[發明專利]電流驅動型電子斷路保護裝置

無效

• 申請號: 200610076023.6
• 申請日: 2006-04-24
• 公開（公告）號: CN101064423A
• 公開（公告）日: 2007-10-31
• 發明（設計）人: 舒英豪;李國銘;馬斌嚴
• 申請（專利權）人: 宇泉能源科技股份有限公司
• 主分類號: H02H3/08
• 分類號: H02H3/08
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司
• 代理人: 魯兵

技術領域

本發明涉及一種電流驅動型電子斷路保護裝置，特別是指一種利用一電流電壓轉換組件，控制電流鏡中一只晶體管的射極或源極電壓，使電流鏡的兩側產生不對稱的電流，進而推動驅動電路，截斷電流回路，達到短路或過電流保護的目的。

背景技術

習知的斷路保護或過載電流保護，大致可分為機械式(熱變形式，ThermalDeformation)，電子機械式(磁簧式，Reed?Switch)，或是純電子式等。這樣的電流保護機制，使用于發電機或變壓器等電源系統或小型的直流系統時，由于電源系統會隨電流負荷增加而降低工作電壓(Supply?Voltage)，且電流回路上具有一定的阻抗，雖然斷路的反應不快，在瞬時的電流增加率不大的情形下，習用的保護電路仍可安全的運作。但是不可諱言的，隨著直流電源大幅度的使用于電動機械(Power?Tools，E-bike，E-motor，Hybrid?Motor)，以及低內阻高功率電池(LowEquivalent?Serial?Impedance?&?High?Power?Battery)的開發，電流保護電路必需能夠快速地探測過載或短路狀態，并能快速地切斷電流回路，以保護這一類的低內阻高功率電池，免于內部瞬時發熱所造成的電池損傷，并且避免由于外部高電流所可能產生的危險。過去常用的電流保護機制，簡單敘述如下：

1、機械式過電流保護：常用于家用或廠用的AC電源，依電力配線的大小(安培數)，而使用熱融式保險絲(Thermal?Fuse)，熱變形式簧片(Thermal?Breaker)，或是可回復式的聚合保險絲(Polymeric?Positive?Temperature?Coefficient?Fuse)。這一類的保險絲雖然具備了簡單價廉的優點，但是在使用上必需使保護電路為發熱點(hotspot)，或電流限制點(Current?Constraining)，這樣的保護電流必然會大幅增加回路阻抗，也因為探測的物理量為溫度，而非電流本身，需要一定的發熱時間，才會有正確的斷路動作。如此的電流保護組件，用于電能有限的直流系統，或是電源為變壓器的交流系統，尚可(barely?enough)達到電流保護的要求。

2、電子機械式：是使用于較高安培數的交流電力系統，它的開啟是利用低功率(Low?Power)的交流電源，產生電磁力(electromagnetic?Force)以開啟簧片開關(Reed?Switch)。在過電流發生時，電流產生的磁場(magnetic?field)會抑制開啟的電磁力，使簧片開關跳脫切斷電流回路。由于斷路的機制是由簧片彈力(ElasticForce)，反應速度快過習用機械式開關，可使用于較大的電流回路上，但斷路時間仍在數十個毫秒(millisecond)。

3、傳統電子式開關：電子機械式在大電流放電時雖不致對電力系統外部造成損害，但對于敏感的電力系統，如：電池系統(Battery?Powered?System)，或穩壓后的直流系統(Regulated?DC?System)，仍然可能造成電力系統內部的損傷。習用電子式開關使用一電流檢測組件，經過內部放大及閂鎖，啟動斷路機制，如圖1所示。由于電流保護電路通常有低自耗(Low?Self-dissipation)的要求，在使用習知電壓驅動電路時，反應速度遠比電流驅動慢，即使是利用差動電路(DifferentialInput)，也會因為高阻抗電路的寄生電容效應(Parasitic?Capacitance?Effect)而降低反應速度，此類電路設計的反應時間多在數個毫秒(millisecond)。由于在關閉的瞬間，短路時的大電流及電源的大部份電壓，將同時出現在電子開關的兩側，過長的反應時間可能會大幅衰減電子開關的壽命。

由此可見，上述習用技術仍有諸多不足，并不是完善的設計，亟待加以改良。

發明內容

針對上述問題，本發明的主要目的在于提供一種具有快速、低損失及可自動復歸等特點的電流驅動型電子斷路保護裝置。

為達到上述目的，本發明所提供的一種電流驅動型電子斷路保護裝置，其由一電流鏡電路、一閂鎖電路及一功率型金氧半場效晶體管所組成，所述電流驅動型電子斷路保護裝置利用一電流電壓轉換組件，控制電流鏡電路中一只雙極性接面晶體管的射極電壓，使電流鏡電路的兩側產生不對稱的電流，通過電流鏡電路的安排，即使在進行電流檢知的晶體管保持在工作區，再利用閂鎖電路，推動功率型金氧半場效晶體管所構成的開關電路。

上述本發明的技術方案中，所述閂鎖電路為由獨立組件或集成組件所構成的具有閂鎖功能的邏輯電路。