DE1137776B

DE1137776B - Sicherheitsschaltung zur Strombegrenzung

Info

Publication number: DE1137776B
Application number: DEA33714A
Authority: DE
Inventors: Robert J James Ehret
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1959-01-19
Filing date: 1960-01-16
Publication date: 1962-10-11
Also published as: FR1245906A; GB918466A; NL103424C; JPS382940B1; NL247513A; NL217513A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsschaltung zur Strombegrenzung.

Wenn eine Belastungsimpedanz an den Ausgang einer geregelten Energiequelle geschaltet oder der Ausgang kurzgeschlossen wird, ergibt sich ein plötzlicher Stromanstieg. Bei Energiequellen mit Reihenregeltransistoren wird der Reihentransistor durch übermäßige Ströme beschädigt.

Zweck der Erfindung ist es hauptsächlich, eine Sicherheitsschaltung zu schaffen, die den Ausgangsstrom im Kurzschlußfalle auf tragbare Werte begrenzt, so daß die im Regeltransistor vernichtete Leistung wesentlich herabgesetzt ist.

Ein weiterer Zweck der Erfindung besteht darin, eine Sicherheitsschaltung zu schaffen, die einen Reihenregeltransistor enthält, wobei ein Transistorverstärker so geschaltet ist, daß er von dem Spannungsabfall an einem Reihenwiderstand abhängig ist und den Basisstrom des Reihenregeltransistors beeinflußt, um den Ausgangsstrom zu begrenzen. Es ist bereits eine als automatische Sicherung für Netzgeräte dienende Röhrenschaltung bekannt, bei der zwischen Speisequelle und Verbraucher ein steuerbarer bzw. regelbarer Reihenwiderstand in Form einer Röhre vorgesehen ist; weiterhin ist ein Steuerglied vorgesehen, welches von der Änderung in der Stromaufnahme des Verbrauchers beeinflußt wird und seinerseits den regelbaren Reihenwiderstand beim Überschreiten eines vorbestimmten Stromwertes sperrt. Das Gitter der Reihenröhre wird durch eine hohe negative Vorspannung gesperrt. Zum Zurückführen der Schaltung in den Normalzustand ist eine von Hand bedienbare Einrichtung vorgesehen, mit der die Sperre in dem Reihenwiderstand aufgehoben werden kann.

Die Erfindung bezieht sich auf eine zwischen einer Speisequelle und einem Verbraucher vorgesehene Sicherheitsschaltung zur Strombegrenzung, die einen regelbaren Reihenwiderstand und einen festen ohmschen Widerstand in einer der beiden Verbindungsleitungen enthält, bei der ein Steuerglied vorgesehen ist, welches von der Änderung in der Stromaufnahme des Verbrauchers beeinflußt wird und seinerseits den regelbaren Reihenwiderstand beim Überschreiten eines vorbestimmten Stromwertes sperrt, und bei der eine von Hand bedienbare Einrichtung zum Aufheben der Sperre an dem Reihenwiderstand vorgesehen ist. Erfindungsgemäß bilden der regelbare Reihenwiderstand und das Steuerglied einen bistabilen Kippkreis, dessen stabile Zustände im wesentlichen vom Spannungsabfall am ohmschen Widerstand abhängen, derart, daß unter normalen Betriebsbedingungen der Sicherheitsschaltung zur Strombegrenzung

Anmelder:

Ampex Corporation, Redwood City, Calif. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. F. Werdermann, Patentanwalt, Hamburg 13, Innocentiastr. 30

Beanspruchte Priorität: V. St. ν. Amerika vom 19. Januar 1959 (Nr. 787 442)

Robert J. James Ehret, Los Altos, Calif. (V. St. Α.), ist als Erfinder genannt worden

regelbare Reihenwiderstand stromdurchlässig und das Steuerglied gesperrt ist, und daß im anderen Zustand der Reihenwiderstand vom Steuerglied aus in an sich bekannter Weise gesperrt wird, wenn der Strom einen vorbestimmten Wert überschreitet; ferner ist eine Einrichtung zum Zurückbringen des Kippkreises in seinen Normalzustand vorgesehen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Sicherheitsschaltung gemäß der Erfindung sind der regelbare Reihenwiderstand und das Steuerglied Transistoren mit Basis-, Kollektor- und Emitterelektroden. Im folgenden ist die Erfindung an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert.

Zwischen einer (nicht dargestellten) Speisequeüe und einem (nicht dargestellten) Verbraucher ist eine Sicherheitsschaltung nach dem in der Zeichnung dargestellten Schaltbild angeordnet. Die gleichgerichtete und gefilterte Leistung der Speisequelle, die man sich auf der linken Seite des Schaltbildes vorzustellen hat, wird über einen Reihenregeltransistor 18 und einen Reihenwiderstand 42 an eine Last gelegt; der in dem Emitter und dem Kollektor des Reihenregeltransistors 18 fließende Strom ist eine Funktion des Basisstroms des Tiansistors. Der Basisstrom wird gesteuert durch den Emitter des Transistors 19; 24 und 40 sind Vorwiderstände im Basiskreis der Transistoren 18 und 19. Der Transistor 19 wiederum wird gesteuert durch den Transistor 36, der das Steuerglied bildet und des-

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sen Eingangsspannung von dem Spannungsabfall am Widerstand 42, der in Reihe zur Last liegt, abhängig ist. Die Transistoren 18 und 36 bilden eine Kippschaltung, die in der Lage ist, in einem von zwei stabilen Zuständen zu verbleiben, wobei entweder der Transistor 18 oder der Transistor 36 eingeschaltet und der jeweils andere dieser beiden ausgeschaltet ist. Die Schaltung verbleibt dann in dem jeweiligen Zustand, bis ein Rückstellknopf betätigt wird, der es ermöglicht, daß der Transistor 18 erneut Strom führt. Durch Einfügung eines Widerstandes 46 kann die Speisequelle völlig abgeschaltet werden, so daß sie abgeschaltet bleibt, bis ein Rückstellschalter 47 geöffnet und der Kippkreis in seinen Normalzustand zurückgebracht wird.

Die Arbeitsweise kann kurz folgendermaßen erläutert werden:

Bei niedrigem Ausgangsstrom ist der Spannungsabfall an dem Reihenwiderstand 42 klein. Die Basis des Transistors 36 wird durch die Widerstände 37, 38 und den Widerstand 46 positiv vorgespannt. Somit nimmt der Transistor 36 keinen Strom auf. Bei Anlegung einer übergroßen Last an die Speisequelle erhält der Spannungsabfall am Widerstand 42 eine solche Richtung, daß der Transistor 36 stromführend wird. Diese Stromführung verursacht, daß die Vorspannung an der Basis des Transistors 18 höher positiv wird, während die Ausgangsspannung kleiner wird. Wenn die Ausgangsspannung abnimmt, sinkt die an der Basis des Transistors 36 anliegende Spannung, und dieser wird daher in höherem Maße stromleitend. Es tritt also eine positive Rückkopplungswirkung auf, und der Strom durch den Transistor 18 kann auf einen sehr kleinen Wert herabgesetzt werden. Die über den Widerstand 46 an den Transistor 36 angelegte negative Vorspannung hält den Transistor in leitendem Zustand, und der Transistor 18 nimmt einen vernachlässigbaren Strom auf. Eine Öffnung des Schalters 47 erlaubt die Wiederherstellung einer normalen Arbeitsweise nach Beseitigung der Überlast.

Durch die Sicherheitsschaltung nach der Erfindung wurde somit ein verbesserter Überlastschutz geschaffen. Der Überlastschutz dient zur Stromherabsetzung, wenn eine Überlastung oder ein Kurzschluß an den Ausgangsklemmen der Speisequelle besteht. Der Kurzschlußstrom ist erheblich herabgesetzt. Demzufolge ist der Leistungsverlust des Reihenregeltransistors niedrig, wenn die Energiequelle kurzgeschlossen oder mit einer niedrigen Belastungsimpedanz verbunden ist.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Sicherheitsschaltung zur Strombegrenzung, die zwischen einer Speisequelle und einem Verbraucher vorgesehen ist, einen regelbaren Reihenwiderstand und einen festen ohmschen Widerstand in einer der beiden Verbindungsleitungen enthält, bei der ein Steuerglied vorgesehen ist, welches von der Änderung in der Stromaufnahme des Verbrauchers beeinflußt wird und seinerseits den regelbaren Reihenwiderstand beim Überschreiten eines vorbestimmten Stromwertes sperrt, und bei der eine von Hand bedienbare Einrichtung zum Aufheben der Sperre an dem Reihenwiderstand vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der regelbare Reihenwiderstand (18) und das Steuerglied (36) einen bistabilen Kippkreis bilden, dessen stabile Zustände im wesentlichen vom Spannungsabfall am ohmschen Widerstand (42) abhängen, derart, daß unter normalen Betriebsbedingungen der regelbare Reihenwiderstand stromdurchlässig und das Steuerglied gesperrt ist, und daß im anderen Zustand der Reihenwiderstand vom Steuerglied aus in an sich bekannter Weise gesperrt wird, wenn der Strom einen vorbestimmten Wert überschreitet, und daß eine Einrichtung (47) zum Zurückbringen des Kippkreises in seinen Normalzustand vorgesehen ist.

2. Sichertieitsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der regelbare Reihenwiderstand (18) und das Steuerglied (36) Transistoren mit Basis-, Kollektor- und Emitterelektroden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften: Zeitschrift für angewandte Physik, 1958, S. 497 bis 499;

Funkschau, 1958, H. 2, S. 49.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen