DD271404A1

DD271404A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE COMPLETE OVERLOAD PROTECTION OF SHUT-OFF SEMICONDUCTOR COMPONENTS IN CONTROL UNITS FOR ELECTRICAL DRIVES

Info

Publication number: DD271404A1
Application number: DD31426488A
Authority: DD
Inventors: Thomas Goetze; Rainer Endesfelder; Peter Rochlitzer; Kurt Haberland; Diethart Eiser; Frank Emmerling
Original assignee: Numerik Karl Marx Karlmarx Sta
Priority date: 1988-03-31
Filing date: 1988-03-31
Publication date: 1989-08-30

Abstract

Schaltungsanordnung zum vollstaendigen Ueberlastschutz von abschaltbaren Halbleiterbauelementen in Ansteuereinheiten fuer elektrische Antriebe. Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Antriebstechnik und ihre Anwendung ist in Einrichtungen mit Vier-Quadranten-Antrieben, insbesondere fuer numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen, moeglich. Wesentliche Merkmale der Erfindung sind das Anschliessen von den elektronischen Schalteinheiten (ESE) zugeordneten Kurzschlusserfassungseinheiten direkt, der Einheit (SE) zum Erfassen des Ankerstromes als Ueberstromerfassungseinheit ueber einen ersten Komparator (KP 1) und eine erste Zeitstufe (ZS 1) und einer mit dem Kuehlkoerper (KK) gekoppelten Kuehlkoerpertemperaturerfassungseinheit (KTE) ueber einen zweiten Komparator (KP 2) und eine zweite Zeitstufe (ZS 2) parallel an eine zentrale, ausgangsseitig mit einer Ansteuerlogik (ASL) verbundenen Fehlererfassungseinheit (ZFT). Fig. 1Circuit arrangement for the complete overload protection of turn-off semiconductor devices in drive units for electric drives. The invention relates to the field of electric drive technology and its application is in facilities with four-quadrant drives, especially for numerically controlled machine tools, possible. Essential features of the invention are the connection of the electronic switching units (ESE) associated short-circuit detection units directly, the unit (SE) for detecting the armature current as overcurrent detection unit via a first comparator (KP 1) and a first time stage (ZS 1) and one with the Kuehlkoerper (KK) coupled Kuehlkoerpertemperaturerfassungseinheit (KTE) via a second comparator (KP 2) and a second time stage (ZS 2) in parallel to a central, on the output side connected to a control logic (ASL) error detection unit (ZFT). Fig. 1

Description

Hierzu 2£eiten ZeichnungenTo do this, draw 2 drawings

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der elektrischen Antriebstechnik und ihre Anwendung ist in Einrichtungen mit Vier-Quadranten-Antrieben, insbesondere für numerisch gesteuerte Werkzeugmaschinen, rrjöglich und zweckmäßig.The invention relates to the field of electric drive technology and its application is in devices with four-quadrant drives, in particular for numerically controlled machine tools, rrjöglich and convenient.

Characteristic of the known technical solutions

Bei elektrischen Antrieben werden zum Regeln der Drehzahl eines Motors, vorzugsweise eines Gleichstrommotors, in beiden Richtungen mittels eines Drehzahl- und eines diesem unterlag Jrten Stromregelkreises für das direkte Ansteuern des Motors bzw. für das Zuschalten der Betriebsspannung steuerbare abschaltbare Halbleiterbauelemente wie Leistungstransistoren verwendet. Aus diesen Halbleiterbauelementen werden elektronische Schalteinheiten aufgebaut, die wiederum als AnsteLareinheit, beispielsweise in Form einer Brückenschaltung, angeordnet werden. Alle Halbleiterbauelemente müssen dabei zeitlich genau definiert arbeiten, um Schäden durch Überlastungen infolge von Kurzschlüssen, Überströmen und Überhitzungen zu vermeiden. Zum getrennten Erkennen der einzelnen Überlastungsarten sind aus diesem Grunde bereits Lösungen geschaffen worden.In electric drives are used to control the speed of a motor, preferably a DC motor, in both directions by means of a speed and this subject Jrten current control circuit for the direct driving of the motor or for switching on the operating voltage controllable turn-off semiconductor devices such as power transistors. From these semiconductor devices electronic switching units are constructed, which in turn are arranged as a target unit, for example in the form of a bridge circuit. All semiconductor devices must work well defined in terms of time in order to avoid damage caused by overloads due to short circuits, overcurrents and overheating. For the separate recognition of the individual overload types solutions have already been created for this reason.

Eine derartige Ansteuereinheit ist aus der DE-OS 2422501; H 02 P 5/16, bekannt, die eine Schaltungsanordnung zur Drehzahlstellung von Gleichstrommotoren enthält. Die Ansteuerung des Gleichstrommotors erfolgt über eine Brückenschaltung aus vier Leistungstransistoren, die im vorgegebenen Wechsel ein- und ausgeschaltet werden. Zur Gewinnung einer dem Motoriststrom in Richtung und Betrag proportionalen Spannung sind ohmsche Widerstände zwischen der Brückenschaltung und der Massepotentialleitung angeschlossen, die über einen Differenzverstärker ein Signal an einen Regler liefern. Eine weitere Schaltungsanordnung zur Verbesser jng des Schaltverhaltens eines in Emitterfolgeschaltung betriebenen Schaltverstärkers ist in der DD-PS 119506; H 03 V. 17/04 enthalten. Mit Hilfe dieser Schaltung sollen Kurzschlüsse bei in Reihe angeordneten, wechselweise angesteuerten Scnaltern vermieden werden, wobei eine Versteilerung der Ein- und Ausschaltflanken erzielt wird, und dadurch bei Reihenschaltung und wechselweiseii Ansteuern der Schaltverstärker eine Überlappung des Durchsteuerbereiches verhindert wird. Der Basishalbleiterwiderstand des Endstufentransistors weist dafür einen induktiven Anteil auf, dem ein Dämpfungswiderstand parallelgeschaltet sein kann. Diese Schaltungsmaßnahmen sollen ein aufwendiges Sperren der Schalter für eine bestimmte Zähldauer ablösen.Such a drive unit is known from DE-OS 2422501; H 02 P 5/16, known which contains a circuit arrangement for the speed setting of DC motors. The control of the DC motor via a bridge circuit of four power transistors, which are switched on and off in the specified change. To obtain a voltage which is proportional to the motor current in the direction and magnitude, ohmic resistances are connected between the bridge circuit and the ground potential line, which supply a signal to a regulator via a differential amplifier. A further circuit arrangement for improving the switching behavior of a switching amplifier operated in emitter follower circuit is disclosed in DD-PS 119506; H 03 V. 17/04 included. With the help of this circuit short circuits are arranged in series, alternately controlled Scnaltern be avoided, with a steepening of the input and Ausschaltflanken is achieved, and thereby an overlap of Durchsteuerbereiches is prevented in series connection and wechselweiseii driving the switching amplifier. The base semiconductor resistance of the output stage transistor for this purpose has an inductive component, to which a damping resistor can be connected in parallel. These circuit measures are intended to replace a complicated locking of the switches for a certain counting period.

Vorsichtsmaßnahmen für den Fall eines Kurzschlusses sind auch in der DE-OS 2930559; H 02 P 7/28 beschrieben, die ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Steuerung der Drehzahl eines Gleichstrommotors betrifft. Dazu sind Komparatoren so geschaltet, daß sie mit einer geringen Hysterese aus dem-sperrenden in den leitenden Zustand schalten, - jenau zu dem Zeitpunkt in dem der zu sperrende Transistor sicher gesperrt ist. Des weiteren wird der Ansteuerimpuls zu den leitenden Transistoren zu einem Zeitpunkt bereits unterdrückt, der kurz vor dem Ende dieses Impulses liegt, d. h. kurz bevor ein Befehl zur Leitungobewirkung der übrigen Transistoren übertragen wird, und auf diese Weise die notwendige Blockierung von Transistoren erreicht. Zur Erfassung des Zeitpunktes zum Unterdrücken des Impulses zum Ansteuern der Transistoren sind Komparatoren vorgesehen.Precautions for the case of a short circuit are also in DE-OS 2930559; H 02 P 7/28, which relates to a method and a circuit arrangement for controlling the speed of a DC motor. For this comparators are connected so that they switch with a low hysteresis from the blocking into the conductive state, - at the time in which the transistor to be blocked is securely locked. Furthermore, the drive pulse to the conductive transistors is already suppressed at a time just before the end of this pulse, i. H. just before a command is transmitted to the line effect of the remaining transistors, thus achieving the necessary blocking of transistors. For detecting the timing for suppressing the pulse for driving the transistors, comparators are provided.

Eine Schaltungsanordnung zur Laststromerfassung in einem Gleichstrom-Umkehrsteller ist aus der Anmeldung beim Europäischen Patentamt EP 82 391; H 02 P 7/00 bekannt, der eine aus vier Brückenzweigen bestehende und an eine Versorgungsspannungsquelle angeschlossene Brückenschaltung enthält. Jeder dieser vier Brückenzweige besteht aus der Antiparallelschaltung eines elektronischen Schalters und eines Freilaufventils, und in zwei Brückenzweigen sind Meßfühler vorgesehen. Als Meßfühler sind die beiden Primärwicklungen eines Stromwandlers vorgesehen, die gegensinnig in zweiA circuit arrangement for load current detection in a DC reversing actuator is the application to the European Patent Office EP 82 391; H 02 P 7/00 known, which contains a bridge circuit consisting of four bridge branches and connected to a supply voltage source. Each of these four bridge branches consists of the antiparallel connection of an electronic switch and a freewheel valve, and sensors are provided in two bridge branches. As a sensor, the two primary windings of a current transformer are provided in opposite directions in two

diagonale Brückenzweige geschaltet sind. Weiterhin sind die Sekundärwicklungen des Stromwandlers über einen Gleichrichterund einen Brückenwiderstand mit dem Eingang einer Abtast- und Haltestufe verbunden, die mit einem elektronischen Abtastschalter versehen ist, und an deren Ausgang der Laststromwert ansteht. Zu dessen Auswertung wird der elektronische Abtastschalter in dem Zeitpunkt geschlossen, in dem der schmale, an der Sekundärwicklung vorhandene Impuls repräsentativ für den Laststrom ist. Eine weitere Voraussetzung ist das Magnetisieren des Wandlerkernes ausschließlich in dem Zeitintervall, in dem der Laststrom während einer Ansteuerpause in einem der beiden Freilaufkreise des Gleichstrom-Umkehrstellers zirkuliert. Auf diese Weise wird eine potentialfreie betragsmäßige Erfassung in ausgewählten Zeitbereichen ermöglicht, in dem der Abtastschalter über eine mit den gleichzeitig auch der. elektronischen Schaltern zugeführten Steuerimpulsen beaufschlagten Logikschaltung angesteuert wird.diagonal bridge branches are switched. Furthermore, the secondary windings of the current transformer are connected via a rectifier and a bridge resistor to the input of a sample and hold stage, which is provided with an electronic sampling and at whose output the load current value is present. For its evaluation, the electronic sampling is closed at the time in which the narrow, present at the secondary winding pulse is representative of the load current. A further requirement is the magnetization of the converter core exclusively in the time interval in which the load current circulates during a drive pause in one of the two freewheeling circuits of the DC reverse converter. In this way, a potential-free detection in selected time ranges is made possible in which the sampling switch on one with the same time. electronic switches supplied control pulses actuated logic circuit is driven.

Nachteilig bei den bekannten Lösungon ist es, daß sie keinen vollständigen Schutz gegen Kurzschlüsse, Überströme und Überschreitungen der zulässigen Kühlkörperleistung aufweisen, die für die abschaltbaren Halbleiterbauelemente schädlich sind.A disadvantage of the known Lösungon is that they do not have complete protection against short circuits, overcurrents and excesses of the permissible heat sink power that are harmful to the turn-off semiconductor devices.

Object of the invention

Ziel der Erfindung ist es, bei einer Schaltungsanordnung zum vollständigen Überlastschutz von abschaltbaren Halbleiterbauelementen in Ansteuereinheiten für elektrische Antriebe, mit geringem Aufwand eine hohe Zuverlässigkeit zu erreichen.The aim of the invention is to achieve a high reliability in a circuit arrangement for complete overload protection of turn-off semiconductor devices in drive units for electric drives, with little effort.

