[发明专利]电流驱动型电子断路保护装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电流驱动型电子断路保护装置，特别是指一种利用一电流电压转换组件，控制电流镜中一只晶体管的射极或源极电压，使电流镜的两侧产生不对称的电流，进而推动驱动电路，截断电流回路，达到短路或过电流保护的目的。

背景技术

习知的断路保护或过载电流保护，大致可分为机械式(热变形式，ThermalDeformation)，电子机械式(磁簧式，Reed Switch)，或是纯电子式等。这样的电流保护机制，使用于发电机或变压器等电源系统或小型的直流系统时，由于电源系统会随电流负荷增加而降低工作电压(Supply Voltage)，且电流回路上具有一定的阻抗，虽然断路的反应不快，在瞬时的电流增加率不大的情形下，习用的保护电路仍可安全的运作。但是不可讳言的，随着直流电源大幅度的使用于电动机械(Power Tools，E-bike，E-motor，Hybrid Motor)，以及低内阻高功率电池(LowEquivalent Serial Impedance & High Power Battery)的开发，电流保护电路必需能够快速地探测过载或短路状态，并能快速地切断电流回路，以保护这一类的低内阻高功率电池，免于内部瞬时发热所造成的电池损伤，并且避免由于外部高电流所可能产生的危险。过去常用的电流保护机制，简单叙述如下：

1、机械式过电流保护：常用于家用或厂用的AC电源，依电力配线的大小(安培数)，而使用热融式保险丝(Thermal Fuse)，热变形式簧片(Thermal Breaker)，或是可回复式的聚合保险丝(Polymeric Positive Temperature Coefficient Fuse)。这一类的保险丝虽然具备了简单价廉的优点，但是在使用上必需使保护电路为发热点(hotspot)，或电流限制点(Current Constraining)，这样的保护电流必然会大幅增加回路阻抗，也因为探测的物理量为温度，而非电流本身，需要一定的发热时间，才会有正确的断路动作。如此的电流保护组件，用于电能有限的直流系统，或是电源为变压器的交流系统，尚可(barely enough)达到电流保护的要求。

2、电子机械式：是使用于较高安培数的交流电力系统，它的开启是利用低功率(Low Power)的交流电源，产生电磁力(electromagnetic Force)以开启簧片开关(Reed Switch)。在过电流发生时，电流产生的磁场(magnetic field)会抑制开启的电磁力，使簧片开关跳脱切断电流回路。由于断路的机制是由簧片弹力(ElasticForce)，反应速度快过习用机械式开关，可使用于较大的电流回路上，但断路时间仍在数十个毫秒(millisecond)。

3、传统电子式开关：电子机械式在大电流放电时虽不致对电力系统外部造成损害，但对于敏感的电力系统，如：电池系统(Battery Powered System)，或稳压后的直流系统(Regulated DC System)，仍然可能造成电力系统内部的损伤。习用电子式开关使用一电流检测组件，经过内部放大及闩锁，启动断路机制，如图1所示。由于电流保护电路通常有低自耗(Low Self-dissipation)的要求，在使用习知电压驱动电路时，反应速度远比电流驱动慢，即使是利用差动电路(DifferentialInput)，也会因为高阻抗电路的寄生电容效应(Parasitic Capacitance Effect)而降低反应速度，此类电路设计的反应时间多在数个毫秒(millisecond)。由于在关闭的瞬间，短路时的大电流及电源的大部份电压，将同时出现在电子开关的两侧，过长的反应时间可能会大幅衰减电子开关的寿命。

由此可见，上述习用技术仍有诸多不足，并不是完善的设计，亟待加以改良。

发明内容

针对上述问题，本发明的主要目的在于提供一种具有快速、低损失及可自动复归等特点的电流驱动型电子断路保护装置。

为达到上述目的，本发明所提供的一种电流驱动型电子断路保护装置，其由一电流镜电路、一闩锁电路及一功率型金氧半场效晶体管所组成，所述电流驱动型电子断路保护装置利用一电流电压转换组件，控制电流镜电路中一只双极性接面晶体管的射极电压，使电流镜电路的两侧产生不对称的电流，通过电流镜电路的安排，即使在进行电流检知的晶体管保持在工作区，再利用闩锁电路，推动功率型金氧半场效晶体管所构成的开关电路。

上述本发明的技术方案中，所述闩锁电路为由独立组件或集成组件所构成的具有闩锁功能的逻辑电路。