提供瞬变保护的电路制造技术

公开了一种用于向ＤＣ应用供应电源的电路。该电路包括：连接到交流发电机充电电路（２）的ＤＣ电源（１）；ＦＥＴ（Ｔ７）；以及跨接在ＦＥＴ的栅极端和源极端之间的电容器（８）。ＦＥＴ（Ｔ７）的漏极端连接到ＤＣ电源（１）的负极端。ＦＥＴ（１７）针对交流发电机充电电路（２）偶然连接到具有反极性的ＤＣ电源（１）的情况当该情况发生时通过打开ＦＥＴ的开关（６）保护该电路。电容器（８）保护ＦＥＴ（Ｔ７）以防在卸载瞬变发生时推进ＦＥＴ（Ｔ７）雪崩。这是因为在这种情况下电容器（８）将充电并放电，所以在开关（６）打开前引入了时间延迟。因此，通过带有低能量消耗的小组件装置得到针对卸载瞬变的保护。因此，该电路的尺寸减小并节约了能量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于向直流应用供应电力的电路。本专利技术特别涉及一种 如上所述的电路，其在交流发电机充电电路偶然连接到带有反极性的电路电 池的情况下能够对电路的组件提供保护。
技术介绍
例如，如果电池偶然从交流发电机充电电路断开，诸如位于车辆中的设 备的电池驱动电子设备，例如移动电子设备，会经受高能量的电压瞬变。这种电压瞬变有时称作"卸载(load-dump)瞬变",并且其可能引起设备的严重 损坏。因此期望防止设备免遭这种瞬变的损害。在现有技术中已经使用了三种不同的方法以便防止电子设备免遭卸载卸 瞬变的损害。1. 在电路单元的输入端安置双向二极管。2. 在电池的正轨迹(positive rail)中安置MOSFET。3. 在电池的正轨迹中安置继电器。尽管提供了所期望的保护，但是所有这些解决办法导致了在电子电路中 使用相对笨重的组件，这些组件会额外地导致显著的功率损耗的。因此，结 果是笨重而消耗能量的电路。这是非常不利的。此外，期望维持在交流发电机充电电路偶然连接到带有反极性的DC电 源情况下防止电子应用遭受损坏的可能性。在这种情况下电路应该被切断， 乂人而防止电流在电^各中运行。这可以使用场效应晶体管(FET)来完成。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的是提供一种电路， 且其比相似的现有技术电路更紧凑。本专利技术的另一个目的是提供一种电路, 且其比相似的现有技术电路消耗更少能量。其提供针对卸载瞬变的保护，并 其提供针对卸载瞬变的保护，并本专利技术的再一个目的是提供一种电路，其提供针对卸载瞬变的保护，同 时维持针对连接到电路的DC电源的交流发电机充电电路的偶然反极性的保 护的可能性。根据本专利技术，通过提供一种用于向DC应用供应电力的电路实现上述和 其他目的，该电路包括-直流(DC )电源，包括一组端子，该DC电源还可连接到交流发电机充 电电路，-场效应晶体管(FET)，包括漏4及端、源极端和栅极端，该FET以FET 的漏极端连接到DC电源的负极端的这种方式连接到DC电源的端子，以及-电容器，跨接在FET的栅极端和源极端之间，该电容器与FET的栅极 端电容结合定义了电容C。交流发电机充电电路适应于给DC电源充电。它可以是或可以包括马达。 在电路用于位于例如汽车、卡车、轮船、飞机等的车辆或船舶中的移动应用 供应电力的情况下，交流发电机电路可以是或可以包括用于驱动车辆或船舶 的马达。FET以FET的漏极端连接到DC电源的负极端的这种方式连接到DC电 源的端子。从而，FET适于在交流发电机充电电路偶然连接到带有反极性的 DC电源情况下防止电路和由电路装置所供应电力的DC应用受到损坏和其他 不利影响。这以下列方式得到。在交流发电机充电电路偶然连接到带有反极性的DC电源时，在FET的 栅极端和源极端之间的电压降将减小到阈值以下，这将引起FET的开关打开 (open)。从而电路被切断，并且电流不能流入到电路中。因此，电路组件和 由电路装置所供应的应用得到保护。在交流发电机充电电路偶然从DC电源断开的情况下，会导致卸载瞬变 的发生，也会发生上述情况，即，FET的开关将打开以便防止电流流到电路 中。然而，卸载瞬变的电压通常高到足以通过安装在FET中的整流二极管， 从而促使FET雪崩(avalanche),并且这可能导致对FET以及电路的其它组 件和/或由电路装置所供应的DC器具的严重损坏。根据本专利技术，通过将电容器跨接在FET的栅极端和源极端之间，上述问 题得到解决。当反极性或卸载瞬变发生时，该电容器将被充电，并随后逐渐 放电。因此，在FET的栅极端和源极端之间的电压降不会立即减小，而是逐 渐减小。