用于耗散功率的包含发光半导体的系统技术方案

本申请公开了一种用于耗散功率的包含发光半导体的系统。公开了一种电路。该电路包括电感负载、与该电感负载通信的至少一个电组件和半导体。该半导体被配置为响应于该半导体两端的电压降至少等于正向电压而发光，其中该半导体与该电组件并联放置并且响应于该电感负载在操作期间生成致使该半导体两端的电压降至少等于正向电压的电压尖峰而发光。

A system containing light-emitting semiconductors for dissipative power

This application discloses a system comprising light emitting semiconductors for dissipating power. A circuit is disclosed. The circuit includes an inductance load, at least one electrical component communicating with the inductance load and a semiconductor. The semiconductor is configured to emit light in response to a voltage drop at both ends of the semiconductor that is less than or equal to a forward voltage, in which the semiconductor is placed in parallel with the electrical component and emits light in response to a voltage spike generated by the inductance load during operation that causes the voltage at both ends of the semiconductor to drop to less than or equal to a forward voltage.

【技术实现步骤摘要】
用于耗散功率的包含发光半导体的系统
公开的系统和方法涉及用于耗散功率的系统，并且更具体地涉及用于耗散功率的包含发光半导体的系统。
技术介绍
有两个主要类型的线性致动器，即对压差进行操作的液力致动器和由电动机驱动的电子机械致动器。电子机械致动器可以被反向驱动或自锁。如果电子机械致动器是自锁的，那么致动器可以通过将力施加在输出上而不被反向驱动。许多空天交通工具使用反向驱动致动器。该致动器通常在空气流施加致使目前部署的扰流板缩回的力的时候被反向驱动。由反向驱动产生的电功率传统上由元件诸如电阻器和二极管所耗散。在一个示例中，直流(DC)电动机由H桥电路反向驱动。H桥电路是一种电子电路，其使电压能够以任一方向施加在DC电动机两端。在所述的示例中，二极管被用于耗散电功率并且保护包含在H桥电路中的其他电组件。具体地，H桥电路包含基于脉冲宽度调制(PWM)方案快速转换的晶体管。PWM方案控制DC电动机的速度或转矩。当晶体管被断开并且至DC电动机的供应电流突然被中断时，因为DC电动机是电感负载而生成电压尖峰。电压尖峰可以被称为反激(flyback)，并且H桥中的二极管被用于保护晶体管不受DC电动机的脉冲生成的反激的影响。二极管在耗散电功率时生成热。此外，由二极管生成的热响应于PWM方案的脉冲率的增加而升高。另外，由二极管生成的热需要被处理。处理由二极管生成的热可能是具有挑战性的。实际上，在空天应用中的热生成是特别有问题的，因为交通工具的组件要求在所有任务阶段期间在具体温度范围内进行操作。面对空天交通工具中的热耗散的挑战可以进一步混合，因为空天交通工具在操作期间也遇到相对高的空气动力。这导致需要由致动器执行更多工作以移动表面。另外，致动器也常常要求以非常高的速率(诸如，例如超过100,000赫兹)进行操作。最后，由于空天交通工具以高速行进通过空间，空间交通工具周围的空气已经处于升高的温度。因此，可能不能释放由二极管生成的大部分热。
技术实现思路
公开的系统提供用于通过半导体耗散功率的途径，该半导体响应于电感负载生成致使半导体两端的电压降至少等于正向电压的电压尖峰而发光。发光半导体与其他设备诸如电阻器或二极管相比生成较少热。在一个示例中，公开了一种电路。该电路包括电感负载、与该电感负载通信的至少一个电组件和半导体。该半导体被配置为响应于该半导体两端的电压降至少等于正向电压而发光。该半导体与该电组件并联放置并且响应于该电感负载在操作期间生成致使该半导体两端的该电压降至少等于该正向电压的电压尖峰而发光。在另一个示例中，公开了一种电路。该电路包括电感负载和与该电感负载并联的反激式半导体。该反激式半导体被配置为响应于该反激式半导体两端的电压降至少等于正向电压而发光。该反激式半导体响应于该电感负载在操作期间生成致使该反激式半导体两端的该电压降至少等于该正向电压的电压尖峰而发光。在又一个示例中，公开了一种用于耗散功率的方法。该方法包括驱动电路的电感负载，其中该电路包括与该电感负载通信的至少一个电组件。该方法还包括在该电感负载的操作期间生成致使半导体两端的电压降至少等于正向电压的电压尖峰。该半导体与该至少一个电组件并联放置。最后，该方法包括响应于该半导体两端的该电压降至少等于该正向电压由该半导体发光。所公开的方法和系统的其他目标和优点根据以下说明、附图和所附权利要求将是明显的。附图说明图1是所公开的致动器的电路的一种示例性示意图，其中公开的电路是H桥，其包含用于保护晶体管的多个发光二极管(LED)；以及图2是电感负载作为继电器或电磁阀(solenoidvalve)的一种示例性示意图。具体实施方式图1是致动器10的示例性示意框图，该致动器10包括用于向电感负载12提供动力的公开的电路20。在所示的示例性示例中，电感负载12是反向驱动直流(DC)电动机12，并且电路20是H桥电路20。如下更详细解释的，H桥电路20包括与DC电动机12通信的至少一个电组件。至少一个电组件为多个晶体管Q1-Q4。H桥电路20还包含半导体，该半导体被配置为响应于该半导体两端的电压降至少等于正向电压而发光。在所示的示例中，半导体是发光二极管(LED)并且被示出为多个LEDD1-D4。LEDD1-D4每个与晶体管Q1-Q4中的相应一个并联放置。具体地，LEDD1与晶体管Q1并联，LEDD2与晶体管Q2并联，LEDD3与晶体管Q3并联，以及LEDD4与晶体管Q4并联。LEDD1-D4被配置为响应于DC电动机12在操作期间生成电压尖峰而发光。电压尖峰致使每个LEDD1-D4两端的电压降至少等于正向电压。H桥电路20还包括第一按钮PB1、第二按钮PB2、电阻器R1、电阻器R2、电阻器R3、电阻器R4、电阻器R5和电阻器R6。如下所解释，LEDD1-D4用作反激式二极管或吸收(snubber)二极管以保护晶体管Q1-Q4不受有时在DC电动机12的操作期间出现的过量电压或电压尖峰的影响。具体地，LEDD1-D4通过发光耗散过量电压的一部分，而剩下的功率耗散为热。尽管阐述了LED，电路20不限于图1中所示的示例。替代地，在另一个示例中的电路20包括任何半导体，该半导体被配置为当正向偏置时发光(诸如激光二极管或光敏电阻(photocell))。特别地，在一个示例中的电路20包括单结光敏电阻，用于通过发光耗散过量电压的一部分。晶体管Q1-Q4控制到DC电动机12的供应电流的极性。在图1中所示的示例中，晶体管Q1-Q4示出为双极结型晶体管(BJT)，但是其他类型的晶体管也可以使用，诸如，例如金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。每个晶体管Q1-Q4包含基极B、发射极E和集电极C。电阻器R1-R4的每个被提供以限制进入晶体管Q1-Q4中的相应一个的基极B的电流。具体地，电阻器R1对应于晶体管Q1、电阻器R2对应于晶体管Q2、电阻器R3对应于晶体管Q3、以及电阻器R4对应于晶体管R4。电阻器R5是连接在接地GND和按钮PB1之间的下拉电阻器。电阻器R6是连接在接地GND和按钮PB2之间的下拉电阻器。在一个示例中，当晶体管Q1和Q4被激活或闭合并且晶体管Q2和Q3被断开时，那么DC电动机12的转子(未示出)以顺时针方向转动。在DC电动机12中电流从左向右流动，或换句话说，端子30、32两端是正电压。当晶体管Q2和Q3被激活并且晶体管Q1和Q4被断开时，那么DC电动机12的转子以逆时针方向转动并且DC电动机12中的电流从右到左流动。如果DC电动机12的端子30、32是开路，那么DC电动机12靠惯性转动(freewheel)。如果端子30、32被短路，那么DC电动机12制动。LEDD1-D4用于大体上消除反激，反激是当供应电流(未说明)突然减小或中断时电感负载(诸如DC电动机12)两端所见的突然的电压尖峰。LEDD1-D4也保护免受DC电动机12的过驱动或反向驱动状况。在一个示例中，DC电动机12的转矩或速度基于脉冲宽度调制(PWM)被控制，PWM致使晶体管Q1-Q4快速地转换。当外部转矩施加在电动机的轴上时，出现过驱动电动机状况。外部转矩致使电动机速度增加，因此增大电动机的端子两端的电动势(EMF)。EMF增大并且最终变得大于供应电压，其使电动机的驱动电路中包含的晶体管反向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电路(20)，包括：电感负载(12)；至少一个电组件(Q1‑Q4)，其与所述电感负载(12)通信；和半导体(D1‑D4)，其被配置为响应于所述半导体(D1‑D4)两端的电压降至少等于正向电压而发光，其中所述半导体(D1‑D4)与所述至少一个电组件(Q1‑Q4)并联放置并且响应于所述电感负载(12)在操作期间生成致使所述半导体(D1‑D4)两端的所述电压降至少等于所述正向电压的电压尖峰而发光。

【技术特征摘要】
2017.07.07 US 15/644,0601.一种电路(20)，包括：电感负载(12)；至少一个电组件(Q1-Q4)，其与所述电感负载(12)通信；和半导体(D1-D4)，其被配置为响应于所述半导体(D1-D4)两端的电压降至少等于正向电压而发光，其中所述半导体(D1-D4)与所述至少一个电组件(Q1-Q4)并联放置并且响应于所述电感负载(12)在操作期间生成致使所述半导体(D1-D4)两端的所述电压降至少等于所述正向电压的电压尖峰而发光。2.根据权利要求1所述的电路(20)，其中所述至少一个电组件(Q1-Q4)是晶体管，并且所述晶体管包含基极(B)、集电极(C)和发射极(E)，并且其中所述半导体(D1-D4)使电流转移离开所述晶体管的所述发射极(E)。3.根据权利要求1或2所述的电路(20)，其中所述电路(20)是H桥电路并且所述电感负载(12)是直流电动机即DC电动机。4.根据权利要求3所述的电路(20)，包括多个晶体管和多个发光二极管即多个LED，其中所述多个晶体管中的每个与所述多个LED中的一个并联放置。5.根据权利要求1或2所述的电路(20)，其中所述电感负载(12)的转矩或速度基于脉冲宽度调制即PWM被控制。6.一种电路(20)，包括：电感负载(40)；和反激式半导体(70)，其与所述电感负载(40)并联，其中所述反激式半导体(70)被配置为响应于所述反激式半导体(70)两端的电压降至少等于正向电压而发光，其中所述反激式半导体(70)响应于所述电感负载(40)在操作期间生成致使所述反激式半导体(70)两端的所述电压降至少等于所述正向电压的电压尖峰而发光。7.根据权利要求6所述的电路(20)，包括继电器(42)，所述继电器(42)被配置为控制所述电感负载(40)。8.根据权利要求7所述的电路...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·J·蒂洛森，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国,US