳闸开关30。

为了检测跳闸电路30何时控制跳闸开关10闭合，处理器40的程序41监测跳闸电路的特性并确定监测到的特性是否满足预定标准。例如且不限于程序41监测在第一节点A处的电压信号。当程序41检测到在节点A的电压变化(例如但不限于电压上升)时，程序41进入超驰模式。在超驰模式中，程序41控制跳闸电路30来控制跳闸开关10断开而不管电流I的幅值。例如且不限于程序41输出低信号到第二节点B，使得第三开关32断开，由此使得跳闸开关10断开。

程序41可以在进入超驰模式之前等待第一预定时间段(例如但不限于跳闸时间；20ms；任意合适时间)。在进入超驰模式之后，程序41在退出超驰模式并允许跳闸电路30再次基于电流I的幅值而控制跳闸开关10之前等待第二预定时间段(例如但不限于恢复时间；5s；任意合适时间)。

虽然公开了图2的电子熔断电路1的特定电路组件和电路组件的特定布置，应当理解本公开概念不限于此。应当理解在不偏离本公开概念的范围的情况下，可以在电子熔断电路中使用适当组件和布置的各种选择。

现在将参考图3A、3B和3C中示出的图，来描述电子熔断电路1在一段时间上的示例操作。将图分成四个时段，初始时段T₀、第一预定时段T₁、第二预定时段T₂以及第三时段T₃。在图3A中，以实线示出电流I的幅值，而以虚线示出预定幅值。在图3B中，示出了在图2的第一节点A处的电压信号。在图3C中，示出了在图2的第二节点B处的电压。

在初始时段T₀期间，电流I的幅值小于预定幅值。在初始时段T₀的最终，电流I的幅值变得大于预定幅值。当电流I的幅值变得大于预定幅值时，第一节点A处的电压由于第三开关32断开而上升，如图3B所示。在第一预定时段T₁期间，由于跳闸电路30反复断开和闭合跳闸开关10，电流I的幅值和第一节点A处的电压信号震荡。

在第一预定时段T₁之后，处理器40的程序41进入超驰模式并输出低信号到第二节点B，如图3C所示。第二节点B处的低信号使得在第一节点A处的电压信号保持高，其依次使得跳闸开关10和电流I的幅值下降。经过第二预定时段T₂，这种情况保持稳定。

在第二预定时段T₂的最终，程序41退出超驰模式并从第二节点B移除低信号，如图3C所示。从第二节点B移除低信号，使得第一节点A处的电压信号下降并使得跳闸开关10闭合。通过闭合跳闸开关10，电流I的幅值能够上升，如图3A所示。在第三时段T₃期间，如同初始时段T₀，跳闸电路30再次基于电流I的幅值而控制跳闸开关10。

图4示出了处理器40的程序41。在42，程序41通过监测跳闸电路30的特性而开始。在43，程序41然后确定监测到的特性是否满足预定标准。当监测的特性满足预定标准时，在44，程序41在第一预定时段之后进入超驰模式。程序41然后在46退出超驰模式之前，在45等待第二预定时段。在退出超驰模式之后，程序41返回到监测跳闸电路30的特性。

本公开概念还可作为有形非暂态计算机可读记录介质上的计算机可读代码而实施。计算机可读记录介质是可存储在之后通过计算机系统读取的数据的任意数据存储设备。计算机可读记录介质的非限制型示例包括只读存储器(ROM)、非易失性随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、盘式存储设备以及光学数据存储设备。

在已经详细描述本公开概念的具体实施例的同时，本领域的技术人员将理解鉴于本公开的整体教导将可以对这些细节作出多种修改和替代。因此，所公开的特定布置关于所公开概念的范围仅意为说明性的而不是限制，该所公开概念的范围由所附权利要求及其任意和全部等效的全部范围给出。

Claims (15)

1.一种电子熔断电路(1)，用于中断流过电路(2、3)的电流，所述电子熔断电路包括：

跳闸开关(10)，被构造为断开以中断流过所述电路的所述电流，以及闭合以允许所述电流流过所述电路；

电流感测电路(20)，被构造为感测流过所述电路的所述电流的幅值何时大于预定幅值；

跳闸电路(30)，被构造为响应于所述电流感测电路感测流过所述电路的所述电流的幅值大于所述预定幅值而控制所述跳闸开关断开，并在所述电流感测电路没有感测到流过所述电路的所述电流的幅值大于所述预定幅值时而控制所述跳闸开关闭合；以及

具有程序(41)的处理器(40)，所述程序被构造为监测所述跳闸电路的特性，以及当所监测的特性满足预定标准时，进入超驰模式并控制所述跳闸电路来控制所述跳闸开关断开而不管流过所述电路的所述电流的幅值。

2.如权利要求1所述的电子熔断电路(1)，其中所述处理器的所述程序进一步被构造为在所监测的特性满足所述预定标准之后的第一预定时段进入所述超驰模式，以及其中所述处理器的所述程序进一步被构造为在进入所述超驰模式之后的第二预定时间退出所述超驰模式，并恢复监测所述跳闸电路的所述特性。

3.如权利要求1所述的电子熔断电路(1)，其中所述跳闸电路包括节点；其中所述跳闸电路的所述监测的特性是在所述节点处的电压信号；以及其中所述预定标准是在所述节点处的所述电压信号的幅值的变化。

4.如权利要求1所述的电子熔断电路(1)，其中所述电流感测电路包括第一电阻器、第二电阻器和第一开关(21)；以及其中当流过所述电路的所述电流的幅值大于所述预定幅值时，所述第一开关闭合并输出信号到所述跳闸电路。

5.如权利要求1所述的电子熔断电路(1)，其中所述跳闸电路包括第二开关(31)和第三开关(32)；其中所述第三开关被配置成当所述第二开关闭合时断开；其中当所述第三开关断开时，所述跳闸电路控制所述跳闸开关断开；其中所述第三开关电耦接到所述处理器；以及其中所述处理器的所述程序被配置成当处于所述超驰模式中时控制所述第三开关断开。

6.一种方法，用于控制被配置成中断流过电路(2、3)的电流的电子熔断电路(1)，所述电子熔断电路包括跳闸开关(10)，所述跳闸开关被构造为断开以中断流过所述电路的所述电流，并闭合以允许所述电流流过所述电路；以及跳闸电路(30)，其被构造为基于流过所述电路的所述电流的幅值而控制所述跳闸开关，所述方法包括：

监测所述跳闸电路的特性；

确定所述跳闸电路的所述特性是否满足预定标准；以及

进入超驰模式并控制所述跳闸电路断开所述跳闸开关，在所述超驰模式中所述跳闸电路控制所述跳闸开关断开而不管流过所述电路的所述电流的幅值。

7.如权利要求6所述的方法，其中所述进入所述超驰模式进一步包括在所述监测的特性满足所述预定标准之后的第一预定时段进入所述超驰模式。

8.如权利要求6所述的方法，进一步包括：

退出所述超驰模式，并允许所述跳闸电路基于流过所述电路的所述电流的幅值而控制所述跳闸开关。

9.如权利要求8所述的方法，其中所述退出所述超驰模式进一步包括，在进入所述超驰模式之后第二预定时间退出所述超驰模式，并恢复监测所述跳闸电路的所述特性。

10.如权利要求6所述的方法，其中所述跳闸电路包括节点；其中所述跳闸电路的所述监测的特性是所述节点处的电压信号；以及其中所述预定标准是所述节点处的所述电压信号的幅值的变化。

11.一种非暂态计算机可读介质，其存储一个或多个包括指令的程序，当通过计算机执行程序时，使得所述计算机实施控制被配置成中断流过电路(2、3)的电流的电子熔断电路(1)的方法，所述电子熔断电路包括跳闸开关(10)，所述跳闸开关被构造为断开以中断流过所述电路的所述电流和闭合以允许所述电流流过所述电路；以及跳闸电路(30)，其被构造为基于流过所述电路的所述电流的幅值而控制所述跳闸开关，所述方法包括：

监测所述跳闸电路的特性；

确定所述跳闸电路的所述特性是否满足预定标准；以及

进入超驰模式并控制所述跳闸电路断开所述跳闸开关，在所述超驰模式中所述跳闸电路控制所述跳闸开关断开而不管流过所述电路的所述电流的幅值。

12.如权利要求11所述的非暂态计算机可读介质，其中所述进入所述超驰模式进一步包括在所述监测的特性满足所述预定标准之后的第一预定时段进入所述超驰模式。

13.如权利要求11所述的非暂态计算机可读介质，进一步包括：

退出所述超驰模式，并允许所述跳闸电路基于流过所述电路的所述电流的幅值而控制所述跳闸开关。

14.如权利要求13所述的非暂态计算机可读介质，其中所述退出所述超驰模式进一步包括，在进入所述超驰模式之后的第二预定时间退出所述超驰模式，并恢复监测所述跳闸电路的所述特性。

15.如权利要求11所述的非暂态计算机可读介质，其中所述跳闸电路包括节点；其中所述跳闸电路的所述监测的特性是所述节点处的电压信号；以及其中所述预定标准是所述节点处的所述电压信号的幅值的变化。