专利名称：微调电路元件的过载保护的制作方法
具有若干个输出电压的电路网络部分常常借助于变压器实现，该变压器包括若干个输出绕组。因为在这个原理中仅可以直接通过变换器调节一个输出电压，所以必须间接调节其余的输出。为这个目标，使用了线性微调器，该微调器将一个输出绕组的未调节电压UAx调节到预期值UAx。在
图1中说明这个原理。
微调电路一般包括一个限流器，该限流器在错误情况下例如在短路情况下自己保护连接的用电器具和微调器。在大部分应用情况下，人们希望一个接近垂直的限流特征曲线。在图1a中说明了一个这样的限流特征曲线的一个曲线。附属的损耗功率PV在线性调节器上的转换依赖于负载电流，在图1b中的第二条特征曲线ILast/PV说明这个附属的损耗功率。为简化，对于这种说明，假设未被调节的输出电压UAx为常数U0。
象从特征曲线中得知的一样，在限流工作中，损耗功率强烈上升。因此必须在过热前即温度损坏前保护一个集成在线性微调器内的串联稳压晶体管。
为了避免串联稳压晶体管过热，现在使用一个超尺寸散热片或者在过载时关闭电路装置。
如果出现的最大损耗功率Pmax＝U0*IKS足够小，那么可以通过一个超尺寸散热片轻易排除这种热量。这样可以有效保护串联稳压晶体管，该串联稳压晶体管将损耗功率转换为热。
对于Pmax相对大的情况，使用超尺寸散热片的简单解决方案不再是适当的，因为这种办法将导致一个大体积的并且价格昂贵的散热片。借助于温度传感器(例如NTC或者Bimetall电路)，可以监视晶体管的温度。如果温度超过一个极限值，那么长时间关闭微调电路，直到它足够冷却。这个过程一直重复，直到排除过热原因。这个过热原因例如可能是用电器具中存在着短路。
这个保护电路的根本缺点是微调电路中必须耦合一个保护晶体管的温度传感器，即必须将两个元件相互紧靠着安装在一个散热片上。因为不能自动实现该装配，所以这个解决方案相当昂贵并且在散热片上必须为之留下位置。
一个通常使用的方法是在过载前保护安排在微调电路中的晶体管，依赖于输出电压得出电流调节的额定值。这个原理的优点是短路电流明显较小，如使用受限制的电流。因为当输出电压较小即在晶体管上的电压较大时，电流降低，所以损耗功率明显小于在一个可逆限流的情况。但是随着这个方法带来的缺点是不能没有限制的使用该方法。
在必需一个恒定电流的用电器具中，如远地馈给电话，可能输出电压不能“启动”。如果开始启动(UAx＝0)时连接的用电器具要求一个高负载电流作为短路电流，那么出现上述这个效果。因为这不允许一个可逆的特征曲线，所以用电器具尝试通过降低用电器具负载电阻的方法来调整预期的电流。结果用电器具到达短路区域并且微调器无法克服短路点。
本发明的任务在于提供一个简单的保护电路，它避免了上述缺点。
此任务通过权利要求1的特征解决。
本发明除了具有电路装置不使用超尺寸散热片也可正常运行的优点外还通过下面的优点说明其特征，即在电路技术上保护电路的花费微小。
从下面对附图的详细说明可以明显看出本发明另外的特别有利之处。
图中图1一个具有若干个输出电压的变换器的一个公开的电路装置，图1a一个电流/电压特征曲线，图1b一个电流/功率特征曲线，图2一个根据本发明的过载保护电路的一个原理电路，图3一个过载保护电路的一个电路和，图4一个被调节输出电压的一个特征曲线。
在根据本发明的电路原理中，使用对于微调器LR输入电压UAX不是固定不变的而是可以影响的现象。第三个调节电路(参见图2)干涉对直接被调节输出电压的调节，借助于该调节电路，可以在需要时将在微调器LR特别是一个线性调节器的串联稳压晶体管上的电压限制在一个预先给定值UDIF、MAX上。在图2中说明这个原理。
附加的调节电路可以通过一个调节信号S2来接受通过变换器U的控制。在正常工作中，UDIF比UDIF、MAX小。一个不可缺少的正调节误差D导致调节信号S2位于调节电压的上面，并且因此不可能干涉对直接调节的电路的调节。在这种情况下，直接从第一个输出电压UA1导出的调节信号S1控制变换器U。
如果在线性调节器LR上的电压超过UDIF、MAX，那么负调节误差D导致一个积分器I的输出信号较小。如果调节信号S2的电压值超过调节信号S1的电压值，那么UDIF-Regler接受通过变换器U(S＝S2)的控制。从这个时刻开始，在线性调节器LR的微调器晶体管上电压降低到最大值UDIF、MAX。
因为在短时间被提高的损耗中，不会损坏微调元件LRn中的晶体管，所以借助于USchwelle(Us)和积分器I的积分时间常数ITI，可以调整一个能量E，在微调元件LRn的晶体管中，允许短时间多次转换该能量E。按照直接调节电路(电压值)的工作点设置，将被使用的能量E位于范围EMIN和EMAX之间。这将如下定义EMIN＝TI*USchwelle*IStrombegrenzungEMAX＝TI*(USchwelle+UMax-UMin)*IStrombegrenzung在微调电路LRn中的晶体管上，短时间内允许被提高的损耗，这带来以下优点在最小的干扰中，调节电路不反应，而另一方面它可能使直接调节电路无障碍“启动”。
