專利名稱：用于在末級中檢測不允許的大電流的電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及獨(dú)立權(quán)利要求所述的用于在末級中檢測不允許的大電流的電路。
由DE-A4329919公開了一種驅(qū)動設(shè)在機(jī)動車中的用電器的末級，它包括兩個(gè)位于第一及第二電源端子之間的串聯(lián)電路，每個(gè)串聯(lián)電路包括第一及第二晶體管。這四個(gè)末級晶體管構(gòu)成一個(gè)橋式電路，在它的對角線上設(shè)有一個(gè)用電器。流過這四個(gè)末級晶體管中每個(gè)的電流被一個(gè)電流傳感器檢測及在一個(gè)比較器中與一個(gè)預(yù)定的最大值相比較。當(dāng)超過一個(gè)閾值時(shí)將使相應(yīng)的末級晶體管關(guān)斷。在使用價(jià)格合算的、不能實(shí)現(xiàn)電位隔離的電流傳感器的情況下，該公知電路中則需要四個(gè)各位于不同電位的比較器。
本發(fā)明的任務(wù)在于，給出一種用于在末級中檢測不允許的大電流的電路，它能以盡可能少及簡單的電子元件來實(shí)現(xiàn)。
該任務(wù)將通過獨(dú)立權(quán)利要求中給出的特征來解決。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明設(shè)有一個(gè)位于第一及第二電源端子之間的第一晶體管及第二晶體管的串聯(lián)電路，其中在兩個(gè)晶體管的連接點(diǎn)上連接一個(gè)比較器輸入端。比較器的另一輸入端位于兩個(gè)電源導(dǎo)線之間的分壓器的中間抽頭上。還設(shè)有用于轉(zhuǎn)換分壓比的轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置受兩個(gè)晶體管中一個(gè)的開關(guān)信號的控制。
根據(jù)本發(fā)明的電路在晶體管的開關(guān)區(qū)段處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)檢測晶體管的開關(guān)區(qū)段上出現(xiàn)的電壓降。這兩個(gè)晶體管譬如可設(shè)置在一個(gè)半橋或全橋電路中。兩個(gè)晶體管交替地開通及關(guān)斷。因此，一個(gè)晶體管的輸入信號可用來操作轉(zhuǎn)換分壓比的轉(zhuǎn)換裝置。通過轉(zhuǎn)換，比較器的開關(guān)閾值可適配于第一或第二晶體管。在正常工作時(shí)，當(dāng)兩個(gè)晶體管中的一個(gè)的輸入信號轉(zhuǎn)變時(shí)比較器的輸出信號改變到另一狀態(tài)。根據(jù)比較器的該輸出信號，在過電流時(shí)同樣產(chǎn)生對另一信號狀態(tài)的轉(zhuǎn)換，該轉(zhuǎn)換可在一個(gè)另外未示出的電路中被檢測出來及譬如可用來關(guān)斷一個(gè)或所有的晶體管。
本發(fā)明的電路的主要優(yōu)點(diǎn)在于不需要附加的電流傳感器及對于兩個(gè)晶體管僅需要一個(gè)比較器。對于所使用的電子元件的要求相當(dāng)?shù)?，因此其成本合算?br> 本發(fā)明的電路尤其適用于半橋電路中，其中另一個(gè)橋支路由兩個(gè)電容器構(gòu)成。尤其是，本發(fā)明的電路適用于一種全橋電路，其中半橋電路的電容器被末級晶體管代替。在其它橋支路中，本發(fā)明的電路也可這樣被代替，以致于對于一個(gè)全橋電路總共需要兩個(gè)比較器以及兩個(gè)轉(zhuǎn)換裝置。
本發(fā)明的進(jìn)一步的有利構(gòu)型從屬權(quán)利要求中得到。
在正常工作時(shí)根據(jù)輸入信號改變的比較器的輸出信號將以有利方式被傳送到一個(gè)邏輯選擇電路，后者將根據(jù)兩個(gè)晶體管中一個(gè)的輸入信號來考慮僅在這兩個(gè)晶體管中出現(xiàn)了不允許的大電流時(shí)，該邏輯選擇電路的輸出端才進(jìn)行信號的轉(zhuǎn)換。該邏輯選擇電路的一個(gè)特別簡單的實(shí)施是通過異或門裝置(EXOR)來實(shí)現(xiàn)的。
另一有利的構(gòu)型涉及轉(zhuǎn)換裝置，該轉(zhuǎn)換裝置最好包括一個(gè)開關(guān)晶體管，它在分壓器的電阻上連接一個(gè)并聯(lián)電阻。
本發(fā)明的電路的另外有利結(jié)構(gòu)及進(jìn)一步構(gòu)型可從說明書中得到。
附圖
唯一的附圖表示本發(fā)明的用于檢測末級中不允許的大電流的電路的一個(gè)實(shí)施例。
該圖表示一個(gè)末級10，它例如構(gòu)成一個(gè)半橋電路。在第一及第二電源端子11,12之間設(shè)有第一晶體管T1及第二晶體管T2的串聯(lián)電路。晶體管T1,T2構(gòu)成末級10的半橋電路的第一支路。在第二橋支路中包括第一及第二電容器C1,C2。被供給電能的負(fù)載13位于該橋的對角線上。
一個(gè)控制電路14對晶體管T1輸出第一開關(guān)信號15及對晶體管T2輸出第二開關(guān)信號16。該第二開關(guān)信號16還被輸送給一個(gè)開關(guān)晶體管T3及一個(gè)邏輯選擇電路17。
一個(gè)比較器18將兩個(gè)晶體管T1,T2的連接點(diǎn)19上出現(xiàn)的電壓與連接在兩個(gè)電源端子11,12之間的分壓器21的中間抽頭20上的電壓相比較。該分壓器21包括電阻R1,R2，其中電阻R2連接在中間抽頭20和第二電源端子12之間。開關(guān)晶體管T3通常被稱為轉(zhuǎn)換裝置，它可以與電阻R3一起并聯(lián)到電阻R2上。
比較器18向邏輯選擇電路17輸出一個(gè)輸出信號22，邏輯選擇電路17在其輸出端提供一個(gè)過電流信號23。
本發(fā)明的用于檢測末級10中不允許的大電流的電路的工作過程如下晶體管T1,T2的一個(gè)中的過電流將通過對晶體管T1,T2的開關(guān)區(qū)段上所出現(xiàn)的電壓降進(jìn)行監(jiān)測來辨認(rèn)。晶體管T1,T2也可能是另外的半導(dǎo)體器件，其中在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)在其開關(guān)區(qū)段上出現(xiàn)的電壓降是對流過該半導(dǎo)體器件的電流的量度。
該電壓降由比較器18監(jiān)測。比較電壓出現(xiàn)在分壓器21的中間抽頭20上。兩個(gè)晶體管T1,T2中總是只有一個(gè)導(dǎo)通。相應(yīng)地，控制電路14僅輸出使晶體管T1導(dǎo)通的第一控制信號15或者輸出使晶體管T2導(dǎo)通的第二控制信號16。因此當(dāng)晶體管T1導(dǎo)通后，晶體管T2及以開關(guān)晶體管T3實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)換裝置保持關(guān)斷。在這種工作狀態(tài)下，并聯(lián)電阻R3不起作用，由此在中間抽頭20上的比較電壓僅由電阻R1,R2確定。電阻R1,R2被這樣定參數(shù)，即在中間抽頭20上將出現(xiàn)一個(gè)電壓，該電壓被整定為在正常工作時(shí)流過晶體管T1的電流最大。在晶體管中出現(xiàn)的過電流將引起晶體管T1開關(guān)區(qū)段上的一個(gè)電壓降，該電壓降將大到使比較電壓未被超過。在圖中所示的比較器18的電路邏輯中，當(dāng)連接點(diǎn)19上的電壓具有比中間抽頭20小的電位時(shí)，比較器18的輸出信號22變到邏輯低電平，因此在晶體管T1中過電流時(shí)將出現(xiàn)具有低電平的輸出信號22。
必要時(shí)設(shè)有的邏輯選擇電路17，最好以異或門裝置(EXOR)實(shí)現(xiàn)，作為過電流信號23它同樣輸出一個(gè)低電平，因?yàn)閷τ诋惢蜷T裝置17，第二開關(guān)信號16同樣作為低電平輸入，在此情況下晶體管T2，T3都被關(guān)斷。
如果在晶體管T1中出現(xiàn)正常電流，則晶體管T1的電壓降不足以使比較器18轉(zhuǎn)換。在此工作狀態(tài)下比較器的輸出信號22處于邏輯高電平，它也同樣出現(xiàn)在邏輯選擇電路17的輸出端。對于過電流信號23高電平意味著未出現(xiàn)過電流。
在控制電路14的一個(gè)轉(zhuǎn)換后，即當(dāng)?shù)谝豢刂菩盘?5消失及第二信號16取而代之，使晶體管T2和晶體管T3導(dǎo)通時(shí)，比較器18監(jiān)測晶體管T2上的電壓降。開關(guān)晶體管T3通過電阻R3與電阻R2的并聯(lián)對分壓器21進(jìn)行干預(yù)。對電阻R3這樣地確定參數(shù)，即分壓器21的中間抽頭20上出現(xiàn)的比較電壓被設(shè)定在晶體管T2上出現(xiàn)的最大允許電壓降上。在晶體管T2流過允許的電流時(shí)，該電壓降小于比較電壓，以使得比較器18輸出具有低電平的輸出信號。邏輯選擇電路17則輸出一個(gè)具有高電平的輸出信號，因?yàn)檫@時(shí)第二開關(guān)信號16具有高電平。如果流過晶體管T2的電流超過預(yù)定的量度，則比較器18的輸出信號22跳至高電平，同時(shí)第二開關(guān)信號16也處于高電平，從而產(chǎn)生一個(gè)具有邏輯低電平的過電流信號23。
邏輯選擇開關(guān)輸出端上的過電流信號23可用來使末級10全部地或至少部分地關(guān)斷。尤其可借助控制電路14使其中出現(xiàn)過電流的相應(yīng)晶體管單獨(dú)關(guān)斷。
該邏輯選擇電路17用于當(dāng)過電流時(shí)過電流信號始終具有同一邏輯電平。因?yàn)閮蓚€(gè)開關(guān)信號15，16總是已知的，邏輯選擇電路17可不需要。在正常工作而無過電流的情況下，在兩個(gè)開關(guān)信號15，16的開關(guān)電平改變時(shí)出現(xiàn)的比較器18的輸出信號22的信號變化可被包括在未詳細(xì)描述的、用于整個(gè)末級或用于相應(yīng)的晶體管T1的關(guān)斷裝置中。
圖中所示的半橋電路可通過使本發(fā)明的主要部分重復(fù)直接地被補(bǔ)充成一個(gè)全橋電路?？稍O(shè)置另外兩個(gè)晶體管來代替兩個(gè)電容器C1，C2。此外需要另一個(gè)可轉(zhuǎn)換的分壓器21及另一比較器18。
本發(fā)明的電路尤其可用于高頻脈沖控制的末級10。在脈沖頻率降低時(shí)為繼續(xù)降低成本，可以通過具有集成A/D轉(zhuǎn)換器及數(shù)字信號處理部分的微處理機(jī)的使用而使元件成本進(jìn)一步地降低。
權(quán)利要求
1．一種用于在末級(10)中檢測不允許的大電流的電路，它設(shè)有一個(gè)位于第一和第二電源端子(10,12)之間的第一半導(dǎo)體器件(T1)及第二半導(dǎo)體器件(T2)的串聯(lián)電路，設(shè)有一個(gè)比較器(18)，它用于將一個(gè)半導(dǎo)體器件(T1或T2)上出現(xiàn)的電壓降與一個(gè)預(yù)定閾值相比較，其特征在于比較器(18)的一個(gè)輸入端連接在第一半導(dǎo)體器件(T1)及第二半導(dǎo)體器件(T2)的連接點(diǎn)上，比較器(18)的另一輸入端連接在位于兩個(gè)電源端子(11,12)之間的分壓器(21)的中間抽頭(20)上；還設(shè)有用于轉(zhuǎn)換分壓比的轉(zhuǎn)換裝置(T3)；及該轉(zhuǎn)換裝置(T3)受兩個(gè)半導(dǎo)體器件(T1,T2)中一個(gè)的開關(guān)信號(15,16)的控制。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于設(shè)有一個(gè)邏輯選擇電路(17)，對該邏輯選擇電路輸入比較器(18)的輸出信號(22)及開關(guān)信號(15,16)。
3．根據(jù)權(quán)利要求2所述的電路，其特征在于邏輯選擇電路(17)被作成異或門裝置。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的電路，其特征在于設(shè)置一個(gè)開關(guān)晶體管作為轉(zhuǎn)換裝置(T3)，該開關(guān)晶體管與電阻(R3)一起并聯(lián)到分壓器(21)的一個(gè)電阻(R1,R2)上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于在末級(10)中檢測不允許的大電流的電路,它包括兩個(gè)設(shè)在一個(gè)橋式電路的一個(gè)橋支路中的晶體管(T1,T2)。一個(gè)比較器(18)用于將兩個(gè)晶體管(T1,T2)連接點(diǎn)上出現(xiàn)的電壓與一個(gè)在連接于電源端子(11,12)上的分壓器(21)的中間抽頭(20)上出現(xiàn)的電壓相比較。一個(gè)開關(guān)晶體管(T3)根據(jù)一個(gè)晶體管(T1,T2)的開關(guān)信號(15,16)來轉(zhuǎn)換分壓器(21)的分壓比。
文檔編號H02H7/08GK1314018SQ00801079
公開日2001年9月19日 申請日期2000年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月16日
發(fā)明者羅伯特·克恩 申請人:羅伯特·博施有限公司