KR20070120934A - Power supply apparatus with overload protection - Google Patents
Power supply apparatus with overload protection Download PDFInfo
- Publication number
- KR20070120934A KR20070120934A KR1020077007025A KR20077007025A KR20070120934A KR 20070120934 A KR20070120934 A KR 20070120934A KR 1020077007025 A KR1020077007025 A KR 1020077007025A KR 20077007025 A KR20077007025 A KR 20077007025A KR 20070120934 A KR20070120934 A KR 20070120934A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- switch
- state
- overload
- overload condition
- protection
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/006—Calibration or setting of parameters
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/02—Details
- H02H3/06—Details with automatic reconnection
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 과부하 보호를 갖는 전력 공급 장치에 관한 것이며, 보다 상세하게는, 과부하가 초과하지 않는다면, 전력 공급을 재시작하는 기능을 갖는 전력 공급 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a power supply having overload protection, and more particularly to a power supply having a function of restarting the power supply if the overload is not exceeded.
본원에서 '스마트 전력 스위치'로서 지칭되는 과부하 보호를 갖는 전력 공급 장치는, 예를 들어 자동 장비를 포함하는 많은 애플리케이션들에서 특히 차량 조명을 제어하는데 사용된다. 본 발명은 특히 그러한 애플리케이션들에서 이용 가능하며, 이제 제한되지 않는다.Power supplies with overload protection, referred to herein as 'smart power switches', are used to control vehicle lighting, in particular in many applications including, for example, automatic equipment. The invention is particularly available in such applications and is not limited now.
스마트 전력 스위치들은 종종, 과부하가 초과하지 않는다면 스위치를 재시작하는 자동 재시작 기능을 포함하도록 요구된다. 동작시에, 스마트 전력 스위치는 과부하에 응답하여 그 자신을 OFF 상태로 스위칭한다. 과부하가 스위치 자체 또는 배선 및 다른 시스템 구성요소들에 대해 위험하지 않도록 지속 기간 및 크기에서 과부하가 초과하지 않는다면, 짧은 간격 후에 스마트 전력 스위치는 자동적으로 그 자신을 ON-상태로 턴하여, 과부하가 산발적인 또는 과도성인 경우 완전한 전력을 회복할 기회를 제공하고, 과부하 조건의 원인이 지속되는 경우 긴급 전력 단계 를 제공한다.Smart power switches are often required to include an automatic restart function that restarts the switch if the overload is not exceeded. In operation, the smart power switch switches itself to the OFF state in response to an overload. If the overload is not exceeded in duration and size so that the overload is not dangerous to the switch itself or the wiring and other system components, after a short interval the smart power switch automatically turns itself ON-so that the overload is sporadic. Provides the opportunity to recover full power in the case of phosphorus or transients, and provides an emergency power stage if the cause of the overload condition persists.
집적된 스마트 전력 스위치들은, 예를 들어, 전류가 더 낮은 안정된 크기에 놓이기 전에 높은 초기 전류 '돌입 전류(inrush)'를 나타내는 용량성 부하 또는 백열 전구의 스위칭 특성을 고려하여, 과부하 조건에 응답하여 다양한 보호 전략들을 이용할 수 있다.Integrated smart power switches, for example, in response to overload conditions, taking into account the switching characteristics of a capacitive load or incandescent bulb that exhibit a high initial current 'inrush' before the current is placed at a lower stable magnitude. Various protection strategies are available.
하나의 일반적인 전략은 과온도 셧다운(over-temperature shutdown)이며, 이는 특히 높은 주위 온도(ambient temperatures)에서 고전력 소산(high power dissipation)의 경우에서 스위치를 보호한다. 이러한 전략으로 겪는 문제는, 반도체 스위치를 저하시키고 마침내 파괴시키는 가능한 적당하게 높은 영구 접합 온도(permanent junction temperature)에 대해 보호하지 않는다는 것이다.One general strategy is over-temperature shutdown, which protects the switch, especially in the case of high power dissipation at high ambient temperatures. The problem with this strategy is that it does not protect against the reasonably high permanent junction temperature that degrades and eventually destroys the semiconductor switch.
또 다른 보호 전략은, 스위치 전류를 안전한 값들로 제한하는 선형 전류 제한을 이용한다. 이러한 전략은, 용량성 부하 또는 백열 전구의 턴-온 상태 동안 많은 양의 스위치 전략 소산을 유도한다. 따라서, 상기 스위치는, 스위치의 파괴를 방지하기 위해 과부하(예를 들면, 출력 단락)의 경우에 관리 지능(supervising intelligence)에 의해 비활성화되어야 한다. Another protection strategy uses a linear current limit that limits the switch current to safe values. This strategy leads to a large amount of switch strategy dissipation during the turn-on state of the capacitive load or incandescent bulb. Thus, the switch must be deactivated by supervising intelligence in case of overload (e.g. output short circuit) to prevent breakage of the switch.
또 다른 보호 전략은, 부하 형태에 의존하는 하나 이상의 전류 레벨들을 갖는 과전류 셧다운 특징(over-current shutdown feature)을 이용한다. 심각하거나 산발적인 실패 조건(sporadic failure condition)의 경우에, 스위치는 과전류 셧다운 특징에 의해 비활성화된다. 따라서, 마이크로 제어기와 같은 지능 제어 유닛은, 출력의 높은 이용 가능성을 제공하기 위해 산발적인 실패 조건의 경우에만 상기 스 위치를 관리 및 재활성화할 필요가 있다. Another protection strategy utilizes an over-current shutdown feature with one or more current levels depending on the load type. In the case of a severe or sporadic failure condition, the switch is deactivated by the overcurrent shutdown feature. Thus, an intelligent control unit such as a microcontroller needs to manage and reactivate the switch only in the case of sporadic failure conditions in order to provide high availability of the output.
이러한 보호 전략들 모두는, 스위치의 높은 이용 가능성을 제공하고 스위치를 보호하기 위해 마이크로 제어기의 관리 지능이 필요하다는 문제가 있다. 마이크로 제어기의 실패의 경우에, 스위치는 더 이상 안전하지 않으며, 과부하 조건에 의해 파괴될 수 있다. 또한, 그러한 지능 제어 유닛은 비싸다.All of these protection strategies suffer from the need for microcontroller management intelligence to provide high availability of the switch and to protect the switch. In case of failure of the microcontroller, the switch is no longer safe and can be destroyed by overload conditions. In addition, such an intelligent control unit is expensive.
본원 발명은, 첨부한 청구범위에 기재된 바와 같은 과부하 보호를 갖는 전력 공급 장치를 제공한다.The present invention provides a power supply having overload protection as described in the appended claims.
도 1은 예로서 주어진 본 발명의 하나의 실시예에 따른 스마트 전력 스위치의 간략한 블록도.1 is a simplified block diagram of a smart power switch in accordance with one embodiment of the present invention given by way of example.
도 2는 도 1의 스위치에 의해 스위칭되는 전형적인 부하의 시간 함수로서의 전류 그래프.2 is a graph of current as a function of time of a typical load switched by the switch of FIG.
도 3은 도 1의 스위치의 시간 함수로서 과부하 보호 문턱값들의 그래프.3 is a graph of overload protection thresholds as a function of time of the switch of FIG.
도 4는 초기 보호 상태 동안 심각한 단락의 경우에서 도 1의 스위치의 시간 함수로서 과부하 보호 문턱값들 및 부하 전류의 그래프.4 is a graph of overload protection thresholds and load current as a function of time of the switch of FIG. 1 in case of a serious short circuit during the initial protection state.
도 5는 초기 보호 상태 동안 저항성 단락의 경우에서 도 1의 스위치의 시간 함수로서 과부하 보호 문턱값들 및 부하 전류의 그래프.5 is a graph of overload protection thresholds and load current as a function of time of the switch of FIG. 1 in the case of a resistive short during the initial protection state.
도 6은 후속 보호 상태 동안 저항성 과부하의 경우에서 도 1의 스위치의 시간 함수로서 과부하 보호 문턱값들 및 부하 전류의 그래프.6 is a graph of overload protection thresholds and load current as a function of time of the switch of FIG. 1 in the case of resistive overload during subsequent protection states.
도 7은 초기 보호 상태 동안 저항성 과부하의 경우에서 도 1의 스위치의 시간의 시간 함수로서 과부하 보호 문턱값들 및 부하 전류의 그래프.7 is a graph of overload protection thresholds and load current as a function of time of time of the switch of FIG. 1 in the case of resistive overload during an initial protection state.
도면들 중 도 1에 도시된 스마트 전력 스위치 장치는, 자동 애플리케이션의 경우 축전지(accumulator) 및 교류기(alternator)와 같은 전원에 의해 공급되는 전류를 스위칭하는 스위치(1)를 포함하며, 상기 스위치는 전력 공급 단자(2)와 접지(3) 간의 스위치(1)와 직렬로 연결된 전력 공급 단자(2) 및 부하(4)에 연결된다. 스위치(1)은 금속 산화 전계 효과 트랜지스터('MOSFET')의 형태를 취하는 것이 바람직하다.The smart power switch device shown in FIG. 1 of the drawings comprises a switch 1 for switching an electric current supplied by a power source such as an accumulator and an alternator in an automatic application, the switch having a power It is connected to the power supply terminal 2 and the
스위치(1)는 입력(6)에서 입력 신호에 응답하여 드라이버(5)에 의해 ON과 OFF 상태들로 스위칭된다. 전류 및 온도 검출 유닛(7)은 스위치(1)에서 흐르는 전류 및 부하 및 스위치(1)의 동작 온도를 검출한다. 상기 검출 회로(7)는, 관련 파라미터들이 각각의 문턱값들을 초과하는 경우에 실행되는 보호 제어 유닛(8)에 과부하 신호들(OCHI, OCLO 및 OVT)을 제공한다. 보호 제어 유닛(8)은 드라이버(5)를 통해 스위치(1)를 제어하며, 드라이버로 하여금 상기 스위치(1)를 OFF 상태로 스위칭하도록 함으로써 과부하 조건의 경우에 (6)에서 입력 신호를 무시할 수 있다. The switch 1 is switched in the ON and OFF states by the driver 5 in response to the input signal at the
(6)에서의 입력 신호는, 예를 들어 부가적 조명 제어 기능들을 제공하는 마이크로프로세서에 의해 제공될 수 있다. 그러나, 마이크로프로세서의 실패의 경우에서조차 도 1에 도시된 스마트 전력 스위치가 간단한 ON/OFF 입력 신호들에 응답하여 과부하 보호 기능을 할 수 있다는 것이 중요하다. The input signal at (6) can be provided by, for example, a microprocessor providing additional lighting control functions. However, it is important that even in the case of a microprocessor failure, the smart power switch shown in FIG. 1 can provide overload protection in response to simple ON / OFF input signals.
용량성 부하 또는 백열 전구 모두는, 전류가 더 낮은 안정 크기에 놓이기 전에 부하 전류가 ON으로 스위칭될 때 높은 초기 전류 '돌입 전류'를 나타낸다. 이는 도 2에서 55 와트 백열 전구의 경우에 대해 예시되어 있으며, 제 1의 10 밀리초 동안 피크 전류(9)가 안정 상태 전류보다 더 높은 크기에 도달하는 것을 볼 수 있다. 돌입 전류가 짧은 지속 기간을 갖는 경우에, 이는 전력 공급 시스템 또는 전구를 손상시키지 않을 것이다.Both capacitive loads or incandescent bulbs exhibit a high initial current 'inrush current' when the load current is switched ON before the current is at a lower stable magnitude. This is illustrated for the case of a 55 watt incandescent bulb in FIG. 2, and it can be seen that during the first 10 milliseconds the
도 4에 도시된 바와 같이, 도 1의 스마트 전력 공급의 동작시에, 보호 제어 유닛(8)은, 스위치(1)가 ON 상태로 스위칭된 후에 초기 상태(10) 동안 제 1 과부하 조건을 나타내는 과부하 신호들(OCHI 및/또는 OVT)에 응답하여, 스위치 수단을 다시 OFF 상태로 스위칭하고, 드라이버(5)를 래칭함으로써 스위치 수단을 OFF 상태로 유지하도록 한다. 특히, 도 4에 도시된 바와 같이, 돌입 전류에 대해 비정상적인 초기 상태(10) 동안 부하 전류가 제 1 문턱값에 도달하면, (12)에 도시된 바와 같이, 과부하 신호(OCHI)가 단정되고, 스위치(1)는 (13)에 도시된 바와 같이 영구적으로 OFF로 턴된다. 또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 온도가 임의의 시각에 과열 문턱값에 도달하면, 초기 상태 동안 (14)에 도시된 바와 같이 부하 전류가 과부하 문턱값에 도달하지 않더라도, 스위치(1)는 (13)에 도시된 바와 같이 영구적으로 OFF 상태로 턴된다.As shown in FIG. 4, in the operation of the smart power supply of FIG. 1, the
그러나, 과부하 보호를 트리거링하는 과부하 조건의 검출 없이 초기 보호 상태가 성공적으로 통과되면, 스위치(1)를 OFF 상태로 스위칭하고 시간 간격 후에 후속으로 스위치(1)를 다시 ON 상태로 스위칭하기 위해 보호 제어 유닛(8)은 과부하 신호(OCLO)에 응답한다. 이러한 기능은 자동 재시작 시도를 구성한다. However, if the initial protection state is successfully passed without the detection of an overload condition that triggers overload protection, protection control to switch the switch 1 to the OFF state and subsequently switch the switch 1 back to the ON state after a time interval. The
과부하 신호(OCLO)를 트리거하는 과부하 문턱값은 실질적으로, 과부하 신호(OCHI)를 트리거하는 과부하 문턱값보다 작으며, 따라서 돌입 전류 이하인 과부하들에 대해서 시스템을 보호하지만, 과부하 문턱값이 실질적으로 더 길게 지속되면, 시스템이 위험할 것이다. 그러나, 과부하 신호(OCLO)를 트리거하는 과부하 문턱값은, 과도하게 낮은 최대 안정 상태 전류를 부과함으로써 스마트 전력 스위치의 용량을 반송하는 전류를 제한하지 않도록 구성된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 초기 상태(10) 동안 정상 돌입 전류는, (15)에 도시된 바와 같이 과부하 신호(OCHI)를 트리거하는 문턱값보다 더 낮은 상태에 머무르는 피크 레벨들에 도달한다. 그러나, 정상 상태 전류가 (16)에 도시된 바와 같이 과부하 신호(OCLO)를 트리거하는 문턱값에 후속으로 도달하면, 검출 유닛(7)은 과부하 신호(OCLO)를 선언하고, 보호 제어 유닛(8)은 스위치(1)를 OFF 상태로 스위칭한다. The overload threshold that triggers the overload signal OCLO is substantially less than the overload threshold that triggers the overload signal OCHI, thus protecting the system against overloads that are below the inrush current, but the overload threshold is substantially higher. If it lasts long, the system will be dangerous. However, the overload threshold that triggers the overload signal OCLO is configured not to limit the current carrying capacity of the smart power switch by imposing an excessively low maximum steady state current. As shown in FIG. 6, during the
보호 제어 유닛(8)이 자동 재시작 시간 간격 후에 스위치(1)를 ON 상태로 스위칭할 때, (18)에서와 같이 OCLO에 응답하는 상태 다음에 OCHI에 응답하여 초기 상태(17)의 동일한 보호 주기가 반복된다. 그러나, 전구의 돌입 기간은, 재시작 간격이 전구가 따뜻함이 남아있을 정도로 짧다면 콜드 스위치(cold switch) ON보다 짧으며, 재시작에 대해 초기 상태(17)는 제 1 초기 상태(10)보다 짧다.When the
과부하 보호를 트리거하는 과부하 조건의 검출 없이 초기 보호 상태들(10 및 17)이 통과되더라도, 초과 동작 온도의 검출을 나타내는 과부하 신호(OVT)의 선언은, 보호 제어 유닛(8)으로 하여금 스위치(1)를 OFF시키고, 접합 온도가 재시작 온 도(히스테리시스)에 도달할 때까지 스위치를 OFF로 유지한다.Even if the initial protection states 10 and 17 are passed without the detection of an overload condition that triggers overload protection, the declaration of the overload signal OVT indicating the detection of the over operating temperature causes the
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, 현재 돌입 지속 기간이 초기 기간(10 또는 17)보다 길거나 (19) 및 (20)에 도시된 바와 같이 OCHI를 트리거하지 않는다면, 과부하 신호(OCLO)는 자동 재시작 시도에 다음에 스위치(1)를 턴오프하는 것을 트리거함으로써 초기 상태의 끝에서 즉시 선언된다.In addition, as shown in FIG. 7, if the current inrush duration is longer than the initial period (10 or 17) or does not trigger OCHI as shown in (19) and (20), the overload signal (OCLO) is automatically restarted. It is declared immediately at the end of the initial state by triggering the next turn off of the switch 1 in an attempt.
자동 재시작 특성은 외부 마이크로프로세서를 요구하지 않고 기능을 하며, 따라서 마이크로프로세서 결함의 존재시에서조차 전력 공급 및 보호 기능을 제공한다. 특히, 산발적인 결함의 경우에, 결함이 없어지면서, 전류 공급의 완전한 성능이 회복될 수 있다. 결함이 계속될지라도, 과부하가 적당한 경우에 감소된 성능이 제공될 수 있으며, 보호 제어 유닛(8)은 스위치(1)를 반복적으로 OFF 시키고 그후 다시 ON 시킨다. 자동 재시작 모드 동안 스위치의 전력 소산을 제한하거나, 결함 조건을 제한 후 전구를 재시작하기에 충분한 에너지를 전달하기 위해 자동 재시작 모드의 지속 기간 주기는 충분히 낮은 값(예를 들어, 5 %)으로 제어된다. 따라서, 자동 재시작 시도들의 수를 제한하는 것은 불필요하다.The automatic restart feature functions without requiring an external microprocessor, thus providing power supply and protection even in the presence of a microprocessor fault. In particular, in the case of sporadic defects, while the defects disappear, the full performance of the current supply can be restored. Even if the fault continues, reduced performance can be provided if overload is adequate, and the
Claims (4)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020077007025A KR20070120934A (en) | 2007-03-28 | 2004-09-28 | Power supply apparatus with overload protection |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020077007025A KR20070120934A (en) | 2007-03-28 | 2004-09-28 | Power supply apparatus with overload protection |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20070120934A true KR20070120934A (en) | 2007-12-26 |
Family
ID=39138506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020077007025A KR20070120934A (en) | 2007-03-28 | 2004-09-28 | Power supply apparatus with overload protection |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR20070120934A (en) |
-
2004
- 2004-09-28 KR KR1020077007025A patent/KR20070120934A/en not_active Application Discontinuation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP1150410B1 (en) | Solid state protection circuit for electrical apparatus | |
US7808757B2 (en) | Power switching apparatus with overload protection | |
CN107276571B (en) | System and method for high side power switch | |
US8296093B2 (en) | Semiconductor device with thermal fault detection | |
US20040070910A1 (en) | Method for driving a semiconductor switch and circuit configuration with a semiconductor switch | |
US10777997B2 (en) | Method for operating an electronic circuit breaker, and electronic circuit breaker | |
JP3607902B2 (en) | Ignition device for internal combustion engine | |
KR20120039652A (en) | System and method for protecting a circuit | |
US10714923B2 (en) | Protection device | |
US4951250A (en) | Combined input/output circuit for a programmable controller | |
DE69739666D1 (en) | PROTECTION CIRCUITS | |
JP2004248093A (en) | Load drive circuit | |
CN107918426B (en) | Power supply device with soft start and protection functions | |
US11133666B2 (en) | System and method for managing power consumption during a fault condition | |
KR20070120934A (en) | Power supply apparatus with overload protection | |
EP0661802A1 (en) | Operational amplifier protection circuit using, either in working conditions or at start-up, identical circuit elements for detecting permanent output abnormal conditions | |
JP2020205728A (en) | Overcurrent protection device | |
CN112448363B (en) | Electrical safety system providing over-current protection of electrical circuits in a vehicle | |
US7898784B2 (en) | Protection circuit with variable current level limits | |
EP2014139B1 (en) | Method and switching unit for driving a ptc electrical load element | |
JP2001189650A (en) | Semiconductor relay | |
JPH10107605A (en) | Overcurrent protective circuit of transistor | |
EP1605592A2 (en) | Improvement in a TRIAC protection circuit | |
RU2259624C1 (en) | Load protection against supply voltage spikes and short circuits | |
CA2213193C (en) | Electronic circuit for protecting power supply to a load |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |