专利名称：过电流保护电路的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种过电流保护电路，更具体而言，涉及一种用于保护连接到车辆电气负载的线路免受过电流影响。
背景技术：
在JP 2009-142146中公开的电源设备中，计算与流经连接到线路的半导体开关的电流值成比例的检测值的平方，并且将与由进行平方的检测值确定的温度升高相对应的值与异常确定值进行比较。然后，在温度升高值超出异常确定值时，半导体开关截止。在JP 2009-142146中，将与半导体开关中的热变化相对应的瞬间热流变化表示为逻辑表达，并且通过数字计算来计算该逻辑表达。然而，在JP 2009-142146中公开的上述技术要求用于实现逻辑表达的数字电路。 结果，用于半导体开关的保护电路在配置上很复杂。
发明内容
考虑到上述情况，本发明的目的在于提供一种具有简单配置的过电流保护电路。根据本发明的一方面，一种过电流保护电路包括负载驱动器，用于驱动负载；控制器，用于根据输入状况开启和关断所述负载驱动器；电流传感器，用于测量流经所述负载的负载电流；以及加/减电路，用于对先前计算结果执行加法操作或者对所述先前计算结果执行减法操作以产生当前计算结果。所述加法操作使用取决于当前测量的电流的预定添加值。所述减法操作使用取决于所述当前测量的电流的预定的减去值。在所述当前测量的电流大于预定的电流值时，所述加/减电路执行所述加法操作。在所述当前测量的电流小于所述预定的电流值时，所述加/减电路执行所述减法操作。在所述加/减电路的所述当前计算结果超出预定的确定值时，所述控制器关断所述负载驱动器。根据本发明的另一方面，一种过电流保护电路包括负载驱动器，用于驱动负载； 控制器，用于根据输入状况开启和关断所述负载驱动器；电流传感器，用于测量流经所述负载的负载电流；以及加/减电路，用于对先前计算结果既执行加法操作又执行减法操作或者对所述先前计算结果仅执行所述减法操作以产生当前计算结果。所述加法操作使用取决于当前测量的电流的预定的添加值，所述减法操作使用取决于所述当前测量的电流的预定的减去值。在所述加/减电路的所述当前计算结果超出预定的确定值时，所述控制器关断所述负载驱动器。
通过下面参考附图进行的详细描述，本发明的上述和其它目的、特征和优点将变得更显而易见。在附图中图1是示出了根据本发明第一实施例的过电流保护电路的整体视图的电路图；图2是示出了图1的过电流保护电路的部分详细视图的电路图3是示出了在过电流保护电路的加/减电路的值选择电路中设置的添加值和减去值的示意图；图4是示出了由过电流保护电路显示的过电流保护特性的示意图；图5是示出了在正常负载电流流经作为负载的头灯时产生的所述加/减电路的计算结果的示意图；图6是示出了在短路负载电流流经所述头灯时产生的所述加/减电路的计算结果的示意图；图7是示出了根据本发明第二实施例的过电流保护电路的部分详细视图的电路图；图8是示出了根据第二实施例的电流阈值设置的示意图；以及图9是示出了在根据第二实施例的加/减电路的值选择电路中设置的添加值和减去值的示意图。
具体实施例方式下面参考附图来描述本发明的实施例。在整个实施例中，附图中相同的附图标记表示相同或者相对应的部件。(第一实施例)下面参考图1和图2来描述根据本发明第一实施例的过电流保护电路1。例如，过电流保护电路1可以安装在车辆上并且用作用于向连接到线路或者配线的车辆电气负载供应功率的电源设备。此外，过电流保护电路1具有检测流经线路的过电流并且保护负载免受过电流影响的功能。图1是过电流保护电路1的整体视图。图2是图1的部分详细视图。如图1所示，过电流保护电路1包括半导体开关10-15、调度电路20、电可擦除可编程只读存储器 (EEPROM) 21、过电流检测电路30、加/减电路40、寄存器50-55、比较电路60以及控制电路 70。过电流保护电路1具有电源端子2、输入端子3a_3f、以及输出端子。电源端子2连接到电源5以使得过电流保护电路1能够供应有来自电源5的功率。将供应到过电流保护电路1的功率通过输出端子4a_4f分别供应到负载6a_6f。将用于驱动负载6a_6f中任意一个的命令信号通过输入端子3a_3f输入到控制电路70。如图1所示，输入端子3a-3f分别连接到开关7a-7f0例如，在开关7a-7f导通时， 输入端子3a-3c变为电源电势，并且输入端子3d-3f变为接地电势。负载6a_6f分别通过线路8a_8f连接到输出端子乜_4仡因而，负载6a_6f可以分别通过线路8a-8f通电。负载6a-6f的示例可以包括灯、电机、发光二极管(LED)和喇叭。 应注意到，线路8a_8f的类型(例如，厚度和材料)可以取决于负载6a_6f的类型而不同。应注意到，在下文中有时将过电流保护电路1的输出端子分别称为“通道 chl-ch6”。根据第一实施例，由于过电流保护电路1具有六个输出端子^_4f，所以过电流保护电路1具有六个通道chl-ch6。半导体开关10-15是开关设备并且分别连接在电源端子2和输出端子4a_4f之间。因而，半导体开关10-15可以用作用于分别驱动负载6a-6f的负载驱动器。半导体开关10-15的示例可以包括功率金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、绝缘栅双极晶体管(IGBT)和双极晶体管。假设半导体开关10-15是N沟道M0SFET，则半导体开关10-15的漏极连接到电源端子2，并且半导体开关10-15的栅极连接到控制电路70。在这种情况下， 半导体开关10-15的源极分别连接到输出端子。调度电路20执行使负载6a_6f分时共享过电流检测电路30、加/减电路40和比较电路60的分时共享控制。因而，过电流检测电路30、加/减电路40和比较电路60在通道chl-ch6之间共享。如图2所示，调度电路20包括触发器20a并且以例如0. 16毫秒(ms)的预定采样周期输出信号。在图2所示的示例中，调度电路20通过向触发器20a的输出添加值“1” 生成信号并且以0. 16ms的采样周期输出该信号。由于过电流保护电路1具有六个通道 chal-ch6，所以以0. 16ms的采样周期顺序输出具有值“0”，“ 1”，…，和“5”的信号。在输出具有值“5”的信号之后，触发器20a复位以使得调度电路20能够在下一个采样周期输出具有值“0”的信号。使用具有值“0”，“1”，…，和“5”的信号以分别选择通道chl-ch6。例如，使用具有值“0”的信号选择通道chl以使得通道chl能够使用过电流检测电路30、加/减电路40 和比较电路60。对于另一示例，使用具有值“1”的信号选择通道ch2以使得通信ch2能够使用过电流检测电路30、加/减电路40和比较电路60。因此，在下文中将以采样周期从触发器20a(即，调度电路20)输出的信号称为“通道选择信号”。根据第一实施例，由于以 0. 16ms的采样周期输出通道选择信号，所以在大约Ims( 0. 16msX6)的时段执行从通道 chl到通道ch6的切换。EEPROM 21是存储器设备并且存储包括过电流确定值、线路8a_8f的类型(例如， 厚度和材料)以及负载6a-6f的类型的各种数据。EEPROM 21向过电流检测电路30、加/ 减电路40和比较电路60输出所存储的数据。过电流检测电路30测量流经负载6a_6f的负载电流。具体而言，将过电流检测电路30连接到半导体开关10-15以使得流经负载6a-6f的负载电流能够分别通过半导体开关10-15流到过电流检测电路30。如图2所示，过电流检测电路30包括选择器31a_31h、比较器32a_32h、与门 33a-33g以及非门(即，反相器)34。将流经半导体开关10-15的负载电流输入到每一个选择器31a_31h。每一个选择器31a-31h根据从调度电路20接收的通道选择信号传递所输入的电流中的任意一个。如前所述，调度电路20在采样周期顺序输出通道选择信号。在接收通道选择信号时，每一个选择器31a-31h传递流经由通道选择信号表明的通道的负载电流。将选择器31a-31h的输出分别输入到比较器32a-32h。例如，在从调度电路20接收表明通道chl的通道选择信号时，每一个选择器 31a-31h传递流经通道chl(即，流经半导体开关10)的负载电流Ichl，以使得能够将负载电流Ichl输入到每一个比较器32a-32h。然后，在从调度电路20接收表明通道ch2的通道选择信号时，每一个选择器31a-31h传递流经通道ch2的负载电流Ich2，以使得能够将负载电流Ich2输入到每一个比较器32a-32h。通过这种方式，在采样周期，每一个选择器 31a-31h顺序传递每一个负载电流Ichl-Ich6。
比较器32a-3 i分别具有单独的电流阈值ID1-ID8。比较器32a-3 i将从选择器 31a-31h输入的负载电流Ichl-Iche分别与阈值ID1-ID8进行比较。应注意到，电流阈值 ID1-ID8具有下面的关系IDl < ID2 < ID3 < ID4 < ID5 < ID6 < ID7 < ID8比较器32a-32d、32g和32h的电流阈值ID1-ID4、ID7和ID8是固定值。根据第一实施例，将比较器3 的电流阈值IDl设置为60安培(A)，将比较器32b的电流阈值ID2 设置为45A，将比较器32c的电流阈值ID3设置为30A，将比较器32d的电流阈值ID4设置为15A，将比较器32g的电流阈值ID7设置为5A，并且将比较器3 的电流阈值ID8设置为 2A。相反地，比较器3 和32f的电流阈值ID5和ID6在预定的范围内是可变的。具体而言，如图2所示，比较器3 的反相输入端子连接到选择器35，并且选择器35根据从调度电路20接收的通道选择信号向比较器3 输出阈值ID5。例如，电流阈值ID5可以在分别与通道chl-ch6相对应的第一到第六值之间变化。 假设输入到选择器35的通道选择信号表明通道chl，则选择器35向比较器3 输出ID5的第一值。通过这种方式，比较器3 的阈值ID5可以根据将哪一个负载电流Ichl-Iche输入到过电流检测电路30而在第一到第六值之间变化。如前所述，线路8a-8f的类型取决于负载6a-6f的类型而不同。因此，流经通道chl-ch6的负载电流Ichl_Ich6取决于线路8a-8f 的类型而不同。比较器32e的阈值ID5根据所选择的通道而变化，以使得能够精确检测流经所选择的通道的负载电流。同样地，比较器32f的反相输入端子连接到选择器36，并且选择器36根据从调度电路20接收的通道选择信号输出阈值ID6。例如，电流阈值ID6可以在分别与通道chl-ch6 相对应的第一到第六值之间变化。假设输入到选择器36的通道选择信号表明通道chl，则选择器36向比较器32f输出ID6的第一值。通过这种方式，比较器32f的阈值ID6可以根据将哪一个负载电流Ichl-Iche输入到过电流检测电路30而在第一到第六值之间变化。将比较器32a的输出输入到加/减电路40并且反相输入到与门33a。将比较器 32b的输出输入到与门33a并且反相输入到与门33b。同样地，将比较器32c_33f的输出分别输入到与门3!3b-33f并且反相输入到与门33c-33g。应注意到，将比较器3 的输出输入到每一个与门33g和非门34。每一个与门33a_33g是用于对两个输入执行与操作的逻辑电路，所述两个输入中的一个从上一级比较器(在图2的情况下)反相输入并且另一个从下一级比较器(在图2 的情况下)输入。非门34是用于产生与输入反相的输出的逻辑电路。例如，在比较器32d检测到20A的电流时，比较器32d的输出变为高。在这种情况下，由于20A的电流小于比较器2c的阈值ID3，所以比较器32c的输出变为低。结果，与门 33b的输出变为低，与门33c的输出变为高并且与门33d的输出变为低。通过这种方式，通过这样的方式连接比较器32a-32h、与门33a-33g以及非门34以使得仅从过电流检测电路 30输出具有小于所输入的电流的最大阈值的比较器的输出。具体而言，比较器32a的输出变为高的事实表明由过电流检测电路30检测的电流处于阈值IDl的范围中或者更大。与门33a的输出变为高的事实表明由过电流检测电路30 检测的电流处于阈值IDl和阈值ID2之间的范围中。同样地，与门3!3b-33g的输出变为高的事实表明由过电流检测电路30检测的电流分别处于阈值ID2-ID7和阈值ID3-ID8之间的范围中。应注意到，非门34的输出变为高的事实表明由过电流检测电路30检测的电流处于小于阈值ID8的范围中。加/减电路40使用预定的添加值执行加法操作并且使用预定的减去值执行减法操作。添加值和减去值取决于由过电流检测电路30检测的电流值。加/减电路40对于每一个负载6a-6f(即，通道chl-ch6)执行加法操作和减法操作。加/减电路40包括触发器41a_41i、值选择电路42a_42i、加法器/减法器43、读取电路44a-44f以及写入电路45a-45f。每一个触发器41a_41i以例如0. 16ms的预定采样周期输出输入到触发器41a_41i 的高或者低信号。触发器41a保持比较器32a的输出。触发器41b_41h分别保持与门 33a-33g的输出。触发器41i保持非门34的输出。在从触发器41a_41i接收到高信号时，值选择电路42a_42i根据所检测的电流范围分别向加法器/减法器43输出添加值和减去值。图3是示出了设置到值选择电路42a_42i的添加值和减去值的表。在该表中，“X” 代表ID5的值。ID5(X)代表线路8a-8f的最大连续电流值。即，ID5 (X)代表负载6a-6f的最大连续电流值。“Y”代表ID6的值。如前所述，ID5和ID6是可变值。例如，ID5可以是 8A，并且ID6可以是7. 6A, ID5的95%。如图3所示，根据电流检测范围将添加值和减去值设置到值选择电路42a_42i。例如，在过电流检测电路30检测到电流处于阈值ID3和阈值ID2之间的范围中时，触发器41c 在采样周期向值选择电路42c输出高信号，以使得值选择电路42c能够向加法器/减法器 43输出“9000”的添加值和“ID52X 10”的减去值。应注意到，添加值与所检测的电流值的平方成比例。即，添加值与焦耳热成比例。 减去值与线路8a_8f的最大连续电流值的平方成比例。即，减去值是取决于线路8a_8f的热耗散值。添加值和减去值是预定的并且存储在EEPROM 21中。从图3可以看出，将减去值乘以10以使得能够固定阈值ID5的平方(squire)的第一小数位置。通过这样的方案， 能够方便数字处理。下面来详细描述由加法器/减法器43执行的计算操作。加法器/减法器43对先前计算结果既执行加法操作又执行减法操作以产生当前计算结果。加法操作使用取决于由过电流检测电路30当前检测的电流的添加值。减法操作使用取决于由过电流检测电路30 当前检测的电流的减去值。加法器/减法器43对于通道chl-ch6执行计算操作以产生当前计算结果。将通道chl-che的当前计算结果分别存储在寄存器50-55中，并且在下一个计算操作中用作先前计算结果。具体而言，加法器/减法器43通过使用读取电路44a-44f 分别从寄存器50-55读取先前计算结果。然后，加法器/减法器43对先前计算结果执行加法操作和减法操作以产生当前计算结果，并且通过使用写入电路45a-45f将当前计算结果分别存储在寄存器50-55中。S卩，可以按照以下方式给出每一个通道的当前计算结果“先前计算结果+添加值-减去值”。如图3所示，添加值和减去值是预定的。例如，在当前检测的电流处于小于 ID8的范围中时，加法器/减法器43通过将添加值“0”加到先前计算结果并且通过从先前计算结果减去减去值“ ID52 X 10”来产生当前计算结果。
将通道选择信号从调度电路20输入到读取电路44a_44f且写入电路45a_45f。由通道选择信号表明的读取电路从相对应的寄存器读取先前计算值，并且由通道选择信号表明的写入电路将当前计算值写入到相对应的寄存器中。通过这种方式，加/减电路40在采样周期对于通道chi-che顺序执行计算操作。应注意到，加/减电路40继续计算操作，即使在半导体开关10-15由控制电路70 关断之后。具体而言，在半导体开关10-15关断时，由过电流检测电路30检测的电流变为小于阈值ID8。因此，如图3所示，加/减电路40通过将添加值“0”加到先前计算结果并且通过从先前计算结果减去减去值“ ID52 X 10”来产生当前计算结果。即，加/减电路40仅执行减法操作以用于从先前计算结果减去减去值“ ID52 X 10”。通过这种方式，在半导体开关10-15关断之后，加/减电路40继续减法操作。图4示出了由加/减电路40获得的过电流保护特性。在图4中，水平轴代表时间，垂直轴代表电流。图4中绘制的过电流保护特性以线路8a-8f的最大操作环境温度为 60 0C (度)并且线路8a-8f是根据日本汽车标准组织(JASO)的AVS线路或者AVSS线路的假设为基础。AVS线路或者AVSS线路具有80°C的最大可允许温度以及150°C的烟雾生成温度。因此，在环境温度为60°C的情况下，能够确定线路可允许电流特性为使得线路温度升高ΔΤ为20°C，并且可以确定线路烟雾生成电流特性为使得线路温度升高ΔΤ为90°C。具体而言，线路可允许电流特性与300000和600000之间的计算结果相对应(取决于线路厚度)。如在后面所描述的，使用300000和600000之间的计算结果作为确定阈值以使得过电流保护特性能够遵循线路可允许电流特性。根据第一实施例，过电流检测电路30具有八个比较器32a_32h。因此，如图4所示，过电流保护特性由分段图表示。在通过增加过电流检测电路30中的比较器数量或者通过使用A/D转换器增加电流检测分辨率时，过电流保护特性能够接近由曲线图表示的线路可允许电流特性。线路可允许电流特性与要被中断的热容量特性相对应并且取决于诸如厚度和材料的线路类型变化。根据第一实施例，过电流保护电路1被配置成使得过电流保护特性遵循线路可允许电流特性。可选地，过电流保护电路1可以被配置成使得过电流保护特性遵循线路烟雾生成电流特性。可选地，过电流保护电路1可以被配置成使得过电流保护特性遵循位于线路可允许电流特性和线路烟雾生成电流特性之间的特性。将加/减电路40对于负载6a_6f ( S卩，通道chl_ch6)的计算结果分别存储在寄存器50-55中。在加/减电路40对于负载6a-6f之一执行计算操作的同时，负载6a_6f中其它负载的计算结果保持存储在相对应的寄存器50-55中。因而，加/减电路40能够对于负载6a-6f顺序执行计算操作。即，加/减电路40在负载6a-6f之间共享。为了确定在通道chl-che中是否发生过电流状况，比较电路60分别将第一确定阈值与加/减电路40对于通道chl-che的计算结果进行比较。比较电路60包括两个选择器 61和62以及比较器63。选择器61根据从调度电路20接收的通道选择信号向比较器63输出第一确定阈值。第一确定阈值取决于通道chl-Ch6而不同。将第一确定阈值存储在EEPROM 21中。根据从调度电路20接收的通道选择信号，选择器62将存储在寄存器50-55中的计算结果输出到比较器63。
比较器63将从选择器61输入的第一确定阈值与从选择器62输入的计算结果进行比较。如果计算结果大于第一确定阈值，则比较器63确定在相对应的通道中发生了过电流状况并且向控制电路70输出高信号。通过这种方式，选择器61和62输出第一确定阈值以及与由从调度电路20接收的通道选择信号表明的通道相对应的计算结果。因而，比较器 63依次将第一确定阈值与通道chl-ch6的计算结果进行比较。如图1所示，控制电路70根据输入状况导通和关断半导体开关10-15。输入状况包括开关7a-7f的导通/关断状态以及从比较电路60接收的信号的电平。例如，在由于加 /减电路40的计算结果超出第一确定阈值的事实而将高信号从比较电路60输入到控制电路70时，控制电路70关断半导体开关10-15以保护线路8a-8f免受过电流状况的影响。应注意到，控制电路70具有小于第一确定阈值的第二确定阈值。在加/减电路40 的计算结果降低到第二阈值时，控制电路70导通半导体开关10-15。因而，在线路8a-8f 中的过电流状况消失时，负载6a_6f被重新激活。通过这种方式，即使在关断半导体开关 10-15以去激活负载6a-6f时，在某一时间段之后半导体开关10-15导通以使得负载6a_6f 能够被重新激活。在图2所示的示例中，通过比较器63执行第一确定阈值与加/减电路40的计算结果之间的比较。同样地，通过比较器(未示出)执行第二确定阈值与加/减电路40的计算结果之间的比较。这些是过电流保护电路1的整体配置。接下来，下面参考图5和图6来描述过电流保护电路1的操作。图5示出了在正常负载电流流经作为负载6a-6f之一的头灯时加/减电路40的计算结果。图6示出了在短路负载电流(即，过电流)流经头灯时加/减电路40的计算结果。在图5和图6中，水平轴代表时间，垂直轴代表负载电流和计算结果。在图5和图6中，Thl代表第一确定阈值，Th2代表第二确定阈值。图5和图6示出了流经作为负载 6a-6f之一的头灯的负载电流。S卩，图5和图6示出了流经通道chl-ch6之一的负载电流。响应于流经一个通道(即，头灯)的负载电流，过电流保护电路1工作如下。如上所述，通道chl-che由调度电路20在采样周期进行切换。过电流保护电路1响应于流经通道chi-che的负载电流而以相同方式工作。在操作开关7a-7f以使得控制电路70能够导通半导体开关10_15之一来激活头灯时，如图5所示，涌入电流流动。然后，过电流检测电路30检测所述涌入电流并且向加/ 减电路40输出与所检测的涌入电流相对应的检测结果。然后，加/减电路40通过将与所检测的涌入电流相对应的添加值加到先前计算结果并且通过从先前计算结果中减去与所检测的涌入电流相对应的减去值来执行计算操作。假设存储在相应的寄存器中的先前计算结果为零。则加/减电路40将添加值加到零并且从零减去添加值。简而言之，加/减电路40从添加值中减去减去值。应注意到，取决于操作开关7a-7f之前的情形，存储在相应的寄存器中的先前计算结果不总是零。如可以从图5看出，尽管在相对应的半导体开关导通时涌入电流在瞬间变为很大，但是涌入电流急剧降低。因此，由过电流检测电路30检测的电流随着时间急剧降低。随着由过电流检测电路30检测的电流的降低，添加值和减去值变小。如图5所示，在涌入电流的流动期间，加/减电路40的计算结果增加。然后，在涌入电流的流动之后电流变为稳定时，加/减电路40的计算结果逐渐降低。然后，在某一时间段过去之后，减去值超出添加值。因此，加/减电路40的当前计算结果变得小于存储在相对应的寄存器中的先前计算结果，以使得当前计算结果能够最终变为零。在如图5所示的这种正常负载电流流动时，加/减电路40的计算结果不超出第一确定阈值(Thl)。因此，由于比较电路60不确定在相对应的通道中发生过电流状况，因此控制电路70不关断相对应的半导体开关。相反地，在相对应的通道中发生过电流状况时，如图6所示，过电流在长时间段上间歇流动。因此，加/减电路40的计算结果连续增加并且最终超出第一确定阈值(Thl)。 然后，控制电路70关断相对应的半导体开关。结果，流经相对应的通道的负载电流变为零。过电流检测电路30检测零电流，并且加/减电路40通过将与所检测的零电流相对应的添加值加到先前计算结果并且从先前计算结果减去与所检测的零电流相对应的减去值来执行计算操作。从图3可以看出，在所检测的电流为零时(即，小于阈值ID8)，减去值大于添加值。因此，加/减电路40仅执行减法操作以从先前计算结果减去减去值。因此，只要负载电流为零，加/减电路40的当前计算结果降低。然后，在计算结果降低到第二确定阈值(Th2)时，控制电路70导通相对应的半导体开关，以使得负载电流能够重新开始流经相对应的通道。如果重新开始的负载电流为过电流，则加/减电路40的计算结果超出第一确定值，以使得能够关断相对应的半导体开关。然后，加/减电路40的计算结果降低到第二确定阈值，以使得能够导通相对应的半导体开关。然后，过电流流经相对应的通道，并且加/减电路40的计算结果超出第一确定值，以使得能够关断相对应的半导体开关。这些行为重复进行直到解决了相对应的通道中的过量状况。如上所述，根据第一实施例，在加/减电路40的计算结果从第一确定阈值降低到第二确定阈值时，半导体开关10-15导通。在下文中将该行为称为“重新尝试行为”。可选地，即使在加/减电路40的计算结果从第一确定阈值降低到第二确定阈值时，半导体开关 10-15也能够保持关断。在下文中将该行为称为“锁存行为”。EEPROM 21能够存储用于选择是否执行重新尝试行为或者锁存行为的数据。通过这种方式，过电流保护电路1检测通道chl-che中的过电流状况并且保护线路8a-8f以及负载6a-6f。对于通道chl_ch6来说，在采样周期执行参考图5和图6解释的上述操作。将第一实施例的优点总结如下。如上所述，根据第一实施例，重复计算操作，在该计算操作中将与所检测的电流相对应的添加值加到先前计算结果并且从先前计算结果减去与所检测的电流相对应的减去值。然后，执行比较操作以检测过电流状况，在所述比较操作中将当前计算结果与第一确定阈值进行比较。由于计算操作和比较操作简单，因此过电流保护电路1在配置上能够简化。具体而言，根据第一实施例，将添加值预定为与所检测的电流的平方成比例，并且将减去值预定为线路8a_8f的热耗散值。因此，不需要用于对所检测的电流进行平方的模拟或者数字电路，并且不需要在电流流经线路8a-8f时用于计算从线路8a_8f耗散的热的值的复杂电路。因此，过电流保护电路1在配置上能够简化。
此外，根据第一实施例，通过使用调度电路20，在采样周期对于多个通道chl-ch6 顺序确定过电流状况。因而，过电流检测电路30和加/减电路40在多个负载6a-6f之间共享，以使得过电流保护电路1在配置上能够简化。此外，根据第一实施例，对于通道chl-ch6，能够选择执行重新尝试行为或者锁存行为。例如，可以将重新尝试行为应用于可能由于诸如冰冻的雨刷器的电机的锁定而非短路造成的过电流状况的通道。因而，过电流保护电路1能够用于各种类型的负载。每一个半导体开关10-15可以用作权利要求中的负载驱动器。过电流检测电路30 能够用作权利要求中的电流传感器。第一确定阈值能够用作权利要求中的预定的第一确定值，并且第二确定阈值能够用作权利要求中的预定的第二确定值。比较电路60和控制电路70能够彼此结合地工作，以用作权利要求中的控制器。加 /减电路40和寄存器50-55能够彼此结合地工作，以用作权利要求中的加/减电路。(第二实施例)下面参考图7来描述本发明的第二实施例。将第一实施例与第二实施例之间的区别总结如下。第一实施例的特征在于加/减电路40对先前计算结果既执行加法操作(包括加零)也执行减法操作以产生当前计算结果。相反地，第二实施例的特征在于加/减电路40 对先前计算结果执行加法操作或者减法操作以产生当前计算结果。具体而言，根据第二实施例，在当前测量的电流大于预定的电流值时执行加法操作，并且在当前测量的电流小于预定的电流值时执行减法操作。图7与图2相对应，并且示出了根据第二实施例的过电流保护电路的部分电路图。 参考图7详细描述第一实施例和第二实施例之间的区别。与第一实施例类似，过电流检测电路30包括选择器31b_31h、比较器32b_32h、与门33a-33g以及非门34。此外，过电流检测电路30包括选择器31i和31 j、比较器32i_32n、 IDl-检测触发电路37a、IDl检测标记电路37b以及模拟开关38。将流经通道chl的电流Ichl输入到比较器32i的同相输入端子。将流经通道ch2 的电流Ich2输入到比较器32j的同相输入端子。将流经通道ch2的电流Ich2输入到比较器32j的同相输入端子。将流经通道ch3的电流Ich3输入到比较器3 的同相输入端子。 将流经通道ch4的电流Ich4输入到比较器321的同相输入端子。将流经通道ch5的电流 Ich5输入到比较器32m的同相输入端子。将流经通道ch6的电流Ich6输入到比较器3 的同相输入端子。将预定的电流阈值IDl (例如，80A)输入到比较器32i-32n的反相输入端子。因而，比较器32i-32n分别对电流Ichl-Iche与电流阈值IDl进行比较。将比较器 32i-32n的比较结果输入到IDl检测触发电路37a。如下面参考图8所述，阈值IDl是半导体开关10-15的最大可允许电流值。IDl检测触发电路37a向控制电路70输出比较器32i_32n的比较结果。根据来自控制电路70的命令对IDl检测标记电路37b进行标记。例如，在IDl检测标记电路37b被标记时，IDl检测标记电路37b输出高信号。相反地，在IDl检测标记电路37b未被标记时， IDl检测标记电路37b输出低信号。根据从调度电路20接收的通道选择信号，将IDl检测标记电路37b的输出信号通过选择器31i输入到加/减电路40的触发器41a。此外，将电阻器39b_39h的串联电路连接在模拟开关38与接地电势之间。将模拟开关38与电阻器39b之间的连接点连接到比较器32b的反相输入端子。同样地，将电阻器 39b-39h之间的连接点分别连接到比较器32c-32h的反相输入端子。选择器31 j连接到模拟开关38，并且根据从调度电路20接收的通道选择信号向模拟开关38输出线路类型信号。线路类型信号取决于连接到由通道选择信号表明的通道 chl-che的线路8a-8f的类型而不同。模拟开关38根据线路类型信号导通或者关断，以使得流经电阻器39b-39h的串联电路的电流值能够取决于连接到所选择的通道的线路类型而改变。因而，比较器32b-32h的电流阈值ID2-ID8能够取决于连接到所选择的通道的线路类型而改变。例如，线路8a_8f可以是AVSS线路或者AVSSF线路。例如，线路8a_8f的厚度可以是0. 5sq、0. 7kq、0. 85sq或者1.25sq。即，线路8a_8f可以具有单独特性。因此，根据线路8a-8f的类型来调节比较器32b-32h的电流阈值ID2-ID8。图8是示出了在线路8a_8f由铜制成时电流阈值ID1-ID8的示例的示意图。从图 8可以看出，每一个比较器32i-32n的阈值IDl固定到半导体开关10-15的最大可允许电流值(80A)，而与线路8a-8f的类型(S卩，厚度)无关。相反地，通过使用根据线路8a_8f的厚度的不同设置1-4，根据线路8a-8f的厚度来调节比较器32b-3 !的电流阈值ID2-ID8。根据在图8的右栏中示出的预定的公式来计算电流阈值ID2-ID8。在图8所示的示例中，电流阈值ID7是线路8a-8f的线路可允许电流值Z，并且通过使线路可允许电流值Z乘以预定的加权因数来计算电流阈值ID2-ID6以及ID8。此外，根据第二实施例，值选择电路42a_^h具有单独的预定的添加值。在从触发器41a-41h接收高信号时，值选择电路423-4 分别向加法器/减法器43输出添加值。相反地，在从触发器41i接收高信号时，值选择电路42i向加法器/减法器43输出预定的减去值。根据从调度电路20接收的通道选择信号，选择器45将减去值设置到值选择电路42i。 即，减去值能够取决于通道chl-ch6而不同。根据第二实施例，在由过电流检测电路30当前检测的电流大于预定的电流值时， 加/减电路40通过使用取决于当前测量的电流的添加值对先前计算结果执行加法操作，从而产生当前计算结果。相反地，在由过电流检测电路30当前测量的电流小于预定的电流值时，加/减电路40通过使用取决于当前测量的电流的减去值对先前计算结果执行减法操作，从而产生当前计算结果。例如，预定的电流值可以是线路8a-8f的最大可允许电流值或者线路8a-8f的烟雾生成电流值。例如，如图9所示，在由过电流检测电路30当前测量的电流值I处于阈值IDl的范围中或者更大时，将添加值“128”设置到加/减电路40。在电流值I处于位于阈值IDl 和阈值ID2之间的范围中时，将添加值“ 64 ”设置到加/减电路40。同样地，在电流值I处于阈值ID2和阈值ID3之间的范围中时，将添加值“32”设置到加/减电路40。在电流值I处于位于阈值ID3和阈值ID4之间的范围中时，将添加值 “16”设置到加/减电路40。在电流值I处于位于阈值ID4和阈值ID5之间的范围中时，将添加值“8”设置到加/减电路40。在电流值I处于位于阈值ID5和阈值ID6之间的范围中时，将添加值“4”设置到加/减电路40。在电流值I处于位于阈值ID6和阈值ID7之间的范围中时，将添加值“ 2，，设置到加/减电路40。此外，在电流值I处于阈值ID7和阈值ID8之间的范围中时，将添加值“0”设置到加/减电路40。所述添加值在通道chl_ch6之间共用。如上所述，在由过电流检测电路30测量的电流值I为阈值ID8或者更大时使用的值选择电路423-4 仅具有添加值(包括加零)。因此，在当前测量的电流值I大于线路可允许电流值Z时，加/减电路40将添加值加到先前计算结果。即，在当前测量的电流大于预定的电流值时，加/减电路40通过使用取决于当前测量的电流的添加值对先前计算结果仅执行加法操作。在上面的描述中，在测量的电流处于阈值IDl的范围中或者更大时，添加值具有值“ 1 ”。应注意到，这只是一个示例。在测量的电流在阈值IDl的范围中或者更大时，添加值可以具有除“128”之外的值。例如，在测量的电流在阈值IDl的范围中或者更大时，添加值可以具有值“13”。按照如下方式确定添加值“13”。假设在测量的电流在阈值IDl的范围中或者更大时半导体开关10-15的关断速度为100 μ s，则由于以Ims ( 6X0. 16ms) 的时段执行六个通道chl-ch6的电流检测，添加值变为13 ( 128X (100μ s/lms))。相反地，在由过电流检测电路30测量的电流值I在小于阈值ID8的范围中时使用的值选择电路42i仅具有取决于线路8a-8f的类型的减去值。因此，在当前测量的电流值I 小于线路可允许电流值Z时，加/减电路40从先前计算结果中减去减去值。即，在当前测量的电流小于预定电流值时，加/减电路40通过使用取决于当前测量的电流的减去值对先前计算结果仅执行减法操作。根据第二实施例，如图9所示，根据通道chl-che来选择减去值“ 1 ”或者“2”。将用于确定将“1”和“2”中的哪一个减去值应用于chl-che的哪一个通道的数据存储在EEPROM 21中并且在过电流保护电路工作时从EEPROM 21读取出。应注意到，在图9中将减去值表示为负值。其它配置(例如，调度电路20和比较电路60)在第一和第二实施例之间相同。因此，根据第二实施例的过电流保护电路以与根据第一实施例的过电流保护电路几乎相同的
方式工作。如上所述，第二实施例的特征在于取决于由过电流检测电路30测量的电流是否大于或者小于诸如线路可允许电流值Z的预定电流值而对先前计算结果执行加法操作或者减法操作。此外，根据第二实施例，过电流检测电路30包括IDl检测标记电路37b。在超出阈值IDl的电流不在通道中流动的正常状况下，不标记IDl检测标记电路 37b。在这种情况下，与第一实施例类似，对于通道chl-ch6，通过比较电路60顺序对加/减电路40的计算结果与确定阈值进行比较。然后，在比较电路60确定在一个通道中流动的电流超出阈值IDl时，控制电路70 使IDl检测标记电路37b被标记，以使得能够关断与所述通道相对应的半导体开关。第二实施例的优点总结如下。首先，根据第二实施例，能够可靠地保护半导体开关10-15免受超出阈值IDl的过量电流(即，过电流)的影响，所述阈值IDl是半导体开关 10-15的最大可允许电流值。具体而言，如图7所示，将比较器32i_32n连接到各自通道Chl-Ch6以检测超过半导体开关10-15的最大可允许电流值(例如，80A)的过量电流。将比较器32i-32n与选择器31b-31h断开，以使得流经通道chl-ch6的电流能够直接流到各自比较器32i-32n。通过这种方案，能够总是检测流经线路8a-8f的过量电流而与调度电路20的采样周期无关。在比较器32i_32n检测到80A或者更大的过量电流时，控制电路70立即关断过量电流所流经的相对应的半导体开关。例如，假设比较器32i检测到80A或者更大的过量电流，则控制电路70立即关断半导体开关10。例如，半导体开关10-15能够在过量电流流动之后的100 μ s内关断。因而，能够可靠地保护半导体开关10-15免受过量电流的影响。在上述示例中，在所测量的电流处于阈值IDl的范围中或者更大时，相对应的半导体开关在大约100 μ S内关断。调度电路20以Ims ( 6X0. 16ms)的时段针对六个通道 chl-ch6执行过电流检测。因此，不可能检测在不执行调度电路20的过电流检测的时间段期间流动的过电流。根据第二实施例，如果过电流在调度电路20的过电流检测的时间段期间流动，则IDl检测标记电路37b被标记。通过这种方案，在紧接过电流流动之后的采样周期能够将添加值“ 128”设置到加/减电路40。如上所述，在超出半导体开关10-15的最大可允许电流的过电流在通道chl-che 中流动时，相对应的半导体开关10-15立即关断。因而，能够可靠地保护半导体开关10-15 免受过电流的影响。其次，根据第二实施例，通过使用模拟开关38调节比较器32b_32h的电流阈值 ID2-ID8。如上所述，由于线路8a-8f的类型(例如，厚度)不同，需要根据线路8a-8f的类型来设置电流阈值ID2-ID8。在第一实施例中，阈值ID2-ID4、ID7和ID8在通道chl_ch6之间相同，但是通过使用选择器35和36根据线路8a-8f的类型来调节阈值ID5和ID6。因此，由于需要将每一线路的阈值ID5和ID6存储在EEPROM 21中，因此在EEPROM 21中存储的数据量变大。相反地，在第二实施例中，通过电阻器39b_39h的电阻比来确定比较器32b_32h的阈值ID2-ID8，并且根据线路8a-8f的类型通过操作模拟开关38来调节阈值ID2-ID8，以使得流经电阻器39b-39h的电流值能够改变。具体而言，相对于作为最大线路可允许电流值Z 的阈值ID7，阈值ID2-ID7以2的平方根(即力)的因数连续增加。即，设置电阻器39b_39h 的电阻以使得阈值ID2-ID7能够以因数力连续增加。例如，在与O^sq的线路厚度相对应的第一设置1的情况下，由于最大线路可允许电流值z(即，ID7)为7A，阈值ID6变为9. 9A (=力X 7)，并且阈值ID5变为
14Α( = λ/2 X万Χ7)。对于另一示例，在与1. 25sq的线路厚度相对应的第四设置4的情况下，由于最大线路可允许电流值Z是13A，阈值ID6变为18. 4A( = V2 X 13),并且阈值ID5 变为 26A( = V^X 7^X13)。通过这种方式，通过使用模拟开关38调节流经电阻器39b_39h的电流，能够根据线路8a-8f的类型来改变比较器32b-32h的阈值ID2-ID8。因此，与第一实施例不同，不需要在EEPROM 21中存储阈值ID2-ID8。只要将线路8a_8f的类型存储在EEPROM 21中，可以通过使用模拟开关38和选择器31 j根据线路8a-8f的类型来改变比较器32b_32h的阈值 ID2-ID8。因此，与第一实施例相比较，能够降低EEPROM 21中存储的数据量。此外，由于通过使用模拟开关38能够根据线路8a-8f的类型来改变比较器 32b-32h的阈值ID2-ID8，因此不需要根据阈值ID2-ID8来改变添加值和减去值。
15
具体而言，在第一实施例中，如图3所示，添加值和减去值根据阈值ID1-ID8进行设置并且存储在EEPROM 21中。例如，需要16位数字代表二进制的添加值“36000”。因此， 在EEPROM 21中存储大量数据。相反地，在第二实施例中，从图8所示的公式可以看出，相对于阈值ID7，阈值 ID2-ID7以2的平方根(即二)的因数连续增加。添加值与所检测的电流(即，电流阈值) 的平方成比例。因而，如图9所示，随着所检测的电流增加，添加值加倍0，4，8，…，1观)。由于用于确定电流阈值的公式在线路8a_8f之间共用，因此添加值在线路8a-8f 之间共用。如图9所示，最大添加值为能够由8位二进制数表示的“ 1 ”。因此，与第一实施例相比较，能够降低在EEPROM 21中存储的数据量。因而，能够降低电路尺寸。如上所述，根据第二实施例，能够降低电流阈值、添加值和减去值大小度和数量。 因此，所需的数据量降低以使得能够降低电路尺寸。(变型)可以按照各种方式修改上述实施例。例如，过电流保护电路1能够具有多于六个的通道。可以将由加/减电路40执行的计算操作通过使用微型计算机实现为软件。可选地，可以将由加/减电路40执行的计算操作通过使用数字电路实现为硬件。在实施例中，配置过电流保护电路以使得过电流保护特性遵循线路可允许电流特性。可选地，通过调节确定阈值、添加值、减去值和/或电流阈值，例如通过使用EEPROM 21， 能够配置过电流保护电路以使得过电流保护特性遵循线路烟雾生成电流特性。在实施例中，重复对先前计算结果的加法操作和减法操作以顺序产生当前计算结果。可选地，能够重复仅对先前计算结果的减法操作以顺序产生当前计算结果。可选地，重复对先前计算结果的加法操作或减法操作以顺序产生当前计算结果。比较器32『3池的电流阈值能够以预定的因数连续增加。比较器(例如，3 ，32f) 的可变电流阈值能够小于负载(6a_6f)的可允许连续电流值。这种改变和变型应被理解为在由所附权利要求限定的本发明的范围之内。
1权利要求
1.一种过电流保护电路，包括负载驱动器(10-15)，被配置成驱动负载(6a-6f)；控制器(60，70)，被配置成根据输入状况来开启和关断所述负载驱动器(10-15)； 电流传感器(30)，被配置成测量流经所述负载(6a-6f)的负载电流；以及加/减电路(40，50-55)，被配置成对先前计算结果执行加法操作或者对所述先前计算结果执行减法操作以产生当前计算结果，所述加法操作使用取决于当前测量的电流的预定的添加值，所述减法操作使用取决于所述当前测量的电流的预定的减去值，其中在所述当前测量的电流大于预定的电流值时，所述加/减电路00,50-5 执行所述加法操作，在所述当前测量的电流小于所述预定的电流值时，所述加/减电路00,50-5 执行所述减法操作，并且在所述加/减电路00,50-5 的所述当前计算结果超出预定的第一确定值时，所述控制器(60，70)关断所述负载驱动器(10-15)。
2.根据权利要求1所述的过电流保护电路，其中所述负载驱动器(10-1 通过线路(8a-8f)耦合到所述负载(6a-6f)，并且所述预定的电流值是所述线路(8a_8f)的可允许电流值或者所述线路(8a-8f)的烟雾生成电流值。
3.—种过电流保护电路，包括负载驱动器(10-15)，被配置成驱动负载(6a-6f)；控制器(60，70)，被配置成根据输入状况来开启和关断所述负载驱动器(10-15)； 电流传感器(30)，被配置成测量流经所述负载(6a-6f)的负载电流；以及加/减电路(40，50-55)，被配置成对先前计算结果既执行加法操作又执行减法操作或者对所述先前计算结果仅执行所述减法操作以产生当前计算结果，所述加法操作使用取决于当前测量的电流的预定的添加值，所述减法操作使用取决于所述当前测量的电流的预定的减去值，其中在所述加/减电路00,50-5 的所述当前计算结果超出预定的第一确定值时，所述控制器(60，70)关断所述负载驱动器(10-15)。
4.根据权利要求3所述的过电流保护电路，其中在所述负载驱动器(10-1 被关断之后，所述加/减电路00,50-5 仅执行所述减法操作，并且在所述加/减电路00,50-5 的所述当前计算结果降低到小于所述第一确定值的预定的第二确定值时，所述控制器(60，70)开启所述负载驱动器(10-15)。
5.根据权利要求3所述的过电流保护电路，其中将所述添加值预先确定为与所述当前测量的电流的平方成比例。
6.根据权利要求3所述的过电流保护电路，其中所述负载驱动器(10-1 通过线路(8a-8f)耦合到所述负载(6a-6f)，并且将所述减去值预先确定为所述线路(8a-8f)的热耗散值。
7.根据权利要求3所述的过电流保护电路，其中所述加/减电路00,50-5 以预定的采样周期产生所述当前计算结果。
8.根据权利要求3所述的过电流保护电路，其中使用微型计算机将所述加/减电路00,50-5 实现为软件。
9.根据权利要求3所述的过电流保护电路，其中使用数字电路将所述加/减电路00,50-5 实现为硬件。
10.根据权利要求3所述的过电流保护电路，其中所述电流传感器(30)包括具有各自电流阈值的多个比较器(3^-3 )。
11.根据权利要求10所述的过电流保护电路，其中所述比较器(3加-3池)的所述电流阈值以预定的因数连续增加。
12.根据权利要求11所述的过电流保护电路，其中所述电流阈值的至少一个在预定的范围内可变。
13.根据权利要求12所述的过电流保护电路，其中所述电流阈值的至少一个是所述负载(6a_6f)的可允许连续电流值。
14.根据权利要求12的过电流保护电路，其中所述电流阈值的至少一个小于所述负载(6a_6f)的可允许连续电流值。
15.根据权利要求3-14中的任一项所述的过电流保护电路，还包括 调度电路(20)，其中所述负载(6a-6f)包括多个负载， 所述电流传感器(30)测量每一个负载的所述电流， 所述加/减电路00,50-5 产生每一个负载的所述当前计算结果，并且所述调度电路00)使所述多个负载分时共享所述电流传感器(30)和所述加/减电路 (40,50-55)。
16.根据权利要求15所述的过电流保护电路，其中所述加/减电路00,50-5 具有多个存储器，并且将每一个负载的所述当前计算结果作为所述先前计算结果存储在相对应的存储器中。
全文摘要
本发明涉及一种过电流保护电路，所述过电流保护电路包括负载驱动器(10-15)，用于驱动负载(6a-6f)；控制器(60，70)，用于开启和关断所述负载驱动器(10-15)；电流传感器(30)，用于测量流经所述负载(6a-6f)的负载电流；以及加/减电路(40，50-55)，用于对先前计算结果既执行加法操作又执行减法操作或者用于对所述先前计算结果仅执行减法操作以产生当前计算结果。所述加法操作使用取决于当前测量的电流的添加值，所述减法操作使用取决于所述当前测量的电流的减去值。在所述加/减电路(40，50-55)的所述当前计算结果超出预定的确定值时，所述控制器(60，70)关断所述负载驱动器(10-15)。
文档编号H02H3/08GK102195264SQ201110057050
公开日2011年9月21日 申请日期2011年3月3日 优先权日2010年3月3日
发明者久田刚巧, 杉本惠一, 石川富久夫, 高木信友 申请人:安电株式会社