在图3中说明在电路技术实现过载保护。和运算放大器OPV耦合的电阻R1到R5构成一个减法器并且和一个额定值VREF比较。可以通过电阻R1、R2、R6和电容C调整积分器I的积分时间常数IT1。借助于稳压二极管Z和通过两个去耦二极管D1、D2的MIN选择实现门限电压USchwelle。在所说的电路装置中，通过一个光耦合器实现控制变换器U，一个发射二极管FD和一个偏置电阻R7表示该光耦合器。使用晶体管Q可以使分压器SPE失调并且一个足够小的UDIF(＜UDIF、MAX)装作UDIF、MAX调节。因此可以将UDIF、MAX调节切换为不活动。如果微调器的UDIF在低负载情况(较小输出电流)下超过值UDIF、MAX，那么上述情况可能是必需的。
例如在一个电源组件上实现过载电路的实验检查，电源组件提供电压输出-54V和+52V。直接调节-54V，微调+52V。在图4的图中总结了这个结果。
微调元件LRn的输入电压UAx用垂直轴表示，微调电路的输出电压UAx用水平轴表示。这里所测量曲线到标出的1∶1的直线的距离是微调元件LR的晶体管上的电压UDIF。
在标出区域内所测量的电压即晶体管上的电压从不会大于一个预定值(在试验中大约为15V)。
下面可以总结出微调电路的基本特征-不是必需在电路技术上实现一个限流的可逆特征曲线。
-和一个垂直的限流曲线一起可以实现将一个功率限制在PMAX＝UDIF，MAX*IStrombegrenzung。
-只在最必需时，分离直接调节电路。如果超过损耗功率PMAX，那么首先实现微调电路LRn的保护。
-通过门限电压US和积分常数IT1，可以设置损耗功率E，允许短时间转换该损耗功率。
权利要求
1.调节一个变换器(U)的若干个输出电压(UA1，UA2，...，UAx)的方法，其中，第一个输出电压(UAx)通过第一个调节信号(S1)控制变换器(U)并且通过微调元件(LRn)至少使另一个输出电压(UA1，UA2)保持恒定，其特征在于当超过微调元件(LRn)上的一个预先给定的电压(UDIF)时，产生第二个调节信号(S2)，并且通过一个调节元件(I)进一步传递到去耦装置(MIN)，此外从第一个输出电压(UA1)构成的调节信号(S1)被传输到去耦装置(MIN)上，和通过去耦装置(MIN)，一个调节信号(S1/S2)被进一步传递到变换器(U)。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于在调节情况下，微调元件(LRn)工作在电压调节方式或者电流调节方式。
3.根据以上权利要求中的任一个的方法，其特征在于当超过微调元件(LRn)上的一个预先给定的电压(UDIF，MAX)时，带有一个负号的电压(UDIF)被进一步传递到一个总电路(SU)，在总电路(SU)的另外一个输入上，设置微调元件(LRn)上允许的最大的电压差(UDIF，MAX)并且组合信号被进一步传递到一个调节元件(I)的一个电路输入。
4.根据以上权利要求中任一个的方法，其特征在于在微调元件(LRn)的电压工作中的低负载情况下，代替微调元件(LRN)的电压(UDIF)，一个辅助电压(UP＜(UDIF，MAX))进一步传递到总开关(UM)，该辅助电压与微调元件(LRn)上允许的最大电压差(UDIF，MAX)相比足够小。
5.根据以上权利要求中任一个的方法，其特征在于调节信号(S1、S2)依赖于此信号的第二个调节信号(S2)的幅度或者将第一个调节信号(S1)从去耦装置(MIN)进一步传递到变换器(U)。
6.根据以上权利要求中任一个的方法，其特征在于在去耦装置(MIN)的输入上的调节信号(S1，S2)的电压值分别被限制在一个预先给定的值范围(Umin，Umax)内。
7.根据以上权利要求之一的方法，其特征在于使用一个积分器作为调节元件(I)。
8.在一个微调元件(LRn)，特别是根据以上权利要求中之一的微调元件中，限制损耗功率的电路装置，其特征在于在一个微调元件(LRn)的输入和输出上，分别分配一个分压器(SPE、SPA)，在分压器(SPE，SPA)的抽头上，连接一个构成积分器(I)的运算放大器(OPV)，运算放大器(OPV)的第一个输入通过一个电阻(R5)和一个参考电位(VREF)连接并且运算放大器(OPV)的第二个输入和一个晶体管(Q)的集电极并和第一个分压器(SPE)的抽头连接。
9.根据权利要求6的电路装置，其特征在于，去耦装置(MIN)由第一个和第二个二极管(D1，D2)构成，其中调节信号(S1，S2)位于二极管的阴极上并且将一个光耦合器的一个光电二极管(FD)的阴极连接到连接二极管(D1，D2)阳极的导线上。
10.根据权利要求6的电路装置，其特征在于在去耦装置的输出(MIN)和变换器(U)的输入之间提供一个光耦合器。
全文摘要
调节一个变换器若干个输出电压的方法,其中第一个输出控制变换器并且通过微调元件保持另一个输出电压恒定,其中,当超过变换器的微调元件上的一个预先给定的电压差时,由一个控制电路从各自的微调元件出发控制变换器。
文档编号H02M1/32GK1208477SQ96199813
公开日1999年2月17日 申请日期1996年11月19日 优先权日1995年12月6日
发明者B·比藤克 申请人:西门子公司