用于管理涌入电流的电路和方法技术

提供一种用于管理负载的涌入电流的电路。所述负载联接在电压源与用于负供电电位的端子之间。所述电路包括开关，所述开关联接在所述电压源与所述负载之间，并且被配置成将所述负载连接到所述电压源或使所述负载从所述电压源断开。所述电路还包括至少一个负载电容器，所述至少一个负载电容器在所述开关与所述用于负供电电位的端子之间并联联接到所述负载。所述电路还包括控制单元。所述控制单元包括感测单元和切换单元，其中所述感测单元被配置成在所述开关闭合以将所述负载连接到所述电压源时确定所述涌入电流，并且所述切换单元被配置成取决于所述涌入电流控制所述开关的切换。

Circuits and methods for managing inrush current

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于管理涌入电流的电路和方法
本公开涉及用于管理涌入电流，特别是用于控制负载开关应用中的涌入电流的电路和方法。
技术介绍
为了减少负载的静态电流消耗，可以在不需要负载的操作时使用开关将负载与电源断开。此外，在许多系统中，电容器与负载并联联接，以确保负载的供电轨上没有电压降。一些系统包括用于断开负载与电源的开关以及与负载并联的至少一个此种电容器。此种系统通过闭合开关来重新激活以便向负载供电，电容器将被充电，这可能导致涌入电流超过负载的额定电流。然而，过大的涌入电流会对系统造成损坏。
技术实现思路
提供一种用于管理负载的涌入电流的电路。所述负载联接在电压源与用于负供电电位的端子之间。所述电路包括开关，所述开关联接在所述电压源与所述负载之间，并且被配置成将所述负载连接到所述电压源或使所述负载从所述电压源断开。所述电路还包括至少一个负载电容器，所述至少一个负载电容器在所述开关与所述用于负供电电位的端子之间并联联接到所述负载。所述电路还包括控制单元。所述控制单元包括感测单元和切换单元，其中所述感测单元被配置成在所述开关闭合以将所述负载连接到所述电压源时确定所述涌入电流，并且所述切换单元被配置成取决于所述涌入电流控制所述开关的切换。提供一种用于管理负载的涌入电流的方法。所述负载联接在电压源与用于负供电电位的端子之间。所述方法包括：将切换信号提供到开关，其中所述开关联接在所述电压源与所述负载之间，并且其中所述开关被配置成将所述负载连接到所述电压源或使所述负载从所述电压源断开；确定通过所述开关的涌入电流；以及取决于所述确定的涌入电流调整所述切换信号。通过研究下面的详细描述和附图，其它系统、方法、特征和优点对于本领域技术人员将是或将变得显而易见。所有这些额外系统、方法、特征和优点都应包括在本说明书中、在本专利技术的范围内并且受所附权利要求的保护。附图说明参考以下描述和附图可以更好地理解方法。附图中的部件不一定按比例绘制，而是将重点放在说明本专利技术的原理上。此外，在附图中，相同的附图标记在不同视图中表示对应部分。图1是包括用于断开负载的负载开关的电路的示意图。图2是包括用于断开负载的负载开关的另一电路的示意图。图3示出了用于管理涌入电流的电路的示意图。图4示出了用于管理涌入电流的另一电路的示意图。图5示出了用于管理涌入电流的电路。图6以时序图示出了图5的电路内的若干电压和电流。图7以时序图示出了图5的电路内的若干另外的电压。图8以流程图示出了用于管理涌入电流的方法。具体实施方式图1示出了包括负载2的电路。负载2联接在电压源V1与用于负供电电位的端子GND之间。开关S1联接在负载2与电压源V1之间，并且被配置成将负载2连接到电压源V1或使负载2从电压源V1断开。控制单元4被配置成控制开关S1。控制单元4例如可以向开关S1提供控制信号。取决于控制信号，可以断开或关闭开关S1。在一个示例中，如果控制信号具有高电平，则开关S1可以闭合，并且如果控制信号具有低电平，则开关S1可以断开，反之亦然。然而，这只是一个示例。在另一示例中，当控制信号高于阈值水平时，开关S1可以闭合，而当控制信号低于阈值水平时，开关S1可以断开，反之亦然。开关S1可以在不需要负载2的操作的时间段期间断开。举例来说，当开关S1断开时，电路可以处于待机模式。举例来说，当开关S1闭合时，电路可以处于激活模式。特别是在包括电池供电负载的电路中，这种负载开关S1通常用于延长电池寿命。在连接到电池时，即使负载2不活动，负载2通常也消耗至少少量的电力。使用负载开关可以显著降低静态电流。图2中所示的电路类似于已经参考图1描述的电路。然而，图2的示例中的开关S1实施为MOSFET(金属半导体场效应晶体管)。当晶体管处于开启状态时，MOSFET可以是P通道或N通道MOSFET，其将电压传递到负载2。然而，这只是一个示例。负载开关S1可以按任何其它合适的方式实施。在图2的电路中，负载电容器CL在开关S1与用于负供电电位的端子GND之间并联联接到负载2。电容器CL被配置成确保供电轨上没有电压降。然而，当最初向系统施加电力时，例如，当开关S1闭合以激活负载2时，所述电容器CL充电。电容器CL的充电可能导致涌入电流。所述涌入电流可能高达100A或更高。因此，涌入电流可能超过额定负载电流。在这种情况下，额定负载电流是负载2在维持直接损坏或恶化之前可以承载的最大电流量。在系统启动时(例如，当开关S1闭合时)，电源V1将上升到调节电压。随着电压的增大，涌入电流流入未充电的电容器CL。进入电容器CL的涌入电流量由电压斜坡的斜率确定，如下所述：其中iC是由电容引起的涌入电流量，CL是电容器的电容，dV是斜升期间的电压变化，并且dt是电压斜升期间的上升时间。当管理或控制涌入电流时，电容器CL的充电变慢。通常，可以通过增大电容器CL的电压上升时间，从而减慢电容器CL充电的速率来减小涌入电流。如果电压线性增大，则充电电流(涌入电流iC)保持恒定。图3示出了用于管理涌入电流的电路的示例。所述电路大体对应于图2的电路，然而，图3的电路中的控制单元4包括感测单元42和切换单元44。控制单元4联接到开关S1与负载2之间的公共节点，具有第一输入端。在其输出端处，控制单元4向开关S1提供切换信号，所述切换信号被配置成接通或断开开关S1(开关闭合或断开)。感测单元42和切换单元44串联联接在控制单元4的输入端与输出端之间。感测单元42被配置成确定涌入电流iC。切换单元44被配置成根据由感测单元42测量的涌入电流iC来控制开关S1。具体地说，切换单元44可以控制开关S1的接通。举例来说，开关S1可以实施为MOSFET。在图3的电路中，MOSFET被示出为增强型MOSFET。MOSFET通常是压控场效应晶体管。当MOSFET的栅极-源极电压VGS为零时，增强型MOSFET几乎不传导电流(ID＝0)。当栅源-源极电压VGS达到阈值电压时，漏极电流ID开始流过MOSFET(ID>0)。流过MOSFET的电流量取决于栅极-源极电压VGS。因此，可以通过控制栅极-源极电压VGS来控制漏极电流ID以及由此产生的涌入电流IC。切换单元44可以被配置成控制此栅极-源极电压VGS。举例来说，MOSFET可以在导通期间在其所谓的线性区域中操作。在此线性区域中，MOSFET的漏极-源极通道(D-S)导通并且由栅极-源极电压VGS控制。为了使MOSFET处于线性状态，栅极-源极电压VGS必须在所谓的米勒电压(Millervoltage)的范围内。MOSFET可以在其线性区域中操作，直到电容器CL充满电。在其线性区域中操作MOSFET，从而向电容器CL提供恒定的充电电流会增大对电容器CL充满电所需的时间。图4示出了用于管理涌入电流的另一电路。在图4的电路中，第一电容器CL1联接在开关S1与用于负供电电位的端子GND之间。电感L1联接在负载2和开关S1与第一电容器CL1之间的公共节点之间。第二电容器CL2在电感L1与用于负供电电位的端子GND之间并联联接到负载2。电感L1和第二电容器CL2形成LC电路(谐振电路)。举例来说，第二电容器CL2可以是电解电容器。使用两个负载电容器CL1、CL2仅是一个示例。取决于应用，可以在电路中使用任何本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于管理负载(2)的涌入电流(iC)的电路，其中所述负载(2)联接在电压源(V1)与用于负供电电位的端子(GND)之间，所述电路包括：开关(S1)，所述开关联接在所述电压源(V1)与所述负载(2)之间，并且被配置成将所述负载(2)连接到所述电压源(V1)或使所述负载(2)从所述电压源(V1)断开；至少一个负载电容器(CL)，所述至少一个负载电容器在所述开关(S1)与所述用于负供电电位的端子(GND)之间并联联接到所述负载(2)；以及控制单元(4)，其中所述控制单元(4)包括感测单元(42)和切换单元(44)，所述感测单元(42)被配置成当所述开关(S1)闭合以将所述负载(2)连接到所述电压源(V1)时确定所述涌入电流(iC)，并且所述切换单元(44)被配置成取决于所述涌入电流(iC)控制所述开关(S1)的切换。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.11.25 EP 16200617.51.一种用于管理负载(2)的涌入电流(iC)的电路，其中所述负载(2)联接在电压源(V1)与用于负供电电位的端子(GND)之间，所述电路包括：开关(S1)，所述开关联接在所述电压源(V1)与所述负载(2)之间，并且被配置成将所述负载(2)连接到所述电压源(V1)或使所述负载(2)从所述电压源(V1)断开；至少一个负载电容器(CL)，所述至少一个负载电容器在所述开关(S1)与所述用于负供电电位的端子(GND)之间并联联接到所述负载(2)；以及控制单元(4)，其中所述控制单元(4)包括感测单元(42)和切换单元(44)，所述感测单元(42)被配置成当所述开关(S1)闭合以将所述负载(2)连接到所述电压源(V1)时确定所述涌入电流(iC)，并且所述切换单元(44)被配置成取决于所述涌入电流(iC)控制所述开关(S1)的切换。2.如权利要求1所述的电路，其中所述开关(S1)包括至少一个MOSFET。3.如权利要求1或2所述的电路，其中所述感测单元(42)包括感测电阻器(RS)、感测电容器(CS)和第一运算放大器(OpAmp1)。4.如权利要求3所述的电路，其中所述感测电阻器(RS)和所述感测电容器(CS)串联联接在所述开关(S1)与所述用于负供电电位的端子(GND)之间，与所述负载(2)并联；以及所述第一运算放大器(OpAmp1)被配置成确定通过所述感测电阻器(RS)的电流并且提供感测电压，其中通过所述感测电阻器(RS)的所述电流取决于所述涌入电流，并且所述感测电压取决于通过所述感测电阻器(RS)的所述电流。5....

【专利技术属性】
技术研发人员：AS卡兰思，
申请(专利权)人：哈曼贝克自动系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE