專利名稱：過電壓電路和包含其的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器、過載繼電器以及小功率系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
所公開的構(gòu)思大體上涉及過電壓電路，特別涉及用于直流電源--例如用于處理器的電源--的電壓箝位電路。所公開的構(gòu)思還涉及使用這些電路的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器、過載繼電器或小功率系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
已知采用齊納二極管作為成本相對(duì)較低的電壓箝位電路。但是，齊納二極管展示出不理想的特性，例如，在到達(dá)額定齊納電壓之前導(dǎo)通某些量的電流。對(duì)于很小功率的系統(tǒng)來說，在標(biāo)稱運(yùn)行情況下的這種電流吸取可能是高到不能接受的。美國(guó)專利No. 5436552公開了用于將參考電壓箝位在預(yù)定電平的箝位電路。箝位電路包括具有恒定電流源的恒定電流電路和電流鏡電路。可微調(diào)電阻接收來自恒定電流電路的恒定電流，箝位MOS晶體管在其柵極接收由可微調(diào)電阻產(chǎn)生的電壓，以調(diào)節(jié)流過箝位節(jié)點(diǎn)的電流。能夠獲得箝位電路的快速電流-電壓特性，并設(shè)置任意的箝位電位。這個(gè)電路提供的箝位電壓閾值由施加到箝位MOS晶體管的柵極電壓(VG)決定。箝位電壓的準(zhǔn)確性最初由電阻器(R)的精確微調(diào)提供，該電阻器接收恒定的電流(Io)，使得每當(dāng)IVG-VCl >
Vthp時(shí)，在運(yùn)行中在電阻器兩端之間建立的電壓(VG = Io * R)允許箝位MOS晶體管在箝位電壓(VC)處導(dǎo)通。但是問題是箝位MOS晶體管的閾值電壓Vthp隨著溫度改變。因此， 不能在變化的運(yùn)行條件下保持適當(dāng)?shù)匾恢碌捏槲浑妷?。例如，?jù)信，典型的MOSFET在對(duì)于變化的運(yùn)行條件(即變化的負(fù)載電流；變化的溫度)保持一致的柵極-源極閾值電壓方面做得相對(duì)較差。例如，這或者可在標(biāo)稱輸入電壓 (如果閾值太低)下流通過大電流，或者可能不能流通電流(如果閾值太高)。已經(jīng)知道，使用很低電壓的精密增強(qiáng)型MOSFET代替齊納二極管來提供低電流電壓箝位。這使用了由可編程MOSFET提供的精密柵極-源極電壓，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的MOSFET不具有足夠的柵極-源極電壓精度。然而，據(jù)信，這樣的可編程MOSFET具有相對(duì)較高的成本。過電壓電路存在改進(jìn)的空間。使用這種電路的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器、過載繼電器或小功率系統(tǒng)也存在改進(jìn)的空間。

發(fā)明內(nèi)容
這些需求和其它需求由所公開構(gòu)思的實(shí)施例滿足，其提供過電壓電路，該電路在閾值電壓之下流通可忽略的電流，但在閾值電壓之上流通足夠的電流(由此限制電壓)。根據(jù)所公開構(gòu)思的一個(gè)方面，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器包括接觸器和過載繼電器，過載繼電器包括具有電壓的電源；由電源的電壓進(jìn)行供電的處理器，處理器被構(gòu)造為控制接觸器； 過電壓電路。過電壓電路包括具有電壓的電壓基準(zhǔn)；比較器，其包括用于電源的電壓的第一輸入、用于電壓基準(zhǔn)的電壓的第二輸入以及輸出，第一輸入與電壓基準(zhǔn)的電壓協(xié)作以確定閾值電壓；負(fù)載；由輸出控制的開關(guān)，開關(guān)被構(gòu)造為，每當(dāng)電源電壓超過閾值電壓時(shí)將電源電壓通過負(fù)載電氣連接至地。過載繼電器的電源可以被構(gòu)造為，從到電動(dòng)機(jī)的若干條電力線寄生地供電。過載繼電器可以還包括若干個(gè)電流互感器，其被構(gòu)造為檢測(cè)流向電動(dòng)機(jī)的電流以及對(duì)電源供電。作為所公開構(gòu)思的另一個(gè)方面，過載繼電器包括具有電壓的電源；由電源的電壓供電的處理器；過電壓電路。過電壓電路包括具有電壓的電壓基準(zhǔn)；比較器，其包括用于電源的電壓的第一輸入、用于電壓基準(zhǔn)的電壓的第二輸入以及輸出，第一輸入與電壓基準(zhǔn)的電壓協(xié)作以確定閾值電壓，負(fù)載；由輸出控制的開關(guān)，開關(guān)被構(gòu)造為，每當(dāng)電源電壓超過閾值電壓時(shí)，將電源電壓通過負(fù)載電氣連接至地。作為所公開構(gòu)思的另一個(gè)方面，小功率系統(tǒng)包括具有電壓的電源；由電源的電壓供電的處理器；具有電壓的電壓基準(zhǔn)；比較器，其包括用于電源的電壓的第一輸入、用于電壓基準(zhǔn)的電壓的第二輸入以及輸出，第一輸入與電壓基準(zhǔn)的電壓協(xié)作以確定閾值電壓； 負(fù)載；由輸出控制的開關(guān)，開關(guān)被構(gòu)造為，每當(dāng)電源電壓超過閾值電壓時(shí)，將電源電壓通過負(fù)載電氣連接至地，其中，處理器被構(gòu)造為動(dòng)態(tài)調(diào)整電源的電壓，且其中，處理器還被構(gòu)造為動(dòng)態(tài)調(diào)整電壓基準(zhǔn)的電壓。作為所公開構(gòu)思的另一個(gè)方面，過電壓電路用于具有電壓的電源。過電壓電路包括具有電壓的電壓基準(zhǔn)；比較器，其包括用于電源的電壓的第一輸入、用于電壓基準(zhǔn)的電壓的第二輸入以及輸出，第一輸入與電壓基準(zhǔn)的電壓協(xié)作以確定閾值電壓；負(fù)載；由輸出控制的開關(guān)，開關(guān)被構(gòu)造為，每當(dāng)電源電壓超過閾值電壓時(shí)，將電源電壓通過負(fù)載電氣連接至地。電壓基準(zhǔn)，比較器和開關(guān)可以為電壓管理集成電路的一部分。電源的電壓可以小于閾值電壓，由電壓管理集成電路消耗的電流可以小于約luA。負(fù)載可以為開關(guān)的阻抗。電壓基準(zhǔn)的電壓可以為預(yù)定固定直流電壓和可變電壓中的一個(gè)。電壓基準(zhǔn)，比較器和開關(guān)可以為處理器的一部分。比較器可被構(gòu)造為，為第一和第二輸入提供遲滯，以避免當(dāng)電源電壓幾乎等于閾值電壓時(shí)輸出的快速切換。


結(jié)合附圖閱讀下面對(duì)優(yōu)選實(shí)施例的介紹，可以獲得對(duì)所公開構(gòu)思的充分理解，在附圖中圖1為根據(jù)所公開構(gòu)思的實(shí)施例的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器系統(tǒng)的示意框圖；圖2為根據(jù)所公開構(gòu)思的另一實(shí)施例的過載繼電器的示意框圖；圖3為根據(jù)所公開構(gòu)思的另一實(shí)施例的過電壓電路的示意框圖；圖4為根據(jù)所公開構(gòu)思的另一實(shí)施例包括過壓保護(hù)電路的小功率系統(tǒng)的示意框圖；圖5和6為根據(jù)所公開構(gòu)思的其他實(shí)施例的過電壓電路的示意框圖。
具體實(shí)施方式
此處采用的術(shù)語“若干個(gè)”意思是一個(gè)或大于一個(gè)的整數(shù)個(gè)(例如，復(fù)數(shù)個(gè))。此處采用的術(shù)語“處理器”意思是能夠存儲(chǔ)、檢索和處理數(shù)據(jù)的可編程的模擬和 /或數(shù)字裝置；計(jì)算機(jī)；工作站；個(gè)人電腦；微處理器；微控制器；微型計(jì)算機(jī)；中央處理單元；主計(jì)算機(jī)；微計(jì)算機(jī)；服務(wù)器；網(wǎng)絡(luò)處理器；或者任何合適的處理裝置或設(shè)備。此處采用的術(shù)語“小功率處理器”意味著這樣的處理器其被構(gòu)造為以相對(duì)較小的功率運(yùn)行，例如，小于約10mW。結(jié)合電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器和過載繼電器對(duì)所公開構(gòu)思進(jìn)行介紹，但所公開構(gòu)思可以應(yīng)用于寬廣范圍內(nèi)的小功率系統(tǒng)和直流電力電路。 參照?qǐng)D1，電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器系統(tǒng)2包括由接觸器6和過載繼電器8構(gòu)成的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器4。過載繼電器8包括具有電壓12的電源10 ；由電源電壓12供電的處理器14，處理器 14被構(gòu)造為控制接觸器6 ；過電壓電路16，其將會(huì)在下面結(jié)合例如圖3的過電壓電路50來討論。實(shí)例1優(yōu)選為，過載繼電器8的電源10被構(gòu)造為由到電動(dòng)機(jī)20(以假想線繪圖示出)的若干條電力線18寄生供電。在那種情況下，過載繼電器8還包括若干個(gè)電流互感器22，其被構(gòu)造為檢測(cè)流向電動(dòng)機(jī)20的電流以及為電源10供電。示例性的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器系統(tǒng)2還包括電源以假想線繪圖示出)和主分?jǐn)嗥?26 (以假想線繪圖示出)，其向過載繼電器8供電。示例性的處理器14控制螺線管28，螺線管28轉(zhuǎn)而控制常閉觸點(diǎn)30和常開觸點(diǎn) 32。示例性的常閉觸點(diǎn)30控制接觸器6的螺線管34。示例性的常開觸點(diǎn)32控制顯示器 36，其顯示接觸器6的可分離觸點(diǎn)38的狀態(tài)。示例性的處理器14還可以輸入復(fù)位信號(hào)39。實(shí)例2圖2顯示了可以與圖1的過載繼電器8相同或者類似的過載繼電器8’。過載繼電器8，類似地包括具有電壓12，(例如但不限于，+2. 5V)的電源10，；微控制器14，(例如但不限于，可在從大約1.8V到大約3.3V工作的)；過電壓保護(hù)電路16’ ；螺線管觀’。所公開的固態(tài)過載繼電器8’是寄生供電的電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置。電流互感器22’用于將由流向電動(dòng)機(jī)(未示出，但見圖1的電動(dòng)機(jī)20)的交流(AC)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)轉(zhuǎn)換為用于固態(tài)過載繼電器8’的電力。這樣，對(duì)應(yīng)的控制電路40可以以相對(duì)很小的功率(例如但不限于，大約1.5mW)運(yùn)行。通過顯著減少運(yùn)行控制電路40所需的功率量，電流互感器22’的尺寸可被減小，由此減小了產(chǎn)品的成本和尺寸。盡管示例性的過載控制電路40可以以相對(duì)很低的功率工作，但是增加的電動(dòng)機(jī)電流可提供大于充足功率的時(shí)間段。當(dāng)可獲得不足的功率時(shí)，電壓管理電路42提供到微控制器14’的復(fù)位信號(hào)44。實(shí)例3圖3顯示了過電壓電路50，其可以與圖1和2的過電壓電路16、16’相同或者類似。過電壓電路50包括具有電壓M的電壓基準(zhǔn)52、比較器56、開關(guān)58和負(fù)載60。比較器56包括用于將被保護(hù)的電源電壓64的第一輸入62 ；用于電壓基準(zhǔn)電壓M的第二輸入 65(-)；輸出66。在此實(shí)例中，輸入62包括分壓器63，其與電壓基準(zhǔn)52的電壓M協(xié)作以確定閾值電壓。并且，在此實(shí)例中，電壓M小于閾值電壓。開關(guān)58由比較器輸出66控制，且被構(gòu)造為，每當(dāng)電源電壓64超過閾值電壓時(shí)，將電源電壓64通過負(fù)載60電氣連接至地68。實(shí)例 4電壓基準(zhǔn)52，比較器56和開關(guān)58可以為電壓管理集成電路70的一部分。實(shí)例 5當(dāng)電源電壓64小于閾值電壓時(shí)，由過電壓電路50消耗的電流小于大約luA。實(shí)例6再次參照?qǐng)D2，在充足功率的時(shí)間段中，過多的能量被提供給微控制器14’的電源軌(power supply rail) 12’，例如通過微控制器的I/O保護(hù)二極管(未示出)。例如，一對(duì)二極管(未示出)將I/O腳(未示出)上的電壓限制到小于正電源電壓(例如，Vdd)且大于用于該電路的最低標(biāo)稱電壓(例如，地114;負(fù)電源電壓，Vss(未示出))的程度。這防止損壞I/O電路(未示出)的晶體管(未示出)。通常，這些二極管都是反向偏置的且不導(dǎo)通。但是，如果I/O腳上的電壓升至超過Vdd或低于Vss，那么對(duì)應(yīng)的保護(hù)二極管將會(huì)正向偏置并導(dǎo)通，由此限制該I/O腳上的電壓，但可能向電源軌12’提供過多的能量。由于控制電路40以相對(duì)很小的可用功率工作，這種多余的能量可能引起電源軌 12’上的電壓水平增大到可損壞微控制器14’或其他電路的水平。當(dāng)電源電壓12’為標(biāo)稱值時(shí)，所公開的過電壓保護(hù)電路16’消耗可忽略的電流，在過多能量的時(shí)間段中，吸取足量的電流來保持電源電壓12’受到抑制。這種特性與齊納二極管的特性形成有利的對(duì)比，齊納二極管不適合于相對(duì)較小功率的應(yīng)用，因?yàn)槠湓诘陀谄潺R納電壓時(shí)導(dǎo)通相當(dāng)較為顯著的電流。例如，電源軌12’上的標(biāo)稱電壓將導(dǎo)致齊納二極管(未示出)流通不可接受地高的量的電流。因此，所公開構(gòu)思采用了小功率(且低成本)的方案。實(shí)例 7盡管圖2公開了過載繼電器8’，所公開的構(gòu)思可應(yīng)用于任何這樣的小功率電路 其中，過多的能量能與該電路正常工作的消耗相比較快地累積。這可包括但不限于，例如， 經(jīng)由可能經(jīng)歷過量輸入功率時(shí)間段的能量采集(energy harvesting)(例如但不限于，利用太陽能、動(dòng)能或電磁能量產(chǎn)生動(dòng)力的)供電的電路，或可能經(jīng)歷產(chǎn)生過量傳感器輸入電壓的時(shí)間段的輸入電路(例如但不限于，用于無線傳感器網(wǎng)絡(luò))。實(shí)例8所公開的圖2中的過載繼電器8’采用過電壓保護(hù)電路16’，例如圖3的示例性過電壓電路50，其包括示例性的電壓管理集成電路70和示例性的負(fù)載60，以提供小功率的電壓箝位。電壓管理集成電路70監(jiān)視電源電壓64的電壓水平，例如圖2的電源軌12’。當(dāng)電源軌12’低于合適的閾值電壓水平(例如但不限于，超過標(biāo)稱電源電壓，但是低于圖2的微控制器14’的最大額定電壓)，那么沒有電流流過外部負(fù)載60(圖幻，且該電路消耗的唯一電流來自電壓管理集成電路70的電源電流(例如但不限于，典型地小于大約IuA)。這是超越單獨(dú)齊納二極管的顯著進(jìn)步，齊納二極管可能在額定電壓時(shí)吸取50倍的電流。當(dāng)電源軌 12’上升并超過閾值電壓水平，開關(guān)58導(dǎo)通，其允許電流流過負(fù)載60，由此將電源軌12’箝位到安全的電壓水平。實(shí)例9盡管圖3的過電壓電路50可以采用商業(yè)上可獲得的電壓管理集成電路70，可使用寬廣范圍內(nèi)的其他合適的電路。例如但不限于，電壓管理集成電路70的電壓基準(zhǔn)52、兩輸入比較器56和輸出FET開關(guān)58結(jié)構(gòu)元件可使用分立的元件構(gòu)造?；蛘?，負(fù)載60可被電壓管理器包括，以形成過電壓保護(hù)集成電路(未示出)。而且，可以采用恒定或可變的電壓基準(zhǔn)。實(shí)例10負(fù)載60可以為齊納二極管。實(shí)例11另外，可采用替代性的負(fù)載，例如但不限于，電阻器、晶體管和/或二極管(包括齊納二極管和LED)或其任意組合。進(jìn)一步地，電壓管理集成電路70的功能可以由任何合適的可編程裝置實(shí)現(xiàn)，例如但不限于，處理器，例如小功率的微控制器。實(shí)例12示例性的電壓管理集成電路70是美國(guó)亞利桑那州鳳凰城的Or^emiconductor出售的電壓檢測(cè)器系列NCP300或NCP301。實(shí)例13圖3中將被保護(hù)的電源電壓64可為標(biāo)稱電壓(例如但不限于，在大約1. 8VDC到大約3. 3VDC的范圍內(nèi)，大約2. 5VDC的標(biāo)稱電壓)。由分壓器63和電壓基準(zhǔn)電壓M確定的閾值電壓(例如但不限于，大約3. 0VDC)，大于標(biāo)稱電壓但小于最大電壓(例如但不限于，大約3. 3VDC)，其中，最大電壓大于標(biāo)稱電壓。實(shí)例14電壓基準(zhǔn)電壓M可以為預(yù)定固定直流電壓和可變的電壓中的一個(gè)，如將在下面結(jié)合圖4討論的。實(shí)例15負(fù)載60可從電阻器、晶體管、二極管、齊納二極管和發(fā)光二極管中選擇。實(shí)例16比較器56可被構(gòu)造為為第一和第二輸入62、65提供遲滯，以避免當(dāng)電源電壓64 幾乎等于由電壓基準(zhǔn)電壓M和分壓器63確定的閾值電壓時(shí)比較器輸出66的快速開關(guān)切換。這可以避免快速切換，否則，快速切換可能由于在圖2的示例性的電源軌12’或電源電壓64上的相對(duì)較小的信號(hào)“噪音”而產(chǎn)生。將會(huì)明了，不需要分壓器63。例如但不限于，見下面的實(shí)施例19。實(shí)例17參照?qǐng)D4，小功率系統(tǒng)100包括具有電壓104的電源102 ；由電源電壓104供電的處理器106 ；過電壓電路108，其可類似于圖1和2所示的過電壓電路16、16’。但是，這里， 處理器106被構(gòu)造為使用線105來動(dòng)態(tài)調(diào)整電源電壓104，且進(jìn)一步被構(gòu)造為使用線107來動(dòng)態(tài)調(diào)整過電壓電路108的閾值電壓110。例如，線107可以以智能的方式控制可變電壓基準(zhǔn)112。例如，小功率系統(tǒng)100可以通過從處理器線105到電源102的輸出動(dòng)態(tài)調(diào)整它的電源電壓104(例如，動(dòng)態(tài)電壓縮放)。 減少電源電壓104導(dǎo)致功率消耗的減少，但是還有最大時(shí)鐘速率的對(duì)應(yīng)的減少。因此，這樣的系統(tǒng)100可以在低活躍期間降低其電源電壓104以保存電力，但當(dāng)需要快速完成一些任務(wù)時(shí)暫時(shí)升高其電源電壓104。這樣的系統(tǒng)100又可以采用具有可調(diào)節(jié)閾值電壓110的過電壓電路108和可變電壓基準(zhǔn)112，以便適當(dāng)?shù)亍白冯S”動(dòng)態(tài)電壓縮放。
實(shí)例18圖5示出了另一個(gè)過電壓電路50’，其類似于圖3所示的過電壓電路50。這里，電壓管理集成電路70’的開關(guān)58’(例如，F(xiàn)ET)的阻抗60’為負(fù)載。當(dāng)開關(guān)58’開通或閉合時(shí)，如開關(guān)58’的導(dǎo)通阻抗(電阻)所限制的，這將電源電壓64’暫時(shí)地電氣連接到地114， 直到電源電壓64’下降到低于(dips below)由基準(zhǔn)電壓M和分壓器63確定的預(yù)定電壓閾值。據(jù)信，這可通過相對(duì)快速地將開關(guān)58’切換為導(dǎo)通和關(guān)斷來起作用。

實(shí)例19圖6示出了另一個(gè)過電壓電路120，其中，電壓基準(zhǔn)122、比較器124和開關(guān)126為處理器128的一部分。示例性的處理器1 包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC) 130、比較器IM和程序 132，程序132被構(gòu)造為，周期性地測(cè)量來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器130的電源電壓134，將測(cè)量到的電源電壓136和預(yù)定值138進(jìn)行比較，如果測(cè)量到的電源電壓136超過預(yù)定值138，改變輸出 140以便使能負(fù)載141。例如，存儲(chǔ)器142儲(chǔ)存預(yù)定值138，程序132周期性地執(zhí)行算術(shù)運(yùn)算 (比較器124)以比較測(cè)量到的的電源電壓136和預(yù)定值138。開關(guān)1 對(duì)程序132的比較器IM作出響應(yīng)地驅(qū)動(dòng)處理器輸出140，以便使能負(fù)載141，并使其從電源電壓134向地144 傳導(dǎo)電流。在此實(shí)例中，沒有分壓器(圖3和5)，閾值電壓與電壓基準(zhǔn)122以及預(yù)定值138 相同，其全部使用對(duì)應(yīng)的數(shù)字電壓值代表電壓。實(shí)例20作為實(shí)施例19的替代，處理器1 可使用外部模數(shù)轉(zhuǎn)換器(未示出)和/或內(nèi)部比較器電路(未示出)。例如，這樣的比較器電路可用于確定電源電壓134(例如，輸入到比較器兩輸入中的一個(gè))是否超過了預(yù)定電壓基準(zhǔn)(例如，輸入到比較器兩輸入中的另一個(gè))。如果是這樣，那么處理器使用輸出140來使能負(fù)載141。如果這些功能已經(jīng)在特定處理器中可用，那么，由于不需要分立的電壓管理器，這可提供相對(duì)較低成本的方案。盡管已經(jīng)詳細(xì)描述了所公開構(gòu)思的具體實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)明了，可根據(jù)所公開構(gòu)思的所有教導(dǎo)對(duì)這些細(xì)節(jié)進(jìn)行多種修改和替換。因此，這里公開的特定布置僅僅意味著是說明性的，不對(duì)所公開構(gòu)思的范圍進(jìn)行限制，所公開構(gòu)思的范圍由所附權(quán)利要求及其任意以及所有等價(jià)內(nèi)容的全部范圍給出。參考標(biāo)記列表
2電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器系統(tǒng)
4電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器
6接觸器
8過載繼電器
8’過載繼電器
10電源
10’電源
12電壓
12’電壓
14處理器
14’微控制器
16過電壓電路
90093]16過電壓保護(hù)電路0094]18若干個(gè)電力線0095]20電動(dòng)機(jī)0096]22若干個(gè)電流互感器0097]22電流互感器0098]24電源0099]26主分?jǐn)嗥?100]28螺線管0101]28螺線管0102]30常閉觸點(diǎn)0103]32常開觸點(diǎn)0104]34螺線管0105]36顯不器0106]38可分離觸點(diǎn)0107]39復(fù)位信號(hào)0108]40控制電路0109]42電壓管理電路0110]44復(fù)位信號(hào)0111]50過電壓電路0112]52電壓基準(zhǔn)0113]54電壓0114]56比較器0115]58開關(guān)0116]60負(fù)載0117]62第一輸入0118]63分壓器0119]64電源電壓0120]65第二輸入0121]66輸出0122]68地0123]70電壓管理集成電路0124]70’電壓管理集成電路0125]100小功率系統(tǒng)0126]102電源0127]104電壓0128]105線0129]106處理器0130]107線0131]108過電壓電路
110閾值電壓
112可變電壓基準(zhǔn)
114地
120過電壓電路
122電壓基準(zhǔn)
124比較器
126開關(guān)
128處理器
130模數(shù)轉(zhuǎn)換器
132程序
134電源電壓
136測(cè)量到的電源電壓
138預(yù)定值
140輸出
141負(fù)載
142存儲(chǔ)器
144地
權(quán)利要求
1.一種用于具有電壓(64 ；64'；100 ；104)的電源的過電壓電路(16 ;16’ ;50 ;50’ ；108 ； 120)，所述過電壓電路包括具有電壓(54)的電壓基準(zhǔn)(52)；比較器(56)，包括:用于所述電源的電壓的第一輸入(62)，所述第一輸入與電壓基準(zhǔn)的電壓協(xié)作，以確定閾值電壓，用于所述電壓基準(zhǔn)的電壓的第二輸入(65)，以及輸出(66)；負(fù)載(60)；以及由輸出控制的開關(guān)(58)，所述開關(guān)被構(gòu)造為，每當(dāng)所述電源的電壓超過所述閾值電壓時(shí)，將所述電源的電壓通過所述負(fù)載電氣連接至地(68)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過電壓電路(50；50’)，其中，所述電壓基準(zhǔn)、所述比較器和所述開關(guān)為電壓管理集成電路0 的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的過電壓電路(50;50’)，其中，當(dāng)所述電源的電壓小于閾值電壓時(shí)，由所述電壓管理集成電路消耗的電流小于約luA。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過電壓電路(50’)，其中，所述負(fù)載為所述開關(guān)的阻抗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過電壓電路(50;50’)，其中，所述電源的電壓為標(biāo)稱電壓； 且其中，所述閾值電壓大于標(biāo)稱電壓但小于最大電壓，最大電壓大于標(biāo)稱電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過電壓電路(50;50’；108)，其中，所述電壓基準(zhǔn)的電壓為預(yù)定的固定直流電壓(64 ；64’ )和可變的電壓(104)中的一個(gè)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過電壓電路(50；50’)，其中，所述負(fù)載(60 ；60’)選自電阻器、晶體管、二極管、齊納二極管和發(fā)光二極管。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的過電壓電路(120)，其中，所述處理器包括模數(shù)轉(zhuǎn)換器(130)、 所述比較器和程序(132)，程序(13 被構(gòu)造為周期性地測(cè)量來自模數(shù)轉(zhuǎn)換器的所述電源的電壓(134)，將測(cè)量得到的所述電源的電壓(136)和預(yù)定值(138)進(jìn)行比較_，如果所述電源的電壓超過預(yù)定值，改變所述輸出(140)以使能負(fù)載(141)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的過電壓電路(120)，其中，所述處理器還包括儲(chǔ)存預(yù)定值 (138)的存儲(chǔ)器(14 ；且其中，程序包括將測(cè)量得到的所述電源的電壓和預(yù)定值進(jìn)行比較的算術(shù)運(yùn)算(124)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過電壓電路(120)，其中，所述電壓基準(zhǔn)(138)、所述比較器 (124)和所述開關(guān)(126)為處理器(128)的一部分；其中，所述處理器包括輸出(140)、所述比較器和程序(132)，程序(13 被構(gòu)造為，如果所述電源的電壓超過所述閾值電壓，響應(yīng)于所述比較器的輸出地改變所述處理器的輸出以便使能負(fù)載。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的過電壓電路(50;50’)，其中，所述比較器被構(gòu)造為，為第一和第二輸入提供遲滯，以避免當(dāng)所述電源的電壓幾乎等于所述閾值電壓時(shí)所述輸出的快速切換。
12.—種電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器(4)，包括接觸器(6)；以及過載繼電器(8)，其包括具有電壓(12 ；64)的電源(10)由所述電源的電壓供電的處理器(14)，其被構(gòu)造為控制所述接觸器；以及如權(quán)利要求1所述的過電壓電路(16 ；50)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器G)，其中，所述過載繼電器的電源被構(gòu)造為，由到電動(dòng)機(jī)00)的若干條電源線(18)寄生供電。
14.一種過載繼電器(8 ；8’)，包括具有電壓(12 ；12，；64)的電源(10 ；10，)； 由所述電源的電壓供電的處理器(14 ；14’ )；以及如權(quán)利要求1所述的過電壓電路(16 ；16，；50)。
15.一種小功率系統(tǒng)(100)，包括 具有電壓(104)的電源(102)；由所述電源的電壓供電的處理器(16)；以及如權(quán)利要求1所述的過電壓電路，其中，所述處理器被構(gòu)造(10 為動(dòng)態(tài)調(diào)整所述電源的電壓，且其中，所述處理器還被構(gòu)造(107)為動(dòng)態(tài)調(diào)整所述電壓基準(zhǔn)的電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及過電壓電路和包含其的電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器、過載繼電器以及小功率系統(tǒng)。電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)器(4)包括接觸器(6)和過載繼電器(8)。過載繼電器包括具有電壓(12；64)的電源(10)；由電源電壓供電的處理器(14)，其被構(gòu)造為控制接觸器；過電壓電路(16；50)。過電壓電路包括具有電壓(54)的電壓基準(zhǔn)(52)、比較器(56)、負(fù)載(60)以及開關(guān)(58)。比較器包括用于電源電壓的第一輸入(62)、用于電壓基準(zhǔn)電壓的第二輸入(65)、輸出(60)，第一輸入與電壓基準(zhǔn)電壓協(xié)作，以確定閾值電壓。開關(guān)由比較器輸出控制并被構(gòu)造為，每當(dāng)電源電壓超過閾值電壓時(shí)，將電源電壓通過負(fù)載電氣連接至地(68)。
文檔編號(hào)H02H9/04GK102315635SQ20111022499
公開日2012年1月11日 申請(qǐng)日期2011年6月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月30日
發(fā)明者J·D·賴?yán)?申請(qǐng)人:伊頓公司