DE1763067A1 - Electronically controlled power rectifier with automatic shutdown in the event of overload - Google Patents

Description

Elektronisch geregeltes Netzgleiehrichtergerät mit automatischer Abschaltung bei Überlast Die Erfindung betrifft ein elektronisch geregeltes Netzgleichrichtergerät mit einer Regelschaltung mit Siebkondensator und mehreren Transistoren zum Stabilisieren der Ausgangsspannung gegenüber Netz-und lastschwankungen und zum Abschalten der Ausgangsepannung bei Überlast.Electronically controlled power rectifier with automatic shutdown in the event of overload The invention relates to an electronically regulated power rectifier device with a control circuit with filter capacitor and several transistors for stabilization the output voltage against mains and load fluctuations and to switch off the Output voltage in the event of overload.

Derartige Geräte sollen so beschaffen sein,dass bei Über-lastung des Ausganges,die bis zum Kurzschluß führen kann, die Halbleiterbauelemente nicht zerstört werden.Zu diesem Zweck Bind schon besondere flinke Schmelz$icherungen in der Verbindung zwischen dem Geräteausgang und dem Verbrau-4hefi vorgesehen worden,die diese Verbindung bei Überlast unterbrechen. Be int ternex bekannt ,statt der Sohmelzsicherungen Soge- nannte 'lektronische Sicherungen vorzusehen,die ein beson- dere ea"ellee und zuverlässigen Abschalten bei Überlaet .gewährlOtmten und aus einer elektronischen Schaltung mit t1blei@erelementen bestehen.Diese Sicherung muss zusätz- lieh in das Gerät eingebaut werden.Sie hat.den Nachteil,daas sie lediglich das Abschalten bewirkt und den Aufbau eines elektronisch geregelten Netzgerätes erheblich verteuert.Such devices should be designed in such a way that the semiconductor components are not destroyed if the output is overloaded, which can lead to a short circuit. For this purpose, special fast fuses are provided in the connection between the device output and the consumer which interrupt this connection in the event of overload. Be int ternex known, instead of the Sohmel fuses, suction to provide electronic fuses that have a special dere ea " ellee and reliable shutdown in case of overload .Guaranteed lOtmten and from an electronic circuit with t1blei @ er elements. This fuse must be additional lent be built into the device.Sie hat.den disadvantage that it only causes the shutdown and makes the construction of an electronically regulated power supply considerably more expensive.

Gemäa einer anderen Ausführung zum Schutze der Halbleiterbauelemente eines elektronisch geregelten.Netzgleichrichtergerätes gegen Überlastung geht die KonatantspänriungS-Charakterist.ik,mit der das.Gleichrichtergerät bis zur zugelassenen Nennlast arbeitet,beim Überschreitendes maximal entnehmbaren Belastungsstromes in eine Konstantstrom-Charakteristik über,was den Vorteil hat,dass zum Übergang von der einen zur anderen Charagteristik nur eine relativ geringfügige Erweiterung der ohnehin erforderlichen elektronischen Regelschaltung nötig ist.Diesem Vorteil steht aber der Nachteil gegenüber,dass bei Kurzschluß des deräteausganges die maximale Nennleistung,die das Gerät abgeben kann,vom Regeltransistor aufgenommen werden muss.Für grössere Nennleistun-, gen kommt daher diese Lösung nicht in Frage.According to another embodiment to protect the semiconductor components an electronically regulated power rectifier device against overloading KonatantspänriungS -characteristics with which the rectifier device is up to the approved Nominal load works when the maximum load current that can be drawn is exceeded in a constant current characteristic over what has the advantage of being able to transition from the one to the other characteristic only a relatively slight expansion of the electronic control circuit, which is required anyway. This advantage stands But the disadvantage is that if the device output is short-circuited, the maximum The nominal power that the device can deliver must be consumed by the control transistor Therefore, this solution is out of the question.

Die Erfindung vermeidet die Nachteile der bekannten Ausfüh--, rungen.Ihr liegt die Aufgabe zugrunde,ein elektronisch geregelten Netzgleichrichtergerät der im ersten Satz der Einleitung gekennzeichneten Gattung bei einfachem Aufbau absolut kurzsehlußeicher und so auszubilden,dass während beliebig langer Überlastungsphasen nur eine geringfügige Leistung im Gerät in Wärme umgesetzt wird und bei Überlaut der Ausgangs=` Spannung eine automatische Abschaltung erfolgt.The invention avoids the disadvantages of the known Ausfüh--, Rungen.Ihr is based on the task of an electronically regulated power rectifier device of the The genre identified in the first sentence of the introduction with a simple structure is absolute Short-term safety and to be trained in such a way that during overload phases of any length only a small amount of power is converted into heat in the device and when it is too loud the output = `voltage an automatic shutdown takes place.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgable vor allen Dingen dadurch dass die Regelschaltung zwei komplementäre Transistoren,eine Zenerdiode,zwei Widerstände und zwei Potentiometer enthält,wobei der eine Transistor als Regelverstärker für den anderen als Regler geschalteten Transistor,der eine Widerstand zum schlagartigen Abschalten der Ausgangsspannung bei Überlast,der andere Widerstand als Korrekturwiderstand zum Korrigieren des Spannungsabfalles der Ausgangsspannung bei zunehmender Belastung ,das eine Potentiometer zum Aufteilen des Stromes in drei Teilströme für den Absehaltwiderstand,die Zenerdiode und den Transistor des Regelverstärkers sowie zum Einstellen des Abschaltstromes und das andere Potentiometer zum Einstellen der Nenngleichspannung dienen.The invention solves the task set above all things through this that the control circuit has two complementary transistors, a zener diode, two resistors and contains two potentiometers, one transistor as a control amplifier for the other transistor switched as a regulator, which has a resistance to the sudden Switching off the output voltage in the event of an overload, the other resistor as a correction resistor to correct the voltage drop of the output voltage with increasing load , which has a potentiometer for dividing the current into three partial currents for the holding resistance, the Zener diode and the transistor of the control amplifier as well as for setting the cut-off current and the other potentiometer is used to set the nominal DC voltage.

Nach einer Grundausführung der Erfindung ist der Minuspol des äiebkondensators,an dem die aus dem Netz- über den Netztransformator und den Gleichrichter gewonnene Gleichspan -nung steht ,mit dem Emitter des npn-Transistors und über den Absohaltwiderstanä der Ausgangsspannung bei Überlast mit dem zum Aufteilen des Stromes in drei Teilströme dienenden Potentiometer verbunden., dessen Schleifer zum Pluspol des-Siebkondensators führt,während die Basis des npn-Traneietors an den Kollektor des pnp-Transistorn angeschlossen ist,dessen Emitter mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Abeahaltwiderstand und dem zum Aufteilen den Stromes in drei Teilströme dienenden Potentiometer verbunden iet,wobei vom gleichen Verbindungspunkt eine Verbindung zur Kathode der Zenerdiode geführt ist,deren Artode mit dem negativen Ausgangspol verbunden ist,der über den Korrekturwiderstand an den Kollektor des npn-Transistors angeschlossen ist,während die Basis des pnp-Transistors mit dem Schleifer des bweiten Potentiometers verbunden ist,dessen beiden anderen Anschlüsse zum Kollektor des npn-Transistors und zum positiven Pol des Siebkondensators geführt sind,der auch unmittelbar zum positiven Ausgangspol führt.According to a basic embodiment of the invention, the negative pole of the auxiliary capacitor is on that obtained from the mains via the mains transformer and the rectifier DC voltage is present, with the emitter of the npn transistor and via the Absohaltwiderstanä the output voltage in the event of an overload with the one for dividing the current into three partial currents serving potentiometer., whose wiper is connected to the positive pole of the filter capacitor while the base of the npn transistor leads to the collector of the pnp transistor whose emitter is connected to the connection point between the Abeahalticherung and the potentiometer used to divide the current into three partial currents iet, whereby from the same connection point a connection to the cathode of the Zener diode is performed, the Artode is connected to the negative output pole that is connected to the Correction resistor is connected to the collector of the npn transistor while the base of the pnp transistor is connected to the wiper of the wide potentiometer its other two connections to the collector of the npn transistor and to the positive Pole of the filter capacitor are performed, which also directly to the positive output pole leads.

