对总线连接器的过压和接地故障保护的制作方法

文档序号:12907765阅读:193来源:国知局

背景技术
::本公开涉及提供保护而免受接地故障和过压的电路。更特别地,本公开聚焦于供设备的符合ieee1394或通用串行总线的网络使用的电路。本公开还涉及具有保护电路的用于采暖、通风与空调(hvac)系统的控制器。计算机和其它外围设备常常通过通用串行总线(usb)或ieee1349电缆和连接器彼此连接。这些电缆和连接器被称为用于数据传输的通用接口。它们可实际上结合用于havc系统、燃烧器、燃料电池、废热发电(组合的热和功率)工厂等的控制器来使用。usb电缆通常提供用于数据传输的一对引线。它们遍及本公开被标记为d+和d-。d+和d-引线的标称操作范围是0-3.6v。它们应在被短路到过压条件时在4.4v-5.25v范围内保持未受损。除了用于数据传输的电线以外,还提供另一对引线以供应功率。这些引线遍及本公开被标记为vbus和gnd。vbus引线一般在5vdc的电压下操作,而系统的gnd引线可连接到地。d+、d-、vbus和gnd引线形成被包括在标准(usb)电缆中的总共四个引线。收发机接口电路(例如usb电路)或ieee1394电路易于由于静电放电(esd)而损坏。实际上,静电放电可引起不仅对接口电路而且对连接到其的任何计算或电子设备的损坏。由于摩擦充电,静电放电是无所不在的,且对电子电路的任何不利影响的抑制是关键的。当在静电电荷积累之后两个物体进入接触时,通常出现静电放电。这些放电一般在100微秒内衰减。虽然是短持续时间,但是已知静电放电引起对电子设备的损坏,甚至在低至50v的峰值电压下。收发机接口电路(例如usb电路或ieee1394电路)也易于由于接地故障而损坏。在正常情况下,(usb)电缆连接的插头和插座被机械地布置,以便抑制接地故障。接地故障仍可出现在经由(usb)电缆连接的计算设备对之间。如果每个控制器由变压器供应,且那些变压器的绕组将具有相反极性的端子连接到地,则这些设备的地电位将是不平衡的。连接两个计算设备的地电位的电缆或引线于是可使不同的地电位短路。沿着电缆的引线的短路可能需要电流和/或电流浪涌,其危害计算设备的内部部件,例如(mosfet)晶体管、电容器、通用异步接收机/发射机电路等。接地故障可以不仅仅导致沿着电缆或连接器的gnd引线的过多的电流。接地故障还可引起在连接的第一端处的vbus引线和在连接的第二端处的gnd引线之间的异常电压降。打断沿着vbus引线的任何电流以便使在电缆的任一侧处的vbus端子断开于是是合乎需要的。此外,在连接的任一侧之间的d+和d-引线需要被中断。在端子之间的电断开抑制过多的电压和/或电流对电路(的部分)的不利影响。从电的观点看,首先建立在电缆连接的任一侧上的gnd端子之间的连接是合乎需要的。用于数据连接的d+和d-引线随后被连接。然而,在连接中使用的插头和连接器可能是脏的或有缺陷的。如果在任一侧上的端子之间的连接不按次序连接,则可导致异常电流。那些异常电流可损害数据连接的质量和/或引起对(接收机接口)电路的损坏。在2012年10月4日公布了文档us2012/250204a1。us2012/250204a1公开了保护电路和输入/输出电路。us2012/250204a1教导具有单独的开关cp1和cp2的解决方案。当vbus线的电压超过阈值时,第一开关cp1产生中断信号。当vbus线的电压低于另一阈值时,第二开关cp2产生中断信号。us2012/250204a1没有教导在过压的情况下和在欠电压的情况下同一开关产生中断信号。us2012/250204a1也没有教导直接连接到vbus线的过压保护电路ovp的击穿构件。在2008年8月7日公布了文档us2008/186644a1。us2008/186644a1教导形成过压保护电路和因此的结构的方法。us2008/186644a1教导第一电路28和第二电路41。如果端子11的电压下降到阈值之下,则电路28和41中没有一个用来引起中断。在2013年5月2日公布了文档us2013/107409a1。此外,us2013/107409a1公开了用于保护而免受在具有usb连接等的系统中的过多的电压和/或电流的设备和过程。在2013年12月25日公布了又一文档ep2677616a1。ep2677616a1教导包括过流和过压保护设备的接口单元。本公开的目的是至少减轻前面提到的困难并提供用于构建满足前面提到的要求的自动化设备的保护电路。技术实现要素:本公开提供供设备的符合1394和/或符合usb的网络使用的保护电路。保护电路减轻由于接地故障而引起的问题。根据本公开的保护电路通常是在两个计算设备之间的电缆连接的一部分。为了抑制与接地故障有关的问题,保护电路提供在连接的任一侧上的gnd端子之间连接的可复位(resettable)设备。可复位设备检查过多的电流和/或沿着gnd引线的过多电压降。正常电流和/或正常电压降指示接地电位是平衡的。电路不连接在总线的任一侧上的vbus端子,除非vbus端子的电位超过阈值。保护电路还适于寻找具有过多电位的vbus端子。为了那个目的,保护电路与高于上面提到的阈值的另一阈值一起出现。如果vbus端子的电位超过其它阈值,则本公开的电路可操作来拨动(throw)至少一个开关。上面的问题由保护电路并由根据本公开的主要权利要求的方法解决。本公开的优选实施例由从属权利要求涵盖。本发明的目的还提供给予保护而免受静电放电的电路。本公开的相关目的是提供给予保护而免受静电放电的电路。本公开的另一相关目的是提供给予保护而免受静电放电并同时在接地故障的情况下抑制在vubs、d+和/或d-端子和地之间的短路条件的电路。本公开的又一目的是提供一种保护电路,其中当供电电压施加到控制器时,在总线的任一侧上的vbus、d+和d-端子连接。本公开的目的还提供一种保护电路,其中在总线的任一侧上的vbus、d+和d-端子的连接取决于被供应到控制器的微控制器的电压。本公开的另一目的是提供具有电阻构件的保护电路。电阻构件引入在供电电压的施加和在总线连接器的任一侧上的vbus、d+和d-端子的连接之间的延迟。本公开的相关目的是提供每当vbus端子的电位超过预定阈值时就操作得快、特别是比前面提到的延迟更快的保护电路。本公开的相关目的是提供给予保护而免受浪涌电流(inrushcurrent)的保护电路。本公开的目的还提供在没有电流隔离的情况下实现保护而免受接地故障的保护电路。本公开的目的还提供可复位保护电路。换句话说,如在下文中公开的保护电路不是一次性的(singleuse)。本公开的又一目的是提供制造起来廉价、特别适于通过大规模生产来经济地制造、且在构造中持久的保护电路。本公开的又一目的是提供作为集成电路出现的保护电路。本公开的再一个目的是提供hvac装置的控制器,其中控制器具有根据本公开的保护电路。本公开的再一个目的是提供具有根据本公开的保护电路的(usb)电缆。本公开的再一个目的是提供具有根据本公开的保护电路的hvac装置。附图说明根据所公开的非限制性实施例的下面的详细描述,各种特征将对本领域技术人员变得显然。伴随详细描述的附图可简要地被描述如下:图1描绘根据本公开的保护电路的电路图。图2是具有esd保护电路的细节的电路图。图3是具有另一esd保护电路的细节的电路图。图4是具有断流器(interrupter)电路的细节的电路图。图5是具有接地故障电路的细节的电路图。图6是具有控制器检查电路的细节的电路图。具体实施方式在图1中,参考数字1a、2a、3a、4a代表连接到第一控制器的保护电路的端子。在实施例中,第一控制器是(usb)主机(host)。端子1a用来将保护电路连接到第一控制器的vbus端子。端子2a和3a分别连接到第一控制器的d-和d+端子。到地的连接被标记为4a。参考数字1b、2b、3b、4b1代表连接到第二控制器的端子。在实施例中,第二控制器是(usb)设备。端子1b用来将保护电路连接到第二控制器的vbus端子。端子2b和3b连接到第二控制器的d-和d+端子。到地的连接被标记为4b1-4b9。保护电路布置在第一组端子1a、2a、3a、4a和第二组端子1b、2b、3b、4b1-4b9之间。保护电路作为非限制性的示例可作为第二控制器的收发机接口电路的一部分出现。端子5a-5d连接到第二控制器的供电电压,例如24vdc。保护电路因此连接到第二控制器的供电电压。由于端子5a-5d,只有在第二控制器被供应有(dc)功率的情况下,保护电路才将允许在控制器之间的数据传输。有普通技能的人容易理解,技术限制适用于通过端子5a-5d被供应的电压。端子6连接到第二控制器的微处理器(或类似物)的供电电压。微处理器一般被供应有电压,例如3.3v。技术人员容易理解,端子6可连接到任何适当的电压电源,例如微计算机电源或24v/3.3v降压转换器的二次端子。由于端子6,保护电路可操作用于寻找在那个端子上的电压。只有在电压施加到端子6的情况下,保护电路才实现数据传输。具有普通技能的人容易理解,技术限制适用于通过端子6供应的电压。如图1上所示的保护电路可分成多个电路7a、7b、8、9和10。电路7a和7b可操作用于保护而免受静电放电。电路8用来中断vbus、d-和d+引线。提供电路9,以便检查沿着gnd引线的过多的电压降和/或过多的电流。电路10可操作用于监视vbus引线的电位并检查电压是否由端子6供应。现在参考图2,详细地示出电路7a。esd保护电路7b布置在将图1的电路连接到第二控制器的端子1b、2b、3b、4b1-4b9附近。esd保护电路7b连接到第二控制器的vbus引线1b、第二控制器的d-引线2b、第二控制器的d+引线3b和地4b9。电路7b提供多个整流器11a-11d以及并联调整器12。并联调整器12作为非限制性示例可被实现为齐纳二极管。技术人员选择适当的击穿电压,使得电路7b提供有效的保护而免受静电放电。技术人员也选择适当的击穿电压,使得esd保护电路7b不使引线vbus1b、d-2b和/或d+3b中的任一个短路到gnd4a9。技术人员选择具有足以抑制沿着总线的干扰的击穿电压的并联调整器12。技术人员也选择并联调整器12,使得在vbus和gnd之间的电流在正常操作期间被抑制。并联调整器的击穿电压作为非限制性示例可以是6v。整流器11a-11d可有利地被实现为(半导体)二极管。整流器11a-11d将d-和d+引线2b、3b维持在比vbus引线1b的电位更低的电位(例如3.3v)处。整流器也布置在d-和d+引线2b、3b之间并分离这些引线的电位。在vbus引线1b上的过多电压的情况下,并联调整器12的击穿电压可被超过。并联调整器12的阻抗然后降低,且vbus引线1b的过多电压被引导到地4b9。vbus引线1b的电位因此下降到在并联调整器12的击穿电压之下的值。电路7b还保护引线d-2b和d+3b免受过多的电压。整流器11d具有在引线2b的方向上的第一节点和在并联调整器12的方向上的第二节点。在沿着d-引线2b的过多电压的情况下,整流器11d将电位从它的第一节点转移到它的第二节点。第二节点的电位一超过并联调节器12的击穿电压,电流就从d-引线2b流到地4b9。d-引线2b的电位然后下降到在并联调整器12的击穿电压加上整流器11d的正向电压以下的值。类似的考虑适用于d+引线3b。结合并联调整器12的整流器11a将沿着引线3b的过多电位连接到地4b9。换句话说,电路7b将引线1b、2b和3b的电位有效地限制到并联调整器12的击穿电压(加上整流器11a-11d的正向电压)。整流器11a-11d的正向电压的典型值是0.6v。二极管11b、11c也抑制施加到引线2b、3b的负电压的任何不利影响。图3提供esd保护电路7a的细节。esd保护电路7a布置在将图1的电路连接到第一控制器的端子1a、2a、3a、4a附近。esd保护电路7a连接到第一控制器的vbus引线1a、第一控制器的d-引线2a、第一控制器的d+引线3a、以及第二控制器的地4b9。电路7a提供多个整流器13a-13f以及两个调整器14a、14b。根据一个方面,至少一个调整器14a和/或14b被实现为齐纳二极管。根据另一方面,调整器14a和14b两者被实现为齐纳二极管。技术人员选择适当的击穿电压,使得电路7a提供有效的保护而免受静电放电。技术人员也选择适当的击穿电压,使得在接地故障的情况下esd保护电路7a不使引线vbus1a、d-2a和/或d+3a中的任一个短路到gnd4b4、4b5。调整器14a、14b的击穿电压作为非限制性示例可以是47v。整流器13a-13f可有利地被实现为(半导体)二极管。整流器13e具有在引线1a的方向上的第一节点和在调整器14a的方向上的第二节点。在引线vbus1a上的过多电压的情况下,整流器13e将其第一节点的电位转移到它的第二节点。如果在整流器13e的第二节点处的电位大于调整器14a的击穿电压,则调整器14a的阻抗将下降。沿着vbus引线1a的过多电压(由于静电放电)然后连接到地4b5。vbus引线1a的电位因此下降到在调整器14a的击穿电压(加上整流器13e的正向电压)以下的值。静电放电可以是带正电荷的(positivelycharged)以及带负电荷的(negativelycharged)。在负放电的情况下,vbus引线1a的电位可呈现负值。取决于它的值,负电位可损坏收发机接口电路和/或第一控制器。保护收发机接口的电路和/或第一控制器的电路免受负静电放电因此是合乎需要的。保护该保护电路、特别是保护电路的开关也是合乎需要的。电路7a提供整流器13d以及调整器14b以解决(address)负静电放电的问题。整流器13d具有在vbus引线1a的方向上的第一节点和在调整器14b的方向上的第二节点。在足够强的负放电的情况下,整流器13d将使它的第一节点的负电位转移到它的第二节点。如果在第二节点处的电位是足够负的,则在地4b4和第二节点之间的调整器14b的击穿电压将被超过。调整器14b的阻抗然后将下降。沿着vbus引线1a的足够负的静电放电然后连接到地4b4。电路7a还保护d-和d+引线2a和3a免受正和负静电放电。整流器13f具有在引线2a的方向上的第一节点和在调整器14a的方向上的第二节点。在沿着d-引线2a的过多电压的情况下,整流器13f将它的第一节点的电位转移到它的第二节点。调整器14a的击穿电压一被超过,电流就从d-引线2a流到地4b5。d-引线2a的电位然后下降到在并联调整器14的击穿电压加上整流器13f的正向电压以下的值。类似的考虑适用于进入引线2a中的负静电放电。整流器13c和调整器14b然后承担上面提到的整流器13f和调整器14a的作用。类似的考虑也适用于d+引线3a。结合调整器14a的整流器13a提供保护而免受正静电放电。同样,结合调整器14b的整流器14b提供保护而免受负静电放电。在实施例中,图1上所示的保护电路包括代替esd保护电路7b的额外的esd保护电路7a。在替代实施例中,图1上所示的保护电路包括代替esd保护电路7a的额外的esd保护电路7b。也设想省掉esd保护电路7a和/或esd保护电路7b。现在参考图4,提供断流器电路8的细节。断流器电路8用来产生或打断在保护电路1的任一侧上的vbus、d-和d+引线之间的电连接。为了那个目的,断流器电路8提供到第一控制器的vbus引线1a、d-引线2a和d+引线3a的端子。断流器电路8还提供端子以连接到第二控制器的vbus引线1b、d-引线2b和d+引线3b。断流器电路8提供多个开关15a、15b、16a、16b、17a、17b以产生或打断在它的端子1a、2a、3a、1b、2b、3b之间的连接。开关15a和15b产生或打断在vbus端子1a和1b之间的连接。根据一个方面,开关15a、15b之一可被省掉。开关16a和16b产生或打断在d-端子2a和2b之间的连接。根据一个方面,开关16a、16b之一可被省掉。开关17a和17b产生或打断在d+端子3a和3b之间的连接。根据一个方面,开关17a、17b之一可被省掉。图4上所示的断流器电路不提供可操作用于产生或打断gnd引线的电连接的开关。开关15a-17b可作为半导体开关和/或通过常规继电器来实现,取决于设计要求。在实施例中,开关15a-17b中的至少一个是场效应晶体管。在特定的实施例中,开关15a-17b中的至少一个是金属氧化物半导体场效应(mosfet)晶体管。在有利的实施例中,断流器电路8使用每vbus引线1a、1b、每d-引线2a、2b、以及每d+引线3a、3b串联的两个金属氧化物半导体场效应晶体管15a、15b;16a、16b;17a、17b。两个金属氧化物半导体场效应晶体管15a、15b;16a、16b;17a、17b的使用实现了在沿着引线vbus1a、1b;d-2a、2b;以及d+3a、3b的两个方向上产生或打断电流。技术人员容易选择并组合开关15a-17b的适当元件,例如-n型增强模式mosfet,-n型耗尽模式msofet,-p型增强模式mosfet,-p型耗尽模式mosfet,-n沟道fet,-p沟道fets。上面的列表是非详尽的。在图4的示例性实施例中,开关15a、15b;16a、16b;17a、17b中的每个包括栅电极。开关15a、15b;16a、16b;17a、17b的栅电极每个连接到(电阻)分压器(voltagedivider)。分压器连接在供电端子5a-5c和接地端子4b6-4b8之间。分压器每个在开关15a、15b;16a、16b;17a、17b的栅极18a-18c处产生输出电压,其为供电电压的分数(fraction)。技术人员选择例如具有适当电阻率的(欧姆)电阻器之类的元件,使得分压器的输出电压匹配栅电极的要求。当在栅电极18a-18c处的电压与分压器的输出电压匹配时,开关15a、15b;16a、16b;17a、17b有利地在它们的导电状态中。栅电极18a-18c还经由二极管20a、20b;21a、21b;22a、22b连接到断流器电路8的节点19a、19b。反平行二极管对20a、20b;21a、21b;22a、22b将节点19a和19b彼此隔离。如果节点19a、19b中的任一个连接到地,则栅电极18a-18c将实质上(忽略在二极管20a、20b;21a、21b;22a、22b上的电压降)也连接到地。开关15a、15b;16a、16b;17a、17b在它们的栅电极处的电压(实质上)与地电位匹配时有利地断开。断流器电路8的节点23连接到控制器检查电路10。如果节点23连接到地,则栅电极18a-18c将实质上(忽略在二极管20a、20b;21a、21b;22a、22b上的电压降)也连接到地。开关15a、15b;16a、16b;17a、17b在它们的栅电极处的电压(实质上)与地电位匹配时有利地断开。在实施例中,图4上所示的三个分压器在单个(电阻)分压器中实现。在这个实施例中,所有栅电极18a-18c连接到同一分压器的输出端子。此外,栅电极18a-18c经由至少一对反平行二极管连接到节点19a、19b。图5提供接地故障检测电路9的细节。接地故障检测电路9经由节点19a和19b连接到断流器电路8。接地故障检测电路还连接到第一控制器4a的gnd端子和第二控制器4b1的gnd端子。可复位设备24插在gnd端子4a和4b1之间。可复位设备24优选地产生与两个gnd端子4a和4b1的直接电接触。在实施例中,可复位设备24是正温度系数(ptc)元件。技术人员选择具有在室温(22摄氏度)下的适当复位时间的(商售)ptc元件。理想地,在室温下的复位时间在数秒或更低的范围内。那样,接地故障检测电路9将在接地故障之后数秒复位。技术人员还选择具有随着温度的电阻率的适当增加的ptc元件24。元件24的温度的增加跟随在ptc元件24中的电阻损耗i2r。当温度在室温和150摄氏度之间增加时,元件24的电阻率可作为非限制性示例爬升至2500倍。可复位元件24具有在gnd端子4a的方向上的第一节点和在gnd端子4b1的方向上的第二节点。第一节点经由限制器25连接到开关26的控制端子。元件24的第二节点经由限制器27连接到另一开关28的控制端子。开关26、28可作为半导体开关和/或通过常规继电器来实现,取决于设计要求。在实施例中,开关26、28中的至少一个是(双极)晶体管。在特定的实施例中,开关26、28中的至少一个是npn型晶体管。在有利的实施例中,接地故障检测电路9使用两个双极晶体管作为开关26、28。技术人员容易选择具有在接地故障的情况下经得起电压降(在元件24上)的基极端子的(在商业上)可得到的晶体管26、28。图5还示出可操作用于保护(npn)晶体管26、28免受在它们的发射极和基极端子之间的过多电压的两个整流器29、30。