DE1538376A1 - Schutzschaltung fuer die Gleichspannungsversorgung eines elektronischen Geraetes - Google Patents

Description

• Schutzaohaltung tUr die Gleichspannungaver-4orgung einen elektronischen Geräten

  Die Erfindung bezieht sich auf die Schutzaohaltung fur die

  Gleichepannungsvernorgung einen, beispielsweise mit Tran-

  eintoren aungerUnteten, elektronischen Geriteng die die

  Gleichspannungsvernorgung abschaltet, sobald die von ihr So-;

  lieferte Speinegleichspannung einen vorgegebenen maximalen

  Wart Uberschreitet,

  Bei mit Transistoren ausgerUsteten Geräten muß die Abeahal-

  tung in kUrzenter Zeit vor sich gehen, da bekanntlich Tran-

  eintoren innerhalb äußerst kurzer Zeit durch Überspannungen

  beschädigt worden können. Die Anspraohzeit einer Schutzsohal-

  tung muß deshalb weit unter etwa einer Millizekunde liegen.

  Derart kurze Ansproohzeiten sind aber weder durch Sohmelz-

  sicherungen noch mittels einen Relais zu erreichen.

  Andererseits sind praktisch trägheitslon arbeitende Stabili-

  nierung4nahaltungen bekanntgeworden, bei denen z. B. mittels

  eines von einer Zenerdiode gesteuerten Tramiatorn die

  Gleichspannungavernorgung auf einen vorgegebenen maximalen

  Wort stabilisiert wird. Eine bekannte Stabilielerungenahal-

  tung dieser Art Ist Im wesentlichen durch folgende Nerkmale

  gekennzeichnet:

  1, Parallel zu der Spei46gloiohop&unung liegt die Kollektor-

  Emitteretrooko eines Sehalttranaistorn.

  2, In der Zuleitung tUr die Speineglelohuptmung liegt zwisohen.

  der Glolohnpannungavortorgung und der Kollektor-Haltterntrooko

  den Schalttranniator4 ein Vorwiderstand.

  3, Zwischen Basis und Kollektor den Schalttransititorn liegt eine

  In Sperriahtung geschaltete Zenerdiode.

  Nachteilig wirkt sich bei dieser bekannten Schaltung der verhält-

  nienUig groß* Leintungaverlunt an dem Vorwiderictand aus, der

  sich insbesondere bei größerer Leistung den Glelohspannungsver-

  sorStre von beispielsweise dreißig'Watt reoht unliebsam bemerk-

  bar macht; ferner muß der Behalttranzistor entsproohend groß

  dimensioniert seine

  Diese Nachteile worden in der Schutzaohaltung nach der Erfindung

  vormiedenb Die Sohutzuohaltung tat dadurch gekennzeichnet" da

  parallel zu der Speistgleioh»pamung die Kollektor-Smitteretrooko

  einen Tran41stors liegt, dessen Basis mit dem Abgrift einen

  ebenfalls parallel zur Speinegleishapannung liegenden und einen

  spanwingeabhängigen, Widerstand enthaltenden Spannungstellere

  verbunden Ist# wobei der Spännungsteller so dimensioniert tot,

  da# bei Übernahreiten den vorgegebenen maximalen Worte* der

  Speintgleiehnpannungder Kollektör-Emitteretrom den Transistors

  sprunghaft auf einen Wort ansteigt» der die Glolohnpannungaver-

  sorgung kurz*ohliogt.

  Bei der Schutzschaltung nach der Erfindung wird die Kollektor-

  Emitteretrecke den Transistors bei Überspannung der Gleich-

  apannungsvernorgung im Gegensatz zu der bekannten, oben beschrie-

  benen Stabilinierungeschaltung kurzgeschloseen. Es kann dazu

  ein verhältnismäßig sehr klein dimensionierter Transistor ver-

  wendet worden, und en entfällt die große Verlustleistung an dem

  Vorwidemtand, da ein solcher erfindungegemäß nicht zur Verwen-

  dung kommt.

  Wählt man für den Transistor einen Typ den legierten Germanium-

  trannistorn mit einer solchen Dimensionierungg daß der kurz-

  sehließende Kollektor-Emitteretrom Ihn durohlogierti dann wird

  der Innenwiderstand des Transistors so niedrigs daß in kürzester

  Zeit ein praktisch vollständiger Kurzschluß eintritt" so daß die

  Transistoren Im Verbrauchergerät hinreichend sicher gesehUtzt

  sind,

  Als spannungeabhäffliger Widerstand im Spannungsteiler wird

  zweckmäßig eine Zenerdiode verwendet, die in Sperriohtuiig in den

  zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors genehalte-

  ten Abschnitt den Spannungstellers liegt. Der Spannungeteiler'

  ist so dimensioniert, daß die an der Zenerdiede liegende Spannung

  die Dürchbrucheapannung der Zenerdiode erst dann errolohtg wenn

  die Speiaegleichspannung den vorgegebenen mzimalen Wort Uber-

  schreitet-.

