DE2825725C2 - Schaltungsanordnung für einen universellen, integrierten kurzschlußfesten Leistungsschaltkreis - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen universellen, integrierten, kurzschlußfesten Leistungsschaltkreis mit mehreren schutzbeschalteten Eingängen für binäre Eingangssignale, über die schutzbeschaltete Ausgänge

steuerbar sind und liegt auf dem Gebiet der elektronischen Steuerungstechnik.

Das Ansteuern von Lampen, Relais, Schützen und Magnetventilen durch elektronische Steuer-, Regel- und Datenverarbeitungsanlagen erfordert den Einsatz robuster, kurzschluß- und überlastsicherer, universell einsetzbarer, kostengünstiger Leistungsschaltstufen.

Hierfür sind Schaltungen bekannt So werden beispielsweise von der Firma Siemens kurzschlußfeste Lampentreiberstufen unter der Bezeichnung FZ 100 oder FZL 141 angeboten, die im Siemens-Datenbuch »Digitale Schaltungen«, Ausgabe 1979/80, Seite 137 bis 148 beschrieben sind. Im Kurzschluß- oder Überlastfall schaltet dabei der Baustein den Laststrom ab und überprüft periodisch, ob der zu hohe Strom noch besteht. Bei ohmscher Belastung kann ein verbotener Bereich für einen bestimmten Widerstandswert auftreten, der nicht benutzt werden darf.

Auch von der Firma Thomson-CSF Cm.b.H, München, werden gemäß Prospekt TDE 1607 CM, 1976, Lampentreiberstufen angeboten. Hierbei ist eine extern einstellbare Ausgangsstrom-Begrenzung und ein thermischer Überlastschutz vorgesehen. Auch wird bei erhöhtem Strom die Last am Ausgang kurzfristig abgeschaltet. Durch die Konstanthaltung der Verlustleistung auf thermischem Wege wird eine Totzeit erreicht, die oft hinderlich sein kann. Eine äußere Beschattung des integrierten Schaltkreises unter Beibehaltung von Kurzschluß- und Überlastfestigkeit ist. nicht gewährleistet

Es ist auch eine Ansteuerung von Lampen und Relais bekannt (DE-OS 23 60 678), bei der im Überlast- oder Kurzschlußfall der Ausgang vom Eingang getrennt wird. Dies erfolgt durch einen Überlastfühler, der den Strom mißt und diesen über einen Verzögerer auf einen Speicher gibt Der Speicher kann durch einen Taktgenerator gelöscht und durch ein UND-Gatter am Eingang gesperrt oder durchgeschaltet werden. Die Anordnung schaltet sich nach Beendigung der Überlastung wieder selbsttätig ein, kurzzeitige Überlastungen sind ohne Abschalten der Anordnung möglich, doch ist der bauteilmäßige Aufwand hierfür recht erheblich. Auch die Verwendung als kurzschlußfeste Endstufe zur Ansteuerung von kräftigen Schützen (ca. 3 A) ist nicht möglich.

Allgemein können die bekannten kurzschlußfesten Treiberstufen, die meistens in integrierter Technik aufgebaut sind, keine höheren Ströme abgeben. Dies ist nur möglich durch eine externe Anschaltung von zusätzlichen Leistungsstellgliedern.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen robusten, universellen, bipolaren Leistungsschaltkreis zu finden, der neben Lampen die unterschiedlichsten Arten von Transistorleistungsschaltstufen ansteuern kann, der den Ausgang auf Kurzschluß und Drahtbruch überwacht und anzeigt und jegliche Fehlströme gegen Masse oder die Speisespannung anzeigt Wenn es nun gelingt, einen integrierten Halbleiterbaustein zu schaffen, der einerseits derart ausgestaltet ist, daß er für verschiedene derartige Steuerungsaufgaben anwendbar ist und eo zugleich auch mehrere über Eingänge gesteuerte Signalausgänge hat, so ergibt sich dann ein Universalbaustein, der wegen seiner guten Anwendbarkeit in großen Stückzahlen hergestellt werden kann und damit außer den Anwendungsvorteilen auch den Vorteil hat, verhältnismäßig billig zu sein.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß zwischen Eingang und Ausgang Verknüpfungsglieder mit einem wahren und einem inverse« Eingang, eine mit Masse verbundene Konstantstromsenke und ein Emitterfolger mit den Ausgängen angeordnet sind und daß der Eingang des Emitterfolgers über eine KonstantstromqueJle an eine Speisespannung gelegt ist daß der inverse Eingang des Verknüpfungsgliedes mit dem Ausgang eines Schmitt-Triggers verbunden ist, der wiederum auf den wahren Eingang eines UND-Gliedes gelegt ist, während der inverse Eingang dieses UND-Gliedes einmal auf einen Quittiereingang und einmal über eine Stromsenke auf Massepotential geführt ist, daß der Eingang des Schmitt-Triggers sowohl mit einem Eingang C für einen extern zuschaltbaren Kondensator als auch mit dem Eingang eines weiteren Schmitt-Triggers und einem Umschalter verbunden ist und der Umschalter durch den Ausgang eines ODER-Gliedes betätigbar ist und der Umschalter zwischen einer auf Massepotentia! gelegten Stromsenke und einem weiteren Umschaltglied schaltet daß das weitere Umschaltglied durch den Ausgang des Emitterfolgers betätigbar ist und zwischen der auf Speisespannung gelegter. Ladestromquelle und der durch ein Glied geregelten und ebenfalls auf Speisespannung gelegten Ladestromquelle schaltet wobei das Glied mit seinen Eingängen einmal an der Speisespannung und einmal an dem Ausgang des Emitterfolgers liegt, daß das über drei Eingänge verfügende, den Schalter auslösende ODER-Glied mit dem Ausgang des UND-Gliedes verbunden ist, weiterhin mit dem Ausgang eines Schwellwertschalters, der wiederum über einen Überlastsensor auf einen Anschluß geführt ist, und weiterhin mit einem Schwellwertschalter, der wiederum über einen anderen Überlastsensor an dem Eingang liegt daß an die Ausgänge der Überlastsensoren bzw. die Eingänge einer ODER-Verknüpfung geschaltet sind, deren Ausgang an einem Strombegrenzer liegt der einmal mit Massepotential und einmal mit einem Anschluß bzw. dem Eingang des Emitterfolgers verbunden ist daß der Ausgang des weiteren Schmitt-Triggers über einen Verstärker mit einer Strombegrenzungsvorrichtung verbunden ist, die einmal auf einen Ausgang führt und einmal über eine Diode auf einen Eingang zur Pegelanpassung führt, daß eine Diode vom Ausgang auf den Eingang des Emitterfolgers geschaltet ist, die bei O-Signal am Eingang und Kurzschluß zwischen Ausgang und Speisespannung den Emitterfolger vor Zerstörung schützt, daß für eine Unterlast- und Drahtbruchüberwachung zwischen die Eingänge und den Ausgang des Leistungsschaltkreises für eine Störungsanzeige ein Operationsverstärker und eine Strombegrenzungsvorrichtung geschaltet sind, wobei die Strombegrenzungsvorrichtung über eine Diode an dem Eingang liegt

Einsatzmöglichkeiten der Schaltungsanordnung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist neben der Entnahme eines sehr hohen Verbraucherstromes die Meldeschaltung bei Kurzschluß oder Entnahme eines zu hohen Stromes. Mit einem extern anschaltbaren Kondensator wird einmal die Taktfrequenz bestimmt und zusätzlich dient dieser Kondensator zur Störunterdrückung. In vorteilhafter Weise ist eine Drahtbruchüberwachung für die angeschalteten Verbraucher vorgesehen. Durch eine extern zusch^tbare Drahtbrücke vom Eingang E\ zum Ausgang DM ist der Baustein umschaltbar von digital auf analog. Weitere Vorteile sind aus der Beschreibung ersichtlich.

Ausführungsbeispiele mit Erweiterungsmöglichkeiten

der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, im weiteren Text RBL (Robuster Bipolarer Leistungsschaltkreis) genannt, werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Die nachfolgend erwähnten wahren und inversen Eingänge der Verknüpfungsglieder entsprechen dabei den genormten (DIN 40 700) Bezeichnungen »statischer bzw. dynamischer Eingang« ohne Negation und »negierter (inversierter) Eingang«.

F i g. 1 zeigt dabei den Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung, während die

F i g. 2 bis 5 Einsatzmöglichkeiten des RBL, beispielsweise bei Unterlast und Drahtbruch (F i g. 2), Leistungsschaltstufe (F i g. 3), Leistungsschaltstufe mit optimaler Leistungsentnahme im Überlastbereich (Fig.4) und Leistungsschaltstufe für hohe Lastströme (Fig.5) zeigen.

Der RBL besitzt die Eingänge £1 und £2 und die Ausgänge AC und AE. Auf £1 können L-Signale geführt werden und auf £2 O-Signale. Bei L-Signal am Eingang EX tritt am Ausgang A E ebenfalls L-Signal auf. Weiterhin besitzt der RBL einen Anschluß U_s für die Speisespannung und Masseanschluß OV. Weitere Anschlüsse sind mit Q, C, Si, D+, D-, DM, SM, S2, B und K bezeichnet. Alle Anschlüsse sind mit Dioden schutzbeschaltet.

Die Eingänge EX und £2 sind mit dem UND-Glied 3 verbunden. Der Ausgang des UND-Gliedes 3 ist mit dem wahren Eingang des Sperr-UND-Gliedes 4 verbunden. Der Ausgang dieses UND-Gliedes ist auf den Eingang der Konstantstromsenke 6 geführt. Weiterhin ist die Konstantstromsenke sowohl mit 0-Volt-Potential als auch über eine Konstantquelle 7 mit der Speisespannung Us verbunden. Der inverse Eingang des Verknüpfungsgliedes 4 ist mit dem Ausgang eines Schmitt-Triggers 25 verbunden, der wiederum auf den wahren Eingang eines UND-Gliedes 22 gelegt ist, während der inverse Eingang dieses UND-Gliedes 22 einmal auf einen Quittiereingang ζ) und einmal über eine Stromsenke 10 auf Massepotential geführt ist. Der Eingang des Schmitt-Triggers 25 ist sowohl mit einem Eingang C für einen extern zuschaltbaren Kondensator 29 als auch mit dem Eingang eines weiteren Schmitt-Triggers 26 und einem Umschalter 24 verbunden. Der Umschalter 24 ist durch den Ausgang eines ODER-Gliedes 23 betätigbar und schaltet zwischen einer auf Massepotential gelegten Stromsenke 19 und einem weiteren Umschaltglied 21.

Das weitere Umschaltglied 21 ist durch den Ausgang AE des Emitterfolger 8 betätigbar und schaltet zwischen der auf Speisespannung Us gelegten Ladestromquelle 17 und der durch ein Glied 20 geregelten und ebenfalls auf Speisespannung Us gelegten Ladestromquelle 18, wobei das Glied 20 mit seinen Eingängen einmal an der Speisespannung i/s und einmal an dem Ausgang AEdes Emitterfolgers 8 liegt.

Ein über drei Eingänge verfügendes, den Schalter 24 auslösendes ODER-Glied 23 ist mit dem Ausgang des UND-Gliedes 22 verbunden, sowie weiterhin mit dem Ausgang eines Schwellwertschalters 12, der wiederum über einen Oberlastsensor 11 auf einen Anschluß 51 geführt ist, sowie weiterhin mit einem Schwellwertschalter 14, der wiederum über einen anderen Oberlastsensor 13 an dem Eingang 5 2 liegt

An die Ausgänge der Oberlastsensoren 11 bzw. 13 sind die Eingänge einer ODER-Verknüpfung 9 geschaltet, deren (9) Ausgang an einem Strombegrenzer 5 liegt, der (5) einmal mit Massepotential und einmal mit einem Anschluß K bzw. dem Eingang des Emitterfolgers 8 verbunden ist. Der Ausgang des weiteren Schmitt-Triggers 26 ist über einen Verstärker 27 mit einer Strombegrenzungsvorrichtung 28 verbunden, die einmal auf einen Ausgang SM führt und einmal über eine > Diode V13 auf einen Eingang B zur Pegelanpassung führt. Eine Diode V16 vom Ausgang AE ist auf den Eingang des Emitterfolgers 8 geschaltet, so daß bei 0-Signal am Eingang £1 und Kurzschluß zwischen Ausgang AEuna Speisespannung Us der Emitterfolger

in vor Zerstörung geschützt wird.

Für eine Unterlast- und Drahtbruchüberwachung sind zwischen die Eingänge D+, D— und den Ausgang DM des Leistungsschaltkreises nach F i g. 1 für eine Störungsanzeige ein Operationsverstärker 15 und eine

r> Strombegrenzungsvorrichtung 16 geschaltet, wobei die Strombegrenzungsvorrichtung 16 über eine Diode V12 an dem Eingang Bliegt.

Eine Unterlast- oder Drahtbruchüberwachung ist durch extern zuschaltbare Widerstände dadurch erzielbar, daß zwischen der Speisespannung Us und dem Ausgang AC des Emitterfolgers 8 bzw. dem Anschluß 51 ein Strommeßwiderstand 30 iiegt. Weiterhin ist zwischen Ausgang AE des Emitterfolgers 8 und dem Eingang D+ ein Widerstand 32 und zwischen Eingang

2". AC und Eingang D+ ein Widerstand 31 geschaltet. Zusätzlich besteht eine Verbindung zwischen der Speisespannung Us über einen Widerstand 34 mit dem Takteingang Q bzw. dem Eingang D— des Operationsverstärkers.

In einer Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist durch extern zwischen Speisespannung l/s und Ausgang ^Czuschaltbare Spannungsteilerwiderstände 37, 39 und einen zwischen die Spannungsteilerwiderstände angeschalteten Emitterfol-

ger 36 mit dem Ausgang 40 sowie dem Basiswiderstand 38 und Verbindung zwischen Kollektorausgang des Emitterfolgers 36 zu dem Ausgang 51 bzw. über den Strommeßwiderstand 30 an die Speisespannung l/s und den Quittiereingang Q eine Leistungsschaltstufe erzielbar.

In einer weiteren Ausgestaltung ist durch einen extern zuschaltbaren Transistor 46, dessen Basis auf den Ausgang AC führt, dessen Emitter einmal mit dem Ausgang 51 und über den Strommeßwiderstand 30 mit

der Speisespannung Us verbunden und dessen Kollektor auf den Ausgang AE bzw. die Ausgangsklemme 48 geführt ist und durch einen Widerstand 47 zwischen Kollektor und Basis dieses Transistors 46 und eine Drahtbrücke zwischen Speisespannung LZ₅ und Quittiereingang eine Leistungsschaltstufe mit optimaler Leistungsentnahme im Überlastbereich erzielbar (nach Fig.4).

Weiterhin kann gemäß Fig.5 duich einen exiem zuschaltbaren Emitterfolger 41, dessen Basis an den Ausgang AE bzw. über einen Widerstand 43 an Masse geschaltet ist, dessen Kollektorausgang mit dem Ausgang 52 des Überlastsensors 13 bzw. über einen Widerstand 35 mit Masse verbunden ist und dessen Emitterausgang an den Ausgang 45 bzw. über einen Widerstand 42 auf die eigene Basis führt, durch einen zwischen Speisespannung Us und Ausgang ACgelegten Widerstand 44 und eine Drahtbrücke zwischen Speisespannung Us und Quittiereingang Q eine Leistungsschaltstufe für hohe Lastströme erzielt werden.

Der erfindungsgemäße Leistungsschaltkreis (RBL) mit der externen Beschattung arbeitet wie folgt:

Im Normalfall, also bei angeschalteter Last am Emitterausgang AE, ist der Quittiereingang Q mit der

Klemme Us verbunden, der Quittiereingang hat also ein dauerndes L-Signal. Die Anschaltung erfolgt über die Eingänge £1 und El.

Die Basis des Emitterfolgers 8 wird von einer Konstantstromquelle 7 angesteuert, so daß der Kollektor über den Ausgang AC und der Emitter über den Ausgang A E so zugänglich sind, daß bei L-Signal am Eingang El wahlweise durch Verbinden von Ausgang AC mit der Speisespannung Us der Laststrom vom Ausgang AE über eine extern zuschaltbare Last gegen 0 Volt fließt (stromabgebender Betrieb) oder durch Verbinden des Ausganges AE mit der 0-Volt-Schiene der Laststrom von der Speisespannung l/s über die Last zum Ausgang ACfließt (stromziehender Betrieb).

Durch die Diode V16 am Ausgang A E und durch die Strombegrenzung der Konstantstromsenke 6 bei O-Signal am Eingang El und Kurzschluß zwischen Ausgang AE und Speisespannung Us wird der Emitterfolger 8 gegen Zerstörung geschützt.

Der Überlastsensor 11 und der Schwellwertschalter 12 zwischen Eingang 51 und ODER-Glied 23 sind so geschaltet, daß mit dem Überlastsensor 11 ein an einem Strommeßwiderstand 30, der zwischen Ausgang ACund der Speisespannung Us angeordnet ist, gemessener Spannungsabfall bei Überlast oder Kurzschluß zwischen Ausgang A fund 0 Volt den Schwellwertschalter

12 betätigt. Desgleichen betätigt ein mit dem Überlastsensor 13 gemessener Spannungsabfall eines zwischen Ausgang .A E und 0 Volt angeordneten, in der Zeichnung nicht dargestellten Strommeßwiderstandes bei Überlast oder Kurzschluß zwischen Ausgang AC und Speisespannung Usden Schwellwertschalter 14.

Durch die Schwellwertschalter 12 und 14 wird über die ODER-Verknüpfung 23 der Umschalter 24 betätigt, so daß hierdurch die Ladestromquellen 17 oder 18 auf den Kondensatoranschluß C geschaltet werden. Der extern zuschaltbare Kondensator 29 wird dadurch solange aufgeladen, bis die Ansprechspannung des Schmitt-Triggers 25 erreicht ist Dieser schaltet über das Verknüpfungsglied 4 und die Konstantstromsenke 6 den Emitterfolger 8 solange aus, bis der durch die Ruhestellung des Umschalters 24 über die Stromsenke 19 abfließende Entladestrom des Kondensators diesen soweit entladen hat, bis die Ausschaltschwelle des Schmitt-Triggers 25 erreicht ist Dadurch wird der Emitterfolger wieder eingeschaltet so daß sich bei weiterhin bestehender Überlast oder Kurzschluß der beschriebene Ausschaltvorgang des Emitterfolgers 8 wiederholt Dieser Vorgang bedeutet ein Takten des Emitterfolgers 8 zur Reduzierung der Verlustleistung.

Zum Schutz des Emitterfolgers 8 vor unzulässig hohem Strom ist der Strombegrenzer 5 vorgesehen. Dies erfolgt bei einer Ansteuerung des Strombegrenzers 5 vom Oberlastsensor 11 oder vom Überlastsensor

13 über die ODER-Verknüpfung 9.

Beim Takten des Emitterfolgers 8 erfolgt eine automatische Umschaltung des Tastverhältnisses im Überlastfall auf den für die jeweilige äußere Beschallung und Lastart günstigsten Bereich durch die Spannung, am Ausgang AE dadurch, daß beim Überschreiten eines bestimmten Spannungswertes am Ausgang AE das Umschaltglied 21 betätigt wird, was eine Umschaltung von einem durch die Ladestromquelle 17 bestimmten kleinen Tastverhältnis auf ein größeres Tastverhältnis bedeutet Das größere Tastverhältnis nimmt durch das Glied 20 in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz zwischen Speisespannung Us und Ausgang AE und die einstellbare Ladestromquelle 18 mit größer werdender Spannung am Ausgang yAEderart zu, daß im Überlastbereich eine optimale Leistungsentnahme möglich ist.

Eine Überlast- und Kurzschlußmeldeschaltung (beispielsweise bei Windungsschluß) wird mit einem weiteren Schmitt-Trigger 26 und einem Verstärker 27 mit Strombegrenzungsvorrichtung 28 derart gebildet, daß die Ein- und Ausschaltschwellen des Schmitt-Triggers 26 geringer sind als die Ein- und Ausschaltschwel-

len des Schmitt-Triggers 25. Beim Takten im Überlastoder Kurzschlußfall wird dadurch die Spannung am Kondensator 29 derart ausgewertet, daß vor Erreichen des oberen Wertes der Spannung am Kondensator 29 der Schmitt-Trigger 26 einschaltet. Wegen der unter halb des untersten Wertes der Spannung am Kondensa tor 29 liegenden Ausschaltschwelle bleibt der Schmitt-Trigger 26 während der gesamten Dauer des Überlastoder des Kurzschlusses eingeschaltet. Hierdurch steht ohne zusätzliche Glättungsfilter ein Dauer-L-Signal, verstärkt durch Verstärker 27 mit Strombegrenzungsvorrichtung 28, am Ausgang 5M zur Verfügung.

Gemäß F i g. 1 ist zwischen Quittiereingang Q und dem inversen Eingang des Verknüpfungsgliedes 4 ein UND-Glied 22, ein ODER-Glied 23, ein Umschalter 24 für die Umschaltung vom Entladevorgang auf den Ladevorgang des Kondensators 29 durch die Ladestromquellen 17 oder 18 und ein erster Schmitt-Trigger 25 angeordnet. Dies bedeutet, daß bei Dauer-L-Signal am Quittiereingang Q der Emitterfolger 8 im Überlast- oder Kurzschlußfall periodisch ein- und ausschaltet wobei der Ladestrom der Ladestromquellen 17 oder 18 die Pulsdauer und der Entladestrom der Stromsenke 19 die Pausendauer bestimmt Bei Anlegen eines Dauer-0-Signals an den Quittiereingang Q im Überlast- oder

Kurzschlußfall schaltet der Emitterfolger 8 nach Ablauf

der hier als Störunterdrückung gegen vorzeitiges

Abschalten dienenden Ladezeit des Kondensators 29 ab. Der Emitterfolger 8 bleibt aufgrund der aus dem UND-Glied 22, dem ODER-Glied 23, der durch das

Umschaltglied 24 dauernd auf den Anschluß C geschalteten Ladestromquellen 17 oder 18 und dem Schmitt-Trigger 25 bestehenden Selbsthalteschaltung solange abgeschaltet bis ein Quittiersignal in Form eines L-Signals an dem Quittiereingang Q gelegt wird.

Hierdurch wird die Selbsthalteschaltung blockiert, was bei nicht mehr vorhandener Überlast bzw. Kurzschluß durch Umschalten des Kondensatoranschlusses C mit dem Umschalter 24 nach Ablauf der hier zur Störunterdrückung bei Einzelstörimpulsen oder perio disch auftretenden Störimpulsen gegen ungewolltes Wiedereinschalten wirkenden Entladezeit des Kondensators 29 zum Wiedereinschalten des Efniaeriölgers 8 führt

In vorteilhafter Weise wird gemäß Fig.2 eine

Unterlast- und Drahtbruchüberwachung mit dem Operationsverstärker 15 dadurch gebildet daß die Spannung am Abgriff 33 zwischen den Widerständen 31 und 32 verglichen wird mit der Referenzspannung am Eingang D-. Diese Spannung kann beispielsweise durch einen Spannungsteiler zwischen Speisespannung Us und 0 Volt erzeugt werden (in der Zeichnung nicht dargestellt). Diese Referenzspannung kann aber auch im Falle eines taktenden Überlast- und Kurzschlußschutzbetriebes besonders vorteilhaft dadurch erzeugt wer- den, daß der in der Stromsenke 10 des Quittiereinganges Q gegen OVoIt fließende Konstantstrom am Widerstand 34 einen konstanten Spannungsabfall hervorruft Bei einem L-Signal am Eingang Fl und bei genügend

großen Laststrom vom Ausgang AE nach OVoIt (über den nicht gezeigten Lastwiderstand) wird im Strommeßwiderstand 30 ein so großer Spannungsabfall hervorgerufen, daß dieser zusammen mit dem Spannungsabfall am Widerstand 31 einen größeren Wert als der Spannungsabfall am Widerstand 34 ergibt. Hierdurch gibt der mit einer Strombegrenzungsvorrichtung 16 versehene Ausgang DM des Operationsverstärkers 15einO-Signalaus.

Bei zu geringem Strom am Ausgang AE infolge Unterlast oder Drahtbruch sind der Spannungsabfall am Strommeßwiderstand 30 und der Spannungsabfall am Widerstand 31 zusammen geringer als der Spannungsabfall am Widerstand 34, wodurch der Ausgang DM ein L-Signal als Anzeige für Unterlast oder Drahtbruch ausgibt.

Bei 0-Signal am Eingang Ei ist der Spannungsabfall an den Widerständen 30 und 31, hervorgerufen durch den Stromfluß von Us über die Widerstände 30, 31, 32, die Diode V16 und die Konstantstromsenke 6 gegen 0 Volt größer als der Spannungsabfall am Widerstand 34, wodurch der Ausgang DM mit einem 0-Signal den nicht gestörten Betrieb anzeigt. Bei einem Kurzschluß zwischen Ausgang AE und der Speisespannung Us erfolgt kein Spannungsabfall an den Widerständen 30 und 31, so daß der Ausgang DM ein L-Signal ausgibt, was als Störmeldesignal für einen Kurzschluß zwischen ACund Usausgewertet werden kann.

Ein Eingang B ist in vorteilhafter Weise vorgesehen, um eine Pegelanpassung der Ausgangssignale der Ausgänge SM und DM an die Normsignale anderer integrierter Schaltkreise, wie z. B. C/MOS-Bausteine, vornehmen zu können.

Durch eine zusätzliche Erweiterung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nach F i g. 3 kann durch externes Zuschalten eines Emitterfolgers 36 an den Ausgang AC und die Betriebsspannung Us sowie der Widerstände 37, 38, 39, des Strommeßwiderstandes 30 und des Überlastsensors U sowie Plusspannung auf den Quittiereingang Q eine Leistungsschaltstufe für hohe Lastströme zwischen dem Ausgang 40 und ACbzvi. OV unter Beibehaltung der Überlast- und Kurzschlußfestigkeit erzielt werden.

Durch eine Erweiterung des erfindungsgemäßen Leistungsschaltkreises nach Fig.4 mit dem Transistor 46 zwischen den Anschlüssen S1, ACund AEsowie dem Widerstand 47 ist eine überlast- und kurzschlußfeste Leistungsschaltstufe für höhere Lastströme zwischen dem Ausgang 48 und 0 Volt mit optimaler Leistungsentnahme im Überlastbereich möglich.

Durch Erweiterung des Leistungsschaltkreises gemäß F i g". 5 mit einem Emitterfolger 41 sowie den Widerständen 35,42,43,44 sowie dem Überlastsensor 13 wird eine Leistungsschaltstufe für hohe Lastströme zwischen der Speisespannung Us und dem Ausgang 45 unter Beibehaltung der Überlast- und Kurzschlußfestigkeit in vorteilhafter Weise erzielt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für einen universellen, integrierten, kurzschlußfesten Leistungsschaltkreis mit mehreren schutzbeschalteten Eingängen für binäre Eingangssignale, über die schutzbeschaltete Ausgänge steuerbar sind, dadurch gekennzeichnet,

daß zwischen Eingang (Ei, E2) und Ausgang (AE, AC) Verknüpfungsglieder (3, 4) mit einem wahren und einem inversen Eingang, eine mit Masse verbundene Konstantstromsenke (6) und ein Emitterfolger (8) mit den Ausgängen (AC, AE) angeordnet sind und daß der Eingang des Emitterfolgers (8) über eine Konstantstromquelle (7) an eine Speisespannung (Us) gelegt ist,

daß der inverse Eingang des Verknüpfungsgliedes (4) mit dem Ausgang eines Sdimitt-Triggors (25) verbunden ist, der wiederum auf den wahren Eingang eines UND-Gliedes (22) gelegt ist, während der inverse Eingang dieses UND-Gliedes (22) einmal auf einen Quittiereingang (Q) und einmal über eine Stromsenke (10) auf Massepotential geführt ist, daß der Eingang des Schmitt-Triggers (25) sowohl mit einem Eingang (C) für einen extern zuschaltbaren Kondensator (29) als auch mit dem Eingang eines weiteren Schmitt-Triggers (26) und einem Umschalter (24) verbunden ist und der Umschalter (24) durch den Ausgang eines ODER-Gliedes (23) betätigbar ist und der Umschalter (24) zwischen einer auf Massepotential gelegten Stromsenke (19) und einem weiteren Umschaltglied (21) schaltet, daß das weitere Umschaltglied (21) durch den Ausgang (AE) des Emitterfolgers (8) betätigbar ist und zwischen der auf Speisespannung (Us) gelegten Ladestromquelle (17) und der durch ein Glied (20) geregelten und ebenfalls auf Speisespannung (Us) gelegten Ladestroniquelle (18) schaltet, wobei das Glied (20) mit seinen Eingängen einmal an der Speisespannung (Us) und einmal an dem Ausgang (AE)ats Emitterfolgers (8) liegt, daß das über drei Eingänge verfügende, den Schalter (24) auslösende ODER-Glied (23) mit dem Ausgang des UND-Gliedes (22) verbunden ist, weiterhin mit dem Ausgang eines Schwellwertschalters (12), der wiederum über einen Überlastsensor (11) auf einen Anschluß (Si) geführt ist, und weiterhin mit einem Schwellwertschalter (14), der wiederum über einen anderen Überlastsensor (13) an dem Eingang (S 2) liegt, daß an die Ausgänge der Überlastsensoren (11 so bzw. 13) die Eingänge einer ODER-Verknüpfung (9) geschaltet sind, deren (9) Ausgang an einem Strombegrenzer (5) liegt, der (5) einmal mit Massepotential und einmal mit einem Anschluß (K) bzw. dem Eingang des Emitterfolgers (8) verbunden ist,

daß der Ausgang des weiteren Schmitt-Triggers (26) über einen Verstärker (27) mit einer Strombegrenzungsvorrichtung (28) verbunden ist, die einmal auf einen Ausgang (SM) führt und einmal über eine Diode (V 13) auf einen Eingang (B) zur Pegelanpassung führt,

daß eine Diode (V 16) vom Ausgang (AE) auf den Eingang des Emitterfolgers (8) geschaltet ist, die bei O-Signal am Eingang (Ei) und Kurzschluß zwischen Ausgang (AE) und Speisespannung (U_s) den Emitterfolger (8) vor Zerstörung schützt, daß für eine Unterlast- und Drahtbruchüberwachung zwischen die Eingänge (D+, D-) und den Ausgang (DM) für eine Störungsanzeige eic Operationsverstärker (15) und eine Strombegrenzungsvorrichtung (16) geschaltet sind, wobei die Strombegrenzungsvorrichtung (16) über eine Diode (V 12) an dem Eingang fß) liegt

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Unterlast- oder Drahtbruchüberwachung durch extern zuschaltbare Widerstände derart erzielbar ist, daß zwischen der Speisespannung (Us) und dem Ausgang (AC) des Emitterfolgers (8) bzw. dem Anschluß (Si) ein Strommeßwiderstand (30) liegt, daß zwischen Ausgang (AE) des Emitterfolgers (8) und Eingang (D+) ein Widerstand (32) geschaltet ist, daß zwischen Ausgang (AC) und Eingang (D+) ein Widerstand (31) angeordnet ist und daß eine Verbindung zwischen der Speisespannung (Us) über einen Widerstand (34) mit dem Takteingang (Q)bzw. dem Eingang (D-) des Operationsverstärkers (15) besteht

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch extern zwischen Speisespannung (Us) und Ausgang (AC) zuschaltbare Spannungsteilerwiderstände (37, 39) und einen zwischen die Spannungsteilerwiderstände angeschalteten Emitterfolger (36) mit dem Ausgang (40) sowie dem Basiswiderstand (38) und Verbindungen zwischen Kollektorausgang des Emitterfolgers (36) zu dem Ausgang (SX) bzw. über den Strommeßwiderstand (30) an die Speisespannung (Us) und den Quittiereingang (Q) eine Leistungsschaltstufe erzielbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen extern zuschaltbaren Transistor (46), dessen Basis auf den Ausgang (AC) führt, dessen Emitter einmal mit dem Ausgang (S 1) und über den Strommeßwiderstand (30) mit der Speisespannung (Us) verbunden ist und dessen Kollektor auf den Ausgang (AE) bzw. eine Ausgangsklemme (48) geführt ist und durch einen Widerstand (47) zwischen Kollektor und Basis dieses Transistors (46) und eine Drahtbrücke zwischen Speisespannung (Us) und Quittiereingang (Q) eine Leistungsschaltstufe mit optimaler Leistungsentnahme im Überlastbereich erzielbar ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch einen entern zuschaltbaren Emitterfolger (41) dessen Basis an den Ausgang (AE) bzw. über einen Widerstand (43) an Masse geschaltet ist, dessen Kollektorausgang mit dem Ausgang (S 2) des Überlastsensors (13) bzw. über einen Widerstand (35) mit Masse verbunden ist und dessen Emitterausgang an den Ausgang (45) bzw. über einen Widerstand (42) auf die eigene Basis führt, durch einen zwischen Speisespannung (Us) und Ausgang (AC) gelegten Widerstand (44) und eine Drahtbrücke zwischen Speisespannung Us) und Quittiereingang (Q) eine Leistungsschaltstufe für hohe Lastströme erzielbar ist.