整流器29、30可作为非限制性示例被实现为具有在0.6v和0.7v之间的击穿电压的(半导体)二极管。应设想具有以场效应晶体管或继电器的形式的开关26、28的实施例省却整流器29、30。限制器25、27可操作用于限制流到开关26、28的控制端子中的电流。限制器25、27可作为非限制性示例被实现为(欧姆)电阻器。在特定实施例中,限制器25、27两者被实现为欧姆电阻器。在另一实施例中,通过继电器和/或通过场效应晶体管来实现开关26、28。设想具有以继电器26、28的形式和/或以场效应晶体管的形式的开关的实施例省掉限制器25、27。在接地故障的情况下,在端子4a和4b1之间的过多的电流将加热可复位构件24。可复位构件24的电阻率接着快速增加。在特定的实施例中,可复位构件24的电阻率增加至10倍或甚至100倍。电阻率的增加需要在可复位构件24上的电压降。在构件24上的电压降然后经由限制器25或27被引导到相应开关26或28的控制端子。开关26一从它的非导电状态改变到它的导电状态,节点19b就呈现端子4b1的电位。此外,当开关28从它的非导电状态改变到它的导电状态中时,节点19a呈现端子4a的电位。端子4b1和4a的电压然后经由节点19b和19a转移到断流器电路8。响应于接地故障,图4的断流器电路8然后操作(拨动)开关15a-17b。通过拨动开关15a-17b,第二控制器的端子1b、2b、3b和第一控制器的端子1a、2a、3a彼此隔离。由于在可复位构件24上的电压降,电流可经由整流器30并经由限制器27从端子4a流到端子4b1。电流还可经由整流器29并经由限制器25从端子4b1流到端子4a。技术人员容易选择经得起由于接地故障而引起的电流和i2r损耗的适当构件25、27、29、30。技术人员还根据适用的规章来选择适当的限制器25、27。特别地,技术人员使用符合在端子4a和4b1之间的电阻率的上限的限制器25、27。在图6中,参考数字4b2、4b3、4b10和4b11代表连接到第二控制器的地电位的控制器检查电路10的端子。控制器检查电路10还经由端子5d连接到控制器设备的供电电压。端子5d优选地连接到第二控制器的供电电压。在替代的实施例中,端子5d连接到第一控制器的供电电压。控制器检查电路10通过端子6进一步连接到微处理器(或类似物)供电电压。端子6优选地连接到由第二控制器提供的微处理器(或类似物)供电电压。在替代实施例中,端子6连接到由第一控制器提供的微处理器(或类似物)供电电压。节点23将控制器检查电路10连接到中断电路8。控制器检查电路10提供设置在节点23和地4b10之间的电阻构件31。延迟构件31优选地被实现为电容器。在特定的实施例中,延迟构件31是电解质电容器。结合中断电路8的电阻器32-34的延迟构件31形成电阻电容(rc)电路。图4和6上示出的电阻电容电路的延迟构件31经由控制器的供电电压5a、5b、5c被充电。换句话说,延迟元件31将不充电,除非中断电路的端子5a、5b和5c连接到电压源。根据一个方面,中断电路8的端子5a、5b和5c组合成单个端子。中断电路8的电阻分压器的电阻器32、33、34也组合成单个电阻器。技术人员根据电阻电容电路的适当时间常数来选择电阻和电容构件。电阻电容电路的时间常数优选地在秒或更低的范围内。在特定的实施例中,时间常数小于秒。在连接两个控制器时,电阻电容电路的时间常数确定时间延迟。中断电路8的开关15a-17b当在它们的控制端子处的电位足够不同于地电位时变得导电。也就是说,延迟构件31需要被充电到预定程度,以便开关15a-17b关闭(close)。在第一控制器的端子1a、2a、3a和第二控制器的端子1b、2b、3b之间可不存在连接,直到延迟构件31被充分充电为止。由延迟构件31引入的延迟抑制进入连接电缆的vbus、d-和d+引线内的任何浪涌电流的不利影响。延迟构件31也产生复位时间。每当电缆已被拔掉时,将花费至少直到延迟构件31被充分充电以重新建立连接为止。控制器检查电路10的开关35平行于延迟构件31布置。理想地,当开关35关闭时,沿着平行路径的电阻率是低的。开关35实现延迟构件31的快速放电,从而将节点23的电位设置到地电位。开关35的操作使开关15a-17b断开,从而允许vbus引线1a、1b,d-引线2a、2b和d+引线3a、3b的快速中断。开关35可由于在第一控制器的vbus端子上的过多电压而操作。vbus端子1a经由vbus调整器38、经由整流器37和经由限制器36连接到开关35的控制节点。如果超过电压调整器38的击穿电压的电压被施加到端子1a,则那个电压将施加到开关35的控制节点。施加到开关35的控制节点的电压使开关35操作。因此,开关35变成导电的,从而使延迟构件31快速放电。在节点23处的电压然后(基本上)呈现地电位,且中断电路38的开关15a-17b打开(open)。根据一个方面,vbus调整器38是齐纳二极管。开关35优选地是双极晶体管,特别是npn型晶体管。限制器36优选地是电阻器且理想地结合双极晶体管35来被提供。限制器36用来抑制通过开关35的控制节点的过多电流。过多的电流可以以其它方式损坏开关35。整流器37抑制电位从端子5d或从端子6转移到端子1a。如果端子1a(意外地)连接到地,则整流器37抑制电流通过限制器36在端子1a的方向上从端子5d和6流动。整流器37作为非限制性示例可被实现为(半导体)二极管。根据替代实施例,开关35是场效应晶体管或(常规)继电器。替代的实施例可省掉限制器36。图6还示出开关39和40。开关39的控制节点经由限制器41连接到在端子6处的微控制器(或类似物)供电电压。如果例如3.3v的电压被施加到端子6,则开关39将操作。开关40的控制节点经由限制器42连接到vbus端子1a。如果例如5v的电压施加到端子1a,则开关40将操作。如果开关39和40两者操作,则在开关35的控制(基极)端子处的电位将实质上是电阻器43和44的函数。电阻器43和44一起形成分压器。此分压器的第一端连接到端子5d。此分压器的第二端连接到开关39。如果在端子1a和6处的电压在合理限制内,在第二端处的电位将(实质上)是地电位。(欧姆)电阻器43和44然后在开关35的控制节点处产生抑制开关35的操作的电压。在打开的开关39和/或40的情况下,开关35的控制节点(实质上)呈现端子5d的电位。开关35然后操作,从而使延迟构件31放电。节点23因此呈现地电位,使得断流器电路8的开关15a-17b打开。设想开关39和/或40中的至少一个被实现为双极晶体管,优选地被实现为npn型晶体管。有利地结合双极晶体管来提供限制器41和42,以便使通过开关39和40的控制节点的过多电流被抑制。在替代的实施例中,开关39和/或40中的至少一个是场效应晶体管或(常规)继电器。限制器(例如41和/或42)于是可以不再是需要的。替代的实施例可省掉限制器41和/或42中的一个或两个。根据一个方面,省掉开关39。这个特定的实施例不验证在合理限制内的电压是否施加到端子6。可因此建立沿着引线vbus1a、1b、d-2a、2b、和d+3a、3b的连接而没有通过端子6的微控制器(或类似的)电压的验证。根据另一方面,省掉开关40。这个特定的实施例提供有限的功能以验证在合理限制内的电压是否施加到vbus端子1a。可因此建立沿着引线vbus1a、1b、d-2a、2b、和d+3a、3b的连接,即使vbus端子1a的电位是0v。根据又一方面,省掉具有调整器38、整流器37和限制器36的分支。此特定实施例提供有限的保护而免受通过vbus端子1a施加的过多电压。可因此建立沿着引线vbus1a、1b、d-2a、2b、和d+3a、3b的连接,即使vbus端子1a的电位是50v。控制器检查电路10还提供可选的整流器45。整流器45抑制在开关40的控制端子处的可能危险的电压。在开关40被实现为双极晶体管的情况下,整流器45抑制在整流器45的基极和发射极端子之间的负电压降的不利影响。各种器具可使用由本公开教导的保护电路。这些包括但不限于火灾检测器、房间舒适单元、用于房间控制的集成模块、气体和/或油燃烧器、电子阀、质量流量传感器、废热发电厂和/或燃料电池。如由本公开教导的保护电路可以特别用于将差压传感器(单元)连接到控制器。如由本公开教导的保护电路还可用于将质量流量传感器(单元)连接到(气体燃烧器的)控制器。根据本公开的保护电路可进一步在加热、空调、通风(hvac)装置中使用。此外,具有多个分布式传感器设备的装置可包括如由本公开教导的保护电路。换句话说,本公开教导一种保护电路,其包括:配置成耦合到第一控制器的usbvbus端子的第一usbvbus端子1a、配置成耦合到第一控制器的usb数据端子的至少第一usb数据端子2a、3a、配置成耦合到第二控制器的usbvbus端子的第二usbvbus端子1b、配置成耦合到第二控制器的usb数据端子的至少第二usb数据端子2b、3b、电耦合第一usbvbus端子1a和第二usbvbus端子1b的vbus线、电耦合至少第一usb数据端子2a、3a和至少第二usb数据端子2b、3b的至少数据线,布置在vbus线中或至少数据线中的至少断流器15a-17b,其中至少断流器15a-17b的操作以电的方式中断vbus线或至少数据线,具有开关35的控制电路10,控制电路10电连接到第一usbvbus端子1a并经由开关35控制至少断流器15a-17b,其中开关35可操作用于产生中断信号以引起至少断流器15a-17b的操作,其中控制电路10包括具有定义第一阈值电压的击穿构件38(本身)的第一分支35-38、1a和具有配置成比较在第一usbvbus端子1a处的电压与第二阈值的第一比较构件40、42的第二分支35、40、42、43、1a,这两个分支连接到第一usbvbus端子1a。有利地,击穿构件38直接连接到第一usbvbus端子1a。甚至更有利地,开关35(理想地同一开关35)将产生中断信号,如果-在第一usbvbus端子1a处的电压引起超过第一阈值电压的在击穿构件38上的电压降,或如果-在第一usbvbus端子1a处的电压引起小于第二阈值的施加到第一比较构件40、42的电压。开关35有利地是晶体管,特别是单个晶体管。在击穿构件38和第一usbvbus端子之间的直接连接意味着没有电阻器、电容器、电感器等布置在击穿构件38和第一usbvbus端子1a之间。本公开还教导前面提到的保护电路,其中第一控制器和/或第二控制器包括配置成产生供电电压(对于保护电路)的降压转换器,保护电路此外包括:配置成连接到降压转换器的供电端子6,控制电路10还包括:第三分支6、41、39、43、35,第三分支6、41、39、43、35电连接到供电端子6,第三分支还包括配置成比较在供电端子6处施加的电压与第三阈值的第二比较构件41、39,其中开关35还可操作用于产生中断信号,如果-在供电端子6处的电压引起小于第三阈值的施加到第二比较构件41、39的电压。本公开还教导前面提到的保护电路,其中第二比较构件39、41(本身)定义第三阈值。本公开还教导前面提到的保护电路中的一个另外包括:配置成连接到第一控制器的电源和/或第二控制器的电源的功率端子5d,控制电路10还包括:分压器电路5d、44、43、39、40、35,分压器电路5d、44、43、39、40、35电连接到功率端子5d,分压器电路5d、44、43、39、40、35配置成产生作为在功率端子5d处的电压的分数的电压,其中开关35也是配置成比较由分压器电路5d、44、43、39、40、35产生的电压与第四阈值的比较构件,其中开关35也将关闭,如果在功率端子5d处的电压使分压器电路5d、44、43、39、40、35产生超过第四阈值的电压。本公开还教导前面提到的保护电路中的一个,其中至少断流器15a-17b配置成关闭,以及其中关闭至少断流器15a-17b产生沿着vbus线或沿着至少数据线的电连接,保护电路另外包括:配置成连接到第一控制器的电源和/或第二控制器的电源的至少功率端子5a-5c,具有延迟构件31和具有至少电容构件32-34的时间延迟电路5a-5c、32-34、20b、21b、22b、31,时间延迟电路电连接到至少电源端子5a-5c,时间延迟电路5a-5c、32-34、20b、21b、22b、31配置成在第一时间延迟内产生使至少断流器15a-17b关闭的第五阈值电压18a-18c,其中第一时间延迟是延迟构件31和至少电容构件32-34的函数。本公开还教导前面提到的保护电路之一,其另外包括:配置成连接到第一控制器的gnd线的(usb)第一gnd端子4a,配置成连接到第二控制器的gnd线的至少第二(usb)gnd端子4b1-4b11,电耦合第一(usb)gnd端子4a和至少第二gnd端子4b1-4b11的gnd线,布置在gnd线中的可复位设备24,其中可复位设备24具有第一状态和第二状态,其中可复位设备24在它的第一状态中的阻抗大于在它的第二状态中的,其中可复位设备24配置成响应于通过gnd线的电流的增加而从它的第二状态改变到它的第一状态。本公开还教导前面提到的保护电路,其中gnd线配置成携带电流。本公开还教导两个前面提到的保护电路之一,所述保护电路另外包括:具有至少第二开关26、28的接地故障检测电路9,接地故障检测电路9经由至少第二开关26、28控制至少断流器15a-17b,其中至少断流器15a-17b配置成响应于至少第二开关26、28关闭而以电的方式中断,其中可复位设备24控制接地故障检测电路9的至少第二开关26、28,其中至少第二开关26、28配置成响应于可复位设备24改变到它的第一状态而关闭。本公开还教导三个前面提到的保护电路之一,其中可复位设备24配置成响应于通过gnd线的电流的减小而从它的第一状态改变到它的第二状态。本公开还教导三个前面提到的保护电路之一,其另外包括:具有至少相位端端子和至少接地端子的至少静电放电电路7a、7b,至少相位端端子连接到下列各项中的至少一个:第一usbvbus端子1a,第二usbvbus端子1b,至少第一usb数据端子2a、3a,至少第二usb数据端子2b、3b,静电放电电路7a、7b的至少接地端子,其连接到下列各项中的至少一个:第一(usb)gnd端子4a,至少第二(usb)gnd端子4b9、4b4、4b5,静电放电电路7a、7b另外包括连接到至少一个相位端端子的整流器电路11a-11d、13a-13f并包括连接到静电放电电路7a、7b的至少接地端子的至少击穿构件12、14a-14b,至少击穿构件12、14a-14b定义第六阈值电压,其中整流器电路11a-11d、13a-13f配置成响应于施加到至少一个相位端端子的电压而产生整流电压,并配置成将所产生的整流电压施加到至少击穿构件12、14a-14b,其中至少击穿构件12、14a-14b配置成响应于由整流器电路11a-11d、13a-13f施加到至少击穿构件12、14a-14b的电压超过第六阈值电压而从具有第一阻抗的第一状态改变到具有第二阻抗的第二状态,第二阻抗低于第一阻抗。本公开还教导前面提到的保护电路,至少静电放电电路7a另外包括:连接到静电放电电路7a的至少接地端子的至少另一击穿构件14b、14a,至少另一击穿构件14b、14a定义(本身)第七阈值电压,其中整流器电路13a-13f配置成响应于施加到至少相位端端子的电压而产生整流电压并配置成将所产生的整流电压施加到至少另一击穿构件14b,其中至少另一击穿构件14b、14a配置成响应于由整流器电路13a-13f施加到至少击穿构件14a、14b的电压落到第七阈值电压以下而从具有第一阻抗的第一状态改变到具有第二阻抗的第二状态,第二阻抗低于第一阻抗。本公开还教导前面提到的保护电路,其中第七阈值电压低于第六阈值电压。本公开还教导前面提到的保护电路之一,其中第一阈值电压大于第二阈值电压。本公开还教导前面提到的保护电路之一,其中控制电路10的开关35控制由时间延迟电路5a-5c、32-34、20b、21b、22b、31产生的电压,其中时间延迟电路5a-5c、32-34、20b、21b、22b、31配置成响应于控制电路10的开关35产生中断信号而在第二时间延迟内将它的输出电压下降到低于第五阈值电压的值,其中至少断流器15a-17b配置成响应于由时间延迟电路5a-5c、32-34、20b、21b、22b、31产生的电压低于第五阈值电压而以电的方式中断。本公开还教导前面提到的保护电路,其中第二时间延迟短于第一时间延迟。本公开还教导了两个前面提到的保护电路之一,其中第二时间延迟独立于延迟构件31并独立于至少电容构件32-34。本公开还教导前面提到的保护电路之一,其中控制电路10的第一比较构件40、42本身定义第二阈值(的值)。控制电路10的第一比较构件40、42本身定义第二阈值(的值),因为第二阈值(的值)是比较构件40、42的固有特性,特别是晶体管40的固有特性。也就是说,当施加到它的基极端子的电压在第二阈值电压以上时,晶体管40打开。当施加到它的基极端子的电压在第二阈值电压以下时,晶体管40关闭。本公开还教导具有第一控制器和具有第二控制器并具有前面提到的保护电路的联网设备的系统,其中第一控制器提供usbvbus端子和至少usb数据端子,其中第二控制器提供usbvbus端子和至少usb数据端子,其中保护电路的第一usbvbus端子1a耦合到第一控制器的usbvbus端子,其中保护电路的第二usbvbus端子1b耦合到第二控制器的usbvbus端子,其中保护电路的至少第一usb数据端子2a、3a耦合到第一控制器的至少usb数据端子,其中保护电路的至少第二usb数据端子2b、3b耦合到第二控制器的至少usb数据端子。在实施例中,控制电路10的开关35通过关闭而产生中断信号。根据一个方面,第一阈值电压小于50v,优选地小于47v,而更优选地小于20v。根据一个方面,第二阈值是4v或更小,优选地在0v和4v之间,而更优选地在0v和3.6v之间。根据一个方面,第三阈值是5v或更小,优选地在0v和4v之间,而更优选地在0v和3.3v之间,例如1.8v。根据一个方面,第四阈值小于6v,优选地在1v和4v之间,而更优选地在1v和3.5v之间。根据本公开的电路的各部分或方法的各部分可被包含在硬件中,在由处理器或由云计算机或由其组合执行的软件模块中。软件可包括固件、在操作系统中运行的硬件驱动器、或应用程序。因此,本公开还涉及用于执行本文提出的操作的计算机程序产品。如果在软件中实现,则所述功能可作为一个或多个指令被存储在计算机可读介质上。可被使用的存储介质的一些示例包括随机存取存储器(ram)、磁性ram、只读存储器(rom)、闪存、eprom存储器、eeprom存储器、寄存器、硬盘、可移动磁盘、其它光盘、millipede®设备或可由计算机或任何其它it装备和器具访问的任何可用的介质。应理解的是,前述内容仅涉及本发明的某些实施例,并且可在不偏离如由下面的权利要求限定的本发明的范围的情况下在其中进行许多变化。还应理解,本发明不限于所示实施例,并且可在下面的权利要求的范围内进行各种修改。参考数字1a连接到第一控制器的vbus端子2a连接到第一控制器的d-端子3a连接到第一控制器的d+端子4a连接到第一控制器的gnd端子1b连接到第二控制器的vbus端子2b连接到第二控制器的d-端子3b连接到第二控制器的d+端子4b1-4b11连接到第二控制器的gnd端子4a-5d连接到控制器的电源电压的端子6连接到微处理器(或类似物)供电电压的端子7aesd保护电路7besd保护电路8中断电路9接地故障电路10控制器检查电路11a-11desd保护电路7b的整流器12esd保护电路7b的并联调整器13a-13fesd保护电路7a的整流器14esd保护电路7a的调整器15a,15b断流器电路8的开关16a,16b断流器电路8的开关17a,17b断流器电路8的开关18a开关17a、17b的(多个)栅电极18b开关16a、16b的(多个)栅电极18c开关15a、15b的(多个)栅电极19a,19b将断流器电路8和接地故障电路9互连的节点20a,20b;21a,21b;22a,22b:断流器电路8的二极管23断流器电路8的节点24可复位设备25,27限制器构件26,28开关29,30整流器31延迟构件32-34电阻器35开关36开关35的限制器37整流器38vbus调整器39,40检查电路10的开关41,42开关39、40的限制器43,44分压器45整流器当前第1页12当前第1页12
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