[发明专利]钳位电感反激电压以降低功耗

说明书

当导通时开关控制电流供应给电感负载。钳位电路钳位由于关断开关而产生的反激电压。钳位电路响应于开关被关断而具有第一钳位电压，并且响应于通过电感负载的电流水平低于预定电流水平而具有高于第一钳位电压的第二钳位电压。这确保了当电流降低到断开接触所需的水平时，钳位电压增加以在需要时加速磁场的崩溃，从而通过保持电枢动量来最小化接触磨损。

技术领域

本发明涉及用于电感负载的电压钳位。

背景技术

使用开关关闭电感负载可能会导致显着的反激电压。钳位电路用于通过将电压钳位在一定的水平上来保护开关，以防止开关被损坏。钳位电路可以以一个简单的二极管来实现。然而，当电感负载是继电器时，由二极管钳位提供的低钳位电压会使继电器线圈去磁缓慢，从而导致继电器触点电弧和继电器触点过早磨损。

因此，作为继电器电路的电感负载利用高电压钳位来提供继电器线圈的更快去磁化。图1和图2示出了替代的高电压钳位配置。图1示出了与电感负载串联的钳位电路。激励电流路径101包括电感负载103和开关105。当开关105打开时，随着电感器试图保持通过电感器的电流，出现明显的正反激电压。在钳位通电的情况下，去磁电流107流过钳位109并返回到24V电源115。

图2示出了通过电感负载203和开关205的激励电流路径201。该钳位209与负载203并联。当开关205打开时，随着电感器试图保持通过电感器的电流，出现明显的正反激电压。在钳位打开的情况下，去磁电流207流过钳位209并返回到电感器203而不是电源215。图1和2所示的两种钳位配置都提供了有效的反向电动势，以提高电感器的去磁速度。

发明内容

为了提供比传统高压钳位配置更低的功耗，本文描述的实施例利用动态钳位，其最初提供低电压钳位以降低功耗，但随后切换到高电压钳位以提供足够的反向电动势以增加去磁速度并避免损坏开关或继电器触点。

相应地，一个实施例提供了一种方法，该方法包括将钳位电路设置为第一钳位电压以钳位电感负载的反激电压。该方法通过包括电感器和钳位电路的环路感测电流并提供感测到的电流指示。响应于感测到的电流指示处于第一电流值，钳位电路被设定为第二钳位电压，其中第二钳位电压的量级大于第一钳位电压。

在另一个实施例中，一种装置包括用于钳位与电感器相关联的反激电压的钳位电路。钳位电路被配置为具有响应于控制电流流过电感器的开关被关断时的第一钳位电压。电流感测电路提供流过由电感器和钳位电路形成的第一环路的电流的指示。响应于流过电感器的电流处于第一电流值的指示，钳位电路被配置成具有量级比第一钳位电压高的第二钳位电压。

在另一个实施例中，一种装置包括第一开关，该第一开关被配置成当其导通时电流被提供给电感负载。钳位电路钳位因关断第一开关而产生的反激电压。钳位电路被配置为具有响应于开关被关断的第一钳位电压，并且具有量级高于第一钳位电压的一个或多个额外钳位电压，其响应于通过包括所述钳位电路和电感负载的环路的电流水平低于预定电流水平。

附图说明

通过参考附图，本发明可以被更好地理解，并且其许多目的、特征和优点对于本领域技术人员而言是显而易见的。

图1示出了电流返回到电源的高压钳位配置。

图2示出了电流返回到电感器的高电压钳位配置。

图3示出了钳位电压与电感器放电时间之间的关系的示例。

图4示出了与具有电感负载和钳位电路的系统相关联的各种类型的功率损耗。

图5A示出了根据一个实施例的钳位电路的高电平示意图。

图5B示出了用于图5A的钳位电路的控制电路的实施例的高电平框图。

图6示出了图5A的动态钳位的各种操作区域。

图7示出了针对各种情况的功率损失与周期时间的关系图。