[發明專利]用于保護電負載免受過電壓影響的方法和設備

在審

• 申請號: 202180009891.5
• 申請日: 2021-07-22
• 公開（公告）號: CN114982085A
• 公開（公告）日: 2022-08-30
• 發明（設計）人: 菲利普·施泰因貝格爾;彼得·施皮爾;伯恩哈德·福斯特
• 申請（專利權）人: 未來系統產業有限公司
• 主分類號: H02H1/00
• 分類號: H02H1/00;H02H3/22;H02H3/08
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司 11243
• 代理人: 龔偉;李鶴松

1.一種用于保護電負載(9)的保護設備(1)，

所述保護設備(1)包括：

-至少一個輸入端子(2)，該輸入端子適于接收供電電壓；

-供電路徑(10)中的至少一個半導體電源開關(5)，該半導體電源開關(5)與相關聯的輸入端子(2)串聯連接，與所述供電路徑(10)的輸出端子(3)連接的所述電負載(9)通過所述供電路徑(10)接收電負載電流I_L；

所述保護設備(1)還包括：

-具有微處理器(8A)的控制單元(8)，所述控制單元(8)適于：響應于接收到的開關命令(CMD)，來控制所述保護設備(1)的驅動電路(6)接通或關斷設置在所述供電路徑(10)中的所述至少一個半導體電源開關(5)，所述驅動電路(6)具有低電壓側(6A)并且具有高電壓側(6B)，

所述保護設備(1)還包括：

至少一個過電壓檢測電路ODC(12)，該過電壓檢測電路ODC(12)與所述保護設備(1)的相關聯的供電路徑(10)的所述輸入端子(2)或所述輸出端子(3)連接，并且適于檢測所述保護設備(1)的相應的供電路徑(10)處的過電壓狀態并在所述過電壓檢測電路ODC(12)檢測到過電壓狀態時，通過控制線(13)直接控制所述驅動電路(6)關斷設置在相關聯的供電路徑(10)內的所述至少一個半導體電源開關(5)，以為所連接的電負載(9)提供免受過電壓影響的保護，所述控制線(13)和與門(14)的第一輸入端連接，所述與門(14)與所述驅動電路(6)的所述低電壓側(6A)的驅動器輸入端(IN)連接，其中所述過電壓檢測電路(12)包括數字比較器COMP1(34)，該數字比較器COMP1(34)在所述控制單元(8)的所述微處理器(8A)中實現，并且適于將所述過電壓檢測電路(12)的模數轉換器ADC(17)輸出的低通濾波信號與第一可調數字閾值TH1進行比較，以檢測所述保護設備(1)的相應的端子(2；3)處的電壓的低頻漂移，并且還適于在檢測到低頻漂移時生成高邏輯信號，其中所生成的高邏輯信號被施加到所述與門(14)的第二輸入端。

2.根據權利要求1所述的保護設備(1)，其中，所述控制單元(8)與用戶界面或自動化系統的系統級控制器連接，以接收所述開關命令(CMD)。

3.根據權利要求1或2所述的保護設備(1)，其中，設置在所述供電路徑(10)中的所述至少一個半導體電源開關(5)包括IGBT或功率MOSFET，該IGBT或功率MOSFET具有超過施加到所述供電路徑(10)的所述輸入端子(2)的所述供電電壓U_IN的正常操作電壓的阻斷電壓，其中所述至少一個半導體電源開關(5)的控制柵極(21)直接與所述驅動電路(6)的高電壓側(6B)的驅動器輸出端(OUT)連接。

4.根據前述權利要求1至3中任一項所述的保護設備(1)，其中，所述保護設備(1)包括：經由相關聯的供電路徑(10-1、10-2、10-3)相互連接的三個輸入端子(2-1、2-2、2-3)和三個輸出端子(3-1、3-2、3-3)，其中對于每個供電路徑(10-1、10-2、10-3)，提供相關聯的過電壓檢測電路ODC(12-1、12-2、12-3)，其中所述過電壓檢測電路ODC(12-i)連接到相應的供電路徑(10-i)的輸入端子(2-i)和/或輸出端子(3-i)。

5.根據前述權利要求1至4中任一項所述的保護設備(1)，其中，所述驅動電路(6)適于在小于1毫秒的關斷期間內關斷設置在所述供電路徑(10)內的所述至少一個半導體電源開關(5)，所述關斷期間由沿著所述第一控制線(13、20)和沿著所述驅動電路(6)的內部電路的信號傳播延遲來限定。

6.根據權利要求5所述的保護設備(1)，其中，以下兩者之間的所述驅動電路(6)的內部電路的信號傳播延遲小于200納秒：

所述驅動電路(6)的所述低電壓側(6A)的所述驅動器輸入端(IN)，

所述驅動電路(6)的所述高電壓側(6B)的所述驅動器輸出端(OUT)。