用于接触测量电路的系统和方法_2

文档序号:9921281阅读:来源:国知局
6的损坏或破坏可能发生。
[0017]接触测量电路101b允许针对大电压的电阻器Rl和R3的去除,并且提供在开关SI被闭合时的跨开关SI的电压的改进测量结果。在如图3中描绘的这样的情况下,控制单元110和开关S2的引入可以增大成本和操作复杂度。如以上提到的,如果控制单元110和开关S2失灵,则可以可能破坏电压测量单元106。因此,控制单元110的操作可以要求额外的测试或冗余度,这可以导致增大的复杂度。
[0018]图4图示了包括与跨开关SI的控制电容器C3串联耦合的晶体管108的实施例接触测量电路1lc的示意图,所述开关SI耦合在节点A和B之间。电压测量单元106跨控制电容器C3的端子耦合。根据各种实施例,接触测量电路1lc由在节点A处的正电压VP供应并且通过节点B耦合到负载。在各种实施例中,接触测量电路1lc自动地受在节点A和B处的电压和控制电容器C3的影响控制以进入接通状态和断开状态。在这样的实施例中,接触测量电路1lc是自保护的并且在开关SI打开并且正电压VP被供应到节点A时用在节点A和B之间的晶体管108提供DC阻断。因此,接触测量电路1lc可以在没有任何控制信号或外部控制电路的情况下呈现受控制的切换。在一些具体实施例中,接触测量电路1lc仅仅包括用于控制晶体管108的非开关阻抗元件。
[0019]在各种实施例中,当开关SI被闭合并且跨开关SI的电压降VAB是小的时,晶体管108进入导电状态(接通状态)。在具体实施例中,晶体管108在电压降VAB小于晶体管108的阈值电压时处于导电状态。晶体管108在电压降VAB大于晶体管108的阈值电压时(诸如在开关SI打开并且阻断正电压VP时)进入阻断状态,从而使电压降VAB增大。在一些实施例中,可以切换电压极性和设备类型。在各种实施例中,当电压降VAB的幅值大于晶体管108的阈值电压的幅值时,晶体管108可以进入阻断状态。
[0020]在各种实施例中,晶体管108是常开型晶体管,诸如耗尽型晶体管。在这样的实施例中,晶体管108的漏极耦合到节点A,晶体管的源极耦合到控制电容器C3的第一端子,并且晶体管108的栅极耦合到控制晶体管C3的第二端子。当开关SI被闭合并且电压降VAB是小的或接近零时,晶体管108也具有被施加跨栅极和源极的小电压或接近零电压,这使晶体管108进入导电状态并且允许电压降VAB被控制电容器C3采样。当开关SI被打开时,在节点B处的电压与在节点A处的电压相比下降。电压降VAB被施加作为跨晶体管108的栅极和源极的VAB,使得当电压降VAB在幅值上大于晶体管108的阈值电压(即VGS)时晶体管108被断开或进入非导电状态。因此,根据各种实施例,接触测量电路1lc能够诸如当开关SI被闭合时测量跨开关SI的小电压,并且还能够诸如当开关SI打开时提供对跨开关SI的大电压的DC阻断。在这样的实施例中,由于所描述的操作,接触测量电路1lc可以被称为在没有控制器或外部控制输入的情况下提供DC阻断的自动的自保护测量电路。在特定实施例中,接触测量电路1lc通过晶体管108的操作是自保护或自适应的,所述晶体管是常开型耗尽器件。
[0021 ] 在一些实施例中,正电压VP是高电压。在具体实施例中,正电压VP大于100 V。在另一实施例中,正电压VP大于400 V。根据另外的具体实施例,晶体管108是高电压耗尽晶体管。晶体管108可以是高电压垂直功率器件,该高电压垂直功率器件是常开的。在一些具体实施例中,晶体管108具有在-0.6 V和-3 V之间的负栅源电压阈值。在其他实施例中,晶体管108具有在该范围外的栅源电压阈值。
[0022]在各种实施例中,电压测量单元106可以包括各种类型的电压测量元件。例如,电压测量单元106可以包括模数转换器(ADC)。在一个实施例中,电压测量单元106是Σ - Δ(Sigma-CleIta)ADCt3X-A ADC的优点可以包括具有简单接口的高准确性转换结果。
[0023]图5图示了包括晶体管108、控制电容器C3、电压测量单元106、电阻器R5和诸如例如齐纳二极管118和120的电压限制元件的另一实施例接触测量电路1ld的示意图。根据各种实施例,接触测量电路1ld可以以与以上参考图4中的接触测量电路1lc描述的类似的方式来操作。因此,参考图4对类似元件的描述还适用于图5中的类似标号的元件,并且为简洁起见本文中不重复该描述。
[0024]在各种实施例中,与接触测量电路1lc相比,电阻器R5以及齐纳二极管118和120额外地被包含在接触测量电路1I d中。电阻器R5可以影响或更改接触测量电路1I d的RC时间常数并且还可以提供对接触测量电路1ld中的其他元件的保护而免于电流尖峰或其他错误。
[0025]齐纳二极管118和120可以限制跨控制电容器C3的电压。在一些实施例中,控制电容器C3可以在电压降VAB是大的时(诸如在开关SI打开时)由于晶体管108的泄漏电流而缓慢地充电到比晶体管108的阈值电压更高的电压。电压测量单元106可能在跨控制电容器C3的电压超过针对电压测量单元106的安全操作电压的情况下被损坏。在一些实施例中,齐纳二极管118和120可以被选择以将跨控制电容器C3的电压限制为低于电压测量单元106的安全操作电压。例如,电压测量单元106的安全操作电压可以是3 V,并且齐纳二极管118和120被配置为在2 V的电压被施加跨齐纳二极管118和120时传导电流。在各种其他实施例中,例如,齐纳二极管118和120可以被实施为其他类型的电压限制元件,诸如常规二极管或变阻器。
[0026]图6图示了包括接触测量电路101、开关S1、系统控制器202、电流阻断(galvanicseparat1n)元件204和悬浮式电源206的实施例接触测量系统200的系统框图。根据各种实施例,开关SI可以耦合在电压源208和负载元件210之间,所述电压源208供应交流或直流电(AC或DC)。接触测量电路101可以包括本文中描述的接触测量电路中的任何一个并且操作以确定并监控如以上描述的针对开关SI的节点A和B之间的接触电阻RAB。在特定实施例中,接触测量电路101可以包括如本文中描述的接触测量电路101c、101d或101e。
[0027]在各种实施例中,系统控制器202将控制信号提供到开关SI,以便调节开关SI的切换,并且系统控制器202通过电流阻断元件204与接触测量电路101通信以接收电压测量结果。基于通过电流阻断元件204从接触测量电路101接收到的电压测量结果,系统控制器202确定在节点A和B之间的接触电阻RAB。如果接触电阻Rab上升到误差阈值以上,则系统控制器可以通过错误通知单元212通知用户。例如,错误通知单元212可以在用于汽车的机械继电器的情况下点亮对驾驶员可见的警示灯。在其中开关SI是机械继电器的其他实施例中,系统控制器202可以启动修复序列以在高电压下使开关SI打开和闭合,以便引起电弧来从接触部清除材料并降低接触电阻。
[0028]系统控制器202可以使用接触测量的结果用于其他系统部件的似真性检查。在一个实施例中,电流传感器(未示出)被定位在电压源208(其可以是高电压源)之间,并且负载元件210递送指示负载电流的信号。跨开关SI测量的电压还包含关于通过开关SI的等于负载电流的实际电流的信息。在一些实施例中,这两个测量的值可以被比较以便确定两个测量结果中的一个是否错误。例如,如果电流传感器递送指示零电流的结果并且接触测量电路101递送仍然处在针对接触测量的测量范围中但不接近于零的值,则系统控制器可以识别针对电流传感器的不恰当操作或错误状况。
[0029]在一些实施例中,如果开关SI是机械开关或机械继电器,则使开关接触部闭合可以引起分散或接触颤动发生。在该时间期间,接触测量结果可以不呈现在静态操作中的闭合接触部的低电压。因此,系统控制器202可以能够实现在使开关SI闭合之后的设定延迟时间之后通过电压测量结果进行接触核验。接触分散还受控制机械继电器的参数(诸如例如通过驱动继电器的接触部或内部结构的线圈的电源电流,诸如例如提供接触部的弹簧的刚度)影响。机械继电器的控制或机械继电器的内部结构的变化可以导致更长的接触分散。当接触分散持续比初始建立或设定的延迟时间更长时,系统控制器202可以识别连续的接触分散并且可以通过错误通知单元212通知用户。
[0030]接触测量电路101包括如本文中参考图2-5和7描述的电压测量单元。例如,在各种实施例中,电压测量单元可以被实施为ADC、Σ-Δ ADC或用于将跨端子A和B的电压降VAB与阈值或模拟电压测量结果进行比较的比较器。取决于电压测量单元的类型,在接触测量电路101中的系统控制器202和电压测量单元之间的通信信道可以包括各种类型的信号。在实施例中,Σ - Δ ADC将(通过电流阻断元件204)从系统控制器202接收Σ - Δ时钟信号并且将(再次通过电流阻断元件204)与Σ-Δ信号通信信息。在其他实施例中,包括更多或更少信号的信号的另外的配置可以被用于在电压测量单元和系统控制器202之间通信。
[0031]在各种实施例中,系统控制器202可以是微控制器、专用集成电路(ASIC)或组装的分立数字或模拟部件。电流阻断元件204可以被实施为电感、电容或光学隔离元件。在特定实施例中,电流阻断
当前第2页1 2 3 4 5 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1