СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОННОЙ СХЕМОЙ, ВКЛЮЧАЮЩЕЙ В СЕБЯ УСТРОЙСТВО ТЕПЛОВОЙ ЗАЩИТЫ, И СООТВЕТСТВУЮЩАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ СХЕМА
METHOD OF MANAGING ELECTRONIC CIRCUIT INCLUDING THERMAL PROTECTION DEVICE AND CORRESPONDING ELECTRONIC CIRCUIT

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к способу управления электронной схемой, оснащенной устройством тепловой защиты, и к соответствующей электронной схеме.
Электронная схема, к которой относится настоящее изобретение, представляет собой, например, схему питания, в которой протекают относительно сильные электрические токи, в частности, схему для управления электродвигателем. Однако настоящее изобретение может также относиться к другим схемам.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Большая часть электронных схем, для которых существует опасность перегрева, включает в себя устройство тепловой защиты, которое предотвращает повреждение из-за чрезмерных температур. При достижении первой предопределенной температуры, причем эта первая температура, конечно, будет меньше, чем рабочая температура, которая будет представлять опасность повреждения соответствующей схемы, схема переключается таким образом, что ее выход находится в так называемом состоянии "высокого импеданса", которое также называется как "третье состояние". Такое состояние может быть связано с разомкнутой схемой, поскольку, когда этот выход подсоединяется к компоненту с низким импедансом, этот компонент не будет влиять на нее. В этом состоянии больше не существует какого-либо электрического тока, протекающего в схеме, и, следовательно, можно понизить температуру схемы.
Когда температура схемы падает ниже предопределенного порога, соответствующего второй температуре, причем эта вторая температура меньше, чем первая вышеупомянутая температура, тепловая защита может прерваться, и схема затем переключается на нормальную работу.
Если повышение температуры, которое вызывает начало процесса тепловой защиты, обусловлено неисправностью, эта неисправность будет отражать повышение температуры в схеме, когда схема снова заработает, если она не устранена. Поэтому это повторно вызовет ряд прерываний работы, за которым последует перезапуск упомянутой схемы.
Эти повторные отключения и запуски могут привести к повреждению электронной схемы. В частности, они вызывают ускоренное ухудшение характеристик упомянутой электронной схемы и, следовательно, уменьшают надежность схемы.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача изобретения состоит в том, чтобы предоставить способ управления и средство для предотвращения чрезмерных отключений и перезапусков электронной схемы для того, чтобы предотвратить преждевременное ухудшение его характеристик. Предпочтительно, используемое средство не приводит к существенному увеличению стоимости электронной схемы.
С этой целью в настоящем изобретении предложен способ управления электронной схемы, включающей в себя устройство тепловой защиты, которое прерывает работу схемы в случае, когда измеренная температура превышает предопределенный порог.
Согласно настоящему изобретению, способ включает в себя следующие этапы, на которых:
подсчитывают число прерываний работы схемы, вызванное устройством тепловой защиты,
прерывают работу схемы в случае, когда число подсчитанных прерываний работы схемы, вызванных устройством тепловой защиты, достигает предопределенного значения, и когда не происходит перезапуска.
Поэтому за счет выполнения этого способа можно ограничить число прерываний и предотвратить возникновение таких прерываний в непрерывном цикле. Максимальное число прерываний выбирается как типичное при ненормальной работе.
В способе, согласно настоящему изобретению, прерывания работы схемы, вызванные устройством тепловой защиты, подсчитываются, например, путем приращения регистра при каждом прерывании работы, вызванном устройством тепловой защиты.
Возможно, что имеет место перезапуск при включении питания электронной схемы.
Настоящее изобретение также относится к электронной схеме, оснащенной устройством тепловой защиты и средством для прерывания работы схемы при достижении предопределенной температуры.
Согласно настоящему изобретению, данная электронная схема дополнительно включает в себя:
счетчик,
средство связи между счетчиком и устройством тепловой защиты, благодаря которому счетчик может показывать число прерываний работы, вызванных устройством тепловой защиты,
средство для прерывания работы электронной схемы в случае, когда число подсчитанных прерываний достигает предопределенного значения, и когда не был выполнен сброс счетчика, и
средство для сброса счетчика.
Когда микроконтроллер контролирует и/или управляет электронной схемой согласно настоящему изобретению, эта схема преимущественно включает в себя интерфейс для связи с микроконтроллером.
Электронная схема согласно изобретению представляют собой, например, схему для управления электродвигателем.
Электронная схема согласно изобретению может включать в себя, например, мост с четырьмя возбуждаемыми транзисторами. В этом альтернативном варианте осуществления электронная схема преимущественно включает в себя, по меньшей мере, один датчик температуры, расположенный вблизи транзистора.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Детали и преимущества настоящего изобретения будут более очевидными после прочтения последующего описания со ссылкой на прилагаемый схематичный чертеж, на котором на одной фигуре показан вариант осуществления электронной схемы согласно настоящему изобретению.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ВОПЛОЩЕНИЯ
На прилагаемой одной фигуре показана электронная схема 2 согласно настоящему изобретению и устройство для контроля и управления, связанное с электронной схемой 2. Устройство контроля и управления, например, в форме компьютера или микрокомпьютера 4 связано со схемой через линию связи 6. Она может представлять собой, например, так называемую линию связи SPI (последовательный периферийный интерфейс), то есть шину для синхронной последовательной передачи данных, которая устанавливает взаимосвязь "ведущее устройство - ведомое устройство" между связанными компонентами. В этом случае, микроконтроллер 4 представляет собой ведущее устройство и посылает данные (инструкции) в электронную схему 2.
В этом случае, предполагается, что электронная схема 2 представляет собой схему для управления электродвигателя 8, такая схема управления может представлять собой, как это проиллюстрировано, схему, в состав которой входит мост, включающий в себя, в традиционной манере, четыре транзистора, которые в этом случае называются как HS1, HS2, LS1 и LS2. Эти транзисторы обычно возбуждают ассиметричным способом. Поэтому HS1 и LS2 будут проводить ток для вращения электродвигателя 8 в одном направлении вращения, тогда как HS2 и LS1 будут проводить ток для вращения электродвигателя 8 в обратном направлении. Работа и преимущества моста известны специалистам в данной области техники, и поэтому подробно не описываются в этом случае. Следует также отметить, что хотя настоящее изобретение особенно подходит к схеме управления электродвигателем, включающей в себя мост, ее применение не ограничивается ни таким типом схемы, ни даже схемой управления электродвигателем.
Питание на электронную схему 2 подается из аккумулятора 10, и она также соединена с землей GND. Мост имеет два выхода, называемых OUT1 и OUT2, как показано на фигуре. Выводы электродвигателя 8, как это иллюстрировано на единственной фигуре, соединены с выходами OUT1 и OUT2.
Как известно, по существу, электронная схема 2 также включает в себя защитное устройство 12 для предотвращения чрезмерной температуры электронной схемы 2. Это защитное устройство 12 связано посредством интерфейса 14 и линии связи 6 с микроконтроллером 4. При обнаружении чрезмерной температуры, устройство 12 прерывает работу электродвигателя 8, как объяснено ниже. Соответствующая информация также отправляется в микроконтроллер 4.
Предполагается, что, по меньшей мере, один из транзисторов HS1, HS2, LS1 или LS2 оснащен датчиком температуры (не показан), причем этот датчик непосредственно устанавливается на соответствующем транзисторе или размещается предпочтительно в непосредственной близости от него. Преимущественно в целях контроля каждый транзистор оснащен своим собственным датчиком температуры. В альтернативном варианте осуществления, чтобы уменьшить стоимость устройства, можно предусмотреть, чтобы четыре транзистора были сгруппированы около центрального датчика температуры. Каждый из датчиков температуры подсоединен к защитному устройству 12. Ниже, посредством примера, приводится краткое описание одного возможного режима работы защитного устройства 12.
Когда датчик температуры обнаруживает, что температура выше, чем предопределенная температура Т1, в течение периода времени, который больше, чем контрольный период времени t1, защитное устройство 12 устанавливает выходы OUT1 и OUT2 в состояние высокого импеданса. С этой целью четыре транзистора HS1 и HS2, LS1 и LS2 блокируются и не проводят какой-либо электрический ток.
Хотя температура, измеренная с помощью датчиков температуры, не падает ниже значения Т2 (<Т1) в течение периода времени, по меньшей мере, равного t2, выходы OUT1 и OUT2 остаются в состоянии высокого импеданса. Напротив, когда измеренная температура остается меньше, чем Т2, в течение периода времени, по меньшей мере, равного t2, защитное устройство 12 перезапускает электродвигатель 8.
Например, в случае короткого замыкания, которое не является полным коротким замыканием, между аккумулятором 10 и выходом, например, OUT1, когда транзистор LS1 является проводящим, это затем вызывает большое увеличение силы тока в электронной схеме 2, и в результате увеличение температуры за счет эффекта Джоуля. Защитное устройство 12 обнаружит это увеличение температуры и инициирует состояние высокого импеданса на выходах OUT1 и OUT2 электронной схемы 2. Поскольку больше никакой ток в ней не протекает, ее температура будет затем постепенно снижаться до тех пор, пока она не станет менее чем Т2 в течение периода времени, больше чем t2 во всех датчиках температуры. Устройство 12 затем прекращает защиту, что приводит к перезапуску электродвигателя 8. Однако хотя короткое замыкание между аккумулятором 10 и выходом OUT1 не устраняется, прерывание работы будет вызвано защитным устройством 12 после того, как транзистор LS1 станет снова проводящим.
Это затем вызывает повторные прерывания.
Чтобы предотвратить такие повторные прерывания, в изобретении предложено выполнить электронную схему 2 со счетчиком 16. Этот счетчик преимущественно входит в состав электронной схемы 2, но может, тем не мене, представлять собой также компонент, внешний по отношению к упомянутой схеме. В оставшейся части описания предполагается, что счетчик 16 входит в состав моста. Далее этот счетчик 16 осуществляет связь, во-первых, с защитным устройством 12 и, во-вторых, с интерфейсом 14 для того, чтобы иметь возможность поддерживать связь с микроконтроллером 4.
Задача счетчика 16 состоит в том, чтобы подсчитывать число раз, при котором защитное устройство 12 инициирует прерывание. Например, можно предположить, что счетчик 16 управляет 6-битовым кодом, размещенным в регистре счетчика и соответствующим затем переменной между 0 и 63. Например, этот код инициируется со значением 000000 (соответствующим 0), и соответствующий регистр выполняет приращение каждый раз, когда защитное устройство 12 инициирует прерывание. Соответствующее значение доступно микроконтроллеру 4 посредством линии связи 6, например, линии связи SPI.
Когда код регистра, который дает приращение в счетчике 16, достигает предопределенного значения Nmax, которое может представлять собой, например, 63, но также значение менее чем 63, выходы OUT1 и OUT2 электронной схемы 2 устанавливаются в состояние высокого импеданса до тех пор, пока не будет удовлетворено специфическое условие. Например, предусмотрено, что помимо всего прочего температура в электронной схеме 2 падает снова ниже Т2 в течение периода времени, по меньшей мере, равного t2, и выполняется внешнее действие. Если эти два условия выполнены, то счетчик 16 может обнулиться.
Внешнее действие представляет собой, например, действие приложения напряжения к электронной схеме 2. Альтернативно или одновременно с этим, вывод DI (DI для цифрового входа) можно предусмотреть для сброса счетчика 16. Этот вывод DI может находиться, например, в состоянии с низким уровнем (эквивалентном 0) или в состоянии с высоким уровнем (эквивалентном 1). Поэтому можно предусмотреть, что в случае, если вывод DI переходит из своего состояния с низким уровнем в свое состояние с высоким уровнем перед тем, как температура схемы (то есть температура на всех датчиках температуры) становится меньше, чем Т2 в течение, по меньшей мере, периода времени t2, то выполняется сброс регистра счетчика 16. Напротив, если вывод DI переходит из своего состояния с низким уровнем в свое состояние с высоким уровнем после того, как температуры схемы (то есть температура, измеренная на всех датчиках температуры) остается меньше, чем температура Т2 в течение, по меньшей мере, периода времени t2, то происходит сброс регистра счетчика 16.
Поэтому можно эффективным образом ограничить число раз, при котором защитное устройство 12 приводит в действие тепловую защиту электронной схемы 2.
Предложенное решение легко осуществить, и оно не приводит к существенной дополнительной стоимости, поскольку использование счетчика не является дорогостоящим. Другие элементы, в частности, линия связи SPI, часто присутствуют в электронных схемах, особенно в области электронной аппаратуры подвижных объектов.
Следует отметить, что функцию, описанную выше, можно легко блокировать. Например, это можно просто выполнить путем программирования значения допустимых максимальных отключений (которые упоминались выше как Nmax) на значение инициирования регистра, который управляется с помощью счетчика 16 (то есть 0). Регистр затем выполняет приращения, как были описано выше, но даже в том случае, если он достигает максимально возможного значения (63 в примере, приведенном выше для 6-битового кода), функция тепловой защиты продолжает функционировать "нормально" без ограничения. В этом случае значение 0 символа будет закодировано фактически не ограниченно, то есть на неограниченное число отключений.
Настоящее изобретение не ограничивается ни способом, описанным выше, ни его альтернативами, ни устройством, описанным и иллюстрированном на единственной фигуре, но относится ко всем предложенным альтернативам и находится в пределах уровня кругозора специалиста в данной области техники.
Например, счетчик может иметь более 6 битов.
Можно также предусмотреть, чтобы инициирование счетчика возникало после обнаружения стабильного перезапуска электронной схемы (то есть перезапуска упомянутой схемы без последующего прерывания перед периодом времени менее, чем фиксированный период времени t3).