專利名稱：電流值較高、需監(jiān)控的ac－信號之輸入保護(hù)電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電流值相對較高的、需監(jiān)控的AC-信號之輸入保護(hù)電路，尤其是針對一予設(shè)的幅度閾值需進(jìn)行監(jiān)控的情況。這種輸入保護(hù)電路在小型控制器中得到運(yùn)用。
背景技術(shù)：
需監(jiān)控的AC-信號的輸入保護(hù)電路使用很普遍，如法國專利申請F(tuán)R 2 671 437 A1中有敘述。為保證實(shí)現(xiàn)低損耗功率，這類輸入保護(hù)電路要求輸入電流保持低值。一些需監(jiān)控的裝置如帶開關(guān)元件的輝光氖管或接近開關(guān)，為保證其完美運(yùn)行卻要求輸入保護(hù)電路具有較高的輸入電流。這種情況下，在輸入保護(hù)電路中，輸入端并聯(lián)一電容非常普遍，這樣才能保證受監(jiān)控裝置有一必需的大的電流流過。這個(gè)解決方案的缺點(diǎn)是，如果受監(jiān)控裝置在其AC-饋電電壓的峰值附近被斷開時(shí)，此電容通過一高阻的輸入電阻從這樣一高值的電壓開始放電，放電過程相對緩慢。此外在裝置斷開的狀態(tài)下，仍有一剩余電流流經(jīng)裝置，此電流在輸入端形成一較高的剩余電壓。這兩個(gè)瞬態(tài)過程使得受監(jiān)控裝置的斷開狀態(tài)延遲至饋電交流電壓的若干個(gè)周期后才被判斷出來，而非所希望的在同一個(gè)周期內(nèi)就被判斷出來。
本申請人的在優(yōu)先權(quán)期限內(nèi)、尚未公開的德國專利申請DE 197 48633 A1中有對如下電路結(jié)構(gòu)的描述，此電路用于對交流輸入信號確定的幅值閾值進(jìn)行監(jiān)控，此電路含有一由整流二極管、一分壓器和一比較器構(gòu)成的串聯(lián)電路，而整流二極管的陽極接至信號輸入端，陰極接至分壓器，分壓器至少由兩個(gè)電阻構(gòu)成，由整流二極管陽極至接地間電壓實(shí)現(xiàn)分壓器的饋電，分壓器的抽頭與比較器的比較輸入端相連，這樣，在比較器的輸出端可得到第一個(gè)二進(jìn)制的信號。接著再使用一個(gè)過零點(diǎn)監(jiān)測器，其監(jiān)控端接入一個(gè)基準(zhǔn)比較信號，以形成第二個(gè)二進(jìn)制信號，一個(gè)接在過零點(diǎn)監(jiān)測器之后的時(shí)延級構(gòu)成第三個(gè)二進(jìn)制信號。同時(shí)使用一至少有一邊沿觸發(fā)的雙穩(wěn)電路，而比較器的輸出信號接入雙穩(wěn)電路的狀態(tài)觸發(fā)輸入端，時(shí)延極的輸出端接入雙穩(wěn)電路的邊沿觸發(fā)輸入端，這樣，在雙穩(wěn)電路的輸出端就可得到一具有兩個(gè)不同狀態(tài)的第四個(gè)信號。但這一電路結(jié)構(gòu)不宜用來對通過輸入端并聯(lián)二極管而實(shí)現(xiàn)的電流值較高的輸入信號進(jìn)行快速監(jiān)控。
本發(fā)明的公開因此，本發(fā)明的任務(wù)是對輸入保護(hù)電路進(jìn)行改進(jìn)，使得產(chǎn)生較高輸入電流的裝置的斷開狀態(tài)能迅速得以判別。
本發(fā)明的任務(wù)以本文開頭所述的保護(hù)電路為基礎(chǔ)，通過獨(dú)立權(quán)利要求的特征加以解決受監(jiān)控AC信號的輸入保護(hù)電路，帶有一輸入電阻(Re)和一與其并聯(lián)的輸入電容(C)，流至電阻及電容的相對高值的AC輸入電流，是由一饋電電壓(L1)流經(jīng)狀態(tài)斷開受監(jiān)控的裝置(1；2)而形成的，其特征是輸入端還并聯(lián)一個(gè)放電保護(hù)電路(23)，其放電電阻(Rc)比輸入電阻(Re)小，同時(shí)放電保護(hù)電路(23)具有一開關(guān)元件(S3)，此開關(guān)元件在饋電電壓(L1)與需判別的閾值電壓(Ustyp)具有相同符號時(shí)截止，而在它們具有相反符號時(shí)則導(dǎo)通。
本發(fā)明的進(jìn)一步構(gòu)成可在從屬權(quán)利要求中察知放電保護(hù)電路中，與狀態(tài)斷開受監(jiān)控裝置的輸出電阻相比放電電阻阻值較低。
屬于同類輸入端的放電保護(hù)電路帶有一公共的開關(guān)元件，同時(shí)相應(yīng)的受監(jiān)控的裝置由同一饋電電壓饋電。
輸入保護(hù)電路帶有一公共的放電電阻。
放電保護(hù)電路由一根據(jù)閾值電壓的符號而定連接方向的整流器、放電電阻及電子開關(guān)元件相互串聯(lián)構(gòu)成。
放電保護(hù)電路的開關(guān)元件最好為一三極管。
通過根據(jù)本發(fā)明附加的放電保護(hù)電路，如果在饋電電壓的峰值附近將受監(jiān)控裝置斷開，則電容電壓及輸入電壓很快就降至閾值電壓以下，因此被監(jiān)控裝置的斷開狀態(tài)可迅速被判斷出來。由于被監(jiān)控裝置在接通狀態(tài)下輸入電阻很小，其接通狀態(tài)可迅速被判別出來。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)在于，與斷開狀態(tài)受監(jiān)控的裝置的輸入電阻相比較，放電電阻為低值，這樣，最晚在一個(gè)周期后輸入電壓可降至閾值電壓以下。
本發(fā)明的又一優(yōu)點(diǎn)在于，多個(gè)同類輸入端可公用一個(gè)開關(guān)元件，尤其是在輸入端個(gè)數(shù)不多的情況下，可共用一個(gè)放電電阻。
放電保護(hù)電路的優(yōu)選是由整流元件、放電電阻、開關(guān)元件所構(gòu)成的串聯(lián)電路，而開關(guān)元件最好是由三極管構(gòu)成。
附圖的簡要說明本發(fā)明的進(jìn)一步細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)借助附圖通過以下實(shí)施例進(jìn)一步說明，其中，

圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)實(shí)現(xiàn)的帶輸入保護(hù)電路的電路結(jié)構(gòu)圖；圖2是圖1所示電路結(jié)構(gòu)的典型電壓波形圖信號波形圖；圖3是帶有根據(jù)本發(fā)明的輸入保護(hù)電路的電路結(jié)構(gòu)圖；圖4是圖3所示電路結(jié)構(gòu)的典型電壓波形圖信號波形圖。
受監(jiān)控裝置1和2由AC饋電電壓L1饋電，零電位N在小型控制器10中用作接地。輸入保護(hù)電路11和12通常依次由如下元件構(gòu)成位于信號輸入端17或18和零電位N間的電容C，用作分壓器的輸入電阻Re，電子模塊A(如比較器)的接有分壓輸入電阻的輸入端。在裝置1和2斷開的狀態(tài)下，也即開關(guān)元件S1和S2斷開時(shí)，輸入電流主要由電子控制電路En和串聯(lián)電阻Rv決定，此電流流至信號輸入端17和18并由此主要經(jīng)電容C接地。在裝置1和2閉合的狀態(tài)下，饋電電壓L1經(jīng)開關(guān)元件S1和S2加到信號輸入端17和18并加到電容C上，同時(shí)此電壓幅值有所降低，但沒有時(shí)延地加至電子模塊A上，因而可繼續(xù)對此電壓信號進(jìn)行處理。在饋電電壓L1的信號正半周周期內(nèi)斷開裝置1、2，信號輸入端17和18的電位下降及模塊A輸入端的電位下降都有明顯的時(shí)延。
圖2所示電壓波形圖以實(shí)例對此作出很好的說明。為此設(shè)定一正的幅值閾值并假設(shè)在饋電電壓L1的峰值處受監(jiān)控裝置被斷開。在受監(jiān)控裝置1或2被斷開后將近三個(gè)周期(60ms)后電容C的放電電壓Uc(t)才達(dá)到典型閾值電壓Ustyp，而與剩余電壓相疊加生成的輸入電壓Uin(t)則在四個(gè)周期(80ms)后才達(dá)到此值。若以最壞情況下的閾值電壓Usmin為基礎(chǔ)作比較，則六個(gè)周期(120ms)后受監(jiān)控裝置已被斷開這一狀態(tài)才能被判斷出來。
圖3所示電路結(jié)構(gòu)很好地展示了一個(gè)帶有信號輸入端17和18的小型控制器20，流過受監(jiān)控裝置1和2的相對高值的AC信號經(jīng)這兩個(gè)信號輸入端而引向兩個(gè)依據(jù)本發(fā)明的輸入保護(hù)電路21和22。此受監(jiān)控裝置1和2與圖1所示裝置相同。與圖1所示的常規(guī)輸入保護(hù)電路11和12相比，依據(jù)本發(fā)明的輸入保護(hù)電路21和22有所擴(kuò)展，在信號輸入端17和18與零電位N間加有一公共的放電保護(hù)電路23。放電保護(hù)電路23由如下元件相互串聯(lián)而成對應(yīng)于輸入端17和18各一整流器D及放電電阻Rc，以MOS開關(guān)三極管形式實(shí)現(xiàn)的一公共的電子開關(guān)元件S3。電子開關(guān)元件S3由控制信號M通過一反相器I加以控制?？刂菩盘朚是從饋電電壓L1得來的，饋電電壓L1波形為正半周或負(fù)半周時(shí)，控制信號電位分別為高或低，也即在饋電電壓L1的過零點(diǎn)控制信號狀態(tài)改變。(參照本文開首引述的本申請人的在優(yōu)先權(quán)期限內(nèi)、尚未公開的德國專利申請DE19748633A1，引文中產(chǎn)生的第二數(shù)字信號相當(dāng)于此處所用控制信號M)。
因此，在饋電電壓L1的正半周，電子開關(guān)元件S3為截止?fàn)顟B(tài)，而在負(fù)半周時(shí)則為導(dǎo)通狀態(tài)。在裝置1或2閉合時(shí)，饋電電壓L1沒有任何變化直接加至輸入端17或18，因?yàn)樵谪?fù)半周二極管D截止而在正半周電子開關(guān)元件S3截止。但如果在饋電電壓L1的正半周期內(nèi)斷開裝置1或2，則在饋電電壓L1的下一個(gè)過零點(diǎn)控制信號M變?yōu)榈碗娖?，電子開關(guān)元件S3變?yōu)閷?dǎo)通，而相應(yīng)電容C上存在的正向輸入電壓Uin(t)使相對應(yīng)的整流二極管D保持導(dǎo)通，直至電容C的放電電壓Uc(t)及相應(yīng)的輸入電壓Uin(t)在饋電電壓L1的第一個(gè)負(fù)半周期內(nèi)很快降到最壞情況下的閾值電壓Usmin以下也即很可靠地降至可判別的典型閾值Ustyp以下。放電電阻Rc對電子開關(guān)元件S3起過載保護(hù)作用。
本發(fā)明不僅限于前述的優(yōu)選實(shí)施例，而且適用于所有其他符合此專利精神的實(shí)施例。例如，在圖1和圖3所給的輸入電阻Re和電容的值僅是范例而已，但并不說明這些值非典型值。如輸入端個(gè)數(shù)不多，則可公用一個(gè)放電電阻Rc，此電阻與公共的開關(guān)元件S3相串聯(lián)。相反，對某些實(shí)施例，如果每個(gè)整流二極管D及每個(gè)放電電阻Rc都配有一個(gè)獨(dú)立的開關(guān)元件，將會很有用處。此外，通過對整流二極管D的極性進(jìn)行反接，同時(shí)選擇相應(yīng)的開關(guān)元件S3，可實(shí)現(xiàn)以負(fù)閾值電壓值作為比較基礎(chǔ)的依據(jù)本發(fā)明的輸入保護(hù)電路21或22。
附圖標(biāo)記說明1；2 受監(jiān)控裝置10；20小型控制器11；12常規(guī)輸入保護(hù)電路17；18信號輸入端21；22本發(fā)明輸入保護(hù)電路23放電保護(hù)電路A 模塊C 電容D 整流二極管En電子控制電路G 輝光氖管I 反相器L1饋電電壓M 控制信號Rc放電電阻Re輸入電阻Rv串聯(lián)保護(hù)電阻S1；S2；S3開關(guān)元件Uc(t) 放電電壓Uin(t)輸入電壓Usmin 最壞情況下閾值電壓Ustyp 典型閾值電壓
權(quán)利要求
1．受監(jiān)控AC信號的輸入保護(hù)電路，帶有一輸入電阻(Re)和一與其并聯(lián)的輸入電容(C)，流至電阻及電容的相對高值的AC輸入電流，是由一饋電電壓(L1)流經(jīng)狀態(tài)斷開受監(jiān)控裝置(1；2)而形成的，其特征是輸入端還并聯(lián)一個(gè)放電保護(hù)電路(23)，其放電電阻(Rc)比輸入電阻(Re)小，同時(shí)放電保護(hù)電路(23)具有一開關(guān)元件(S3)，此開關(guān)元件在饋電電壓(L1)與需判別的閾值電壓(Ustyp)具有相同符號時(shí)截止，而在它們具有相反符號時(shí)則導(dǎo)通。
2．如權(quán)利要求1所述的輸入保護(hù)電路，其特征是與狀態(tài)斷開受監(jiān)控裝置(1；2)的輸出電阻相比，放電電阻(Rc)阻值較低。
3．如權(quán)利要求1或2所述的輸入保護(hù)電路，其特征是屬于同類輸入端(17；18)的放電保護(hù)電路(23)帶有一公共的開關(guān)元件(S3)，同時(shí)相應(yīng)的受監(jiān)控裝置(1；2)由同一饋電電壓(L1)饋電。
4．如權(quán)利要求3所述的輸入保護(hù)電路，其特征是帶有一公共的放電電阻(Rc)。
5．如權(quán)利要求1至4中任一權(quán)利要求所述的輸入保護(hù)電路，其特征是放電保護(hù)電路(23)由一根據(jù)閾值電壓(Ustyp)的符號而定連接方向的整流器(D)、放電電阻(Rc)及電子開關(guān)元件(S3)相互串聯(lián)構(gòu)成。
6．如權(quán)利要求5所述的輸入保護(hù)電路，其特征是開關(guān)元件(S3)為一三極管。
全文摘要
本發(fā)明涉及受監(jiān)控AC信號的輸入保護(hù)電路,帶有一輸入電阻(Re)和一與其并聯(lián)的輸入電容(C),流至電阻及電容的相對高值的AC輸入電流,是由一饋電電壓(L1)流經(jīng)狀態(tài)斷開受監(jiān)控裝置(1;2)而形成的,其特征是:輸入端還并聯(lián)一個(gè)放電保護(hù)電路(23),其放電電阻(Rc)比輸入電阻(Re)小,同時(shí)放電保護(hù)電路(23)具有一開關(guān)元件(S3),此開關(guān)元件在饋電電壓(L1)與需判別的閾值電壓(UStyp)具有相同符號時(shí)截止,而在它們具有相反符號時(shí)則導(dǎo)通。
文檔編號G01R19/00GK1300439SQ00800557
公開日2001年6月20日 申請日期2000年4月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年4月14日
發(fā)明者霍雷亞－斯特凡·庫爾卡 申請人:默勒股份有限公司