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Elektronische Stromsicherung Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische
Stromsicherung mit einem in dem zu sichernden Stromkreis in Reihe mit einem Widerstand
geschalteten ersten Transistor, an dessen Basis eine Vergleielisspanungsquelle,
beispielsweise eine Diode, lier,t.
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Es ist bereits eine als Strombegrenzung wirkende Schaltung dieser
Art bei Transistornetzgeräten bekannt, bei welcher die als Vergleichsspannungsquelle
dienende Diode über einen Widerstand an das Emitterpotential des Stabilisierungstransistors
des Netz-C aerätes angeschaltet ist, so daß bei Anwachsen des dem Netzgerät entnommenen
Stromes sich das Emitterpotential des mit dem Widerstand in Reihe geschalteten Begrenzungstransistors
gegenüber dem Basispotential verringert und damit dieser Begrenzunastransistor schließlich
in dem Maße sperrt, daß der dem Netzgerät entnommene Strom einen be-
stimmten
Grenzwert nicht überschreiten kann. Um bei einem fortdauernden Kurzschluß eine überlastung
des Begrenzungstransistors zu vermeiden, ist bei dieser bekannten Anordnung eine
übliche Schmelzsicherun ' - oder eine Multivibratorschaltung vorgesehen,
die auf Grund ihrer Trägheit nach einer gewissen Zeit anspricht und den Kurzschlußstrom
abschaltet. Die bekannte Schaltung cewährleistet also 7
zwar eine Begrenzung
des Stromes auf einen vorbestimmten Wert, jedoch nicht das vollständige
Ab-
schalten des zu sichernden Stromkreises.
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Es sind zwar bereits auch schon mit Transistoren aufaebaute elektronische
Stromsicherungsschaltungen bekannt, die nach dem Prinzip von Kippschaltungen arbeiten,
derart, daß beim Erreichen eines vorbestimr,-titen einstellbaren Stromwertes und
ansprechend der Kippschaltung entsprechende Unterbrecher wie Relais oder weitere
Transistoren im zu schützenden Stromkreis betätigt werden. Diese bekannten Stromsicherungsschaltungen
sind aber relativ träge und im schaltungstechnischen Aufbau aufwendig und benötigen
stets gesonderte Stromversorgungen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine im Aufbau einfache elektronische
Stromsicherung zu schaffen, die auf einfache Weise ohne Abänderung oder Ergänzung
des zu schützenden Stromkreises beispielsweise an Stelle der üblichen Schmelzsicherungen
gesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer elektronischen Stromsicherung
der eingangs erwähnten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zum Unterbrechen
des Stromkreises bei überschreiten eines vorbestimmten Maximalstromes ein zweiter
zu dem ersten Transistor komplementärer Transistor, der mit seiner Basis an einer
weiteren Vergleichsspannungsquelle, insbesondere einer weiteren Diode, liegt, mit
einem weiteren Widerstand so mit dem ersten Transistor in Reihe geschaltet ist,
daß die Basis des einen Transistors jeweils mit dem Kollektor des anderen Transistors
verbunden ist. Zur Rückführung der Stromsicherung aus dem Sperrzustand in den Leitzustand
kann zwischen die K-ollektor- bzw. Basisanschlüsse der Transistoren ein überbrückungsschalter
geschaltet sein. Damit die Transistoren auch stets eindeutig sperren, kann schließlich
noch zwischen die Emitteranschlüsse der Transistoren ein Kondensator geschaltet
sein.
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Die erfindungs 'gemäße Stronisicherung besitzt den Vorteil, daß sie
ohne zusätzliche Stroniversorgung arbeitet und damit auf einfache Weise an Stelle
einer üblichen Schmelzsicherung in den Stromkreis eines elektrischen Geräts eingesetzt
werden kann. Da die erfindungs.gemäße Sicherung unmittelbar in dem zu schützenden
Stromkreis angeordnet ist, arbeitet sie außerdem trägheitslos.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines Prinzipschaltbildes
an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Die gezeigte erfindungsgemäße elektronische Stromsicherung besteht
aus einem pnp-Transistor Tl, beispielsweise einem Germanium- oder Silizium-Transistor,
sowie einem npn-Transistor T 2, beispielsweise ebenfalls einem Germanium- oder Silizium-Transistor.
Die Basis B des einen Transistors ist je-
weils mit dem Kollektor K des anderen
Transistors verbunden. Die beiden Transistoren wirken in dieser Schaltung wie eine
steuerbare Vierschichtdiode, so daß an Stelle der beiden Transistoren auch unmittelbar
eine derartige Vierschichtdiode verwendet werden kann.
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Zwischen den Anschlußpunkten A und A' des zu schützenden
Gleichstromkreises, dargestellt durch eine Gleichspannungsquelle G und einen
Verbraucher R, und den Emitterzuführungen E der Transistoren
sind
zwei Widerstände R 1 und R 2 geschaltet. Zwischen den Anschlußpunkten
A und A' und den Basisanschlüssen B der beiden Transistoren ist ferner
jeweils ein Vergleichselement geschaltet, und zwar in dem 'gezeigten Ausführungsbeispiel
jeweils eine in Durchlaßrichtung zwischen den Anschlußpunkten A
bzw. 4' und
der Basis B geschaltete Siliziumdiode Dl bzw. D2.
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Die beiden Transistoren Tl und T2 besitzen in dieser Schaltungsanordnung
zwei stabile Zustände. Fließt über einen der Transistoren, z. B. T1, ein Kollektorstrom,
so stellt dieser den Basisstrom für den anderen Transistor, z. B. T2, dar. Dieser
Basisstrom verursacht dann in diesem zweiten Transistor ebenfalls einen Kollektorstrom,
der wiederum als Basisstrom des ersten Transistors, z. B. Tl, dient. Die Schaltungsanordnung
ist in diesem Fall stromführend, d. h., die beiden Transistoren sind leitend.
Ein zweiter Schaltzustand wird eingenommen, wenn keine Kollektorströme fließen und
damit beiden Transistoren kein Basisstrom zugeführt wird, so daß beide Transistoren
gesperrt sind.
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Die Schaltung kann damit auf einfache Weise als einstellbare elektronische
Stromsicherung verwendet werden. Fließt nämlich zwischen den Anschlußpunkten
A und A' über die Reihenschaltung der beiden Transistoren TI und T2
und die dazugehörigen WiderständeR1 und R2 ein vorbestimmter Gleichstrom
i ' so erzeugt diese an den Widerständen R 1
und R 2 jeweils
die Spannung i - R 1 bzw. i - R
2. Diese Spannung zuzüglich der als konstant anzusehenden Basis-Emitter-Spannung
liegt bei leitenden Transistoren auch an den jeweiligen Vergleichselementen und
damit auch an den Basen B an. Steigt nun bei Zunahme des Stromes 1 diese
Spannung an den Widerständen R 1 und R 2 weiter an und erreicht schließlich
den Wert der Vergleichsspannung an den Dioden D 1 und D 2, so können
die Emitterströme der Transistoren nicht weiter zunehmen, und es fließt in zunehmendem
Maße mehr Strom über diese Vergleichselemente und nicht mehr durch die Widerstände
R 1 bzw. R 2. Es wird schließlich ein Zustand erreicht, bei welchem der Hauptstrom
von den DiodenD1 und D2 übernommen wird, so daß die für die Aufrechterhaltung
des leitenden Zustandes der Transistoren erforderlichen Basis- und Kollektorströme
nicht mehr vorhanden sind. Die Schaltanordnung kippt dann in den Sperrzustand. Aus
diesem Sperrzustand kann die Anordnung durch überbrücken der beiden Kollektor-Basis-Sperrschichten
der Transistoren mittels des Schalters S in den leitenden Zustand rückgekippt
werden.
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Die Höhe des Abschaltstromes kann durch Wahl des Widerstandswertes
der beiden Widerstände R 1
und R2 eingestellt werden. Der KondensatorC1
sorgt dafür, daß im Moment des Umkippens das Potential zwischen den beiden Emitterzuführungen
E
erhalten bleibt, so daß die beiden Transistoren eindeutig gesperrt werden.
In Reihe zu dem Schalter S
kann außerdem ein Schutzwiderstand R, geschaltet
sein, der gegebenenfalls durch einen Kondensator C 2 überbrückt sein kann.
Diese Schaltelemente bewirken, daß der beim Schalten des Schalters S im Einschaltmoment
fließende relativ große Strom entsprechend begrenzt wird. Weiterhin können parallel
zu den Dioden D 1 und D 2 Widerstände R 3 und R 4 geschaltet
sein, die ein selbsttätiges Rückschalten der Transistoren vom gesperrten Zustand
in den leitenden Zustand durch eventuelle Restströme der Transistoren verhindern.