DD243130A1 - CONTROLLED DC VOLTAGE SOURCE WITH OVERCURRENT PROTECTION - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine geregelte Gleichspannungsquelle mit Ueberstromschutz zur Spannungsversorgung beliebiger elektronischer Baugruppen. Ziel der Erfindung ist eine mit geringem Herstellungsaufwand zu fertigende, mit gutem Wirkungsgrad arbeitende, stoerungsanfaellige Gleichspannungsquelle. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den zusaetzlichen Leistungstransistor der Gleichspannungsquelle bei Ueberstrom zu sperren und ohne Zeitverzoegerung bei genuegend grossem Lastwiderstand automatisch wiedereinzuschalten, wobei beide Schaltschwellen ohne Abgleich exakt definiert sein sollen. Erfindungsgemaess wird der ueber einem Strommesswiderstand vom Laststrom erzeugte Spannungsabfall von einem Differenzverstaerker verstaerkt und danach mittels eines Komparators mit der Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle verglichen. Bei Ueberstrom sperrt das Ausgangssignal des Komparators einen Steuertransistor und damit den Leistungstransistor. Diese Sperrung wird durch den am Vorwiderstand des Spannungsreglers auftretenden Spannungsabfall aufrechterhalten. Beim Anwachsen der genannten Ausgangsspannung durch Vergroesserung des Lastwiderstandes steuert der Komparator den Steuer- und den Leistungstransistor beim Erreichen der Wiedereinschaltschwelle wieder in den leitenden Zustand. Fig. 1.The invention relates to a regulated DC voltage source with overcurrent protection for powering any electronic components. The aim of the invention is to be produced with low production costs, working with good efficiency, interference-prone DC voltage source. The invention has for its object to lock the additional power transistor of the DC voltage source in overcurrent and automatically reconnect without Zeitverzoegerung with sufficient load resistance, both switching thresholds should be defined without adjustment exactly. According to the invention, the voltage drop generated by a current measuring resistor from the load current is amplified by a differential amplifier and then compared by means of a comparator with the output voltage of the DC voltage source. In the event of overcurrent, the output signal of the comparator blocks a control transistor and thus the power transistor. This blocking is maintained by the voltage drop occurring at the series resistor of the voltage regulator. When increasing the said output voltage by increasing the load resistance of the comparator controls the control and the power transistor when reaching the restart threshold again in the conductive state. Fig. 1.
Description
Hierzu 2 Seiten ZeichnungenFor this 2 pages drawings
Die geregelte Gleichspannungsquelle mit ihrer Überstrom- und Kurzschlußschutzeinrichtung dient zur Spannungsversorgung elektronischer Baugruppen.The regulated DC voltage source with its overcurrent and short-circuit protection device is used to supply power to electronic assemblies.
Aus der Fachzeitschrift „radio fernsehen elektronik", 29 (1980), Heft 7, Seite 436 ist eine Lösung bekannt, die einen Spannungsregler und eine externe Beschaltung desselben, realisiert durch einen Leistungstransistor in Reihe mit einem Strommeßwiderstand, enthält. Die Ansteuerung des externen Leistungstransistors, dereinen zusätzlichen Ausgangsstrom liefert, erfolgt über einen Widerstand, der dem Eingang des Spannungsreglers vorgeschaltet ist. Über dem Strommeßwiderstand liegt die Emitter-Basisstrecke eines Transistors, dessen Kollektor an den Eingang des Spannungsreglers geführt ist. Entsprechend dem Ausgangsstrom des Leistungstransistors, entsteht über dem Strommeßwiderstand ein Spannungsabfall, der gleichzeitig die Eisnitter-Basisspannung des Transistors bildet.From the trade journal "radio television electronics", 29 (1980), No. 7, page 436, a solution is known which contains a voltage regulator and an external wiring thereof realized by a power transistor in series with a current measuring resistor The current measuring resistor is connected to the emitter base of a transistor whose collector is connected to the input of the voltage regulator a voltage drop, which simultaneously forms the Eisitter base voltage of the transistor.
In Abhängigkeit von der Stromverstärkung und der Emitter-Basisspannung des Transistors, tritt eine Ausgangsstrombegrenzung des Leistungstransistors, durch den leitenden Zustand des erstgenannten Transistors, ein.In response to the current gain and the emitter base voltage of the transistor, an output current limit of the power transistor, by the conductive state of the former transistor, enters.
Nachteilig dieser Schaltungsanordnung ist, daß die Überstromschwelle von toleranzbehafteten Parametern, wie die Stromverstärkung des Transistors, beeinflußt wird. Des weiteren tritt durch die Strombegrenzung in der Regel im Kurzschlußfall eine Erhöhung der Verlustleistung des Leistungstransistors gegenüber der normalen Betriebsart auf.A disadvantage of this circuit arrangement is that the overcurrent threshold is influenced by parameters subject to tolerances, such as the current amplification of the transistor. Furthermore, due to the current limitation, an increase in the power loss of the power transistor compared to the normal mode of operation usually occurs in the event of a short circuit.
Ein weiterer Nachteil ist der relativ große Spannungsabfall über dem Strommeßwiderstand, der eine Reduzierung des Wirkungsgrades der gesamten Schaltung bewirkt.Another disadvantage is the relatively large voltage drop across the current measuring resistor, which causes a reduction in the efficiency of the entire circuit.
Ferner ist bekannt, daß der Spannungsabfall über einem Strommeßwiderstand mit Hilfe eines Schwellwertschalters überwacht wird. Hierbei wird durch eine Impulsquelle über einen Schmitt-Trigger der Leistungstransistor angesteuert, wobei im Kurzschlußfall die Impulsquelle durch einen Transistor kurzgeschlossen wird (DD-Patentschrift Nr. 131684).It is also known that the voltage drop across a current measuring resistor is monitored by means of a threshold switch. In this case, the power transistor is driven by a pulse source via a Schmitt trigger, wherein in the case of short circuit, the pulse source is short-circuited by a transistor (DD Patent No. 131684).
Nachteile dieser Schaltungsanordnung entstehen durch den relativ großen Spannungsabfall über dem Strommeßwiderstand, der die Basis-Emitter-Strecke des vorgenannten Transistors über einen strombegrenzenden Widerstand ansteuert. Dieser relativ große Spannungsabfall über dem Strommeßwiderstand bringt eine Reduzierung des Wirkungsgrades der gesamten Schaltung mit sich.Disadvantages of this circuit arrangement caused by the relatively large voltage drop across the current measuring resistor, which drives the base-emitter path of the aforementioned transistor via a current-limiting resistor. This relatively large voltage drop across the current sensing resistor results in a reduction in the efficiency of the entire circuit.
Ein weiterer Nachteil dieser Schaltungsanordnung ist der erhöhte Aufwand an Siebmitteln.Another disadvantage of this circuit is the increased cost of screening agents.
Zur Kompensation der Toleranzen der außerdem benötigten Z-Diode und des Schmitt-Trigger-Eingangs ist ein Abgleich der Stromversorgungsbaugruppe erforderlich, der einen weiteren Nachteil darstellt.To compensate for the tolerances of the additionally required Zener diode and the Schmitt trigger input, an adjustment of the power supply module is required, which represents a further disadvantage.
Durch das des weiteren vorhandene RC-Glied, welches im Kurzschlußfall aufgeladen wird, können Störimpulse seitens der Lastanordnung zur Abweichung der Stromschwelle führen.By the further existing RC element which is charged in the event of a short circuit, interference pulses can lead from the side of the load assembly to the deviation of the current threshold.
Weiterhin ist aus der DD-Patentschrift Nr. 127138 eine geregelte Gleichspannungsquelle bekannt, deren im Längszweig liegender Regeltnnsistor vor einem Differenzverstärker angesteuert wird. Hierbei ist der eine Eingang des Differenzverstärkers über einen einstellbaren Spannungsteiler mit dem Ausgang der Gleichspannungsquelle und der andere Eingang des Differenzverstärkers über einen Widerstand mit einem ersten Referenzspannungselement und über eine Diode mit einem zweiten Referenzspannungselement verbunden.Furthermore, from the DD patent no. 127138 a regulated DC voltage source is known, whose lying in the longitudinal branch Regeltnnsistor is driven in front of a differential amplifier. In this case, one input of the differential amplifier is connected via an adjustable voltage divider to the output of the DC voltage source and the other input of the differential amplifier is connected via a resistor to a first reference voltage element and via a diode to a second reference voltage element.
Sobald der Lastwiderstand der vorgenannten Gleichspannungsquelle einen vorgegebenen Mindestwert unterschreitet, wird der Regeltransistor gesperrt. Im gesperrten Zustand des Regeltransistors treibt die ungeregelte Eingangsspannung der Gleichspannungsquelle einen Prüfstrom durch den Lastwiderstand. Sobald der Lastwiderstand wieder genügend groß ist, wird die Gleichspannungsquelle automatisch eingeschaltet.As soon as the load resistance of the aforementioned DC voltage source falls below a predetermined minimum value, the control transistor is blocked. In the locked state of the control transistor, the unregulated input voltage of the DC voltage source drives a test current through the load resistor. As soon as the load resistance is sufficiently high again, the DC voltage source is switched on automatically.
Die Wiedereinschaltschwelle hängt von der momentanen Größe der ungeregelten Eingangsspannung der Gleichspannungsquelle ab und ist damit relativ stark toleranzbehaftet. Auch die vorgenannte Abschaltschwelle der Gleichspannungsquelle ist infolge der Spannungstoleranzen der beiden Referenzspannungselemente und der erwähnten Diode relativ stark toleranzbehaftet. Insbesondere die große Toleranz der Wiedereinschaltschwelle verhindert eine optimale Ausnutzung der entsprechenden Daten des Leistungstransistors und bringt damit gegebenenfalls einen erhöhten Bauejemente- und Kühlmittelaufwand mit sich.The switch-on threshold depends on the instantaneous magnitude of the unregulated input voltage of the DC voltage source and is thus relatively heavily affected by tolerances. The abovementioned switch-off threshold of the DC voltage source is subject to relatively high tolerances due to the voltage tolerances of the two reference voltage elements and the mentioned diode. In particular, the large tolerance of the reclosing threshold prevents optimal utilization of the corresponding data of the power transistor and thus possibly brings an increased Bauejemente- and coolant costs with it.
Aus weiteren Schriften (DE-OffenlegungsschriftNr.3020300 und DE-AuslegeschriftNr.2248602) ist bekannt, daß nach Auftreten eines Kurzschlusses Startimpulse zum Wiedereinschalten der Stromversorgungsbaugruppe erforderlich sind. Das Ansteuern mittels Impulse zum Wiedereinschalten der Stromversorgungsbaugruppe beinhaltet den Nachteil, daß nach Aufheben des Kurzschlusses bzw, der Überlast eine Verzögerungszeit bis zur erneuten Bereitschaft der Stromversorgungsbaugruppe vergeht. Dieser Zeitverlust kann sich in Geräten mit Datenspeicherung als sehr nachteilig auswirken.From other documents (DE-Offenlegungsschrift No. 3020300 and DE-AuslegeschriftNr.2248602) is known that after the occurrence of a short-circuit start pulses for reconnecting the power supply module are required. The activation by means of pulses for reconnecting the power supply module involves the disadvantage that, after the short circuit or the overload has been removed, a delay time elapses until the power supply module is ready again. This loss of time can be very detrimental in devices with data storage.
Ziel der Erfindung ist eine mit geringem Herstellungsaufwand zu fertigende, mit gutem Wirkungsgrad arbeitende, störunanfällige geregelte Gleichspannungsquelle mit Überstromschutz, die zur Spannungsversorgung beliebiger elektronischer Baugruppen einsetzbar ist.The aim of the invention is to be produced with low production costs, working with good efficiency, störunanfällige regulated DC voltage source with overcurrent protection, which can be used to power any electronic assemblies.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geregelte Gleichspannungsquelle mit einem Spannungsregler und einem zusätzlichen Leistungstransistors zur Vergrößerung des maximal entnehmbaren Laststromes zu schaffen, deren Überstromschutzeinrichtung den Leistungstransistor beim Überschreiten der Überstromschwelle vollständig sperrt und beim darauffolgenden Überschreiten der Lastwiderstandsschwelle ohne Zeitverzögerung automatisch wiedereinschaltet, wobei die beiden genannten Schaltschwellen ohne Abgleich exakt definiert und nur mit vernachlässigbaren Toleranzen behaftet sein sollen.The invention has for its object to provide a regulated DC voltage source with a voltage regulator and an additional power transistor to increase the maximum removable load current whose overcurrent protection device completely blocks the power transistor when the overcurrent threshold is exceeded and automatically switches back on the subsequent exceeding the load resistance threshold without time delay, the two quoted switching thresholds without adjustment exactly defined and should be subject only to negligible tolerances.
. Die Erfindung betrifft eine geregelte Gleichspannungsquelle mit Überstromschutz, mit einem Spannungsregler, dessen Ausgangsklemme mit der Ausgangsklemme der Gleichspannungsquelle verbunden ist, wobei die Eingangsklemme des Spannungsreglers über einen Vorwiderstand oder ein Schwellwertelement mit der Eingangsklemme der Gleichspannungsquelle in Verbindung steht., The invention relates to a regulated DC voltage source with overcurrent protection, with a voltage regulator whose output terminal is connected to the output terminal of the DC voltage source, wherein the input terminal of the voltage regulator is connected via a series resistor or a threshold element to the input terminal of the DC voltage source.
Zwischen der Eingangs- und der Ausgangsklemme der Gleichspannungsquelle sind ein Strommeßwiderstand und eine zu diesem in Reihe geschaltete Kollektor-Emitter- bzw. Drain-Source-Strecke eines Leistungstransistors angeordnet. Des weiteren sind ein Komparator, dessen einer Eingang an der Ausgangsklemme angeschaltet ist, und ein Differenzverstärker, dessen einer Eingang an die Eingangsklemme der Gleichspannungsquelle geführt ist, vorhanden.Between the input and the output terminal of the DC voltage source, a current measuring resistor and arranged in series with this collector-emitter or drain-source path of a power transistor are arranged. Furthermore, a comparator, whose one input is connected to the output terminal, and a differential amplifier, whose one input is fed to the input terminal of the DC voltage source, are present.
Erfindungsgemäß ist der andere Eingang des Komparators mit dem Ausgang des Differenzverstärkers und der Ausgang des Komparators mit der Basis- bzw. Gate-Elektrode eines Steuertransistors verbunden, dessen Kollektor-Emitter- bzw. Drain-Source-Strecke die Basis- bzw. Gate-Elektrode des Leistungstransistors mit de^Eingangsklemme des Spannungsreglers verbindet. Der andere Eingang des Differenzverstärfcers ist in zwei Summiereingänge aufgespaltet, die jeweils an dem der Eingangsklemme der Gleichspannungsquelle abgewandten Anschluß des Strommeßwiderstandes bzw. des Vorwiderstandes oder Schwellwertelementes angeschlossen sind.According to the invention, the other input of the comparator is connected to the output of the differential amplifier and the output of the comparator is connected to the base or gate electrode of a control transistor whose collector-emitter or drain-source path is the base or gate electrode of the power transistor connects to the input terminal of the voltage regulator. The other input of the differential amplifier is split into two summing inputs, which are each connected to the terminal of the current measuring resistor or of the series resistor or threshold element which faces away from the input terminal of the DC voltage source.
Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Gleichspannungsquelle ist folgende:The mode of operation of the DC voltage source according to the invention is the following:
Der bei Überstrom über dem Strommeßwiderstand entstehende Spannungsabfall wird mittels des Differenzverstärkers verstärkt, schaltet den Komparator in seine andere Lage und sperrt auf diese Weise den Steuertransistor, der seinerseits die Sperrung des Leistungstransistors bewirkt. Der nunmehr bei gesperrtem Steuertransistor am Vorwiderstand oder Schwellwertelement auftretende Spannungsabfall steuert den Differenzverstärker weiter an, obwohl die ursprüngliche Ursache — der vom Überstrom hervorgerufene Spannungsabfall über dem Strommeßwiderstand — entfallen ist. Die Sperrung von Steuer-und Leistungstransistor bleibt damit erhalten. Durch den Lastwiderstand am Ausgang der Gleichspannungsquelle fließt nur noch der intern im Spannungsregler begrenzte Ausgangsstrom des Spannungsreglers. Bei Erhöhung des Lastwiderstandes wächst die Spannung am Ausgang der Gleichspannungsquelle und damit am entsprechenden Eingang des Komparators an. Sobald der Lastwiderstand seine zulässige Größe erreicht hat, steuert das Ausgangssignal des Komparators den Steuer- und damit den Leistungstransistor in den leitenden Zustand, womit der normale Betriebszustand der Gleichspannungsquelle wieder hergestellt ist.The voltage drop arising in the event of overcurrent across the current measuring resistor is amplified by means of the differential amplifier, switches the comparator into its other position and in this way blocks the control transistor, which in turn causes the blocking of the power transistor. The voltage drop which now occurs when the control transistor is connected to the series resistor or threshold element continues to drive the differential amplifier, although the original cause - the voltage drop across the current measuring resistor caused by the overcurrent - has been omitted. The blocking of control and power transistor is thus retained. Due to the load resistance at the output of the DC voltage source, only the output current of the voltage regulator, which is limited internally in the voltage regulator, flows. When the load resistance increases, the voltage at the output of the DC voltage source and thus at the corresponding input of the comparator increases. Once the load resistance has reached its allowable size, the output of the comparator controls the control and thus the power transistor in the conductive state, whereby the normal operating state of the DC voltage source is restored.
Die erfindungsgemäße geregelte Gleichspannungsquelle benötigt für ihren Überstromschutz nur wenige Bauelemente. Der Wegfall jeglicher Abgleichmaßnahmen führt zu einer weiteren Senkung ihres Herstellungsaufwandes im Vergleich zu bekannten Lösungen. Der nur kleine Strommeßwiderstand der Gleichspannungsquelle trägt zu einer Verbesserung ihres Wirkungsgrades bei. Die exakt definierte, nur mit vernachlässigbaren Toleranzen behaftete Ein- und Ausschaltschwelle der erfindungsgemäßen Gleichspannungsquelle sowie die vollständige Sperrung ihres Leistungstransistors bei Überstrom ermöglichen eine optimale Ausnutzung der entsprechenden Daten des Leistungstransistors und gestatten hierdurch gegebenenfalls den Einsatz eines kostengünstigeren Transistortyps, verringern den Aufwand an Kühlmitteln und tragen somit gleichfalls zur Senkung des Herstellungsaufwandes für die erfindungsgemäße Gleichspannungsquelle bei. Da das Wiedereinschalten der Gleichspannungsquelle beim Überschreiten der Lastwiderstandsschwelle ohne Zeitverzögerung erfolgt, können beliebige elektronische Baugruppen, einschließlich Datenspeicher, von der Gleichspannungsquelle versorgt werden. Ein weiterer Vorteil ist die geringe Anfälligkeit der Gleichspannungsquelle gegen äußere elektrische Störungen.The regulated DC voltage source according to the invention requires only a few components for its overcurrent protection. The elimination of any adjustment measures leads to a further reduction in their manufacturing costs compared to known solutions. The only small current measuring resistor of the DC voltage source contributes to an improvement in their efficiency. The exactly defined, with only negligible tolerances affected on and off threshold of the DC voltage source of the invention and the complete blocking of their power transistor in overcurrent allow optimal utilization of the corresponding data of the power transistor and thereby optionally allow the use of a cheaper type of transistor, reduce the cost of coolant and wear thus also to reduce the production costs for the DC voltage source according to the invention. Since the reclosing of the DC voltage source occurs when the load resistance threshold is exceeded without a time delay, any electronic components, including data memories, can be supplied by the DC voltage source. Another advantage is the low susceptibility of the DC voltage source against external electrical disturbances.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to two embodiments. In the accompanying drawing show:
Fig. 1: das Prinzipschaltbild einer erfindungsgemäßen geregelten Gleichspannungsquelle,1 shows the block diagram of a regulated DC voltage source according to the invention,
Fig. 2: das Prinzipschaltbild einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Gleichspannungsquelle mit verändertem Leistungs- und Steuertransistor-Schaltungszweig.2 shows the block diagram of a further embodiment of a DC voltage source according to the invention with a modified power and control transistor circuit branch.
An der Eingangsklemme 1 der Gleichspannungsquelle liegt eine ungeregelte Gleichspannung an. Von der Eingangsklemme 1 führt ein Strommeßwiderstand 2 zum Eingang des Leistungstransistors 3. Der Ausgang des Leistungstransistors 3 führt zur Ausgangsklemme 4 der Gleichspannungsquelle. Der Leistungstransistor 3 wird von einer -ransistorkombination eines npn-Transistors mit einem pnp-Transistor gebildet. Dabei sind an dem Eingang des Leistungstransistors 3 der Kollektor des npn- und der Emitter des npn-Transistors angeschaltet. Der Emitter des npn-Transistors ist mit dem Ausgang des Leistungstransistors 3 verbunden. Die Basis des pnp-Transistors steht mit dem Kollektor eines Steuertransistors 6 vom npn-Leitungstyp in Verbindung.At the input terminal 1 of the DC voltage source is an unregulated DC voltage. From the input terminal 1, a current measuring resistor 2 leads to the input of the power transistor 3. The output of the power transistor 3 leads to the output terminal 4 of the DC voltage source. The power transistor 3 is formed by a transistor combination of an npn transistor with a pnp transistor. In this case, the collector of the npn and the emitter of the npn transistor are connected to the input of the power transistor 3. The emitter of the npn transistor is connected to the output of the power transistor 3. The base of the pnp transistor is connected to the collector of a control transistor 6 of the npn type conductivity in connection.
Der Kollektor des pnp-Transistors ist an die Basis des npn-Transistors geführt.The collector of the pnp transistor is led to the base of the npn transistor.
Zwischen der Eingangsklemme 1 und der Eingangsklemme des Spannungsreglers 8 liegt der Widerstand 5 in Reihe mit der Kollektor-Emitter-Strecke des Steuertransistors 6. Parallel zu diesem Steuerzweig ist der Vorwiderstand 7 angeordnet, der, gemeinsam mit dem Emitter des Steuertransistors 6, an der Eingangsklemme des Spannungsreglers 8 angeschlossen ist.Between the input terminal 1 and the input terminal of the voltage regulator 8, the resistor 5 is connected in series with the collector-emitter path of the control transistor 6. Parallel to this control branch of the resistor 7 is arranged, which, together with the emitter of the control transistor 6, at the input terminal of the voltage regulator 8 is connected.
Die Ausgangsklemme des Spannungsreglers 8 führt zur Ausgangsklemme 4, an der die geregelte Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle entnehmbar ist.The output terminal of the voltage regulator 8 leads to the output terminal 4, at which the regulated output voltage of the DC voltage source can be removed.
Der Differenzverstärker der Gleichspannungsquelle besteht aus dem Operationsverstärkers und den Widerständen 10 bis 14.The differential amplifier of the DC voltage source consists of the operational amplifier and the resistors 10 to 14.
Dabei sind.die Widerstände 10; 13 mit ihrem einen Anschluß miteinander und mit dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 9 verbunden. Der andere Anschluß der Widerstände 10; 13 stellt je einen Summiereingang des Differenzverstärkers dar, der an dem der Eingangsklemme 1 abgewandten Anschluß des Strommeßwiderstandes 2 bzw. des Vorwiderstandes 7 angeschlossen ist. Mit dem nichtinvertierenden Eingang des Operationsverstärkers 9 ist der eine Anschluß der Widerstände 11; 12 verbunden, deren anderer Anschluß an der Eingangsklemme 1 angeschaltet ist, bzw. auf Massepotential liegt. Der Widerstand 14 des Differenzverstärkers ist zwischen dem Ausgang und dem invertierenden Eingang des Operationsverstärkers 9 angeordnet. Die Größe der Verstärkung der Spannungsabfälle über dem Strommeßwiderstand 2 und dem Vorwiderstand 7 mittels des Differenzverstärkers wird mit dessen Widerständen 10 bis 14 festgelegt.Sind.die resistors 10; 13 with their one terminal connected to each other and to the inverting input of the operational amplifier 9. The other terminal of the resistors 10; 13 each represents a summing input of the differential amplifier, which is connected to the input terminal 1 remote from the terminal of the current measuring resistor 2 and the series resistor 7. With the non-inverting input of the operational amplifier 9 is the one terminal of the resistors 11; 12 whose other terminal is connected to the input terminal 1, or at ground potential. The resistor 14 of the differential amplifier is arranged between the output and the inverting input of the operational amplifier 9. The magnitude of the gain of the voltage drops across the current measuring resistor 2 and the series resistor 7 by means of the differential amplifier is set with the resistors 10 to 14.
Am Ausgang des Operationsverstärkers 9 ist der invertierende Eingang eines Komparators 15 angeschlossen, dessen nichtinvertierender Eingang an die Ausgangsklemme 4 und dessen Ausgang an die Basis des Steuertransistors 6 geführt ist.At the output of the operational amplifier 9, the inverting input of a comparator 15 is connected, the non-inverting input to the output terminal 4 and whose output is guided to the base of the control transistor 6.
Der Kollektor des Steuertransistors 6 ist zur Vermeidung von Schwingungen beim Durchfahren des aktiven Bereiches dieses Transistors gegen Massepotential mit einem Kondensator 16 abgeblockt. Die Wirkungsweise der in Fig. 1 dargestellten Gleichspannungsquelle ist folgende:The collector of the control transistor 6 is blocked with a capacitor 16 to avoid vibrations when passing through the active region of this transistor to ground potential. The operation of the DC voltage source shown in Fig. 1 is the following:
Im normalen Betriebszustand der Gleichspannungsquelle ist die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 9 geringer als die geregelte Ausgangsspannung der Gleichspannungsquelle an deren Ausgangsklemme 4. Die Ausgangslage des Komparators 15 gewährleistet damit ein Durchschalten des Steuertransistors 6. Der Spannungsabfall über dem Widerstand 3 steuert den Emitterstrom des Leistungstransistors 3, der eine Verzögerung des Ausgangsstromes ermöglicht.In the normal operating state of the DC voltage source, the output voltage of the operational amplifier 9 is lower than the regulated output voltage of the DC voltage source at the output terminal 4. The starting position of the comparator 15 thus ensures a turn-on of the control transistor 6. The voltage drop across the resistor 3 controls the emitter current of the power transistor 3, the allows a delay of the output current.
Entsprechend dem Wert des Vorwiderstandes 7 wirkt dessen Spannungsabfall auch als Steuerspannung für den Steuertransistor 6.According to the value of the series resistor 7 whose voltage drop also acts as a control voltage for the control transistor. 6
Beim Auftreten von Überstrom bzw. Kurzschluß an der Ausgangsklemme 4 entsteht ein erhöhter Spannungsabfall über dem Strommeßwiderstand 2, der den Komparator 15 über den Differenzverstärker in die andere Ausgangslage kippt.When overcurrent or short circuit occurs at the output terminal 4, an increased voltage drop across the current measuring resistor 2, which tilts the comparator 15 via the differential amplifier in the other starting position.
Durch die Änderung der Ausgangslage des Komparators 15 wird der Steuertransistor 6 gesperrt und.somit auch der Leistungstransistor 3.By changing the starting position of the comparator 15 of the control transistor 6 is locked and. Thus also the power transistor. 3
Der nunmehr erhöhte Spannungsabfall am Vorwiderstand 7, hervorgerufen durch den intern begrenzten Eingangsstrom des Spannungsreglers8, und die. verminderte Vergleichsspannung am Komparator 15 halten die Sperrung des LeistungstransistorsThe now increased voltage drop across the series resistor 7, caused by the internally limited input current of the Spannungsreglers8, and the. reduced comparison voltage at the comparator 15 keep the blocking of the power transistor
3 aufrecht.3 upright.
Steigt der Lastwiderstand an der Ausgangsklemme 4 an, erhöht sich die Vergleichsspannung am Komparator 15, bis sie den Wert der Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 9 übersteigt. Ist dies gegeben, kippen der Komparator 15 und somit der Steuertransistor 6 und der Leistungstransistor 3 in ihre Ausgangslage zurück.If the load resistance at the output terminal 4 increases, the comparison voltage at the comparator 15 increases until it exceeds the value of the output voltage of the operational amplifier 9. If this is the case, the comparator 15 and thus the control transistor 6 and the power transistor 3 will return to their initial position.
