(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハイカップドライバ回路(100)及びスイッチング装置(200)を備えた、直流源を保護する装置であって、
前記ハイカップドライバ回路(100)の電源端子が、前記直流源の正の出力端子及び負の出力端子に各々接続され、
前記ハイカップドライバ回路(100)の入力端子が、イネーブル信号を受信し、
前記ハイカップドライバ回路(100)が、前記直流源から出力された電気エネルギーを蓄積し、前記イネーブル信号を受信し、前記イネーブル信号、及び内部に蓄積された前記電気エネルギーに基づき駆動信号を発生するように構成され、
前記スイッチング装置(200)の制御端子が、前記ハイカップドライバ回路(100)の出力端子に接続され、
前記スイッチング装置(200)の第１端子が、前記直流源の正の出力端子に接続され、前記スイッチング装置(200)の第１端子と前記直流源の正の出力端子との間の接続点が、前記直流源を保護する装置の正の出力端子であり、
前記スイッチング装置(200)の第２端子が、前記直流源の負の出力端子に接続され、前記スイッチング装置(200)の第２端子と前記直流源の負の出力端子との間の接続点が、前記直流源を保護する装置の負の出力端子であり、
前記スイッチング装置(200)が、前記イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合に前記駆動信号に基づいて周期的に切り換えられるように構成され、
前記ハイカップドライバ回路(100)が、電圧制限回路(101)及びドライバ回路(102)を備え、
前記電圧制限回路(101)の入力端子が、前記ハイカップドライバ回路(100)の電源端子であり、
前記電圧制限回路(101)が、前記直流源から出力された電気エネルギーを蓄積し、内部に蓄積された電気エネルギーに基づき供給電圧を発生するように構成され、
前記ドライバ回路(102)の第１入力端子が、前記ハイカップドライバ回路(100)の入力端子であり、
前記ドライバ回路(102)の第２入力端子が、前記電圧制限回路(101)の出力端子に接続され、
前記ドライバ回路(102)の第３入力端子が、前記直流源の負の出力端子に接続され、
前記ドライバ回路(102)の出力端子が、前記ハイカップドライバ回路(100)の出力端子であり、
前記ドライバ回路(102)は、
前記イネーブル信号を受信するように構成され、
前記イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であり且つ供給電圧が第１のプリセット条件を満足する場合には、スイッチオンされるべきスイッチング装置(200)を制御する駆動信号を発生し、内部に蓄積された電気エネルギーを消費するように構成され、
前記イネーブル信号がＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であるか又は供給電圧が第２のプリセット条件を満足する場合には、スイッチオフされるべきスイッチング装置(200)を制御する駆動信号を発生するように構成される、直流源を保護する装置。
【請求項２】
前記電圧制限回路(101)が、第１ダイオード(D1)、第１キャパシタ(C1)、第１抵抗器(R1)、ツェナーダイオード(D2)、第２キャパシタ(C2)、第２抵抗器(R2)、及び第３キャパシタ(C3)を含み、
前記第１ダイオード(D1)のアノードが、前記直流源の正の出力端子に接続され、
前記第１ダイオード(D1)のカソードが、第１キャパシタ(C1)の第１端子、第１抵抗器(R1)の第１端子、及び第２キャパシタ(C2)の第１端子に接続され、
前記第１キャパシタ(C1)の第２端子、ツェナーダイオード(D2)のアノード、及び第３キャパシタ(C3)の第２端子が、前記直流源の負の出力端子に接続され、
前記第１抵抗器(R1)の第２端子が、第２キャパシタ(C2)の第２端子、ツェナーダイオード(D2)のカソード、及び第２抵抗器(R2)の第１端子に接続され、
前記第２抵抗器(R2)の第２端子が、第３キャパシタ(C3)の第１端子に接続され、前記第２抵抗器の第２端子と第３キャパシタの第１端子との間の接続点が、前記電圧制限回路(101)の出力端子である、請求項１に記載の直流源を保護する装置。
【請求項３】
前記電圧制限回路(101)が、更に、第１スイッチングトランジスタ(Q1)を含み、前記第１スイッチングトランジスタ(Q1)が、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ又はトライオードであり、
前記第１スイッチングトランジスタ(Q1)の入力端子が、第１ダイオード(D1)のカソードと第１キャパシタ(C1)と第１抵抗器(R1)と第２キャパシタ(C2)との間の接続点に接続され、
前記第１スイッチングトランジスタ(Q1)の制御端子が、ツェナーダイオード(D2)のカソードと第１抵抗器(R1)と第２キャパシタ(C2)との間の接続点に接続され、
前記第１スイッチングトランジスタ(Q1)の出力端子が、第２抵抗器(R2)を経て第３キャパシタ(C3)の第１端子に接続される、請求項２に記載の直流源を保護する装置。
【請求項４】
前記ドライバ回路(102)が、ドライバチップであり、又はアンダーボルテージロックアウトを実現できる個別コンポーネントのセットである、請求項１に記載の直流源を保護する装置。
【請求項５】
前記スイッチング装置(200)が、第２スイッチングトランジスタ(Q2)を含み、前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)が、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ又はトライオードである、請求項１に記載の直流源を保護する装置。
【請求項６】
前記スイッチング装置(200)が、第２スイッチングトランジスタ(Q2)、第１インダクタ(L1)、及び第３抵抗器(R3)を含み、
前記第１インダクタ(L1)が、前記第３抵抗器(R3)と並列に接続され、前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第１の並列接続点が、前記スイッチング装置(200)の第１端子であり、前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第２の並列接続点が、前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の入力端子に接続され、
前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の制御端子が、前記スイッチング装置(200)の制御端子であり、
前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の出力端子が、前記スイッチング装置(200)の第２端子である、請求項１に記載の直流源を保護する装置。
【請求項７】
前記スイッチング装置(200)が、更に、第３ダイオード(D3)を含み、
前記第３ダイオード(D3)のカソードが、前記第１の並列接続点に接続され、
前記第３ダイオード(D3)のアノードが、前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の出力端子に接続される、請求項６に記載の直流源を保護する装置。
【請求項８】
前記スイッチング装置(200)が、第２スイッチングトランジスタ(Q2)、第３スイッチングトランジスタ(Q3)、及び第３抵抗器(R3)を含み、前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)が、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、トライオード又はサイリスタであり、
前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)の入力端子が、第３抵抗器(R3)の第２端子に接続され、
前記第３抵抗器(R3)の第１端子が、前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の入力端子に接続され、前記第３抵抗器(R3)の第１端子と前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の入力端子との間の接続点が、前記スイッチング装置(200)の第１端子であり、
前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の出力端子が、前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)の出力端子に接続され、前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の出力端子と前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)の出力端子との間の接続点が、前記スイッチング装置(200)の第２端子であり、
前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の制御端子及び前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)の制御端子の各々が、前記スイッチング装置(200)の制御端子であり、
前記駆動信号が、第１信号及び第２信号を含み、
前記第１信号が、前記イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合に周期的にスイッチオンされるべき前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)を制御する信号であり、
前記第２信号が、前記直流源の出力電圧がプリセットスレッシュホールドより下がったときに周期的にスイッチオンされるべき前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)を制御する信号である、請求項１に記載の直流源を保護する装置。
【請求項９】
直列回路(300)を更に備え、
前記直列回路(300)が、前記スイッチング装置(200)の第１端子と、前記直流源を保護する装置の正の出力端子との間に接続され、又は、前記直列回路(300)が、前記スイッチング装置(200)の第２端子と、前記直流源を保護する装置の負の出力端子との間に接続され、
前記直列回路(300)は、前記スイッチング装置(200)がスイッチオンされる場合には前記直流源を保護する装置の出力端子に接続された電気的装置の入力端子に蓄積されたエネルギーを消費するように構成され、又は、前記直列回路(300)は、前記スイッチング装置(200)がスイッチオフされる場合には前記直流源を電気的装置に接続するように構成される、請求項１〜８のいずれか一項に記載の直流源を保護する装置。
【請求項１０】
前記直列回路(300)が、並列に接続された第３ダイオード(D3)及び第３抵抗器(R3)を含み、
前記第３ダイオード(D3)のアノードが、前記直流源の正の出力端子と前記スイッチング装置(200)との間の接続点に接続され、前記第３ダイオード(D3)のカソードが、前記直流源を保護する装置の正の出力端子であり、
前記第３ダイオード(D3)のカソードが、前記直流源の負の出力端子と前記スイッチング装置(200)との間の接続点に接続され、前記第３ダイオード(D3)のアノードが、前記直流源を保護する装置の負の出力端子である、請求項９に記載の直流源を保護する装置。
【請求項１１】
前記直列回路(300)が、並列に接続された第１インダクタ(L1)及び第３抵抗器(R3)を含み、
前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第１接続点が、前記直流源の正の出力端子と前記スイッチング装置(200)との間の接続点に接続され、前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第２接続点が、前記直流源を保護する装置の正の出力端子であり、又は、
前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第１接続点が、前記直流源の負の出力端子と前記スイッチング装置(200)との間の接続点に接続され、前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第２接続点が、前記直流源を保護する装置の負の出力端子である、請求項９に記載の直流源を保護する装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の直流源を保護する装置に適用される直流源を保護する方法であって、
前記直流源から出力される電気エネルギーをハイカップドライバ回路により蓄積するステップと、
イネーブル信号を前記ハイカップドライバ回路により受信するステップと、
前記イネーブル信号及び内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて駆動信号をハイカップドライバ回路により発生するステップと、
前記イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合には前記駆動信号に基づいてスイッチング装置を周期的にスイッチングオンするステップと、
を含み、
前記ハイカップドライバ回路が、電圧制限回路及びドライバ回路を備え、
前記直流源から出力される電気エネルギーをハイカップドライバ回路により蓄積し、イネーブル信号をハイカップドライバ回路により受信し、そのイネーブル信号及び内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて駆動信号をハイカップドライバ回路により発生させるプロセスが、
前記直流源から出力される電気エネルギーを電圧制限回路により蓄積するステップと、
内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて供給電圧を電圧制限回路により発生するステップと、
イネーブル信号をドライバ回路により受信するステップと、
スイッチングオンされるべきスイッチング装置を制御するための駆動信号を駆動回路により発生し、イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であり且つ供給電圧が第１のプリセット条件を満足する場合には内部に蓄積された電気エネルギーを消費するステップと、
イネーブル信号がＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であるか又は供給電圧が第２のプリセット条件を満足する場合にはスイッチングオフされるべきスイッチング装置を制御するための駆動信号を発生するステップと、
を含む、直流源を保護する方法。
【請求項１３】
前記第１のプリセット条件が、供給電圧がプリセット保護電圧上限以上というものであり、前記第２のプリセット条件が、供給電圧がプリセット保護電圧下限未満というものである、請求項１２に記載の直流源を保護する方法。
【請求項１４】
前記直流源を保護する装置が、更に、直列回路を備え、前記直流源を保護する方法が、更に、
駆動信号に基づいてスイッチング装置を周期的にスイッチングオンするプロセスにおいて、スイッチング装置がスイッチオンされる場合に、直流源を保護する装置の出力端子に接続された電気的装置の入力端子に蓄積されたエネルギーを前記直列回路により消費することを含む、請求項１２又は１３に記載の直流源を保護する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
[0001]本開示は、直流源の安全モードの技術的分野に関するもので、より特定すれば、直流源を保護するための装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
[0002]直流源が適用される筋書きでは、メンテナンスを遂行するか又は他の非常処置を取り扱うプロセスにおいて直流源の出力電圧を安全範囲に制限しなければならない。図１に示す保護装置が採用される。より詳細には、電子スイッチＳ１がスイッチオンされて、直流源の出力端子が短絡され、そして直流源の出力電圧が安全範囲に制限される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
[0003]電子スイッチＳ１の故障モードは、一般的に、電子スイッチＳ１が短絡するモードであり、電子スイッチＳ１が故障モードにあっても保護が与えられる。しかしながら、短絡モードで直流源を保護する装置にとって電子スイッチＳ１の駆動電圧を与えることは困難である。というのは、直流源が短絡した場合に付加的な電源が存在しなければスイッチオンすべき電子スイッチＳ１を駆動するための駆動電圧が充分でないからである。図１に示すように、電子スイッチＳ１の駆動電圧が直流源により供給される場合には、直流源の出力電圧が電子スイッチＳ１を駆動する最小所要電圧に維持される。それ故、電子スイッチＳ１は、比較的大きな導通ロスがあり、長時間機能できないこともある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
[0004]従来技術において導通ロスが大きいという前記の技術的問題に対処するために、本開示によれば、直流源を保護するための装置及び方法が提供される。
【０００５】
[0005]前記目的を達成するための本開示の技術的解決策は、次の通りである。
【０００６】
[0006]直流源を保護する装置であって、ハイカップ(hiccup)ドライバ回路及びスイッチング装置を備えた装置が提供される。ハイカップドライバ回路の電源端子は、直流源の正の出力端子及び負の出力端子に各々接続される。ハイカップドライバ回路の入力端子は、イネーブル信号を受信する。ハイカップドライバ回路は、直流源から出力された電気エネルギーを蓄積し、イネーブル信号を受信し、そしてイネーブル信号、及び内部に蓄積された電気エネルギーに基づき駆動信号を発生するように構成される。スイッチング装置の制御端子は、ハイカップドライバ回路の出力端子に接続される。スイッチング装置の第１端子は、直流源の正の出力端子に接続され、スイッチング装置の第１端子と直流源の正の出力端子との間の接続点は、直流源を保護するための装置の正の出力端子である。スイッチング装置の第２端子は、直流源の負の出力端子に接続され、スイッチング装置の第２端子と直流源の負の出力端子との間の接続点は、直流源を保護するための装置の負の出力端子である。スイッチング装置は、イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合に駆動信号に基づいて周期的に切り換えられるように構成される。
【０００７】
[0007]好ましくは、ハイカップドライバ回路は、電圧制限回路及びドライバ回路を備えている。電圧制限回路の入力端子は、ハイカップドライバ回路の電源端子である。電圧制限回路は、直流源から出力された電気エネルギーを蓄積し、そして内部に蓄積された電気エネルギーに基づき供給電圧を発生するように構成される。ドライバ回路の第１入力端子は、ハイカップドライバ回路の入力端子である。ドライバ回路の第２入力端子は、電圧制限回路の出力端子に接続される。ドライバ回路の第３入力端子は、直流源の負の出力端子に接続される。ドライバ回路の出力端子は、ハイカップドライバ回路の出力端子である。ドライバ回路は、イネーブル信号を受信し、そのイネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であり且つ供給電圧が第１のプリセット条件を満足する場合には、スイッチオンされるべきスイッチング装置を制御する駆動信号を発生し、そして内部に蓄積された電気エネルギーを消費するように構成される。更に、ドライバ回路は、イネーブル信号がＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であるか又は供給電圧が第２のプリセット条件を満足する場合には、スイッチオフされるべきスイッチング装置を制御するための駆動信号を発生するように構成される。
【０００８】
[0008]好ましくは、電圧制限回路は、第１ダイオード、第１キャパシタ、第１抵抗器、ツェナーダイオード、第２キャパシタ、第２抵抗器、及び第３キャパシタを含む。第１ダイオードのアノードは、直流源の正の出力端子に接続される。第１ダイオードのカソードは、第１キャパシタの第１端子、第１抵抗器の第１端子、及び第２キャパシタの第１端子に接続される。第１キャパシタの第２端子、ツェナーダイオードのアノード、及び第３キャパシタの第２端子は、直流源の負の出力端子に接続される。第１抵抗器の第２端子は、第２キャパシタの第２端子、ツェナーダイオードのカソード、及び第２抵抗器の第１端子に接続される。第２抵抗器の第２端子は、第３キャパシタの第１端子に接続され、第２抵抗器の第２端子と第３キャパシタの第１端子との間の接続点は、電圧制限回路の出力端子である。
【０００９】
[0009]好ましくは、電圧制限回路は、更に、第１スイッチングトランジスタを含む。この第１スイッチングトランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ又はトライオードである。第１スイッチングトランジスタの入力端子は、第１ダイオードのカソードと第１キャパシタと第１抵抗器と第２キャパシタとの間の接続点に接続される。第１スイッチングトランジスタの制御端子は、ツェナーダイオードのカソードと第１抵抗器Ｒ１と第２キャパシタとの間の接続点に接続される。第１スイッチングトランジスタの出力端子は、第２抵抗器を経て第３キャパシタの第１端子に接続される。
【００１０】
[0010]好ましくは、ドライバ回路は、ドライバチップであるか、又はアンダーボルテージロックアウト(Under Voltage Lock Out)を実現できる個別コンポーネントのセットである。
【００１１】
[0011]好ましくは、スイッチング装置は、第２スイッチングトランジスタを含む。この第２スイッチングトランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ又はトライオードである。
【００１２】
[0012]好ましくは、スイッチング装置は、第２スイッチングトランジスタ、第１インダクタ、及び第３抵抗器を含む。第１インダクタは、第３抵抗器と並列に接続され、第１インダクタと第３抵抗器との間の第１の並列接続点は、スイッチング装置の第１端子であり、そして第１インダクタと第３抵抗器との間の第２の並列接続点は、第２スイッチングトランジスタの入力端子に接続される。第２スイッチングトランジスタの制御端子は、スイッチング装置の制御端子である。第２スイッチングトランジスタの出力端子は、スイッチング装置の第２端子である。
【００１３】
[0013]好ましくは、スイッチング装置は、更に、第３ダイオードを含む。第３ダイオードのカソードは、第１の並列接続点に接続される。第３ダイオードのアノードは、第２スイッチングトランジスタの出力端子に接続される。
【００１４】
[0014]好ましくは、スイッチング装置は、第２スイッチングトランジスタ、第３スイッチングトランジスタ、及び第３抵抗器を含む。第３スイッチングトランジスタは、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、トライオード又はサイリスタである。第３スイッチングトランジスタの入力端子は、第３抵抗器の第２端子に接続される。第３抵抗器の第１端子は、第２スイッチングトランジスタの入力端子に接続され、第３抵抗器の第１端子と第２スイッチングトランジスタの入力端子との間の接続点は、スイッチング装置の第１端子である。第２スイッチングトランジスタの出力端子は、第３スイッチングトランジスタの出力端子に接続され、第２スイッチングトランジスタの出力端子と第３スイッチングトランジスタの出力端子との間の接続点は、スイッチング装置の第２端子である。第２スイッチングトランジスタの制御端子及び第３スイッチングトランジスタの制御端子は、各々、スイッチング装置の制御端子である。駆動信号は、第１信号及び第２信号を含む。第１信号は、イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合に周期的にスイッチオンされるべき第３スイッチングトランジスタを制御する信号である。第２信号は、直流源の出力電圧がプリセットスレッシュホールドより下がったときに周期的にスイッチオンされるべき第２スイッチングトランジスタを制御する信号である。
【００１５】
[0015]好ましくは、直流源を保護する装置は、更に、直列回路を備えている。この直列回路は、スイッチング装置の第１端子と、直流源を保護する装置の正の出力端子との間に接続される。或いは、直列回路は、スイッチング装置の第２端子と、直流源を保護する装置の負の出力端子との間に接続される。また、直列回路は、スイッチング装置がスイッチオンされる場合には直流源を保護する装置の出力端子に接続された電気的装置の入力端子に蓄積されたエネルギーを消費するように構成される。或いはまた、直列回路は、スイッチング装置がスイッチオフされる場合には直流源を電気的装置に接続するように構成される。
【００１６】
[0016]好ましくは、直列回路は、並列に接続された第３ダイオード及び第３抵抗器を含む。第３ダイオードのアノードは、直流源の正の出力端子とスイッチング装置との間の接続点に接続され、そして第３ダイオードのカソードは、直流源を保護する装置の正の出力端子である。或いはまた、第３ダイオードのカソードは、直流源の負の出力端子とスイッチング装置との間の接続点に接続され、そして第３ダイオードのアノードは、直流源を保護する装置の負の出力端子である。
【００１７】
[0017]好ましくは、直列回路は、並列に接続された第１インダクタ及び第３抵抗器を含む。第１インダクタと第３抵抗器との間の第１接続点は、直流源の正の出力端子とスイッチング装置との間の接続点に接続され、そして第１インダクタと第３抵抗器との間の第２接続点は、直流源を保護する装置の正の出力端子である。或いはまた、第１インダクタと第３抵抗器との間の第１接続点は、直流源の負の出力端子とスイッチング装置との間の接続点に接続され、そして第１インダクタと第３抵抗器との間の第２接続点は、直流源を保護する装置の負の出力端子である。
【００１８】
[0018] 直流源を保護する装置に適用される、直流源を保護する方法が更に提供される。直流源を保護する方法は、直流源から出力される電気エネルギーをハイカップドライバ回路により蓄積し、イネーブル信号をハイカップドライバ回路により受信し、そのイネーブル信号及び内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて駆動信号をハイカップドライバ回路により発生し、及びイネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合には駆動信号に基づいてスイッチング装置を周期的にスイッチングオンすることを含む。
【００１９】
[0019]好ましくは、ハイカップドライバ回路は、電圧制限回路及びドライバ回路を備えている。直流源から出力される電気エネルギーをハイカップドライバ回路により蓄積し、イネーブル信号をハイカップドライバ回路により受信し、及びそのイネーブル信号及び内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて駆動信号をハイカップドライバ回路により発生する前記プロセスは、直流源から出力される電気エネルギーを電圧制限回路により蓄積し、内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて供給電圧を電圧制限回路により発生し、イネーブル信号をドライバ回路により受信し、スイッチングオンされるべきスイッチング装置を制御するための駆動信号を駆動回路により発生し、そしてイネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であり且つ供給電圧が第１のプリセット条件を満足する場合には内部に蓄積された電気エネルギーを消費し、及びイネーブル信号がＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であるか又は供給電圧が第２のプリセット条件を満足する場合にはスイッチングオフされるべきスイッチング装置を制御するための駆動信号を発生することを含む。
【００２０】
[0020]好ましくは、第１のプリセット条件は、供給電圧がプリセット保護電圧上限以上というものである。第２のプリセット条件は、供給電圧がプリセット保護電圧下限未満というものである。
【００２１】
[0021]好ましくは、直流源を保護する装置は、更に、直列回路を備えている。直流源を保護する方法は、更に、駆動信号に基づいてスイッチング装置を周期的にスイッチングオンするプロセスにおいて、スイッチング装置がスイッチオンされる場合に、直流源を保護する装置の出力端子に接続された電気的装置の入力端子に蓄積されたエネルギーを直列回路により消費することを含む。
【００２２】
[0022]本開示による直流源を保護する装置では、直流源から出力される電気エネルギーが蓄積され、そしてイネーブル信号がハイカップドライバ回路により受信される。イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合には、内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて駆動信号が発生される。駆動信号に基づいてスイッチング装置を周期的にスイッチングオンすることにより、直流源の出力電圧が周期的に短絡される。それ故、電子スイッチを駆動する最小必要電圧が直流源の出力電圧により連続的に供給される必要があることで生じる従来技術の大きな導通ロスの問題が回避される。
【００２３】
[0023]従来技術及び本開示の実施形態における技術的解決策を明確に示すために、従来技術又は本開示の実施形態の説明に使用される図面を以下に簡単に説明する。明らかに、以下に述べる図面は、本開示の幾つかの実施形態を単に示すに過ぎず、当業者であれば、創造性の努力なしにこれらの図面に基づいて他の図面を得ることができよう。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】従来技術において直流源を保護する装置の回路図である。
【図２】本開示の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図３】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図４】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図５】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図６】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図７】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図８】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図９】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図１０】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図１１】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図１２】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図１３】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の概略構造図である。
【図１４】本開示の別の実施形態により直流源を保護する装置の信号タイミング図である。
【図１５】本開示の実施形態により直流源を保護する方法のフローチャートである。
【図１６】本開示の別の実施形態により直流源を保護する方法のフローチャートである。
【図１７】本開示の別の実施形態により直流源を保護する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
[0041]本開示の目的、技術的解決策及び効果を良く理解するため、本開示は、添付図面及び実施形態に関連して更に説明される。
【００２６】
[0042]従来技術における大きな導通ロスの前記技術的問題に対処するために、本開示により直流（ＤＣ）源を保護する装置が提供される。
【００２７】
[0043]図２に示したように、ＤＣ源を保護する装置は、ハイカップドライバ回路１００及びスイッチング装置２００を備えている。ハイカップドライバ回路１００の電源端子は、ＤＣ源の正の出力端子及び負の出力端子に各々接続される。ハイカップドライバ回路１００の入力端子は、イネーブル信号を受信する。スイッチング装置２００の制御端子は、ハイカップドライバ回路１００の出力端子に接続される。スイッチング装置２００の第１端子は、ＤＣ源の正の出力端子に接続され、スイッチング装置の第１端子とＤＣ源の正の出力端子との間の接続点は、ＤＣ源を保護する装置の正の出力端子である。スイッチング装置２００の第２端子は、ＤＣ源の負の出力端子に接続され、スイッチング装置の第２端子とＤＣ源の負の出力端子との間の接続点は、ＤＣ源を保護する装置の負の出力端子である。
【００２８】
[0044]特定の動作原理は、次の通りである。
【００２９】
[0045]ハイカップドライバ回路１００は、ＤＣ源の出力端子から電力供給を得、ＤＣ源から出力された電気エネルギーを蓄積し、そしてイネーブル信号を受信する。イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合には、ＤＣ源を保護する装置は、保護状態にある。ハイカップドライバ回路１００は、内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて駆動信号を発生し出力する。スイッチング装置２００は、駆動信号により制御されて、ＤＣ源の出力端子短絡するように機能し、従って、ＤＣ源の出力電圧は、安全範囲に制限される。
【００３０】
[0046]ＤＣ源の出力端子が短絡された後はハイカップドライバ回路１００のための電力供給を実際上行うことができないので、ハイカップドライバ回路１００は、前もって内部に蓄積された電気エネルギーを使用して動作を続行する。スイッチング装置２００は、蓄積された電気エネルギーがスイッチング装置２００を駆動するのに不充分となるまでは、ハイカップドライバ回路１００によりスイッチオフされない。その後、ＤＣ源の出力電圧が上昇して、ハイカップドライバ回路１００へ電力を供給し続ける。また、ハイカップドライバ回路１００は、エネルギーを蓄積するときにＤＣ源の出力電圧の上昇率も制限する。スイッチング装置２００は、ハイカップドライバ回路１００により充分な電気エネルギーが蓄積されるまで再びスイッチオンされない。ＤＣ源の出力端子は、再び短絡される。前記ステップを繰り返すことで、スイッチング装置２００の周期的なスイッチングが実現され、従って、ＤＣ源の出力電圧は、周期的に短絡され、安全範囲内に入るように制御される。
【００３１】
[0047]ＤＣ源を保護する装置のイネーブル信号がＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であり、即ち装置が無効である場合には、ハイカップドライバ回路１００は、スイッチング装置２００をターンオフし、従って、ＤＣ源は、電圧を通常に出力する。
【００３２】
[0048]この実施形態によりＤＣ源を保護する装置では、前記プロセスに基づいてスイッチング装置２００を周期的にスイッチングオンすることで、ＤＣ源の出力電圧が周期的に短絡される。それ故、電子スイッチを駆動する最小必要電圧がＤＣ源の出力電圧により連続的に供給される必要があることで生じる従来技術における大きな導通ロスの問題が回避される。
【００３３】
[0049]更に、実際には、ＤＣ源は、単一の光起電モジュールであるか、或いは直列又は並列に接続された光起電モジュールのセットであり、そして短絡により出力保護を実施できる他のＤＣ源でもよい。ＤＣ源を保護する装置の出力端子に接続される電気的装置は、インバータ又は他の装置である。それらは、ここでは特に限定されない。ＤＣ源を保護する装置で、上述した原理によりＤＣ源を安全モードに入れることのできる装置は、本開示の保護範囲内に包含される。
【００３４】
[0050]図２に基づく別の実施形態において、ハイカップドライバ回路１００は、図３に示すように、電圧制限回路１０１及びドライバ回路１０２を含む。
【００３５】
[0051]電圧制限回路１０２の入力端子は、ハイカップドライバ回路１００の電源端子である。ドライバ回路１０２の第１入力端子は、ハイカップドライバ回路１００の入力端子である。ドライバ回路１０２の第２入力端子は、電圧制限回路１０１の出力端子に接続される。ドライバ回路１０２の第３入力端子は、ＤＣ源の負の出力端子に接続される。ドライバ回路１０２の出力端子は、ハイカップドライバ回路１００の出力端子である。
【００３６】
[0052]電圧制限回路１０１は、ＤＣ源から出力される電気エネルギーを蓄積し、そして内部に記憶された電気エネルギーに基づいて供給電圧を発生するように構成される。ドライバ回路１０２は、イネーブル信号を受信し、スイッチオンされるべきスイッチング装置２００を制御するための駆動信号を発生し、そしてイネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であって且つ供給電圧が第１のプリセット条件を満足する場合には内部に蓄積された電気エネルギーを消費し、及びイネーブル信号がＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であるか又は供給電圧が第２のプリセット条件を満足する場合にはスイッチオフされるべきスイッチング装置２００を制御するための駆動信号を発生するように構成される。
【００３７】
[0053]好ましくは、図４に示すように、電圧制限回路１０１は、第１ダイオードＤ１、第１キャパシタＣ１、第１抵抗器Ｒ１、ツェナーダイオードＤ２、第２キャパシタＣ２、第２抵抗器Ｒ２、及び第３キャパシタＣ３を含む。第１ダイオードＤ１のアノードは、ＤＣ源の正の出力端子に接続される。第１ダイオードＤ１のカソードは、第１キャパシタＣ１の第１端子、第１抵抗器Ｒ１の第１端子、及び第２キャパシタＣ２の第１端子に接続される。第１キャパシタＣ１の第２端子、ツェナーダイオードＤ２のアノード、及び第３キャパシタＣ３の第２端子は、ＤＣ源の負の出力端子に接続される。第１抵抗器Ｒ１の第２端子は、第２キャパシタＣ２の第２端子、ツェナーダイオードＤ２のカソード、及び第２抵抗器Ｒ２の第１端子に接続される。第２抵抗器Ｒ２の第２端子は、第３キャパシタＣ３の第１端子に接続され、第２抵抗器の第２端子と第３キャパシタの第１端子との間の接続点は、電圧制限回路の出力端子である。
【００３８】
[0054]任意であるが、図４に基づく電圧制限回路は、更に、図５に示したように、第１スイッチングトランジスタＱ１を含む。第１スイッチングトランジスタＱ１は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ又はトライオードである。特定の実施において、第１スイッチングトランジスタＱ１は、他の電子スイッチでもよく、これは、特にここに限定されず、本出願の範囲内に包含されるものである。第１スイッチングトランジスタＱ１の入力端子は、第１ダイオードＤ１のカソードと、第１キャパシタＣ１と、第１抵抗Ｒ１と、第２キャパシタＣ２との間の接続点に接続される。第１スイッチングトランジスタＱ１の制御端子は、ツェナーダイオードＤ２のカソードと、第１抵抗器Ｒ１と、第２キャパシタＣ２との間の接続点に接続される。第１スイッチングトランジスタＱ１の出力端子は、第２抵抗器Ｒ２を経て第３キャパシタＣ３の第１端子に接続される。
【００３９】
[0055]好ましくは、図４又は図５に示すように、ドライバ回路１０２は、アンダーボルテージロックアウト（ＵＶＬＯ）を実現できるドライバチップＵ１であるか、又は特定の実施においてＵＶＬＯ機能を伴う個別コンポーネントのセットである。これは、本出願により限定されず、適応環境により決定される。
【００４０】
[0056]図４又は図５に示すように、スイッチング装置２００は、第２スイッチングトランジスタＱ２を含む。第２スイッチングトランジスタＱ２は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ又はトライオードである。特定の実施において、第２スイッチングトランジスタＱ２は、他の電子スイッチでもよく、これは、特にここに限定されず、本出願の範囲内に包含されるものである。
【００４１】
[0057]或いはまた、図６に示すように、スイッチング装置２００は、第２スイッチングトランジスタＱ２、第１インダクタＬ１、及び第３抵抗器Ｒ３を含む。第１インダクタＬ１は、第３抵抗器Ｒ３と並列に接続され、第１インダクタＬ１と第３抵抗器Ｒ３との間の第１の並列接続点は、スイッチング装置の第１端子であり、そして第１インダクタＬ１と第３抵抗器Ｒ３との間の第２の並列接続点は、第２スイッチングトランジスタＱ２の入力端子である。第２スイッチングトランジスタＱ２の制御端子は、スイッチング装置の制御端子である。第２スイッチングトランジスタＱ２の出力端子は、スイッチング装置の第２端子である。
【００４２】
[0058]或いはまた、図６に基づくスイッチング装置２００は、更に、図７に示すように、第３ダイオードＤ３を含む。第３ダイオードＤ３のカソードは、第１の並列接続点に接続される。第３ダイオードＤ３のアノードは、第２スイッチングトランジスタＱ２の出力端子に接続される。
【００４３】
[0059]或いはまた、図８に示すように、スイッチング装置２００は、スイッチング装置２００は、第２スイッチングトランジスタＱ２、第３スイッチングトランジスタＱ３、及び第３抵抗器Ｒ３を含む。第３スイッチングトランジスタＱ３は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、トライオード又はサイリスタである。特定の実施において、第３スイッチングトランジスタＱ３は、他の電子的スイッチでもよく、これは、特にここで限定されず、本出願の範囲内に包含される。第３スイッチングトランジスタＱ３の入力端子は、第３抵抗器Ｒ３の第２端子に接続される。第３抵抗器Ｒ３の第１端子は、第２スイッチングトランジスタＱ２の入力端子に接続され、第３抵抗器の第１端子と、第２スイッチングトランジスタの入力端子との間の接続点は、スイッチング装置の第１端子である。第２スイッチングトランジスタＱ２の出力端子は、第３スイッチングトランジスタＱ３の出力端子に接続され、第２スイッチングトランジスタの出力端子と第３スイッチングトランジスタの出力端子との間の接続点は、スイッチング装置の第２端子である。第２スイッチングトランジスタＱ２の制御端子及び第３スイッチングトランジスタＱ３の制御端子は、スイッチング装置の制御端子に各々接続される。駆動信号は、第１信号及び第２信号を含む。第１信号は、イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合には周期的にスイッチオンされるべき第３スイッチングトランジスタＱ３を制御する信号であり、そして第２信号は、ＤＣ源の出力電圧がプリセットスレッシュホールドより下がったときに周期的にスイッチオンされるべき第２スイッチングトランジスタＱ２を制御する信号である。
【００４４】
[0060]特定用途において、ＤＣ源の出力端子が短絡される瞬間に、第３スイッチ管Ｑ３は、ハイカップドライバ回路１００から出力される第１信号によりスイッチオンされるべく制御される。ＤＣ源を保護する装置の出力電圧は、徐々に低下する。ＤＣ源の出力電圧がプリセットスレッシュホールドより下がると、第２スイッチ管Ｑ２は、第２信号によりスイッチオンされるべく制御される。このように、第２スイッチ管Ｑ２がスイッチオンされる瞬間に第２スイッチ管Ｑ２により耐えられる電流は、徐々に低下する。
【００４５】
[0061]ＤＣ源と、ＤＣ源を保護する装置の出力端子に接続された電気的装置との間に何の装置も設けられず、且つＤＣ源がワイヤを経て電気的装置に接続される場合には、保護を伴わない通常動作状態における効率ロスが低く、従って、装置全体の効率が高くなる。
【００４６】
[0062]図３に示す電圧制限回路１０１は、電圧を制限するように構成された任意の回路でよいことに注意されたい。図４及び図５は、電圧制限方法の幾つかを示すに過ぎない。実際の実施において、ツェナーダイオード及び抵抗器は、電圧を制限するのに使用される（電圧調整とも称される）。或いはまた、スイッチング電源又は他のリニア電源を使用して電圧を制限してもよい。供給電圧を通常範囲に制限できる電圧制限回路は、本開示の保護の範囲内に包含され、これは、特にここで限定されない。図３に示すドライブ回路１０２は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、又はトライオードドライバチップである。或いはまた、個別コンポーネントを使用して同様の機能を実現してもよい。電子スイッチの各々は、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、トライオード、電界効果トランジスタ、又は他の半導体装置でよく、これは、特にここで限定されず、本出願の範囲内に包含される。
【００４７】
[0063]図９に示すように、本開示の別の実施形態において、ＤＣ源を保護する装置は、更に、直列回路３００を備えている。直列回路３００は、図９に示すように、スイッチング装置２００の第１端子と、ＤＣ源を保護する装置の正の出力端子との間に接続される。或いはまた、直列回路３００は、図示されていないが、スイッチング装置２００の第２端子と、ＤＣ源を保護する装置の負の出力端子との間に接続されてもよい。直列回路３００は、スイッチング装置２００がスイッチオンされた場合には、ＤＣ源を保護する装置の出力端子に接続された電気的装置の入力端子に蓄積されたエネルギーを消費するように構成される。或いはまた、直列回路３００は、スイッチング装置２００がスイッチオフされる場合には、ＤＣ源及び電気的装置を接続するように構成される。
【００４８】
[0064]図１０及び図１１に示すように、直列回路３００は、並列に接続された第３ダイオードＤ３及び第３抵抗器Ｒ３を含む。第３ダイオードＤ３のアノードは、図１０に示すように、ＤＣ源の正の出力端子とスイッチング装置２００との間の接続点に接続され、そして第３ダイオードＤ３のカソードは、ＤＣ源を保護する装置の正の出力端子である。或いはまた、第３ダイオードＤ３のカソードは、図１１に示すように、ＤＣ源の負の出力端子とスイッチング装置２００との間の接続点に接続され、そして第３ダイオードＤ３のアノードは、ＤＣ源を保護する装置の負の出力端子である。
【００４９】
[0065]或いはまた、図１２及び図１３に示すように、直列回路３００は、並列に接続された第１インダクタＬ１及び第３抵抗器Ｒ３を含む。図１２に示すように、第１インダクタＬ１と第３抵抗器Ｒ３との間の第１接続点は、ＤＣ源の負の出力端子とスイッチング装置２００との間の接続点に接続され、そして第１インダクタＬ１と第３抵抗器Ｒ３との間の第２接続点は、ＤＣ源を保護する装置の正の出力端子である。或いはまた、図１３に示すように、第１インダクタＬ１と第３抵抗器Ｒ３との間の第１接続点は、ＤＣ源の負の出力端子とスイッチング装置との間の接続点に接続され、そして第１インダクタＬ１と第３抵抗器Ｒ３との間の第２接続点は、ＤＣ源を保護する装置の負の出力端子である。
【００５０】
[0066]図２から８に示すＤＣ源を保護する装置では、ＤＣ源と、ＤＣ源を保護する装置の出力端子に接続される電気的装置との間には何の装置も設けられず、そしてＤＣ源は、ワイヤを経て電気的装置に接続される。保護を伴わない通常の動作状態における効率ロスは低く、従って、装置全体の効率は高い。しかしながら、ＤＣ源の出力が短絡された瞬間に、スイッチング装置２００は、大きな電流に耐えることになる。それ故、スイッチング装置２００は、大きな電流に耐える能力をもたねばならない。
【００５１】
[0067]図９から１３に示すＤＣ源を保護する装置では、電気的装置の入力端子においてキャパシタに蓄積されたエネルギーが直列回路３００によって消費される。スイッチング装置２００がスイッチオンされる瞬間に、スイッチング装置２００が耐える電流が低下する。更に、スイッチング装置２００がスイッチオフされた場合には、電気的装置が通常の動作となるよう保証するようにＤＣ源及び電気的装置が接続される。
【００５２】
[0068]図１０から１３は、例示に過ぎず、電圧制限回路１０１、ドライバ回路１０２及びスイッチング装置２００の特定の実施と、直列回路３００の接続モードとの間の関係を表わすものではない。この関係は、図１０から１３に示されたものにより限定されない。図４から８及び図１０から１３を結合することは、本開示の保護の範囲内に包含され、これは、ここでは説明しない。
【００５３】
[0069]図１０は、例示として考えられる。
【００５４】
[0070]通常の場合、イネーブル信号は、ＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である。この場合、ＤＣ源は、通常、第３ダイオードＤ３及び第３抵抗器Ｒ３を通して電気的装置に電力を供給する。第３抵抗器Ｒ３に流れる電流は、一般的に、第３ダイオードＤ３に流れる電流よりかなり小さいので、第３ダイオードＤ３がこの場合の電流路をなすと考えられる。第１キャパシタＣ１は、第１ダイオードＤ１を通してＤＣ源の出力電圧により充電され、従って、第１キャパシタＣ１の電圧は、最終的に、ＤＣ源の出力電圧に接近する。
【００５５】
[0071]また、第１抵抗器Ｒ１、第２キャパシタＣ２、第２ダイオードＤ２、及び第１スイッチＱ１は、ドライバチップＵ１の最大入力電圧を制限する。この場合、最大入力電圧は、ドライバチップＵ１の通常電圧範囲内にあるが、ドライバチップＵ１は、低いレベルで出力し、そして第２スイッチングトランジスタＱ２は、イネーブル信号がＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であるから、スイッチオフされる。
【００５６】
[0072]ＤＣ源を短絡すべきときイネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であるとする。この場合、ＤＣ源の出力電圧がプリセット電圧Ｕｓより高ければ（Ｕｓ＜必要電圧）、電圧制限回路１０１は、第１のプリセット条件（プリセット保護電圧上限ＵＨより高い）を満足する供給電圧をドライバチップＵ１へ出力する。ドライバチップＵ１の供給電圧は通常動作範囲内であるから、高いレベルが出力される。第２スイッチングトランジスタＱ２がスイッチオンされ、従って、ＤＣ源は、直ちに短絡する。短絡期間中に、第１ダイオードＤ１及び第３ダイオードＤ３は逆にカットオフされ、第１キャパシタＣ１は、第１スイッチＱ１を経てドライバチップＵ１へ電力を供給し続ける。ＤＣ源の出力電圧は、低い範囲に維持される一方、第１キャパシタＣ１の電圧が低下される。電気的装置の入力端子のキャパシタは、第３抵抗器Ｒ３を通してゆっくり放電され、そして電圧は、徐々に低下する。
【００５７】
[0073]ＤＣ源の出力電圧は、ＤＣ源が短絡した後に低い値に制限され、そしてドライブチップＵ１は、電圧制限回路１０１の第１キャパシタＣ１及び第３キャパシタＣ３により給電される。第１キャパシタＣ１の電圧がある値に低下すると、第３キャパシタＣ３の電圧が第２のプリセット条件（例えば、ドライバチップＵ１のプリセット保護電圧下限ＵＬより低い）を満足する。ドライバチップＵ１は、低いレベルを出力し、そして第２スイッチングトランジスタＱ２がスイッチオフされる。
【００５８】
[0074]第２スイッチＱ２がスイッチオフされた後に、ＤＣ源の出力電圧が上昇する。この場合、第１キャパシタＣ１は、ＤＣ源により第１ダイオードＤ１を通して充電される。電気的装置は、ＤＣ源により第３ダイオードＤ３及び第３抵抗器Ｒ３を通して給電される。ＤＣ源の出力電圧の上昇率は、第１キャパシタＣ１がある電圧値に充電されるまで制限される。この場合、第３キャパシタＣ３の電圧は、ドライバチップＵ１のプリセット保護電圧上限ＵＨより高い。第１のプリセット条件が再び満足され、そして前記プロセスが繰り返される。最終的に、ＤＣ源の出力電圧は、周期的に短絡され、そしてＤＣ源は、安全モードに入る。第２のスイッチ管Ｑ２がスイッチオフされると、ＤＣ源の出力電圧が電圧制限回路１０１の当該部分に電力を供給し、そして第２スイッチングトランジスタＱ２の次のスイッチオンの準備をする。
【００５９】
[0075]イネーブル信号がいつでもＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である信号へ変化する場合には、ドライバチップＵ１が低いレベルを出力し、そして第２スイッチングトランジスタＱ２がスイッチオフされる。ＤＣ源の出力電圧は、通常に出力される。
【００６０】
[0076]図１４は、対応する信号タイミング図である。ｔ０からｔ１まで、イネーブル信号は、１であり、即ちＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である。第２スイッチングトランジスタＱ２及び第３ダイオードＤ３は、交互にスイッチオンされる。ＤＣ源の出力電圧は、安全電圧範囲内に維持される。ｔ１からｔ２まで、イネーブル信号は、０であり、即ちＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である。第２スイッチングトランジスタＱ２は、スイッチオフされ、そして第３ダイオードＤ３は、スイッチオンされる。ＤＣ源の出力電圧は、ゆっくり上昇する。ｔ２からｔ３まで、ＤＣ源の出力電圧は不変である。ｔ３からｔ４まで、イネーブル信号は、１であり、即ちＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である。第２スイッチングトランジスタＱ２はスイッチオンされ、そして第３ダイオードＤ３は逆方向にカットオフされる。ＤＣ源の出力電圧は、第３抵抗器Ｒ３により減衰を開始する。
【００６１】
[0077]図４から８、図１１、図１２及び図１３の原理は、上述したものと同様であり、ここでは説明しない。
【００６２】
[0078]図１５に示すように、本開示の別の実施形態では、ＤＣ源を保護する方法であって、図２に示すＤＣ源を保護する装置に適用される方法が提供される。ＤＣ源を保護する方法は、ステップＳ１０１及びＳ１０２を含む。
【００６３】
[0079]ステップＳ１０１において、ハイカップドライバ回路は、ＤＣ源から出力される電気エネルギーを蓄積し、イネーブル信号を受信し、そしてそのイネーブル信号及び内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて駆動信号を発生する。
【００６４】
[0080]ステップＳ１０２において、スイッチング装置は、イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合には駆動信号に基づいて周期的にスイッチオンされる。
【００６５】
[0081]この実施形態によるＤＣ源を保護する方法では、前記プロセスに基づいてスイッチング装置２００を周期的にスイッチオンすることにより、ＤＣ源の出力電圧が周期的に短絡される。それ故、電子スイッチを駆動する最小必要電圧がＤＣ源の出力電圧によって連続的に供給される必要があることで生じる従来技術の大きな導通ロスの問題が回避される。
【００６６】
[0082]好ましくは、ハイカップドライバ回路は、電圧制限回路及びドライバ回路を含む。図１６に示すように、ステップＳ１０１は、ステップＳ１１１及びＳ１１２を含む。
【００６７】
[0083]ステップＳ１１１において、電圧制限回路は、ＤＣ源から出力される電気エネルギーを蓄積し、そして内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて供給電圧を発生する。
【００６８】
[0084]ステップＳ１１２において、ドライバ回路は、イネーブル信号を受信し、ドライバ回路は、そのイネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であり且つ供給電圧が第１のプロセット条件を満足する場合には、スイッチオンされるべきスイッチング装置を制御する駆動信号を発生し、そして内部に蓄積された電気エネルギーを消費し、及びドライバ回路は、イネーブル信号がＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であるか又は供給電圧が第２のプリセット条件を満足する場合には、スイッチオフされるべきスイッチング装置を制御する駆動信号を発生する。
【００６９】
[0085]好ましくは、第１のプリセット条件は、供給電圧がプリセット保護電圧上限以上であるとのことであり、そして第２のプリセット条件は、供給電圧がプリセット保護電圧下限未満であるとのことである。
【００７０】
[0086]好ましくは、ＤＣ源を保護する装置は、更に、直列回路を備えている。そして、ＤＣ源を保護する方法は、更に、図１７に示すように、ステップＳ１０２と同時に実行されるステップＳ１０３を含む。
【００７１】
[0087]ステップ１０３において、スイッチング装置がスイッチオンされた場合には、ＤＣ源を保護する装置の出力端子に接続された電気的装置の入力端子に蓄積されたエネルギーが直列回路により消費される。
【００７２】
[0088]上述したものと同じ特定の動作原理の詳細は、ここでは説明しない。
【００７３】
[0089]前記説明は、本開示の好ましい実施形態に過ぎず、本開示をそれに限定するものではない。当業者であれば、それら実施形態の種々の変更が明らかであり、ここに定義された一般的な原理は、本開示の精神又は範囲から逸脱せずに他の実施形態で実施されてもよい。本開示の精神及び範囲内でなされる変更、等効物及び修正は、本開示の保護の範囲内に包含されねばならない。
［発明の項目］
［項目１］
ハイカップドライバ回路(100)及びスイッチング装置(200)を備えた、直流源を保護する装置であって、
前記ハイカップドライバ回路(100)の電源端子が、前記直流源の正の出力端子及び負の出力端子に各々接続され、
前記ハイカップドライバ回路(100)の入力端子が、イネーブル信号を受信し、
前記ハイカップドライバ回路(100)が、前記直流源から出力された電気エネルギーを蓄積し、前記イネーブル信号を受信し、前記イネーブル信号、及び内部に蓄積された前記電気エネルギーに基づき駆動信号を発生するように構成され、
前記スイッチング装置(200)の制御端子が、前記ハイカップドライバ回路(100)の出力端子に接続され、
前記スイッチング装置(200)の第１端子が、前記直流源の正の出力端子に接続され、前記スイッチング装置(200)の第１端子と前記直流源の正の出力端子との間の接続点が、前記直流源を保護する装置の正の出力端子であり、
前記スイッチング装置(200)の第２端子が、前記直流源の負の出力端子に接続され、前記スイッチング装置(200)の第２端子と前記直流源の負の出力端子との間の接続点が、前記直流源を保護する装置の負の出力端子であり、
前記スイッチング装置(200)が、前記イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合に前記駆動信号に基づいて周期的に切り換えられるように構成される、直流源を保護する装置。
［項目２］
前記ハイカップドライバ回路(100)が、電圧制限回路(101)及びドライバ回路(102)を備え、
前記電圧制限回路(101)の入力端子が、前記ハイカップドライバ回路(100)の電源端子であり、
前記電圧制限回路(101)が、前記直流源から出力された電気エネルギーを蓄積し、内部に蓄積された電気エネルギーに基づき供給電圧を発生するように構成され、
前記ドライバ回路(102)の第１入力端子が、前記ハイカップドライバ回路(100)の入力端子であり、
前記ドライバ回路(102)の第２入力端子が、前記電圧制限回路(101)の出力端子に接続され、
前記ドライバ回路(102)の第３入力端子が、前記直流源の負の出力端子に接続され、
前記ドライバ回路(102)の出力端子が、前記ハイカップドライバ回路(100)の出力端子であり、
前記ドライバ回路(102)は、
前記イネーブル信号を受信するように構成され、
前記イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であり且つ供給電圧が第１のプリセット条件を満足する場合には、スイッチオンされるべきスイッチング装置(200)を制御する駆動信号を発生し、内部に蓄積された電気エネルギーを消費するように構成され、
前記イネーブル信号がＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であるか又は供給電圧が第２のプリセット条件を満足する場合には、スイッチオフされるべきスイッチング装置(200)を制御する駆動信号を発生するように構成される、項目１に記載の直流源を保護する装置。
［項目３］
前記電圧制限回路(101)が、第１ダイオード(D1)、第１キャパシタ(C1)、第１抵抗器(R1)、ツェナーダイオード(D2)、第２キャパシタ(C2)、第２抵抗器(R2)、及び第３キャパシタ(C3)を含み、
前記第１ダイオード(D1)のアノードが、前記直流源の正の出力端子に接続され、
前記第１ダイオード(D1)のカソードが、第１キャパシタ(C1)の第１端子、第１抵抗器(R1)の第１端子、及び第２キャパシタ(C2)の第１端子に接続され、
前記第１キャパシタ(C1)の第２端子、ツェナーダイオード(D2)のアノード、及び第３キャパシタ(C3)の第２端子が、前記直流源の負の出力端子に接続され、
前記第１抵抗器(R1)の第２端子が、第２キャパシタ(C2)の第２端子、ツェナーダイオード(D2)のカソード、及び第２抵抗器(R2)の第１端子に接続され、
前記第２抵抗器(R2)の第２端子が、第３キャパシタ(C3)の第１端子に接続され、前記第２抵抗器の第２端子と第３キャパシタの第１端子との間の接続点が、前記電圧制限回路(101)の出力端子である、項目２に記載の直流源を保護する装置。
［項目４］
前記電圧制限回路(101)が、更に、第１スイッチングトランジスタ(Q1)を含み、前記第１スイッチングトランジスタ(Q1)が、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ又はトライオードであり、
前記第１スイッチングトランジスタ(Q1)の入力端子が、第１ダイオード(D1)のカソードと第１キャパシタ(C1)と第１抵抗器(R1)と第２キャパシタ(C2)との間の接続点に接続され、
前記第１スイッチングトランジスタ(Q1)の制御端子が、ツェナーダイオード(D2)のカソードと第１抵抗器(R1)と第２キャパシタ(C2)との間の接続点に接続され、
前記第１スイッチングトランジスタ(Q1)の出力端子が、第２抵抗器(R2)を経て第３キャパシタ(C3)の第１端子に接続される、項目３に記載の直流源を保護する装置。
［項目５］
前記ドライバ回路(102)が、ドライバチップであり、又はアンダーボルテージロックアウトを実現できる個別コンポーネントのセットである、項目２に記載の直流源を保護する装置。
［項目６］
前記スイッチング装置(200)が、第２スイッチングトランジスタ(Q2)を含み、前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)が、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ又はトライオードである、項目１に記載の直流源を保護する装置。
［項目７］
前記スイッチング装置(200)が、第２スイッチングトランジスタ(Q2)、第１インダクタ(L1)、及び第３抵抗器(R3)を含み、
前記第１インダクタ(L1)が、前記第３抵抗器(R3)と並列に接続され、前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第１の並列接続点が、前記スイッチング装置(200)の第１端子であり、前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第２の並列接続点が、前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の入力端子に接続され、
前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の制御端子が、前記スイッチング装置(200)の制御端子であり、
前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の出力端子が、前記スイッチング装置(200)の第２端子である、項目１に記載の直流源を保護する装置。
［項目８］
前記スイッチング装置(200)が、更に、第３ダイオード(D3)を含み、
前記第３ダイオード(D3)のカソードが、前記第１の並列接続点に接続され、
前記第３ダイオード(D3)のアノードが、前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の出力端子に接続される、項目７に記載の直流源を保護する装置。
［項目９］
前記スイッチング装置(200)が、第２スイッチングトランジスタ(Q2)、第３スイッチングトランジスタ(Q3)、及び第３抵抗器(R3)を含み、前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)が、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ、電界効果トランジスタ、トライオード又はサイリスタであり、
前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)の入力端子が、第３抵抗器(R3)の第２端子に接続され、
前記第３抵抗器(R3)の第１端子が、前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の入力端子に接続され、前記第３抵抗器(R3)の第１端子と前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の入力端子との間の接続点が、前記スイッチング装置(200)の第１端子であり、
前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の出力端子が、前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)の出力端子に接続され、前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の出力端子と前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)の出力端子との間の接続点が、前記スイッチング装置(200)の第２端子であり、
前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)の制御端子及び前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)の制御端子の各々が、前記スイッチング装置(200)の制御端子であり、
前記駆動信号が、第１信号及び第２信号を含み、
前記第１信号が、前記イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合に周期的にスイッチオンされるべき前記第３スイッチングトランジスタ(Q3)を制御する信号であり、
前記第２信号が、前記直流源の出力電圧がプリセットスレッシュホールドより下がったときに周期的にスイッチオンされるべき前記第２スイッチングトランジスタ(Q2)を制御する信号である、項目１に記載の直流源を保護する装置。
［項目１０］
直列回路(300)を更に備え、
前記直列回路(300)が、前記スイッチング装置(200)の第１端子と、前記直流源を保護する装置の正の出力端子との間に接続され、又は、前記直列回路(300)が、前記スイッチング装置(200)の第２端子と、前記直流源を保護する装置の負の出力端子との間に接続され、
前記直列回路(300)は、前記スイッチング装置(200)がスイッチオンされる場合には前記直流源を保護する装置の出力端子に接続された電気的装置の入力端子に蓄積されたエネルギーを消費するように構成され、又は、前記直列回路(300)は、前記スイッチング装置(200)がスイッチオフされる場合には前記直流源を電気的装置に接続するように構成される、項目１〜９のいずれか一項に記載の直流源を保護する装置。
［項目１１］
前記直列回路(300)が、並列に接続された第３ダイオード(D3)及び第３抵抗器(R3)を含み、
前記第３ダイオード(D3)のアノードが、前記直流源の正の出力端子と前記スイッチング装置(200)との間の接続点に接続され、前記第３ダイオード(D3)のカソードが、前記直流源を保護する装置の正の出力端子であり、
前記第３ダイオード(D3)のカソードが、前記直流源の負の出力端子と前記スイッチング装置(200)との間の接続点に接続され、前記第３ダイオード(D3)のアノードが、前記直流源を保護する装置の負の出力端子である、項目１０に記載の直流源を保護する装置。
［項目１２］
前記直列回路(300)が、並列に接続された第１インダクタ(L1)及び第３抵抗器(R3)を含み、
前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第１接続点が、前記直流源の正の出力端子と前記スイッチング装置(200)との間の接続点に接続され、前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第２接続点が、前記直流源を保護する装置の正の出力端子であり、又は、
前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第１接続点が、前記直流源の負の出力端子と前記スイッチング装置(200)との間の接続点に接続され、前記第１インダクタ(L1)と第３抵抗器(R3)との間の第２接続点が、前記直流源を保護する装置の負の出力端子である、項目１０に記載の直流源を保護する装置。
［項目１３］
項目１に記載の直流源を保護する装置に適用される直流源を保護する方法であって、
前記直流源から出力される電気エネルギーをハイカップドライバ回路により蓄積するステップと、
イネーブル信号を前記ハイカップドライバ回路により受信するステップと、
前記イネーブル信号及び内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて駆動信号をハイカップドライバ回路により発生するステップと、
前記イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号である場合には前記駆動信号に基づいてスイッチング装置を周期的にスイッチングオンするステップと、
を含む方法。
［項目１４］
前記ハイカップドライバ回路が、電圧制限回路及びドライバ回路を備え、
前記直流源から出力される電気エネルギーをハイカップドライバ回路により蓄積し、イネーブル信号をハイカップドライバ回路により受信し、そのイネーブル信号及び内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて駆動信号をハイカップドライバ回路により発生させるプロセスが、
前記直流源から出力される電気エネルギーを電圧制限回路により蓄積するステップと、
内部に蓄積された電気エネルギーに基づいて供給電圧を電圧制限回路により発生するステップと、
イネーブル信号をドライバ回路により受信するステップと、
スイッチングオンされるべきスイッチング装置を制御するための駆動信号を駆動回路により発生し、イネーブル信号がＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であり且つ供給電圧が第１のプリセット条件を満足する場合には内部に蓄積された電気エネルギーを消費するステップと、
イネーブル信号がＮＯＮ−ＯＦＦ−ＥＮＡＢＬＥ信号であるか又は供給電圧が第２のプリセット条件を満足する場合にはスイッチングオフされるべきスイッチング装置を制御するための駆動信号を発生するステップと、
を含む、項目１３に記載の直流源を保護する方法。
［項目１５］
前記第１のプリセット条件が、供給電圧がプリセット保護電圧上限以上というものであり、前記第２のプリセット条件が、供給電圧がプリセット保護電圧下限未満というものである、項目１４に記載の直流源を保護する方法。
［項目１６］
前記直流源を保護する装置が、更に、直列回路を備え、前記直流源を保護する方法が、更に、
駆動信号に基づいてスイッチング装置を周期的にスイッチングオンするプロセスにおいて、スイッチング装置がスイッチオンされる場合に、直流源を保護する装置の出力端子に接続された電気的装置の入力端子に蓄積されたエネルギーを前記直列回路により消費することを含む、項目１３〜１５のいずれか一項に記載の直流源を保護する方法。
【符号の説明】
【００７４】
１００・・・ハイカップドライバ回路、１０１・・・電圧制限回路、１０２・・・ドライバ回路、２００・・・スイッチング装置、３００・・・直列回路、Ｄ１・・・第１ダイオード、Ｄ２・・・ツェナーダイオード、Ｃ１・・・第１キャパシタ、Ｃ２・・・第２キャパシタ、Ｃ３・・・第３キャパシタ、Ｒ１・・・第１抵抗器、Ｒ２・・・第２抵抗器、Ｒ３・・・第３抵抗器、Ｑ１・・・第１スイッチングトランジスタ、Ｑ２・・・第２スイッチングトランジスタ、Ｑ３・・・第３スイッチングトランジスタ、Ｌ１・・・第１インダクタ、Ｕ１・・・ドライバチップ、
【図１】
0006349603.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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