[发明专利]过电压电路和包含其的电动机启动器、过载继电器以及小功率系统

说明书

技术领域

所公开的构思大体上涉及过电压电路，特别涉及用于直流电源--例如用于处理器的电源--的电压箝位电路。所公开的构思还涉及使用这些电路的电动机启动器、过载继电器或小功率系统。

背景技术

已知采用齐纳二极管作为成本相对较低的电压箝位电路。但是，齐纳二极管展示出不理想的特性，例如，在到达额定齐纳电压之前导通某些量的电流。对于很小功率的系统来说，在标称运行情况下的这种电流吸取可能是高到不能接受的。    

美国专利No.5436552公开了用于将参考电压箝位在预定电平的箝位电路。箝位电路包括具有恒定电流源的恒定电流电路和电流镜电路。可微调电阻接收来自恒定电流电路的恒定电流，箝位MOS晶体管在其栅极接收由可微调电阻产生的电压，以调节流过箝位节点的电流。能够获得箝位电路的快速电流-电压特性，并设置任意的箝位电位。这个电路提供的箝位电压阈值由施加到箝位MOS晶体管的栅极电压(VG)决定。箝位电压的准确性最初由电阻器(R)的精确微调提供，该电阻器接收恒定的电流(Io)，使得每当|VG-VC|＞|Vthp|时，在运行中在电阻器两端之间建立的电压(VG＝Io＊R)允许箝位MOS晶体管在箝位电压(VC)处导通。但是问题是箝位MOS晶体管的阈值电压Vthp随着温度改变。因此，不能在变化的运行条件下保持适当地一致的箝位电压。

例如，据信，典型的MOSFET在对于变化的运行条件(即变化的负载电流；变化的温度)保持一致的栅极-源极阈值电压方面做得相对较差。例如，这或者可在标称输入电压(如果阈值太低)下流通过大电流，或者可能不能流通电流(如果阈值太高)。

已经知道，使用很低电压的精密增强型MOSFET代替齐纳二极管来提供低电流电压箝位。这使用了由可编程MOSFET提供的精密栅极-源极电压，因为传统的MOSFET不具有足够的栅极-源极电压精度。然而，据信，这样的可编程MOSFET具有相对较高的成本。

过电压电路存在改进的空间。

使用这种电路的电动机启动器、过载继电器或小功率系统也存在改进的空间。

发明内容

这些需求和其它需求由所公开构思的实施例满足，其提供过电压电路，该电路在阈值电压之下流通可忽略的电流，但在阈值电压之上流通足够的电流(由此限制电压)。

根据所公开构思的一个方面，电动机启动器包括接触器和过载继电器，过载继电器包括：具有电压的电源；由电源的电压进行供电的处理器，处理器被构造为控制接触器；过电压电路。过电压电路包括：具有电压的电压基准；比较器，其包括用于电源的电压的第一输入、用于电压基准的电压的第二输入以及输出，第一输入与电压基准的电压协作以确定阈值电压；负载；由输出控制的开关，开关被构造为，每当电源电压超过阈值电压时将电源电压通过负载电气连接至地。

过载继电器的电源可以被构造为，从到电动机的若干条电力线寄生地供电。

过载继电器可以还包括若干个电流互感器，其被构造为检测流向电动机的电流以及对电源供电。

作为所公开构思的另一个方面，过载继电器包括：具有电压的电源；由电源的电压供电的处理器；过电压电路。过电压电路：包括具有电压的电压基准；比较器，其包括用于电源的电压的第一输入、用于电压基准的电压的第二输入以及输出，第一输入与电压基准的电压协作以确定阈值电压，负载；由输出控制的开关，开关被构造为，每当电源电压超过阈值电压时，将电源电压通过负载电气连接至地。

作为所公开构思的另一个方面，小功率系统包括：具有电压的电源；由电源的电压供电的处理器；具有电压的电压基准；比较器，其包括用于电源的电压的第一输入、用于电压基准的电压的第二输入以及输出，第一输入与电压基准的电压协作以确定阈值电压；负载；由输出控制的开关，开关被构造为，每当电源电压超过阈值电压时，将电源电压通过负载电气连接至地，其中，处理器被构造为动态调整电源的电压，且其中，处理器还被构造为动态调整电压基准的电压。

作为所公开构思的另一个方面，过电压电路用于具有电压的电源。过电压电路包括：具有电压的电压基准；比较器，其包括用于电源的电压的第一输入、用于电压基准的电压的第二输入以及输出，第一输入与电压基准的电压协作以确定阈值电压；负载；由输出控制的开关，开关被构造为，每当电源电压超过阈值电压时，将电源电压通过负载电气连接至地。

电压基准，比较器和开关可以为电压管理集成电路的一部分。

电源的电压可以小于阈值电压，由电压管理集成电路消耗的电流可以小于约1uA。

负载可以为开关的阻抗。