TW307058B - Electric protection switch - Google Patents

Description

307058 A7 Ξ___ 五、發明说明（/ ) 1、 發明货景： 傅統性之過電流開關皆坪用接點式之開關，其懷點冷 可切斷大爾流•其缺點為薇敏度不哇，問關励作反鹏度校 ，而且開關接點之m耗大，拥命低等缺點，本賤明之主關 關接點採用Power· MOSFETS ·若為大艰流而求，可Μ採用 1GBT為主開關，其具有開關反應则作時間快，對◎邮作 完美的保娜，因其無接點所Μ箭命设，ίίΰϋ極容岛做成過 高電壓保_、過低蜇壓厢辎及過大電流促謂等Ξ?·大你滩含 而為一霜子式傾謭開關，此為傅統式開關所不及。 2、 33明彳既述： 主開關霜路是纽貴負戦爾流經過之艰路，興採用 Power M0SFETS或IGBT等半導體元fM，在特別愤況下例 如小電流保δ«電路等亦可採用電晶體所俯成之遝薇顿fS路 控制開關電路短負資主開咖爾跆之⑽與OFF则作 之電路，其採用砂控整流器艰路來負Ρί執彳了此住務。 過爾流艰路為提供砂控整流器堪路存一慄维之？is流設 定姐，μ對爾路货贼做一過爾流敝掷之邱娜，ttn] mfifi! 度高之爾阻來負貴。 低電應電路為執行锴路電歷過低時，其上問關項路里 OFF狀態’其由一'艰姐及Zener Diode；所組成，jUi7,fHKM. Diode之Zener Voltage為過低馆服之站？?:【肪，低jj) Zener Voltage值時，其主開關Τβ路M 0KF狀態

高艰懕爾路為執行爾路爾腿過高時，其主開關艰路里 OFF狀態，其由一爾阻，Zener Diode及艰阳二極⑽所 ίίϋ/ίΚ * Jl-Li (ZrneryDiode 之 Zener· Voltage ΠΜ11¾ V\X 本紙张尺度遠用中國國家輾车（CNS ) Λ4規樁（2丨0〆297公鑪） ^1' t^i —^1 1^1 n* a—··— all·— >n (婧读背而之ii$項鼻填寫本頁) 订 經濟部中央梯準局負工消费合作杜印製 307058

Λ6 BG 經濟郯中央標a-^e:工消作社印餐 五、發明説明（《2 ) 3¾¾¾值’於·此 Zener Voltage 之頌!观Μ直主 130IRfiJTS路 里OFF狀想。 玄玄Μ下列圆示配合較佳资胞眺叨之其他S的及f JI點.興中 _ —所示為本發明TS路之方塊關β 圆二所示為本發明越本犯子成fm罐問(ilins路劂。 腳三所示為本驳明之艰路典符過商？S流及過低rs阳(,·丨 罐功能之興胞圆3 丨副四所示為本52明之7S路眞1*ϊ碰商m流，碰ftii ?S呢fm 辎功能之另一贳胞例β 丨副五m示為木股丨w之霜路巩宵過商顶流·過低犯爬、 過高m颳保魄功能之贳胞例β . 圆六所示為本53明之'Π1路4%对叭交流？11源Wi川之過π ?ί£流你罐功能之讲)拖例β 厠七rvf示為木狃明之？5路贝τϊ ί代交流πι源（史川之過 招流你娜功《ϋ之另-‘興胞例β · 丨副八m示為木驳明之？g路:ri /j ί八交流？s源兜川之輪入 端及直流艰源輸出端之過高？S流(;ΊΗ滞功能之两胞例β〇 丨副九丨"V ί π為木股明之ί ί!路J% 1¾附流功能之Τϊ _例。 岡Μ · m示為木驳丨w之τΐί路λ rr附流功im及防主丨川ir.rmi 路過商？3 JM之W n« .¾ i.iU -之;迦例。 岡ί I Tf示為木骑丨丨.1:】之阳路典泊分段爾臞控制應用例〇 刚i所帘為木破明之71S路典竹地綱性报丨明控_艘赞。 3、M1VJ之昨籼肌丨⑴：_…所示為木股丨W之力愧關•問l·一中:!丨:· A端叫B蝴 及（：端二端mifsm把宵生問關怊跄1〇〇，控!_川咖叱跆 200 ·過犯流范路300 ·低范呢阳跆，100 (諳先«ί?*;φ之注意事項再5?寫本ΪΪ} .-装- 訂· 線. A6 B6 五、發明説明（《3 ) 500等組成·其具哲過爾流保g镇、低爾腦保碰及過高艰胆 如圖二所示，其A端為直流艰源輸入端，B端為直 流UI源蝓出端，當A端之頌壓經第一限流爾阻401到達 Power M0Sn*TS 101^： Gate » ：JtPower MOSFETS 101 之Ih ui “極與S〇Ul ce極呈狀態，挑Λ端之>^腦經 山 l.’ower M0SFE 丨 S ]〇1 之 Draiii 極到 Source 極，再經 過過姐流頌姐301及站‘ 一取向二極體302到連B ， U B蝴所接之負載站流過大時，其·過頌流霜阻3〇〗之兩 瑞UiM上升，其/丨到足夠丨史控则開關祖路200之矽控螫 流U:i 201之Ga te極有足夠之览船使砂控整流器20] Μ Tm n-on 狀態，此時 Power、M0SFETS 101 之 Gate 極與 Sou丨‘(:〇極為砂控整流器201之Anode極與Cathode極 jTffci路，6H f，OWtil· MOSFETS 101 iE OFF 狀悲，其15 瑞 即無祀趙輸出，而達到過霜流保護之目的，其第--斑向二 碰m2 302設览之E丨的在確保A端颂脈之暇一方向供微。 1關三所示綠在1SJ1二之控制開關艰路200之砂控腔流 力20丨Ci;J丨,e碰丨：述接有第二取向二極體202及第一 Zener l)i〇(je 20:5 · - Zener Diode 203 設遛之 Θ 的 liMZtum丨，V〇l 之動作特性，随傾砂控整流器201之 Ciϋ 概受进丨gg動作之確激性，而第二單向二極艘2〇2為 imimWi.V控拉流器201之Gate極接變斑方向性之蹈歷， :Κ-Ιϋά1二與丨㈤二之功能相間，其皆有過览流之保護作用。 如丨ίϋ丨四所示為【副二罐路中將雜-限流爾阻401接到C 端’其C端之姐避低於范二wiener Diode 402之Zener (請先wiftff*之注意寧項再切充本Η ) :-装- 訂. .線· 蛭濟部中央棵苹局β工消費合作社印於 Λ6 D6 __五、發明説明（Ϋ ) Voltage 時，其 Power MOSFETS 101 之 Gate 極沒宵Π! 歷輸入•其Power M0SFETS 101圼OFF狀態’此時B 端無爾胭_出•鞋C端之艰脏高於節二Zener· Diode 402 之 Zener Voltage 時•其 Power MOSFETS 101 之 Drain 極與Source極虽ON狀態•此時B端//艰服_出•因 il七本狃明之_四具/g低馆腦厢護及過错流ίΜ⑽！Ώ5 ΪΠ功tjH， 找時冏常敝爾阻204與時間常數艰容器205配合，ί史過 霜流頌丨沮301兩端之爾腦發生變化時，經由時間常數flP旦 204與時間常數電容器205之延遲·時間到逵艰壓變動值 • -J imiSl! Power MOSFETS 101 里 OFF Π尺態· 猫求而設。 如圖五所示為在圖四中將第二限流您丨；11 501之-端 與第一限流艰姐4〇1之--端接到c端，其？^5二丨取流ns丨m 501之另一娜接到第三Zener Diode 502之N盟端，而 其丨3型端接到第三軍向二極體503之P梨端，而其丨彳 型端則接到控ftHJ關關爾路200之砂控!fig流器201之GaLe 極上，當C端之爾壓高於策三Zener Diode 502之 Zener Voltage時*其砂控整流器201之（iatG Μί受广J 爾壓，於是矽控SI流器201之Anode與Cathode 51 Turn-〇N 狀態，將 power MOSFETS 101 之 Gate 極與 Source 極短路，丨史[>ower MOSFETS 101 之 Drain 極與 Source極呈OFF狀態，因此本發明之圖五具宵過艰流， 低m應及過艰應三樋保罐功能。 如圆六所示二組圖二電路並聯起來，其第--組之Λ 端與第二組之Β端連接起來，第一組之Β端與第二組之 i*rn + V 4 WlilOin V 9Q7 〜《_、' -----

T --装. < 307058 A6 _ B6 烴濟部中央疗中局CT工墒费合作社印Si il、發明説明（j：*) Λ端迪接起來•.其對趙路而言乃圼二接點之特微，可應用 於交流ηί路之過站流促辎，其動作原理同丨二之勋作原理 ，因其ί系有幽二兩組，因此具有雙方向性之爾流傅導，赞 用於交流站路之過堪流保護。 如丨以丨1:所示為w具隐I六功能之另-*種爾路設計，其採 阳fei丨二之站路，FJ加上一丨痛式整流器β〇1 ·本電路與園六 之功能相间*可)悠用於交流越路，圔t屮之負載602接 如IM1八所示為與呦七相Μ，僅將其圆二之B躺接到 总拙602，而負賊602之0 -端接捣式整流器601之負 站瑞，lilillil丨二之Λ娜按到丨痛式盤流器001之正爾蝴，扣 攸式盤流器β〇1之二交流端接到交流雜路上·本發明ts 路;i/R U /j i迎？U流保說4力能*同li b條件本發明亦可_猫耍;|每 ㈣二改綠贴五，而不予自限。 如關九所示為將{S3二之矽控整流器2(H改為M0SFETS 2()6之·褪接法•其關關之功能變為限流之功能，其主要 (暖點在rnmns路（L·之過视中，可取頌--晶源製作，两加上 丨U)SKin'S 200之開關動作迅速•其廳用於過爾流保151上驻 。 如ISA十所示為將圖二之開ββ動作功能變為限流動作功 能之垃路丨副，常過爾流堪阻301兩端之霜肥低於霜晶髓 207進人動作Μ時，其電晶體207不勦作，當過霜流電 阻301兩娜之雜壓上升時，並且假設已謅爾晶體207进 人胞和區時，此時Power M0SFETS 101呈OFF狀態，因 此其具有限流之功能•而其第三限流電姐208為保罐電 (拚先閲讀背面之注意事項再項•寫本頁) -—装r 訂· .線. f (rNis\ φ 4 mix {^u Λ6 Π6__ 五、發明説明（6 ) 品體207之丛视，免典愛過犯流之盟，而站四Zener ΙΠοϋ。20ϋ 之功|)〇w(il. MOSFin’S 101 之 Ga te Mi之ΐί!丨Μ，Μ你_ P〇w(m· MOSFETS 101之资全，問時亦 im趨站砧體207之浓射植im商過观Mm壞之.脚·其第四 服流tli卩U 21 0 d过之丨ΐ】ΠΙΜ系為第四Zener D i ode 209過 站流，：Η Ιβ·_7丨:附流fS丨MI 211與范五Zener Diode J .1 2 « M Miit · ιίιϊ ili； l|/j(i J^i Power MOSFliTS 101 之 Drain 031 與 ΐΙ£Λί丨體 207 之站極，微 Power mSFin'S 101 之 l)i ain 祕丄山似超過於第五Zener Diode之Zener Voltage時 ’共卩以垃丨鼠經由:¾¾•五丨似流艰丨姐210經沿五Zener Diode 212到ii^il品體207之站極柯到射極，而保魏p〇wer IIOSFKTS 1CU免受削似壞之贼•丨丨:乃列為三接點之艰子 如圆it所示，為爾子保嫌開關之分段霄脏控制應用例 •圖中所示仍應用巳獲發明專利第64244號之専利爾路 控制爾子保嫌開關做為分段爾臟_出之應用馆路，當A B 兩端之m·發生時，側接到爾晶 艘701之趣極，此時趣極受有爾臞，其爾晶體701呈〇N ΗΛ想•止b時圖2 之M0SFETS 101之Gate端接有Zener Diode 702 · 703 二只•其 Gate 端之 1«膝為 Zener Diode 702 Zener Voltage ；JU_hT®^|,Sa 701 t$t®J»l男寸符5之 胞和電服•亦就逛約等於M0SFETS 101之Source檷爾 腔·當_一設定時間時•其時控爾路700無_出爾膽· 其爾晶瓶701圼OFF狀態•此時Gate端之爾臟為Zener irKS^ ^ i 4υϋι ν *>〇7 \ {ifrilwisiy* 之jit事>fi再>3<ϊ4··-ι=)

•丨装-I 訂· •線. 3〇7〇S8 ΛΓ> _I______Bn__ 五'發明説明（7)

Diode 702 之 Zener Voltage 加上 Zener Diode 703 之 Zener Voltage，此時時控爾路700即長期維持此狀態· 除非爾源组新iM爾，凼此可知本破明爾子保罐關關亦然* 可以擴大其爾應_出範園，聚於其Gate棚之Zener 敝及時控爾路700敝之多少，_其彌求而定•而不予自 限，更不自限其時控爾路700由何種爾子元件所組成。 _ ；^所示為在圖2之限流爾附401與M0SFETS 101之Gate端接一光電糊合器801，其光爾賴合器801 之輸入側為光爾二極鹏，_出側為爾晶船成其他半導體’ 當光爾二極艘發兜時•其輸出側半導賊導通*因此在光爾 二極體側接—▲脈波苑度控制器802就可以控制M0SFETS 之輸出爾腺齋度，Μ此輸出爾臟之fS：度經第一減波爾容器 803，順向二極艏804 •逆向二極髓805及第二减波爾容 器806後變為純直流爾，其_直流爾之輸出即可测出其控 制Gate端之爲度•亦即可控制其直流_出爾應之大小· 其宽度控fM器所涉之脈波迥?租及爾子艰路P通其挪乘而定· 而不予自限。 (請先閱ί»背面之注*寧項再寫本页) 訂· .線 經濟部-MC栊準局Α工消費合作社印奴

Claims (1)

1. 8 8 8 8 ABCD 經濟郎中央標泽局Μ工消t合作社印製 六、申請專利範圍 1 . 一循電子式保_開關，其具嵙二接點特微.朽山主π π ιτ,π 馆路，控_開關電路及過馆流爾路所組成； 主開關電路之特徽是由Power MOSFETS與第一限流笟姐 所組成； 主開_艰路之Power MOSFETS應爾要可Μ改為 i〇BT成 霜晶體埵靈頓電路替代，而不予自限； 控制問關電路之特微足由矽控整流器所組成； 砂控览流器之Gate極接有第一 Zener Diode與奶二取 向二極體，兩者係串聯連接； 控制開關爾路之特彳敝亦可由矽控粮流器，時間常數馆則· 時間常敝爾容器所組成； 砂控整流器之G a t e極接有時間常數ΐ! Ρϋ及時間常龄f II杏 喆之一端，時間常數電姐之另一端接到過坩流岱丨;丨1一端， 而時間常歟電容器之另一端則接到過霜流爾姐之另一端， 其元阼間之耦合方式皆採直接耦合方式； 過馆流艰路為由一精密爾|5且所組成•判7SP.U尥之+六小丨颂其 馆路喪求而定*而不予商限； Power MOSFETS之Drain極與第一限流艰丨沮之一端抜於Λ 端，Λ端為電源_入端，其第一限流電姐之另一端抜於 Power MOSFETS之Gate端與砂控整流器之Anode端· 其三· : ¾皆採直接耦合方式迆接之； 砂控SS流器之Gate極與Cathode極並接於過fK流fS[;n 2兩端； 過fS流m丨沮之—端接到第一頌向二極體之P型端，刃一 端接到Power MOSFETSs之Source極，笫一坦向二 ...........-.'-,--4 .·裝-------：：：·:.訂.............A 線 (諳先閲讀背面之;±意事項再填rtT本頁) 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(21()χ297公

