DE1513409B2 - Elektronische ueberstromschutzanordnung - Google Patents

Elektronische ueberstromschutzanordnung

Info

Publication number
DE1513409B2
DE1513409B2 DE1965R0039810 DER0039810A DE1513409B2 DE 1513409 B2 DE1513409 B2 DE 1513409B2 DE 1965R0039810 DE1965R0039810 DE 1965R0039810 DE R0039810 A DER0039810 A DE R0039810A DE 1513409 B2 DE1513409 B2 DE 1513409B2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
transistor
current
circuit
base
branch
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE1965R0039810
Other languages
English (en)
Other versions
DE1513409C3 (de
DE1513409A1 (de
Inventor
Michael Scott Flemington N.J. Fisher (V.StA.)
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
RCA Corp
Original Assignee
RCA Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by RCA Corp filed Critical RCA Corp
Publication of DE1513409A1 publication Critical patent/DE1513409A1/de
Publication of DE1513409B2 publication Critical patent/DE1513409B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE1513409C3 publication Critical patent/DE1513409C3/de
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F3/00—Non-retroactive systems for regulating electric variables by using an uncontrolled element, or an uncontrolled combination of elements, such element or such combination having self-regulating properties
    • G05F3/02—Regulating voltage or current
    • G05F3/08—Regulating voltage or current wherein the variable is dc
    • G05F3/10—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics
    • G05F3/16—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices
    • G05F3/20—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations
    • G05F3/22—Regulating voltage or current wherein the variable is dc using uncontrolled devices with non-linear characteristics being semiconductor devices using diode- transistor combinations wherein the transistors are of the bipolar type only
    • 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
    • H02H3/08—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 responsive to excess current
    • H02H3/087—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 responsive to excess current for dc applications
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/02—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection responsive to excess current
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M7/00—Conversion of ac power input into dc power output; Conversion of dc power input into ac power output
    • H02M7/42—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal
    • H02M7/44—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters
    • H02M7/48—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode
    • H02M7/53—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M7/537—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters
    • H02M7/538—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration
    • H02M7/53803—Conversion of dc power input into ac power output without possibility of reversal by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode using devices of a triode or transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only, e.g. single switched pulse inverters in a push-pull configuration with automatic control of output voltage or current
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/30—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor
    • H03F3/3069—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor the emitters of complementary power transistors being connected to the output
    • H03F3/3076—Single-ended push-pull [SEPP] amplifiers; Phase-splitters therefor the emitters of complementary power transistors being connected to the output with symmetrical driving of the end stage