Die Spannungsabfälle über dem Vorwiderstand 7 und dem Lastwiderstand werden von nahezu gleich großen Überlastströmen hervorgerufen, d.h., die Wiedereinschaltschwelle ist unabhängig vom konkreten Wert des vom Spannungsregler 8 ausgangsseitig gelieferten Überlaststromes.The voltage drops across the series resistor 7 and the load resistance are caused by almost equal overload currents, that is, the restart threshold is independent of the actual value of the overload current supplied by the voltage regulator 8 on the output side.
Die folgenden Ausführungen beziehen sich auf das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel.The following statements relate to the embodiment shown in FIG.
Hierin sind gegenüber dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 folgende strukturellen Änderungen enthalten:Herein compared to the embodiment of FIG. 1, the following structural changes are included:
Als Leistungstransistor 3 dient ein pnp-Transistor, dessen Emitter am Strommeßwiderstand 2, dessen Kollektor an der Ausgangsklemme 4 und dessen Basis am Emitter des Steuertransistors 6 angeschaltet ist.As a power transistor 3, a pnp transistor whose emitter is connected to the current measuring resistor 2, whose collector is connected to the output terminal 4 and whose base is connected to the emitter of the control transistor 6 is used.
Als Steuertransistor 6 wird ein pnp-Transistor verwendet, dessen Basis über einen Widerstand 7 mit dem Ausgang des Komparators 15 und dessen Kollektor mit dem entsprechenden Anschluß des Vorwiderstandes 7 und der Eingangsklemme des Spannungsreglers 8 verbunden ist. Dabei entfällt der Widerstand 5.As a control transistor 6, a pnp transistor is used whose base is connected via a resistor 7 to the output of the comparator 15 and the collector to the corresponding terminal of the series resistor 7 and the input terminal of the voltage regulator 8. This eliminates the resistance 5.
Die Anschaltung der Eingänge des Komparators 15 an den Ausgang des Operationsverstärkers 9 bzw. an der AusgangsklemmeThe connection of the inputs of the comparator 15 to the output of the operational amplifier 9 or at the output terminal
4 ist miteinander vertauscht.4 is interchanged.
Die übrigen, vorstehend nicht erwähnten(Schaltungsdetails bleiben unverändert.The rest, not mentioned above ( circuit details remain unchanged.
Die Funktion der Gleichspannungsquelle nach Fig. 2 entspricht der bereits geschilderten Wirkungsweise:The function of the DC voltage source according to FIG. 2 corresponds to the already described mode of action:
Der bei Überstrom am Strommeßwiderstand 2 auftretende Spannungsabfall sperrt den Steuertransistor 6 und damit den Leistungstransistor 3. Die Sperrung wird durch den am Vorwiderstand 7 vorhandenen Spannungsabfall, im Zusammenwirken mit der verminderten Ausgangsspannung an Ausgangsklemme 4, aufrechterhalten. Eine Erhöhung des Lastwiderstandes führt zu einem Anwachsen der Ausgangsspannung an der Ausgangsklemme 4, bis schließlich der Steuertransistor 6 und damit der Leistungstransistor 3 in den leitenden Zustand gesteuert werden, womit der normale Betriebszustand der Gleichspannungsquelle wieder hergestellt ist.The voltage drop occurring at overcurrent at the current measuring resistor 2 blocks the control transistor 6 and thus the power transistor 3. The blocking is maintained by the voltage drop present on the resistor 7, in cooperation with the reduced output voltage at output terminal 4. An increase in the load resistance leads to an increase in the output voltage at the output terminal 4, until finally the control transistor 6 and thus the power transistor 3 are controlled in the conductive state, whereby the normal operating state of the DC voltage source is restored.
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| DE102013223141A1 (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-13 | Ecom Instruments Gmbh | Electronic circuitry |
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1985
- 1985-11-26 DD DD28322885A patent/DD243130A1/en not_active IP Right Cessation
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| DE102013223141A1 (en) * | 2013-11-13 | 2015-05-13 | Ecom Instruments Gmbh | Electronic circuitry |
| US10027104B2 (en) | 2013-11-13 | 2018-07-17 | Ecom Instruments Gmbh | Electronic circuit arrangement |
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