CN1300439A - 电流值较高、需监控的ac－信号之输入保护电路 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及受监控AC信号的输入保护电路,带有一输入电阻(Re)和一与其并联的输入电容(C),流至电阻及电容的相对高值的AC输入电流,是由一馈电电压(L1)流经状态断开受监控装置(1;2)而形成的,其特征是:输入端还并联一个放电保护电路(23),其放电电阻(Rc)比输入电阻(Re)小,同时放电保护电路(23)具有一开关元件(S3),此开关元件在馈电电压(L1)与需判别的阈值电压(UStyp)具有相同符号时截止,而在它们具有相反符号时则导通。

Description

电流值较高、需监控的AC-信号之输入保护电路
技术领域
本发明涉及电流值相对较高的、需监控的AC-信号之输入保护电路，尤其是针对一予设的幅度阈值需进行监控的情况。这种输入保护电路在小型控制器中得到运用。
背景技术
需监控的AC-信号的输入保护电路使用很普遍，如法国专利申请FR 2 671 437 A1中有叙述。为保证实现低损耗功率，这类输入保护电路要求输入电流保持低值。一些需监控的装置如带开关元件的辉光氖管或接近开关，为保证其完美运行却要求输入保护电路具有较高的输入电流。这种情况下，在输入保护电路中，输入端并联一电容非常普遍，这样才能保证受监控装置有一必需的大的电流流过。这个解决方案的缺点是，如果受监控装置在其AC-馈电电压的峰值附近被断开时，此电容通过一高阻的输入电阻从这样一高值的电压开始放电，放电过程相对缓慢。此外在装置断开的状态下，仍有一剩余电流流经装置，此电流在输入端形成一较高的剩余电压。这两个瞬态过程使得受监控装置的断开状态延迟至馈电交流电压的若干个周期后才被判断出来，而非所希望的在同一个周期内就被判断出来。
本申请人的在优先权期限内、尚未公开的德国专利申请DE 197 48633 A1中有对如下电路结构的描述，此电路用于对交流输入信号确定的幅值阈值进行监控，此电路含有一由整流二极管、一分压器和一比较器构成的串联电路，而整流二极管的阳极接至信号输入端，阴极接至分压器，分压器至少由两个电阻构成，由整流二极管阳极至接地间电压实现分压器的馈电，分压器的抽头与比较器的比较输入端相连，这样，在比较器的输出端可得到第一个二进制的信号。接着再使用一个过零点监测器，其监控端接入一个基准比较信号，以形成第二个二进制信号，一个接在过零点监测器之后的时延级构成第三个二进制信号。同时使用一至少有一边沿触发的双稳电路，而比较器的输出信号接入双稳电路的状态触发输入端，时延极的输出端接入双稳电路的边沿触发输入端，这样，在双稳电路的输出端就可得到一具有两个不同状态的第四个信号。但这一电路结构不宜用来对通过输入端并联二极管而实现的电流值较高的输入信号进行快速监控。
本发明的公开
因此，本发明的任务是对输入保护电路进行改进，使得产生较高输入电流的装置的断开状态能迅速得以判别。
本发明的任务以本文开头所述的保护电路为基础，通过独立权利要求的特征加以解决：受监控AC信号的输入保护电路，带有一输入电阻(Re)和一与其并联的输入电容(C)，流至电阻及电容的相对高值的AC输入电流，是由一馈电电压(L1)流经状态断开受监控的装置(1；2)而形成的，其特征是：输入端还并联一个放电保护电路(23)，其放电电阻(Rc)比输入电阻(Re)小，同时放电保护电路(23)具有一开关元件(S3)，此开关元件在馈电电压(L1)与需判别的阈值电压(Ustyp)具有相同符号时截止，而在它们具有相反符号时则导通。
本发明的进一步构成可在从属权利要求中察知：
放电保护电路中，与状态断开受监控装置的输出电阻相比放电电阻阻值较低。
属于同类输入端的放电保护电路带有一公共的开关元件，同时相应的受监控的装置由同一馈电电压馈电。
输入保护电路带有一公共的放电电阻。
放电保护电路由一根据阈值电压的符号而定连接方向的整流器、放电电阻及电子开关元件相互串联构成。
放电保护电路的开关元件最好为一三极管。
通过根据本发明附加的放电保护电路，如果在馈电电压的峰值附近将受监控装置断开，则电容电压及输入电压很快就降至阈值电压以下，因此被监控装置的断开状态可迅速被判断出来。由于被监控装置在接通状态下输入电阻很小，其接通状态可迅速被判别出来。
本发明的另一优点在于，与断开状态受监控的装置的输入电阻相比较，放电电阻为低值，这样，最晚在一个周期后输入电压可降至阈值电压以下。
本发明的又一优点在于，多个同类输入端可公用一个开关元件，尤其是在输入端个数不多的情况下，可共用一个放电电阻。
放电保护电路的优选是由整流元件、放电电阻、开关元件所构成的串联电路，而开关元件最好是由三极管构成。
附图的简要说明
本发明的进一步细节和优点借助附图通过以下实施例进一步说明，其中，
图1是根据现有技术实现的带输入保护电路的电路结构图；
图2是图1所示电路结构的典型电压波形图信号波形图；
图3是带有根据本发明的输入保护电路的电路结构图；
图4是图3所示电路结构的典型电压波形图信号波形图。
实施本发明的最佳方式
图1所示电路结构为一带有两个信号输入端17和18的小型控制器10，流过两个受监控装置1和2的相对高值的AC信号相应地被引至输入保护电路11和12。设装置1为接近开关，其基本构成为一电子开关元件S1和与其相耦合的电子控制电路En所形成的并联回路。第二个装置2设为一个开关元件S2与串联电阻Rv的辉光氖管G所构成的并联电路。
受监控装置1和2由AC馈电电压L1馈电，零电位N在小型控制器10中用作接地。输入保护电路11和12通常依次由如下元件构成：位于信号输入端17或18和零电位N间的电容C，用作分压器的输入电阻Re，电子模块A(如比较器)的接有分压输入电阻的输入端。在装置1和2断开的状态下，也即开关元件S1和S2断开时，输入电流主要由电子控制电路En和串联电阻Rv决定，此电流流至信号输入端17和18并由此主要经电容C接地。在装置1和2闭合的状态下，馈电电压L1经开关元件S1和S2加到信号输入端17和18并加到电容C上，同时此电压幅值有所降低，但没有时延地加至电子模块A上，因而可继续对此电压信号进行处理。在馈电电压L1的信号正半周周期内断开装置1、2，信号输入端17和18的电位下降及模块A输入端的电位下降都有明显的时延。
图2所示电压波形图以实例对此作出很好的说明。为此设定一正的幅值阈值并假设在馈电电压L1的峰值处受监控装置被断开。在受监控装置1或2被断开后将近三个周期(60ms)后电容C的放电电压Uc(t)才达到典型阈值电压Ustyp，而与剩余电压相叠加生成的输入电压Uin(t)则在四个周期(80ms)后才达到此值。若以最坏情况下的阈值电压Usmin为基础作比较，则六个周期(120ms)后受监控装置已被断开这一状态才能被判断出来。
图3所示电路结构很好地展示了一个带有信号输入端17和18的小型控制器20，流过受监控装置1和2的相对高值的AC信号经这两个信号输入端而引向两个依据本发明的输入保护电路21和22。此受监控装置1和2与图1所示装置相同。与图1所示的常规输入保护电路11和12相比，依据本发明的输入保护电路21和22有所扩展，在信号输入端17和18与零电位N间加有一公共的放电保护电路23。放电保护电路23由如下元件相互串联而成：对应于输入端17和18各一整流器D及放电电阻Rc，以MOS开关三极管形式实现的一公共的电子开关元件S3。电子开关元件S3由控制信号M通过一反相器I加以控制。控制信号M是从馈电电压L1得来的，馈电电压L1波形为正半周或负半周时，控制信号电位分别为高或低，也即在馈电电压L1的过零点控制信号状态改变。(参照本文开首引述的本申请人的在优先权期限内、尚未公开的德国专利申请DE19748633A1，引文中产生的第二数字信号相当于此处所用控制信号M)。