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Amplifiers (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Überstromschutzanordnung zur Reihenschaltung mit einer Last an eine Gleichstromquelle, wobei zwischen die Eingangsklemme und die Ausgangsklemme der Schutzanordnung als Hauptstromzweig die Kollektor-Emitter-Strecke eines Leistungstransistors und als dazu paralleler Steuerstromzweig die Reihenschaltung eines Widerstandes mit einem Steuertransistor geschaltet ist, an deren Verbindungspunkt die Basis des Leistungstransistors liegt, und wobei die Basis des Steuertransistors an einen Spannungsteiler angeschlossen ist, dessen Spannungsabfall sich gleichsinnig mit dem im Hauptstromzweig fließenden Strom verändert.
In vielen elektrischen Schaltungsanordnungen muß irgendeine Art von Stromregelung vorgesehen werden, die das Fließen unzulässig hoher Ströme von einer Stromquelle zu einem Verbraucher verhindert. Eine solche Stromregelung ist besonders bei Transistor-Leistungsverstärkern wichtig, bei denen fehlerhafte Betriebsbedingungen, z. B. eine kurzgeschlossene Leitung, zu einer Zestörung der teuren Leistungstransistoren führen können. In vielen Fällen erfolgt eine solche Zerstörung innerhalb von Mikrosekunden.
Die bekannten Schutzvorrichtungen, wie Schmelzsicherungen oder mechanische Überstromschutzschalter, sprechen für solche Zwecke zu langsam an. Es sind neben elektronischen Stromregelschaltungen, welche den Verbraucherstrom auf einen konstanten Wert regeln und auf diesem halten, auch elektronische Strombegrenzungsschaltungen bekannt, welche dafür sorgen, daß der Verbraucherstrom einen bestimmten Grenzwert nicht überschreitet. Sinkt aus irgendeinem Grunde, beispielsweise infolge eines Kurzschlusses, der effektive Lastwiderstand unter einen Minimalwert, so sorgt die Strombegrenzungsschaltung dafür, daß der der Stromquelle entnommene Strom auf einem festgelegten Maximalwert gehalten wird. Dabei kann es jedoch vorkommen, daß der im Hauptstromkreis der Begrenzungsschaltung liegende Leistungstransistor längere Zeit diesen Maximalstrom führen muß, während an ihm gleichzeitig die volle Betriebsspannung anliegt: Bei einer längerdauernden derartig starken Belastung kann es zu einer Überhitzung und Zerstörung dieses Leistungstransistors kommen. Um diese Gefahr zu verringern, muß der im Hauptstromkreis liegende Leistungstransistor der Strombegrenzungsschaltung stark überdimensioniert werden; außerdem erfordert die Abführung der im geschilderten Belastungsfall auftretenden Wärme einen erheblichen baulichen Aufwand. Diese beiden Faktoren schlagen sich erheblich im Preis der Schutzschaltung nieder.
Gegenüber den bekannten Stromregel- und -begrenzungsschaltungen besteht die Aufgabe der Erfindung in der Schaffung eines Überstromunterbrecherschalters, welcher beim Auftreten von Überströmen nicht den von der Stromquelle gelieferten Strom auf einen Maximalwert begrenzt, der dann bis zum Abschalten des Gerätes fließt und die vorstehend geschilderten nachteiligen Auswirkungen zur Folge hat, sondern der bei Überschreitung eines Grenzwertes die Stromzufuhr zum Verbraucher völlig unterbricht und diesen Zustand aufrecht erhält, bis der Verbraucher erneut eingeschaltet wird.
Bei einer elektronischen Überstromschutzanordnung zur Reihenschaltung mit einer Last an eine Gleichstromquelle, wobei zwischen die Eingangsklemme und die Ausgangsklemme der Schutzanord nung als Hauptstromzweig die Kollektor-Emitter- ; Strecke eines Leistungstransistors und als dazu paralleler Steuerstromzweig die Reihenschaltung eines Widerstandes mit einem Steuertransistor geschaltet ist, an deren Verbindungspunkt die Basis des Leistungstransistors liegt, und wobei die Basis des Steuertransistors an einen Spannungsteiler angeschlossen ist, dessen Spannungsabfall sich gleichsinnig mit dem im Hauptstromzweig fließenden Strom verändert, wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Bildung eines Überstromunterbrecherschalters der als dritter Stromkreis zwischen die Eingangsklemme und die Ausgangsklemme geschaltete Spannungsteiler so bemessen ist, daß der Steuertransistor normalerweise gesperrt und bei Überschreiten eines Grenzstromwertes zur Sperrung des Leistungstransistors durch den im Hauptstromzweig fließenden Strom leitend ist.
Hierdurch läßt sich der bisher notwendige teure Leistungstransistor einsparen, da der bei der Erfindung im Hauptstromzweig liegende Transistor im Normalfall in der Sättigung, nach Ansprechen des =■, Überstromschalters jedoch im Sperrzustand betrieben * wird, wobei in beiden Fällen die in ihm umgesetzte Leistung nur gering ist. Daher eignet sich der Unterbrecherschalter insbesondere zur Herstellung in integrierter Bauweise, welche bekanntlich sehr kleine Abmessungen ermöglicht, so daß der erfindungsgemäße Überstromunterbrecherschalter sich ohne weiteres in bereits vorhandene Geräte nachträglich einbauen oder an Stelle der üblichen Sicherung verwenden läßt. Ein weiterer Vorteil des Überstromschalters besteht darin, daß er nach seinem Ansprechen verhindert, daß der Stromquelle — unter Umständen über längere Zeit — ein größerer Strom entnommen wird, was insbesondere für batteriebetriebene Geräte von großer Bedeutung ist, da hierdurch eine vorzeitige Entladung der Batterie verhindert wird.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 ein Schaltbild einer Halbleiterüberstromschutzanordnung gemäß der Erfindung,
F i g. 2 ein Strom-Spannungs-Diagramm, das das Ansprechverhalten der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung zeigt, und
F i g. 3 ein Schaltbild eines durch zwei Leistungsquellen gespeisten und durch zwei gemäß F i g. 1 aufgebaute Kreise gegen Überstrom geschützten Gegentaktverstärker mit unsymmetrischem Ausgang.
In den Zeichnungen sind für entsprechende Teile gleiche Bezugszeichen verwendet worden.
Die in F i g. 1 dargestellte Uberstromschutzanordnung enthält einen Leistungstransistor 10, der in Reihe zwischen eine Klemme 14 und eine Klemme 16 geschaltet ist. Hierzu sind der Emitter 18 des Transistors 10 über einen Widerstand 12 mit der Klemme 14 und der Kollektor 20 des Tranistors 10 direkt mit der Klemme 16 verbunden.
An die Klemme 14 ist außerdem der Emitter 22 eines Steuertransistors 24 angeschlossen, dessen Kollektor 26 mit der Basis 28 des Leistungstransistors 10 und eine Klemme eines Vorspannungswiderstandes 30 angeschlossen ist. Die andere Klemme des Widerstandes 30 ist mit der Klemme 16 verbunden, um den Kollektorkreis des Transistors 24 zu schließen.
Die Klemmen 14, 16 sind durch zwei in Reihe geschaltete Vorspannungswiderstände 32, 34 verbunden, die einen Spannungsteiler mit einem Abgriff 33
3 4
bilden, welcher über eine Diode 38 mit der Basis 36 sistors 10 aus dem Sättigungsbereich herauswandert, des Steuertransistors 24 verbunden ist. Die Diode 38 nimmt die Spannung zwischen den Klemmen 14, 16 ist dabei mit ihrer Anode an die Basis 36 und mit zu, wodurch die Spannung an der Basis 36 des Tranihrer Katode an den Abgriff 33 angeschlossen und sistors 34 weiter erhöht wird. Durch diesen Rückbildet einen nur in einer Richtung durchlässigen 5 kopplungseffekt wird der Transistor 10 schließlich Stromweg von der Basis 36 zum Abgriff 33. praktisch vollständig gesperrt, während der Transistor
Die in F i g. 1 dargestellte Schaltungsanordnung 24 in die Sättigung ausgesteuert wird. Der Übergang enthält PNP-Transistoren; selbstverständlich läßt sich des Transistors 10 von der Sättigung in den gesperrdie Schaltung auch unter Verwendung von NPN- ten Zustand wird in Fig. 2 durch den abfallenden Transistoren aufbauen, wenn man die Diode 38 um- io Kurvenast 44 dargestellt. Wenn also der Verbraucherpolt, die PNP-Transistoren jeweils durch NPN- strom den hier 3 Amp. betragenden Maximalwert Transistoren ersetzt und die zwischen den Anschluß- einmal erreicht hat, übernimmt der Steuertransistor klemmen liegende Spannung umpolt. 24 die Steuerung und schaltet die Anordnung prak-
Das in F i g. 2 dargestellte Diagramm zeigt, wie die tisch augenblicklich über den Bereich 44 in einen in F i g. 1 dargestellte Schaltungsanordnung in Ab- 15 Schutzzustand 46 verringerten Stromflusses. Der Abhängigkeit des zwischen den Klemmen 14, 16 fließen- fall 44 der Kennlinie ist für die Empfindlichkeit der den Stromes arbeitet. Längs der Abszesse 40 ist der Überlastungsschutzanordnung veranwortlich und erSpannungsabfall zwischen den Klemmen 14, 16 und möglicht ein Umschalten in den strombegrenzten Zulängs der Ordinate 42 ist der Stromfluß zwischen den stand 46, zumindest innerhalb von 15 Mikrosekunden gleichen Klemmen aufgetragen. 20 einer auftretenden Überlastung. Dies reicht aus, um
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung Halbleiterbauelemente sicher gegen Überlastungen
kann in einen zu schützenden Kreis dadurch ein- zu schützen.
gebaut werden, daß man den Zweipol, den diese Wenn die Schaltungsanordnung im Schutzzustand
Schutzschaltung darstellt, der die Betriebsgleichspan- 46 arbeitet, leitet nur der voll gesättigte Transistor 24,
nung des Kreises führenden Leitung derart in Reihe 25 während der Transistor 10 vollständig gesperrt ist.
schaltet, daß der Betriebsstrom mit der in Fig. 1 Die Verlustleistung in den Transistoren ist also auch
dargestellten Polarität von der Klemme 14 zur im Schutzzustand 46 minimal. Im Schutzzustand
Klemme 16 fließt. Die Schutzschaltung schützt dann fließt praktisch nur noch über den Widerstand 30 ein
sowohl die Betriebsspannungsquelle als auch den Strom zum Verbraucher. Der Widerstand 30 hat bei
Verbraucher gegen Überlastungen. 30 dem dargestellten Ausführungsbeispiel einen Wert
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schutz- von 100 Ohm, was für alle praktischen Zwecke ausanordnung wird am Beispiel der Fig. 1 erläutert, reicht, um den Strom soweit zu begrenzen, daß der selbstverständlich gilt diese Erläuterung entsprechend Stromkreis praktisch als unterbrochen angesehen werauch für eine mit NPN-Transistoren aufgebaute An- den kann. Wenn die Schutzanordnung einmal den Ordnung. Im normalen Betrieb, wenn der Verbrau- 35 Schutzzustand 46 erreicht hat, verbleibt sie in diesem cherstrom unter der zulässigen Grenze liegt, ist der Zustand, bis der sie durchfließende Strom unterTransistor 10 durch den Widerstand 30 in die Sätti- brachen wird. Die Schaltungsanordnung stellt sich gung vorgespannt. Der Verbraucher kann, wie dar- also nicht von selbst zurück und bleibt daher in dem gestellt, zwischen die Klemme 16 und Masse geschal- auf Grund eines aufgetretenen Fehlers anstehenden tet sein, wobei dann die Leistungsquelle zwischen die 40 Schutzzustand 46, auch wenn der Fehler später wieder Klemme 14 und Masse geschaltet ist. Verbraucher beseitigt wird. Zur Rückstellung der Strombegren- und Leistungsquelle können gewünschtenfalls ver- zungsschaltung in den normalen Betriebszustand muß tauscht werden, sofern die richtige Polarität der An- also der sie durchfließende Strom vollständig unterschlüsse erhalten bleibt. Mit den in F i g. 1 dargestell- brachen werden.
ten Schaltungsparametern ist die Schaltungsanord- 45 Die in den Vorspannungskreis des Transistors 24 nung für einen normalen Verbraucherstrom zwischen (F i g. 1) eingeschaltete Diode 38 hat den Zweck, das 0 und 3 Amp. ausgelegt, was dem ansteigenden Kur- Erreichen des Umschaltzustandes zu verzögern und venteil 41 in F i g. 2 entspricht. In diesem Betriebs- ein rasches Umschalten zu gewährleisten, wenn der bereich ist der Transistor 24 durch die von den Vor- eingestellte Maximalstrom einmal überschritten wird. Spannungswiderständen 32, 34 und die Diode 38 ge- 50 Bei dem vorliegenden Beispiel ist der Transistor 24 lieferte Vorspannung gesperrt. Da bei normalem Ver- ein Germaniumtransistor des Typs 2 N 408, während braucherstrom der Transistor 10 gesättigt und der als Diode 38 eine Siliziumdiode IN2858 verwendet Transistor 24 gesperrt sind, ist die Verlustleistung wird. Der 0,6 bis 0,7 Volt betragende Stromflußminimal, schwellwert der Diode 38 bewirkt die Schaltverzöge-
Bei einem bestimmten Maximalwert des Verbrau- 55 rung. Außerdem ist der Stromflußeinsatz, also die
cherstromes (in Fig. 2 beispielsweise 3 Amp.), er- Krümmung der Flußkennlinie der Siliziumdiode 38
reicht die Spannung an den Klemmen 14, 16 infolge wesentlich schärfer als die Flußkennlinie (VBE) zwi-
des Spannungsabfalles am Widerstand 12 und an dem sehen Emitter 22 und Basis 36 des Transistors 24, so
gesättigten Transistor 10, einen Wert, bei dem die am daß ein scharfes Ansprechen im Übergangsbereich 44 Abgriff 33 auftretende Spannung ausreicht, um die 60 und damit ein rasches Umschalten gewährleistet ist,
Reihenschaltung aus der Diode 38 und der Emitter- wenn die Diode einmal Strom zu führen beginnt. Die
Basis-Strecke 22, 36 des Transistors 24 leitend zu Diode 38 kann jedoch auch entfallen, und die Basis
machen. Die Vorspannung nimmt also soweit zu, daß 36 des Transistors 24 wird dann direkt an den Ab-
der Transistor 24 leitet, wodurch der Spannungs- griff 33 angeschlossen. Die Werte der Widerstände abfall am Widerstand 30 zunimmt. Dieser erhöhte 65 32, 34 werden in diesem Falle dann entsprechend geSpannungsabfall am' Widerstand 30 hat eine solche ändert, um die dann fehlende Wirksamkeit der entPolarität, daß die Leitfähigkeit des Transistors 10 fernten Diode 38 zu kompensieren. Die Schaltungsherabgesetzt wird. Wenn der Arbeitspunkt des Tran- anordnung arbeitet dann ebenfalls als Überlastungs-
schutz, spricht jedoch etwas lagsamer an, und der einem negativen Widerstand entsprechende abfallende Kennlinienteil 44 verläuft etwas flacher.
Auch wenn in F i g. 1 der Widerstand 12 weggelassen wird, arbeitet die Schaltungsanordnung noch als Überlastungsschutz. Der Transistor 10 wird dann jedoch nicht vollständig gesperrt, wenn man nicht einen Siliziumtransistor verwendet. Auch beim Weglassen des Widerstandes 12 müssen die Spannungsteilerwiderstände 32, 34 neu abgeglichen werden. Der Widerstand 12 dient übrigens nicht nur dazu, einen dem Strom zwischen den Klemmen 14, 16 proportionalen Spannungsabfall zu gewährleisten, sondern kompensiert auch Streuungen des Verstärkungsgrades des verwendeten Transistortyps, so daß also beim Austausch des Transistors 10 keine Schwierigkeiten auftreten können.
Um die Vielseitigkeit der an Hand von F i g. 1 beschriebenen Überlastungsschutzanordnung zu zeigen, ist in F i g. 3 dargestellt, wie zwei solcher Schaltungen in einem Kreis verwendet werden können, der zur Leistungsversorgung zwei Spannungsquellen verschiedener Polarität benötigt.
Der in F i g. 3 dargestellte Kreis enthält eine Gegentaktstufe mit unsymmetrischem Ausgang, die mit komplementären Transistoren, nämlich einem NPN-Transistor 54 und einem PNP-Transistor 56 bestückt ist. Die Eingangssignale werden Klemmen 58, 60 zugeführt und die Ausgangssignale werden an Klemmen 62, 64 abgenommen. Ein Kreis dieses Typs erfordert zur Leistungsversorgung zwei Spannungsquellen 66, 68, die bezüglich Masse 70 verschiedene Polarität haben. Ein sicherer Überlastungsschutz ist bei einem Kreis dieser Art nur möglich, wenn jede der beiden Leistungsquellen gegen Überströme gesichert wird. Eine Überlastung kann beispielsweise dann eintreten, wenn ein an den Ausgang angeschlossener Verbraucher — oder Arbeitswiderstand 72 nach Masse 70 kurzgeschlossen wird. Eine mit einer Leistungsquelle in Reihe geschaltete Überlastungsschutzeinrichtung kann den Kreis dann zwar gegen Überströme schützen, die durch beide Leistungsquellen oder von der geschützten Leistungsquelle nach Masse fließen, ist jedoch gegen Überströme, die von der ungeschützten Leistungsquelle nach Masse fließen, nicht geschützt.
Gemäß Fig. 3 schützt die Uberlastungsschutzanordnung im gestrichelten Rechteck 50 gegen Überströme aus der positiven Leistungsquelle 66, während die Überlastungsschutzanordnung im gestrichelten Rechteck 52 gegen Überströme von der negativen Leistungsquelle 68 schützt. Die beiden Uberlastungsschutzanordnungen 50, 52 sind gleich aufgebaut und so in die zugehörigen Stromkreise eingeschaltet, daß der Strom jeweils in der erwünschten Richtung zwisehen den Klemmen 14 und 16 fließt.
Die Schutzanordnung ist selbstrückstellend, d. h., sie nimmt wieder ihren normalen Betriebszustand an, wenn sie in Verbindung mit einem im B- oder C-Betrieb arbeitenden Kreis verwendet wird. In F i g. 3 sind die Transistoren 54, 56 gesperrt, wenn das Eingangssignal an den Klemmen 58, 60 verschwindet. Die Transistoren 54, 56 werden bei endlichem Eingangssignal entsprechend dessen Polarität in den leitenden Zustand ausgesteuert bzw. gesperrt. Wenn das Eingangssignal eine Wechselspannung ist, werden die Transistoren 54, 56 in abwechselnden Halbwellen gesperrt. Bei jeder Überlastung, durch die der nach Masse fließende Strom unzulässig hohe Werte annehmen könnte, spricht die zugehörige Überlastungsschutzanordnung automatisch an und schaltet in den Schutzzustand 46 (F i g. 2). Da die Transistoren während jeder zweiten Halbwelle gesperrt sind, ist dann auch der Strom durch die zugehörige Überlastungsschutzanordnung unterbrochen, und diese nimmt automatisch wieder ihren normalen Betriebszustand an.
Wenn die Überlastungsschutzanordnung durch einen nur kurz andauernden Überstrom zum Ansprechen gebracht worden ist, wird sie beim nächsten Umschalten der Gegentakttransistoren wieder in den normalen Betriebszustand zurückgestellt. Wenn der Kurzschluß jedoch andauert, schaltet die Überstromschutzanordnung bei der nächsten entsprechenden Halbwelle wieder in den Schutzzustand 46. Dies wiederholt sich dann, bis der Fehler beseitigt worden ist.
Es ist einleuchtend, daß die in F i g. 1 dargestellte Überlastungsschutzanordnung für beliebige Kreise, insbesondere Halbleiterschaltungen, verwendet werden kann. Die zweipolige Schaltungsanordnung kann in Reihe in die Stromversorgungsleitung des zu schützenden Kreises geschaltet werden. Die Schutzanordnung arbeitet mit einer Mitkopplung, die eine Funktion des die Schaltung durchfließenden Stromes ist.
Diese Mitkopplung gewährleistet ein so rasches Umschalten vom normalen Betriebszustand in einen Überlastungs- oder Schutzzustand, daß die zugeordneten Halbleiterkreise sicher auch gegen momentane Überlastungen geschützt werden. Die in der Schutzanordnung enthaltenen Transistoren arbeiten sowohl in normalen Betriebszustand als auch im Überlastungszustand entweder im gesättigten oder gesperrten Zustand, so daß immer nur ein Minimum an Verlustleistung auftritt und ein Schutz sowohl gegen momentane als auch andauernde Überlastungen gewährleistet ist.

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Elektronische Überstromschutzanordnung zur Reihenschaltung mit einer Last an eine Gleichstromquelle, wobei zwischen die Eingangsklemme und die Ausgangsklemme der Schutzanordnung als Hauptstromzweig die Kollektor-Emitter-Strecke eines Leistungstransistors und als dazu paralleler Steuerstromzweig die Reihenschaltung eines Widerstandes mit einem Steuertransistor geschaltet ist, an deren Verbindungspunkt die Basis des Leistungstransistors liegt, und wobei die Basis des Steuertransistors an einen Spannungsteiler angeschlossen ist, dessen Spannungsabfall sich gleichsinnig mit dem im Hauptstromzweig fließenden Strom verändert, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung eines Überstromunterbrecherschalters der als dritter Stromzweig zwischen die Eingangsklemme (14) und die Ausgangsklemme (16) geschaltete Spannungsteiler (32, 34) so bemessen ist, daß der Steuertransistor (24) normalerweise gesperrt und bei Überschreiten eines Grenzstromwertes zur Sperrung des Leistungstransistors (10) durch den im Hauptstromzweig fließenden Strom leitend ist.
2. Überstromschutzanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Steuer-
transistors (24) über eine Diode (38) mit dem Abgriff des Spannungsteilers (32, 34) verbunden ist, welche in gleicher Durchlaßrichtung wie die Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors (24) gepolt ist.
3. Überstromschutzanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Eingangsklemme (14) und den Emitter (18) des Leistungstransistors (10) ein ohmscher Widerstand (12) eingeschaltet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
109 552/35
DE1513409A 1964-02-05 1965-02-03 Elektronische Überstromschutzanordnung Expired DE1513409C3 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US34264964A 1964-02-05 1964-02-05

Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE1513409A1 DE1513409A1 (de) 1970-07-30
DE1513409B2 true DE1513409B2 (de) 1971-12-23
DE1513409C3 DE1513409C3 (de) 1979-06-07

Family

ID=23342695

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE1513409A Expired DE1513409C3 (de) 1964-02-05 1965-02-03 Elektronische Überstromschutzanordnung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US3624490A (de)
JP (1) JPS4514402B1 (de)
DE (1) DE1513409C3 (de)
FR (1) FR1423393A (de)
GB (1) GB1021713A (de)
SE (1) SE312164B (de)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2504648A1 (de) * 1974-02-04 1975-08-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Einrichtung zum verhindern von ueberstrom oder ueberspannung

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2048886B2 (de) * 1969-10-07 1973-03-29 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka (Japan) Ueberstromschutzschaltung fuer verstaerker mit kondensatorloser oder transformatorloser gegentaktendstufe
US3769572A (en) * 1971-01-18 1973-10-30 California Inst Of Techn Two terminal current limiter
GB1594121A (en) * 1977-02-08 1981-07-30 Ass Eng Ltd Electrical protection circuits
DE2740763A1 (de) * 1977-09-09 1979-03-29 Siemens Ag Integrierte stromversorgungsschaltung
US4202023A (en) * 1977-12-07 1980-05-06 Entron, Inc. Overload protector
US4271448A (en) * 1979-11-13 1981-06-02 Acme Cleveland Corporation Electronic protection circuit for solid state switches energizing AC loads
SE448333B (sv) * 1982-02-18 1987-02-09 Ericsson Telefon Ab L M Elektronisk sekring ingaende i ett distributionssystem for likstrom
GB2152785B (en) * 1982-05-28 1986-02-26 British Broadcasting Corp Headphone level protection circuit
JPS61165997A (ja) * 1984-12-10 1986-07-26 林原　健 白熱電球点燈装置
SE451743B (sv) * 1985-04-12 1987-10-26 Ericsson Telefon Ab L M Elektronisk sekring
US4685020A (en) * 1985-05-06 1987-08-04 International Business Machines Corp. Shutdown circuit for blocking oscillator power supply
CA1311218C (en) * 1986-06-27 1992-12-08 University Of Queensland Control of jig separators
US5771471A (en) * 1993-06-30 1998-06-23 Motorola, Inc. Charge regulator for a radio telephone
US5604425A (en) * 1994-08-08 1997-02-18 Thomson Consumer Electronics, Inc. Power limiting regulator
DE102016000034B4 (de) 2016-01-04 2023-04-20 Liebherr-Elektronik Gmbh Festkörperstromsteuerung mit halbanalogem Überstromschutz

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2978630A (en) * 1956-12-28 1961-04-04 Lear Inc Transistor current regulator
US3028473A (en) * 1959-03-12 1962-04-03 North American Aviation Inc Temperature stabilized oven
DE1110286B (de) * 1959-09-25 1961-07-06 Siemens Ag Elektronische, als Zweipol ausgebildete Anordnung zur Konstanthaltung eines Gleichstromes
US3182246A (en) * 1960-09-30 1965-05-04 Gen Mills Inc Electrical power supply regulator system
US3251951A (en) * 1962-02-26 1966-05-17 Philips Corp Circuit for automatic adjustment of impedance of a telephone loop

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2504648A1 (de) * 1974-02-04 1975-08-07 Matsushita Electric Ind Co Ltd Einrichtung zum verhindern von ueberstrom oder ueberspannung

Also Published As

Publication number Publication date
SE312164B (de) 1969-07-07
GB1021713A (en) 1966-03-09
DE1513409C3 (de) 1979-06-07
JPS4514402B1 (de) 1971-04-17
DE1513409A1 (de) 1970-07-30
US3624490A (en) 1971-11-30
FR1423393A (fr) 1966-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE2638178C2 (de) Schutzvorrichtung für integrierte Schaltungen gegen Überspannungen
DE1513409B2 (de) Elektronische ueberstromschutzanordnung
DE1137795B (de) Elektrisches Schutzrelais
DE1292722B (de) Spannungsregler fuer einen Nebenschlussgenerator
DE2611014A1 (de) Elektronisches ueberstromrelais
DE1513375C3 (de) Schaltungsanordnung zum Verhindern zu weitgehender Entladungen einer als Energiequelle verwendeten Batterie
DE3931893A1 (de) Schaltung zur strombegrenzung mit foldback-verhalten
DE1094314B (de) Schutzschaltung zur Vermeidung der UEberlastung von Transistoroszillatoren in Spannungsumformern
DE1109258B (de) Anordnung zur selbsttaetigen Abschaltung der Betriebsspannung eines elektrischen Geraetes, insbesondere der Nachrichten- und Messtechnik, bei schaedlichen UEberlastungen
DE1805855A1 (de) Gegentaktverstaerker
DE3901560C2 (de)
DE2009039A1 (de) Schaltung mit Überstromschutz
DE1293307B (de) Schaltungsanordnung zum UEberlastungsschutz eines Leistungstransistors in einem elektronisch stabilisierten Netzgeraet
DE1110231B (de) Anordnung zum UEberlastungsschutz eines als Verstaerker oder Schalter arbeitenden Leistungstransistors
DE2618972B2 (de) Anordnung zum thermischen Schutz eines gegengekoppelten Verstärkers
DE1080606B (de) Wenigstens zwei Transistorverstaerker-stufen aufweisender Kippschalter zum Schalten von Gleichstrom
DE1513214B2 (de) Schaltungsanoräming zur automatischen Anpassung eines Verbrauchers an unterschiedliche Speisegleichspannungen
DE2632612A1 (de) Schaltungsanordnung zum schutz der transistoren in schaltstufen
DE1190554B (de) Fehlerstromschutzschalter zum Abschalten elektrischer Anlagen beim Auftreten eines Fehlerstromes
DE1513501C (de) Gleichstrom-Siebschaltungsanordnung mit Transistoren
DE2611015B2 (de) Elektronisches ueberstromrelais
DE1563757C3 (de) Schaltungsanordnung zur Gleichspannungsstabilisierung mit einer Strombegrenzung
DE2824449C2 (de) Schaltungsanordnung für ein bipolares elektronisches Relais, insbesondere Telegrafenrelais
DE3010145A1 (de) Verstaerkerschaltung
AT219153B (de) Wenigstens zwei Transistorverstärkerstufen aufweisender Gleichstromschaltverstärker

Legal Events

Date Code Title Description
C3 Grant after two publication steps (3rd publication)
EHJ Ceased/non-payment of the annual fee