[发明专利]用于将电压源与至少一个用电器断开的方法和电路装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于将电压源与至少一个用电器断开的电路装置和方法。

背景技术

用于将电压源与至少一个用电器断开的解决方案是熔断器。熔断器一般基于热敏电阻(PTC，正温度系数)，也就是说，在正常的工作条件下电阻是低的，并且在高电流下材料变热，对此，在这个材料种类中出现极大的电阻升高。电路的中断通过确定的导线段的熔化而实现。在此，决定性的是所产生的热功率。这个过程与周围环境温度、过电流的时间和等级极其相关。在图1中示出通过熔断器对机动车的车载网络中的控制装置和用电器的典型的保护。

例如，对于机动车中的多媒体装置而言，熔断器通常是例如集成到连接组块中的具有10A或15A的测量电流的熔断器(Mini ATO Fuse)。15A熔断器具有例如240A2s的集成熔丝并且在30A的电流下在大约1秒之后熔断。在-40℃至+90℃范围内熔断电流从110％变化到90％。在35％的过电流条件下(例如在15A的测量电流下为20,25A)，熔断时间可以是0.75秒和600秒之间。

对于具有较小的电流输入的装置，出于空间和成本原因有时使用SMD熔断器。这个结构形式则附加地具有下述问题，即在钎焊时产生一种预先损坏。这表现为仍不可靠的熔断特性。

也就是说，由此仅仅防止下述故障情况，所述故障情况远高于给出的电流临界值。由此不能实现有效地保护装置，仅仅实现了导线保护。

存在如下用于保护特别是车载网络中的电控制单元和多媒体装置的另外的可能性：电控制单元和多媒体装置具有能非常准确确定的最大允许电流输入(例如11A+/-1A)。也就是说，在相对少的最少时间内超过大约10％的固定值(在此为1.1A)(仅为了排除脉冲(尖峰))的情况下可能源自不期望的故障事件。也就是说，需要准确的电流测量并且快速地完全断开故障支路(装置)。这种要求可以通过使用电子熔断器来满足。特别是公知了具有电子开关元件的解决方案，该电子开关元件在超过由传感器测量的电流时借助于场效应晶体管来断开或者被限制。这个较新的解决方案一般称为电子熔断器或过电流切断。为了避免在短暂的电流峰值下完全切断装置，通常可以将所测量的电流关于一定的时间求积分。一方面，公知的借助于关于时间的积分的解决方案虽然实现了较高的精度和较快的反应时间，但终究还是一种基于熔断器的方法。另一方面，对于进一步在下文中所述的关键的故障情况，对电流的限制并没有合适的措施。在图2中示出这种具有电子断流元件的熔断器的原理图。

然而在大量情况中通过使用快速的和完全的断开还不能消除一类重要的故障。例如音频功率放大器(power amplifier)的保护装置需要允许大约10A的非常高的电流(以在14V和57％的有效系数下20W的四个通道)。如果该电流不是按照计划的那样被音频输出级和扬声器消耗，而是由这个供电网络上的故障的元件引起，则这种熔断器不熔断。然而被故障的元件接收的功率在这时候是非常危险的。这种电路板上的事故发生得惊人的迅速并且在现今通常的封装密度下在5至8安的电流范围下(在14V的供电电压下和在通弧之后)已经是可能的。

从US 9030794 B2已知一种电子熔断装置，其具有慢启动(soft start)的断流装置和短路熔断器。断流装置设置有电流测量器，所述电流测量器在过电流的情况下通过电子熔断器将输送至用电器的电流断开。对于用电器具有短路的情况，在慢启动的断流装置起作用之前，为了保护负载，特定的短路熔断器通过电子开关立即断开电流供应。这种公知的电路装置的缺点是，在缓慢的电流升高和故障性的短路熔断的情况下，只有在固定的上限的情况下，实施用电器的断开。也就是说，不能区分，所测量到的总电流是否都被用电器使用，或者是否至少部分地涉及故障电流。

发明内容

因此，本发明从一种相应于权利要求1或11的前序部分的电路装置和方法出发并提出以下目的，提供一种电路和一种方法，其在使导入负载的电流断开的电流临界值方面也考虑经测量的负载的状态。该任务通过权利要求1和11中实施的特征组合来解决。由此本发明的核心是，不是给出单个的固定的熔断极限，而是给出动态地匹配的临界值，所述临界值可以根据工作状态和存在的传感器(测量值信号装置)任意复合地实现。换句话说，本质上，附加的局部信息通过到保险元件的反馈而被引入到逻辑操作，以便将由保险元件监测到的电流评估为允许的或不允许的。由此，将低于在正常工作中的最大允许电流的范围包括在故障监测中。在此保险元件被定义为如下一种单元，该单元包括电子开关、电流测量器和逻辑控制电路。