因此，在馈电电压L1的正半周，电子开关元件S3为截止状态，而在负半周时则为导通状态。在装置1或2闭合时，馈电电压L1没有任何变化直接加至输入端17或18，因为在负半周二极管D截止而在正半周电子开关元件S3截止。但如果在馈电电压L1的正半周期内断开装置1或2，则在馈电电压L1的下一个过零点控制信号M变为低电平，电子开关元件S3变为导通，而相应电容C上存在的正向输入电压Uin(t)使相对应的整流二极管D保持导通，直至电容C的放电电压Uc(t)及相应的输入电压Uin(t)在馈电电压L1的第一个负半周期内很快降到最坏情况下的阈值电压Usmin以下也即很可靠地降至可判别的典型阈值Ustyp以下。放电电阻Rc对电子开关元件S3起过载保护作用。
本发明不仅限于前述的优选实施例，而且适用于所有其他符合此专利精神的实施例。例如，在图1和图3所给的输入电阻Re和电容的值仅是范例而已，但并不说明这些值非典型值。如输入端个数不多，则可公用一个放电电阻Rc，此电阻与公共的开关元件S3相串联。相反，对某些实施例，如果每个整流二极管D及每个放电电阻Rc都配有一个独立的开关元件，将会很有用处。此外，通过对整流二极管D的极性进行反接，同时选择相应的开关元件S3，可实现以负阈值电压值作为比较基础的依据本发明的输入保护电路21或22。
附图标记说明：1；2      受监控装置10；20    小型控制器11；12    常规输入保护电路17；18    信号输入端21；22    本发明输入保护电路23        放电保护电路A         模块C         电容D         整流二极管En        电子控制电路G         辉光氖管I         反相器L1        馈电电压M         控制信号Rc        放电电阻Re        输入电阻Rv        串联保护电阻S1；S2；S3开关元件Uc(t)     放电电压Uin(t)    输入电压Usmin     最坏情况下阈值电压Ustyp     典型阈值电压

Claims (6)

1．受监控AC信号的输入保护电路，带有一输入电阻(Re)和一与其并联的输入电容(C)，流至电阻及电容的相对高值的AC输入电流，是由一馈电电压(L1)流经状态断开受监控装置(1；2)而形成的，其特征是：输入端还并联一个放电保护电路(23)，其放电电阻(Rc)比输入电阻(Re)小，同时放电保护电路(23)具有一开关元件(S3)，此开关元件在馈电电压(L1)与需判别的阈值电压(Ustyp)具有相同符号时截止，而在它们具有相反符号时则导通。
2．如权利要求1所述的输入保护电路，其特征是：与状态断开受监控装置(1；2)的输出电阻相比，放电电阻(Rc)阻值较低。
3．如权利要求1或2所述的输入保护电路，其特征是：属于同类输入端(17；18)的放电保护电路(23)带有一公共的开关元件(S3)，同时相应的受监控装置(1；2)由同一馈电电压(L1)馈电。
4．如权利要求3所述的输入保护电路，其特征是：带有一公共的放电电阻(Rc)。
5．如权利要求1至4中任一权利要求所述的输入保护电路，其特征是：放电保护电路(23)由一根据阈值电压(Ustyp)的符号而定连接方向的整流器(D)、放电电阻(Rc)及电子开关元件(S3)相互串联构成。
6．如权利要求5所述的输入保护电路，其特征是：开关元件(S3)为一三极管。
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