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Elektronisch geregeltes Stromversorgungsgerät mit elektronischer Überlastungssicherung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutze von elektronisch stabilisierten Stromversorgungsgeräten vor Überlastung.
Schmelzsicherungen und magnetische Sicherungen sind meist zu träge, um das elektronische Regelglied wirksam vor Überlastung und Zerstörung zu schützen. In vielen Anwendungsgebieten elektronischer Stromversorgungsgeräte zieht eine Zerstörung des Regelgliedes (Kurzschluss) eine mögliche Beschädigung der angeschalteten Last nach sich.
Es sind elektronische Überstromsicherungen bekannt, bei denen ein bistabiler Multivibrator ausgelöst wird sobald der Laststrom einen gewissen Wert übersteigt. Über einen nachfolgenden Verstärker wird, das Regelglied so gesteuert, dass eine Überlastung vermieden wird. (Siemens Schaltbeispiele, Ausgabe April 1960, Seite 89.)
Bekannt sind ferner elektronische Überlastungssicherungen, wobei sich vor dem Regelglied im Hauptstromkreis ein Widerstand befindet, der den Strom auf einen zulässigen Wert begrenzt. Bekannt sind auch Schaltungen, bei denen über einen Widerstand die dem Laststrom proportionale Spannung abgenommen wird und über einen Verstärker das Regelglied so steuern, dass eine Überlastung unmöglich ist (siehe
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225798).Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, diese Nachteile zu verringern. Sie besteht im Wesen darin, dass bei einem elektronisch geregelten Stromversorgungsgerät mit elektronischer Überlastungssicherung unter Verwendung einesRegeltransistors und eines Schalttransistors, der Regeltransistor im Regelkreis des Strom- versorgungsgerätes liegt und der Schalttransistor zusätzlich derartig angeordnet ist, dass letzterer mit dem
Regeltransistor einen Multivibrator bildet, wobei in dem Emitterstromkreis des Regeltransistors der Last- verbraucherwiderstand liegt. Es ist also erfindungsgemäss nur ein zusätzliches Schalterelement (Schalt- transistor) notwendig, dass mit dem Regelglied (Regeltransistor) zu einem Multivibrator zusammenge- schaltet wird.
Diese Schaltung bietet den Vorteil eines geringen Aufwandes und eines sicheren Schutzes des Regelgliedes vor Überlastung. Das als Teil eines Multivibrators ausgeführte Regelglied bewirkt das
Durchkippen des Multivibrators bei einem definierten Strom, der durch den Lastwiderstand fliesst. Die
Anordnung dient somit als Überstromschutz und Überlastungsschutz in elektronisch geregelten Stromver- sorgungsgeräten.
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung dargestellt. Fig. 1 zeigt die
Schaltung eines emittergekoppelten Multivibrators. Fig. 2 die gleiche Schaltung mit Lastwiderstand und stabilisierter Basisspannung des Regeltransistors, Fig. 3 in Fortentwicklung der Schaltung nach Fig. 2 die
Einschaltung einer BrUcke in die Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors und Fig. 4 eine weitere abge- änderte Ausführungsform.
Fig. 1 zeigt einen unsymmetrischen, bistabilen, emittergekoppelten Multivibrator, der aus zwei . Transistoren besteht. Es wird zur Erklärung der Schaltung der Zustand angenommen, dass Transistor Tr2 geöffnet ist. Alle angegebenen Spannungen beziehen sich gegen Plus-Masse.
Die Basis des Transistors Tr2 ist mittels der Widerstände Rs und Re auf die Spannung U 1 ein-
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gestellt. Der durch den Transistor Trz und die Widerstände R s und R fliessende Strom Ji erzeugt an den Widerständen Rg und R4 einen Spannungsabfall Uz, der Ui annähernd gleich ist'. Der Span- nungsabfall Uz wird durch die Widerstände R3undR4 so geteilt, dass am Punkt A die Spannung Ug entsteht. Der Emitter des Transistors Tri ist mit Punkt A verbunden. Die Basisspannung U4 des Transistors Trl ist mit den Widerständen R1 und R2 so eingestellt, dass U4 kleiner als Us ist. Der--,
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gesperrt.
Wird nun an die Basis des Transistors Tri Punl < t B eine negative SpannungSpannung U : auch gegen plus ab. Sinkt die Teilspannung U3 unter die mit den Widerständen Ri undRz eingestellte Spannung M, so wird der Transistor Tri selbständig leitend. Die Anordnung kippt durch und der Transistor Tr2 wird gesperrt. Der Widerstand R7 ist so bemessen, dass bei gesperrtemTransistorTr2dieSpannungU2negativerwirdalsdieSummeausU3undderEmitter-Kollektor-Restspannung des Transistors Tri.
Wird nun an die Basis des Transistors Tri eine positive Spannung (Gleich-oder Impulsspannung) gelegt, die grösser als die Spannung Ug ist, so sperrt der Transistor Trt. Damit steigt die Spannung Ui gegen minus und gleichzeitig steigen die Spannungen Uz und Ug gegen minus.
Erreicht die Spannung U 3 den durch die Widerstände RiundR eingestellten Wert der Spannung Uso kippt die Schaltung selbständig durch und der Transistor Trz leitet. Damit ist der Anfangszustand wieder erreicht.
Fig. 2 zeigt dasselbe Funktionsprinzip. Es ist ersichtlich, dass die Basis des Transistors Trz mit einer über den Widerstand R5 und die Zenerdiode Z1 stabilisierten Spannung U1 arbeitet. Die Bezeichnung ist die gleiche wie in Fig. 1.
ParallelzudenWiderständenR3undR4liegtderWiderstandR3. DieserstelltdenLeistungsverbraucher dar. Siene Grösse hat in gewissen Grenzen keinen Einfluss auf die Grundfunktion der Schaltung.
Der Transistor Trz wirkt somit in dieser Schaltung gleichzeitig als Regelorgan und liefert am Widerstand R g eine konstante Spannung Uz, die unabhängig von der Grösse des Verbrauchers Rs ist.
Der Widerstand R7 muss so bemessen sein, dass bei gesperrtem Transistor Trz die Spannung Uz immer noch grösser als die Summe aus der Spannung Ug und Emitter-Kollektor-Restspannung des Transistors Tri ist.
Die Schaltung nach Fig. 2 stellt einen bistabilen Multivibrator dar, in dem der Transistor Trz gleichzeitig die Funktion eines Regelgliedes erfüllt.
Die Auslösung des Multivibrators geschieht wie in Fig. 1 durch eine an der Basis des Transistors Trl
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angelWirdnunderLeistungsverbraucherwiderstandR8verkleinert, d.h.grosseBelastung,soverschiebt sich die Brücke in eine solche Richtung, dass die Summenspannung U7 über die Spannung 0 gegen
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unterbrochen.
Ein Kondensator C1 dient dazu, den Multivibrator beim Anlegen an die Spanungsquelle E sicher indieStellung"Tr1gesperrt"und"Tr2offen"zubringen.
Fig. 4 stellt eine bevorzugte Anordnung dar, bei der die negative Spannung für den Teiler Round ruz
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von der Betriebsspannung, sondern vom Mittelpunkt des Teilers Rg und Rio, der über Kollektor-Stand Re wieder Spannung bekommt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektronisch geregeltes Stromversorgungsgerät mit elektronischer Überlastungssicherung unter Verwendung eines Regeltransistors und eines Schalttransistors, dadurch gekenzeichnet, dass der Regeltransistor (Tr2) imRegelkreis des Stromversorgungsgerätes liegt und der Schalttransistor (Tr3) zusätz- lich. derartig angeordnet ist, dass letzterer mit dem Regeltransistor (Trz) einen Multivibrator bildet, wobei in dem Emitterstromkreis des Regeltransistors der Lastverbraucher-Widerstand (rus) liegt.
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