電壓限制器監測的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及限電壓設備的監測，并且特別地涉及被布置為提供防止潛在有損害性的高電壓和/或電流電平(諸如例如浪涌電流)的電路保護的設備的監測。
【背景技術】
[0002]限電壓設備通常用于避免在電路或特定設備內產生的非期望的電壓值。在下面進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/設備保護設備，其被布置為吸收浪涌電流(能量)以防止受保護電路經受高電壓。以這種方式，該保護設備對浪涌電流的吸收限制了在電路其它部分中產生的電壓。也就是說，該設備通常由在其端子處的觸發電壓值的出現而觸發，然后試圖通過轉移通過其自身的可用的浪涌電流來限制在電路中產生的電壓。
[0003 ]存在需要電路運行在超過電路和/或電路設備的期望運行范圍的電壓和電流值可能產生的環境中的許多情形。這種過電壓/電流可能通過電路設備或元件故障而可能在內部產生，或在外部產生，并可能提供損害或實際損毀電路/設備的電壓/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生的浪涌。這些危險在至少部分在外部環境運行的電路/設備中特別普遍。
[0004]許多形式的限電壓設備是可用的，且其用于對敏感電路和電路元件提供至少某種程度的保護。這些設備用于“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備/元件。這種設備的示例包括浪涌放電器，諸如瞬態電壓抑制器(TVS)(即所謂的瞬態吸收器(Transorb))設備，以及還有壓敏電阻器設備。
[0005]例如，關于TVS設備的技術文獻表明，除非由于例如經受超過其設計限制的峰值浪涌或出現阻止熱能擴散的頻繁浪涌使得TVS設備通過變成受壓而被驅動為故障，否則即使在退化狀態中TVS設備將繼續起作用。
[0006]限電壓設備本質上可以是犧牲的，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，以及當然在該劣化之后，設備可對它們所保護的電路/設備的運行具有非期望的影響。例如，當在過程控制回路中使用時，劣化的浪涌放電器可導致產生錯誤讀數。
[0007]對浪涌放電器設備的運行狀態的監測被認為是一種識別潛在劣化的方法。大多數現有監測布置試圖通過測量浪涌放電器在其劣化時由于其傳導的電流發生的發熱來提供這種監測。但是，由于這種已知布置對劣化設備內的散熱的信任，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備處的電壓感測進行某種形式的設備監測。但是，這種已知設備的敏感度以及還有精確度被不利地限制，且當在諸如控制回路的電路中部署時，電壓將隨著測量電流而變化。外部電源也被用于這種已知的監測布置/設備，且這可證明商業上的限制因數，其增加已知監測布置的復雜度。
【發明內容】
[0009]本發明試圖通過提供與已知這種布置和方法相比具有優點的監測布置和相關方法而提出對限電壓設備的監測。
[0010]根據本發明的第一方面，提供了電壓限制器監測器，其被布置為通過感測經過被布置為串聯連接到電壓限制器的電阻的電流來監測經過電壓限制器的電流，以及其中監測器進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生的電壓。
[0011]就本發明的優點而言，通過使用與經過電壓限制器的電流相關的電流監測，證明即使在僅小電流經過設備時也可能檢測電壓限制器設備的劣化。這特別有利于擴展在其中可以可靠識別電壓限制器的劣化的運行狀況的范圍。本發明可有利地運行在甚至經過電壓限制器的小電流可對電路和/或在電路內產生的信號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，針對電流感測需要使用與限制設備串聯的有合理值的電阻，但是這帶來了問題和限制，因為該電阻將防止限制設備執行其功能。通過允許使用這種合理值的電阻，電流感測的這種問題和限制被本發明有利地克服，但不影響限制設備的運行，也不使電路設備暴露于具有潛在損害性的電壓電平。
[0013]又進一步，就本發明證明的優點而言，通過使用被可操作地連接以限制在電阻兩端產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的二極管開關部件。
[0015]在一個特定示例中，限電壓部件可包括與電阻并聯連接的背對背式二極管對。
[0016]這種電路布置為本發明面臨的問題提供特別簡單和可靠的解決方案。
[0017]如所理解，電壓限制器監測器可被布置為監測任意合適的限電壓設備的運行，諸如但不限于諸如例如瞬態電壓抑制器的浪涌放電器。
[0018]又進一步，監測器可包括感測電路，該感測電路被布置為感測通過串聯連接的電阻的電流。感測電路可有利地包括高輸入阻抗的運算放大器或其它復雜集成電路。
[0019]作為本發明的進一步有利特征，監測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，本發明的監測器可被布置為從電路提取其需要的電力，由此不需要單獨的外部電源。
[0021]在這種示例中，可在被保護的電路中使用降電壓設備，從而提供對感測電路供電所需的電壓差。作為一個示例，降電壓設備可包括至少兩個串聯連接的二極管設備。但是應當理解在需要時可使用任意合適數量的這種設備以及其它電壓降低部件。
[0022]進一步，通過這種降電壓設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使用限電壓設備的電路的運行有任何不利影響。
[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]當然電阻可采用任何合適的形式，且在特定實施例中包括用于監測小電流的有利地具有合適高值的電阻器。
[0025]作為進一步特征，指示器部件可被包括在傳感器內以提供關于當感測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的可視指示。指示器可包括提供任意合適信號的任意合適的布置/設備，該任意合適信號諸如但不限于視覺信號、聲音信號、電信號、無線電信號等。
[0026]進一步，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]在優選實施例中，這種指示器部件可包括一個或多個視覺指示器部件，諸如例如發光二極管設備。
[0028]根據本發明的另一方面，提供了一種監測被可操作地連接在電路內的電壓限制器的方法，并且該方法包括通過感測經過串聯連接到電壓限制器的電阻的電流來感測經過該電壓限制器的電流的步驟，且進一步包括在電壓超過閾值時限制在電阻兩端產生的電壓的步驟。
[0029]如上，且借助于本發明的方法通過使用與經過電壓限制器的電流相關的電流監測，證明即使在由于其開始劣化且可能繼續劣化而僅傳遞小電流時也可能檢測電壓限制器設備的劣化。
[0030]同樣，通過在本發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的二極管開關部件。
[0032]如將理解，電壓限制器監測可被布置為監測任意合適的限電壓設備的運行，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測器供電的步驟。
[0034]進一步，方法可包括提取其所需的運行電力以使得不需要單獨的外部電源的步驟。
[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測器供電，該合適的電源可包括單獨的電源，諸如例如其