DE3119972A1 - "ueberlastschutzeinrichtung" - Google Patents

Description

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8.. k. 1981 Fb/Le

ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1

Überlastschutζeinrichtung
Stand der Technik

Die Erfindung betrifft eine Überlastschutzeinrichtung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der US-PS 3 882 8Uo (siehe auch die korrespondierende DE-OS 23 OT ^3) ist "bereits eine Üb.erlastschutzeinrichtung dieser Art "bekannt, bei der der Leistungstransistor vor unzulässig hoher Verlustleistung' durch Abschalten geschützt wird. Diese Einrichtung hat aber den Nachteil, daß dabei die den Leistungstransistor ansteuernde Steuerschaltung nicht vor unzulässigen Überspannungen geschützt wird und daß deshalb bei der Steuerschaltung höhersperrende Transistoren eingesetzt werden müssen.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Überlastschutzeinrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Steuerschaltung vor unzulässigen Überspannungen geschützt wird und deshalb mit niedrigsperrenden ■Elementen, beispielsweise in monolithisch integrierter Technik, ausgeführt werden kann. Mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 2 wird zusätzlich der Leistungstransistor vor unzulässig hoher Verlustleistung geschützt. Anspruch 3 gibt an, wie das in Anspruch 1 angegebene, unterhalb einer Schwellspannung sperrende aktive Element in

Zeichnung

Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Überlastschutzeinrichtung sind in .der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen: Figur 1 das erste Ausführungsbeispiel der Überlastschutzeinrichtung gemäß der Erfindung, Figur 2 das zweite Ausführungsbeispiel der Überlastschutzeinrichtung gemäß der Erfindung, Figur 3 das. unterhalb einer Sclrwellspannung sperrende aktive Element nach den Figuren .1 und 2 in herkömmlicher schaltungsmäßiger Darstellung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Gemäß Figur 1 ist der Emitter eines hochsperrenden npn-Leistungstransistors T₁ an Masse gelegt, ■währendsein Kollektor über eine Last R₁. an eine Batteriespannung U angeschlossen ist. Die Emitter-Basis-Strecke des Leistungstransistors T₁ ist durch einen Widerstand R, überbrückt. Die Batteriespannung U ist einerseits über einen Widerstand R₁ an eine Klemme A, andererseits über einen Widerstand R₅ au eine Klemme C angeschlossen. Der .Emitter des Leistungstransistors T₁ ist mit einer Klemme B, die Basis des Leistungstransistors T mit einer Klemme D verbunden. An die Klemme Ä ist die erste Betriebsstromleitung 10, an die -Klemme B die zweite Betriebsstr.omleitung 11 der nur teilweise dargestellten Steuerschaltung für den Leistungstransistor T angeschlossen.

Zwischen den Klemmen A und·C liegt eine Diode D , die mit ihrer Kathode an die Klemme A und mit·ihrer Anode an die Klemme C angeschlossen ist. J)iese Diode D ist Bestandteil der Steuerschaltung des Leistungstransistors T₁. Bestandteil dieser Steuerschaltung ist ferner ein npn-Transistor T„ und ein Widerstand Ri . Der Kollektor des npn-Transistors T_? ist dabei an die Klemme C angeschlossen, während dessen Emitter an die Klemme D und dessen Basis über den Widerstand Ri an die Betriebsstromleitung 10 angeschlossen ist.

Um die Steuerschaltung vor unzulässigen Überspannungen zu schützen, ist zwischen ihren beiden Betriebsstromleitungen 10 und 11 die Serienschaltung aus zwei aktiven

Elementen A₁ und A₀ und einein, kli Uioke* npn-Transistor T_ vorgesehen. Der Emitter des npn-■ Transistors T_ -ist dabei an die Betriebsstromleitung ■ ■ "· . . 11. angeschlossen. Die aktiven 'Elemente A " und A- haben '. · · . beide denselben Aufbau. Sie bestehen, jeweils aus einer. . Zenerdiode ZD. bzw. ZD₂, einem npn-Transistor Tg bzw. T_ und einem Widerstand Rg bzw. R„ ,■ wobei die Kathode -der Zenerdiode ZD" bzw., ZD₀ mit- dem Kollektor des npn-Transistors Tg b.zw. T₇., die Anode der Zenerdiode ZD. bzw. ZDp-und ein Anschluß'des Widerstandes Rg bzw. R„ mit der Basis d'es. npn-Trans;istors Tg bzw. T„ · und der zweite Anschluß des Widerstandes Rg bzw. R_ mit dem Emitter des npn-Transistors Tg bzw. T„ verbunden ist .· Die. Basis . des npn-Transistors· Τ_ς ist an die .Basis eines npn-Transistors T. angeschlossen, dessen Emitter über einen Widerstand'R« mit der Betriebstrom-'. leitung . 11 und'dessen Kollektor über einen Widerstand R_ mit der Betriebsstromleitung 10 verbunden ist. Die am Widerstand R_ abfallende Spannung U^- dient als Eingang.sspannung eines Schmitt-Triggers ST,-dessen Ausgang an die Basis eines npn-Steuertransistors T„ angeschlossen ■ist,' dessen Emitter mit der. Betriebsstromleitung 1 1 . verbunden ist und dessen Kollektor am Verbindungspunkt 12 zw.isehen der Basis des npn-Transistors T„ und dem Wider-■ stand R. liegt.. .

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Figur 1 ist dabei folgende: ^: ' ■ ·

Wenn die Batteriespannung unter ihrem vorgeschriebenen Höchstwert liegt, ist der Leistungstransistor T. und der Transistor T„ eingeschaltet und die· Diode D. gesperrt. Durch die Widerstände R., R_?, R_ und R. fließt Str.om. Die aktiven. Elemente A und A" und die Transistoren T_, T, und' T sind gesperrt. Der Schmitt-Trigger ST arbeitet nicht. Die Widerstände R₁., Rg, R„ und Rg sind stromlos.

Steigt jedoch die Batteriespannung über ihren vorgeschriebenen Höchstwert an, so fließt über die zuvor gesperrte Reihenschaltung der Elemente A.., A₀, T_ Strom, der auch den Transistor T,einschaltet, wobei der am Widerstand R₁. entstehende Spannungsabfall U^ über den Schmitt-Trigger ST auch den Steuertransistor T

den Vortransistor T und'^en-'Lei'stuogstriwasiotor ₁ in den Sperrzustand, so daß die Widerstände R_

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und R, "stromlos werden. Der verbleibende Strom fließt nun einerseits über den Widerstand R₁, andererseits über den Widerstand R und die Diode D₁ in die Betriebsstromleitung 10 und von dort über die Uberlastsciiutzeinrichtung zur Betriebsstromleitung 11.

Figur 2 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Gemäß Figur 2 ist der Emitter eines hochsperrenden npn-Leistungstransistors T an Masse gelegt, während sein Kollektor über eine Last L, R_ an eine Batteriespannung tL· , ange-

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schlossen ist. Die Basis des Leistungstransistors T ist über einen Widerstand B. mit der Batteriespannung U verbunden. Die Batteriespannung U , ist andererseits über einen Widerstand R mit einer Klemme A verbunden, während der Emitter des Leistungstransistors T₁ an eine Klemme B und die Basis des Leistungstransistors T₁ an eine Klemme D angeschlossen ist. An die Klemme A ist die erste Betriebsstromleitung 10, an die Klemme B die zweite Betriebsstromleitung 11 der nur teilweise dargestellten Steuerschaltung für den Leistungstransistor T₁ angeschlossen. Bestandteil der·Steuerschaltung des Leistungstransistors T₁ sind die Schaltungselemente T_1?, T₁₀J R₁₀ und R. . Der npn-Transistor T ist dabei mit seinem Emitter an die Betriebsstromleitung 11 und mit seinem Kollektor an die Klemme D angeschlossen, während seine Basis an dem Verbindungspunkt des Kollektors des npn-Transistors T₁₀ mit dem Widerstand R_1n liegt, wobei der andere Anschluß des Widerstandes R₁₀ an die Betriebsstromleitung 10, der Emitter des Transistors T₁- an die Betriebsstromleitung 11 und die Basis des Transistors T₁₀ über den Widerstand R. an die Betriebsstromleitung 10 angeschlossen ist. Die Überlastschutzeinrichtung ist in derselben Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1 aufgebaut und besteht aus den Schaltungselementen A₁, A₂, T₁-, Τ« , Rg, R , 'ST und

T_. Der Kollektor des Transistors T_ ist dabei an den 3 3

Verbindungspunkt 13 zwischen der Basis des Transistors T_n und dem Widerstand R. angeschlossen.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung nach Figur 2 ist dabei folgende:

Wenn die Batteriespannung unter ihrem vorgeschriebenen Höchstwert liegt, ist der Leistungstransistor T. einge schaltet und der Transistor T₁₂ gesperrt. Durch die Last R_x, L und durch die Widerstände R₁₁, R₁₀, R_1n,

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Ri und durch den Transistor T₁₀ fließt Strom. Die aktiven Elemente A₁ und A_ und die Transistoren T_, T, und T sind gesperrt. Der Schmitt-Trigger ST arbeitet
stromlos.

arbeitet nicht. Die Widerstände R_ R/-, R„ und R₀ sind

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Steigt jedoch die Batteriespannung über ihren vorgeschriebenen Höchstwert an, so fließt über die zuvor gesperrte Reihenschaltung der Elemente A₁, A„, T Strom, der auch den Transistor T, einschaltet, wobei der am Widerstand R- entstehende Spannungsabfall U_m_über den Schmitt-Trigger ST auch den Steuertransistor T- in den leitenden Zustand schaltet. Dieser steuert den Transistor T_1n in den gesperrten, den Transistor Tp in den leitenden und den Leistungstransistor T in den gesperrten Zustand. "

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Claims (3)

1. 8.k.1981 Fb/Le

   ROBERT BOSCH GMBH, JOOO STUTTGART 1

   Ansprüche

   f 1 . UJberlastschutzeinrichtung iür eine Schaltungsanordnung mit einem in Serie mit einer Last (R_ , L) liegenden h'ochsperrenden Leistungstransistor (T ) und mit einer den Leistungstransistor (T ) ansteuernden Steuerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Betriebsstromleitungen (10, 11) der Steuerschaltung . die Serienschaltung aus mindestens einem unterhalb einer Schwellspannung sperrenden aktiven Element (A₁; A_p) und aus einem als Diode geschalteten Transistor (T ) vorgesehen ist.
2. 2. Überlastschutzeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Diode geschaltete Transistor (T₁.) zusammen mit. einem zweiten Transistor (Tj gleichen Leitfähigkeitstyps einen Stromspiegel (T^₅ T₁.) bildet, dessen StromüberSetzung durch Einführung eines zum zweiten Transistor (Tj gehörenden Emitterwiderstandes (Rn) einstellbar ist, daß der Ausgangsstrom dieses

   Stromspiegels (Ti , T₁.) mit Hilfe eines Kollektorwiderstandes (R ) des zweiten Transistors (T. ) in eine auszuwertende Spannung (U) umwandelbar ist, daß diese Spannung (U__) als Eingangsspannung eines Schmitt-Triggers (ST) dient, daß der Schmitt-Trigger (ST) zur Ansteuerung eines Steuertransistors (T ) dient, der den zu schützenden Leistungstransistor (T.) abschaltet, wenn die höchst zulässige Betriebsspannung überschritten wird.
3. 3. Uberlastschutzeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichne L, daß das aktive Element (A ; A₅) aus einer Zenerdiode (ZD₁J ZD ), einem Transistor (T/-; T) und einem Widerstand (R/rj R₇-) besteht, wobei die Kathode der Zenerdiode (ZD..^ ZD_?) mit dem Kollektor des Transistors "('Tg; T„), die Anode der Zenerdiode (ZD₁; ZD„) und ein Anschluß des Widerstandes (R^; R₇) mit der Basis des Transistors (T^; T₇) und der zweite Anschluß des Widerstandes (R^₉ R ) mit dem Emitter des Transistors (Tg^ T) -verbunden ist (Fig. 3). ■ '