CN1314018A - 用于在末级中检测不允许的大电流的电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于在末级(10)中检测不允许的大电流的电路,它包括两个设在一个桥式电路的一个桥支路中的晶体管(T1,T2)。一个比较器(18)用于将两个晶体管(T1,T2)连接点上出现的电压与一个在连接于电源端子(11,12)上的分压器(21)的中间抽头(20)上出现的电压相比较。一个开关晶体管(T3)根据一个晶体管(T1,T2)的开关信号(15,16)来转换分压器(21)的分压比。

Description

用于在末级中检测不允许的大电流的电路
技术领域
本发明涉及独立权利要求所述的用于在末级中检测不允许的大电流的电路。
由DE-A4329919公开了一种驱动设在机动车中的用电器的末级，它包括两个位于第一及第二电源端子之间的串联电路，每个串联电路包括第一及第二晶体管。这四个末级晶体管构成一个桥式电路，在它的对角线上设有一个用电器。流过这四个末级晶体管中每个的电流被一个电流传感器检测及在一个比较器中与一个预定的最大值相比较。当超过一个阈值时将使相应的末级晶体管关断。在使用价格合算的、不能实现电位隔离的电流传感器的情况下，该公知电路中则需要四个各位于不同电位的比较器。
本发明的任务在于，给出一种用于在末级中检测不允许的大电流的电路，它能以尽可能少及简单的电子元件来实现。
该任务将通过独立权利要求中给出的特征来解决。
本发明的优点
本发明设有一个位于第一及第二电源端子之间的第一晶体管及第二晶体管的串联电路，其中在两个晶体管的连接点上连接一个比较器输入端。比较器的另一输入端位于两个电源导线之间的分压器的中间抽头上。还设有用于转换分压比的转换装置，该转换装置受两个晶体管中一个的开关信号的控制。
根据本发明的电路在晶体管的开关区段处于导通状态时检测晶体管的开关区段上出现的电压降。这两个晶体管譬如可设置在一个半桥或全桥电路中。两个晶体管交替地开通及关断。因此，一个晶体管的输入信号可用来操作转换分压比的转换装置。通过转换，比较器的开关阈值可适配于第一或第二晶体管。在正常工作时，当两个晶体管中的一个的输入信号转变时比较器的输出信号改变到另一状态。根据比较器的该输出信号，在过电流时同样产生对另一信号状态的转换，该转换可在一个另外未示出的电路中被检测出来及譬如可用来关断一个或所有的晶体管。
本发明的电路的主要优点在于：不需要附加的电流传感器及对于两个晶体管仅需要一个比较器。对于所使用的电子元件的要求相当低，因此其成本合算。
本发明的电路尤其适用于半桥电路中，其中另一个桥支路由两个电容器构成。尤其是，本发明的电路适用于一种全桥电路，其中半桥电路的电容器被末级晶体管代替。在其它桥支路中，本发明的电路也可这样被代替，以致于对于一个全桥电路总共需要两个比较器以及两个转换装置。
本发明的进一步的有利构型从属权利要求中得到。
在正常工作时根据输入信号改变的比较器的输出信号将以有利方式被传送到一个逻辑选择电路，后者将根据两个晶体管中一个的输入信号来考虑：仅在这两个晶体管中出现了不允许的大电流时，该逻辑选择电路的输出端才进行信号的转换。该逻辑选择电路的一个特别简单的实施是通过异或门装置(EXOR)来实现的。
另一有利的构型涉及转换装置，该转换装置最好包括一个开关晶体管，它在分压器的电阻上连接一个并联电阻。
本发明的电路的另外有利结构及进一步构型可从说明书中得到。
附图
唯一的附图表示本发明的用于检测末级中不允许的大电流的电路的一个实施例。
该图表示一个末级10，它例如构成一个半桥电路。在第一及第二电源端子11,12之间设有第一晶体管T1及第二晶体管T2的串联电路。晶体管T1,T2构成末级10的半桥电路的第一支路。在第二桥支路中包括第一及第二电容器C1,C2。被供给电能的负载13位于该桥的对角线上。
一个控制电路14对晶体管T1输出第一开关信号15及对晶体管T2输出第二开关信号16。该第二开关信号16还被输送给一个开关晶体管T3及一个逻辑选择电路17。
一个比较器18将两个晶体管T1,T2的连接点19上出现的电压与连接在两个电源端子11,12之间的分压器21的中间抽头20上的电压相比较。该分压器21包括电阻R1,R2，其中电阻R2连接在中间抽头20和第二电源端子12之间。开关晶体管T3通常被称为转换装置，它可以与电阻R3一起并联到电阻R2上。
比较器18向逻辑选择电路17输出一个输出信号22，逻辑选择电路17在其输出端提供一个过电流信号23。
本发明的用于检测末级10中不允许的大电流的电路的工作过程如下：
