用于測量負載電流并用于診斷空載或過載的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種用于測量負載電流并用于診斷無負載或過載的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括智能電源開關(1)，其能夠傳遞電流輸出端上的負載電流的測量值(IS)；用于將測量的負載電流轉(zhuǎn)換成電壓值(Vs)的器件；以及能夠?qū)⒚顐鬟f到所述智能電源開關的微控制器(2)，所述命令取決于所述電壓值(Vs)。根據(jù)本發(fā)明，用于轉(zhuǎn)換的器件包括第一電阻(3)和第二電阻(4)，它們串聯(lián)地連接在所述電流輸出端和參考電勢之間，且該系統(tǒng)還包括控制電路(5、6)，其能夠?qū)⒋?lián)連接的所述第一電阻(3)和第二電阻(4)的端子分接的電壓與預定閾值(Vt)進行比較，并當分接的電壓大于所述閾值(Vt)時自動地短路第一電阻(3)或第二電阻(4)。
【專利說明】用于測量負載電流并用于診斷空載或過載的系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明總體涉及用于測量負載電流的系統(tǒng)，該系統(tǒng)用來診斷電路中的空載條件或過載。
【背景技術】
[0002]本發(fā)明涉及的非限制性應用領域特別地是機動車輛中的照明和/或發(fā)信號控制。智能電源開關用于各種照明和/或發(fā)信號裝置(主光束、近光或危險指示器燈、過水平指示器、制動燈等)正確操作的控制的使用在該領域是已知的。
[0003]這些智能電源開關已知為具有各種稱呼，比如注冊商標Smart M0S、英文名字Smart FET、或首字母縮寫IPS (其為智能電源開關的英文首字母)，其具有負載電流測量和診斷功能，使得可以一方面檢測由于短路造成的過載，另一方面檢測空載條件，空載條件由于例如所使用的燈的故障或供電線斷開造成。
[0004]圖1顯示了用于智能電源開關的傳統(tǒng)布置，所述智能電源開關通過參考標記I指示。在該開關中存在的各種輸入/輸出點中，圖1中僅顯示了對于理解必不可少的那些。由此，BATT和GND接點被用來經(jīng)由電鏈接件10將開關I分別連接在連續(xù)電壓電源和形成參考電勢的點之間，所述連續(xù)電壓電源通常為車輛電池(未示出)。OUT接點被用來建立智能開關I與由其控制的一個或多個負載(未示出)之間的電鏈接11。IS接點傳遞通過智能開關測量的負載電流Is。最后，IN接點從開關I之外的微控制器2接收命令，所述命令的本質(zhì)是所執(zhí)行的診斷的功能，例如如果檢測到過載則命令切斷到負載的供電。操作中，通過電連接在IS接點和電參考之間的電阻3的使用，負載電流Is被轉(zhuǎn)換成電壓值\。該電壓值Vs被供應到用于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換20的模塊20，其優(yōu)選地并入在微控制器2中。微控制器2則能在任何時刻將電壓Vs與預定的閾值進行比較，并能依據(jù)比較結(jié)果決定發(fā)送命令到智能開關I。
[0005]當前使用的照明和/或發(fā)信號裝置可以是白熾燈或發(fā)光二級管(LED)，且因此存在要通過同一智能開關測量的非常寬范圍的電流。通常，對于具有2安培標稱電流的21瓦白熾燈，智能開關必須能夠測量高達4安培的電流以用于檢測短路的目的，以及在空載條件的情況中的低至50mA的電流。
[0006]如果使用當前市場上可獲得的智能電源開關(大部分僅具有一個電流測量輸出)，則不可能在模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換器20的輸出端處具有足夠精確的電壓值以覆蓋整個范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是，通過提出一種系統(tǒng)來克服前述缺陷，所述系統(tǒng)用于借助單個智能開關獲得負載電流的非常精確的測量，這即針對在空載條件中可能存在的低電流，還針對指不過載的聞電流。
[0008]更精確地，本發(fā)明提出一種用于測量負載電流并用于診斷空載條件或過載的系統(tǒng)，包括智能電源開關，其適于傳遞電流輸出端上的負載電流測量值；用于將測量的負載電流轉(zhuǎn)換為電壓值的器件；以及微控制器，所述微控制器適于根據(jù)所述電壓值而將命令傳遞到智能電源開關，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器件包括串聯(lián)地連接在所述電流輸出端和參考電勢之間的第一電阻和第二電阻，且在于，該系統(tǒng)還包括控制電路，其適于將在串聯(lián)地連接的所述第一電阻和第二電阻的端子處被取樣的電壓與預定的閾值進行比較，且如果取樣的電壓高于所述閾值則自動地將第一或第二電阻短路。
[0009]根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的其他可行特征:
[0010]-控制電路還適于，如果取樣電壓低于所述閾值，則自動地禁用第一電阻或第二電阻上的短路電路。
[0011]-控制電路包括，例如，MOS晶體管，其漏極和源極分別連接到要被短路的電阻的端子，且其柵-源極電壓對應于所述閾值。
[0012]-控制電路可有利地包括過電壓保護器件，例如保護電阻和齊納二極管的串聯(lián)關聯(lián)，其與第一電阻和第二電阻構(gòu)成的串聯(lián)組合并聯(lián)連接，且其公用端子電連接到MOS晶體管的柵極。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]通過參考附圖給出的示例實施例的以下描述，本發(fā)明及其提供的優(yōu)勢將更容易理解，附圖中:
[0014]圖1，如上所述，描述了用于智能開關的使用的傳統(tǒng)布置，所述智能開關用于診斷負載的正確操作；
[0015]圖2顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)中同于相同智能開關的使用的功能性布置；
[0016]圖3顯示了轉(zhuǎn)換器件的端子處的電壓根據(jù)針對圖2的系統(tǒng)的不同操作范圍測量的負載電流的變化；和
[0017]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的可行實施例。
【具體實施方式】
[0018]在本說明書的剩余部分中，為了便于理解，對于所有附圖共用的元件被給予相同的附圖標記。
[0019]本發(fā)明基于這樣的發(fā)現(xiàn):盡管要被測量的電流范圍無可否認地很寬，但除了(一方面)低值和(另一方面)高值之外，系統(tǒng)不必須精確地測量該電流以便能夠分別診斷空載條件和過載?；谠摪l(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提出一種系統(tǒng)，用于根據(jù)該系統(tǒng)所位于的操作區(qū)域，自動地適應由開關測量的負載電流到電壓的轉(zhuǎn)換。
[0020]圖2再一次顯示了如上參考圖1所述的用于診斷和用于測量負載電流的系統(tǒng)的傳統(tǒng)元件。該情況中的差別在于，用于將測量的負載電流Is轉(zhuǎn)換為電壓的器件不是由一個電阻形成，而是由串聯(lián)地連接在智能電源開關I的電流輸出端IS和參考電勢之間的兩個電阻3和4形成。此外，該系統(tǒng)包括控制電路，其通過開關5和比較器6表示，該控制電路適于將在電阻3和4的串聯(lián)組合的端子處取樣的電壓Vs與預定閾值Vt進行比較，且如果取樣的電壓超出該閾值Vt時則自動地將兩個電阻3和4中的一個或另一個短路。在圖2的情況中，開關5與電阻4并聯(lián)。因此，如果比較器6的端子6a處的電壓值大于比較器的端子6b處的閾值Vt，則該情況中該電阻4被短路。如果取樣的電壓低于閾值Vt，則控制電路5、6自動地禁用短路電路。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的控制電路使得可以限定如在圖3中可見的多個操作區(qū)域，其顯示了電壓\根據(jù)負載電流Is的變化，即:
