DE1255186B

DE1255186B - Protection circuit for a voltage-stabilized power supply device

Info

Publication number: DE1255186B
Application number: DE1963T0024238
Authority: DE
Inventors: Guenter Pause; Otto Mueller
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1963-07-05
Filing date: 1963-07-05
Publication date: 1967-11-30

Description

Schutzschaltung für ein spannungsstabilisiertes Stromversorgungsgerät Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltung für ein spannungsstabilisiertes Stromversorgungsgerät und löst die Aufgabe, solche Geräte unempfindlich gegen stark kapazitive Verbraucherlasten zu machen.Protection circuit for a voltage-stabilized power supply device The invention relates to a protection circuit for a voltage stabilized Power supply device and solves the task of making such devices insensitive to strong to make capacitive consumer loads.

Stromversorgungsgeräte werden zur Umwandlung der aus dem öffentlichen Stromnetz entnommenen elektrischen Energie in eine für den Betrieb empfindlicher elektrischer oder elektronischer Geräte geeignete Form verwendet. Die Ausgangsspannung der Stromversorgungsgeräte ist meist eine Gleichspannung, deren Betrag weitgehend unempfindlich gegen Amplitudenschwankungen der Netzwechselspannung und gegen Änderungen der aus dem Stromversorgungsgerät abgegebenen Stromstärke (des sogenannten Laststroms) sein soll. Dies wird erreicht durch Regelkreise zwischen der Ausgangsspannung als Meßgl ied und dem steuerbaren Innenwiderstand des Stromversorgungsgeräts als Stellglied.Power supplies are used to convert the power from the public Electric energy drawn from the power grid into a more sensitive to operation suitable form for electrical or electronic equipment. The output voltage of the power supply devices is mostly a direct voltage, the amount of which is largely insensitive to fluctuations in the amplitude of the AC mains voltage and changes the amperage output from the power supply device (the so-called load current) should be. This is achieved through control loops between the output voltage as Measuring element and the controllable internal resistance of the power supply device as an actuator.

Der Regelbereich solcher Geräte begrenzt die maximal lieferbare Energie bei Nennspannung. Wird der Laststrom darüber hinaus erhöht, dann sinkt die abgegebene Spannung und eine Überlastungssicherung schaltet den Strom völlig ab, damit der durch das Stellglied des die Spannung stabilisierenden Regelkreises fließende Gesamtstrom nicht zur Zerstörung des Geräts führt. Bei transistorisiertem Gerät ist insbesondere das Stellglied selbst, das von einem Leistungstransistor gebildet wird, gefährdet. Ferner liegt bei kapazitiver Last im Einschaltaugenblick außer dem Kurzschlußstrom auch die gesamte Spannung an diesem Transistor.The control range of such devices limits the maximum energy that can be supplied at nominal voltage. If the load current is increased beyond that, then the output decreases Voltage and an overload protection switch off the current completely so that the Total current flowing through the actuator of the control loop stabilizing the voltage does not lead to the destruction of the device. In the case of transistorized equipment, in particular the actuator itself, which is formed by a power transistor, endangers. Furthermore, in the case of a capacitive load, at the moment of switch-on there is not only the short-circuit current also the total voltage on that transistor.

Es ist bekannt, an der oberen Belastungsgrenze eine Stromregelschleife wirksam werden zu lassen, durch die bei sinkender Ausgangsspannung der Strom begrenzt wird, um eine überlastung des Geräts zu vermeiden. Für stark kapazitive Verbraucherlasten genügt'diese Maßnahme vielfach noch nicht, da die großen Lastströme beim Einschalten des Geräts jedesmal die überlastungssicherung ansprechen lassen.It is known to have a current control loop at the upper load limit to take effect, which limits the current when the output voltage drops to avoid overloading the device. For heavily capacitive consumer loads In many cases, this measure is not sufficient because the high load currents when switching on of the device allow the overload protection to respond each time.

Es ist auch eine Schutzschaltung für Stromversorgungsgeräte mit kapazitivem Verbraucher bekanntgeworden, bei der ein überhöhter Laststrom eine Regelschaltung wirksam werden läßt, die mit einer durch ein RC-Glied hervorgerufenen Verzögerung eine bistabile Kippstufe umschaltet. Dadurch wird ein in der Versorgungsleitung liegender Leistungstransistor gesperrt. Nach Beseitigung des überlastfalles wird die Schaltung durch Rückkippen der bistabilen Stufe mittels einer Taste wieder in Betrieb gesetzt. Bei dieser Schaltung werden zwei vom gesamten Laststrom durchflossene Leistungstransistoren benötigt, von denen der eine zur Strombegrenzung und der andere zur Sparinungsregelung und zur Ab- schaltung des Stromes im überlastfall verwendet wird.A protective circuit for power supply devices with capacitive loads has also become known, in which an excessive load current makes a control circuit effective, which switches over a bistable multivibrator with a delay caused by an RC element. As a result, a power transistor in the supply line is blocked. After the overload has been eliminated, the circuit is put back into operation by tilting the bistable stage back using a button. This circuit requires two power transistors through which the entire load current flows, one of which is used to limit the current and the other to regulate the economy and to switch off the current in the event of an overload.

Durch die Erfindung wird eine Schutzschaltung für spannungsstabilisierte Netzgeräte mit kapazitivem Verbraucher geschaffen, die mitnureinemLeistungstransistor im Laststrompfad auskommt und die keine bistabilen Schaltelemente benötigt.The invention provides a protection circuit for voltage-stabilized Power supply units with capacitive loads created with only one power transistor gets by in the load current path and does not require any bistable switching elements.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine normalerweise gesperrte Transistorstufe vorgesehen ist, die über eineVerstärkerschaltung derart an die Steuerelektrode des Leistungstransistors angeschlossen ist, daß sie bei unter einen bestimmten Grenzwert absinkender Ausgangsspannung den Leistungstransistor nach einer durch das integrierende Netzwerk bestimmten Zeit in Richtung auf kleineren Laststrom beeinflußt, so daß die Ausgangsspannung weiter absinkt, die Wirkung der Transistorstufe sich dadurch vergrößert und schließlich der Laststrom auf diese Weise völlig versiegt.The invention is characterized in that a normally locked Transistor stage is provided, which via an amplifier circuit in such a way to the control electrode of the power transistor is connected, that it is below a certain limit value decreasing output voltage the power transistor after a through the integrating Network influenced so that certain time in the direction of smaller load current the output voltage decreases further, the effect of the transistor stage is thereby increased and finally the load current dried up completely in this way.

Das integrierende Netzwerk gemäß der Erfindung enthält mindestens einen Kondensator, der bei kurzzeitiger, durch kapazitive Verbraucher bedingter überlastung nicht wesentlich aufgeladen wird, während er bei länger dauerndem Betrieb des Geräts an der Belastungsgrenze auf eine das Versiegen des Laststroms bewirkende Spannung aufgeladen wird. Ein Schalter ist weiterhin vorgesehen, der den Kondensator überbrückt und zum Wiedereinschalten des Gerätes nach einer überlastung geschlossen wird. Die Erfindung macht also von der Tatsache Gebrauch, daß kurzzeitige überlastungen wegen der langenTemperaturzeitkonstante demRegelkreis nicht schaden können, so daß die Überlastungssicherung nur anzusprechen braucht, wenn eine länger andauernde überlastung auftritt. Durch geeignete Dimensionierung des Regelkreises zur Begrenzung des Laststroms kann das Gerät so ausgebildet werden, daß praktisch beliebig große kapazitive Lasten ohne Zerstörung des Geräts und ohne Ansprechen der überlastungssicherung anschaltbar werden. Es ist leicht einzusehen, daß dies bei nicht vorhandener Laststrombeg,renzung unmöglich wäre.The integrating network according to the invention contains at least a capacitor, which is used for short periods of time due to capacitive loads overload is not significantly charged, while it does so with prolonged operation of the device at the load limit to cause the load current to dry up Voltage is charged. A switch is also provided that controls the capacitor bridged and closed when the device is switched on again after an overload will. The invention makes use of the fact that short-term Overloads do not damage the control loop due to the long temperature time constant so that the overload protection only needs to respond if one lasts longer persistent overload occurs. By suitably dimensioning the control loop to limit the load current, the device can be designed to be practical Capacitive loads of any size without destroying the device and without responding the overload protection can be switched on. It is easy to see that this would be impossible if there was no load current limitation.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand einer bevorzugten Ausführungsform mit Hilfe der F i g. 1 bis 3 näher erläutert, wobei F i g. 1 ein Blockschaltbild des Regelteils des erfindungsgemäßen Stromversorgungsgeräts, F i g. 2 ein Kennliniendiagramm dieses Geräts und F i g. 3 den vollständigen Stromlaufplan eines Stromversorgungsgeräts gemäß F i g. 1 zeigen.In the following, the invention is illustrated by means of a preferred embodiment with the aid of FIGS. 1 to 3 explained in more detail, where F i g. 1 shows a block diagram of the control part of the power supply device according to the invention, FIG . 2 is a characteristic diagram of this device, and FIG. 3 shows the complete circuit diagram of a power supply device according to FIG. 1 show.

In F i g. 1 ist eine unstabilisierte Gleichspannungsquelle 1 über eine nachfolgend näher zu beschreibende Regelstrecke mit einem Verbraucher 2 verbunden, der die Last des Stromversorgungsgeräts bildet. Durch den Verbraucher 2 fließt ein Laststrom I; die Spannung U am Verbraucher 2 soll in einem möglichst weiten Bereich des Laststroms gleich der Nennspannung sein.In Fig. 1 , an unstabilized DC voltage source 1 is connected to a load 2, which is the load of the power supply device, via a controlled system to be described in more detail below. A load current I flows through the consumer 2; the voltage U at the consumer 2 should be equal to the nominal voltage in the widest possible range of the load current.

Die Regelstrecke enthält ein Stellglied 3, durch das der Laststrom fließt und in dem der Innenwiderstand des Stromversorgungsgeräts verändert wird. Zur üb- lichen Stabilisierung der Ausgangsspannung auf die Nennspannung ist in bekannter Weise ein Meßglied 4 zur Bildung einer Regelspannung abhängig von der Differenz zwischen Nenn- und Istspannung vorgesehen, das zwischen den beiden Ausgangspolen 5 und 6 des Geräts angeschlossen ist. In dem Meßglied wird eine von der Ausgangsspannung U abhängige Regelspannung erzeugt, die nachfolgend in einerVerstärkerkaskade, bestehend aus einem Verstärker 7 und einem Verstärker 8, in eine für die Beeinflussung des Stellglieds 3 brauchbare elektrische Größe umgewandelt wird. Verringert sich also der Lastwiderstand 2, dann versucht die Ausgangsspannung abzusinken, worauf der Innenwiderstand im Stellglied 3 verkleinert wird, so daß bei steigendem Strom im Verbraucher die Nennspannung wieder erreicht wird.The controlled system contains an actuator 3 through which the load current flows and in which the internal resistance of the power supply device is changed. For the usual stabilization of the output voltage to the nominal voltage, a measuring element 4 is provided in a known manner for forming a control voltage depending on the difference between nominal and actual voltage, which is connected between the two output poles 5 and 6 of the device. In the measuring element, a control voltage dependent on the output voltage U is generated, which is then converted in an amplifier cascade, consisting of an amplifier 7 and an amplifier 8, into an electrical variable that can be used to influence the actuator 3. If the load resistance 2 is reduced, then the output voltage tries to drop, whereupon the internal resistance in the actuator 3 is reduced so that the nominal voltage is reached again when the current in the consumer increases.

Zum Schutz des Stellglieds 3, das von diesem Strom durchflossen wird, sind Mittel zur Begrenzung des Laststromes vorgesehen, die aus einer Stromregelschleife gebildet werden. Das Meßglied 9 dieser Schleife bildet eine laststromabhängige Regelgröße, die in einem Verstärker 10 verstärkt und über ein Regelspannungsmischglied 11 dem bereits geschilderten Regelspannungsverstärker 8 zugeführt wird und somit ebenfalls den Innenwiderstand beeinflußt. Diese Regelschleife ist derartig nichtlinear dimensioniert, daß sie nur an der Belastungsgrenze eingreift. Bei über die Belastungsgrenze hinaussteigender Verbraucherlast sinkt also die Ausgangsspannung ohne wesentliche Zunahme des Laststromes stark ab.To protect the actuator 3 through which this current flows, means for limiting the load current are provided, which are formed from a current control loop. The measuring element 9 of this loop forms a load current-dependent controlled variable which is amplified in an amplifier 10 and fed via a control voltage mixer 11 to the control voltage amplifier 8 already described and thus also influences the internal resistance. This control loop is dimensioned non-linearly in such a way that it only intervenes at the load limit. When the consumer load rises above the load limit, the output voltage drops sharply without a significant increase in the load current.

Bei einer bestimmten Unterspannung muß dieser Vorgang abgebrochen werden, da dann keine sichere Gewähr mehr für die Funktionssicherheit der vom Stromversorgungsgerät gespeisten Anlagen besteht. Die dafür nötige überlastsicherung ist in einem weiteren Regelkreis realisiert, der im Meßglied 4 für die Ausgangsspannung eingreift und ebenfalls am Stellglied 3 für den Innenwiderstand endet. Im Meßglied 4 wird zu diesem Zweck eine Regelspannung erzeugt, deren Charakteristik an der Belastungsgrenze nichtlinear ist, d. h., daß bei überschreiten der Belastungsgrenze sprung ausführt. diese Diese Regelspannung Regelspannung einen wird Potential- einem ' weiteren Regelspannungsverstärker 12 über das erfindungsgemäße integrierende Netzwerk 13 zugeleitet und anschließend über ein weiteres Regelspannungsmischglied 14 in die Regelschleife zur Begrenzung des Laststrorns eingeführt.In the event of a certain undervoltage, this process must be terminated, since there is then no longer any reliable guarantee for the functional reliability of the systems fed by the power supply device. The overload protection required for this is implemented in a further control circuit which intervenes in the measuring element 4 for the output voltage and also ends at the actuator 3 for the internal resistance. For this purpose, a control voltage is generated in the measuring element 4, the characteristic of which is non-linear at the load limit, i. This means that a jump occurs when the load limit is exceeded. is one such This control voltage control voltage potential a 'further control voltage supplied via amplifier according to the invention integrating network 13 and 12 then introduced via a further control voltage mixing circuit 14 in the control loop for limiting the Laststrorns.

Wird also das Gerät durch einen zu niederohmigen Lastwiderstand überlastet, dann wird der dadurch bedingte Regelspannungssprung im Integriernetzwerk 13 integriert und führt schließlich über das Mischglied 14, den Verstärker 10, das Mischglied 11 und den Verstärker 8 zu einer Stellgröße, die den Innenwiderstand im Stellglied 3 so erhöht, daß die Ausgangsspannung weiter verringert wird. Dadurch wird die eben erwähnte Regelspannung nochmals vergrößert und führt zu einer weiteren Erhöhung des Innenwiderstandes, zu einem weiteren Absinken der Ausgangsspannung usw., bis Ausgangsspannung und Ausgangsstrom völlig versiegt sind. Der damit erreichte Zustand ist stabil und wird über diese Regelschleife eingehalten, auch wenn die überlastung am Ausgang beseitigt wird.If the device is overloaded by a load resistance that is too low, the resulting control voltage jump is integrated in the integrating network 13 and finally leads via the mixer 14, the amplifier 10, the mixer 11 and the amplifier 8 to a manipulated variable that controls the internal resistance in the actuator 3 so increased that the output voltage is further reduced. As a result, the control voltage just mentioned is increased again and leads to a further increase in the internal resistance, to a further decrease in the output voltage, etc., until the output voltage and output current have completely dried up. The state achieved in this way is stable and is maintained via this control loop, even if the overload at the output is eliminated.