  Der durchlegierte Germanluntrannistor ist allerdings ein zweite*

  Mal nicht z»hr zu verwenden und muß ausgewechselt worden. Der

  Preis einen solchen sehr klein dimensionierten legierten Gor-

  maniumtrannistors ist jedoch so niedrig" daß er praktisch nicht

  ins Gewioht-tällt" zumal der Preis der geaohUtzten Transistoren

  ganz wesentlich höher liegt.

  Es wurden mit der Sohutzechaltung nach der Erfindung Versuche

  unter folgenden Bedingungen durohgetührts

  Die norwale Betriebespannung betrug 20 Volt. Die Abschaltung

  sollte unterhalb von 30 Volt erfolgen. Es wurde eine 24 Volt-

  Zenerdiode mit 250 mw maximaler Leistung als apannungsabhängi-

  gor Widerstand im Spamungoteiler verwendet. Die Gleiahapannunge»'

  stromversorgung enthielt einen selbstregelnden Sperrwandler;

  bei Ausfall der Regeleinri chtung wurde eine Spannung von 40 Volt

  im Leerlauf erzeugt. Die Abschaltung der Gleichspannungavernor-

  gung infolge Kurzschluß den Germaniumtrannistorn erfolgte bei

  eao 25 Volt.

  .Weitere Einzelheiten der Schutzschaltung-nach der Erfindung sowie

  deren wirkungeweine soll anhand der Zeichnung an zwei Aus M -

  rungebeiapielen noch etwas näher erläutert worden*

  In Fig.. 1 wird der Speinestrom tUr die Gleichspannungevernorgung

  10 dem Netz oder einem Woohe«latromgenerator entnow»n und Uber

  einen Transfor»tor 17 einen Gleichriohter 13'zugetUhrt. Der

  gleichgerichtet* Strom wird dann In Ublioher Weine Über einen

  Ladekondeneator 15" eine Drosselepule 14 und einem Siebkonden-

  84ter den Aungangeklem»n 1 der Gleichopannungsversorgung 10

  zugeltitet, Parallel zur Speisegleichspannung 1 liegt die

  Kollektor-Emitterntreckt eines legierten Germaniumtran.

  sistors 2, Ebenfalls parallel zur Speisegleichspannung 1 liegt

  ein Spannunge#eiler 8,0 9,9 dessen Mittelabzapfung 6 mit der

  Basis den Transistors 2 verbunden Ist* In dem zwischen Basis 5

  und Kollektor 3 den Transistor* 2 geschalteten Abschnitt 9 den-

  Spannungeteilers liegt eine in Sperriahtung geschaltete Zener-

  diode 7.

  Im Normaltall sperrt die Zenerdiode 7, so daß die Basis 5 den

  Transistors 2 Uber den Widerstand 8 am Emitterpotential liegt*

  Der Widerstand 8 ist so niederchmig gewählto daß ein selbetän-

  diges Aufsteuern den Trannistoiün durch höhere Außentemperatur

  (Ansteigen den Kollektor-Baeinaperretromes und damit Ansteigen

  der Banisagannung) nicht möglich Ist. Im Beispielefall beträgt

  der Widerstand 8 etwa 1 kg. Der Widerstand 9 begrenzt lediglich

  den Ba4isstrom Im durohgeachalteten Zustand, also wann der vor-

  gegeben« maximale Wort der Speinegleichapannung 1 Ubersehritten

  ist, und verhindert dadurch die Überlastung der Zenerdiode 7,

  Die Zenerdiode 7 Ist nur kurzzeitig beansprucht und braucht nur

  den Basiestrom zu liefern.

  Sobald eine Überspannung in der Gleichspannungsversorgung 10 ein-

  tritt, wird die Durchbruchaspannung der Zenerdiode 7 übernehrit-

  ten, so daß ein hoher Banisetrem Uber den Transistor 2 fließt,

  Dadurch steigt der Kollektor-Emitteretrom des legierten Tran-

  nistzre 2 sprunghaft auf einen Wort an" der die Glolohnpannunge-

  versorgurig 10 pri&tiaoh kurzaohliegt,

  In dem AusfUhrungsbeispiel nach Fig, 1 kann nun durch den Kurz-4ohlußatrom Uber den Transistor 2 eine In der Versorgungsleitung liegende Feinsloherung 11 zum Durchsehmelzen gebracht werden, so da# die Gleichspannungsversorgung 10 und der Verbraucher 20 elektriech voneinander getrennt worden.
• Naoh dem AuefUhrungsbeispiel der Fig. 2 kann aber-auch-Uber den Transistor 2 die Gleichspannungsveraorgung 10 kurzgeschlossen worden, ohne daß eine Sicherung zum Durohschmelzen gebracht wird, Eine solche Schaltung Ist z. B. dann zweckmäßig, wenn die Gleichspannungsvernorgung 10 aus einem mit einem OszIllator 12 arbeitenden Gleichspannungswandler 18 besteht, dessen Schwingungen durch den von der Kollektor-Emitterstrecke 3, 4 den Trannistors 2 herbeigeführten Kurzschluß unterdrückt werden.
• Bei diesem Schaltungsbeispiel (Fig. 2) wäre sogar die Einschaltun& einer Sicherung zwischen der Gleichspannungsvernorgung 10 und der Kollektor-Emitteretreckt des Transistors 2 =zweckmäßig# da im Falle der Unterbrechung des Verbraucherstromen beim Durchsehmelzen der Sicherung eine sehr hohe Leerlaufspannung in der Gleichspannungsvereorgung 10 auftritt, die zu Schäden am Spannungewandler 18.oder an anderen elektrischen Bauteilen Innerhalb der Gleichagannungsversorgung 10 führen können. Die Sicherung 21 Ist deshalb bei der Anordnung nach Fig, 2 zwischen der Kollektor-Emitteratrecke den Transistors 2 und dem Verbraucher 20 geschaltet$ so daß sie zwar den Verbraucher vor Überlast schUtzt, jedoch beim Durchsehmelzen die Sohutzschaltung mit dem Transistor 2 sofort wirksam werden läßt, so daß schädliahe Überspannungen, In der Gleichspannungsversorgung in keinem Falle auftreten können,

Claims (1)

1. Patentaii»PrU0he Schutzaohaltung tUr die Gleichspannungsvereorgung eineso beispielsweise mit Transistoren.aungerUsteten, elektroni- schon Geräten, die die Oleiohapannungsvernorgung abschal- totj, aobald'die von Ihr geliefert* SpeisegleIchspannung einen vorgegebenen umtmalen Wort Uberschreitetj, d44M!4 zekom»12hut, daß parallel zu der SpeisogleIchepannung (1) die Kollektor-Emitteretreake Cs 4) einen Transistors (2) liegt, dessen Basis (5) mit den Abgrift (6) einen ebenfalls parallel zur Speinegleioh4p&nnung (1) liegenden und einen apannungeabhgagigen Widerstand (7) enthaltenden spannungsteilers 9) verbunden Ist» wobei der Spannungo- toller (89 9) so dimensioniort ist, daß bei Ubernohreiten des vorgegebenen maximalen Wortes der Spolzogleiohnpannung (1) der Kollektor-Emitterstron den Transistors (2) sprung- -haft auf einen Wert ansteigtx der die Gleichepannungaver- sorguns (10 kurzaohliegt. 2, Sehutzeahaltung nach Anspruch 19 daduroh gekennzeichnet" daß der Transistor (2) ein Ger»nium-Logierung4tran&i4tor mit einer solchen Di»naionieimmg ist, daß der kurzschlit- Sende Kollektor-Emitterstr» (Y, 4) ihn durohlogiert, 3. Sohutzechaltung nach Anspruch 1 oder 2,0 dadurch gekenn- zeichnet, da# wenigstens In einer der Zuleitungen tUr die Speintgleichspannung (1) zwischen der Gleiahapannunge- versMung (10) und der Kollektor-Emitterstreok* den Transistors (2) eine FeinsIcherung (11) liegtp die durch den Kurzschlugetrem der Kollektor-Emitterstrooko den Transistors (2) zum schmelzen gebracht wird. Schutzechaltung nach Anspruch 1 oder 29 dadurch gekonnzeieb- notg daß die Gleiohnpannungsversorgung (10) ein mit einem Onzillator (12) arbeitender Gleichspannungawandler Into dessen Schwingungen durch den von der Kollektor-Emitter- etreake (3, 4) den Transistors (2) herbeigeführten Kurzschluß unterdrUckt worden. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bin dadurch gekennzeichnet, da# der spannungaabhängige Widerstand Im Spannunseteiler 9) eine Zenerdiode Ist" die in Sperrichtung in dem zwischen Basis (5) und Kollektor den Transistors (2) geschalteten Abschnitt (9) den Spannunge- teilers liegt, und daß der Spannungsteiler 9) so dinen- gloniert int" daß-die an der Zenerdiode (7) liegende Spannung die Durchbruchsspannung der Zenerdiode erst dann erreicht, wann die Speiseileichepannung (1) den vorgegebenen maximalen Wort Überschreitet.