开关电路制造技术

一种开关电路，包括晶体管(23)和驱动组件，该驱动组件既用于控制该晶体管也用于限制提供给负载(22)的供电电流(Ia)，该驱动组件被布置成不仅接收控制电压(V

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】开关电路本专利技术涉及用于将负载的冷点切换到电接地的开关电路的领域，该负载具有连接到供电网络的热点。
技术介绍
某些计算装置，特别是在航空领域，利用被称为离散开关输出(DSO)的功能。DSO功能使得可能通过计算装置的离散输出来将负载的冷点切换到电接地，该负载具有连接到供电网络的热点。负载包括要被供电的设备，例如电磁阀。供电网络提供供电电压，例如等于28伏的直流(DC)电压(VDC)。因此，计算装置包括开关电路，该开关电路连接至离散输出并且被布置成选择性地起作用以引起离散输出开路或者连接至电接地。DSO功能通常与用于限制提供给负载的供电电流的限制器功能相关联。限制器功能由限制器电路执行，该限制器电路确保供电电流不超过预定义电流阈值。图1示出了包括开关电路2和限制器电路3的现有技术计算装置1。开关电路2包括在金属氧化物半导体场效应晶体管(mosfet)型的晶体管4和控制晶体管4的驱动组件5。限制器电路3包括测量电阻器或“分流器”6，该测量电阻器6具有在其两端建立测量电压的端子，该测量电压与由供电网络7提供给负载8的供电电流Ia成比例。该第一解决方案的主要缺点在于，预定义电流阈值高度取决于执行电流限制的晶体管9，特别是取决于晶体管9的特性的温度变化。因此，通常以大约±50％的精度来确定预定义电流阈值，这在某些应用中可能是不利的。参照图2，已经提出了通过使用“电流镜”类型的电路11来提高电流限制的精度的建议。所获得的精度于是达到±25％的量级。该第二解决方案需要使用位于同一封装中的两个成对的晶体管12。所使用的组件因此是较不常规的，并且可能被荒废。第二解决方案的设计和制造也是相对较复杂的。专利技术目的本专利技术的目的是简化开关电路和限制器电路并提高电流限制的精度。
技术实现思路
为了达成该目的，提供了一种用于将负载的冷点切换到电接地的开关电路，该负载具有连接到供电网络的热点，该开关电路包括连接在冷点和电接地之间的晶体管、连接在该晶体管和电接地之间的分流器、以及驱动组件，该驱动组件既用于控制该晶体管，又用于限制由供电网络提供给负载的供电电流，该驱动组件被布置成不仅接收形成用于将冷点连接到电接地或者将冷点与电接地断开的连接或断开信号的控制电压，并且还：在控制电压是断开信号时生成使该晶体管处于非导通状态的驱动电压；在控制电压是连接信号且供电电流(Ia)无法达到预定义电流阈值时生成使晶体管处于饱和状态的驱动电压；以及在控制电压是连接信号且供电电流(Ia)能够达到预定义电流阈值时生成使晶体管处于线性状态的驱动电压，以使得供电电流被调节成使其不超过预定义电流阈值。在本专利技术的开关电路中，单个驱动组件控制晶体管，该晶体管执行切换并限制提供给负载的供电电流。本专利技术的开关电路由此比现有技术电路简单得多。此外，在本专利技术的开关电路中，预定电流阈值的准确度主要取决于控制电压的准确度以及分流器的电阻，这两者是能够被容易地控制的参数。因此可以获得关于预定义电流阈值的几个百分比的相对误差。还提供了计算装置，该计算装置包括如上所述的开关电路以及连接到开关电路的离散输出。在阅读了下面的对本专利技术的特定、非限制性实施例的描述之后，本专利技术的其他特征及优点将变得显而易见。附图简述参考附图，其中：图1示出了现有技术解决方案中的开关电路和限制器电路；图2示出了第二现有技术解决方案中的开关电路和限制器电路；图3示出了本专利技术的第一实施例中的开关电路；图4示出了本专利技术的第一实施例的与执行各种监控功能的监控电路相关联的开关电路；图5示出了本专利技术的第二实施例中的开关电路；图6示出了第一脉宽调制(PWM)信号发生器；图7示出了用于监控雷电保护组件(或“避雷器”)的监控电路；图8示出了第二PWN信号发生器；以及图9包括示出用于监控雷电保护组件的监控电路的操作的三个图。具体实施方式参照图3，本说明书开始于本专利技术的第一实施例中的开关电路20的原理。开关电路20位于包含在飞行器的机载系统中的计算装置中。开关电路20执行通常由两个不同电路执行的两个功能，如上所述。第一功能是切换功能。开关电路20用于将负载22的冷点切换至电接地21，该负载具有连接到供电网络的热点。在该示例中，双端子组件的术语“热点”被用来意指处于较高电势的端子，而术语“冷点”被用来意指处于较低电势的端子。第二功能是电流限制器功能。开关电路确保流经负载22的供电电流Ia不超过预定义电流阈值。在该示例中，负载22被符号化为电阻器。供电网络以DC供电电压Va向负载22供应供电电流Ia。开关电路20包括连接在负载22的冷点与电接地21之间的晶体管23。在该示例中，晶体管23是mosfet型的功率晶体管。开关电路20还包括被称为“分流器”的测量电阻器24。分流器24连接在晶体管23与电接地21之间。分流器24具有连接到晶体管23的源极的热点。分流器24的端子上的电压是与供电电流Ia成比例的测量电压Vmes。开关电路20还包括既用于控制晶体管23，又用于限制供电电流Ia的驱动组件。在该示例中，驱动组件是运算放大器26。运算放大器26的反相输入连接到分流器24的热点。控制电压VH被施加到运算放大器26的同相输入。控制电压VH形成用于将负载22的冷点连接到电接地或者将该冷点与电接地断开的信号。运算放大器26的输出经由电阻器27和电容器28来连接到晶体管23的栅极。晶体管23的驱动电压VP在运算放大器26的输出处生成。开关电路20以三种操作模式操作。第一操作模式在负载22将不被供电时使用。在此情况下，运算放大器26在其同相输入处接收负控制电压VH。负控制电压VH是断开信号。运算放大器26作为比较器操作。因为无论晶体管23的状态如何，连接到分流器24的热点的反相输入都不可能为负，所以运算放大器26被置于负饱和状态。因此，运算放大器26的输出处的驱动电压Vp为负饱和电压，接近-Vcc，其中+Vcc是运算放大器26的正供电电压。由于被施加到晶体管23的栅极的负饱和电压，晶体管23处于非导通状态(开路)。流经负载22的供电电流Ia因此为零。当为负载22供电是恰当的时候，运算放大器26在其同相输入处接收正控制电压VH。正控制电压VH是连接信号。正控制电压VH按下式设置：VH＝Ilim.Rmes其中Rmes是分流器24的电阻，并且其中Ilim是预定义电流阈值。运算放大器26使其反相输入处的电势匹配施加到其同相输入的控制电压VH。运算放大器26的输出处的驱动电压VP因此增大直到使得晶体管23导通。晶体管23于是允许供电电流Ia流经负载22且流经分流器24。两种情形于是是可能的。当通过供电电压Va看到的负载22的阻抗使得供电电流Ia无法达到预定义电流阈值时(本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于将负载(22)的冷点切换到电接地的开关电路，所述负载具有连接到供电网络的热点，所述开关电路包括连接在所述冷点和所述电接地之间的晶体管(23；31；121)、连接在所述晶体管和所述电接地之间的测量电阻器(24；32；122)、以及驱动组件，所述驱动组件既用于控制所述晶体管，又用于限制由所述供电网络提供给所述负载(22)的供电电流(Ia)，所述驱动组件被布置成不仅接收形成用于将所述冷点连接到电接地或者将所述冷点与电接地断开的连接或断开信号的控制电压(V

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171218 FR 17623791.一种用于将负载(22)的冷点切换到电接地的开关电路，所述负载具有连接到供电网络的热点，所述开关电路包括连接在所述冷点和所述电接地之间的晶体管(23；31；121)、连接在所述晶体管和所述电接地之间的测量电阻器(24；32；122)、以及驱动组件，所述驱动组件既用于控制所述晶体管，又用于限制由所述供电网络提供给所述负载(22)的供电电流(Ia)，所述驱动组件被布置成不仅接收形成用于将所述冷点连接到电接地或者将所述冷点与电接地断开的连接或断开信号的控制电压(VH)，并且还：
在所述控制电压(VH)是断开信号时生成使所述晶体管处于非导通状态的驱动电压(Vp)；
在所述控制电压(VH)是连接信号且所述供电电流(Ia)无法达到预定义电流阈值时生成使所述晶体管处于饱和状态的驱动电压(Vp)；以及
在所述控制电压(VH)是连接信号且所述供电电流(Ia)能够达到预定义电流阈值时生成使所述晶体管处于线性状态的驱动电压(Vp)，以使得所述供电电流被调节成使其不超过所述预定义电流阈值。


2.如权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述驱动组件是运算放大器(26；33)，所述运算放大器具有连接到所述测量电阻器的热点的反相输入、被施加了所述控制电压(VH)的同相输入、以及其上生成所述驱动电压(Vp)的输出。


3.如权利要求2所述的开关电路，其特征在于，当使得所述晶体管处于线性状态时，所述测量电阻器的端子上的测量电压(Vmes)由所述运算放大器基于所述控制电压(VH)的值来进行伺服控制。


4.如权利要求1所述的开关电路，其特征在于，所述驱动组件是在其中编程第一PWM信号发生器(143)的微控制器型处理器组件(123；203)。


5.如权利要求4所述的开关电路，其特征在于，所述第一PWM信号发生器(143)包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：O·梅琳，F·吉约，
申请(专利权)人：赛峰电子与防务公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR