專利名稱：具有用于參數(shù)和換算因子的電子存儲(chǔ)器的電功率開關(guān)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電功率開關(guān)，具有電子保護(hù)裝置和與該保護(hù)裝置在空間上分離地置于功率開關(guān)內(nèi)的、并可由該保護(hù)裝置讀和寫的用于功率開關(guān)的運(yùn)行數(shù)據(jù)的電子存儲(chǔ)器。
背景技術(shù)：
這種類型的功率開關(guān)例如由DE10019092A1公開。其中，按照公知方式作為電子過(guò)電流觸發(fā)器構(gòu)成的保護(hù)裝置設(shè)置在位于一個(gè)操作臺(tái)后的功率開關(guān)的前部區(qū)域。相反，電流轉(zhuǎn)換器或電流傳感器設(shè)置在功率開關(guān)的與該操作臺(tái)相對(duì)的背面，該電流轉(zhuǎn)器或電流傳感器用于采集功率開關(guān)的每個(gè)極中的電流的測(cè)量值，并提供運(yùn)行保護(hù)裝置所需的輔助能量。一個(gè)電纜束將功率開關(guān)的這兩個(gè)區(qū)域連接在一起。用于存儲(chǔ)參數(shù)和轉(zhuǎn)換因子的電子存儲(chǔ)器設(shè)置在該電纜束的支路中，這些參數(shù)和轉(zhuǎn)換因子取決于功率開關(guān)的大小和實(shí)現(xiàn)。
根據(jù)US4958252，與保護(hù)裝置在空間上分離的電子存儲(chǔ)器的另一種公知應(yīng)用是測(cè)量電流插頭。在這種情況下，存儲(chǔ)器用于記錄運(yùn)行事件，尤其是開關(guān)過(guò)程的次數(shù)以及每次中斷的電流的大小，以便從中確定對(duì)功率開關(guān)進(jìn)行必要的維護(hù)的時(shí)刻。
如果所述類型的電子存儲(chǔ)器與保護(hù)裝置在空間上分離地設(shè)置在功率開關(guān)中，則為了在這兩個(gè)單元之間通信需要連接導(dǎo)線或電纜束。其中，可以將電子存儲(chǔ)器設(shè)置在電纜束的支路上，如所提到的DE10019092A1中描述的那樣。由此，所有共同作用的組件或單元都會(huì)受到出現(xiàn)在功率開關(guān)中的磁場(chǎng)、電場(chǎng)和電磁場(chǎng)的干擾的影響。由于電組件和電路對(duì)這種類型影響的敏感度是已知的，因此設(shè)置了屏蔽保護(hù)來(lái)防止對(duì)保護(hù)裝置的功能的干擾(US5303113)。
但是，不斷增長(zhǎng)的對(duì)功率開關(guān)的開關(guān)能力的要求也使得對(duì)功率開關(guān)的所有電組件的電磁影響相應(yīng)增加。盡管存在控制這種影響的各種方法，對(duì)可靠性的關(guān)注還是期望尤其是提高單獨(dú)設(shè)置的電子存儲(chǔ)器的電磁相容性(EMV)。在此，首先考慮在保護(hù)裝置和存儲(chǔ)器之間通信時(shí)可以通過(guò)偶然極大升高的干擾場(chǎng)來(lái)改變地址信息和讀寫信息。例如，可以不進(jìn)行讀過(guò)程而進(jìn)行寫過(guò)程，而使用者不會(huì)察覺(jué)到這一點(diǎn)。通過(guò)這種方式可能影響保護(hù)裝置的性能，這可能導(dǎo)致不期望的觸發(fā)功率開關(guān)或者抑制保護(hù)裝置，盡管需要該保護(hù)裝置。
與此相關(guān)，通過(guò)使用電子存儲(chǔ)器的內(nèi)部寫保護(hù)可以消除這種不期望的影響。為此，存儲(chǔ)器組件(EEPROM)利用一個(gè)單獨(dú)的輸入端(WC＝寫控制)，該輸入端根據(jù)所施加的電位來(lái)取消或產(chǎn)生寫保護(hù)，如US5363334中描述的那樣。但在功率開關(guān)中無(wú)法訪問(wèn)該存儲(chǔ)器，例如當(dāng)根據(jù)DE10019092A1那樣將存儲(chǔ)器設(shè)置在電纜束的支路中時(shí)。因此，無(wú)法使用通常設(shè)置的插件橋(跳接線)。存儲(chǔ)器(EEPROM)寫保護(hù)輸入端的電接通也會(huì)遭遇困難，因?yàn)闆](méi)有為此所需的附加導(dǎo)線，并且配備這樣的附加導(dǎo)線也會(huì)增加不期望的費(fèi)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是，在使用功率開關(guān)中的電子存儲(chǔ)器時(shí)以盡可能簡(jiǎn)單而有效的方法顯著改善數(shù)據(jù)可靠性。
根據(jù)本發(fā)明是這樣來(lái)解決該技術(shù)問(wèn)題的，電子存儲(chǔ)器通過(guò)數(shù)據(jù)總線與保護(hù)裝置連接，通過(guò)該數(shù)據(jù)總線可以傳送由保護(hù)裝置輸出的、用于激活或抑制該電子存儲(chǔ)器的寫保護(hù)裝置的控制信號(hào)。通過(guò)將保護(hù)裝置與存儲(chǔ)器的連接構(gòu)成為數(shù)據(jù)總線，不會(huì)出現(xiàn)附加費(fèi)用，因?yàn)橹恍枰獌蓚€(gè)導(dǎo)線用于數(shù)據(jù)傳輸(串行總線)。為此還使用兩個(gè)導(dǎo)線來(lái)供電，從而總共需要4個(gè)導(dǎo)線。目前也在采用這個(gè)數(shù)量的導(dǎo)線，但是不允許使用電子存儲(chǔ)器的寫保護(hù)。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，可以將數(shù)據(jù)總線構(gòu)成為I2C總線，其中，為可借助I2C總線控制的電子存儲(chǔ)器配制一個(gè)同樣可借助I2C總線通過(guò)保護(hù)裝置控制的數(shù)字I/O組件，通過(guò)該數(shù)字I/O組件的輸出端可以激活或抑制電子存儲(chǔ)器的寫保護(hù)。
在DE10019092A1中描述的設(shè)置也可以用于本發(fā)明的范圍，而且是按照下述方式，將構(gòu)成為EEPROM的電子存儲(chǔ)器和數(shù)字I/O組件安放在設(shè)置于四芯電纜束路徑中的公共外殼內(nèi)。


下面借助附圖中所示的實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。其中，圖1示出的低壓功率開關(guān)的示意圖；圖2示出電子存儲(chǔ)器的示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖1中示出的低壓功率開關(guān)1的示意圖，其按照公知的方式具有一個(gè)外殼2，其中為每個(gè)極設(shè)置了一個(gè)具有所屬燃燒室(Loeschkammer)4的開關(guān)觸頭裝置3，和一個(gè)用于一起操作所有現(xiàn)有開關(guān)觸頭裝置的傳動(dòng)裝置5。每個(gè)開關(guān)觸頭裝置3都具有一個(gè)上部匯流排6和一個(gè)下部匯流排7，從而將功率開關(guān)1與一個(gè)電流回路連接起來(lái)。下部匯流排7中的每一個(gè)都具有一個(gè)換能器組8，該換能器組8采集流過(guò)對(duì)應(yīng)的開關(guān)觸頭裝置3的電流，并附加地提供輔助能量來(lái)運(yùn)行電子過(guò)電流觸發(fā)器10。為此，每個(gè)換能器組8包括一個(gè)電流轉(zhuǎn)換器11和一個(gè)能量轉(zhuǎn)換器12。
匯流排6和7以及換能器組8置于外殼2的背面，而作為保護(hù)裝置10設(shè)置的電子過(guò)電流觸發(fā)器置于與背面相對(duì)的外殼2的正面。為了將換能器組8與保護(hù)裝置10連接，設(shè)置了電纜束13，并置于為此而設(shè)置在外殼2內(nèi)的通道中，這些通道圍繞傳動(dòng)裝置5和開關(guān)觸頭裝置3。
要使保護(hù)裝置10和電流轉(zhuǎn)換器11符合規(guī)定地共同作用，需要保護(hù)裝置10利用換算因子對(duì)輸入該保護(hù)裝置的電流信號(hào)進(jìn)行處理，該換算因子取決于電流轉(zhuǎn)換器的額定電流、功率開關(guān)的大小和必要時(shí)的其它參數(shù)。為此，公知設(shè)置稱為測(cè)量電流插頭(Rating Plug，額定插頭)、接口模塊或開關(guān)特征模塊的電和/或電子組件，這些組件并沒(méi)有設(shè)置在保護(hù)裝置10本身中，而是作為外圍組件與保護(hù)裝置10連接。圖1中示出了若干這種常規(guī)設(shè)置。在此，14表示大致根據(jù)DE10027934A1或US4958252制成的測(cè)量電流插頭。此外，根據(jù)EP0847587B1(對(duì)應(yīng)于US6034859)的所述類型的信息存儲(chǔ)器設(shè)置在保護(hù)裝置10的背面，并用15表示。信息存儲(chǔ)器的其它可能設(shè)置在DE10019092A1中有描述，根據(jù)該文獻(xiàn)，信息存儲(chǔ)器設(shè)置在連接保護(hù)裝置10和換能器組的電纜束的支路中，并以16表示。在將所述信息存儲(chǔ)器實(shí)施為電可擦除的、可編程的只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)時(shí)，根據(jù)本發(fā)明通過(guò)使用在電子存儲(chǔ)器中具有的寫保護(hù)系統(tǒng)來(lái)獲得顯著改善的數(shù)據(jù)可靠性。下面借助圖2詳細(xì)說(shuō)明該寫保護(hù)系統(tǒng)的細(xì)節(jié)。
圖2示出設(shè)置在電纜束13路徑中的電子存儲(chǔ)器16的電路。該存儲(chǔ)器與I/O組件17一起安放在外殼18內(nèi)。只示出了電纜束13的插入外殼18和保護(hù)裝置10之間的一部分，因?yàn)橐螂娏鬓D(zhuǎn)換器11和12的其它部分對(duì)于理解本發(fā)明沒(méi)有意義。電子存儲(chǔ)器16是結(jié)構(gòu)類型為EEPROM(電可擦除、可編程的只讀存儲(chǔ)器)的存儲(chǔ)器，而且是按照與I2C總線一起使用的結(jié)構(gòu)形式。I2C總線(如在互聯(lián)網(wǎng)址http//www.embedded.com/97/feat9711.htm的文檔中描述的)作為串行控制裝置用于連接集成電路。因此，存儲(chǔ)器16只具有4個(gè)運(yùn)行所需的接頭，也就是兩個(gè)用于供電，另外兩個(gè)用于數(shù)據(jù)傳輸。在圖2中，用于供電的接頭用+5V和GND標(biāo)示，而用于數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕宇^用SDA(data＝數(shù)據(jù))和SCL(clock＝時(shí)鐘)標(biāo)示。作為其它接頭，存儲(chǔ)器還具有一個(gè)接頭/WC(寫保護(hù))，該接頭在加以高電位(高)時(shí)激活寫保護(hù)，而在加以低電位(低)時(shí)抑制寫保護(hù)，也就是允許對(duì)存儲(chǔ)器寫入。通過(guò)電纜束13的相應(yīng)芯線將存儲(chǔ)器16的4個(gè)接頭與保護(hù)裝置10連接。這樣，通過(guò)保護(hù)裝置10控制的、以及在采用外部或與保護(hù)裝置10連接的操作裝置的條件下，可將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器16或從中讀出。特別是所涉及的數(shù)據(jù)包含電流轉(zhuǎn)換器11的測(cè)量值的換算因子，以及其它關(guān)于功率開關(guān)的結(jié)構(gòu)類型所涉及的功率開關(guān)1的參數(shù)。
存儲(chǔ)器16通常在制造商生產(chǎn)和裝備功率開關(guān)1時(shí)獲得基本數(shù)據(jù)。在運(yùn)行中，保護(hù)裝置10訪問(wèn)所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，也就是讀取所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，并與由換能器組8提供的電流測(cè)量值一起處理該數(shù)據(jù)，以便在過(guò)電流、接地和短路時(shí)釋放。就功率開關(guān)1配置的電流轉(zhuǎn)換器或改變的運(yùn)行方式而言，功率開關(guān)1的變化可能是改變存儲(chǔ)器16中存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的原因。由此，在功率開關(guān)1(圖1)在運(yùn)行時(shí)有規(guī)則地讀出存儲(chǔ)器16的存儲(chǔ)內(nèi)容。但是，通過(guò)電纜束13進(jìn)行的數(shù)據(jù)傳輸，象其它安放在功率開關(guān)1中的電組件一樣，會(huì)受到由引入電流的開關(guān)觸頭裝置和電弧燃燒室4內(nèi)的開關(guān)電弧產(chǎn)生的干擾磁場(chǎng)、電場(chǎng)和電磁場(chǎng)的影響。如果考慮到功率開關(guān)在開關(guān)設(shè)備中經(jīng)常設(shè)置成緊密相鄰，則類似地還可有由相鄰的功率開關(guān)產(chǎn)生的、較弱的干擾影響。盡管運(yùn)行中在較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)確定了，所述干擾場(chǎng)不會(huì)影響保護(hù)裝置10和存儲(chǔ)器16之間的數(shù)據(jù)傳輸，但是也不能排除根據(jù)干擾場(chǎng)的強(qiáng)度和統(tǒng)計(jì)學(xué)上同時(shí)發(fā)生的不利條件可能會(huì)出現(xiàn)故障。這種故障例如可能發(fā)生在用寫過(guò)程來(lái)替代讀過(guò)程時(shí)。如果由此例如改變表示換算因子的存儲(chǔ)值，則這可能成為在電流太低時(shí)導(dǎo)致觸發(fā)的原因，這又可能產(chǎn)生運(yùn)行干擾。如果與此相反將觸發(fā)推遲到電流的較高值，則這可能表現(xiàn)出對(duì)可靠性的嚴(yán)重影響。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)將存儲(chǔ)器16上作為標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的寫保護(hù)裝置投入運(yùn)行來(lái)消除上述類型的過(guò)程。這意味著，不必為此增加在電纜束13中現(xiàn)有導(dǎo)線的數(shù)量。因此可以不加改變地使用具有4個(gè)導(dǎo)線的現(xiàn)有電纜束。通過(guò)一個(gè)附加的I/O組件17來(lái)控制存儲(chǔ)器16的寫保護(hù)輸入端/WC，該I/O組件17按照與存儲(chǔ)器16相同的方式設(shè)置在I2C總線系統(tǒng)中用于運(yùn)行。由此，I/O組件17具有相同的接頭+5V、SDA、SCL和GND。此外還設(shè)置了用戶可以按照需要使用的輸出端。其中一個(gè)輸出端直接與存儲(chǔ)器16的寫保護(hù)接頭/WC連接。通過(guò)將存儲(chǔ)器16的寫保護(hù)接頭/WC經(jīng)電阻R1與接頭+5V連接，可以在正常情況下激活寫保護(hù)，也就是說(shuō)不能將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器16，如果由于干擾影響而錯(cuò)誤地發(fā)出這樣的指示(將數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器的指示)的話。只有當(dāng)經(jīng)I2C總線借助電纜束13或借助安放在外殼18中的、用于連接電纜束的插接裝置將抑制存儲(chǔ)器16輸入端/WC的寫保護(hù)的控制命令發(fā)送到I/O組件17時(shí)，才能更改或覆蓋存儲(chǔ)器16中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，或者寫入其它數(shù)據(jù)。由此，通過(guò)將存儲(chǔ)器16和I/O組件17直接相鄰地安放在外殼18內(nèi)，使得不大可能產(chǎn)生由于直接對(duì)這些電路組件加電而產(chǎn)生干擾場(chǎng)所導(dǎo)致的故障。
以上描述了在電纜束13的支路中設(shè)置的存儲(chǔ)器16，但可以理解，這只是作為設(shè)置在功率開關(guān)1其它位置的存儲(chǔ)器的電路例子。由此，同樣在空間上與保護(hù)裝置10分開設(shè)置的存儲(chǔ)器14或15，可按照相同方式與I/O組件17組合在一起，并由此借助經(jīng)I2C總線的控制來(lái)防止錯(cuò)誤的寫入。
權(quán)利要求
1.一種電功率開關(guān)(1)，其具有電子保護(hù)裝置(10)和與該保護(hù)裝置(10)在空間上分離地設(shè)置于該功率開關(guān)內(nèi)(1)的、并可由該保護(hù)裝置(10)讀和寫的用于該功率開關(guān)(1)的運(yùn)行數(shù)據(jù)的電子存儲(chǔ)器(14；15；16)，其特征在于，所述電子存儲(chǔ)器(14；15；16)通過(guò)數(shù)據(jù)總線與該保護(hù)裝置(10)連接，通過(guò)該數(shù)據(jù)總線可以傳送由該保護(hù)裝置(10)輸出的、用于激活或抑制該電子存儲(chǔ)器(14；15；16)的寫保護(hù)裝置(/WC)的控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電功率開關(guān)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)總線構(gòu)成為I2C總線，并且為借助該I2C總線的可控電子存儲(chǔ)器(14；15；16)配置一個(gè)同樣可利用該I2C總線通過(guò)所述保護(hù)裝置(10)控制的數(shù)字I/O組件(17)，通過(guò)該數(shù)字I/O組件的輸出端可以激活或抑制該電子存儲(chǔ)器(14；15；16)的寫保護(hù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的功率開關(guān)，其特征在于，將構(gòu)成為EEPROM的電子存儲(chǔ)器(14；15；16)和數(shù)字I/O組件(17)安放在設(shè)置在四芯電纜束(13)路徑中的公共外殼(18)內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電功率開關(guān)(1)，其具有電子保護(hù)裝置(10)和與該保護(hù)裝置(10)在空間上分離地置于功率開關(guān)內(nèi)(1)的、用于功率開關(guān)(1)的運(yùn)行數(shù)據(jù)的電子存儲(chǔ)器。通過(guò)用數(shù)據(jù)總線將電子存儲(chǔ)器(14；15；16)與保護(hù)裝置(10)連接，可以提高在使用該附加電子存儲(chǔ)器(14；15；16)過(guò)程中的數(shù)據(jù)可靠性，通過(guò)該數(shù)據(jù)總線可以傳送用于激活或抑制該電子存儲(chǔ)器(14；15；16)的寫保護(hù)裝置的控制信號(hào)。優(yōu)選數(shù)據(jù)總線是I
文檔編號(hào)H02H3/00GK1653665SQ03810402
公開日2005年8月10日 申請(qǐng)日期2003年4月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月8日
發(fā)明者托馬斯·德賴霍恩, 安德烈亞斯·克勞斯, 阿倫-厄恩斯特·繆西奧爾, 沃爾夫?qū)ち_爾, 艾卡·雷德曼, 安德烈亞斯·潘克 申請(qǐng)人:西門子公司