[0022]-用于電流Is的低值的下區(qū)域Fmin，對此，兩個電阻3和4用來根據(jù)以下表達式將測量的負載電流轉(zhuǎn)換為電壓\:
[0023]Vs = (R1+R2)x Is，其中Rl和R2是電阻3和4的相應值
[0024]-用于電流Is的高值的上區(qū)域Fmax,對此，電阻4被短路且僅電阻3被用來根據(jù)如下表達式將測量的負載電流轉(zhuǎn)換為電壓Vs:
[0025]Vs = Rlx Is
[0026]-不穩(wěn)定的中間區(qū)域Fint，其中，開關5可以在打開和關閉位置之間震蕩，但是對該系統(tǒng)的正確操作沒有任何影響，因為該區(qū)域不對應于嚴格的過載或空載情況。
[0027]下區(qū)域Fmin和上區(qū)域Fmax使得可以增加測量的負載電流到電壓的轉(zhuǎn)換的準確性，且因此增加過載或空載條件診斷的準確性。
[0028]圖4顯示了根據(jù)本發(fā)明的系統(tǒng)的可行實施例。在該情況中，控制電路包括MOS晶體管7，其漏極和源極分別被連接到要被短路的電阻(在該例子中為電阻4)的端子，且其柵-源極電壓對應于閾值Vt。上述比較和短路功能可因此使用單個部件被非常簡單地執(zhí)行。過電壓保護器件優(yōu)選地設置在控制電路中。這些保護器件包括例如，如圖4中指示的，保護電阻8和齊納二極管9的串聯(lián)關聯(lián)，其與兩個電阻3和4構(gòu)成的串聯(lián)組合并聯(lián)，且其公共端子電連接到MOS晶體管7的柵極。
[0029]本發(fā)明可應用于所有其中通過智能電源開關測量的負載電流可落入寬變化范圍內(nèi)的所有領域，尤其涉及機動車輛或發(fā)動機的一個或多個照明和/或發(fā)信號裝置的正確操作的控制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于測量負載電流并用于診斷空載條件或過載的系統(tǒng)，包括智能電源開關(I)，其適于傳遞電流輸出端上的負載電流測量值(Is);用于將測量的負載電流轉(zhuǎn)換為電壓值(Vs)的器件；以及微控制器(2)，所述微控制器適于根據(jù)所述電壓值(Vs)而將命令傳遞到智能電源開關，其特征在于，所述轉(zhuǎn)換器件包括串聯(lián)地連接在所述電流輸出端和參考電勢之間的第一電阻(3)和第二電阻(4)，且特征在于，該系統(tǒng)還包括控制電路(5，6 ;7)，其適于將在串聯(lián)地連接的所述第一電阻(3)和第二電阻(4)的端子處取樣的電壓與預定的閾值(Vt)進行比較，且如果取樣的電壓高于所述閾值(Vt)則自動地將第一電阻(3)或第二電阻(4)短路。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制電路(5、6、7)適于，如果取樣電壓低于所述閾值(Vt)，則自動地禁用第一電阻(3)或第二電阻⑷上的短路電路。
3.如權(quán)利要求1和2中的任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制電路包括MOS晶體管(7)，其漏極和源極分別連接到要被短路的電阻的端子，且其柵-源極電壓對應于所述閾值(Vt)。
4.如前述權(quán)利要求中任一項所述的系統(tǒng)，其特征在于，控制電路還包括過載保護器件(8,9)。
5.如權(quán)利要求3和4結(jié)合在一起所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述保護器件包括保護電阻(8)和齊納二極管(9)的串聯(lián)關聯(lián)，其與第一電阻(3)和第二電阻(4)構(gòu)成的串聯(lián)組合并聯(lián)連接，并且其公用端子電連接到MOS晶體管(7)的柵極。
【文檔編號】H03K17/082GK103959074SQ201280058687
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年11月30日
【發(fā)明者】P.克萊因 申請人:法雷奧伊圖德斯電子公司