   ABCD 經濟部中央楳準局δ工消費合作社印製 六、申請專利範圍 之N型端接到B端·其各元件皆採直接糊合方式。 2.—種電子式保魄開關，其具有二接點特微，應rom 1 m 所申請蹲利範圃之爾子式保謅電路兩組，一組之Λ端接 二組之Γ>端，一組之Β端接二組之Λ端，亦里二點 特性，其具有雙向導電之待激， 3.. —種霜子式保護開關，其具有二接點特激，鄕用第1 tn 所申謂琢利範圃之電子式促g®開關，其A端垓於怵代33 流喆之正電端，b端接於橋式整流器之負霜端•其im·:. 流喆之二交流端里接點待微接於外路，其η力巧向丨丄-：： 導電特徽：， 4., 一裡霜子式保謂開關，其具有三接點特徴，其的主間關 電路、控制開關m路、過電流電路、低踅腺猫路及過艰歷 電路所組成； 典亦里應用第1頌所Φ調専利範園之二俊點馆子式你課間 關再加上低電壓電路與過電歷電路而形成三接點艰子式邱 謭開關； 低電歷電路為由第一限流艰阻及第二Zener Diode Φ聯 速接所組成，其接於Power MOSFFTS之Gate極上，ί采 直接耦合方式連接之： 輸入謂1S 低於第二 Zener. Diode 之 Zentir Voltage 時’ 其Λ端與B端里OFF狀態； 過電服爾路為由第二限流電阻，第三 Zener Diode 及第 三03向二極體串聯連接所組成，其接於砂控搜流器之Gale 極，採直接糊合方式迎接之； 低谐)32趣路之一端與過電歷電路之一端連接在 ·起’而為 本紙張尺度逋用中國國家標準(CNSVU規格(210X297公釐) (Μ先閲請背而之汶意卞項再項巧本頁) :可 ABCD 六、申請專利範圍 C S耑； 其三接點之特微為有A端，B端與C端，供霜路逋接之 用ύ [3.―補從子:^保趨開關，其具有四接點特微，其由二接點 特徽坩子式你請開關之Α端接於橋式整流器之正電端， 货似接於β瑞與脑式整流器之負fit端，負載端二接點再 加上協x^：魈流器之二交流端即為四接點電子式保雄開關。 0. —Μ设子成郎雜開關.其具有五接點特微，其凼三接點 特激站子式你跑關關之a端接於橋式整流器之正霜端， 負诚以於β端與馏式螫流器之負：端，負載躺為輔1出二 接點，mi嬌式駿流器之二交流端為二接點，再加上c端 "小1偁J私五接點頌子式眯罐_fl 〇 7_ —边了成保餾關關•其具穷二接點特微，其由主開關 ϊ.ίί路、挖制閱關磁路及過罐流爾路所組成； 控剌丨imor道路為由丨，10SFETS所組成，其功能特微為限流 之作用； 其:i:間關黹路與過爾流電路之特嫩均與申請靡利砘圃第1 m相丨uj」 8. —Μϊϋ」<式此趟開關，从具有三接點特微，其由主關關 圯路控削開關诹路及過镒流堪路所組成； 路為山ΐϋώή髓，第三限流電阻，第四Zener Diode，.¾四丨艰流爾姐，第五限流爾姐及第五Zener Diode 等所組成； 第三ββ流0IUM之一蝴接電晶體之基極，另一端接過電流電 姐，過站流说姐之另一端接電晶髓之射極，其皆採直接糊 本紙張尺度適用中Β國家標準(CNS)A4规格(2丨0X297公*) (請先閲讀背面之注意事項再瑱寫本頁) 裝 訂 線 i A 8 88 C8 _D8_ 六、申請專利範圍 合方式連接之； 第四限流電姐之一端C端，另一端接Power MOSFETS之 Gate極與電晶體之第極及第四Zener、Diode之N型端 ，其第四Zener Diode2 P型端接到爾晶體之射極，八： 皆採直接鍋合方式連接之； 第五限流爾阻與第五Zener Diode接成申聯連接，冏時 兩端並接於Power MOSFETS之Drain極與爾晶體之趣極 ，其皆採直接鍋合方式連接之。 (請先閲讀背面之注意事項再埔寫本頁) 經濟邾中央標準局貝工消f合作社印製 本紙張尺度通用中8國家標準(CNS)A4规格(210X297公釐)