CN1269893A - 用于对调节元件过载保护的电路装置和方法 - Google Patents

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Abstract

用于对调节元件过载保护的电路装置和方法,这里加在调节元件的调节对象上的电压被作为用于切断调节元件的标准。

Description

用于对调节元件过载 保护的电路装置和方法
目前通常情况是，为了监视调节元件通过一个布置在调节元件的调节对象输入端的测量电阻测量出电流并且在超出预先给定的电流值时调节元件被如下控制，即该元件被关断。
本发明的任务是给出一个另外的用于对调节元件进行过载保护的电路装置以及方法。
该任务通过权利要求1以及10的特征被解决。
本发明具有如下优点，根据调节元件的调节对象的电压值对调节元件加以可靠安全的过载保护。
本发明具有如下的另一个优点，调节元件的输入电阻有较小的测量值而由此一个较高的电压电位可以在调节元件的输出端被测量得出。
本发明的其他特点在从属权利要求中给出。
本发明的其他特点借助于图纸由下面针对一个实例的详细解释来清楚的阐明。
图示如下：
图1带有过流保护的调节器件的方框图，
图2带有过流保护的调节器件的电路接线图，
图3电流/电压特性曲线。
在图1中电路装置SO的方框图描述了一个调节单元R，一个保护电路ULS以及一个控制单元A。这个电路装置SO输入端是和电源UE相连接。该调节单元R在正常运行时通过控制单元A被如下控制，即当流过该负载的电流升高时在电路装置SO的输出端有一个恒定的输出电压被加在布置于电路装置SO输出端的负载L上。保护电路ULS和第一个输入端E1并且和调节单元R的输出端相连接。控制单元A的用于控制的输入端是和实例中并联布置于负载L上的测量敏感元件M相连接。保护电路ULS的输出端是和控制单元A的输入端相连。对于流经负载L的短路电流来说利用保护电路ULS这个短路电流被记录并且被用来关断调节单元R。
图2给出了一个带有保护电路ULS的在图1中描述了其方框图的调节单元R的电路接线图。在调节单元R中包含一个输入电阻R1，一个第一保护电阻R2和电阻R7以及第一调节元件M1。这个第一调节元件M1在这种电路装置中是一个MOS开关晶体管。
调节单元R的第一输入E1是和输入电阻R1的端子相连接，该输入电阻与第一调节元件M1的调节对象SD构成串联电路。第一调节元件M1的输入控制G通过第一保护电阻R2和调节单元R的第二输入端E2相连。第一输入端E1和第二输入端E2通过电阻R7相连。调节单元R的第二输入端E2和布置在控制单元A的输出端上的电阻R6相连。
控制单元A的控制输入端和测量元件M相连，该测量元件是由串联装置的电阻R8、R9构成。控制单元A包含一个运算放大器OP1，该运算放大器的第一输入端和测量元件M的电阻R8，R9中间的分接点P相连并且其第二输入端和参考电源UREF相连。运算放大器OP1的输出端和调节单元R的第二输入端E2相连。
保护电路ULS包含第二保护电阻R3，输入端电阻R4，电阻R5和第二调节元件M2以及电容器C1。第二调节元件M2优选情况下是一个MOS开关晶体管。第二调节元件M2的调节对象SD的输入端S和M2的输入控制端G是通过电容器C1互相连接的。输入电阻R4和第二调节元件M2的输入端S相连并且和保护电阻R1的端子和第一调节元件M1的第一输入端E1相连。第二调节单元M2的输入控制G和第一调节元件M1的调节对象SD的输出端D通过第二保护电阻R3相连接。第二调节元件M2的调节对象SD的输出端D通过电阻R5和调节单元R的第二输入端E2相连。电容器C2被布置成并联于电路装置SO的输入端并且另一个电容器C3被布置成并联于电路装置SO的输出端。
在电路装置SO接通时在启动时刻通过在控制输入端G和第二调节元件M2的调节对象SD的输入端S之间布置的电容器C1阻碍了第二调节元件M2转换。第二调节元件M2在接通瞬间对电路装置SO不起作用。通过第一调节元件M1的调节对象SD构造了一个电压UDS＝UE-UA。电路装置SO的输出端电压UA可以构造成由0V到预先确定的标称电压UL。利用RC阻容网络可调整的时间间隔运行之后，该阻容网络是由第二保护电阻R3和电容C1构造的，激活了电流监视。
在正常运行状态时第一调节元件M1在调节单元R中通过第一保护电阻R2和电阻R6利用控制单元A被如下控制，加在电路装置SO的输入端上的输入端电压UE根据恒定的输出端电压UA被调整直到有一个最大的可靠电流值。按照第一调节元件M1的控制输入端G的控制利用控制单元A的运算放大器OP1该调节元件被调节。加在第一开关元件M1的调节对象SD的输入端S上的电压根据负载输出端电压UL被调节。举例来说利用减少电路装置SO的输出端负载L的电阻使输出端电流增大，则输入端电阻R1和控制单元A的输出端上的电压增大而在电阻R6上的电压被减小。负载输出端电压的减小通过测量元件M被接转到控制单元A上。布置在控制单元A中的运算放大器OP1的第一输入端的较小电压影响了运算放大器OP1的输出端电压的线性下降。在调节对象SD输入端S和第一调节元件M1的控制输入端G之间的电压被升高。控制输入端G和第一调节元件M1的调节对象SD的输入端S之间的电压升高导致了沿着第一调节元件M1的调节对象SD的电压的降低。第一调节元件M1的调节对象SD的电压的降低导致了负载L上的电压UL相应的升高。
穿过控制电路A的控制电压的降低导致了穿过电阻R7的电流升高。同样由此导致了穿过电阻R6的电流的升高。穿过电阻R6的升高的电流导致了电阻R6的电压的升高。同时导致了控制输入端G和第一调节元件M1的调节对象SD的输入端S之间电压的降低。控制输入端G和第一调节元件M1的调节对象SD的输入端S之间电压的降低同时导致了输出端电压的微调。该调节机构在这里被用于限制电流，以便于持续的降低控制单元A输出端的电压。当在负载L中产生短路时保护电阻R1和第一调节元件M1的调节对象SD上的电压升高到最大值并且转换到第二调节元件M2。电流流经第二调节元件M2，输入端电阻R4，电阻R5和在控制单元A输出端的电阻R6。串联连接的电阻R4，R5在第二调节元件M2的接通状态下并联连接于电阻R7。在短路情况下电阻R7上的电压被降低同时电阻R6上的电压升高。控制输入端G和第一调节元件M1的调节对象SD的输入端S之间的电压降低到第一开关元件M1导通所必须的开关电压之下。加在电路装置SO输出端的电压UL接近0V。
电路装置SO输出端上的负载L的电阻值被增大很多，以便于电容器C3比通过负载L的电阻被更多的充电，使电路装置SO输出端的电压升高。输出端电压UA的升高导致了第二调节元件M2的控制输入端G和输入端S之间的电压再度下降。通过第二调节元件M2的控制输入端G和调节对象SD的输入端S之间电压的降低使第二调节元件M2的调节对象SD的输入端S和输出端D之间的电压被升高。通过第二调节元件M2的调节对象SD上的电压升高使流过电阻R4，R5和R6的电流被减小。电阻R6的电压降低导致第一调节元件M1的控制输入端G和调节对象SD的输入端S之间电压的升高。根据第一调节元件M1的控制输入端G和调节对象SD的输入端S之间电压的升高第一调节元件被再次导通同时加在负载L电阻上的电压UL被放大。
图3给出了电流/电压特性曲线。在这里根据AB1标出的部分控制单元A试图如下控制第一调节元件M1，即尽管穿过负载L的电流升高了但输出端电压仍保持了恒定。在由AB2标出的电流/电压特性曲线部分中保护电路ULS被激活。电流在这里仍有很小的增大。从临界电流值开始第一调节元件M1被关断。

