电子保护开关及其运行方法技术

本发明专利技术涉及一种电子保护开关(2)，其具有接入电压输入端(4)与负载输出端(6)之间的电流路径(3)中的第一半导体开关(Q3)，并且具有与第一半导体开关(Q3)的控制输入端(8)连接的控制设备(10)，其中，第一半导体开关(Q3)依赖于输送给控制设备(10)的负载电流(I

Electronic protection switch and its operation method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电子保护开关及其运行方法
本专利技术涉及一种电子保护开关及其运行方法。
技术介绍
限制电流的电子保护开关典型地具有MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)作为半导体开关，即具有可变电阻的元件，以便在发生故障(例如短路或过载)时使得流过消耗器的电流(消耗电流)保持恒定。在此，尤其地，MOSFET与较快接入的电流限制电路耦合，以便实现恒定电流源。尤其地，电流限制电路将下文又称为消耗电流的负载电流、尤其是其电流强度与预定的额定值进行比较，并相应地改变MOSFET的栅极电压，以便使通过电流、尤其是消耗电流保持恒定。典型地，消耗电流的电流强度小于预定的额定值。基于此，栅极电压增大，从而使得MOSFET饱和。在发生故障时，借助电流限制电路限制消耗电流。例如，图1示出了根据该现有技术的消耗电流的时间变化曲线，其中，在时刻t＝0时发生短路。在此，用Id标记消耗电流/负载电流。在此，尤其是由于电流限制电路的结构类型所导致地，在尤其是负载中开始发生故障到输出开关信号或控制信号之间经过有限的(反应)时间。开始发生故障时，这种延迟作为消耗电流中的电流峰值表现。在此，在发生短路情况下，消耗电流例如具有几百安培的电流强度，其中，电流峰值的持续时间尤其依赖于电流限制电路的反应时间。例如，MOSFET在电流限制电路的反应时间相对较慢的情况下失效，如图2所示，对电流源的供电电压或输入电压(这在图2中称为“输入电压”)造成额外的干扰。尤其地，改善电流限制电路的反应速度关系到使用成本相对较高的部件，并降低了调节回路(电流限制电路)的稳定性。基于此，例如尤其不希望从电流限制电路出发输出的信号发生振荡，进而是在负载条件变化下的负载电流发生振荡。为了在相对不同的负载条件下能够使用限制电流的电子保护开关，典型地使用尤其是具有充分反应时间的电流限制电路以及充分考虑到电流峰值的MOSFET。然而，尤其是调节回路中仍然出现不稳定性。此外，MOSFET可能被超规格，这又会不利地提高成本。
技术实现思路
本专利技术的任务是说明一种合适的电子保护开关，借助该电子保护开关保护负载免遭过载或短路。此外，本专利技术还说明一种用于运行该电子保护开关的方法。根据本专利技术，关于电子保护开关，该任务通过权利要求1的特征来解决。根据本专利技术，关于方法，该任务通过权利要求11的特征来解决。有利的设计方案和改进方案是从属权利要求的主题。与电子保护开关相关的实施方案按意义地也适用于方法，并且反之亦然。为此，保护开关包括接入电压输入端与负载输出端之间的电流路径中的第一半导体开关以及与第一半导体开关的控制输入端连接的控制设备。在此，第一半导体开关依赖于输送给控制设备的负载电流的实际值来驱控。此外，控制设备被设立成用于对第一半导体开关进行电流限制以及用于切断，也就是被设立成用于将半导体开关切换成电流截止态(进行电流截止)。优选地，电子保护开关具有电流传感器，其用于检测负载电流，尤其是其电流强度，并用于提供负载电流的实际值，该电流传感器接入电流路径中。适当地，电流传感器在此与第一半导体开关串联地接到电流路径中。优选地，电流传感器将尤其是代表负载电流的实际值作为电压或电压值给予控制设备。换而言之，控制设备具有用于对第一半导体开关进行电流限制的装置和/或电路以及用于对第一半导体开关切断或电流截止的装置和/或电路。换而言之，尤其是借助用于进行电流限制的装置和/或电路尤其是主动地、也就是说借助控制过程来约束(限制)负载电流。此外，尤其地，在发生故障情况下视需要借助用于切断和/或用于截止负载电流的装置和/或电路来截止负载电流，也就是说，中断电流回路，从而借助切断和/或截止电流来阻止电流。因此，第一半导体开关依赖于代表负载电流的实际值来驱控，尤其地，该实际值由电流传感器确定和输出。在此，将实际值输送给控制设备、用于进行电流限制的装置或电路和/或用于切断的装置或电路。在此适宜地，用于进行电流限制的装置或电路和/或用于切断的装置或电路在输出侧与第一半导体开关的控制输入端连接。根据一个适宜的改进方案，控制设备具有控制单元。例如，该控制单元实施为用于进行电流限制的装置或电路以及用于切断共同的构件的装置或电路。替选地，用于进行电流限制的装置或电路以及用于切断的装置或电路分别具有控制单元。例如，控制单元是微控制器，优选是微处理器。优选地，控制设备或控制单元将输送给它的实际值与预定的、可预定的、经调设的和/或可调设的最大值进行比较。根据有利的改进方案，当实际值超过最大值时，控制设备或控制单元将信号、尤其是切断信号输出给用于切断第一半导体开关的装置或电路，下文简称为“切断电路”，并替选地或优选附加地，输出给用于对第一半导体开关进行电流限制的装置或电路，下文简称为“电流限制电路”。最大值在此尤其是代表阈值，在超过该阈值时认为或存在短路情况。换而言之，最大值代表了短路电流。在有利的实施方案中，在输入侧向控制设备或电流限制电路输送实际值。附加地，尤其是由控制单元在输入侧向电流限制电路输送标称额定值，该标称额定值由控制设备、尤其是控制单元预定、可预定，并且/或者在控制设备或控制单元处调设和/或可调设。标称额定值在此尤其代表了在电流限制时将负载电流限制到的电流强度的量值。在适当的改进方案中，第一半导体开关尤其是借助电流限制电路依赖于实际值和标称额定值以限制电流的方式被驱控或处于驱控中。尤其地，当实际值超过标称额定值时，即使未超过最大值I短路，也以限制电流的方式驱控第一半导体开关。为此，电流限制电路具有调设环节。在此，尤其是由控制设备、优选由控制单元在调设环节的输入侧输送和/或可输送标称额定值。此外，在调设环节的输出侧输出额定值。换而言之，这里借助调设环节输出由标称额定值得出的额定值。尤其地，依赖于该额定值和实际值、尤其是额定值与实际值的差，以限制电流的方式驱控第一半导体开关。在适宜的设计方案中，调设环节具有电容器，其中，例如将施加于该电容器上的电压用作调设环节的输出信号。该电容器经由开关在第一切换位置中与控制设备耦合，尤其是用于输送标称额定值或代表该标称额定值的电压值。在第二切换位置中，电容器被放电或处于放电中，为此，电容器借助开关在第二切换位置中例如被置于参考电势，例如接地。概括而言，借助开关，相应地改变或可改变施加于电容器的电压，将该电压用作调设环节的输出信号。此外，在有利的改进方案中，电流限制电路具有运算放大器。在此，用于输送额定值的调设环节与该运算放大器的第一输入端联接，并且将实际值输送给该运算放大器的第二输入端，例如其反相输入端。替选地，尤其是如果用于进行电流限制的装置或电路不具有调设环节，则将标称额定值输送给第二输入端。在适当的设计方案中，借助运算放大器，形成用于驱控半导体开关的控制信号，尤其是形成额定值与实际值的差，该差尤其是用于电流限制。附加地，例如可以以将反耦合的电容器接到运算放大器上以形成积分器(积分电路)，然后，尤其是由该差随时间变化的积分形成控制信号。优选地，向控制设备或控制单元输送施加于负载上的电本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.电子保护开关(2)，所述电子保护开关具有：/n-第一半导体开关(Q3)，所述第一半导体开关接入电压输入端(4)与负载输出端(6)之间的电流路径(3)中；以及/n-与所述第一半导体开关(Q3)的控制输入端(8)连接的控制设备(10)，/n-其中，所述第一半导体开关(Q3)依赖于输送给所述控制设备(10)的负载电流(I

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170927 DE 102017217232.01.电子保护开关(2)，所述电子保护开关具有：
-第一半导体开关(Q3)，所述第一半导体开关接入电压输入端(4)与负载输出端(6)之间的电流路径(3)中；以及
-与所述第一半导体开关(Q3)的控制输入端(8)连接的控制设备(10)，
-其中，所述第一半导体开关(Q3)依赖于输送给所述控制设备(10)的负载电流(I负载)的实际值(I实际)来驱控，并且
-其中，所述控制设备(10)被设立成用于对所述第一半导体开关(Q3)的电流限制以及切断。


2.根据权利要求1所述的电子保护开关(2)，其中，所述控制设备(10)具有控制单元(μC)。


3.根据权利要求1或2所述的电子保护开关(2)，其中，当所述实际值(I实际)超过最大值(I短路)时，所述控制设备(10)或所述控制单元(μC)向电流限制电路(14)和/或切断电路(12)产生信号(“关”)、尤其是切断信号，用于切断所述第一半导体开关(Q3)。


4.根据权利要求3所述的电子保护开关(2)，其中，在输入侧向所述电流限制电路(14)输送所述实际值(I实际)和尤其是由所述控制单元(μC)输送的标称额定值(I设定,最大)。


5.根据权利要求4所述的电子保护开关(2)，其中，所述第一半导体开关(Q3)依赖于所述实际值(I实际)和所述标称额定值(I设定,最大)以限制电流的方式被驱控或处于受驱控中。


6.根据权利要求4或5所述的电子保护开关(2)，其中，所述电流限制电路(14)具有调设环节(22)，在输入侧向所述调设环节输送所述标称额定值(I设定,最大)，并且在输出侧从所述调设环节输出额定值(I设定)。


7.根据权利要求6所述的电子保护开关(2)，其中，所述调设环节(22)具有电容器(C2)，所述电容器借助开关(S1)与所述控制单元(μC)耦合或借助所述开关(S1)放电。


8.根据权利要求7...

【专利技术属性】
技术研发人员：迭戈·费尔南多·阿桑萨马尔多纳多，
申请(专利权)人：埃伦贝格尔及珀恩斯根有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE