[发明专利]用于过载保护的电路、方法及系统

说明书

技术领域

本发明大体涉及电源中的过载保护。更具体地，本发明涉及独立权利要求前序部分所公开的内容。本发明特别在向电容性负载供电方面具有优势的应用。

背景技术

诸如开关式电源的电源被用于向诸如蜂窝通信系统中的基站这样的各种电子装置提供直流（DC）供应。对于电源，电子装置是一般包括电容性负载构件的负载。当具有特定工作电压的电力被连接至这样的负载，初始形成高电流以对电容性负载构件（capacitive load component）进行充电。这样的高电流可能超过电源的电流输出额定值，这可能引起电源的电力构件被损坏。过高的负载电流的另一原因可能是负载中的短路或其他故障。也可能是负载并不与电源额定值匹配。为了在这种情况下保护电源，可使用过载保护。在电源的输出处检测到过电流值的情况下，这些电路限制和/或断开供应至负载的电流。

图1示出了根据现有技术的过载保护电路。电路被连接在电源的电力输出线-V_SUPPLY和负载的电力输入线-V_LOAD之间。R被用在图中以标注负载的电阻性部分，C被用于标注负载的电容性部分。电路具有诸如FET晶体管这样的开关元件Q，以及用于控制晶体管的栅极并由此控制向负载的电流供应的控制单元。控制单元用电流传感器18监控供应电流。当晶体管被接通，供应电流通过晶体管流至负载。当电流超过预定限制，控制单元的输出16控制晶体管来减少电流。晶体管Q因此也被用于供应电流的线性控制。

然而，该现有技术的解决方案也有某些缺点。不超过晶体管的安全工作域（SOA），晶体管就不能长时间地消耗高功率。如果超过了晶体管的SOA，就有晶体管被损坏的风险。从而降低了装置的可靠性。另一缺点是，提供开关晶体管的线性控制要求更复杂结构的控制电路。还存在这样的线性控制不稳定的潜在风险。

图2示出了根据现有技术的另一过载保护电路。该电路具有在电源和负载之间的第一开关元件Q1。过载保护电路还具有第二开关元件Q2，第二开关元件Q2与功率电阻器R1串联。开关元件由控制电路25控制。当电源接通至负载时，第二开关元件首先被控制线27接通，使电流流经第二开关元件Q2和功率电阻器R1。电流被电阻器限制以便避免过大值的电流。在负载电容被初始充电之后，第一开关元件被控制线26接通，使电流可以通过第一开关元件直接流至负载。例如，可能存在在接通第二和第一开关元件之间设置的固定延迟。

根据图2的现有技术的过载保护电路也存在某些缺点。首先，当电流通过电阻器R1供应时，负载电压并未达到标称值。因此，可能的是当第一开关晶体管接通时，仍存在高充电电流。

第二，功率电阻器在电力启动期间可能消耗大量的能量。因此，功率电阻器必须具有高额定功率。这样的功率电阻器具有大尺寸并从而要求更大的空间。这也是相对较贵的构件，进而增加了装置的制造成本。功率电阻器的所要求的电阻和额定功率还取决于电源和负载的要求。因此，需要提供具有不同构件的多个版本的过载保护电路。

图2的电路还要求两个电力切换元件和用于两个元件的对应的控制电路。这进一步增加了装置的复杂性和产品成本。

在诸如通信系统的电子系统中，常常需要向该系统的多个装置供应不同电压的电力。对于每个供应连接都需要过载保护电路，因此所要求的过载保护电路的数量很大。对于不同负载装置和每个装置的不同供应输入也常常需要不同特性的过载保护电路。进一步地，由于故障可能引起大部分的电子系统变得无法工作，所以过载保护电路的高可靠性很重要。如上所述，根据现有技术的过载保护电路无法以期望的方式满足这些要求。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于不同应用的过载保护电路，其中，现有技术的所述缺点将被克服或减少。因此，本发明的目的是实现具有高可靠性、可用较少产品成本实现的并可适应电源和负载的各种要求的过载保护。

本发明的目的是通过提供一种具有与开关元件串联耦接的电感器的过载保护电路。开关元件被控制为通过电感器向负载提供电流直到达到已确定的电流限制。在实现电流限制之后，开关元件被控制为断开状态，之后，电感器的惯性电流（freewheeling current）被引导通过与开关元件并联耦接的电压依赖元件。

更具体地，本发明的目的是通过在电源和负载之间提供用于过载保护的电路实现的，该电路包括：

可控开关元件，串联连接在电源输出和负载输入之间，

传感器，用于直接或间接测量开关元件的电流，

控制器件，用于基于所测量的电流控制开关元件，

所述电路的特征在于过载保护进一步包括：