DE1463703C - Elektronische Schutzschaltungs anordnung mit selbsttätiger Wieder einschaltung fur ein stabilisiertes Netzgerat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische Schutzschaltungsanordnung mit selbsttätiger Wiedereinschaltung für ein stabilisiertes Netzgerät mit einem im Sinne einer Konstanthaltung der Ausgangsspannung am Belastungswiderstand gesteuerten Regeltransistor und mit einem im Sinne eines Schutzes des Regeltransistors vor einem Überstrom gesteuerten Hilfstransistors, in dessen Basisstromkreis ein von dem Belastungsstrom durchflossener Widerstand und ein weiterer, nicht von dem Belastungsstrom durchflossener Widerstand derart in Serie zueinander geschaltet sind, daß ein von einer Hilfsspannungsquelle gelieferter, durch den weiteren Widerstand fließender Strom an diesem einen Gegenspannungsabfall erzeugt,

ίο der dem von dem Belastungsstrom an dem erstgenannten Widerstand erzeugten Spannungsabfall entgegengesetzt gerichtet ist, und daß der Hilfstransistor beim Auftreten des Überstromes von dem an dem erstgenannten Widerstand erzeugten Spannungsabfall in der Weise leitend gesteuert wird, daß der Belastungsstrom in einem Kippvorgang auf einen wesentlich kleineren- Wert verkleinert und begrenzt wird. Eine solche Schutzschaltungsanordnung ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 152 480). in der Verbraucherzuleitung ist in Reihe mit dem Regeltransistor ein Widerstand eingeschaltet, wobei die an dem Widerstand abfallende Spannung über einen Hilfstransistor verstärkt wird und zur Steuerung de* Regel transistors dient. Zwischen dem Verbindungspunkt des Regeltransistors mit dem Widerstand liegt ein Spannungsteiler, an dessen einem Abgriff die Steuerelektrode des Hilfstransistors liegt. Ein weiterer Abgriff des Spannungsteilers ist über einen Widerstand mit der Netzseite des Regeltransistors verbunden. Diese Schaltungsanordnung verhindert zwar, daß ein vorgegebener Maximalstrom und die maximal zulässige Verlustleistung des Regeltransistors überschritten wird. Sie spricht auch bei Überschreiten des Maximalstromes praktisch trägheitslos an. Im Kurzschlußfalle verschiebt sich jedoch der Arbeitspunkt des Regeltransistors in Richtung auf einen sehr kleinen Strom (Reststrom). Dadurch arbeitet die Schaltungsanordnung instabil, weil sich in diesem Bereich die Temperaturabhängigkeit des Regeltransistors besonders stark bemerkbar macht. Es kann vorkommen, daß die Schaltungsanordnung zwar bei dem richtigen Grenzwert anspricht, bei Unterschreiten dieses Grenzwertes jedoch wegen der inzwischen erfolgten Arbeitspunktwanderung nicht wieder einschaltet. Ein Einschalten erfolgt vielmehr erst bei beträchtlichem Unterschreiten des Grenzwertes, was häufig nur durch Abschalten der angeschlossenen Last zu erreichen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Schaltungsanordnung so zu verbessern, daß eine sichere selbsttätige Wiedereinschaltung des Netzgerätes erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Hilfsspannungsquelle über eine so gepolte Diode mit dem weiteren Widerstand verbunden ist, daß der durch die Diode fließende, den Gegenspannungsabfall erzeugende Strom beim Auftreten eines Überstromes zu Null gemacht wird.
Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Durch das gemäß der Erfindung nach dem Auftreten des Überstromes bewirkte Abschalten der Gegenspannung im Basisstromkreis des Hilfstransistors wird bewirkt, daß der Belastungsstrom, wenn er schlagartig auf einen wesentlich kleineren Wert als den Überstrom verringert wird, dann konstant gehalten wird. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß dieser

Wert des begrenzten Belastungsstromes durch die Dimensionierung der die Begrenzung bewirkenden Bauelemente einstellbar ist; er kann natürlich nur so groß gewählt werden, daß die sich aus dem Produkt dieses Wertes und der an dem Regeltransistor abfallenden Spannung ergebende Verlustleistung einen für den Regeltransistor maximal zulässigen Wert nicht überschreitet. Der Wert des begrenzenden Belastungsstromes kann dabei leicht so groß bemessen werden, daß die selbsttätige Wiedereinschaltung der Schutzschaltungsanordnung ohne die obengenannten Schwierigkeiten erfolgt.

Es ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 156 881) zur Erzeugung der Gegenspannung im Basisstromkreis des Hilfstransistors an Stelle des oben erwähnten weiteren Widerstandes eine ständig in Durchlaßrichtung betriebene Diode zu verwenden. Da die auf diese Weise erzeugte Gegenspannung konstant bleibt, arbeitet der Hilfstransistor zunächst nur wie eine übliche Stromkonstant-Schaltung, d. h., der Belastungsstrom wird auf den Wert des zulässigen Überstroms begrenzt. Um das dadurch mögliche Überschreiten der maximal zulässigen Verlustleistung des Regeltransistors zu verhindern, ist die Basis des Hilfstransistors über eine im Normalfall gesperrte Diodenstrecke mit der Referenzspannung für die Spannungskonstant-Schaltung verbunden. Beim Absinken der Ausgangsspannung unter einen durch die Referenzspannung und die Durchlaßspannung der Diodenstrecke bestimmten Wert wird der Hilfstransistor schlagartig in die Sättigung gesteuert, wodurch der Regeltransistor nahezu gesperrt wird; es fließt dann nur noch ein Reststrom als Belastungsstrom. Dieser geringe Wert des Belastungsstroms kann den Regeltransistor zwar nicht beschädigen; es ergibt sich aber die Unmöglichkeit, mit diesem geringen Strom eine solche Ausgangsspannung zu erzeugen, daß das Netzgerät wieder eingeschaltet wird. Dies kann nur durch einen sehr großen Belastungswiderstand, also letztlich nur durch das Abschalten der Last bewirkt werden. Diese bekannte Schaltungsanordnung ist also nicht für eine selbssttätige Wiedereinschaltung geeignet.

Der Vollständigkeit halber wird noch erwähnt, daß ein Widerstand im Basisstromkreis des Hilfstransistors auch noch bei Schutzschaltungs anordnungen der deutschen Auslegeschrift 1148 638 und 1106 851 bekannt ist. Bei diesen Schutzschaltungsanordnungen fehlt jedoch ebenfalls die erfindungsgemäße Diode, die für ein schnelles Ansprechen der Schutzschaltungsanordnung wesentlich ist.

An Hand von zwei in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen soll die Erfindung näher erläutert werden.

Zur Stabilisierung der von einem nicht dargestellten Netzgerät an Eingangsklemmen 1 und 2 in F i g. 1 gelieferten Spannung dient ein in die eine Zuleitung eingeschalteter Regeltransistor 3, dessen Basis durch eine über einen Widerstand 4 vorgespannte Zenerdiode 5 zum Zwecke der Stabilisierung gesteuert wird. In Reihe mit dem Regeltransistor 3 liegt ein kleiner Widerstand 6, an dem eine Spannung zur Steuerung der Emitter-Basis-Strecke eines Hilfstransistors 7 abfällt. Zwischen dem Emitter des Regeltransistors 3 und der Basis des Hilfstransistors 7 liegt ein Widerstand 8. Die Basis des Hilfstransistors 7 ist über einen Widerstand 9 und eine Diode 10 mit dem Abgriff 11 eines aus Widerständen 12 und 13 gebildeten, zwischen den Eingangsklemmen 1 und 2 liegenden Spannungsteilers verbunden. Der positive Pol der Diode liegt dabei an dem Abgriff 11. Ausgangsklemmen 14 und 15 dienen zum Anschluß eines Last-Widerstandes 16.

Der im Lastkreis fließende Strom erzeugt an dem Widerstände einen dem Strom entsprechenden Spannungsabfall. Über die Widerstände 8,9, die Diode 10 und die Widerstände 12 und 13 erhält die Basisstrecke des Hilfstransistors 7 eine so große gegen den Emitter positive Vorspannung, daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Hilf stransistors 7 gesperrt bleibt. Die einzelnen Schaltelemente sind so bemessen, daß die negative Spannung an dem Widerstand 6 gegenüber der positiven Spannung an dem Widerstände überwiegt, wenn der Arbeitsstrom den Abschaltwert überschreitet, so daß der Hilfstransi- tstör 7 leitend wird. Dadurch wird die Spannung an der Basis des Regeltransistors 3 so geändert, daß der Strom in diesem Transistor verringert wird. Als Folge davon bricht die Spannung an den Ausgangsklemmen 14 und 15 zusammen und damit auch die positive Spannung an dem Widerstände. Ist die Ausgangsspannung auf die am Verbindungspunkt 11 der Widerständel2 und 13 stehende Spannung gesunken, so verschwindet die am Widerstände stehende Vorspannung. Wird die Ausgangsspannung infolge eines sehr kleinen Lastwiderstandes 16 noch kleiner oder infolge eines Kurzschlusses zu Null, so bleibt die Spannung an dem Widerstände praktisch Null, da die Diode 10 nunmehr in Sperrichtung betrieben wird. Der sich einstellende Strom des Hilfstransistors 7 ist nur noch durch die Spannung an dem Widerstand 6 bestimmt, die so groß ist, daß der zuletzt beschriebene Zustand aufrechterhalten wird. Die Spannung an dem Widerstände ist konstant, da die in diesem Schaltzustand wirksamen Schaltelemente eine Stromkonstant-Schaltung bilden.

Die Wiedereinschaltung bei Ansteigen des Last-Widerstandes auf den zulässigen Wert wird allein dadurch bewirkt, daß die Spannung an den Ausgangsklemmen 14 und 15 größer als die Spannung am Verbindungspunkt 11 des Spannungsteilers 12,13 wird. Dann baut sich an dem Widerstand 8 wieder die positive Gegenspannung auf, die zu einem Rückkippen in den Betriebszustand führt. Am Ende dieses Vorganges ist der Hilfstransistor 7 wieder völlig gesperrt. In diesem Falle überwiegt die positive Spannung an dem Widerstand β gegenüber der negativen Spannung an dem Widerstand 6.

Der Abschaltpunkt der Schaltungsanordnung läßt sich mit dem Widerstand 9 und der Rückschaltpunkt mit den Widerständen 12 oder 13 einstellen. Im Falle der Verwendung einer Zenerdiode 10 in F i g. 2 wird diese in Reihe mit dem Widerstand 9 zwischen der Basis des Hilfstransistors 7 und der positiven Leitung angeordnet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Elektronische Schutzschaltungsanordnung mit selbsttätiger Wiedereinschaltung für ein stabilisiertes Netzgerät mit einem im Sinne einer Konstanthaltung der Ausgangsspannung am Belastungswiderstand gesteuerten Regeltransistor und mit einem im Sinne eines Schutzes des Regeltransistors vor einem Überstrom gesteuerten Hilfstransistors, in dessen Basisstromkreis ein von dem Belastungsstrom durchflossener Widerstand und ein weiterer, nicht von dem Belastungsstrom durchflossener Widerstand derart in Serie zueinander geschaltet sind, daß ein von einer Hilfsspannungsquelle gelieferter, durch den weiteren Widerstand fließender Strom an diesem einen Gegenspannungsabfall erzeugt, der dem von dem Belastungsstrom an dem erstgenannten Widerstand erzeugten Spannungsabfall entgegengesetzt gerichtet ist, undttaß der Hilfstransistor beim Auftreten des Überstromes von dem an dem erstgenannten Widerstand erzeugten Spannungsabfall in der Weise leitend gesteuert wird, daß der Belastungsstrom in einem Kippvorgang auf einen wesentlich kleineren Wert verkleinert und begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsspannungsquelle über eine so gepolte Diode (10) mit dem weiteren Widerstand (8) verbunden ist, daß der durch die Diode fließende, den Gegenspannungsabfall erzeugende Strom beim Auftreten eines Überstromes zu Null gemacht wird.

2. Elektronische Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsspannungsquelle ein an der Eingangsspannung liegender Spannungsteiler (12,13) dient.

3. Elektronische Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannungsteilerverhältnis des Spannungsteilers (12,13) so bemessen ist, daß beim Überschreiten einer vorbestimmten Ausgangsspannung die Schutzschaltungsanordnung wieder unwirksam wird und daß zwischen der Diode (10) und dem weiteren Widerstand (8) ein dritter Widerstand (9) liegt, der so bemessen ist, daß die Schutzschaltungsanordnung beim Überschreiten des vorbestimmten Überstromes anspricht.

4. Elektronische Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (10) eine Zenerdiode ist, die zugleich zur Erzeugung der Hilfsspannung dient (F i g. 2).

5. Elektronische Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Zenerdiode und dem weiteren Widerstand (8) ein dritter Widerstand (9) liegt, der so bemessen ist, daß die Schutzschaltungsanordnung beim Überschreiten des vorbestimmten Überstromes anspricht (F i g. 2).