DE202005000926U1

DE202005000926U1 - Direct current (DC) voltage device for DC current recognition (CR) and protection has an automatic DC CR device with a protective circuit for avoiding excess currents and voltages

Info

Publication number: DE202005000926U1
Application number: DE200520000926
Authority: DE
Original assignee: Quitewin Technology Corp Hsi-Chih; Quitewin Tech Corp
Current assignee: Quitewin Technology Corp Hsi-Chih; Quitewin Tech Corp
Priority date: 2004-12-24
Filing date: 2005-01-20
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2015-01-21
Also published as: JP3110462U; TWM275413U; AU2005100947A4

Abstract

A time control loop (10) has a clock generator circuit (CGC) (101), a time circuit (102) and a first AND logical circuit (103). The CGC generates a basic clock cycle. An input for a second AND logical circuit (201) has an electrical link to the outputs of the first AND logical circuit and to an excess voltage recognition/protection circuit (302).

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNGBACKGROUND OF THE INVENTION

Die vorliegende Erfindung betrifft eine DC-(Gleichstrom)-Stromerkennungs- und Schutzvorrichtung, insbesondere eine automatische DC-Stromerkennungsvorrichtung mit einer Schutzschaltung zur Vermeidung von Überspannungen und Überströme, und die auch die verschiedenen Zustände anzeigt, um Störungen und Fehler des Systems vorzubeugen.The The present invention relates to a DC (direct current) current detection and protection device, in particular an automatic DC current detection device with a protection circuit to prevent overvoltages and overcurrents, and which also the different states indicating to interference and to prevent system errors.

Gleichsstromquellen kommen häufig in der Industrie und im Alltagsleben zur Anwendung. Der Wechselstrom wird dabei in Gleichstrom umgewandelt. Um eine Überlastung eines Gleichstromnetzes zu vermeiden, wird eine Erkennungsschaltung für das optimale Einstellen dieses Systems benötigt. Mit der vorliegenden Erfindung soll eine automatische Gleichstromerkennungsvorrichtung zum Schutz gegen Überspannungen und Überströme geschaffen werden, das sich zum Vermeiden einer Überspannung sowie eines Überstromes eignet für den Fall, wenn der Benutzer es versäumt, eine Stromlast auszuschalten, oder für den Fall einer abnormalen Funktion von Generatoren, eines Verkehrsunfalls oder eines Kurschlusses usw.DC sources come often used in industry and in everyday life. The alternating current is converted into direct current. To overload a DC network too avoid, will provide a detection circuit for optimally setting this Systems needed. The present invention is an automatic DC detection device for protection against overvoltages and overflows are created this is to avoid overvoltage as well as an overcurrent suitable for the case when the user fails to turn off a power load, or for the case of an abnormal function of generators, a traffic accident or a short-circuit, etc.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform. 1 shows a block diagram of a preferred embodiment of the invention.

2 zeigt ein Flußdiagramm der vorliegenden Erfindung. 2 shows a flow chart of the present invention.

3 zeigt ein logisches Flußdiagramm der vorliegenden Erfindung. 3 shows a logic flow diagram of the present invention.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNGDETAILED DESCRIPTION THE INVENTION

Die 1 zeigt eine bevorzugte Ausführungsart für die Erkennung, Anzeige und für den Schutz des Gleichstrom-Batteriestromes nach der vorliegenden Erfindung. Wie dies in der Zeichnung dargestellt ist, besteht die vorliegende Erfindung aus einer Zeitsteuerungsschlaufe 10 mit einer Taktgeberschaltung 101, eine Zeitschaltung 102 und eine AND-Logikschaltung 103.The 1 shows a preferred embodiment for the detection, display and protection of the DC battery current according to the present invention. As shown in the drawing, the present invention consists of a timing loop 10 with a clock circuit 101 , a timer 102 and an AND logic circuit 103 ,