因而，在电压降达到阈值之前将有时间延迟，从而在FET的开关打开之前将有时间延迟。由于瞬变通常是短持续时间，该时间延迟将足够长以允许卸载瞬变经由关闭的(closed)开关通过FET,因此防止FET被推入雪 崩状态。另一方面，由于该开关将在时间延迟后打开，如上所述，其仍然能 够保证在交流发电机充电电路偶然连接到具有反极性的DC电源的情况下， 电路的组件和/或DC应用得到保护。因而，根据本专利技术，已经提供了一种电路，其能够防止电路的组件和由 电路装置所供应电力的应用遭受由反极性和卸载瞬变所导致的损坏和其他不 利影响。而且，也通过比以前用于此目的所使用的组件小得多的电容器装置 来实现这种保护，并且因为在电容器中比在以前所使用的组件中消耗更少的 能量，所以功率损失显著降低。因此，得到了节约能量的较小的电路。优选的是，FET可以是金属氧化物半导体场效应管(MOSFET)。可选择 的是，可以使用IGBT。该电路还可以包括连接在DC电源的正极和FET的栅极之间的二极管。 由于当二极管被正确连接时，其能够防止电容器立即放电，因此该二极管可 以用于控制由电容器的出现所引起的时间延迟的长度。可选择的是，或者另外，该电路还可以包括具有电阻R的、连接在DC 电源的正极和FET的栅极之间的电阻器。在这种情况下，电容C和电阻R定 义了时间常数t-R' C,该时间常数定义了在FET的开关打开之前经过的时 间延迟。应该以能获得期望的时间延迟的这种方式选择电容C和电阻R。最 好时间延迟应该足够长以允许所预期的持续时间的瞬变通过，并且应该足够 短以防止由于偶然的反极性对组件的损坏。值得注意的是，电容C是电容器的电容和FET的栅极端的内部电容的组 合电容。因而，C是电容器的有效电容，即，通过电路"可见"的电容。可以以t =R C在诸如2ms到17ms之间、5ms到15ms之间、大约10ms 的在时间间隔lms到20ms内的这种方式选4奪电容C和电阻R。可选择的是， 可以以能得到适合于特定环境中的长度的时间延迟的这种方式选择电容C和 电阻R。优选的是，DC电源可以是电池。这通常是如果由电路的装置所供应的应 用如上所述安装在车辆或船舶中的情况。该电路适应于向诸如无电刷的DC马达的DC马达供应电力。附图说明参考以下附图将给出本专利技术的详细描述，其中图1是图示卸载瞬变期间的电流的现有技术电路的示图，图2是根据本专利技术的实施例的电路的示图，以及图3是图示根据本专利技术的实施例由于在电路中电容器的出现发生的时间 延迟的曲线图。具体实施方式图1是包括连接到交流发电机充电电路2的DC电源1的现有技术电路 的示图。该电路连接到反相器3,该反相器依次连接到马达4的三个马达线 圈。该反相器包括用于控制马达线圈的换向(commutation )的开关器件Tl-T6。 保护MOSFETT7的漏极端连接到DC电源1的负极端。保护MOSFETT7的 栅极端和源极端都连接到DC电源的正极。稳压(zener) 二极管5连接在保 护MOSFET T7的栅极端和源极端之间。万一发生如上所述的反极性，稳压 二极管5控制MOSFET T7的内部开关6的打开。在交流发电机充电电路2偶然从DC电源1断开的情况下，如上所述的 卸载瞬变将发生。这将引起保护MOSFET T7的内部开关6打开。然而，卸 载瞬变的电压通常足够大以击穿保护MOSFETT7的内部二极管7,从而推进 保护MOSFET雪崩。结果，电流将经由由箭头方向所指示的通路流经电路， 对电路的组件，尤其对保护MOSFETT7会有损坏的巨大风险。图2是根据本专利技术的实施例的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电路，用于向ＤＣ应用供应电力，所述电路包括：－直流（ＤＣ）电源，包括一组端子，所述ＤＣ电源（１）还可连接到交流发电机充电电路（２），－场效应晶体管（ＦＥＴ）（Ｔ７），包括漏极端、源极端和栅极端，所述ＦＥＴ（Ｔ７）以所述ＦＥＴ（Ｔ７）的漏极端连接到所述ＤＣ电源（１）的负极端的这种方式连接到所述ＤＣ电源（１）的端子，以及－电容器（８），跨接在ＦＥＴ（Ｔ７）的栅极端和源极端之间，所述电容器（８）与所述ＦＥＴ（Ｔ７）的栅极端的内部电容结合定义了电容Ｃ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：鲁恩汤姆森，
申请(专利权)人：丹佛斯压缩机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]