Presentation of the essence of the invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zum vollständigen Überlastschutz von abschaltbaren Halbleiterbauelementen in Ansteuereinheiten für elektrische Antriebe zu schaffen, die bestehend aus einer Ansteuerlogik für sich in Reihe mit Einheiten zum potentialfreien Erfassen des Betrages und der Richtung des Ankerstromes und einer Motorlast zwischen einer negativen und positiven Potentialleitung und auf einem gemeinsamen Kühlkörper, mit abschaltbaren Halbleiterbauelementen als Schalter ausgerüsteten elektronischen Schalteinheiten, gleichzeitig auf Kurzschlüsse der elektronischen Schalteinheiten, Überströme im Motorzweig und bei Überschreitungen der Kühlkörperleistung nach für die einzelnen Überlastungsarten getrennt festgelegten Zeiten anspricht.It is an object of the invention to provide a circuit arrangement for complete overload protection of turn-off semiconductor devices in drive units for electric drives, consisting of a drive logic in series with units for floating detection of the amount and the direction of the armature current and an engine load between a negative and positive potential line and on a common heatsink, equipped with turn-off semiconductor devices as a switch electronic switching units, at the same time responsive to short circuits of the electronic switching units, overcurrents in the motor branch and when exceeding the heat sink power according to the individual types of overload specified times.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß den elektronischen Schalteinheiten zugeordnete Kurzschlußerfassungseinheiten direkt zu einer zentralen Fehlererfassungseinheit geführt sind. An dieser Fehlererfassungseinheit ist ebenfalls die Einheit zum Erfassen des Ankerstromes als Überstromerfassungseinheit über einen ersten Komparator und eine erste Zeitstufe angeschlossen. Über einen zweiten Komparator und eine zweite Zeitstufe ist eine mit dem Kühlkörper gekoppelte Kühlkörpertemperaturerfassungseinheit mit der zentralen Fehlererfassungseinheit verbunden, die ausgangsseitig an die Ansteuerlogik angeschlossen ist. Vorteilhafterweise liegen in den einzelnen Kurzschlußerfassungseinheiten eine aktive Treiberstufe mit einer Diode in Reihe.According to the invention the object is achieved in that the electronic switching units associated short-circuit detection units are guided directly to a central error detection unit. At this error detection unit, the unit for detecting the armature current is also connected as an overcurrent detection unit via a first comparator and a first time stage. By means of a second comparator and a second time stage, a heat sink temperature detection unit coupled to the heat sink is connected to the central fault detection unit, which is connected to the drive logic on the output side. Advantageously, in the individual short-circuit detection units, an active driver stage with a diode in series.

Austührungsbeispiel The invention is to be referred to below as iinc. /, Example be explained in more detail. In the accompanying drawing show: 1 shows the block diagram of a circuit arrangement for the overload protection according to the invention, Fig. 2: a circuit variant for the overload protection of power transistors for a drive control.

In Fig. 1 ist das Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung für den Überlastschutz gemäß der Erfindung enthalten. Auf einem Kühlkörper KK befinden sich vier elektronische Schalteinheiten ESE1 bis ESE4, die als Brücke geschaltet sind. Außerhalb des Kühlkörpers KK sind in der einen Brückendiagonalen in Reihe eine Strombegrenzungseinheit SB, eine Einheit SE zum potentialfreien Erfassen des Betrages und der Richtung des Ankerstromes und eine Antriebseinheit AE und in der anderen Diagonale die Anschlüsse für die positive und negative Potentialleitung PPL; NPL angeordnet. Die elekti onischen Schalteinheiten ESE1 bis ESE4 sind wechselseitig mit Kurzschlußerfassungseinhe ;en KSE1 bis KSE 4 verbunden, die mit einem weiteren Eingang an einer Ansteuerlogik ASL und mit ihren Ausgängen an einer zentralen Fehlererfassungseinheit ZEE liegen. Die Einheit SE zum potentialfreien Erfassen des Betrages und der Richtung des Ankerstromes ist über einen ersten Komparator KP 1 mit einem Eingang für den Stromsollwert SSW und eine erste Zoitstufe ZS1, und der Kühlkörper KK über eine Temperaturerfassungseinheit TEE, einen zweiten Komparator KP2 mit einem Eingang für den Temperatursollwert TSW und eine zweite Zeitstufe ZS 2 ebenfalls an die zentrale Fehlererfassungseinheit ZFS angeschlossen. Der Ausgang der zentralen Fehlererfassungseinheit ZFS ist mit dom Eingang der Ansteuerlogik ASL verbunden. Fig. 2 zeigt eine Schaltungsvariante für den Übei lastschutz von Leistungstransistoren LT1 bis LT4 für eine Antriebssteuerung. Als elektronishe Schalteinheiten ESE1 bis ESE4 und Kurzschlußerfassungseinheiten KSE1 bis KSE4 sind Leistungstransistoren LT1 bis LT4 mit den zugehörigen Freilaufdioden FD1 bis FD4 und Widerständen LR1 bisLR4und parallel dazu aktive Treiberstufen AT1 bis AT4 in Reihe mit Dioden D1 bis D4 angeordnet, wobei nur die erste elektronische Schalteinheit ESE1 und die erste Kurzschlußerfassungseinheit KSE1 vollständig dargestellt sind. In einer Diagonale der Brückenschaltung sind in Reihe als Strombegrenzungseinheit SB eine Drossel SD, als Stromerfassungseinheit SE der Stromwandler SW und als Antriebseinheit AE der Gleichstrommotor GM angeordnet.In Fig. 1, the block diagram of a circuit arrangement for the overload protection according to the invention is included. On a heat sink KK are four electronic switching units ESE1 to ESE4, which are connected as a bridge. Outside the heat sink KK are in the one bridge diagonal in series a current limiting unit SB, a unit SE for floating detection of the amount and the direction of the armature current and a drive unit AE and in the other diagonal connections for the positive and negative potential line PPL; NPL arranged. The electronic switching units ESE1 to ESE4 are mutually connected to short-circuit detection units KSE1 to KSE 4, which are connected to a further input to a control logic ASL and with their outputs to a central error detection unit ZEE. The unit SE for floating detection of the amount and the direction of the armature current is via a first comparator KP 1 with an input for the current setpoint SSW and a first Zoitstufe ZS1, and the heat sink KK via a temperature sensing unit TEE, a second comparator KP2 with an input for the temperature setpoint TSW and a second timer ZS 2 also connected to the central fault detection unit ZFS. The output of the central fault detection unit ZFS is connected to the dom input of the control logic ASL. Fig. 2 shows a circuit variant for the Übei load protection of power transistors LT1 to LT4 for a drive control. As electronic switching units ESE1 to ESE4 and short circuit detection units KSE1 to KSE4, power transistors LT1 to LT4 with the associated freewheeling diodes FD1 to FD4 and resistors LR1 to LR4 and active driver stages AT1 to AT4 arranged in series with diodes D1 to D4 are arranged, wherein only the first electronic switching unit ESE1 and the first short-circuit detection unit KSE1 are completely shown. In a diagonal of the bridge circuit are arranged in series as a current limiting unit SB, a throttle SD, as current detection unit SE of the current transformer SW and the drive unit AE, the DC motor GM.

Als Temperaturerfassungseinheit TEE wird ein tempsraturempfindlicher Widerstand TR, und als Komparator KP1, KP2 werden Operationsverstärker OV1.OV2 verwendet.As the temperature detecting unit TEE, a temperature-sensitive resistor TR is used, and as the comparator KP1, KP2, operational amplifiers OV1.OV2 are used.

The arrangement works in the following way.

Um abschaltbare Halbleiterbauelemente, insbesondere Leistungsschalttransistoren, vollständig gegen Überlastung zu schützen, sind in Abhängigkeit von den auftretenden Fehlerarten und der maximal zulässigen Zeitdauer für das Vorhandensein dieser Fehlerarten die drei Bereiche, Kurzschluß, Überstrom und Kühlkörperleistungsüberschreitung, zu unterscheiden. Wenn am abschaltbaren Halbleiterbauelement ein Kurzschluß entsteht, dann ist für einen Zeitraum von wenigen Mikrosekunden mit einer sehr hohen Energie, die dem drei- bis fünffachen maximal zulässigen Kollektordauerstrom entspricht, zu rechnen. Ein Überstrom ist eine Belastung durch einen Strom im Bereich des maximal zulässigen Kollektordauerstromes und des absoluten Spitzenstromes für die Zeit von 1 ms. Ein weiterer Überlastungsfall tritt dann auf, wenn bei einem Strom der Größe bis einschließlich des Kollektordauerstromes über einen längeren Zeitraum in der Größenordnung von mehreren Stunden die Transistorverlustleistung größer als die durch den Kühlkörper KK umsetzbare Leistung ist. Diese drei Überlastungsarten werden durch drei Arten von Auswerteschaltungen, den elektronischen Schalteinheiten ESE1 bis ES4 zugeordnete Kurzschlußerfassungseinheiten KSE1 bis KSE 4, einer Überstromerfassungseinheit SE und einer Temperaturerfassungseinheit TEE überwacht und der zentralen Fehlererfassungseinheit ZFE übermittelt, die die Fehler speichert, anzeigt und im Sperrsignal zum Verhindern des Wiedereinschaltens der elektronischen Schalteinheiten ESE1 bis ESE4 vor dem Beseitigen der Havarie erzeugt.To completely switch off semiconductor devices, in particular power switching transistors, to protect against overloading, depending on the types of errors occurring and the maximum allowable time for the presence of these types of errors, the three areas, short circuit, overcurrent and heat sink power overshoot, to distinguish. If a short circuit occurs at the turn-off semiconductor device, then for a period of a few microseconds with a very high energy, which corresponds to three to five times the maximum permissible collector duration, to be expected. An overcurrent is a current load in the range of the maximum permissible collector continuous current and the absolute peak current for the time of 1 ms. Another overload case occurs when, in the case of a current of magnitude up to and including the collector constant current over a longer period of time of the order of several hours, the transistor power loss is greater than the power that can be converted by the heat sink KK. These three types of overload are monitored by three types of evaluation circuits, the electronic switching units ESE1 to ES4 short circuit detection units KSE1 to KSE 4, an overcurrent detection unit SE and a temperature detection unit TEE and the central error detection unit ZFE indicates that stores the errors, and in the inhibit signal to prevent the Restarting the electronic switching units ESE1 to ESE4 generated before eliminating the accident.

Kurzschlüsse werden durch die aktiven Treiberstufen AT1 bis AT4 erfaßt, die direkt mit den Kollektor- und Emitteranschlüssen der Leistungstransistoren LT1 bis LT4 verbunden sind. Das kann durch die Überwachung der Sättigungsspannung der Leistungstransitoren LT1 bis LT4 oder durch eine Messung des Kollektorstromes mit einem Shunt und Komparator erfolgen. Die aktiven Treiberstufen AT1 bis AT4 sorgen außerdem dafür, daß der betreffende Leistungstransistor LT1 bis LT4 innerhalb weniger Mikrosekunden abschaltet, ohne daß der SOAR-Bereich verlassen wird. Der Schaltzustand der Leistungstransistoren LT1 bis LT4 wird an die zentrale Fehlererfassungseinheit ZFE gemeldet, die ein Ansprechen des SOAR-Schutzes der aktiven Treiberschaltungen AT1 bis AT4 erkennt, den Fehler speichert, anzeigt und ein Wiedereinschalten verhindert. Ein Überschreiten des zulässigen Dauerstromes bzw. das Auftreten von Überströmen gefährdet ebenfalls den Leistungstransistoren LT1 bis LT4, ohne daß dabei der absolute Spitzenstrom erreicht wird.Short circuits are detected by the active driver stages AT1 to AT4, which are connected directly to the collector and emitter terminals of the power transistors LT1 to LT4. This can be done by monitoring the saturation voltage of the power transistors LT1 to LT4 or by measuring the collector current with a shunt and comparator. The active driver stages AT1 to AT4 also ensure that the relevant power transistor LT1 to LT4 switches off within a few microseconds without leaving the SOAR area. The switching state of the power transistors LT1 to LT4 is reported to the central fault detection unit ZFE, which detects a response of the SOAR protection of the active drive circuits AT1 to AT4, stores the error, indicates and prevents a restart. Exceeding the permissible continuous current or the occurrence of overcurrents also endangers the power transistors LT1 to LT4, without the absolute peak current being reached.