Claims (10)

1.用于对第一调节元件(M1)过载保护的电路装置，该调节元件的调节对象(SD)将负载(L)和电源(UE)连接在一起，其特征是，保护电路(ULS)被布置成并联于第一调节元件(M1)的调节对象(SD)，该保护电路监视加在第一调节元件(M1)的调节对象(SD)上的电压(UDS)并且在负载(L)短路时如下控制第一调节元件(M1)的控制输入端(G)，即负载(L)被从电源(UE)分离开。
2.根据权利要求1的电路装置，其特征是，在第一调节元件(M1)的调节对象(SD)的输入端(S)和连接电源(UE)的保护电路(ULS)的端子之间布置了一个输入端电阻(R1)。
3.根据权利要求1或2的电路装置，其特征是，在第一调节元件(M1)的控制输入端(G)和连接电源(UE)的保护电路(ULS)的端子之间被布置了电阻(R7)。
4.根据上述权利要求之一的电路装置，其特征是，保护电路(ULS)含有第二调节元件(M2)。
5.根据权利要求4的电路装置，其特征是，第二调节元件(M2)的调节对象(SD)的输入端(S)上的输入电阻(R4)通过输入电阻(R1)和第一调节元件(M1)的调节对象(SD)的输入端(S)相连接并且布置在第二调节元件(M2)的调节对象(SD)的输出端(D)的电阻(R5)通过第一保护电阻(R2)和第一调节元件(M1)的控制输入端(G)相连接。
6.根据权利要求4或5的电路装置，其特征是，第二调节元件(M2)的控制输入端(G)通过第二保护电阻(R3)和第一调节元件(M1)的调节对象(SD)的输出端(D)相连接。
7.根据权利要求4到6之一的电路装置，其特征是，第二调节元件(M2)的调节对象(SD)的输入端(S)和第二调节元件的控制输入端(G)之间布置了电容器(C1)。
8.根据上述权利要求之一的电路装置，其特征是，第一和第二调节元件(M1，M2)是MOS晶体管。
9.根据上述权利要求之一的电路装置，其特征是，控制单元(A)的输出端通过第一保护电阻(R2)和第一调节元件(M1)的控制输入端(G)相连接并且控制单元(A)的输入端和一个与负载(L)连接的测量元件(M)相连接。
10.用于第一调节元件过载保护的方法，该调节元件的调节对象(SD)将负载(L)和电源(UE)连接起来，其特征是，
-加在第一调节元件(M1)的调节对象(SD)上的电压(UDS)被监视，
-在负载(L)中出现短路时第一调节元件(M1)的控制输入端(G)被如下控制，第一调节元件(M1)的调节对象(SD)被切断，于是负载(L)被与电源(UE)分隔开。
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