DE1199877B

DE1199877B - UEberlastungs-Schutzschaltung

Info

Publication number: DE1199877B
Application number: DEL44007A
Authority: DE
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1962-02-05
Filing date: 1963-01-29
Publication date: 1965-09-02
Also published as: GB1031467A; NL288588A; US3303389A; JPS419068Y1

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

HOIh

H02h;H02k

Deutsche Kl.: 21 d 3 - 2

Nummer: 1199 877

Aktenzeichen: L 44007 VIII b/21 d3

Anmeldetag: 29. Januar 1963

Auslegetag: 2. September 1965

Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist, eine verbesserte Art einer Gleichstrom-Uberlastungs-Schutzschaltung zu schaffen.

Die vorliegende Erfindung macht Gebrauch von einer Einrichtung, die als gesteuerter Gleichrichter bekannt ist, dessen Merkmal es ist, daß bei Anlegung eines Triggerimpulses an das Gatter und die Kathodenklemmen des gesteuerten Gleichrichters dieser in den leitenden Zustand versetzt wird und hierauf weiterhin in dem leitenden Zustand verbleibt, selbst wenn der Impuls aufhört wirksam zu sein. Ferner wurde bereits entdeckt, daß der gesteuerte Gleichrichter in einer gewissen Art hergestellt werden kann, so daß er eine zusätzliche Eigenschaft erhält, wonach er durch einen Impuls von entgegengesetzter Polaritat (jedoch nicht notwendigerweise von gleicher Stärke), der an das Gatter und die Kathode des gesteuerten Gleichrichters angelegt wird, abgeschaltet werden kann. In der nachstehenden Beschreibung wird durchweg die Bezeichnung »schaltbarer Gleichlichter« verwendet, um einen gesteuerten Gleichrichter, wie er vorstehend beschrieben ist, zu bezeichnen.

Es ist eine Transistorschaltung als Kurzschlußschaltung für Transistornetzgeräte bekanntgeworden, bei der parallel zu dem Begrenzungstransistor einer an sich bekannten Strombegrenzungsschaltung ein /?C-Glied geschaltet ist und die am Kondensator dieses i?C-Gliedes im Falle eines Kurzschlusses verzögert auflaufende Spannung zur Umsteuerung einer an sich bekannten bistabilen Flip-Flop-Schaltung verwendet wird, wodurch über eine Diode der Basiselektrode des Stabilisierungstransistors des Netzgerätes bzw. den zusätzlichen Schalttransistor sperrt und damit den Kurzschlußstrom abschaltet.

Eine weiterhin bekanntgewordene Schaltung zum Unterbrechen des Stromflusses in elektrischen Stromkreisen bei Auftreten von Überströmen enthält in dem zu schützenden Stromkreis einen Transistor, der beim Überschreiten des Nennstromes den Stromkreis sperrt.

Gegenüber diesen bekannten Schaltungen ergibt die Verwendung eines schaltbaren Gleichrichters ganz entscheidende Vorteile.

Erstens ist der schaltbare Gleichrichter in Wirklichkeit ein Schalter. Er kann nur entweder eingeschaltet oder ausgeschaltet sein und kann sich nicht in irgendeinem dazwischenliegenden Zustand wie ein Transistor befinden. Darüber hinaus wird keine von außen angelegte Vorspannung benötigt, um den schaltbaren Gleichrichter in jedem der beiden möglichen Zustände aufrechtzuerhalten. Angenommen es ist eine Versorgungsquelle vorhanden, Überlastungsschutzschaltung

Anmelder:

Joseph Lucas (Industries) Limited,

Birmingham (Großbritannien)

Vertreter:

Dipl.-Ing. W. Cohausz, Dipl.-Ing. W. Florack
und Dipl.-Ing. K.-H. Eissei, Patentanwälte,
Düsseldorf, Schumannstr. 97

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 5. Februar 1962 (4271),
vom 22. Januar 1963

dann befindet sich der schaltbare Gleichrichter entweder in einem leitenden oder nichtleitenden Zustand, und er verbleibt in diesem Zustand so lange, bis ein Signal an dessen Steuerelektrode (Gatter) angelegt wird, das ihn in den anderen Zustand umschaltet. Der schaltbare Gleichrichter kann daher als ein Schalter mit einem Gedächtnis angesehen werden.

Diese Wirkung kann mit einem einfachen Transistor nicht erreicht werden, der ständig eine Vorspannung an seiner Basis haben muß, um in einem gegebenen Zustand zu verbleiben. Daher besteht einer der entscheidenden Vorteile der vorliegenden Erfindung darin, daß keine von außen kommende Vorspannung erforderlich ist, um den schaltbaren Gleichrichter in einem gewünschten Zustand zu halten. Auf diese Weise kann ein merkbarer Verlust an Energie vermieden werden.

Außerdem folgt aus den vorstehend dargestellten Merkmalen, daß die erfindungsgemäße Schaltung weniger Komponenten benötigt. Es sind in Wirklichkeit nur drei Komponenten erforderlich, um die für den Überlastungsschutz benötigte Wirkung zu erzielen.

Darüber hinaus ist die Schaltgeschwindigkeit der erfindungsgemäßen Schaltung bedeutend höher als die Wirkung eines einfachen Transistors, da die zur Zeit zur Verfügung stehenden Transistoren eine beträchtlich längere Zeitdauer benötigen, um vollständig abgeschaltet zu werden, als es mit der vorliegenden Schaltung unter Verwendung eines schaltbaren Gleichrichters möglich ist.

509 659/189

Die Gleichstrom-Überlastungs-Schutzschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß als Schaltorgan ein schaltbarer Gleichrichter vorgesehen ist, dessen Anode mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle und dessen Kathode mit dem negativen Pol über einen Widerstand verbunden sind und weiterhin eine Einrichtung angeordnet ist, über die ein Triggerimpuls an die Steuerelektrode (Gatter) des schaltbaren Gleichrichters angelegt wird, und weiterhin eine Vorrichtung vorgesehen ist, die derart schaltbar ist, daß bei einer vorbestimmten Spannung, die an ihren Klemmen auftritt, der schaltbare Gleichrichter abgeschaltet wird.

In der Zeichnung zeigen die Fig. 1 bis 3 Schaltungsschaubilder von drei Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung.

In Fig. 1 in der dargestellten Schaltung sind Klemmen 5 und 6 vorgesehen, die zum Anschluß an eine Gleichstromquelle 7 dienen, derart, daß diese Klemmen im Betrieb dauernd eine positive bzw. eine ao negative Polarität aufweisen. Die Klemme S ist über eine Belastung 8 mit der Anode eines schaltbaren Gleichrichters 9 verbunden, dessen Kathode mit der Klemme 6 über einen Widerstand 10 geschaltet ist. Das Gatter des schaltbaren Gleichrichters ist an die Klemme 6 über eine Vierschichtendiode 11 (fourlayer-diode) und an die Klemme 5 über einen normalerweise offenen Schalter 12 und einen Widerstand 13 angeschlossen.

Durch ein momentanes Schließen des Schalters 12 wird ein Impuls an den schaltbaren Gleichrichter 9 angelegt, um ihn in den leitenden Zustand zu versetzen. Nun fließt ein Strom durch die Belastung 8 und den Widerstand 10 und für den Fall, daß der Strom einen vorbestimmten Wert überschreitet, erhöht sich die Spannung, die an dem Widerstand 10 entwickelt wird, auf eine Höhe, um einen Durchschlag (break down) der Vierschichtendiode 11 zu bewirken, so daß der schaltbare Gleichrichter durch die Wirksamkeit der Verbindung zwischen seinem Gatter und der Klemme abgeschaltet wird.

Das Ausführungsbeispiel, das in F i g. 2 gezeigt ist, ist gleich demjenigen nach F i g. 1 mit Ausnahme, daß die Vierschichtendiode 11 durch eine Zenerdiode 14 ersetzt ist.

In dem abgeänderten Ausführungsbeispiel der F i g. 1, das in F i g. 3 dargestellt ist, ist die Reihenschaltung, die den Schalter 12 und den Widerstand 13 enthält, mit der Klemme 5 über einen Widerstand IS und mit der Klemme 6 über einen Kondensator verbunden. Der Strom zum Einschalten des schaltbaren Gleichrichters 9 wird von dem Kondensator 14 (16) abgeleitet, und der Widerstand 15 begrenzt die Höhe auf einen derartigen Wert, daß der schaltbare Gleichrichter 9 nicht zu schnell ein- und ausgeschaltet wird, für den Fall, daß der Schalter 12 geschlossen ist, wenn eine Überlastung vorliegt. Diese Änderung der Schaltung ist ebenso auf die Schaltung, die in F i g. 2 gezeigt ist, anwendbar.

Claims

Patentansprüche:

1. Gleichstrom-Überlastungs-Schutzschaltung, dadurchgekennzeichnet, daß als Schaltorgan ein schaltbarer Gleichrichter (9) vorgesehen ist, dessen Anode mit dem positiven Pol einer Gleichstromquelle (7) und dessen Kathode mit dem negativen Pol über einen Widerstand (10) verbunden sind und weiterhin eine Einrichtung (12) angeordnet ist, über die ein Triggerimpuls an das Gatter des schaltbaren Gleichrichters (9) angelegt wird und eine Vorrichtung (11 oder 14) vorgesehen ist, die derart geschaltet ist, daß bei einer vorbestimmten Spannung, die an ihren Klemmen auftritt, der schaltbare Gleichrichter (9) abgeschaltet wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Vierschichtendiode (11) ist.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung eine Zenerdiode (14) ist.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Widerstand (13) und ein normalerweise offener Schalter (12) in Reihe zwischen dem Gatter des schaltbaren Gleichrichters (9) und der ersten Klemme (5) geschaltet sind.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweiter Widerstand (13) und ein normalerweise offener Schalter (12) in Reihe mit dem Gatter des schaltbaren Gleichrichters (9) geschaltet sind und der zweite Widerstand (13) und der Schalter (12) an die erste und an die zweite Klemme (5, 6) über einen Widerstand (15) und einen Kondensator (16) angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschriften Nr. 1 084 820,
050 877.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen