DE102006033970A1

DE102006033970A1 - Temperature protection circuit for e.g. power transistor, has schottky diode connected using electronic circuit, which controls power transistor based on current, which flows in reverse direction through schottky diode

Info

Publication number: DE102006033970A1
Application number: DE200610033970
Authority: DE
Inventors: Thomas Hohman
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 2006-07-22
Filing date: 2006-07-22
Publication date: 2008-01-24

Abstract

The circuit has a schottky diode (D), which is thermally coupled with a power transistor (T) to be protected from excess temperature in a better manner, and switched in a reverse direction. The schottky diode is connected using an electronic circuit. The electronic circuit controls the power transistor based on the current, which flows in the reverse direction through the schottky diode. The electronic circuit has a transistor (T1) whose control terminal is connected with the diode.

Description

Die Erfindung betrifft eine Temperaturschutzschaltung zum Schutz eines elektronischen Bauelements, beispielsweise eines elektronischen Schalters in einem Ladegerät, vor Übertemperatur.The The invention relates to a temperature protection circuit for protecting a electronic component, such as an electronic Switch in a charger, before overtemperature.

Aus Patent Abstracts of Japan ( JP 11041792 A ) ist eine Temperaturschutzschaltung für ein elektronisches Bauelement in einer Stromversorgungsschaltung bekannt, die eine Schottky-Diode aufweist. Die Schottky-Diode ist in Sperr-Richtung geschaltet und mit einem Transistor verbunden, der das elektronische Bauelement abschaltet, wenn die Schottky-Diode durch Überschreiten einer Maximaltemperatur zerstört wird. Diese Temperaturschutzschaltung hat den Nachteil, daß die zerstörte Schottky-Diode durch eine intakte ersetzt werden muß, um die Stromversorgungsschaltung wieder in Betrieb nehmen zu können.From Patent Abstracts of Japan ( JP 11041792 A ), a temperature protection circuit for an electronic component in a power supply circuit is known which comprises a Schottky diode. The Schottky diode is reverse biased and connected to a transistor which turns off the electronic device when the Schottky diode is destroyed by exceeding a maximum temperature. This temperature protection circuit has the disadvantage that the destroyed Schottky diode must be replaced by an intact in order to put the power supply circuit back into operation can.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Temperaturschutzschaltung zum Schutz eines elektronischen Bauelements vor Übertemperatur anzugeben, die den genannten Nachteil des Standes der Technik vermeidet.It The object of the present invention is a temperature protection circuit to provide protection of an electronic device from overheating, the avoids the mentioned disadvantage of the prior art.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe durch eine Temperaturschutzschaltung gelöst, bei der eine Schottky-Diode thermisch gut mit dem vor Übertemperatur zu schützenden elektronischen Bauelement gekoppelt ist. Die Schottky-Diode ist in Sperr-Richtung geschaltet und mit einer elektronischen Schaltung verbunden, die in Abhängigkeit von dem in Sperr-Richtung durch die Schottky-Diode fließenden Strom das elektronische Bauelement ansteuert, und somit bei hoher Temperatur eine Verringerung der Verlustleistung im elektronischen Bauelement bewirkt. Auf diese Weise kann die Temperatur des elektronischen Bauelelements begrenzt und/oder geregelt werden, d.h. das Überschreiten einer Maximaltemperatur für das elektronische Bauelelement bzw. die Schottky-Diode und somit deren Zerstörung vermieden werden.According to the invention this is Problem solved by a temperature protection circuit, wherein a Schottky diode thermally good with the over temperature to be protected electronic component is coupled. The Schottky diode is switched in blocking direction and with an electronic circuit connected, depending on from the reverse current flowing through the Schottky diode current the electronic component controls, and thus at high temperature a reduction in power dissipation in the electronic component causes. In this way, the temperature of the electronic Component be limited and / or regulated, i. the crossing a maximum temperature for the electronic component or the Schottky diode and thus their destruction be avoided.

Die erfindungsgemäße Temperaturschutzschaltung nutzt die Eigenschaft einer Schottky-Diode, daß der in Sperr-Richtung durch die Schottky-Diode fließende Strom exponentiell von der Temperatur abhängt, d.h. der bei einer höheren Temperatur fließende Sperrstrom ist sehr viel größer als der bei einer niedrigeren Temperatur fließende Sperrstrom. Um diese Eigenschaft zum Regeln oder Begrenzen der Temperatur eines elektronischen Bauelements ausnutzen zu können, kommt es zwar auf die an der Schottky-Diode anliegende Sperrspan nung nicht wesentlich an, jedoch sollte diese Sperrspannung im gesamten Temperaturbereich in derselben Größenordnung liegen und auch hoch genug sein, damit die temperaturabhängige Änderung des Sperrstroms zum Zwecke der Regelung oder Begrenzung genügend groß ist.The inventive temperature protection circuit Uses the property of a Schottky diode that the reverse direction through the Schottky diode flowing Current depends exponentially on the temperature, i. at a higher temperature flowing Reverse current is much greater than the reverse current flowing at a lower temperature. Around Property for regulating or limiting the temperature of an electronic To exploit the device, Although it comes to the voltage applied to the Schottky diode clamping voltage not essential, however, this reverse voltage should be throughout Temperature range are the same size and also be high enough so that the temperature-dependent change of the reverse current to Purposes of regulation or limitation is sufficiently large.

Die erfindungsgemäße Temperaturschutzschaltung ist vorzugsweise für Elektrokleingeräte vorgesehen, beispielsweise elektrische Zahnbürsten oder elektrische Rasierapparate, die einen Akkumulator enthalten, dessen Ladestrom durch einen vor Übertemperatur zu schützenden Leistungstransistor fließt. Die erfindungsgemäße Temperaturschutzschaltung kann aber natürlich auch für andere Schaltungen verwendet werden, in denen ein elektronisches Bauelement vor Übertemperatur geschützt werden muß.The inventive temperature protection circuit is preferably for Small electrical appliances provided, for example, electric toothbrushes or electric shavers containing an accumulator, the Charging current through one before overtemperature to be protected Power transistor flows. The temperature protection circuit according to the invention but of course also for other circuits are used in which an electronic Component before overtemperature to be protected got to.

Die Erfindung wird nachstehend anhand zweier Ausführungsbeispiele für erfindungsgemäße Temperaturschutzschaltungen erläutert, die in den beiden Zeichnungen dargestellt sind. Weitere Ausgestaltungen sind in der Beschreibung beschrieben. Es zeigtThe Invention will be described below with reference to two embodiments of temperature protection circuits according to the invention explains which are shown in the two drawings. Further embodiments are described in the description. It shows

1 eine erste Schaltungsanordnung zum Aufladen eines Akkumulators mit einer erfindungsgemäßen ersten Temperaturschutzschaltung; und 1 a first circuit arrangement for charging a rechargeable battery with a first temperature protection circuit according to the invention; and

2 eine zweite Schaltungsanordnung zum Aufladen eines Akkumulators mit einer erfindungsgemäßen zweiten Temperaturschutzschaltung. 2 a second circuit arrangement for charging a rechargeable battery with a second temperature protection circuit according to the invention.

Die in 1 dargestellte erste Schaltungsanordnung enthält einen vor Übertemperatur zu schützenden Leistungstransistor T, der als Ladetransistor für einen Akkumulator A dient. Der Pluspol einer Spannungsquelle ist mit dem Emitter des Leistungstransistors T und der Kathode einer Schottky-Diode D verbunden. Vorzugsweise befindet sich der Kathodenanschluß der Schottky-Diode D in unmittelbarer Nähe des Emitteranschlusses des Leistungstransistors T, sodaß die Schottky-Diode D und der Leistungstransistor T thermisch gut miteinander gekoppelt sind. Der Kollektor des Leistungstransistors T ist mit dem Pluspol des Akkumulators A verbunden. Der Minuspol des Akkumulators A und der Minuspol der Spannungsquelle sind mit Masse verbunden. Die Anode der Schottky-Diode D ist mit der Basis eines ersten Transistors T1 und mit dem einen Ende eines ersten Widerstands R1 verbunden, dessen anderes Ende mit Masse verbunden ist. Der Kollektor des ersten Transistors T1 ist mit der Basis eines zweiten Transistors T2 verbunden. Die Emitter des ersten und zweiten Transistors sind mit Masse verbunden. Der Kollektor des zweiten Transistors T2 ist über einen zweiten Widerstand R2 mit der Basis des Leistungstransistors T verbunden. Die Basis des zweiten Transistors T2 ist über einen dritten Widerstand R3 mit Masse verbunden. Mit der Basis des zweiten Transistors T2 kann eine an sich bekannte und daher in 1 nicht dargestellte Einrichtung zur Steuerung/Regelung des Ladevorgangs des Akkumulators A verbunden sein, die ein entsprechendes Steuersignal abgibt.In the 1 The first circuit arrangement shown contains a power transistor T to be protected against overtemperature, which serves as a charging transistor for an accumulator A. The positive terminal of a voltage source is connected to the emitter of the power transistor T and the cathode of a Schottky diode D. Preferably, the cathode terminal of the Schottky diode D is in the immediate vicinity of the emitter terminal of the power transistor T, so that the Schottky diode D and the power transistor T are thermally coupled to each other well. The collector of the power transistor T is connected to the positive pole of the accumulator A. The negative pole of the accumulator A and the negative pole of the voltage source are connected to ground. The anode of the Schottky diode D is connected to the base of a first transistor T1 and to one end of a first resistor R1 whose other end is connected to ground. The collector of the first transistor T1 is connected to the base of a second transistor T2. The emitters of the first and second transistors are connected to ground. The collector of the second transistor T2 is connected via a second resistor R2 to the base of the power transistor T. The base of the second transistor T2 is connected to ground via a third resistor R3. With the base of the second transistor T2, a known per se and therefore in 1 not shown device for Steue tion / regulation of the charging of the accumulator A to be connected, which emits a corresponding control signal.

Bei einer anderen Ausführung der Schaltungsanordnung ist statt eines bipolaren Leistungstransistors ein MOS-FET oder dgl. vorgesehen.at another version the circuit arrangement is instead of a bipolar power transistor a MOS-FET or the like. Provided.

Die Funktionsweise der in 1 dargestellten Temperaturschutzschaltung wird nachstehend kurz beschrieben. Die an der Schottky-Diode D anliegende Sperrspannung entspricht der Spannung U der Spannungsquelle abzüglich der Basis-Emitter-Spannung des ersten Transistors T1, d.h. beträgt im gesamten Temperaturbereich U minus maximal 0,7 V. Bei niedriger Temperatur ist der durch die Schottky-Diode D fließende Sperrstrom sehr gering, und daher auch der Spannungsabfall am ersten Widerstand R1 sehr gering, sodaß der erste Transistor T1 gesperrt ist. Bei höherer Temperatur ist der durch die Schottky-Diode D fließende Sperrstrom allerdings bereits so groß, und daher auch der Spannungsabfall am ersten Widerstand R1 bereits so groß, daß der erste Transistor T1 zu leiten beginnt, worauf die Spannung an der Basis des zweiten Transistors T2 absinkt, und dadurch der Leistungstransistor T zurückgeregelt wird. Sollte die Temperatur jedoch zu hoch werden, wird der durch die Schottky-Diode D fließende Sperrstrom und daher auch der Spannungsabfall am ersten Widerstand R1 so groß sein, daß der erste Transistor T1 durchschaltet, worauf der zweite Transistor T2 sperrt, und dadurch der Leistungtransistor T abschaltet. Wenn die Temperatur des Leistungstransistors T und der mit diesem thermisch gekoppelten Schottky-Diode D wieder absinkt, verlaufen die oben beschriebenen Vorgänge in umgekehrter Richtung.The functioning of in 1 shown temperature protection circuit will be briefly described below. The voltage applied to the Schottky diode D blocking voltage corresponds to the voltage U of the voltage source minus the base-emitter voltage of the first transistor T1, ie is in the entire temperature range U minus 0.7 V. At low temperature is the through the Schottky diode D flowing reverse current very low, and therefore the voltage drop across the first resistor R1 is very low, so that the first transistor T1 is blocked. At a higher temperature, however, the blocking current flowing through the Schottky diode D is already so great, and therefore the voltage drop across the first resistor R1 is already so high that the first transistor T1 begins to conduct, whereupon the voltage at the base of the second transistor T2 decreases, and thereby the power transistor T is back regulated. However, should the temperature become too high, the reverse current flowing through the Schottky diode D and therefore also the voltage drop across the first resistor R1 will be so high that the first transistor T1 will turn on, whereupon the second transistor T2 will turn off and thereby the power transistor T off. When the temperature of the power transistor T and the thermally coupled Schottky diode D decreases again, the processes described above are reversed.

Die in 2 dargestellte zweite Schaltungsanordnung enthält einen vor Übertemperatur zu schützenden Leistungstransistor T, der als Ladetransistor für einen Akkumulator A dient. Der Pluspol einer Spannungsquelle ist mit dem Emitter des Leistungstransistors T und dem Emitter eines ersten Transistors T1 verbunden. Die Basis des ersten Transistors T1 ist mit der Kathode einer Schottky-Diode D verbunden. Vorzugsweise befindet sich der Kathodenanschluß der Schottky-Diode D in unmittelbarer Nähe des Emitteranschlusses des Leistungstransistors T, sodaß die Schottky-Diode D und der Leistungstransistor T thermisch gut miteinander gekoppelt sind. Der Kollektor des Leistungstransistors T ist mit dem Pluspol des Akkumulators A verbunden. Der Minuspol des Akkumulators A und der Minuspol der Spannungsquelle sind mit Masse verbunden. Die Anode der Schottky-Diode D ist mit Masse ver bunden. Der Kollektor des ersten Transistors T1 ist mit der Basis des Leistungstransistors T und über einen ersten Widerstand R1 mit dem Kollektor eines zweiten Transistors T2 verbunden. Der Emitter des zweiten Transistors T2 ist mit Masse verbunden. Die Basis des zweiten Transistors T2 ist über einen zweiten Widerstand R2 mit Masse verbunden. Mit der Basis des zweiten Transistors T2 kann eine an sich bekannte und daher in 2 nicht dargestellte Einrichtung zur Steuerung/Regelung des Ladevorgangs des Akkumulators A verbunden sein.In the 2 shown second circuit arrangement includes an over temperature to be protected power transistor T, which serves as a charging transistor for an accumulator A. The positive terminal of a voltage source is connected to the emitter of the power transistor T and the emitter of a first transistor T1. The base of the first transistor T1 is connected to the cathode of a Schottky diode D. Preferably, the cathode terminal of the Schottky diode D is in the immediate vicinity of the emitter terminal of the power transistor T, so that the Schottky diode D and the power transistor T are thermally coupled to each other well. The collector of the power transistor T is connected to the positive pole of the accumulator A. The negative pole of the accumulator A and the negative pole of the voltage source are connected to ground. The anode of the Schottky diode D is connected to ground ver. The collector of the first transistor T1 is connected to the base of the power transistor T and via a first resistor R1 to the collector of a second transistor T2. The emitter of the second transistor T2 is connected to ground. The base of the second transistor T2 is connected to ground via a second resistor R2. With the base of the second transistor T2, a known per se and therefore in 2 not shown device for controlling / regulating the charging of the battery A to be connected.

Die Funktionsweise der in 2 dargestellten Temperaturschutzschaltung ist ähnlich wie die Funktionsweise der in 1 dargestellten Temperaturschutzschaltung und wird nachstehend kurz beschrieben. Die an der Schottky-Diode D anliegende Sperrspannung entspricht der Spannung U der Spannungsquelle abzüglich der Basis-Emitter-Spannung des ersten Transistors T1, d.h. beträgt im gesamten Temperaturbereich U minus maximal 0,7 V. Bei niedriger Temperatur ist der durch die Schottky-Diode D fließende Sperrstrom sehr gering, und daher der erste Transistor T1 gesperrt. Bei höherer Temperatur ist der durch die Schottky-Diode D fließende Sperrstrom allerdings bereits so groß, daß der erste Transistor T1 zu leiten beginnt, worauf die Basis-Emitter-Spannung des Leistungstransistors T absinkt, und dadurch der Leistungstransistor T zurückgeregelt wird. Sollte die Temperatur jedoch zu hoch werden, wird der durch die Schottky-Diode D fließende Sperrstrom so groß sein, daß der erste Transistor T1 durchschaltet, worauf der Leistungtransistor T abschaltet. Wenn die Temperatur des Leistungstransistors T und der mit diesem thermisch gekoppelten Schottky-Diode D wieder absinkt, verlaufen die oben beschriebenen Vorgänge in umgekehrter Richtung. Der zweite Transistor T2 wird also hier im Gegensatz zu der in 1 dargestellten Schaltungsanordnung zum Schutz des Leistungstransistors T vor zu hohen Temperaturen nicht benötigt, sondern dient lediglich dazu, in an sich bekannter Weise ein Steuersignal zur Steuerung/Regelung des Ladevorgangs des Akkumulators A der Basis des Leistungstransistors T zuzuführen.The functioning of in 2 shown temperature protection circuit is similar to the operation of in 1 shown temperature protection circuit and will be briefly described below. The voltage applied to the Schottky diode D blocking voltage corresponds to the voltage U of the voltage source minus the base-emitter voltage of the first transistor T1, ie is in the entire temperature range U minus 0.7 V. At low temperature is the through the Schottky diode D flowing reverse current very low, and therefore the first transistor T1 locked. At higher temperature, however, the reverse current flowing through the Schottky diode D is already so high that the first transistor T1 begins to conduct, whereupon the base-emitter voltage of the power transistor T decreases, and thereby the power transistor T is regulated back. However, should the temperature become too high, the leakage current flowing through the Schottky diode D will be so large that the first transistor T1 turns on, whereupon the power transistor T turns off. When the temperature of the power transistor T and the thermally coupled Schottky diode D decreases again, the processes described above are reversed. The second transistor T2 is thus here in contrast to the in 1 shown circuit arrangement for protecting the power transistor T from excessive temperatures is not needed, but only serves to supply a control signal for controlling / regulating the charging of the battery A of the base of the power transistor T in a conventional manner.

Claims

Temperature protection circuit for protecting an electronic device from over-temperature with a Schottky diode, which is thermally coupled well with the over-temperature protected electronic component and switched in the reverse direction, and with an electronic circuit to which the Schottky diode is connected, characterized characterized in that the electronic circuit in response to the current in the reverse direction through the Schottky diode (D) current drives the electronic component (T).

Temperature protection circuit according to claim 1, characterized characterized in that electronic circuit includes a first transistor (T1) whose Control connection with the Schottky diode (D) is connected.

Temperature protection circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the first transistor (T1) before overtemperature to be protected electronic Component (T) temperature-dependent controls.

Temperature protection circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the first transistor (T1) drives a second transistor (T2) as a function of temperature, and that the second transistor (T2) before overtemperature to be protected electronic component (T) drives.

Temperature protection circuit according to one of the preceding Claims, characterized in that the before overtemperature to be protected electronic component (T) is a power transistor, through a charging current for an accumulator (A) flows.

Temperature protection circuit according to claim 5, characterized characterized in that the / a second transistor (T2), a control signal can be supplied, which is a device comes to the regulation and / or control of the charging process.