CS277638B6 - Circuit arrangement for checking of a for power transistor switching state - Google Patents

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 +U_g 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 U_IN po vedení 5. Stav výkonového tranzistoru χ stejně jako zátěže 3 se snímá na spojovacím bodu U_A a po vedení 6 se přivádí mikroprocesoru 4 jako stavový signál U_sbab.

Mikroprocesor 4 slučuje vstupní signál Uj_N se stavovým signálem Ustat ^{a roz}P^o2ná 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 +U_B 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 U_A, po dělení napěúovým děličem, stavové napětí U_gtat větší než 4 V, pak mikroprocesor rozpozná, že zátěž 3 musí být v pořádku. Jestliže se však stavové napětí U_Stat 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 U_gtat 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 +U_B baterie a řídí zátěž 3,. Vstupní signál U_IN se vede po vedení £ k bázi výkonového tranzistoru 1. Stavový signál H_Stat ^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 U_A.

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 Uj_N 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 U_stat<

Funkce zapojení podle vynálezu podle obr. 2 je následující.

První komparátor 7 prošetřuje stav zapnutého výkonového tranzistoru 1, tj. zda U_IN = Η. V případě, že úbytek napětí (Ug-U_A) 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 U_gf_af.

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 U_IN výkonového tranzistoru 1 má úroveň L, tj. -výkonový tranzistor 1 je uzavřen. Jestliže v tomto stavu má napětí U_A 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 U_gtat.

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 U_gtat. 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 U_IN.

Dále mohou být výstupy komparátorů 7, 8. připojeny přímo na mikroprocesor 1 a jím vyhodnocovány.

Claims (3)

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/.