Die Verbindung der vorliegenden Erfindung soll nachstehend beschrieben werden. Die Taktgeberschaltung 101 erzeugt einen Basistakt. Dabei ist ein Ausgangsende der Taktgeberschaltung 101 mit einem Eingangsende einer Zeitschaltung 102 verbunden. Ein Ausgangsende der Zeitschaltung 102 ist ein Eingangsende der AND-Logikschaltung 103. Bei dieser Ausführung wird für ein vereinfachtes Design der Taktgeber T der Taktgeberschaltung 101 als eine Basis benutzt. Mit der Zeitschaltung 102 wird eine einstellbare Prüfdauer T = nT' für unterschiedliche Geräte und Vorrichtungen erzeugt.The compound of the present invention will be described below. The clock circuit 101 generates a base clock. Here is an output end of the clock circuit 101 with an input end of a timer 102 connected. An output end of the timer 102 is an input end of the AND logic circuit 103 , In this embodiment, for a simplified design, the clock T becomes the clock circuit 101 used as a base. With the timer 102 an adjustable test duration T = nT 'is generated for different devices and devices.

Bei T = nT' dient die AND-Logikschaltung 201 bei dieser Ausführung zum Umschalten.When T = nT ', the AND logic circuit is used 201 in this embodiment for switching.

Ein Eingang der AND-Logikschaltung 201 ist dabei elektrisch mit den Ausgängen der AND-Logikschaltung 103 sowie mit einer Überspannungsschutzschaltung 302 von einer Überspannungserkennungs- und Schutzschaltung 30 sowie mit einem Ausgang einer Überstromschutzschaltung 404 von einer Überstromerkennungs- und Schutzschaltung 40 verbunden, um auf diese Weise eine Betriebsschlaufe zu bilden. Diese Betriebsschlaufe empfängt über die AND-Logikschaltung 103 ein Signal von der Zeitmesserschlaufe 10. Für die Prüfung ist diese Schlaufe leitfähig.An input of the AND logic circuit 201 is electrically connected to the outputs of the AND logic circuit 103 as well as with an overvoltage protection circuit 302 from an overvoltage detection and protection circuit 30 and with an output of an overcurrent protection circuit 404 from an overcurrent detection and protection circuit 40 connected to form an operating loop in this way. This operating loop receives via the AND logic circuit 103 a signal from the timepiece loop 10 , This loop is conductive for the test.

Die Überspannungserkennungs- und Schutzschaltung 30 besteht aus einer Spannungserkennungsschaltung 301, einer Spannungsschutzschaltung 302, einer Überspannungs-Sperrschaltung 303 und aus einer Niedrigsspannungs-Sperrschaltung 304. Die Spannungserkennungsschaltung 301 dient zum Feststellen und Vergleichen der Lastspannungen. Ein Eingang dieser Spannungserkennungsschaltung 301 ist mit einer an einer Gleichstromquelle angeschlossenen Last und mit einer Reglerschaltung 601 einer Bezugsspannungsschaltung 60 verbunden. Die Spannungsschutzschaltung 302 dient zur Erkennung und zum Schutz der Gleichstromquelle. Ein Eingang der Spannungsschutzschaltung 302 ist mit der Reglerschaltung 601 einer Bezugsspannungsschaltung 60 verbunden.The overvoltage detection and protection circuit 30 consists of a voltage detection circuit 301 , a voltage protection circuit 302 , an over-voltage blocking circuit 303 and a low voltage blocking circuit 304 , The voltage detection circuit 301 serves to detect and compare the load voltages. An input of this voltage detection circuit 301 is with a load connected to a DC source and with a regulator circuit 601 a reference voltage circuit 60 connected. The voltage protection circuit 302 is used to detect and protect the DC source. An input of the voltage protection circuit 302 is with the regulator circuit 601 a reference voltage circuit 60 connected.

Die Spannungserkennungsschaltung 301 vergleicht die Lastspannung mit einer Bezugsspannung Vref. Ist der Vergleichswert höher als ein Standardwert wird ein Warnsignal zur Überspannungs-Sperrschaltung 303 geleitet. Diese Überspannungs-Sperrschaltung 303 sperrt den Systembetrieb, um die Last zu schützen, und sendet ein Abschaltsignal an die AND-Logikschaltung 201 der Betriebsschaltung 20. Danach wird der Prüfvorgang abgebrochen, wonach der Entlademodus aktiviert wird, um die Batterie vor Schäden zu schützen.The voltage detection circuit 301 compares the load voltage with a reference voltage Vref. If the comparison value is higher than a standard value, a warning signal is issued for the overvoltage blocking circuit 303 directed. This over-voltage blocking circuit 303 Disables system operation to protect the load and sends a shutdown signal to the AND logic circuit 201 the operating circuit 20 , Thereafter, the test procedure is aborted, after which the discharge mode is activated to protect the battery from damage.

Die Spannungsschutzschaltung 302 vergleicht die Lastspannung mit einer Bezugsspannung Vref. Ist der Vergleichswert niedriger als ein Standardwert wird ein Warnsignal zur AND-Logikschaltung 201 der Betriebsschaltung 20 geleitet, um den Prüfvorgang abzubrechen oder um den Entlademodus zu aktivieren, um die Batterie vor Schäden zu schützen.The voltage protection circuit 302 compares the load voltage with a reference voltage Vref. If the comparison value is lower than a standard value, a warning signal is output to the AND logic circuit 201 the operating circuit 20 to stop the test or to activate the discharge mode to protect the battery from damage.

Die Spannungserkennungsschaltung 301 ist ein OP-Verstärker, während die Spannungsschutzschaltung 302 ebenfalls als einen OP-Verstärker ausgeführt sein kann. Die Spannungserkennungsschaltung 301 und die Spannungsschutzschaltung 302 können jedoch auch andere Differentialschaltungen für den Vergleich der Spannung sein. Die Abschalt-Schaltung 303 (Überspannungs-Sperrschaltung 303) kann eine 4013IC sein. Die Überspannungs-Sperrschaltung 303 ist jedoch nicht nur eine 4013IC, sondern sie kann auch als unterschiedliche Sperrschaltungen ausgeführt sein.The voltage detection circuit 301 is an op-amp while the voltage protection circuit 302 can also be designed as an op-amp. The voltage detection circuit 301 and the voltage protection circuit 302 however, other differential circuits may be used to compare the voltage. The shutdown circuit 303 (Over-voltage lockout circuit 303 ) can be a 4013IC. The over-voltage blocking circuit 303 however, not only is a 4013IC, but it can also be implemented as different blocking circuits.

Die Überstromerkennungs- und Schutzschaltung 40 besteht aus einer Stromerkennungsschaltung 401, einem Stromverstärker 402 und aus einer Stromvergleichsschaltung 403. Die Stromvergleichsschaltung 403 besteht weiter aus einer Erststufen-Stromvergleichsschaltung 4031, einer Zweitstuften-Stromvergleichsschaltung 4032, einer Stromschutzschaltung 404 und aus einer Auswahlschaltung 405. Ein Eingangsende der Stromerkennungsschaltung 401 ist mit einer Gleichstromquelle verbunden. Ein Ausgang dieser Stromerkennungsschaltung 401 ist mit dem Eingang des Stromverstärkers 402 verbunden. Der Eingang des Stromverstärkers 402 ist mit einem Ausgang der Stromerkennungsschaltung 401 verbunden, während ein Ende von letzterer mit der Stromvergleichsschaltung 403 verbunden ist. Ein Eingang der Erststufen-Stromvergleichsschaltung 4031 der Stromvergleichsschaltung 403 ist mit dem Ausgang des Stromverstärkers 402 verbunden, während der Ausgang von letzterer mit einem Eingang der Auswahlschaltung 405 verbunden ist. Die Zweitstufen-Stromvergleichsschaltung 4032 der Stromverleichsschaltung 403 besitzt einen Eingang, der mit dem Ausgang des Stromverstärkers 402 verbunden ist, während der Ausgang von ersterer mit einem Eingangssteuerungsende der Auswahlschaltung 405 verbunden ist. Ein Eingang der Überstromschutzschaltung 404 ist mit dem Eingang des Stromverstärkers 402 verbunden. Ein Ausgang der Überstromschutzschaltung 404 ist mit einem Ende der AND-Logikschaltung 201 verbunden. Ein Eingangssteuerende der Auswahlschaltung 405 ist mit einem Ausgang der Erststufen-Stromvergleichsschaltung 4031 verbunden. Das Eingangssteuerende der Auswahlschaltung 405 ist weiter mit einem Ausgang der Zweitstufen-Stromvergleichsschaltung 4032 verbunden. Der Eingang der Auswahlschaltung 405 ist mit einem Spannungsende der Last verbunden, wobei letztere an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist. Ein Ausgang der Auswahlschaltung 405 weist drei Ausgänge für die entsprechenden Signale der Eingangsenden auf, die mit den Vergleichsschaltungen 501, 502 und 503 verbunden sind und die den verschiedenen Lasten entsprechen.The overcurrent detection and protection circuit 40 consists of a current detection circuit 401 , a power amplifier 402 and a current comparison circuit 403 , The current comparison circuit 403 consists of a first-stage current comparison circuit 4031 , a second-stage current comparison circuit 4032 , a current protection circuit 404 and from a selection circuit 405 , An input end of the current detection circuit 401 is connected to a DC power source. An output of this current detection circuit 401 is connected to the input of the current amplifier 402 connected. The input of the current amplifier 402 is with an output of the current detection circuit 401 connected while one end of the latter with the current comparison circuit 403 connected is. An input of the first-stage current comparison circuit 4031 the current comparison circuit 403 is connected to the output of the current amplifier 402 while the output of the latter is connected to an input of the selection circuit 405 connected is. The second stage current comparison circuit 4032 the power comparison circuit 403 has an input connected to the output of the current amplifier 402 while the output of the former is connected to an input control end of the selection circuit 405 connected is. An input of the overcurrent protection circuit 404 is connected to the input of the current amplifier 402 connected. An output of the overcurrent protection circuit 404 is at one end of the AND logic circuit 201 connected. An input control end of the selection circuit 405 is with an output of the first stage current comparison circuit 4031 connected. The input control end of the selection circuit 405 is further with an output of the second stage current comparison circuit 4032 connected. The input of the selection circuit 405 is connected to a voltage end of the load, the latter being connected to a DC source. An output of the selection circuit 405 has three outputs for the corresponding signals of the input ends, with the comparison circuits 501 . 502 and 503 connected and which correspond to the different loads.

Die Stromerkennungsschaltung 401 empfängt die Gleichstromsignale. Diese Gleichstromsignale werden durch die Induktion der Spulen in Spannungssignale umgewandelt. Das Umsetzungsverhältnis wird durch die Spulen der primären Seite und der sekundären Seite bestimmt. Eine Schaltungsisolierung wird durch einen Strom- und Spannungsumwandlungsmechanismus erzielt, um Störungen von der Steuerschaltung wegen einer Überlastung des Stromkreises zu vermeiden. Weiter werden die Ziele der Signalkonvertierung und des Schaltkreisschutzes erreicht. Der Stromverstärker 402 verstärkt die Erfassungssignale von der Stromerkennungsschaltung 401 für den Signalvergleich und zur Klassifizierung der Stromvergleichsschaltung 403 sowie zur Reduzierung der Ausgangsimpedanz, um so die Stromeffizienz zu erhöhen. Die Stromvergleichsschaltung 403 hat eine Erststufen-Stromvergleichsschaltung 4031 und eine Zweitstufen-Stromvergleichsschaltung 4032 zum Analysieren des Stromes. Die Stromvergleichsschaltung 403 bestimmt die Belastungsstärke mit der Auswahlschaltung 405, um mit dem entsprechenden Vergleichspfad übereinzustimmen. Die Auswahlschaltung 405 ist eine Stufen-Klassifizierungsschaltung zum Klassifizieren der Spannungshöhe von der Stromvergleichsschaltung 40 und dient zum Einsetzen der Signale in eine Lastschaltung 50.The current detection circuit 401 receives the DC signals. These DC signals are converted into voltage signals by the induction of the coils. The conversion ratio is determined by the coils of the primary side and the secondary side. Circuit isolation is achieved by a current and voltage conversion mechanism to avoid interference from the control circuit due to overloading the circuit. Further, the goals of signal conversion and circuit protection are achieved. The current amplifier 402 amplifies the detection signals from the current detection circuit 401 for the signal comparison and for the classification of the current comparison circuit 403 and to reduce the output impedance so as to increase the current efficiency. The current comparison circuit 403 has a first-stage current comparison circuit 4031 and a second stage current comparison circuit 4032 to analyze the flow. The current comparison circuit 403 determines the load strength with the selection circuit 405 to match the corresponding comparison path. The selection circuit 405 is a stage classification circuit for classifying the voltage level from the current comparison circuit 40 and serves to insert the signals into a load circuit 50 ,

Die Stromerkennungsschaltung 401 kann ein Hallscher Sensor sein. Die Stromerkennungsschaltung 401 ist nicht nur ein Hallscher Sensor, sondern kann ebenfalls eine Konvertierungsschaltung für den Strom und die Spannung sein. Der Stromverstärker 402, die Erststufen-Stromvergleichsschaltung 4031, die Zweitstufen-Stromvergleichsschaltung 4032, die Überstromschutzschaltung 404 können OP-Verstärker oder Differential-Schaltungen im Vergleich der Spannung sein. Die Lastauswahlschaltung 405 kann eine 4051IC oder eine andere Schaltung in dieser Klassifizierung sein. Für die 4051IC kann der Strom wie folgt klassifiziert sein. 1. Falls der Strom geringer ist als 10 Ampere (Am), ist keine Belastung vorhanden. 2. Falls die Schaltung zwischen 10 Ampere und 20 Ampere ist, ist dies eine erste Ladung. 3. Falls die Schaltung zwischen 20 Ampere und 30 Ampere ist, ist dies eine zweite Ladung. 4. Falls die Ladung zwischen 30 Ampere und 50 Ampere, ist dies eine dritte Ladung. 5. Falls die Schaltung höher ist als 50 Ampere, leuchtet die Batterie-Fehleranzeige-LED2 auf.The current detection circuit 401 can be a Hallscher sensor. The current detection circuit 401 Not only is it a Hall effect sensor, it can also be a current and voltage conversion circuit. The current amplifier 402 , the first-stage current comparison circuit 4031 , the second-stage current comparison circuit 4032 , the overcurrent protection circuit 404 can be op-amp or differential circuits in comparison of the voltage. The load selection circuit 405 may be a 4051IC or other circuit in this classification. For the 4051IC, the current can be classified as follows. 1. If the current is less than 10 Amps (Am), no load is present. 2. If the circuit is between 10 amps and 20 amps, this is a first charge. 3. If the circuit is between 20 amps and 30 amps, this is a second charge. 4. If the charge is between 30 amps and 50 amps, this is a third charge. 5. If the circuit is higher than 50 amps, the battery fault indicator LED2 lights up.

Die Lastschaltung 50 umfaßt eine Erststufen-Lastschaltung 501, eine Zweitstufen-Lastschaltung 502 und eine Drittstufen-Lastschaltung 503. Jede Last hat mindestens eine Anzeigeschaltung und mindestens einem Lastwiderstand. Die Last wird durch den Vergleich mit der Auswahlschaltung 405 zur Bestimmung einer entsprechenden Schaltung verglichen. Beim Übertragen eines der Last entsprechenden Spannungssignals zu einer entsprechenden Vergleichsschaltung 501, 502, 503 und falls die Lastspannung niedriger ist als die Bezugsspannung, sendet der entsprechende Vergleich ein Alarmsignal zur Niedrigspannungs-Sperrschaltung 304, wonach die Batterie-Fehleranzeige-LED2 aufleuchtet. Die Bezugsspannungsschaltung umfaßt eine Reglerschaltung 601 für eine stabile Bezugsspannung Vref.The load circuit 50 includes a first stage load circuit 501 , a second-stage power shift 502 and a third stage load circuit 503 , Each load has at least one indicator circuit and at least one load resistor. The load is compared with the selection circuit 405 compared to determine a corresponding circuit. When transmitting a voltage signal corresponding to the load to a corresponding comparison circuit 501 . 502 . 503 and if the load voltage is lower than the reference voltage, the corresponding comparison sends an alarm signal to the low voltage blocking circuit 304 whereafter the battery fault indicator LED 2 lights up. The reference voltage circuit comprises a regulator circuit 601 for a stable reference voltage Vref.

Dies ist eine Beschreibung der vorliegenden Erfindung. Es wird offensichtlich, dass diese Ausführung ebenfalls auf viele Weisen variiert ausgeführt sein kann. Diese Variationen werden keineswegs als eine Abweichung vom Geist und Umfang der vorliegenden Erfindung betrachtet, wobei alle solche Modifizierungen, die den Fachleuten auf diesem Gebiet offensichtlich werden, mit in den Umfang der folgenden Ansprüchen gehören.This is a description of the present invention. It becomes obvious that this execution can also be varied in many ways. These variations are by no means considered a departure from the spirit and scope of the present Considered, all such modifications that the Experts in this field will be obvious, with in scope the following claims belong.

Eine automatische DC-Stromerkennungsvorrichtung ist aus einer Zeitsteuerungsschlaufe 10 mit einer Taktgeberschaltung 101, einer Zeitschaltung 102 und aus einer AND-Logikschaltung 103 aufgebaut. Die Verbindung der vorliegenden Erfindung wird nachstehend beschrieben. Die Taktgeberschaltung 101 erzeugt einen Basistakt. Ein Ausgangsende der Taktgeberschaltung 101 ist mit einem Eingangsende einer Zeitschaltung 102 verbunden. Ein Ausgangsende dieser Zeitschaltung 102 bildet einen Eingang der AND-Logikschaltung 103. Die Überspannungserkennungs- und Schutzschaltung 30 besteht aus aus einer Spannungserkennungsschaltung 301, einer Spannungsschutzschaltung 302, einer Überspannungs-Sperrschaltung 303 und aus einer Niedrigsspannungs-Sperrschaltung 304. Die Überstromerkennungs- und Schutzschaltung 40 besteht aus einer Stromerkennungsschaltung 401, einem Stromverstärker 402 und aus einer Stromvergleichsschaltung 403.An automatic DC current detection device is a timing loop 10 with a clock circuit 101 , a timer 102 and an AND logic circuit 103 built up. The compound of the present invention will be described below. The clock circuit 101 generates a base clock. An output end of the clock circuit 101 is with an input end of a timer 102 connected. An output end of this timer 102 forms an input of the AND logic circuit 103 , The overvoltage detection and protection circuit 30 consists of a voltage detection circuit 301 , a voltage protection circuit 302 , an over-voltage blocking circuit 303 and a low voltage blocking circuit 304 , The overcurrent detection and protection circuit 40 consists of a current detection circuit 401 , a power amplifier 402 and a current comparison circuit 403 ,

Claims

DC (direct current) -Stromerkennungsvorrichtung, consisting of a circuit protection device to protect against overvoltages and overcurrents; consisting from the following items: a dc detection and Display device for detecting the state of a DC power source; one electronic timing loop for generating a clock; an electronic changeover circuit for switching to a state the load or the display by means of the timing loop; several loads for the automatic detection of the DC power source; a display device for display the equivalent load adjustment for the predetermined load conditions and for displaying the state of the DC power source; a device for detecting the voltage signal for processing the voltage states; one Device for detecting the current signal for processing a DC system and other devices; the DC protection device consists of the following: an overvoltage protection device for voltage protection the DC system and other devices; an overcurrent protection to protect against overcurrents of Glerichstromsystems and other devices; and an overload protection device for the Protection against overcurrents of the DC system and other devices.

The device according to claim 1, characterized in that the GS source a Battery system is.

The device according to claim 1, characterized in that the GS source a Battery system for one Vehicle is.

The device according to claim 1, characterized in that the load is a passive load system is.

The device according to claim 2, characterized in that the load is a passive load system is.

The device according to claim 3, characterized in that the load is a passive load system is.