晶体管T1,T2的一个中的过电流将通过对晶体管T1,T2的开关区段上所出现的电压降进行监测来辨认。晶体管T1,T2也可能是另外的半导体器件，其中在导通状态时在其开关区段上出现的电压降是对流过该半导体器件的电流的量度。
该电压降由比较器18监测。比较电压出现在分压器21的中间抽头20上。两个晶体管T1,T2中总是只有一个导通。相应地，控制电路14仅输出使晶体管T1导通的第一控制信号15或者输出使晶体管T2导通的第二控制信号16。因此当晶体管T1导通后，晶体管T2及以开关晶体管T3实现的转换装置保持关断。在这种工作状态下，并联电阻R3不起作用，由此在中间抽头20上的比较电压仅由电阻R1,R2确定。电阻R1,R2被这样定参数，即在中间抽头20上将出现一个电压，该电压被整定为：在正常工作时流过晶体管T1的电流最大。在晶体管中出现的过电流将引起晶体管T1开关区段上的一个电压降，该电压降将大到使比较电压未被超过。在图中所示的比较器18的电路逻辑中，当连接点19上的电压具有比中间抽头20小的电位时，比较器18的输出信号22变到逻辑低电平，因此在晶体管T1中过电流时将出现具有低电平的输出信号22。
必要时设有的逻辑选择电路17，最好以异或门装置(EXOR)实现，作为过电流信号23它同样输出一个低电平，因为对于异或门装置17，第二开关信号16同样作为低电平输入，在此情况下晶体管T2，T3都被关断。
如果在晶体管T1中出现正常电流，则晶体管T1的电压降不足以使比较器18转换。在此工作状态下比较器的输出信号22处于逻辑高电平，它也同样出现在逻辑选择电路17的输出端。对于过电流信号23高电平意味着未出现过电流。
在控制电路14的一个转换后，即当第一控制信号15消失及第二信号16取而代之，使晶体管T2和晶体管T3导通时，比较器18监测晶体管T2上的电压降。开关晶体管T3通过电阻R3与电阻R2的并联对分压器21进行干预。对电阻R3这样地确定参数，即分压器21的中间抽头20上出现的比较电压被设定在晶体管T2上出现的最大允许电压降上。在晶体管T2流过允许的电流时，该电压降小于比较电压，以使得比较器18输出具有低电平的输出信号。逻辑选择电路17则输出一个具有高电平的输出信号，因为这时第二开关信号16具有高电平。如果流过晶体管T2的电流超过预定的量度，则比较器18的输出信号22跳至高电平，同时第二开关信号16也处于高电平，从而产生一个具有逻辑低电平的过电流信号23。
逻辑选择开关输出端上的过电流信号23可用来使末级10全部地或至少部分地关断。尤其可借助控制电路14使其中出现过电流的相应晶体管单独关断。
该逻辑选择电路17用于：当过电流时过电流信号始终具有同一逻辑电平。因为两个开关信号15，16总是已知的，逻辑选择电路17可不需要。在正常工作而无过电流的情况下，在两个开关信号15，16的开关电平改变时出现的比较器18的输出信号22的信号变化可被包括在未详细描述的、用于整个末级或用于相应的晶体管T1的关断装置中。
图中所示的半桥电路可通过使本发明的主要部分重复直接地被补充成一个全桥电路。可设置另外两个晶体管来代替两个电容器C1，C2。此外需要另一个可转换的分压器21及另一比较器18。
本发明的电路尤其可用于高频脉冲控制的末级10。在脉冲频率降低时为继续降低成本，可以通过具有集成A/D转换器及数字信号处理部分的微处理机的使用而使元件成本进一步地降低。

Claims (4)

1．一种用于在末级(10)中检测不允许的大电流的电路，它设有一个位于第一和第二电源端子(10,12)之间的第一半导体器件(T1)及第二半导体器件(T2)的串联电路，设有一个比较器(18)，它用于将一个半导体器件(T1或T2)上出现的电压降与一个预定阈值相比较，其特征在于：比较器(18)的一个输入端连接在第一半导体器件(T1)及第二半导体器件(T2)的连接点上，比较器(18)的另一输入端连接在位于两个电源端子(11,12)之间的分压器(21)的中间抽头(20)上；还设有用于转换分压比的转换装置(T3)；及该转换装置(T3)受两个半导体器件(T1,T2)中一个的开关信号(15,16)的控制。
2．根据权利要求1所述的电路，其特征在于：设有一个逻辑选择电路(17)，对该逻辑选择电路输入比较器(18)的输出信号(22)及开关信号(15,16)。
3．根据权利要求2所述的电路，其特征在于：逻辑选择电路(17)被作成异或门装置。
4．根据权利要求1所述的电路，其特征在于：设置一个开关晶体管作为转换装置(T3)，该开关晶体管与电阻(R3)一起并联到分压器(21)的一个电阻(R1,R2)上。
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