Das Gerät kann in den betriebsfähigen Zustand zurückversetzt werden, indem die Regelschleife geöffnet wird, beispielsweise durch Anlegen einer Fremdspannung an das integrierende Netzwerk 13. Die in dem integrierenden Netzwerk bewirkte Zeitverzögerung ist der zulässigen überlastungsdauer des Geräts, insbesondere des Stellglieds 3, anzupassen. Ist die überlastung durch Zuschalten einer kapazitiven Last nur kurzzeitig übermäßig groß, dann kommt die letzterwähnte Regelstrecke wegen des integrierenden Netzwerks gar nicht erst zum Eingriff; die Spannung an den Ausgangspolen sinkt kurzzeitig stark ab, was jedoch nicht zum Abschalten führt, so daß sich die Lastkondensatoren bei konstantem Strom aufladen-können.The device can be reset to the operational state by opening the control loop, for example by applying an external voltage to the integrating network 13. The time delay caused in the integrating network is to be adapted to the permissible overload duration of the device, in particular of the actuator 3. If the overload is excessively high only briefly due to the connection of a capacitive load, then the last-mentioned controlled system does not even intervene because of the integrating network; the voltage at the output poles drops sharply for a short time, but this does not lead to switch-off, so that the load capacitors can be charged with a constant current.

In F i g. 2 ist ein Kennliniendiagramm dargestellt, das im Prinzip das Verhalten des erfindungsgemäßen Geräts bei Überlastungen anzeigt. An der Abszisse ist der Zeitmaßstab aufgetragen, an der Ordinate die Ausgangsspannung. Die Wirkung des integrierenden Netzwerks offenbart sich in einer Einhüllenden der Abschaltezeitpunkte bei verschiedenen überlastungen, die strichpunktiert gezeichnet ist. Diese Einhüllende tangiert mit der Zeit asymptotisch eine durch die Netzspannung bestimmte Waagerechte. Sinkt die Ausgangsspannung bei kapazitiver Be#-lastung so kurzzeitig unter die Nennspannung Uy, daß die Einhüllende nicht erreicht und überschritten wird, dann schaltet das Gerät nicht ab (Impuls a). Sinkt sie jedoch längerdauernd unter die Nennspannung ab, dann schaltet das Gerät die Last völlig ab (Spannungssprung b). In Fig. 2 shows a characteristic diagram which in principle shows the behavior of the device according to the invention in the event of overloads. The time scale is plotted on the abscissa and the output voltage on the ordinate. The effect of the integrating network is revealed in an envelope of the switch-off times at various overloads, which is shown in dash-dotted lines. Over time, this envelope asymptotically affects a horizontal line determined by the mains voltage. If the output voltage falls short of the nominal voltage Uy with capacitive loading so that the envelope is not reached and exceeded, the device does not switch off (pulse a). However, if it drops below the nominal voltage for a long time, the device switches off the load completely (voltage jump b).

Abschließend wird noch eine praktisch erprobte Schaltung, die nach dem Blockschaltbild gemäß F i g. 1 arbeitet, in Form eines Stromlaufplans an Hand von F i g. 3 kurz geschildert. F i g. 3 enthält ein vollständiges Stromversorgungsgerät ohne die an den Klemmen 5 und 6 anschaltbare Last. Die Gleichstromquelle aus F i g. 1 wird hier wie üblich durch Gleichrichtung der aus dem Stromnetz entnommenneu Wechselspannung gebildet. Dies besorgt ein Transformator15, ein Zweiwegegleichrichter16 und ein Siebglied, bestehend aus Kondensatoren17 und 18, einer Drossel 19 und einem Widerstand 20. Der Transformator besitzt außer der Hauptsekundärwicklung noch eine zweite Sekundärwicklung, deren Spannung gleichgerichtet (Zweiwegegleichrichter 21) und stabilisiert (Zenerdiode 22) als Hilfsgleichspannung für die Regelung dient.Finally, a tried and tested circuit, which is based on the block diagram according to FIG. 1 works, in the form of a circuit diagram on the basis of FIG . 3 briefly described. F i g. 3 contains a complete power supply unit without the load that can be connected to terminals 5 and 6. The direct current source from FIG. 1 is formed here as usual by rectifying the new AC voltage taken from the power grid. This is done by a transformer 15, a two-way rectifier 16 and a filter element, consisting of capacitors 17 and 18, a choke 19 and a resistor 20. In addition to the main secondary winding, the transformer has a second secondary winding whose voltage is rectified (two-way rectifier 21) and stabilized (Zener diode 22) as Auxiliary DC voltage is used for the regulation.

Der Laststrom wird über die dick gezeichneten Leitungen geführt und läuft, wie in F i g. 1 gezeigt, durch ein Strommeßglied mit einem niederohmigen Widerstand 23, ein Stellglied mit einem Leistungstransistor 24, durch den negativen Ausgangspol 5 des Geräts und den positiven Ausgangspol 6 zurück zum Gleichrichter 16. The load current is conducted via the lines drawn in bold and runs as in FIG. 1 , through a current measuring element with a low-resistance resistor 23, an actuator with a power transistor 24, through the negative output terminal 5 of the device and the positive output terminal 6 back to the rectifier 16.

Das Spannungsmeßglied 4 aus F i g. 1 besteht aus einem Differenzverstärker mit den Transistoren 26 und 27, dessen Ausgangsspannung von der Differenz zwischen Nennspannung, die der Spannung an einer Zenerdiode 25 proportional ist, und der Istspannung an den Ausgangspolen 5 und 6 abhängt. Diese Ausgangsspannung wird in einer Verstärkerkaskade mit den Transistoren 28, 29 und 30 verstärkt, die dem Block 7 aus F i g. 1 entspricht. Diese wiederum wirkt über einen Mischtransistor 31 (entsprechend Mischglied 11 aus F i g. 1) und über einen weiteren Regelspannungsverstärker mit dem Transistor 32 (entsprechend Block 8 aus F i g. 1) auf den Leistungstransistor 24.The tension measuring element 4 from FIG. 1 consists of a differential amplifier with the transistors 26 and 27, the output voltage of which depends on the difference between the nominal voltage, which is proportional to the voltage at a Zener diode 25 , and the actual voltage at the output poles 5 and 6. This output voltage is amplified in an amplifier cascade with the transistors 28, 29 and 30 , which the block 7 from FIG. 1 corresponds. This in turn acts on the power transistor 24 via a mixing transistor 31 (corresponding to mixing element 11 from FIG. 1) and via a further control voltage amplifier with transistor 32 (corresponding to block 8 from FIG. 1).

Der Mischtransistor 31 ist im normalen Betriebsbereich des Geräts niederohmig, so daß die Spannungsstabilisierung ohne Störung arbeiten kann. Eine Störung dieser Regelung tritt erst auf an der Belastungsgrenze, wenn nämlich die Regelschleife zur Strombegrenzung wirksam wird. Diese greift, wie erwähnt, an dem Strommeßwiderstand 23 ein, von dem ein Transistor 33 eine Regelspannung ableitet. Diese wird einem weiteren Verstärkertransistor 34 zugeführt, dessen Ausgang schließlich den Steuereingang des Mischtransistors 31 beeinflußt.The mixer transistor 31 has a low resistance in the normal operating range of the device, so that the voltage stabilization can work without interference. A disruption of this regulation only occurs at the load limit, namely when the control loop for current limitation becomes effective. As mentioned, this acts on the current measuring resistor 23 , from which a transistor 33 derives a control voltage. This is fed to a further amplifier transistor 34, the output of which ultimately influences the control input of the mixer transistor 31 .

Dieser Regelkreis arbeitet folgendermaßen: Steigt der Strom im Verbraucher bis an die Belastungsgrenze, dann beginnen die Transistoren 33 und 34 Strom zu führen. Im gleichen Maß erhöht sich der Innenwiderstand des Mischtransistors 31, wodurch auch die Transistoren 32 und 24 hochohniiger werden: Der Innenwiderstand steigt und die Ausgangsspannung fällt bei konstantem Strom ab.This control loop works as follows: If the current in the consumer rises to the load limit, then the transistors 33 and 34 begin to carry current. The internal resistance of the mixer transistor 31 increases to the same extent, as a result of which the transistors 32 and 24 also have a higher level of resistance: the internal resistance increases and the output voltage drops with a constant current.

Der dritte Regelkreis, der die Überlastungssicherung enthält, besteht im wesentlichen nur noch aus einem Transistor 35, dessen Steuerelektrode über einen Widerstand 36 mit dem negativen Ausgangspol 5 verbunden ist. Dieser Transistor wird leitend, wenn die Ausgangsspannung wesentlich unter die Nennspannung abgesunken ist, und wirkt über einen Mischwiderstand 37 auf die Steuerelektrode des Transistors 34 ein, der, wie bereits geschildert, im Regelkreis zur Strombegrenzung liegt. Der Transistor 35 wird so betrieben, daß er völlig gesperrt bleibt, solange die Ausgangsspannung einen bestimmten durch die Zenerdiode 44 vorgegebenen Grenzwert nicht unterschreitet, während er dann kräftig Strom zu führen beginnt. Eine solche Verstärkercharakteristik ist insbesondere bei npn-Transistoren zu finden.The third control circuit, which contains the overload protection, essentially only consists of a transistor 35, the control electrode of which is connected to the negative output terminal 5 via a resistor 36. This transistor becomes conductive when the output voltage has dropped significantly below the nominal voltage, and acts via a mixed resistor 37 on the control electrode of transistor 34, which, as already described, is in the control loop for current limitation. The transistor 35 is operated in such a way that it remains completely blocked as long as the output voltage does not fall below a certain limit value predetermined by the Zener diode 44, while it then begins to carry a powerful current. Such an amplifier characteristic can be found in particular in npn transistors.

Die damit einsetzende Regelwirkung wurde an Hand der F i g. 1 bereits erschöpfend geschildert. Der Endzustand besteht darin, daß der Transistor 24 völlig gesperrt ist und Ausgangsstrom und Ausgangsspannung Null geworden sind.The control effect that is set in has been shown on the basis of FIGS . 1 has already been exhaustively described. The final state is that the transistor 24 is completely blocked and the output current and output voltage have become zero.

Für den Fall einer dauernden Überlastung arbeitet diese dritte Regelschleife wie geschildert, da dann die Wirkung des integrierenden Netzwerkes (Block 13 aus F i g. 1) vernachlässigbar ist. Das integrierende Netzwerk besteht aus dem erwähnten Koppelwiderstand 36 und einem Kondensator 38 großer Kapazität, der einseitig an der Steuerelektrode des Transistors 35 und über die Serienschaltung eines Schalters 39 und eines Gleichrichters 40 an der negativen ungeregelten Gleichspannung liegt. Bei einer kurzzeitigen Überlastung wird der Ausgangsspannungssprung völlig an dem Kondensator 38 aufgefangen, anschließend kann sich dieser Kondensator über einen hochohmigen Widerstand 41 entladen. Nur bei einer länger dauernden Überlastung wird der Kondensator 38 völlig aufgeladen, wodurch eine Spannung zum Steuern des Transistors 35 entsteht, die die erwähnte Regelung verursacht und das ganze Gerät abschaltet. Zum Wiedereinschalten wird lediglich der Schalter 39 kurzzeitig aus seiner Ruhelage gebracht, wodurch der Kondensator 38 über einen niederohmigen Widerstand 42 kurzgeschlossen und somit entladen wird. Hält die Überlastung immer noch an, dann kann der Kondensator wieder geladen werden, sobald der Schalter in seine Ruhestellung zurückgebracht wurde.In the event of a permanent overload, this third control loop works as described, since then the effect of the integrating network (block 13 from FIG. 1) is negligible. The integrating network consists of the coupling resistor 36 mentioned and a capacitor 38 of large capacitance, which is connected on one side to the control electrode of the transistor 35 and via the series connection of a switch 39 and a rectifier 40 to the negative unregulated DC voltage. In the event of a brief overload, the output voltage jump is completely absorbed by the capacitor 38 ; this capacitor can then discharge via a high-resistance resistor 41. The capacitor 38 is only fully charged in the event of a prolonged overload, as a result of which a voltage for controlling the transistor 35 arises, which causes the aforementioned regulation and switches off the entire device. To switch it on again, only the switch 39 is briefly brought out of its rest position, as a result of which the capacitor 38 is short-circuited via a low-resistance resistor 42 and is thus discharged. If the overload persists, the capacitor can be charged again as soon as the switch has been returned to its rest position.

Es läßt sich auch eine äquivalente Schaltung angeben, die umgekehrte Polaritäten und jeweils entgegengesetzte Transistortypen aufweist. Durch die Schaltung gemäß der Erfindung, d. h. durch die erfindungsgemäße Kombination dreier Regelschleifen (zur Spannungsstabilisierung, zur Strombegrenzung und zur Abschaltung bei überlastung) wird das gewünschte Ziel erreicht, große kapazitive Lasten aus Stromversorgungsgeräten zu speisen.An equivalent circuit can also be specified which has reversed polarities and respectively opposite types of transistors. By the circuit according to the invention, i. H. the combination of three control loops according to the invention (for voltage stabilization, current limitation and shutdown in the event of overload) achieves the desired goal of feeding large capacitive loads from power supply devices.

Claims

Claims: 1. Protection circuit for a voltage-stabilized power supply unit for the connection of highly capacitive consumers with a measuring resistor in series with a power transistor in the consumer line for generating a control voltage for current limitation and with an integrating network for E # - generating a voltage that causes the load current to be switched off, d a d urch g e kc nn -draws that a normally blocked transistor stage (35) is provided, which is connected via an amplifier circuit (31, 32) to the control electrode of the power transistor (24) that it is below a certain limit value A falling output voltage influences the power transistor after a time determined by the integrating network in the direction of lower load current, so that the output voltage drops further, the effect of the transistor stage is thereby increased and finally the load current completely dries up in this way.

2. Protection circuit according to claim 1, characterized in that the integrating network contains at least one capacitor which is not significantly charged in the event of brief overload caused by capacitive loads, while it is the drying up of the in the case of prolonged operation of the device at the load limit Load current causing voltage is charged, and that a switch is available that bridges the capacitor and is briefly closed to switch the device on again after an overload. 3. Protection circuit according to claim 1 and 2, characterized in that one of the voltage across the measuring resistor (23) proportional control voltage of the control electrode of a transistor (33) is supplied, that the output electrode of this transistor and the output of the transistor stage (35) with the input of a the amplifier circuit (31, 32) upstream mixer (34) are connected in such a way that when a signal appears at one of the two outputs via the amplifier circuit (31, 32) the power transistor (24) is influenced in the direction of lower charging current.

Publications considered: German Auslegeschriften No. 1 084 820, 1119 986, 1093 886.