输入保护电路制造技术

本公开描述了输入保护电路。在示例中，该电路包括一个或多个开关，其中电路被配置为从电池接收电池电压，将输入电压传送到控制器，传送输出电压，以及从控制器接收信号。该信号可以激活一个或多个开关以及去激活一个或多个开关，并且激活一个或多个开关以及去激活一个或多个开关可以控制到控制器的输入电压。

Input protection circuit

The present disclosure describes an input protection circuit. In an example, the circuit includes one or more switches, wherein the circuit is configured to receive battery voltage from the battery, transmit input voltage to the controller, transmit output voltage, and receive signals from the controller. The signal can activate one or more switches and de activate one or more switches, and activate one or more switches and de activate one or more switches can control the input voltage to the controller.

【技术实现步骤摘要】
输入保护电路
本公开涉及被配置用于输入保护的电气系统。
技术介绍
输入保护电路可以调节输出到负载的电压的参数(例如，幅度和极性)。例如，包括电子电路部件的负载可以在输入电压值的范围内操作，并且输入保护电路可以调节输入电压以保持在输入电压值的范围内。另外，输入保护电路可以调节被提供到负载的电流的参数。
技术实现思路
本公开描述了针对包括由控制器控制的开关集合的输入保护电路的技术。该电路可以由电池的电池电压供电，并且该电路可以将输出电压传送到负载。另外，该电路可以将输入电压提供给控制器，其中该控制器可以接受阈值输入电压以进行操作。因此，如果电池电压降至阈值输入电压以下，该电路可以增加向控制器的输入电压。在一个示例中，一种电路包括一个或多个开关，其中该电路被配置为从电池接收电池电压，将输入电压传送到控制器，传送输出电压，以及从控制器接收信号，其中该信号激活一个或多个开关以及去激活一个或多个开关，并且其中激活一个或多个开关以及去激活一个或多个开关控制到控制器的输入电压。在另一个示例中，一种系统包括电路，该电路包括一个或多个开关以及被配置为传送电池电压以向电路供电的电池。该系统还包括：负载，其被配置为由电路传送的输出电压供电；以及控制器，其被配置为产生激活一个或多个开关以及去激活一个或多个开关的信号，其中电路被配置为将输入电压提供给控制器，并且其中激活一个或多个开关以及去激活一个或多个开关控制到控制器的输入电压。在另一个示例中，一种方法包括由包括一个或多个开关的电路从电池接收电池电压，由该电路将输出电压传送到负载，以及由该电路将输入电压传送到控制器，该控制器被配置为激活一个或多个开关以及去激活一个或多个开关。该方法还包括由控制器确定电池电压的电压值，以及利用该电路基于电池电压的电压值来改变到控制器的输入电压。一个或多个示例的细节在下面的附图和说明中被阐述。其他特征、目的和优点将从说明书和附图以及权利要求书中显而易见。附图说明图1是图示根据本公开的一些实施例的用于向控制器提供输入电压的系统的概念框图。图2是根据第一实施例的输入保护系统的电路图。图3是根据第二实施例的输入保护系统的电路图。图4是根据第三实施例的输入保护系统的电路图。图5是图示根据本公开的一些实施例的电池电压和时间之间的关系的图。图6是根据本公开的与可以由图1的系统执行的技术一致的流程图。具体实施方式在各种汽车应用中，电池可以向启动机马达供电。例如，启动机马达可以配置为使内燃机旋转，从静止状态启动发动机的操作。此外，电池可以向负载供电，其中负载可以包括除了其他部件之外的一个或多个发光二极管(LED)。在向启动机马达施加电压之后不久，传送到负载的电池电压值可能从稳态电池电压值急剧下降到最小电池电压值。在返回到稳态电池电压值之前，电池可以针对时间窗口输出最小电池电压值。