ES2328900T3 - Circuito para detectar una corriente inadmisiblemente elevada en una etapa final. - Google Patents

Abstract

Circuito para detectar una corriente inadmisiblemente elevada en una etapa final (10), que contiene un circuito en serie de un primer elemento constructivo semiconductor (T1), situado entre una primera y una segunda conexión de alimentación de corriente (10, 12), con un segundo elemento constructivo semiconductor (T2), con un comparador (18) que compara la caída de tensión que se produce en un elemento constructivo semiconductor (T1, T2) con un valor umbral prefijado, caracterizado porque una entrada del comparador (18) está conectada al punto de unión del primer elemento constructivo semiconductor (T1) con el segundo elemento constructivo semiconductor (T2), porque la otra entrada del comparador (18) está conectada a la toma central (20) de un divisor de tensión (21) situado entre las dos conexiones de alimentación de corriente (11, 12), porque se han previsto medios de conmutación (T3) para conmutar la relación del divisor de tensión y porque los medios de conmutación (T3) son controlados por la señal de conexión (15, 16) de uno de los elementos constructivos semiconductores (T1, T2).

Description

Circuito para detectar una corriente inadmisiblemente elevada en una etapa final.

Estado de la técnica

La invención se basa en un circuito para detectar una corriente inadmisiblemente elevada en una etapa final, según el género de la reivindicación independiente.

Del documento DE-A 43 29 919 se conoce una etapa final para hacer funcionar un consumidor dispuesto en un vehículo de motor, que contiene dos circuitos en serie situados entre una primera y una segunda conexión de alimentación de corriente, en cada caso de un primer con un segundo transistor. Los cuatro transistores de etapa final forman un circuito puente, en cuyas diagonales está dispuesto el consumidor eléctrico. La corriente que fluye a través de cada uno de los cuatro transistores de etapa final es detectada en cada caso por un sensor de corriente y se compara en un comparador con un valor máximo prefijado. En el caso de superar un valor umbral se desconecta el transistor de fase final correspondiente. En el caso de usarse sensores de corriente económicos, que no permiten una separación de potencial, en el caso del circuito ya conocido se necesitan cuatro comparadores situados en cada caso a diferentes potenciales.

La invención se ha impuesto la tarea de indicar un circuito para detectar una corriente inadmisiblemente elevada en una fase final, que pueda materializarse con elementos constructivos electrónicos lo más escasos y sencillos posible.

La tarea es resuelta mediante las particularidades indicadas en la reivindicación independiente.

Ventajas de la invención

La invención prevé un circuito en serie situado entre una primera y una segunda conexión de alimentación de corriente de un primer transistor con un segundo transistor, en donde una entrada de un comparador está conectada al punto de unión de los dos transistores. La otra entrada del comparador está situada en la toma central de un divisor de tensión situado entre las dos líneas de alimentación de corriente. Se han previsto medios de conmutación para conmutar la relación del divisor de tensión, que son activados por la señal de conexión de uno de los dos transistores.

El circuito conforme a la invención detecta la caída de tensión que se produce en el tramo de conexión de los transistores, en estado conectado, en el tramo de conexión. Los dos transistores están dispuestos por ejemplo en un circuito de semi-puente o puente completo. Los dos transistores están conectados o desconectados alternativamente. Por ello puede utilizarse una señal de entrada de un transistor para accionar los medios de conmutación, que conmutan la relación del divisor de tensión. Mediante la conmutación es posible una adaptación del umbral de conexión del comparador para el primer o para el segundo transistor. En funcionamiento normal la señal de salida del comparador cambia en cada caso al otro estado, al cambiar la señal de entrada de uno de los dos transistores. Partiendo se esta señal de salida del comparador se produce en el caso de una sobrecorriente también un cambio al otro estado de señal, que puede detectarse en un circuito ulterior, no representado, y por ejemplo utilizarse para desconectar uno de o todos los transistores.

La ventaja fundamental del circuito conforme a la invención estriba en que no se necesita ningún sensor de corriente adicional y solamente un comparador para los dos transistores. Los requisitos a imponer a las piezas constructivas electrónicas utilizadas son relativamente reducidos, de tal modo que estos son económicos.

El circuito conforme a la invención es especialmente adecuado para utilizarse en un circuito de semi-puente, en el que el otro ramal de puente está formado por dos condensadores. El circuito conforme a la invención es especialmente adecuado para utilizarse en un circuito de puente completo, en el que los condensadores del circuito de semi-puente son sustituidos por transistores de etapa final. También en este otro ramal de puente puede usarse el circuito conforme a la invención, de tal modo que para un circuito de puente completo se necesitan en total dos comparadores así como dos medios de conmutación.

De las reivindicaciones subordinadas se deducen perfeccionamientos y configuraciones ventajosos.

La señal de salida del comparador, que cambia en funcionamiento normal dependiendo de las señales de entrada, se alimenta de forma ventajosa a un circuito lógico de selección que es responsable, dependiendo de la señal de entrada de uno de los dos transistores, de que un cambio de señal a la salida del circuito lógico de selección sólo se produzca cuando aparezca una corriente inadmisiblemente elevada de los dos transistores. Una materialización especialmente sencilla del circuito lógico de selección es posible mediante una disposición de O exclusivo (EXOR).

Otra configuración ventajosa se refiere a los medios de conmutación, que contienen con preferencia un transistor de conexión que conecta una resistencia en paralelo a una resistencia del divisor de tensión.

De la descripción se deducen configuraciones y perfeccionamientos ventajosos del circuito conforme a la invención.

Dibujo

La única figura muestra un ejemplo de ejecución de un circuito conforme a la invención para detectar una corriente inadmisiblemente elevada en una fase final.

La figura muestra una fase final 10, que está configurada por ejemplo como circuito de semi-puente. Entre una primera y una segunda conexión de alimentación de corriente 11, 12 está situado un circuito en serie de un primer transistor T1 con un segundo transistor T2. Los transistores T1, T2 forman un primer ramal de puente del circuito de semi-puente de la fase final 10. En el segundo ramal de puente están contenidos el primer y el segundo condensador C1, C2. La carga 13 a alimentar con energía eléctrica está situada en la diagonal de puente.

Un circuito de control 14 entrega al transistor T1 una primera señal de conexión 15 y al transistor T2 una segunda señal de conexión 16. La segunda señal de conexión 16 se alimenta asimismo a un transistor de conexión T3 así como a un circuito lógico de selección 17.

Un comparador 18 compara la tensión aplicada al punto de unión 19 de los dos transistores T1, T2 con la aplicada a la toma central 20 de un divisor de tensión 21 conectado entre las dos conexiones de alimentación de corriente 11, 12. El divisor de tensión 21 contiene las resistencias R1, R2, en donde la resistencia R2 conduce desde la toma central 20 a la segunda conexión de alimentación de corriente 12. El transistor de conexión T3, que se designa en general como medio de conmutación, puede conectar una resistencia paralela R3 en paralelo a la resistencia R2.

El comparador 18 entrega una señal de salida 22 al circuito lógico de selección 17, que apronta en su salida una señal de sobrecorriente 23.

El circuito conforme a la invención para detectar una corriente inadmisiblemente elevada en la fase final 10 trabaja de la forma siguiente:

Una sobrecorriente en uno de los transistores T1, T2 es reconocida mediante una vigilancia de la caída de tensión que se produce en el tramo de conexión de los transistores T1, T2. Los transistores T1, T2 pueden ser también otros elementos constructivos semiconductores, en los que la caída de tensión que se produce en el tramo de conexión, en el estado conectado, es una medida de la corriente que circula a través del elemento constructivo semiconductor.

La caída de tensión es vigilada por el comparador 18. La tensión de comparación se aplica a la toma central 20 del divisor de tensión 21. De los dos transistores T1, T2 sólo está siempre conectado uno. De forma correspondiente el circuito de control 14 entrega, o bien sólo la primera señal de control 15 para conectar el transistor T1, o la segunda señal de control 16 para conectar el transistor T2. Si después de esto el transistor T1 está conectado, permanecen desconectados el transistor T2 así como el medio de conmutación materializado por ejemplo como transistor de conexión T3. La resistencia paralela R3 no tiene efecto en este estado de funcionamiento, de tal modo que la tensión de comparación en la toma central 20 sólo está determinada por las resistencias R1, R2. Las resistencias R1, R2 deben dimensionarse de tal modo que a la toma central 20 se aplique una tensión, que esté sintonizada a la corriente máxima que fluye en funcionamiento normal a través del transistor T1. Una sobrecorriente que se produce en el transistor causa a través del tramo de conexión del transistor T1 una caída de tensión, que es tan grande que se desciende por debajo de la tensión de comparación. En el caso de la lógica de conexión del comparador 18 registrada en la figura, en la que la señal de salida 22 del comparador 18 va a un nivel lógico bajo, si la tensión en el punto de unión 19 presenta un potencial menor que en la toma central 20, se produce según esto en el caso de una sobrecorriente en el transistor T1 una señal de salida 22 con nivel bajo.

El circuito lógico de selección 17 dado el caso disponible, que está materializado de forma preferida como disposición O exclusivo (EXOR), entrega como señal de sobrecorriente 23 también un nivel bajo, ya que a la disposición O exclusivo 17 se alimenta la segunda señal de conexión 16 también como nivel bajo, en el que los transistores T2, T3 están desconectados en cada caso.

Si se aplica una corriente normal al transistor T1, la caída de tensión en el transistor T1 no es suficiente para conmutar el conmutador 18. La señal de salida 22 del comparador está situada en este estado de funcionamiento en un nivel lógico alto, que también se aplica a la salida del circuito lógico de selección 17. Un nivel alto como señal de sobrecorriente 23 significa que no existe una sobrecorriente.

Después de una conmutación del circuito de control 14, es decir, si no procede la primera señal de control 15 y en su lugar se aplica la segunda señal de control 16 para conectar el transistor T2 y el transistor T2, el comparador 18 vigila la caída de tensión en el transistor T2. El transistor de conexión T3 enlaza con el divisor de tensión 21 mediante la conexión en paralelo de la resistencia R3 a la resistencia R2. La resistencia R3 debe dimensionarse de tal modo, que la tensión de comparación que se aplica a la toma central 20 del divisor de tensión 21 se fija a la máxima caída de tensión admisible, que se aplica al transistor T2. En el caso de una corriente admisible a través del transistor T2, esta caída de tensión es menor que la tensión de comparación, de tal modo que el comparador 18 entrega una señal de salida con nivel bajo. El circuito lógico de selección 17 entrega una señal de salida con un nivel alto, ya que la segunda señal de conexión 16 presenta ahora un nivel alto. Si la corriente que fluye a través del transistor T2 supera la medida prefijada, la señal de salida 22 del comparador 18 salta a un nivel alto, que en el caso de una segunda señal de conexión 16 aplicada al mismo tiempo en el nivel alto conduce a una señal de sobrecorriente 21 con nivel lógico bajo.

La señal de sobrecorriente 23 a la salida del circuito lógico de selección 17 puede utilizarse después para desconectar la etapa final 10, por completo o al menos en parte. En especial puede desconectarse individualmente el transistor respectivo, en el que se ha producido la sobrecorriente, mediante el circuito de control 14.

El circuito lógico de selección 17 es responsable de que, en el caso de una sobrecorriente, la señal de sobrecorriente 23 presente siempre el mismo nivel lógico. Debido a que las dos señales de conexión 15, 16 son siempre conocidas, no es necesario el circuito lógico de selección 17. El cambio de señal en la señal de salida 22 del comparador 18, que se produce en el caso de un cambio del nivel de conexión de las dos señales de conexión 15, 16, en el marco de un estado de funcionamiento normal sin sobrecorriente, puede estar contenido dentro de la disposición de desconexión no descrita con más detalle para toda la etapa final 10 o para el transistor T1, T2 afectado en cada caso.

El circuito de semi-puente mostrado en la figura puede convertirse sin más en un circuito de puente completo, mediante la duplicación de los componentes esenciales para la invención. En lugar de los dos condensadores C1, C2 deben preverse transistores adicionales. Asimismo es necesario un divisor de tensión 21 adicional conmutable así como un comparador 18 adicional.

El circuito conforme a la invención puede usarse en especial para etapas finales 10 sincronizadas a alta frecuencia. En el caso de una reducción de la frecuencia de sincronización pueden reducirse asimismo los costes de las piezas constructivas, para reducir ulteriormente los costes, por medio de que se use un microprocesador con convertidores A/C integrados y un tratamiento digital de señales.

Claims (4)

1. Circuito para detectar una corriente inadmisiblemente elevada en una etapa final (10), que contiene un circuito en serie de un primer elemento constructivo semiconductor (T1), situado entre una primera y una segunda conexión de alimentación de corriente (10, 12), con un segundo elemento constructivo semiconductor (T2), con un comparador (18) que compara la caída de tensión que se produce en un elemento constructivo semiconductor (T1, T2) con un valor umbral prefijado, caracterizado porque una entrada del comparador (18) está conectada al punto de unión del primer elemento constructivo semiconductor (T1) con el segundo elemento constructivo semiconductor (T2), porque la otra entrada del comparador (18) está conectada a la toma central (20) de un divisor de tensión (21) situado entre las dos conexiones de alimentación de corriente (11, 12), porque se han previsto medios de conmutación (T3) para conmutar la relación del divisor de tensión y porque los medios de conmutación (T3) son controlados por la señal de conexión (15, 16) de uno de los elementos constructivos semiconductores (T1, T2).

2. Circuito según la reivindicación 1, caracterizado porque está previsto un circuito lógico de selección (17), al que se alimentan la señal de salida (22) del comparador (18) y la señal de conexión (15, 16).

3. Circuito según la reivindicación 2, caracterizado porque el circuito lógico de selección (17) está materializado como disposición O exclusivo.

4. Circuito según la reivindicación 1, caracterizado porque como medio de conmutación (T3) está previsto un transistor de conexión, que conecta en paralelo una resistencia paralela (R3) a una resistencia (R1, R2) del divisor de tensión (21).