Patents

Search tools Text Classification Chemistry Measure Numbers Full documents Title Abstract Claims All Any Exact Not Add AND condition These CPCs and their children These exact CPCs Add AND condition
Exact Exact Batch Similar Substructure Substructure (SMARTS) Full documents Claims only Add AND condition
Add AND condition
Application Numbers Publication Numbers Either Add AND condition

Circuit arrangement for checking of a for power transistor switching state

Classifications

H01H47/002 Monitoring or fail-safe circuits
View 2 more classifications

Landscapes

Show more

CS277638B6

Czechoslovakia

Other languages
English
Inventor
Jens Groger
Karl-Heinz Hesse
Wolfgang Gudat
Gerhard Ruhnau

Worldwide applications
1990 JP AT EP DE CS PL US

Application CS903575A events

Description

Oblast techniky
Vynález se týká zapojení ke kontrole spínacího stavu výkonového tranzistoru, který je připojen na napětí baterie, přičemž v dráze emitor-kolektor je zapojena zátěž a báze výkonového tranzistoru je prostřednictvím vedení zapojena na výstup mikroprocesoru a vstup mikroprocesoru je prostřednictvím dalšího vedení spojen s výstupem zapojení.
Dosavadní stav techniky
V poslední době se staly známými tak zvané inteligentní výkonové tranzistory, které se sami mohou chránit prostřednictvím integrovaných snímačů a integrovaných elektronických obvodů proti' zkratu, přepětí a nadměrné teplotě, viz Zeitschrift Siemens Components 25 (1987) sešit 5.
Tyto tranzitory mají za tím účelem přídavně v pouzdru integrované kontrolní zařízení, které tranzistor při výskytu nepřípustných provozních podmínek vypne. Tím se chrání výkonový tranzistor před zničením.
Pomocí tak zvaného výchozího stavu je možné hlásit nadřazenému mikropočítači, zda došlo ke zkratu nebo k chodu naprázdno při přerušení zátěže.
Všeobecně nelze však rozpoznat nedokonalý zkrat, příp. takzvaný vedlejší zkrat, tj. v případě velmi malého odporu zátěže. Toto· nastane tehdy, jestliže je zátěž s pravým zkratem spojena prostřednictvím dlouhého spojovacího vedení. Taková závada vytváří nadproud, který po nějaké době vede k přehřátí tranzistoru a/nebo zátěže.
Kromě zátěže může také být vadný koncový tranzistor. To je v tom případě, jestliže v nevybuzeném uzavřeném stavu propouští tak zvaný zbytkový proud. Také tato závada musí být bezpodmínečně indikována, jestliže zbytkový proud přestoupí nepřípustně vysoké hodnoty, aby se mohla učinit příslušná opatření.
Podstata vynálezu
Úkolem vynálezu je navrhnout takové zapojení, které umožňuje indikaci příp. kontrolu stavu výkonového tranzistoru. Přitom mají být rozpoznatelné jak přerušení zátěže, tak i zkrat, příp. vedlejší zkrat zátěže, tak také příliš vysoký zbytkový proud výkonového tranzistoru.
Tento úkol se řeší podle vynálezu zapojením ke kontrole spínacího stavu výkonového tranzistoru, který je připojen na napětí baterie, přičemž v dráze emitor-kolektor je zapojena zátěž a báze výkonového tranzistoru je prostřednictvím vedení zapojena na výstup mikroprocesoru a vstup mikroprocesoru je prostřednictvím dalšího vedení spojen s výstupem zapojení.
Podstata vynálezu pak spočívá v tom, že zapojení obsahuje první komparátor, jehož vstupy jsou zapojeny na kolektor a emitor výkonového tranzistoru a druhý komparátor, jehož vstupy jsou zapojeny na emitor výkonového tranzistoru a na kostru.
z
Dalším význakem vynálezu je, že výstupy obou komparátorů jsou připojeny přes součinové členy a součtový člen na mikroprocesor.
Posledním význakem vynálezu pak je, že výstupy obou komparátorů jsou přímo připojeny na mikroprocesor.
Přehled obrázků na výkrese
Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladu provedení, znázorněného na připojeném výkresu.
Na obr. 1 je znázorněno principielní zapojení pro rozpoznání stavu tranzistoru podle vynálezu.
Na obr. 2 je znázorněno konkrétní provedení zapojení pro rozpoznání stavu tranzistoru podle vynálezu.
V obr. 1 je znázorněno principielní zapojení k rozpoznání stavu výkonového tranzistoru 1, jakož i zátěže 3. Zátěž 3, zde cívka magnetického ventilu, je napájena napětím +Ug baterie přes výkonový tranzistor 1. Výkonový tranzistor 1 je částí zesilovacího obvodu 2, který obsahuje ještě další neznázorněné elektronické prvky. Zesilovací obvod 2 je vybuzován mikroprocesorem χ vstupním signálem UIN po vedení 5. Stav výkonového tranzistoru χ stejně jako zátěže 3 se snímá na spojovacím bodu UA a po vedení 6 se přivádí mikroprocesoru 4 jako stavový signál Usbab.
Mikroprocesor 4 slučuje vstupní signál UjN se stavovým signálem Ustat a rozPo2ná z toho stav výkonového tranzistoru 1 a zátěže χ. Stavový vstup mikroprocesoru 4 může vyhodnocovat H-signály nebo L-signály, přičemž L-signál musí být menší např. než 2 V a H-signál musí být např. větší než 4 V.
Napětí +UB baterie činí např. 12 V. Odpor výkonového tranzistoru χ ve vodivém stavu činí např. 0,25 Ω. Odpor zátěže χ činí např. 15 Ω.
V případě, že ve vodivém stavu výkonového tranzistoru χ vytváří napětí spojovacího bodu UA, po dělení napěúovým děličem, stavové napětí Ugtat větší než 4 V, pak mikroprocesor rozpozná, že zátěž 3 musí být v pořádku. Jestliže se však stavové napětí UStat vytváří menší než 2 V, pak mikroprocesor 4 rozpozná, že musí být zkrat zátěže χ.
V případě, že ve vypnutém stavu výkonového tranzistoru χ má stavový signál Ugtat hodnotu H /High/, rozpozná mikroprocesor 4 přerušení zátěže χ nebo zbytkový proud výkonového tranzistoru X, jestliže tento proud přestoupí určitou hodnotu.
\ ϊί i\ v l·
Konkrétní provedení zapojení podle vynálezu je znázorněno v obr. 2. Toto sestává opět z výkonového tranzistoru 1, který je napájen napětím +UB baterie a řídí zátěž 3,. Vstupní signál UIN se vede po vedení £ k bázi výkonového tranzistoru 1. Stavový signál HStat se odebírá na vedení 6. Jak je v obr. 1 znázorněno, mohou být vedení 5 a 6 spojena s neznázorněným mikroprocesorem.
Obdobně jako v obr. 1 se na zátěži 3. vyhodnocuje napětí UA.
K tomu účelu se používá druhý komparátor 8, který při vstupním napětí menším nežli např. 2 V vyšle L-signál a při vstupním napětí větším nežli např. 4 V vyšle H-signál.
Přídavně k uspořádání znázorněnému v obr. 1 se rovněž snímá napětí na výkonovém tranzistoru 1 prostřednictvím prvního komparátoru 7. Jestliže toto napětí je ve vodivém stavu výkonového tranzistoru 1 menší nežli např. 2 V, vyšle první komparátor 7 H-signál. Při větším napěťovém úbytku na výkonovém tranzistoru 1 nežli 2 V vyšle L-signál.
Výstupy obou komparátorů 7 a 8 jsou přivedeny dvěma součinovým členům 10 a 11. Druhý přípoj součinového členu 10 je spojen s vedením 5, tedy s řídicím signálem UjN výkonového tranzistoru £. Druhý přípoj součinového členu 11 je přes invertor 9 rovněž spojen s vedením 5..
Výstupy součinového členu 10 a 11 jsou sloučeny prostřednictvím součtového členu 12, na jehož výstupním vedení 6 je stavový signál Ustat<
Funkce zapojení podle vynálezu podle obr. 2 je následující.
První komparátor 7 prošetřuje stav zapnutého výkonového tranzistoru 1, tj. zda UIN = Η. V případě, že úbytek napětí (Ug-UA) na výkonovém tranzistoru 1 je menší nežli 2 V, vyšle první komparátor 7 H-signál. Tento se přes nyní vybuzený součinový člen 10 a součtový člen 12 dále vede na výstupní vedení
6. pro stavový signál Ugfaf.
Mikroprocesor 4 tak rozpozná, že zátěž 3 je v pořádku a výkonový tranzistor 1 vede.
V případě však, že výstupní signál prvního komparátoru 7 je L-signál, tj. že na výkonovém tranzistoru 1 je příliš velký úbytek napětí, rozpozná nadřazený mikroprocesor, že na zátěži 3. je stav přetížení, nebo že na zátěži 3. musí být zkrat, nebo že výkonový tranzistor 1 není úplně vodivý.
Pro rozlišení slouží druhý komparátor 8.. Tímto druhým komparátorem £ se zkoumá napětí na zátěži tehdy, jestliže vstupní signál UIN výkonového tranzistoru 1 má úroveň L, tj. -výkonový tranzistor 1 je uzavřen. Jestliže v tomto stavu má napětí UA hodnotu menší nebo rovnou 2 V, rozpozná nadřazený mikroprocesor, že zátěž 3. je v pořádku a výkonový tranzistor 1 je uzavřen.
t
V tomto případě vyšle druhý komparátor 8 L-signál, který je pak prostřednictvím nyní zapnutého součinového členu 11 a součtového členu 12 vyslán jako stavový signál Ugtat.
V případě, že napětí je větší nebo rovno 4 V, vyšle druhý komparátor 8 H-signál, který je opět na vedení 6. vyslán jako stavový signál Ugtat. V tomto případě reaguje mikroprocesor 4 jako na zkrat výkonového tranzistoru 1, nebo na příliš velký zbytový proud výkonového tranzistoru 1, nebo na přerušení zátěže
3.
Podstatná přednost zapojení podle obr. 2 spočívá v tom, že lze rozpoznat v zapnutém stavu výkonového tranzistoru 1 jinak obtížně dokazovatelnou závadu tzv. vedlejší zkrat zátěže a ve, vypnutém stavu zbytkový proud výkonového tranzistoru 1.
Tím lze rozpoznat, zda zátěž 3_, podle režimu řízení, je skutečně zapnutá nebo vypnutá.
Je účelné, integrovat celé zapojení podle obr. 2 v pouzdru výkonového tranzistoru 1.
Zapojení podle vynálezu se může také přirozeně jinak, vytvořit, nežli jak je jako příklad znázorněno v obr. 2, aniž by překročilo rámec myšlenky vynálezu.
Tak se může například místo součinných členů 10 , 11, uspořádat zvláštní vstup komparátorů 7, 8, prostřednictvím kterého jsou aktivovány vstupním signálem UIN.
Dále mohou být výstupy komparátorů 7, 8. připojeny přímo na mikroprocesor 1 a jím vyhodnocovány.

Claims (3)
Hide Dependent

PATENTOVÉ NÁROKY
1. -Zapojení ke kontrole spínacího stavu výkonového tranzistoru, který je připojen na napětí baterie, přičemž v dráze emitor-kolektor je zapojena zátěž a báze výkonového tranzistoru je prostřednictvím vedení zapojeno na výstup mikroprocesoru a vstup mikroprocesoru je prostřednictvím dalšího vedení spojen s výstupem zapojení, vyznačující se tím, že obsahuje první komparátor /7/, jehož vstupy jsou zapojeny na kolektor a emitor výkonového tranzistoru /11/ a druhý komparátor. /8/, jehož vstupy jsou zapojeny na emitor výkonového tranzistoru /1/ a na kostru /GND/.
2. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že výstupy komparátorů /7, 8/ jsou připojeny přes součinové členy /10,
11/ a součtový člen /12/ na mikroprocesor /4/.
3. Zapojení podle bodu 1, vyznačující se tím, že výstupy komparátorů /7, 8/ jsou přímo připojeny na mikroprocesor /4/.