Die SOAR-Schutzschaltung der aktiven Treiberstufen AT1 bis AT4 spricht in diesem Bereich nicht an, und deshalb wird der Ausgangsstrom des Leistungsteiles mittels des Stromwandlers SW entsprechend der Stromistwerterfassung des Stromreglers und der Grenzwert des Kollektordauerstromes mit dem ersten als Komparator KP1 arbeitenden Operationsverstärker OV1 erfaßt. Ein Überschreiten dieses Grenzwertes aktiviert die erste Zeitstufe ZS1, die innerhalb weniger Millisekunden die zentrale Fehlererfassu^gseinheit ZFE aktiviert und zum Abschalten der Leiitungstransitoren LT1 bis LT4 führt. Die Schaltverzögerungszeit hängt dabei von den technischen Parametern der Leistungstransistoren LT1 bis LT4 ab. Wenn die Leistungstransistoren LT1 bis LT4 weiterhin den thermisch begrenzten Dauerstrom überschreiten und/oder die Kühlung ausfällt, wird eine größere Verlustleistung erzeugt, als der Kühlkörper KK verarbeiten kann, d. h. die maximal zulässige Chiptemperatur der Leistungstransistoren LT1 bis LT4 wird überschritten. Das wird durch die Überwachung der Temperatur des Kühlkörpers KK mittels der Temperaturerfassungseinheit TEE festgestellt, und eine Überschreitung des zulässigen Temperatursollwertes TSW mittels des zweiten Operationsverstärkers OV2, der als zweiter Komparator KP2 arbeitet, und der zweiten Zeitstufe ZS 2 zur zentralen Fehlererfassungseinheit ZFE gemeldet. Damit wird ein Überlastungsschutz für Kurzschlüsse, Überströmme und Temperaturüberschreitungen bei abschaltbaren Halbleiterbauelementen zu jedem Zeitpunkt vollständig und ausreichend gewährleistet.The SOAR protection circuit of the active driver stages AT1 to AT4 does not respond in this range, and therefore the output current of the power unit is detected by means of the current transformer SW corresponding to the Stromistwerterfassung the current controller and the limit of the collector current with the first operating as a comparator KP1 operational amplifier OV1. Exceeding this limit activates the first time stage ZS1, which activates the central error detection unit ZFE within a few milliseconds and leads to the shutdown of the power transistors LT1 to LT4. The switching delay time depends on the technical parameters of the power transistors LT1 to LT4. If the power transistors LT1 to LT4 continue to exceed the thermally limited persistent current and / or the cooling fails, a greater power dissipation is generated than the heat sink KK can handle, i. H. the maximum permissible chip temperature of the power transistors LT1 to LT4 is exceeded. This is determined by monitoring the temperature of the heat sink KK by means of the temperature detection unit TEE, and exceeding the allowable temperature setpoint TSW by means of the second operational amplifier OV2, which operates as a second comparator KP2, and the second timer ZS 2 reported to the central fault detection unit ZFE. Thus, an overload protection for short circuits, Überströmme and temperature overshoots in turn-off semiconductor devices is guaranteed at all times completely and adequately.

Claims

1. Circuit arrangement for complete overload protection of turn-off semiconductor devices in drive units for electrical Antriobe, which is a driving logic in series with a unit for detecting the amount and the direction of Ankerstrcmes and an engine load between a negative and positive potential line and on a common heat sink in series electronic switching units, characterized in that the electronic switching units (ESE 1 to ESE 4) associated short circuit detection units (KSE 1 to KSE4) directly, the unit (SE) for detecting the armature current as an overcurrent detection unit via a first comparator (KP 1) and a first Time stage (ZS 1) and a heat sink (KK) coupled to the heat sink temperature detection unit (KTE) via a second comparator (KP2) and a second time stage (ZS 2) in parallel to a central, on the output side to the control logic (ASL) connected Feh Detection unit (ZFE) are felt.

2. Circuit arrangement for complete overload protection of turn-off semiconductor devices in drive units for electric drives, according to claim 1, characterized in that in the short-circuit detection units (KSE 1 to KSE4) an active driver stage (AT 1 to AT4) and a diode (D 1 to D 4) lie in series.