CN107735916A - 一种可逆式电子断路器终端 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可逆式电子断路器终端，具有电流测量装置（1a），用于测量待测负载电路(8a、8b)中的电流；调节装置（1b），用于基于待测负载电路（8a、8b）中已测得的电流来控制待测负载电路（8a、8b）中的电流；切换装置（3），其在调节装置（1b）的控制下对负载电路（8a、8b）中的电流进行调节或切换；所述切换装置（3）是基于MOSFET技术双向切换负载电路（8a、8b）中的电流，并且其中，切换装置具有至少两个反串联MOSFET晶体管，MOSFET晶体管各自的源极端子置于共用开关电势上。

Description

一种可逆式电子断路器终端
技术领域
本发明涉及一种可逆式电子断路器终端。
背景技术
现有技术中，可知有用于开关和保护直流网络的电子过电流断路器。
例如，已知有用于开关和保护直流（DC)网络中的负载的电子断路器。这种断路器通常具有测量装置、调节装置、控制装置以及基于功率晶体管的开关装置。
在过去，在低压直流网络中使用N-沟道金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）起到开关装置的作用。这种断路器能在故障（例如，短路）切断电流或将其限于无害水平上。
这种断路器也由申请人以例如CB E1 24DC…、EC-E1的产品名称进行出售。
然而直流断路器通常仅提供非常有限的反向电流保护，这是因为由于N-MOSFET技术，只能对从漏极流向源极的电流进行开关和/或调节。因此，在反向电流情况下，没有保护是不能满足要求的。
而且，上述事实还导致安装依赖于电流的方向这一缺点，该缺点会一次又一次地导致安装过程中出现错误。
现有技术中，还可知有用于开关和保护交流网络的电子过电流断路器。
例如，同样基于MOS-FET技术的欧洲申请EP0197658A2或欧洲申请EP0398026A2便示出了一些实例。
然而，电路是非常复杂的，而且一些电路还需要辅助电压供给，因此代价非常高。复杂电路还易出现故障。
发明内容
本发明的目的是提供一种改进的、成本效益好的可逆式电子断路器终端，其避免了现有技术中的一个或多个缺点。
此目的是通过独立权利要求的特征来实现的。本发明的有利实施例显示在从属权利要求中。
附图说明
下面基于优选实施例参考附图对本发明进行进一步详细的说明。
图1示出了根据本发明的可逆式电子断路器终端依照第一构型下的不同实施例的框图，以及
图2示出了根据本发明的可逆式电子断路器终端依照第二构型下的不同实施例的框图。
具体实施方式
图1和图2各自示出了根据本发明的可逆式电子断路器终端依照两种结构下的不同实施例的框图。下面参考附图，其中相同的附图标记代表相同的元件，从而使得没有必要再一次对已经结合一个附图描述了的元件进行描述。
按照图1和图2，根据本发明的可逆式电子断路器终端具有电流测量装置1a，其用于测量待测负载电路中的电流。负载电路通过负载8b形成。
不对一般性进行限制，这里可以采用任何类型的电流测量，比如通过测量电阻器（如图所示）或磁场传感器等测量压降。
此外，根据本发明的可逆式电子断路器终端具有调节装置1b，其用于基于待测负载电路8a、8b中已测得的电流来控制待测负载电路8a、8b中的电流。该调节装置可以对切换装置3（通过金属氧化物半导体场效应晶体管激励级4间接地）进行控制。
此外，根据本发明的可逆式电子断路器终端具有切换装置3，其在调节装置1b的控制下对负载电路8a、8b中的电流进行调节或切换。
这里可以将“调节”理解为限制电流的一般情况，并且还可以理解为将其限于0A，即将其切断。因此，术语“调节”也可以包括开关。
根据本发明的可逆式电子断路器端子的切换装置3是基于MOSFET金属氧化物半导体场效应晶体管技术，可以双向开关负载电路8a、8b中的电流，即，不受电流是否沿负载方向还是沿反方向流动支配，并且具有至少两个实现双向切换的反向串联连接的MOSFET晶体管, 反向串联MOSFET晶体管各自的源极端子置于共用开关电势上。
在图1和图2中，可逆式断路器终端在每种情况下都具有相同的构造，只是外部电路的类型不同。
也就是说，在图1中，输出Out+和负载8b位于电流测量装置1a一侧，而输入IN+与电压源8a一起位于切换装置3一侧。在图2中，另一方面，输入IN+和电压源8a位于电流测量装置1a一侧，而输出Out+和负载8b则位于开关装置3一侧。
也就是说，对于根据本发明的单个装置而言，现在不受安装支配，从而不受电流方向支配而相对于负载对正向和反向电流进行保护，同时装置本身设置简单且成本效益好，带有至少两个各自的源极端子置于共用开关电势上的反串联MOSFET晶体管。
在本发明的实施例中可以设置借助于MOSFET激励级4来有利地控制开关装置3。由于没有必要的技术过渡，这使得电路中的设计工作能够最大程度低减少。而且，由于MOSFET驱动电路4和切换装置3可以使用相同的技术制造（MOS-FET：金属-氧化物-半导体场效应晶体管），这还使集成构造得以实现。
更加有利地，在本发明的实施例中还可以设置切换装置3具有短路检测单元2，其不受负载电路8a、8b中的电流方向支配，适合于间接或直接地控制切换装置3，使得负载电路8a、8b中的电流可以被调节或切断。例如，可以通过切换装置3从短路检测单元2分支出分流电流，并通过（桥式）整流器对该分流电流整流，然后将其与参考值相比较，例如，借助于运算放大器或施米特触发器。如果以此方式测量的电流高于预设值，则可以在电流保持在允许的范围内的程度上对电流进行限制，或切断电流。
为了(在现场或远程）监视，还可以设置进一步提供（远程）信号发送装置6，其在切换装置3启动时发送该工作状态的信号。例如，可以控制信号灯和/或远程指示接头，发送此处运行和故障皆可能的信号。当然，也可以将信号器用于其他开关目的。
而且，特别有利于由负载电路对电流测量装置和/或调节装置和/或切换装置供电，使得不再需要辅助电压源来操作该可逆式电子断路器终端，降低了布线复杂度，从而也降低了安装成本。
不对一般性进行限制，根据本发明的可逆式电子断路器终端可以用于负载电路为直流电路或交流电路的电路中。例如，（桥式）整流器可以很方便地用于此目的，其从任何可能存在的交流电压产生直流电压。这样减少了设计和仓储成本，同时降低了错误安装的可能性。
根据本发明的可逆式电子断路器端子具有基于半导体的构造是特别有利的，借此可以避免移动对电路进行开关的机械开关接头。机械开关接头易于磨损，因此易产生故障。
此外，当然也能够方便地如图所示的设置手动执行器7，切换装置可以通过该手动致动器来开启或关闭（间接地）。
特别地，根据本发明的可逆式电子断路器终端在短路或过载发生时允许负载电路中的电流（电源 - >断路器终端 - >负载）被开关或调节，以通过切断电流或将其限于对负载电路无害的水平上来保护负载电路。根据本发明的可逆式电子断路器终端特别有利于在低电压水平上应用，特别是电流方向可以变化的情形。
根据本发明的可逆式电子断路器终端构造成使得不受电流方向支配而对负载电流进行监视，并且可以对负载电流进行限制或必要时关断。
这是通过设置有两个反串联功率MOSFET的切换装置3来实现的，其中两个MOSFET的源极端子形成公共节点。
设计内部测量和控制电子元件使得可以不受流向支配而对（直流电压）电流进行测量和调节。此外，设计短路检测单元2使得不受流向支配而对短路状态进行识别，并将负载电路切断。这也避免了MOSFET切换装置3过载。内部电子元件可以由负载电路对其提供（已降低和/或整流的）电压，电压的参考电势可以等于负载电路的参考电势。
优选地，根据本发明的可逆式电子断路器终端设计用于低电压，即，用于≤120V的直流电压或≤50V的交流电压。
根据本发明的可逆式电子断路器终端可以有利地设计用于端子板系统，以便其可以集成到现有端子板系统的穿通端子PT…QUATTRO之中，例如申请人所出售的那些，同时使负载电路的IN+/OUT+端子可以各自与一个桥槽连接（在一个水平上），例如，借助于申请人的FBS…-5跳线，这是极其有利的。也就是说，根据本发明的可逆式电子断路器终端可以具有用于安装到支撑轨道特别是DIN轨道上的安装装置。此外，根据本发明的可逆式电子断路器端子可以制造为具有尺寸适于端子板系统的共栅极，比如6.2 mm、5.2 mm或更小或更大的宽度。
可逆式电子断路器终端还使得若可逆式电子断路器的两个IN+/OUT+端子中的每一个都与桥槽连接（在左侧和右侧）则能够形成特殊的机电构造。这里的这个显著特征为断路器端子中的两个桥槽现相互传导单独的电势（无保护的IN+和受保护的OUT+）。这使得能够通过申请人的端子板的中桥槽实现无保护的IN+和受保护的OUT+的分布，从而使得现场使用的分布和架构格外简单，因此可靠。
借助于根据本发明的可逆式电子断路器终端，现可将这些端子用于，例如，电流方向变化的交流电压应用中。此外，从用户角度上看，可以采用任何期望的方式对IN+和OUT+线进行更换，而不需要转动根据本发明的可逆式电子断路器终端。而且，还可以在申请人的已高度分布的端子板上布置紧挨着彼此的无保护的IN+电势和受保护的OUT+电势。
如此，提供了成本效益好的可靠的方案，其在有反向电流的直流应用中以及交流应用中提供可靠的保护。
附图标记列表
电流测量装置1a
调节装置1b
短路检测单元2
切换装置3
MOS-FET驱动电路4
信号发送装置6
手动执行器7
负载电路，源8a
负载电路，负载8b

Claims (9)

1.一种可逆式电子断路器终端，具有：
电流测量装置（1a），电流测量装置用于测量待测负载电路(8a、8b)中的电流；
调节装置（1b），调节装置是基于从所述待测负载电路（8a、8b）中测得的电流控制所述待测负载电路（8a、8b）；
切换装置（3），切换装置在所述调节装置（1b）的控制下对所述负载电路（8a、8b）中的电流进行调节或切换，
其特征在于，所述开关装置（3）是基于MOSFET技术双向切换所述负载电路（8a、8b）中的电流，并且其中，所述开关装置具有至少两个实现双向切换的反向串联连接的MOSFET晶体管，反向串联MOSFET晶体管各自的源极端子置于共用开关电势上。
2.如权利要求1所述的可逆式电子断路器终端，其特征在于，所述开关装置（3）借助于驱动电路（4）来控制。
3.如权利要求1或2所述的可逆式电子断路器端子，其特征在于，所述开关装置（3）借助于MOS-FET驱动电路（4）来控制。
4.如前述权利要求中任何一个所述的可逆式电子断路器终端，其特征在于，所述开关装置（3）具有短路检测单元（2），所述短路检测单元不受所述负载电路（8a、8b）中的电流方向支配，所述短路检测单元间接或直接地控制所述开关装置（3），使得所述负载电路（8a、8b）中的电流被调节或切断。
5.如前述权利要求中任何一个所述的可逆式电子断路器终端，其特征在于，所述终端设置有信号发送装置（6），所述信号发送装置在所述开关装置（3）启动时发送该工作状态的信号。
6.如前述权利要求中任何一个所述的可逆式电子断路器终端，其特征在于，所述电流测量装置和/或所述调节装置和/或所述切换装置由所述负载电路供电。
7.如前述权利要求中任何一个所述的可逆式电子断路器终端，其特征在于，所述负载电路为直流电路。
8.如前述权利要求1-6中任何一个所述的可逆式电子断路器终端，其特征在于，所述负载电路为交流电路。
9.如前述权利要求中任何一个所述的可逆式电子断路器终端，所述终端进一步包括有远程信号发送装置（6）。
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