本發(fā)明涉及一種電子電路及用于操作電子電路的方法。

背景技術(shù)：

除其他之外，電子電路包括頻率轉(zhuǎn)換器，該頻率轉(zhuǎn)換器被用在機(jī)電驅(qū)動系統(tǒng)中，用于從交流電(ac)產(chǎn)生具有不同頻率和幅值的交流電來直接為電動機(jī)器(例如，三相馬達(dá))供電。

盡管其他配置在現(xiàn)有技術(shù)中也是已知的，但典型地，這樣的頻率轉(zhuǎn)換器由用于整流電源ac電流的輸入電路、中間電路和電源電路組成，電源電路包括產(chǎn)生具有所需頻率和幅值的電源的半導(dǎo)體開關(guān)。

此外，電容器在這樣的頻率轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)，該電容器實(shí)際上代表電力存儲并且連接到整流器的下游。在現(xiàn)有技術(shù)中還已知的是，在中間電路中設(shè)置限壓器，其中施加到電子電路的電壓越高，其電阻將變得越低。然而，這樣的限壓器僅對450伏以上的高壓有效，并且其響應(yīng)時(shí)間相當(dāng)慢。

此外，在現(xiàn)有技術(shù)中已知的是，當(dāng)中間電路電容器正在充電時(shí)，將中間電路中的電流限制在預(yù)定的最大沖擊限值。這通常由具有高電阻的電阻器實(shí)現(xiàn)。由于實(shí)現(xiàn)上述具有高電阻的電阻器所引起的損失，后者僅在實(shí)際需要的情況下被激活。否則，其始終短路。短路受電子開關(guān)元件影響，開關(guān)元件可以有利地為具有主要電阻式接通(on)特性的選通的基于氮化鎵或硅的半導(dǎo)體器件，例如，金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(mosfet)，該開關(guān)元件取決于電流而使電阻器短路。

然而，盡管大多數(shù)mosfet相當(dāng)便宜，但其僅能夠在線性模式下操作短時(shí)間段。因此，必須測量開關(guān)元件上的電壓。如果電壓升至一定閾值電壓值之上，則必須接通開關(guān)，因?yàn)橐Ｗo(hù)開關(guān)元件。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的在于提供一種電子電路及用于操作電子電路的相應(yīng)方法，根據(jù)該方法，電子開關(guān)元件在線性模式下的操作被減少到最小時(shí)間段。

通過具有下面描述的特征的電子電路及具有下面描述的特征的用于操作電子電路的方法解決了該目的。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例由各從屬權(quán)利要求所限定。

根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有高側(cè)dc電壓電平、輸入端和輸出端的電子電路，特別是dc連接電路，該電子電路包括dc連接電容器、用于將輸入電流限制到預(yù)定電平的沖擊保護(hù)電路，其中沖擊保護(hù)電路連接在dc連接電容器的電源線與輸入端之間，沖擊保護(hù)電路包括充電電阻器元件、與該充電電阻器元件并聯(lián)連接的開關(guān)元件、以及用于控制開關(guān)元件的控制裝置，其中控制裝置適用于當(dāng)輸入電流降至預(yù)定電流水平之下時(shí)接通開關(guān)元件，其中控制裝置還包括觸發(fā)控制元件，該觸發(fā)控制元件適用于檢測開關(guān)元件兩端的電壓差并在檢測到的電壓差升至預(yù)定閾值電壓之上時(shí)斷開開關(guān)元件。

通過本發(fā)明的電子電路的配置，能夠?qū)崿F(xiàn)即時(shí)觸發(fā)反應(yīng)，由此僅在幾百納秒內(nèi)斷開電子開關(guān)元件，從而防止電子開關(guān)元件在線性模式下操作超過所需時(shí)間。此外，本發(fā)明的電路減少了流向dc連接電容器的充電電流，并且其防止施加到輸入端子的浪涌電壓對dc連接電容器進(jìn)行充電。因此，使dc連接電容器及其所連接的電子電路免受過電壓。

根據(jù)本發(fā)明的電子電路的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)在于，中間電路能夠從幾瓦擴(kuò)展到幾百瓦，因此，基本上擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。另外，根據(jù)本發(fā)明的電子電路的中間電路具有非常低的功耗以及非常低的功率損耗。中間電路自動地運(yùn)行且不依賴于任何其他控制電路。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，沖擊保護(hù)電路連接到dc連接電容器的負(fù)電源線。通過將沖擊保護(hù)電路連接到dc連接電容器的負(fù)電源線，其能夠在電子電路各個(gè)組件(特別是與例如其他晶體管(例如，pnp晶體管)相比相當(dāng)便宜的npn晶體管)中實(shí)現(xiàn)。

根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，沖擊保護(hù)電路的輸入端連接到橋式整流器。

此外，電子電路還可以包括限壓器。

控制裝置可以在作為軟件解決方案的一部分的微控制器中實(shí)現(xiàn)，但優(yōu)選地實(shí)現(xiàn)為控制電路。

根據(jù)又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，控制電路還包括電流監(jiān)管電路。

優(yōu)選地，觸發(fā)控制元件包括電壓觸發(fā)電路。

還有利的是，如果限壓器為壓敏電阻器，則調(diào)整和設(shè)置壓敏電阻器以保護(hù)橋式整流器和沖擊保護(hù)電路及dc連接電容器免受過電壓。

開關(guān)元件可以從高側(cè)dc電壓電平供應(yīng)，并且用于開關(guān)元件的控制輸入可以被限制到預(yù)定電壓電平。

根據(jù)另一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，電流監(jiān)管電路包括第一電阻、第二電阻、第三電阻器、第一晶體管和ntc電阻器。

另外，觸發(fā)控制元件可以包括第四電阻、第五電阻和第二晶體管。

開關(guān)元件可以是第三晶體管。

優(yōu)選地，開關(guān)元件為mosfet，并且適用于在線性模式下操作，并且其中如果mosfet的漏源電壓超過預(yù)定電壓限值，則觸發(fā)控制元件適用于斷開開關(guān)元件。

此外，電流監(jiān)管電路可以適用于降低在開關(guān)元件處的柵極電壓，然后電流監(jiān)管電路將在線性模式下操作。

根據(jù)又一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，第二電阻和ntc電阻器操作以對第一晶體管的基極發(fā)射極的閾值電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

根據(jù)再一個(gè)實(shí)施例，第二晶體管適用于監(jiān)測第三晶體管的漏源電壓，并且其中如果第四電阻上的電壓超過第二晶體管的基極發(fā)射極的閾值，則第二晶體管適用于接通和降低第三晶體管的柵極電壓。

此外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種用于操作電子電路的方法，其中如果觸發(fā)控制元件檢測到半導(dǎo)體開關(guān)兩端的已經(jīng)升至預(yù)定閾值電壓之上的電壓差，則開關(guān)元件被控制以便斷開。根據(jù)本發(fā)明的用于操作電子電路的方法提供了與本發(fā)明的電子電路有關(guān)的上面已經(jīng)討論的優(yōu)點(diǎn)，特別地，該方法使得電子開關(guān)能夠在特別短時(shí)間內(nèi)(即，僅在幾百納秒)被關(guān)斷。

附圖說明

可以結(jié)合附圖從以下說明中推導(dǎo)出本發(fā)明的其他細(xì)節(jié)和特征以及本發(fā)明的具體實(shí)施例，在附圖中：

圖1示出根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的電子電路的示意圖；以及

圖2示出圖1所示的電子電路的電路圖。

具體實(shí)施方式

圖1示出根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的電子電路的示意圖；以及圖2示出圖1所示的電子電路的電路圖。

圖1示出根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例的電子電路1的示意圖，本文的電子電路1被配置為dc連接電路?？梢钥闯?，電子電路1基本上包括三個(gè)主要單元：橋式整流器2，用于通過全波整流將交流電(ac)輸入轉(zhuǎn)換為直流電(dc)輸出；中間或沖擊保護(hù)電路3；以及電源電路，包括dc連接電容器4和本文未進(jìn)一步示出的所連接的電子負(fù)載電路。

此外，連接在橋式整流器2與dc連接電容器4之間的沖擊保護(hù)電路3包括以壓敏電阻器(vdr)5的形式的限壓器，用于將輸入電流限制到預(yù)定電平。此外，作為開關(guān)元件(這里是mosfet)的電子開關(guān)9、作為充電電阻器元件的充電電路10、電流監(jiān)管電路7和作為用于控制開關(guān)元件的控制裝置的電壓觸發(fā)電路8被包括在沖擊保護(hù)電路3中，下面將結(jié)合圖2對沖擊保護(hù)電路3進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。在本文所示的示例中，沖擊保護(hù)電路3的所有組件連接到dc連接電容器4的負(fù)電源線6″。這樣做的優(yōu)點(diǎn)在于，如果能將上面提到的組件連接到正電源線6′，則可以使用比例如pnp晶體管便宜的各個(gè)組件，特別是npn晶體管，否則將必須使用pnp晶體管。然而，如果需要的話，沖擊保護(hù)電路3的上述組件仍然可以在正電源線6′中實(shí)現(xiàn)。

圖2示出圖1所示的電子電路1的電路圖?？梢钥闯?，在輸入側(cè)上，設(shè)置有連接到?jīng)_擊保護(hù)電路3和在電子電路1的輸出側(cè)上的dc連接電容器4的橋式整流器2。限壓器(即vdr5)連接在dc連接電容器4的電源線6與電子電路1的輸入之間，以使前面連接的橋式整流器2和后續(xù)的電路(特別是dc連接電容器4)免受過電壓。

在vdr5的下游，還在負(fù)電源線6″中連接電流監(jiān)管電路7、電壓觸發(fā)電路8、電子開關(guān)9、充電電路10以及dc連接電容器4和輸出負(fù)載11，下面將對其進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。

電流監(jiān)管電路7包括第一電阻器r1、第二電阻器r2、第三電阻器r3、第一晶體管q1和負(fù)溫度系數(shù)熱敏電阻器ntc。第三電阻器r3是用于測量流經(jīng)沖擊保護(hù)電路3的電流的分流電阻器。電壓觸發(fā)電路8包括第二晶體管q2、第四電阻器r4和第五電阻器r5。電子開關(guān)9包括第三晶體管q3、第六電阻器r6和齊納二極管z1，而充電電路10包括充電電阻器rc。

沖擊保護(hù)電路3作用如下：穿過電阻器r6的電流將開始接通第三晶體管q3。同時(shí)，輸入電壓將通過充電電阻器rc和接通的晶體管q3開始對電容器4進(jìn)行充電。穿過電容器4的電流將提供電阻器r3兩端的預(yù)定電壓，該預(yù)定電壓將引起第一電阻器r1兩端和第一晶體管q1兩端的電壓。當(dāng)?shù)谝痪w管q1的基極發(fā)射極電壓達(dá)到預(yù)定閾值時(shí)，將允許電流流過第一晶體管q1的基極發(fā)射極且后者將被接通。第一晶體管q1的集電極將降低在第三晶體管q3處的柵極電壓，并且第三電阻器r3將在其進(jìn)入線性模式時(shí)開始斷開。第二電阻器r2和ntc電阻器將對第一晶體管q1的基極發(fā)射極的閾值電壓進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

第二晶體管q2監(jiān)測被第四電阻器r4和第五電阻器r5減弱的第三晶體管q3的漏源電壓。當(dāng)?shù)谒碾娮杵鱮4兩端的電壓達(dá)到第二晶體管q2的基極發(fā)射極的閾值電壓時(shí)，第二晶體管q2將開始接通。第二晶體管q2的集電極將降低第三晶體管q3的柵極電壓。因此，即時(shí)觸發(fā)反應(yīng)將開始使第三晶體管q3僅在一瞬間(即，在幾百納秒內(nèi))斷開。電壓觸發(fā)電路8因此防止第三晶體管q3停留在線性模式。

此外，第三晶體管q3為電源開關(guān)，其在電子電路1的正常操作期間始終接通。然而，當(dāng)接通電子電路1時(shí)，在加電時(shí)，第三晶體管q3將通過第一晶體管q1被關(guān)斷，如上所述。這用作沖擊保護(hù)和ac輸入過電壓(例如，浪涌電壓)的保護(hù)。然后，第六電阻器r6將正電源電流提供給第三晶體管q3的柵極，由此齊納二極管z1將限制柵極電壓。

此外，當(dāng)?shù)谌w管q3斷開時(shí)，負(fù)責(zé)對dc連接電容器4進(jìn)行充電的充電電阻器rc將僅對后者進(jìn)行充電。

在正常操作期間，當(dāng)通過電阻器r3的電流低于預(yù)定的最大沖擊限值時(shí)，晶體管將完全斷開。

如果在正常操作期間將高壓浪涌脈沖施加到輸入端，則浪涌脈沖將嘗試用高壓浪涌脈沖對電容器4進(jìn)行充電，通過電容器4的電流將達(dá)到最大沖擊限值，并且如前所述，晶體管q3將被斷開。然后，高壓浪涌脈沖將嘗試通過電阻器rc對電容器4進(jìn)行充電?，F(xiàn)在，與晶體管q3被斷開時(shí)相比，對電容器4進(jìn)行充電將花費(fèi)更長時(shí)間。該較長充電時(shí)間將賦予限壓器反應(yīng)時(shí)間。限壓器將去除高壓浪涌脈沖并且將不再用高壓浪涌脈沖對電容器4進(jìn)行充電。

沖擊保護(hù)電路和限壓器的組合將確保對高壓浪涌脈沖的快速反應(yīng)并且使整流橋和電容器4免受有破壞性的過電壓。

附圖標(biāo)記

1：電子電路

2：橋式整流器

3：中間或沖擊保護(hù)電路

4：dc連接電容器

5：壓敏電阻器(vdr)

6：電源線(6′：正電源線，6″：負(fù)電源線)

7：電流監(jiān)管電路

8：電壓觸發(fā)電路

9：電子開關(guān)

10：充電電路

11：輸出負(fù)載

q1：第一晶體管

q2：第二晶體管

q3：第三晶體管

r1：第一電阻器

r2：第二電阻器

r3：第三電阻器

r4：第四電阻器

r5：第五電阻器

r6：第六電阻器

rc：充電電阻器

z1：齊納二極管