[发明专利]电子保护开关

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子保护开关，该电子保护开关具有半导体开关，其源极联接端和其漏极联接端接在电压输入端与负载输出端之间，并且其栅极联接端与控制装置连接，在输入侧将代表负载电流的信号输送给该控制装置。

背景技术

这样的电子开关或者保护开关例如根据DE 203 02 275 U1是公知的。电子开关具有形式为MOSFET(Metall-Oxid-Halbleiter-Feldeffekttransistor，金属氧化物半导体场效应晶体管)的半导体开关，该半导体开关在工作电压联接端与负载联接端之间接入电流路径中。为了在直流电网中实现可靠的电流限制，将由电流传感器在电流路径中检测到的测量值输送给调节装置的比较器输入端。在存在接通信号的情况下并且在测量值低过参考值的情况下，调节装置驱控半导体开关导通(aufsteuern)，而在测量值超过参考值的情况下，调节装置驱控功率晶体管关断(zusteuern)并且将流过该功率晶体管的电流限制到参考值上。

从EP 1 186 086 B1公知一种在低压范围内、尤其是在24V DC范围内的配电系统，该配电系统具有若干电流电路，该电流电路分别具有电子保护开关作为短路和/或过载保护。这些电流电路借助于时控的电源设施来共同供电。在过载情况下，在能调整的电流阈值、例如在额定电流(I_N)的1.1倍被超过时，电子保护开关在延时期满之后截止，而在短路情况下，首先进行电流限制并且在另一电流阈值(例如2×I_N)被超过的情况下，保护开关在确定的关断时间期满之后截止。

从EP 1 150 410 A2公知一种借助于微处理器通过触发电路来驱控的电子保护开关，该电子保护开关以具有延时的方式中断向负载的能量供应。在此之前或者与此同时实现保护开关的部分中断。

具有多个开关块的电子保护开关的部分中断也根据EP 1 294 069 B1是公知的，这些开关块分别具有形式为MOSFET的电子开关和通过共同的微处理器控制该电子开关的比较器。在过流的情况下，在跟随部分禁止至少一个开关之后的延时之后中断向负载的能量供应。

为了连通尤其是容性负载和/或为了保护容性负载免于过流和短路，电子保护开关的半导体开关充当用于给电容充电的恒流源。半导体开关和尤其是在这种情况下所采用的MOSFET必须有能力在连通期间或在给电容充电的过程中可以承受由于接通电流而引起的损耗功率。基于这种情况，电子保护开关、尤其是这种具有恒定的电流限制的电子保护开关通常被设计为具有设计规格过大的半导体开关(MOSFET)，以便充分地考虑到该损耗功率。然而，对所采用的半导体开关这样地设计规格导致成本耗费提高并且导致在电子保护开关的电路之内的相应很大的空间需求。

替选的可能性在于：借助于脉冲宽度调制(PWM)执行对半导体开关的时控的驱控。然而，由此不仅是提高了驱控耗费。更确切地说，PWM驱控导致在感性负载情况下会出问题。

发明内容

本发明所基于的任务在于：在避免所提到的缺点的情况下，给出一种尽可能高效地工作的电子保护开关。在这种情况下，尤其应该避免设计规格过大的半导体开关及其高耗费的驱控。

此外，还要给出一种适合于运行这种电子保护开关的方法。这种运行方法尤其是应该被理解为一种用于尤其是在负载的接通过程期间对这种电子保护开关的半导体开关进行控制和/或调节的合适的驱控方法。

按照本发明，关于电子保护开关，所提到的任务通过权利要求1的特征来解决。有利的设计方案和改进方案是其从属权利要求的主题。按照本发明，关于运行方法或驱控方法，所提到的任务通过权利要求7的特征来解决。有利的改进方案是其从属权利要求的主题。

为此规定：与接在电压输入端与负载输出端之间的半导体开关的栅极联接端连接的控制或者调节装置获知半导体开关的漏极-源极电压，并且基于该漏极-源极电压以及基于检测到的负载或者半导体电流(漏极-源极电流)产生用于半导体开关的驱控信号，借助该驱控信号将半导体开关的功率调整为小于或者等于最大功率值。

在此，本发明从如下构想出发：在容性负载的充电过程期间使用动态的电流限制，该动态的电流限制与恒定的电流限制的不同之处在于并不是设定确定的阈值，而是依赖于半导体开关(MOSFET)的漏极-源极电压的当前值并且动态地改变阈值，使得在当前流过半导体开关的电流(漏极-源极电流)与漏极-源极电压之间的比例始终保持在半导体开关的可靠的运行或者操作范围内。在这种情况下，可以利用类似的机构或者在使用微处理器的情况下来实现电流控制。