即使电池的电压输出可能大大降低，控制器也可能需要阈值输入电压以进行操作。因此，在电池输出最小电池电压值的时间窗口期间，到控制器的输入电压增加，使得到控制器的输入电压保持在阈值输入电压之上。将到控制器的输入电压增加可以有助于确保电路在低温下正常地工作，并且可以有助于确保启动机马达能够在所谓的冷启动期间进行操作。在一个示例中，从稳态电池电压到最小电池电压的电压降可以随着电池温度的降低而增加(例如，随着温度降低，最小电池电压降低)。例如，如果电池的温度下降到阈值温度(诸如0摄氏度)以下，则在电池向启动机马达供电之后，被传送到电路的最小电池电压可能降至3伏以下。此外，电池输出最小电池电压的时间窗口的长度可以随着电池温度的降低而增加。因此，随着电池温度降低，电池的性能可能降低。当电池在冷温度期间向启动机马达供电时，本公开的技术和设备可以改善电池、控制器和负载的性能。电路可以调节由电池传送到负载的电流和电压的量。在一个示例中，该电路包括降压转换器。降压转换器是DC-DC功率转换器，其降低被传送到负载的电压，并且增加被传送到负载的电流。稳态电池电压输出可以是大约12伏特，汽车电池的标准电压输出。这样，降压转换器电路可以将被传送到负载的电压从12伏的稳态电池电压输出降低。例如，包括降压转换器的电路可以传送具有大约5伏的幅度的输出电压。在一些示例中，如果被传送到负载的电压超过输出阈值电压，则负载的电路部件可能被损坏。因此，降压转换器可以保护负载免受高电压的影响。在另一示例中，该电路包括升压转换器。与降压转换器相反，升压转换器增加了被传送到负载的电压，并且减少了被传送到负载的电流。此外，在另一示例中，该电路包括降压-升压转换器，使得该电路能够增加和减小被传送到负载的电压和电流。在本公开的实施例中，电路包括电荷泵，其被配置为将到控制器的输入电压增加。该电路可以被配置为在电路将到负载的输出电压降压时以及在电路将到负载的输出电压升压时，将到控制器的输入电压增加。电荷泵是DC-DC功率转换器，包括被配置为升高或降低电压的电容器。电路的电荷泵可以由半导体开关网络调节，并且半导体开关可以由控制器控制。这样，本文描述的一种或多种技术可以允许控制器在电池的输出电压低于向控制器供电所需的阈值输入电压时进行操作。图1是图示根据本公开的一些实施例的用于向控制器提供输入电压的系统100的概念框图。如图1的示例中所示，系统100可以包括电路110、控制器120、电池130和负载140。电路110可以包括电路元件，该电路元件包括电阻器、电容器、电感器、二极管、半导体开关和其他半导体元件。电池130可以提供电池电压，向电路110供电。此外，电路110可以向控制器120提供输入电压并且向负载140提供输出电压。在一个示例中，电路110包括被配置为调节被传送到负载140的电流和电压的DC-DC功率转换器，诸如开关模式电源(SMPS)。SMPS使用一个或多个开关(通常是半导体开关)来转换电能。在一个示例中，SMPS包括降压转换器。电路110的降压转换器可以包括电感器、开关和二极管，它们共同被配置为从由电池130提供给电路110的电池电压的幅度减小被传送到负载140的输出电压的幅度。此外，降压转换器被配置为与由电池130传送到电路110的电流的幅度相比增加被传送到负载140的电流的幅度。在另一示例中，电路110的SMPS包括升压转换器。在该示例中，升压转换器被配置为增加由电路110传送到负载140的输出电压的幅度，并且减小由电路110传送到负载140的电流的幅度。在本公开的一个实例中，电路110可以包括降压-升压转换器。降压-升压转换器，如降压转换器和升压转换器，是SMPS。例如，降压-升压转换器被配置为使用包括降压模式和升压模式的至少两种操作模式来调节传送到负载140的输出电压。控制器120可以控制降压-升压转换器的半导体开关，以交替降压-升压转换器的模式(例如，将降压-升压转换器的操作模式从降压模式改变为升压模式，反之亦然)。在一个示例中，控制器120被配置为测量由电池130传送的电池电压的幅度。响应于测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包括一个或多个开关的电路，其中所述电路被配置为：/n从电池接收电池电压；/n将输入电压传送到控制器；/n传送输出电压；以及/n从所述控制器接收信号，/n其中所述信号激活所述一个或多个开关以及去激活所述一个或多个开关，以及/n其中激活所述一个或多个开关以及去激活所述一个或多个开关控制到所述控制器的所述输入电压。/n

【技术特征摘要】
20180515 US 15/980,5691.一种包括一个或多个开关的电路，其中所述电路被配置为：
从电池接收电池电压；
将输入电压传送到控制器；
传送输出电压；以及
从所述控制器接收信号，
其中所述信号激活所述一个或多个开关以及去激活所述一个或多个开关，以及
其中激活所述一个或多个开关以及去激活所述一个或多个开关控制到所述控制器的所述输入电压。


2.根据权利要求1所述的电路，其中所述一个或多个开关包括晶体管，并且其中所述控制器被配置为控制所述晶体管的栅极端子，所述电路包括：
电容器，被配置为在所述晶体管导通之后被电流充电，所述电流由输出电压驱动；以及
电感器，被配置为在所述晶体管关断之后增加所述输出电压，
其中所述电容器被配置为在所述晶体管关断之后将到所述控制器的所述输入电压的幅度增加。


3.根据权利要求1所述的电路，其中所述一个或多个开关包括晶体管，并且其中所述控制器被配置为控制所述晶体管的栅极端子，所述电路包括：
电容器；以及
电感器，被配置为在所述晶体管关断之后对所述电容器充电，
其中所述电容器被配置为在所述晶体管导通之后将到所述控制器的所述输入电压的幅度增加。


4.根据权利要求1所述的电路，其中所述一个或多个开关包括晶体管，并且其中所述控制器被配置为控制所述晶体管的栅极端子，所述电路包括：
电容器，被配置为在所述晶体管导通之后充电，所述电容器被由所述电池发出的电流充电；以及
电感器，被配置为在所述晶体管关断之后向所述电路的输出发出过量电流，
其中所述电容器被配置为在所述晶体管关断之后将到所述控制器的所述输入电压的幅度增加。


5.根据权利要求1所述的电路，其中所述一个或多个开关包括晶体管，并且其中所述控制器被配置为控制所述晶体管的栅极端子，所述电路包括：
电容器，被配置为在所述晶体管关断之后充电，所述电容器被由所述电池发出的电流充电；以及
电感器，被配置为在所述晶体管关断之后向所述电路的输出发出过量电流，
其中所述电容器被配置为在所述晶体管导通之后将到所述控制器的所述输入电压的幅度增加。


6.根据权利要求1所述的电路，其中所述一个或多个开关包括多个晶体管，所述电路包括：
第一晶体管；
第二晶体管；
第三晶体管；
第四晶体管；
第一电容器，被配置为在所述第一晶体管导通之后被电流充电，所述电流由输出电压驱动，其中所述第三晶体管导通并且所述第四晶体管关断；
第二电容器；以及
电感器，被配置为：
在所述第一晶体管关断之后增加所述输出电压，其中所述第三晶体管导通并且所述第四晶体管关断，以及
在所述第三晶体管关断之后对所述第二电容器充电，其中所述第二晶体管导通并且所述第一晶体管关断，
其中所述第一电容器被配置为当所述第三晶体管导通并且所述第四晶体管关断时，在所述第一晶体管关断之后将到所述控制器的所述输入电压的幅度增加，以及
其中所述第二电容器被配置为当所述第二晶体管导通并且所述第一晶体管关断时，在所述第三晶体管导通之后将到所述控制器的所述输入电压的所述幅度增加。


7.根据权利要求1所述的电路，其中所述一个或多个开关中的每个开关包括金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、双极结型晶体管(BJT)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)或结型场效应晶体管(JFET)。


8.根据权利要求1所述的电路，其中所述电路被配置为如果所述电池电压低于电压阈值，则将到所述控制器的所述输入电压的幅度增加。


9.根据权利要求8所述的电路，其中所述电压阈值约为4.5伏。

【专利技术属性】
技术研发人员：F·博格赫蒂，F·法拉吉亚科莫，D·格丁，
申请(专利权)人：英飞凌科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE