電壓限制器監(jiān)測(cè)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及限電壓設(shè)備的監(jiān)測(cè)，并且特別地涉及被布置為提供防止?jié)撛谟袚p害性的高電壓和/或電流電平(諸如例如浪涌電流)的電路保護(hù)的設(shè)備的監(jiān)測(cè)。
【背景技術(shù)】
[0002]限電壓設(shè)備通常用于避免在電路或特定設(shè)備內(nèi)產(chǎn)生的非期望的電壓值。在下面進(jìn)一步描述的一種布置中，電壓限制器可包括諸如浪涌放電器的電路/設(shè)備保護(hù)設(shè)備，其被布置為吸收浪涌電流(能量)以防止受保護(hù)電路經(jīng)受高電壓。以這種方式，該保護(hù)設(shè)備對(duì)浪涌電流的吸收限制了在電路其它部分中產(chǎn)生的電壓。也就是說，該設(shè)備通常由在其端子處的觸發(fā)電壓值的出現(xiàn)而觸發(fā)，然后試圖通過轉(zhuǎn)移通過其自身的可用的浪涌電流來限制在電路中產(chǎn)生的電壓。
[0003 ]存在需要電路運(yùn)行在超過電路和/或電路設(shè)備的期望運(yùn)行范圍的電壓和電流值可能產(chǎn)生的環(huán)境中的許多情形。這種過電壓/電流可能通過電路設(shè)備或元件故障而可能在內(nèi)部產(chǎn)生，或在外部產(chǎn)生，并可能提供損害或?qū)嶋H損毀電路/設(shè)備的電壓/電流中的這種浪涌。這種起源于外部的浪涌的示例是從電路上的雷擊產(chǎn)生的浪涌。這些危險(xiǎn)在至少部分在外部環(huán)境運(yùn)行的電路/設(shè)備中特別普遍。
[0004]許多形式的限電壓設(shè)備是可用的，且其用于對(duì)敏感電路和電路元件提供至少某種程度的保護(hù)。這些設(shè)備用于“吸收”過電壓/電流，并從而防止過電壓/電流損害敏感電路和設(shè)備/元件。這種設(shè)備的示例包括浪涌放電器，諸如瞬態(tài)電壓抑制器(TVS)(即所謂的瞬態(tài)吸收器(Transorb))設(shè)備，以及還有壓敏電阻器設(shè)備。
[0005]例如，關(guān)于TVS設(shè)備的技術(shù)文獻(xiàn)表明，除非由于例如經(jīng)受超過其設(shè)計(jì)限制的峰值浪涌或出現(xiàn)阻止熱能擴(kuò)散的頻繁浪涌使得TVS設(shè)備通過變成受壓而被驅(qū)動(dòng)為故障，否則即使在退化狀態(tài)中TVS設(shè)備將繼續(xù)起作用。
[0006]限電壓設(shè)備本質(zhì)上可以是犧牲的，且由此通過使用將趨于劣化，且在吸收一系列浪涌之后其可能最終完全故障。在該劣化期間，以及當(dāng)然在該劣化之后，設(shè)備可對(duì)它們所保護(hù)的電路/設(shè)備的運(yùn)行具有非期望的影響。例如，當(dāng)在過程控制回路中使用時(shí)，劣化的浪涌放電器可導(dǎo)致產(chǎn)生錯(cuò)誤讀數(shù)。
[0007]對(duì)浪涌放電器設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測(cè)被認(rèn)為是一種識(shí)別潛在劣化的方法。大多數(shù)現(xiàn)有監(jiān)測(cè)布置試圖通過測(cè)量浪涌放電器在其劣化時(shí)由于其傳導(dǎo)的電流發(fā)生的發(fā)熱來提供這種監(jiān)測(cè)。但是，由于這種已知布置對(duì)劣化設(shè)備內(nèi)的散熱的信任，這些已知布置的敏感度受到局限，且這還可用于限制這些已知布置可被可靠使用的情形的范圍。
[0008]同樣已知借助于在浪涌放電器設(shè)備處的電壓感測(cè)進(jìn)行某種形式的設(shè)備監(jiān)測(cè)。但是，這種已知設(shè)備的敏感度以及還有精確度被不利地限制，且當(dāng)在諸如控制回路的電路中部署時(shí)，電壓將隨著測(cè)量電流而變化。外部電源也被用于這種已知的監(jiān)測(cè)布置/設(shè)備，且這可證明商業(yè)上的限制因數(shù)，其增加已知監(jiān)測(cè)布置的復(fù)雜度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明試圖通過提供與已知這種布置和方法相比具有優(yōu)點(diǎn)的監(jiān)測(cè)布置和相關(guān)方法而提出對(duì)限電壓設(shè)備的監(jiān)測(cè)。
[0010]根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了電壓限制器監(jiān)測(cè)器，其被布置為通過感測(cè)經(jīng)過被布置為串聯(lián)連接到電壓限制器的電阻的電流來監(jiān)測(cè)經(jīng)過電壓限制器的電流，以及其中監(jiān)測(cè)器進(jìn)一步包括限電壓部件，該限電壓部件可操作地連接到電阻器以限制電阻器兩端產(chǎn)生的電壓。
[0011]就本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)而言，通過使用與經(jīng)過電壓限制器的電流相關(guān)的電流監(jiān)測(cè)，證明即使在僅小電流經(jīng)過設(shè)備時(shí)也可能檢測(cè)電壓限制器設(shè)備的劣化。這特別有利于擴(kuò)展在其中可以可靠識(shí)別電壓限制器的劣化的運(yùn)行狀況的范圍。本發(fā)明可有利地運(yùn)行在甚至經(jīng)過電壓限制器的小電流可對(duì)電路和/或在電路內(nèi)產(chǎn)生的信號(hào)有不利影響的情形下，其中在該電路中使用電壓限制器。
[0012]特別地，針對(duì)電流感測(cè)需要使用與限制設(shè)備串聯(lián)的有合理值的電阻，但是這帶來了問題和限制，因?yàn)樵撾娮鑼⒎乐瓜拗圃O(shè)備執(zhí)行其功能。通過允許使用這種合理值的電阻，電流感測(cè)的這種問題和限制被本發(fā)明有利地克服，但不影響限制設(shè)備的運(yùn)行，也不使電路設(shè)備暴露于具有潛在損害性的電壓電平。
[0013]又進(jìn)一步，就本發(fā)明證明的優(yōu)點(diǎn)而言，通過使用被可操作地連接以限制在電阻兩端產(chǎn)生的電壓的限電壓部件，可以使用高值電阻。這證明特別有利于涉及小電流值的使用，并且例如確保信噪比水平保持足以用于檢測(cè)的所需水平。
[0014]有利地，限電壓部件可包括切換部件。特別地，該切換部件可包括與電阻器并聯(lián)的二極管開關(guān)部件。
[0015]在一個(gè)特定示例中，限電壓部件可包括與電阻并聯(lián)連接的背對(duì)背式二極管對(duì)。
[0016]這種電路布置為本發(fā)明面臨的問題提供特別簡(jiǎn)單和可靠的解決方案。
[0017]如所理解，電壓限制器監(jiān)測(cè)器可被布置為監(jiān)測(cè)任意合適的限電壓設(shè)備的運(yùn)行，諸如但不限于諸如例如瞬態(tài)電壓抑制器的浪涌放電器。
[0018]又進(jìn)一步，監(jiān)測(cè)器可包括感測(cè)電路，該感測(cè)電路被布置為感測(cè)通過串聯(lián)連接的電阻的電流。感測(cè)電路可有利地包括高輸入阻抗的運(yùn)算放大器或其它復(fù)雜集成電路。
[0019]作為本發(fā)明的進(jìn)一步有利特征，監(jiān)測(cè)器可被布置為從其中使用電壓限制器的電路接收電力。
[0020]因此有利地，本發(fā)明的監(jiān)測(cè)器可被布置為從電路提取其需要的電力，由此不需要單獨(dú)的外部電源。
[0021]在這種示例中，可在被保護(hù)的電路中使用降電壓設(shè)備，從而提供對(duì)感測(cè)電路供電所需的電壓差。作為一個(gè)示例，降電壓設(shè)備可包括至少兩個(gè)串聯(lián)連接的二極管設(shè)備。但是應(yīng)當(dāng)理解在需要時(shí)可使用任意合適數(shù)量的這種設(shè)備以及其它電壓降低部件。
[0022]進(jìn)一步，通過這種降電壓設(shè)備的合適選擇和選取，傳感器可被布置為提取其所需電力而無需對(duì)使用限電壓設(shè)備的電路的運(yùn)行有任何不利影響。
[0023]特別地，為電壓降低提供的電流路徑可有利地從沒有雜散泄漏(strayleakage)的電流回路中被提供。
[0024]當(dāng)然電阻可采用任何合適的形式，且在特定實(shí)施例中包括用于監(jiān)測(cè)小電流的有利地具有合適高值的電阻器。
[0025]作為進(jìn)一步特征，指示器部件可被包括在傳感器內(nèi)以提供關(guān)于當(dāng)感測(cè)到用于指示限制器部件的劣化的通過電壓限制器的電流時(shí)的可視指示。指示器可包括提供任意合適信號(hào)的任意合適的布置/設(shè)備，該任意合適信號(hào)諸如但不限于視覺信號(hào)、聲音信號(hào)、電信號(hào)、無線電信號(hào)等。
[0026]進(jìn)一步，額外的或替代的，可以提供指示電壓限制器的最終故障的指示器部件。
[0027]在優(yōu)選實(shí)施例中，這種指示器部件可包括一個(gè)或多個(gè)視覺指示器部件，諸如例如發(fā)光二極管設(shè)備。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種監(jiān)測(cè)被可操作地連接在電路內(nèi)的電壓限制器的方法，并且該方法包括通過感測(cè)經(jīng)過串聯(lián)連接到電壓限制器的電阻的電流來感測(cè)經(jīng)過該電壓限制器的電流的步驟，且進(jìn)一步包括在電壓超過閾值時(shí)限制在電阻兩端產(chǎn)生的電壓的步驟。
[0029]如上，且借助于本發(fā)明的方法通過使用與經(jīng)過電壓限制器的電流相關(guān)的電流監(jiān)測(cè)，證明即使在由于其開始劣化且可能繼續(xù)劣化而僅傳遞小電流時(shí)也可能檢測(cè)電壓限制器設(shè)備的劣化。
[0030]同樣，通過在本發(fā)明的方法中使用可操作地連接的限電壓部件以限制在電阻兩端產(chǎn)生的電壓，可在證明特別有利于涉及小電流值的使用并確保信噪比水平保持足以用于檢測(cè)的所需水平的方法中使用高值電阻。
[0031 ]有利地，電阻兩端的電壓可由切換部件來限制。特別地，該切換部件可包括與電阻并聯(lián)的二極管開關(guān)部件。
[0032]如將理解，電壓限制器監(jiān)測(cè)可被布置為監(jiān)測(cè)任意合適的限電壓設(shè)備的運(yùn)行，諸如但不限于諸如例如TVS的浪涌放電器。
[0033]方法可包括借助于來自使用電壓限制器的電路的電力為監(jiān)測(cè)器供電的步驟。
[0034]進(jìn)一步，方法可包括提取其所需的運(yùn)行電力以使得不需要單獨(dú)的外部電源的步驟。
[0035]然后方法可包括降低使用電壓限制器的電路中的電壓以提供所需電力的步驟。
[0036]還可由任意合適的電源為監(jiān)測(cè)器供電，該合適的電源可包括單獨(dú)的電源，諸如例如其