[发明专利]输出激励器过载短路保护的装置

说明书

本发明涉及输出激励器过载和短路保护的一种方法和装置。

用于控制加到负载的电能的控制输出的输出激励器（晶体管、场效应晶体管等）过载或短路时会击穿。举例说，美国专利申请4695915就提出了一种过载和短路保护装置。该装置不采用任何参考值，这就是说，过载电流极限值不能调到所需的值。此外，电流极限值随供应给负载的电压的变化而变化，因为这些电压的变化使基极电流发生变化。另外，输出晶体管还需要有大的控制电流，从而使热损耗变大。因此要将几个输出端在单个集成电路上集成电路上集成实际上是不可能的。再者这种装置在加上控制信号时并不即刻接通，而是需要有一个单独的外来脉冲。

本发明的目的是要消除上述缺点，并实现一种无需在负荷上串联既耗电又产生热量的一些电阻器的保护系统。这些电阻器引起的热损耗，使得不可能将几个保护装置在同一个外壳中集成。本发明输出激励器的过载和短路过护的方法具有这样的特征，即至少一个输出激励器在正常情况下是由一个可与外来控制无关地加以调定的参考电压进行控制，而在过载或短路情况下，只短时间施加控制信号，且输出激励器的负载电流超过某一极限值时，参考值开始迅速下降。

本发明的方法和为应用该方法而设计的装置的其余实施例具有以下特点：

接通输入电压时，控制电路给激励器提供一检测脉冲，以检测输出端是否存在过载或短路情况，并防止激励器在这种情况下接收控制信号，且过载或短路情况的持续时间系借助于经由控制电路定期提供给激励器的检测脉冲加以监控，过载或短路情况一经消失，激励器可以根据输入继续工作;

通过在短路或过载情况下限定流入输出激励器基极的控制电流来减少馈入输出激励器的参考值，具体做法是这样安排，即除经过输出激励器的路径外，还给控制电流提供另一条路径，在过载或短路的情况下，使至少部分所述电流转入所述另一路径中;

另一路径中的电流流经输出激励器的集电极或发射极电压所控制的一个开关;

该装置具有一控制电路、一过载和短路监控电路和一振荡器，它们都供各激励器用，控制电路用以借助于一调定得与外来控制无关并获自一参考电压单元的参考值控制激励器，过载和短路监控电路防止控制电流在过载或短路情况下流到激励器，振荡器则借助于经由控制电路提供给激励器的检测脉冲监控短路或过载情况的持续时间。

接通输入电压时，控制电路发出一检测脉冲，以检测是否存在过载或短路情况;

所述装置设有诸可控的固态开关、一电阻器和一振荡器，在正常状态时，诸可控的固态开关中的第一开关当输入端正偏，第三开关开始导通时，防止第二开关的导通而接通，第一开关接通，从而使第四开关开始导通，使输出激励器接通，电阻器与第二开关一起形成一过载和短路监控电路，在该电路中，当输出电压在过载或短路情况下下降时，所述第二开关开始导通，从而使控制电流从输出激励器的基极转移，振荡器则是所有激励器所公用的，且定期发出检测脉冲，该脉冲接通第一开关，其效果是使第二开关停止导通，且使输出激励器通过第四开关接收其控制电流;

该装置设有若干可控的固态开关，在这些开关中，当在正常情况下接通输入电压时，第一开关接通，因而防止因第二开关而导通，从而使控制电流可以流入输出激励器的基极，同时输出激励器的集电极电压或等效值降到某一定水平而该激励仍然处于导通状态，而在过载或短路的情况下，第二开关接通，其效果是使控制电流经由第二开关流入地中，从而使输出激励器接收不到控制电流，因而保持断开，此外装置的过载和短路监控电路包括电阻器和第二开关，而且公用振荡器定期所馈入各激励器的脉冲用以检测短路或过载情况是否已消失，从而在例如短路情况消失时使振荡器脉冲促使激励器的集电极电压或等效值下降，在此情况下，第二开关接收不到控制电流，因而断开，使得控制电流可以流入激励器的基极中，从而使其保持导通状态。

本发明的重要优点在于，输出激励器即使在短暂的过载情况下也会被完全断开，这就是说能立即防止热量的产生。此外，本发明采取了通过每隔一定的时间间隔施加极短脉冲的方法来监控有无过载或短路情况存在的措施，而且为使激励器再接通，必须使负载电流小于过载时的电流。这种安排确保永远不会发生过热现象。这样就有可能将若干（例如7个）输出端在单个电路中集成。此外，该电路还可以直接由一个微处理器控制，而且控制电路可以作为一个漏式电路或作为一个源式电路付诸实施。