Die Erfindung hat den Vorteil,dass bei Überlastung des Gleich. richtergerätes die Ausgangsspannung abgeschaltet wird,sodase im Gleichrichtergerät während der Überlastungsphase nur eine geringfügige Leistung in Wärme umgesetzt wird.Die in der Regelschaltung verwendeten Transistoren werden während der Überlastungsphase lediglich auf Spannung beanspruchtes wird in ihnen keine Leistung umgesetzt.Daher können nach diesem Prinzip geregelte Gleichrichtergeräte bis zu den höchsten mit Transistoren beherrschten Leistungen gebaut werden,wobei als zusätzliche Forderung für die gurzschlußfestigkeit des Gerätes die verwendeten Transistoren lediglich eine bestimmte Spannungsfestigkeit besitzen müssen.The invention has the advantage that if the same is overloaded. judge device the output voltage is switched off, so that the rectifier device during the During the overload phase, only a small amount of power is converted into heat The transistors used in the control circuit are switched off during the overload phase only that which is stressed is not converted into power can rectifier devices regulated according to this principle up to the highest with Transistors ruled services are built, being an additional requirement for the short-circuit resistance of the device only the transistors used must have a certain dielectric strength.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin,daes die Grundschaltung des Gleichrichtergerätes lediglich zwei komplementäre Transistoren erfordert,die sowohl die elektrönisehe Spannungsstabilisierung als auch die automatische Abschaltung bei Überlastung des Ausganges bewirken.Die automatische Abschaltung bei Überlastung wird von der Regelschaltung ohne jeden Mehraufwand gleichzeitig erfüllt,ohne dass dabei andererseits die Regeleigenschaften verschlechtert werden.Another advantage of the invention is that it is the basic circuit of the rectifier device only requires two complementary transistors both the electronic voltage stabilization and the automatic shutdown in the event of an overload of the output. The automatic shutdown in the event of an overload is fulfilled at the same time by the control circuit without any additional effort, without included on the other hand, the control properties are deteriorated.

Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Regelseha: tung nach der Erfindung dargestellt.On the drawing is an embodiment of a Regelseha: device shown according to the invention.

Die am Siebkondensator C1 stehende Gleichspannüng,die über den Gleichrichter G und den Netztransformator Tr aus dem Netz gewonnen wird,wird der elektronischen Regelschaltung, bestehend aus den Transistoren T1,T2,der Zenerdiode Z sowie den beiden Widerständen R1,R2 und den Potentiometern Pl,P2 zugeführt.Dabei-ist der Minuspol des Kondensators Cl mit dem Emitter des npn-Transistors T1 und über den Widerstand R1 mit dem Potentiometer P1 verbunden,dessen Schleifer -zum Pluspol des-Kondensators 01 führt.Die Basis des npn-Transistors T1 ist an den Kollektor des pnp-Transistors T2 angeschlossen, dessen Emitter mit dem Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R1 und dem Potentiometer P1 verbunden ist.Von demselben Verbindungspunkt führt eine Verbindung zur Kathode der Zenerdiode Z,deren Anode zum negativen Ausgangspol geführt iot,der über den Widerstand R2 an den Kollektor des npn-Transistors T1 angeschlossen ist.Die Basis des pnp-Transistors T2 steht mit dem Schleifer des Potentiometers P2 in Verbindung.Das eine Ende des Potentiometers P2 führt zum Kollektor des Transistors Tl,das andere Ende zum positiven Pol des Kondensators C1.Dieser positive Pol führt unmittelbar zum Ausgangepol des Gerätes.The DC voltage on the filter capacitor C1, which is obtained from the network via the rectifier G and the network transformer Tr, is fed to the electronic control circuit, consisting of the transistors T1, T2, the Zener diode Z and the two resistors R1, R2 and the potentiometers Pl, P2 fed. The negative pole of the capacitor Cl is connected to the emitter of the npn transistor T1 and via the resistor R1 to the potentiometer P1, whose slider leads to the positive pole of the capacitor 01. The base of the npn transistor T1 is on connected to the collector of the pnp transistor T2, the emitter of which is connected to the connection point between the resistor R1 and the potentiometer P1. From the same connection point a connection leads to the cathode of the Zener diode Z, whose anode leads to the negative output pole, which iot via the resistor R2 is connected to the collector of the npn transistor T1. The base of the pnp transistor T2 is connected to the wiper of the potentiometer P2 Connection. One end of the potentiometer P2 leads to the collector of the transistor Tl, the other end to the positive pole of the capacitor C1. This positive pole leads directly to the output pole of the device.

Die Wirkungsweise des Gleichriohtergerätes,an dessen Ausgang ein ohmscher Verbraucher W angeschlossen sein möge,ist,ausT gehend von dem Zustand,bei dem am Verbraucher W die Nenngleichspannung anliegt,die mit dem Potentiometer P2 eingestellt werden kann folgende.The mode of operation of the rectifier device at its output a ohmic consumer W may be connected, based on the state at to which the nominal DC voltage is applied to the consumer W, which can be set with the potentiometer P2 The following can be set.

Am Emitter des Transistors T2 liegt,bezogen auf den positiven Pol,die um die an der Zenerdiode Z abfallende Spannung verminderte Auagangsspannung.Der über das Potentiometer P1 flies. sende Strom verzweigt sich in die drei Teilströme durch den Widerstand Rl,die Zenerdiode Z und den Emitterstrom des Transistors T2.Dieser Emitterstrom fliesst,verringert um seinen geringfügigen Basisstrom ,als Kollektorstrom weiter in die Basis des Regeltransistors T1.Wird nun die Belastung des Ausganges erhöht,d.h.der Lastwiderstand des Verbrauchers W verringert,dann benötigt der Regeltransistor T1 einen grösseren Basisstrom ,den der Transistor T2 liefern muss.Da bei konstanter Ausgangsspannung die Spannung am Potentiometer P1 konstant ist,verringert sich bei zunehmender Belastung am Ausgang der Strom durch die Zenerdiode Z.Dabei tritt eine geringfügige Verringerung der Zenerspannung ein,die zu einem geringfügigen Absinken der Ausgangsspannung bei Belastung führen würde. Dieses geringfügige Absinken der Ausgangsspannung mit zunehmender Belastung kann jedoch durch den vom Ausgangsstrom an dem Korrekturwiderstand R2 hervorgerufenen Spannungsabfall korrigiert werden.Nimmt der Belastungswiderstand am Verbraucher W weiter ab,dann muss der Transistor T1 einen grösser werdenden Kollektorstrom liefern ,was einen entspeehend steigenden Baaisatrom erfordert,den der Transistor T2 litpfern muss.Die Spannung am Potentiometer P1 bleibt solange konstant,und damit auch die Ausgangsapannung,bis der Strom durch die Zenerdiode Z zu null geworden ist.Bei weiterer Steigerung der Belastung am Ausgang steigt die Spannung am Potentiometer P1 an und die Transistoren Tl,T2 werden gesperrt,die Ausgangsspannung ist abgeschaltet.Der über den Widerstand R1 fliessende Strom unterstützt den Schaltvorgang wesentlich,da er für ein schlagartiges Abschalten der Ausgangs Spannung bei Überlast sorgt.Wäre der Widerstand R1 nicht vorhanden,so würde bei hohen Abschaltströmen,bei denen die Stromverstärkung des Transistors T1 abnimmt,keine schlagartige Abschaltung bei Überlastung eintreten,sondern es würde bei Überlastung eine kontinuierliche Verminderung der Ausgangsspannung erfolgen,die zur Überlastung des Transistors T 1 führen würde.Mit dem Potentiometer P1 ist der gewünschte Ab-Schaltstrom einstellbar.At the emitter of the transistor T2, based on the positive pole, the by the voltage drop across the Zener diode Z, the output voltage flows over the potentiometer P1. Sending stream branches into the three sub-streams through the resistor Rl, the Zener diode Z and the emitter current of the transistor T2. This Emitter current flows, reduced by its small base current, as collector current further into the base of the control transistor T1. Now the load on the output increases, i.e. the load resistance of the consumer W is reduced, then the control transistor needs T1 has a larger base current that the transistor T2 has to supply, since it is constant Output voltage the voltage at potentiometer P1 is constant, decreases at increasing load at the output of the current through the Zener diode Z. This occurs a slight decrease in Zener stress, resulting in a slight decrease the output voltage under load. This slight drop in the Output voltage with increasing load can, however, be influenced by the output current at the correction resistor R2 caused voltage drop can be corrected the load resistance at the consumer W continues to decrease, then the transistor T1 supply an increasing collector current, which increases accordingly Baaisatrom requires the transistor T2 has to suffer. The tension on potentiometer P1 remains constant, and thus also the output voltage, until the current through the Zener diode Z has become zero. If the Load at the output increases the voltage on potentiometer P1 and the transistors Tl, T2 are blocked, the output voltage is switched off. The one via the resistor R1 flowing current supports the switching process significantly, as it is responsible for a sudden The output voltage is switched off in the event of an overload. If the resistor R1 were not present, at high cut-off currents at which the current gain of the Transistor T1 decreases, no sudden shutdown occurs in the event of overload, but there would be a continuous reduction in the output voltage in the event of an overload which would lead to overloading of transistor T 1. With the potentiometer P1 the desired switch-off current can be set.

Claims (1)

Patentansprüche. 1 )Elektronisch geregeltes Netzgleichrichtergerät mit einer Regelschaltung mit einem Siebkondensator und mehreren Traneistoren zum Stabilisieren der Ausgangsspannung gegenüber Netz-und Lastschwankungen und zum Abschalten der Ausgangsspannung bei Überlastung,da@urch gekennzeichnet,dass die Regelschaltung zwei komplementäre Transistoren(T1,T2),eine Zenerdiode (Z),zwei Widerstände(Rl,R2)und zwei. POtentiometer(Pl,P2) ent- hält,wobei der eine Transistor(t2)als Regelverstärker für den anderen als Regler geschalteten Transistdr(Tl),der eine Idi- derstand(R1)zum schlagartigen Abschalten der Ausgangsspannung bei Überlast,der andere Widerstand(R2)als Korrekturwiderstand zum Korrigieren des Spannungsabfalles der Ausgangsspannung bei zunehmender Belastung ,das eine Potentiometer(P1)zum Auf- teilen des Stromes in drei Teilströme für(R1,T2,Z)und Ein- stellen des Abschaltstromes und das andere Potentiometer(P2) zum Einstellen der Nenngleichspannung dienen. 2.)Elektronisch geregeltes Netzgleichrich,tergerät nach An- spruch l,dadurch gekennzeichnet,dass der Minuspol des Sieb- .kondensators(C1),an dem die aus dem Netz über den Netztra ns- formator(Tr)und den Gleichrichter(G)gewonnene Gleichspannung steht,mit dem Emitter des npn-Transistors(T1)und über den Widerstand (R1)mit dem Potentiometer(P1)verbunden ist,dessen Schleifer zum Pluspol des Siebkondensators(C1)führt.,während ddi Basis des npn-Tranaistors(T1)zum Kollektor des pnp--Tranäistors `,(T2)geführt isttdessen Emitter mit dem Verbindurigs,punkt zwi- schen dem Widerstand(Itl)und dem Potentiometer(P1)-verbunden ist,wobei von diesem Verbindungepunkt eine Verbindung zur Kathode der Zenerdiode(Z)führt,deren Anode mit dem negativen Ausgangspol verbunden ist,der über den Widerstand(R2)an den Kollektor des npn-Transistors(T1)angeschlosee"n ie.t,während die Basis des pnp-Transistors(T2ymit dem Schleifer des Po- tentiometers (P2)verbunden ist,dessen anderen beiden AnsehlAs- se zum Kollektor de#npn-Transistors(T1)und züm pogtive@xl Pil'' des Siebkondensators(Cl)geftthrt sind,der ,auch urtzit`blbar är den positiven Ausgangspol angeschlossen ist. 3.)Elektronisch geregeltes Netzgleichrichtergerät nach Anspruch 1 und 2,dadurch gekennzeiehnet,dass die.beiden komplementären Transistoren(T1,T2)miteinander vertauscht sind und die Polarität der Gleichspannung des Kondensators(C1) ebenfalls-vertauscht ist,ferner die Anode und die Kathode der Zenerdiode(Z)in der Schaltung umgepolt eind,sodass der negative Pol des Kondensators(01)unmittelbar zum negativen Ausgangspol führt,während der positive Pol des Kondensators (C1)über die Emitter-Kollektor-Strecke des dann die Funktion des pup-Transistors(T2)ausübenden npn-Transaistors(T1) und den Widerstand(82)zum positiven Ausgangspol führt. Claims. 1) Electronically controlled power rectifier with a control circuit with a filter capacitor and several transistor transistors to stabilize the output voltage against mains and load fluctuations and to switch off the output voltage in the event of overload, because the control circuit has two complementary transistors (T1, T2), a Zener diode (Z), two resistors (Rl, R2) and two. POtentiometer (Pl, P2) holds, the one transistor (t2) as a control amplifier for the another transistor (Tl) connected as a regulator, which has an idi derstand (R1) to switch off the output voltage suddenly in case of overload, the other resistor (R2) as a correction resistor to correct the voltage drop of the output voltage with increasing load, a potentiometer (P1) to increase dividing the stream into three partial streams for (R1, T2, Z) and one set the cut-off current and the other potentiometer (P2) are used to set the nominal DC voltage. 2.) Electronically controlled power rectifier after connection claim l, characterized in that the negative pole of the sieve .condenser (C1) on which the power from the network via the network formator (Tr) and the rectifier (G) obtained direct voltage stands, with the emitter of the npn transistor (T1) and over the Resistor (R1) is connected to the potentiometer (P1) whose The wiper leads to the positive pole of the filter capacitor (C1), while ddi Base of the npn transistor (T1) to the collector of the pnp transistor `, (T2) whose emitter is connected to the connection point between between the resistor (Itl) and the potentiometer (P1) -connected is, from this connection point a connection to the The cathode of the Zener diode (Z) leads, its anode with the negative The output terminal is connected to the via the resistor (R2) Collector of the npn transistor (T1) connected "n ie.t, while the base of the pnp transistor (T2ymwith the wiper of the po- tentiometer (P2) is connected, the other two AnsehlAs- se to the collector of the # npn transistor (T1) and to pogtive @ xl Pil '' of the filter capacitor (Cl), which, also urtzit`blbar ar the positive output terminal is connected. 3.) Electronically controlled power rectifier device according to claim 1 and 2, characterized in that die.beiden complementary transistors (T1, T2) are interchanged and the polarity of the DC voltage of the capacitor (C1) is also interchanged, furthermore the anode and the cathode The polarity of the Zener diode (Z) in the circuit is reversed, so that the negative pole of the capacitor (01) leads directly to the negative output pole, while the positive pole of the capacitor (C1) via the emitter-collector path of the then the function of the pup transistor (T2) exercising npn transistor (T1) and the resistor (82) leads to the positive output pole.