DE1563869A1 - Circuit arrangement for protecting a DC voltage constant holding device with a periodically switched length transistor against overload - Google Patents

Description

Schaltungsanordnung zum Schutz einer Gleiohspannungskonstanthalteeinriohtung mit einem periodisch geschalteten Längstransistor gegen Uberlastung Zur Stabilisierung einer Ausgangsgleichspannung ist eine Gleichapannungs-Konstanthalte-Einrichtung mit einem Schalttransistor bekannt, der periodisch geschaltet wird, wobei das Impulspausenverhältnis des die periodischen Schaltungen steuernden Reglers von der Ausgangsspannung abhängt. Die Erfindung bezweckt, eine derartige Gleiehapannungs-Konstanthalte-Einrichtung gegen Überlastung zu schützen.Circuit arrangement for protecting a Gleiohspannungskonstanthalteinriohtung with a periodically switched series transistor against overload for stabilization of a DC output voltage is a DC voltage constant holding device known with a switching transistor which is switched periodically, the pulse-pause ratio of the regulator controlling the periodic switching depends on the output voltage. The aim of the invention is to provide such a constant tension device protect against overload.

Es sind bereits Strombegrenzungsschaltungen bekannt, bei denen ein dem Laststrom proportionaler Spannungsabfall an einem Widerstand als Kriterium zur Auslösung der Begrenzungsschaltung ausgenutzt wird. Um die hierbei auftretenden Verluste kleinzuhalten, ist nur ein niederohmiger Meßwideratand airinvol1; daher muß zur Auswertung des Spannungsabfalls über den niederohmigen Widerstand ein aufwendiger Gleiohspannungsverstärker vorgesehen sein.There are already current limiting circuits known in which a the load current proportional voltage drop across a resistor as a criterion for Triggering of the limiting circuit is used. To the here occurring Keeping losses small is only a low-ohm measurement resistance airinvol1; therefore an expensive one must be used to evaluate the voltage drop across the low resistance Gleiohspannungsträger be provided.

Die Erfindung bezweckt, die Strombegrenzung mit einem geringeren Aufwand zu verwirklichen. Dies erreicht die Erfindung dadurch, daß in einer Schaltungaartordnung zum Schutz einer Gleichspannungs-Konstanthalte-Einrichtung mit einem periodieeh geschalteten Längatranaistor gegen Überlastung ein steuerbarer Widerstand der Basis-Emitter-Strecke des Irängstransistors parallelliegt, dessen Widerstand bei wachsender Emitter-Kollektor-Spannung des Längstransistors zu dessen Sperrung gesenkt wird. Als steuerbarer Widerstand kann mit besonderem Vorteil die Emitter-Kollektor-Strecke eines Traneistors verwendet werden, dessen Basis mit dem Kollektor tee Längstransistors verbunden ist. Sobald der Spannungsabfall an der Enitter-Kollektor-Strecke des Längstraneistora ansteigt, erhält die Basis des zusätzlichen Transistors Steuerspannung, so daß Beine Imitter-Kollektor-Strecke immer niederohmiger wird_und die Basis-Emitter-Diode des Längstransistors kurzschließt.The aim of the invention is to implement the current limitation with less effort. This is achieved by the invention in that a controllable resistor of the base-emitter path of the series transistor lies in parallel in a circuit arrangement to protect a DC constant-hold device with a periodically switched longitudinal transistor against overload, the resistance of which increases as the emitter-collector voltage of the series transistor increases whose blocking is lowered. The emitter-collector path of a transistor transistor whose base is connected to the collector of the series transistor can be used with particular advantage as a controllable resistor. As soon as the voltage drop on the enitter-collector path of the series transistor increases, the base of the additional transistor receives control voltage, so that the imitter-collector path becomes lower and lower and the base-emitter diode of the series transistor shorts.

Ein Ausführungsbeispiel dpr Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen Fig. 1 die Schaltungsanordnung einer Gleichspannungs-Konstanthalte-Einrichtung; Fig. 2 Spannungs- und Stromverlauf an verschiedenen Punkten der Schaltung.An embodiment of the invention is shown in the drawing. 1 shows the circuit arrangement of a DC voltage constant holding device; Fig. 2 voltage and current curve at different points in the circuit.

Die Primärwicklung eines Transformators Tr ist an eine Spannungsquelle angeschlossen, welche -rechteckige Wechselspannung gemäß Fig. 2 liefert. Die Sekundärwicklung des Transformators Tr ist in der Mitte angezapft.Mittels Kondensatoren C1 und C2, Dioden D1 bis D4 und Widerständen R1 und R2 erfolgt eine Gleichrichtung in einer bekannten Mittelpunktschaltung.Zur Glättung der gleichgerichteten Spannung dient ein Kondensator C3.The primary winding of a transformer Tr is connected to a voltage source connected, which supplies rectangular alternating voltage as shown in FIG. The secondary winding of transformer Tr is tapped in the middle. By means of capacitors C1 and C2, Diodes D1 to D4 and resistors R1 and R2 are rectified in one known mid-point circuit. Serves to smooth the rectified voltage a capacitor C3.

In dem einen Längsast der Schaltung liegt ein periodisch geschalteter Transistor T1.Yor der an den Ausgang angeschlossenen Last L liegt ferner ein Energiespeicher bzw. Siebglied, das aus Induktivität L1, Kondensator C5 und Diode D5 gebildet ist. An die mit der Basis des Längstransistors T1 verbundene Klemme A ist ein Regler RE angeschlossen, der der Basis periodisch Impulse zuführt, durch die der Längstransistor äuf-und zugesteuert wird. Der Regler ist mit den Ausgangsklemmen verbunden und das Impuls-PausenVerhältnis des Reglers steht in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung, so daß die Ausgangsspannung trotz Änderung der Last oder Änderung der Eingangsspannung in zulässigen Grenzen konstant bleibt. Der Regler ist mit Impulsen der Eingangsspannung UE synchronisiert; die Übersteuerung des Längstransistors T1 beginnt bei jedem Null-Durchgang der Eingangsspannung U E. Zur Strombegrenzung sind zusätzliche Transistoren T2 und T3 vorhanden. Die fmitter-Kollektor-Strecke des Transistors T3 liegt der Basis-Emitter-Strecke des Längstransistors T1 parallel. Seine Basis ist über einen Widerstand R5 mit dem Kollektor des Längstransistors T1 verbunden.- Für gewöhnlich ist die hmitter-Kollektor-Strecke des Transistors T3 mit-der periodischen Schaltung des Längstransistors gesperrt. Übersteigt jedoch der Ausgangsstrom I#,# und damit der Strom IC den zulässigen Wert-, dann wächst die Kollektor-Emitter-Spannung des-Längstransistors T1 an, so daß der Transistor T3 über den Widerstand R5 angesteuert wird. Der über die Klemme A von dem Regler RE periodisch angebotene Strom fließt dann über die . Enitter-Kollektor-Strecke des Transistors T3 zum Ausgang B. Infolgedessen nimmt der Basisstrom iB des Längstransistors T1 ab und dies führt zu einer weiteren Erhöhung der Kollektor-Emitter-Spannung des Längstransistors T1, so daß der Transistor T3 über Widerstand R5 Sicher übersteuert wird. Die Basisdode des Längstransistors T1 bleibt über die Kollektor-Emitter=Strecke des Transistors T3 nahezu kurzgeschlossen. Dieser Vorgang verläuft periodisch. An die Dioden D2 und D3 des Gleichrichters ist über einen Widerstand R3 die Basis eines weiteren Transistors T2 angeschlossen, dessen Emitter-Kollektor-Strecke die Ba eis des Transistors T3 mit dem Emitter des Längstransistors T1 verbindet: Nach jedem Null-Durchgang der Singangsspannung UE#wird über Kondensator C1 und Diode D2 bzw. Kondensator C2 und Diode D3 sowie über Widerstand R3 der Transistor T2 kurzzeitig übersteuert und damit der Transistor T3 sicher gesperrt. Die Aufsteuerung des Längstransistors T1 über den Regler RE und die Klemme A wird somit durch den Transistor T3 nicht behindert. Übersteigt jedoch der nach Übersteuerung des Län;rstransistors T1 über dessen Emitter-Kollektor-Strecke fließende Strom IA den zulässigen Wert, dann setzt sofort erneut der beschriebene Sperrvorgang ein. Wegen der starken Rückkopplung ist der Abschaltvorgang für den Eängstransistor T1 nach kurzer Zeit beendet, so daß die Schaltverluste gering sind. Mittels eines veränderlicken Widerstandes R6, der der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T2 parallelliegt, kann der Einsatzpunkt der Strombegrenzungsschaltung verändert werden. Zwischen Basis des Transistors T2 und Irritter des Längstransistors T1 sind ein Widerstand R4 und ein Kondensator C4 geschaltet, welche ein Ansprechen der Schaltung auf Störimpulse verhindern.In one longitudinal branch of the circuit there is a periodically switched transistor T1.Yor of the load L connected to the output there is also an energy store or filter element which is formed from inductance L1, capacitor C5 and diode D5. A regulator RE is connected to the terminal A connected to the base of the series transistor T1 and periodically supplies the base with pulses by which the series transistor is turned on and off. The controller is connected to the output terminals and the pulse-pause ratio of the controller depends on the output voltage, so that the output voltage remains constant within permissible limits despite a change in the load or a change in the input voltage. The controller is synchronized with pulses from the input voltage UE; the overdriving of the series transistor T1 begins with each zero crossing of the input voltage U E. Additional transistors T2 and T3 are present to limit the current. The fmitter-collector path of the transistor T3 is parallel to the base-emitter path of the series transistor T1. Its base is connected to the collector of series transistor T1 via a resistor R5. Usually, the emitter-collector path of transistor T3 with the periodic switching of series transistor is blocked. If, however, the output current I #, # and thus the current IC exceeds the permissible value, the collector-emitter voltage of the series transistor T1 increases, so that the transistor T3 is controlled via the resistor R5. The current periodically offered by the controller RE via terminal A then flows via the. Enitter-collector path of transistor T3 to output B. As a result, the base current iB of series transistor T1 decreases and this leads to a further increase in the collector-emitter voltage of series transistor T1, so that transistor T3 is safely overdriven via resistor R5. The base diode of series transistor T1 remains almost short-circuited via the collector-emitter path of transistor T3. This process runs periodically. The base of a further transistor T2 is connected to the diodes D2 and D3 of the rectifier via a resistor R3, the emitter-collector path of which connects the base of the transistor T3 with the emitter of the series transistor T1: After each zero crossing of the singing voltage UE # the transistor T2 is briefly overdriven via capacitor C1 and diode D2 or capacitor C2 and diode D3 as well as via resistor R3 and thus transistor T3 is safely blocked. The opening of the series transistor T1 via the regulator RE and the terminal A is thus not hindered by the transistor T3. However, if the current IA flowing through its emitter-collector path after overdriving the transistors T1 exceeds the permissible value, then the described blocking process starts again immediately. Because of the strong feedback, the turn-off process for the Eängstransistor T1 is ended after a short time, so that the switching losses are low. The starting point of the current limiting circuit can be changed by means of a variable resistor R6, which is parallel to the emitter-collector path of the transistor T2. A resistor R4 and a capacitor C4, which prevent the circuit from responding to interference pulses, are connected between the base of the transistor T2 and the knitter of the series transistor T1.

Der Verlauf des Kollektorstromes IC im normalen Betriebsfall und bei Überlastung ist in Fig. 2 wiedergegeben.The course of the collector current IC in normal operation and with Overload is shown in FIG.

Claims (4)

P a t e n t ans p r ü c h e 0.1 Schaltungsanordnung zum Schutz einer Gleiehspannungs-Konstanthalte-Einrichtung mit einem periodisch gesteuerten Längstransistor gegen Überlastung, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis-Emitter-Strecke des Längstransistors (T1) ein steuerbarer Widerstand (T3) parallelliegt, dessen Widerstand. bei. wachsender Emitter-Kollektor-Spannung des Längstransistors T1 zu dessen Sperrung gesenkt wird. P atent ans pr ü che 0.1 Circuit arrangement for protecting a constant voltage device with a periodically controlled series transistor against overload, characterized in that the base-emitter path of the series transistor (T1) has a controllable resistor (T3) in parallel, the resistance of which is located. at. increasing emitter-collector voltage of series transistor T1 is lowered to block it. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der steuerbare Widerstand durch die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors (T 3) gebildet wird, dessen Basis an dem Kollektor des Längstransistors (T1) angeschlossen ist. 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that that the controllable resistor through the emitter-collector path of a transistor (T 3) is formed, the base of which is connected to the collector of the series transistor (T1) is. 3. Achaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Transistors(T 3) periodisch nach jedem Null-Durchgang der Eingangsspannung an Sperrspannung gelegt wird, um eine erneute Aufsteuerung des Längstransistors zu ermöglichen. 3. Achaltung arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the Base of the transistor (T 3) periodically after each zero crossing of the input voltage to reverse voltage is applied to a renewed control of the series transistor to enable. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur periodischen Steuerung des Schutztransistors (Tr3) ein weiterer Hilfstransistor (T2) vorgesehen ist, dessen Basis mit dem Gleichrichter verbunden ist und nach jedem Null-Durchgang Steuerspannung erhält, so daß seine Emitter-Kollektor-Strecke die Basis des Schutztransistors (T3) an Sperrspannung legt. 4. Circuit arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that a further auxiliary transistor (T2) is provided for periodic control of the protective transistor (Tr3), the base of which is connected to the rectifier and receives control voltage after each zero crossing, so that its emitter -Collector path puts the base of the protective transistor (T3) on reverse voltage.