DE1538439A1 - Schaltungsanordnung zur Abschaltung stabilisierter Ausgangsspannungen bei Kurzschluss - Google Patents

Description

Sehr♦-Nr. D ·20 Ho,/Ueο

Firma D I EH L, Nürnberg, Stephanatr· 49

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Schaltungsanordnung sur Abschaltung stabilisierter Ausgangs»

spannungen bei Kurzschluß·

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung au? Abschaltung aller vorhandenen stabilisierten Ausgangsspannungen eines Stromveraorgungagerätea bei starker überlastung oder bei Kursschließen der Klemmen einer dieser Ausgangsspannungen, wobei sur Erzeugung jeweils einer stabilisierten Ausgangsspannung ein Serientransistor, dessen Basis über einen Widerstand mit der Spannung an seinem Kollektor oder «it einer geeigneten Hllfaepannung in Verbindung steht, und ein sich an dessen Emitter anschließender Spannungsteiler, an dessen Klemmen die stabilisierte Auegangsspannung abgenommen wird, sowie ein swelter Translator vorgesehen sind, und daß die Basis dieses Transistors mit einem Abgriff des Spannungsteilers, aein Emitter über eine Refeienssspannungsquelle »it der Kalten Klemme des Spannungsteilers und sein Kollektor ait der Basis dea Serientransistors in Verbindung steht, wobei ferner, bei Vorhandensein mehrerer Ausgangsspannungen, eine dieser Ausgange« apannungen eine unabhängige Spannung ist und die anderen, Auagangsapannuagen τοη dieser abhängige Folgespannungen, sind,

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derart, daß der jeder dieser Folgespannungen zugeordnete Serientransistor mit seiner Basis mit der heißen Klemme des Spannungsteilers für die unabhängige Ausspannung in Verbindung steht·

Serartige Schaltungsanordnuhgen sind bereits seit langen bekannt· Es sei auf die Veröffentlichung "Technische Informationen für die Industrie" Heft 18 H vom 8.12*1958, der Firma Valvo GmbH, Hamburg, hingewiesen, in welcher auf Seite in Abbildung 1 eine derartige Anordnung dargestellt ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, ausgehend von einer solchen Schaltungsanordnung und insbesondere von der Zusammenschaltung mehrerer solcher Schaltungsanordnungen zur Erzeugung mehrerer Ausgangsspannungen in einem Stromversorgungsgerät, eine Möglichkeit zu schaffen, um bei Ausfall einer dieser Ausgangsspannungen, beispielsweise durch Kurzschluß oder starker Überlastung, sofort alle Ausgangsspannung elektronisch abzuschalten· Dies ist insbesondere deswegen zweckmäßig, da bei Ausfall einer der Ausgangsspannungen eines Stromversorgungsgerätes häufig jene Bauteile, die zusätzlich noch an einer der anderen Ausgangsspannungen liegen, überlastet oder zerstört werden· Durch die selbsttätige sofortige Abschaltung aller Ausgangsspannungen in der erfindungsgemäßen Weise werden diese Bauteile geschützt.

Die Erfindung löst nun die ilir gestellte Aufgabe zur selbsttätigen Abschaltung von einer oder insbesondere mehreren solcher stabilisierter Ausgangsspannungen dadurch, daß ein Schaltelement vorgesehen ist, das bei starker Überladung oder Kurzschluß der Klemmen einer der Ausgangsspannungen durch ein in der Anordnung selbsttätig erzeugtes Dauersignal durchgeschaltet wird, und damit die Basis des Serientransistors der unabhängigen Ausgangsspannung mit dem allen Ausganssspannungen gemeinsamen Bezugspotential verbindet und dad

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Schaltmittel vorhanden sind, welche nach Beseitigung der atarkgn Überlastung oder des Kurzschlusses und nach entsprechender Befehlsgabe das Schaltelement wieder in die geöffnete Schaltstellung umschalten und dort solange halten, bis sich die Ausgang«Spannungen wieder aufgebaut haben· Gemäß der Erfindung werden also bei starker Überlastung oder Kurzschluß einer Ausgangsspannung alle Ausgangsspannungen sofort abgeschaltet, indem durch das genannte Schaltelement der Serientransistor der unabhängigen Ausgangsspannung gesperrt, wird und als Folge davon auch die von dieser Ausgangsspannung abhängigen weiteren Ausgangsspannungen zusammenbrechen, da deren Serientransistoren bei Verschwinden der unabhängigen - -Auegangsspannung ebenfalls gesperrt werden. Das genannte ™

Schaltelement bleibt nun auch naoh der Beseitigung der äuSertn Störung solange im durchgeschalteten Zustand, bis es einen Befehl von außen erhält, der diesen Schaltzustand wieder aufhebt» Erst dann kennen sich die Ausgangsspannungen, ausgehend Ton der unabhängigen Spannung, nacheinander wieder aufbauen·

Gemäß einer bevorzugten weiteren Ausbildung der Erfindung ist das Schaltelement ale Schalttransistor ausgebildet, der mit seinem Emitter an dem allen Ausgangsspannungen gemeinsamen Bezugspotential und mit seinem Kollektor an der Basis des Serientransistora de:? unabhängigen Ausgangsspannung liegt· Dieser Schalttransistor entzieht also in seinem leitenden a Zustand dem Serientransistor der unabhängigen Ausgangsspannung den Basiestrom und b-iwirkt dadurch die Sperrung des Serientransistors.

Aufgabe, der Schaltmittel is1 es, "diesen- Schalttransistor, der auch nach, der Abschaltung der Ausgingsspannungen durch die ungeregelte,-'Leerlauf gleiche pan nung ständig in leitenden .Zustand gehalten wird, auf einen entsprechenden Befehl von· außen hin kurzzeitig in den gesperrten Zustand zu bringen,

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und ihn so lange in diesem Zustand zu halten» daß sich die Ausgangespannungen durch den nunmehr wieder leitend gesteuerten Serientransietor der unabhängigen AusgangsepannUng aufbauen können· Ist dieser Aufbau beendet, so wird der Bchalttrensistor dann von den AusgangοSpannungen selbst weiterhin in seinem Sperrzustand gehalten.

Zu diesem Zwecke enthalten die Schaltmittel gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung einen Transistor, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des Schaltelementes verbunden ist, sowie einen an dem Steuereingang (Basis) dieses Transistor· , liegenden Blindwiderstand» der mit seiner einen Klemme, gegebenenfalls über eine Diode, mit jäem Bteugspotential in Verbindung steht und der ein kurzzeitiges Leitendwerden Ate Transistors auf eine entsprechenden Stromimpuls hin ermöglicht· Sie duroh den Blindwiderstand erzeugbare Zeitverzögerung ist -so bemessen, daß der angesteuerte Transistor solange leitend bleibt, wie der dietiem wiederum naohgeordnete Sohalttransittor in dem gesperrten Zustand gehalten werden muß· Diese Zeitkonstante mufl daher ausreichend sein, damit sioh die Ausgangespannungen aufbauen können, sie darf aber andererseits nioht zu groß sein, damit die Schaltungsanordnung sofort nach Aufbau der Ausgangeopannungan gegen etwaige starke.Überlastungen oder Kurzschlüsse geschützt ist«

Der Blindwiderstand wird aweakmäßjtgerweise durch einen Kondensator sowie gegebenenfalls durch einen zusätzlichen ohmschen Widerstand gebildet, gecr.äß der Erfindung ist es jedoch ebenso-r-gut &uch möglich, eine Spule zu verwenden, welche parallel zur Basis Emitterstrecke des Transistors liegt· Der Befehl ;/<um Wie ietein&ohalten der Ausgang β spannung en nach Beseitigung einer äußeren Störung wird gemäß der Erfihdung;^: dadurch erzeugt, daß im Steuerkreie des Transistors ein , Taster angeordnet ißt der Ia nichtbetätigten Zustand den Blindwiderstand mit seiner zweiten Klemme mit dem Bezügepottn-

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tial verbindet und der in seinem Arbeit8zustand den Blindwideret and mit seiner zweiten Klemme mit einem sich bei Abschaltung der Ausgangsspannungen nicht ändernden Potential verbindet» ' . ·

Wie bereits erwähnt, hält sich der Schalttransistor naoh dem Wiederaufbau der Ausgangsspannungen selbst in seinem . gesperrten Zustand· Dies geschieht gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung dadurch, daß der Steuereingang des Schaltelementes an einem Spannungsteiler liegt, dessen eines Ende an der heißen Klemme einer Ausgangsspannung und dessen anderes Ende auf einem sich bei Abschaltung der Ausgangsspannungen , nicht ändernden Potential li'egt» _t "

Im folgenden sollen diese und noch weitere Merkmale der Erfindung anhand der Zeichnung, die mehrere Ausführungsbeiapielö zeigt, noch näher erläutert werden·

Figur 1 zeigt eine bekannte Schaltungsanordnung, bei der zur Verbesserung des Eegelverhaltens zusätzlich eine ebenfalls bareits bekannte Hilfsspannung verwendet ist*

Figur 2 zeigt die erfindungegemäße Schaltungsanordnung zur Abschaltung einer Ausgangespannung,

Figur 3 zeigt eine ^rfinduigsgemäße Schaltungsanordnung" zur Abschaltung zwiier Auagangsspannungen,

Figur 4 schließlich ^eigt «ine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Abschaltung von drei Ausgangsspannungen»

In Fig» 1 ist eine bekannte Schaltungsanordnung zur Stabilisierung einer Ausgangsspannung gezeigt· Ein Transformator enthält tin« Primärwicklung la und die Sekundärwicklungen Ib wiä 1g« Zur Gleichrichtung der Wechselspannung an der Sekundär*-

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Wicklung 1b dienen eine Diode 2 sowie ein Glättungakondensator 3· Zur Stabilisierung der an den Klemmen des Kondensators vorliegenden pulsierenden Gleichspannung dienen ein Serientransistor 4 sowie ein Hegeltransistor 5· Die stabilisierte Ausgangsspannung U wird an einem Spannungsteiler bestehend aus den Widerständen 6 und 7 abgenommen. Als Basiswiderstand für den Serientransistor 4 dient ein Widerstand 8, zur Erzeugung einer Vergleichsspannung für den Transistor b eine Zenerdiode 9· Als Belastung sei ein veränderlicher Widerstand 10 angenommen· Diese bisher erläuterte Schaltungsanordnung ist bereits voll funktionsfähig zur Stabilisierung einer ungeregelten Gleichspannung, durch die Verwendung einer w zusätzlichen Hilfsapannung ist jedoch die Regelwirkung dieser Schaltungsanordnung noch verbesserungsfähig und ermöglicht die Abgabe einer'noch besser stabilisierten Ausgangsspannung U. Zur Erzeugung dieser Hilfsspannung dienen die zweite Sekundärwicklung 1c des Transformators, eine Diode 11 und ein Kondensator 12 sowie ein Widerstand 13 und eine Zenerdiode U, welche Elemente eine konstante Spannung an den beiden Klemmen dieser Zenerdiode erzeugen» Diese konstante Spannung wird der Baalβ und dem Emitter des Serientransistors 4 zugeführt·

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist nun folgende: Xndert sich die Außgangsspennung U in Sichtung positiver k Werte,— entweder durch Änderung der Belastung oder durch

' Änderung der Spannung an den Klemmen der Sekundärwicklung 1b - , so steigt auch die Spannung am Widerstand 7 des Spannungsteilers und bewirkt hierdurch ein stärkeres Leitendwerden des Transistors 5. Dies wiederum hat zur Folge, daß der Basisstrom für den Serientransistor 4 in stärkerem Maße über den Transistor 5 fließt und damit dec Serientyansia tor 4 weniger stark leitend gemacht wird· Dies hat eine Erhöhung des Kollektor-Emitterwiderstandes dieses Transistors und damit eine Verringerung des Stromes durch diesen Transistor zur Folge. Dieser geringere

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Strom erzeugt am Spannungsteiler 6, 7 einen geringeren Spannungsabfall und wirkt dadurch der ursprünglichen Spannungeänderungen im Sinne einer Stabilisierung der Ausgang·« spannung entgegen.

In Fig« 2 ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung in einer Anordnung.gemäß Pig« 1 zur Erzeugung einer einzigen stabilisierten Ausgangsspannung gezeigt, wobei jedoch die Hilfβspannung bei diesem Auaführungsbeispiel weggelassen wurde» Es sei an dieser Stelle bemerkt, daß mit diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung nur deren grundsätzliche Wirkungsweise erläutert werden soll, daß die Anwendung der | Erfindung in der Praxis jedoch in erster Linie auf die Abschaltung von Schaltungsanordnungen mit mehreren Auegangaepannungen gerichtet εein wird· Bei der letztgenannten Anwtn-. dung bietet die Erfindung auch insofern besondere Vorteiler''' da der Aufwand zur Abschaltung einer Ausgangespannungpraktlaoh genau ao hoch ist wie zur Abschaltung von zwei oder drei solcher Ausgangsspannungen·

Mit den Bezugszeiehen 21 bis 29 sind in Figur 2 die bereite anhand der Fig. 1 erläuterten Elemente bezeichnet. Als Schaltelement zum Sperren dee Transistors 24 dient ein Söhalttransistor 5.0, zum Aneteuern dieses Schalttransistors 30 zur Wiedereinschaltung dex* Ausgangs spannung dient ein Transistor 31· " Der.Transistor 32 dient als Inverter und hat nur die Aufgabe, für den Schalttraneißtor 30 ein Signal mit der richtigen Polarität zu erzeugen*. Die Wi-derstende 33 und 34 bilden einen Spannungsteiler- und .geiben .ein in seiner Größe von der Au3gangespannang abhängige.β Signal.aa die Basis des Inverters 32 abj der Widers$:a8.d ,35. bildet zusa'jaicen mit dem Kollektor-Emitterstand desrlnyertera 32,ebenfalls einen Spannungsteiler und dient;zur,vAnst.euerung des Schalttranßistora 30. Die Ansteuerunf des Transistoro 31 erfolgt über einen Kondensator 36 ur.d einen

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Taster 37» der in seinem Ruhezustand den Kondensator 36 kurzschließt· Zum Schutz des Kondensators 36 und des Transistors 31 ist ein kleiner Schutzwiderstand 38 vorgesehen· Bei Betätigung verbindet der Taster 37 den Kondensator 36 mit dem positiven Pol der ungeregelten Gleichspannung«und bewirkt dadurch, daß ein positiver Impuls solange an die Basis des Transistors 31 gelangt, bis der Kondensator 36 sich voll aufgeladen hat· Die Diode 31a hat die Aufgabe, zu verhindern, daß an die Basis des Transistors-31 eine unzulässig negative Spannung angelegt wird.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung dient zur Abschaltung " der Ausgangsspannung U-, wenn an den Ausgangsklemmen eine starke überlastung oder ein Kurzschluß, eintritt. Die erfindungegemäße Schaltungsanordnung kann jedoch eine langer andauernd« Überlastung des Stromversorgungsgerätes, die jedoch noch «tit entfernt ist von einom Kurzschluß, nicht überwachen· Zu di«e«M Zweck« kann daher eine Schmelzsicherung 39 vorgesehen werden, welche bei einer andauernder überlastung dee Stromvereorgung·- geräte· anspricht·

Ea sei angenommen, daß die Transistoren 24 und 25 leitend eeien und an den Klemmen des Spannungsteilers 26 und 27 ein« A"~3angsspannung U- ansteht. Die Transistoren 30, 31 sind t gesperrt, der Transietor 32 ist leitend, der Taster 37 befindet sich in seiner Ruhestellung und der Kondensator 36 ist somit entladen· Bricht jetzt die Ausgangdspannung U₁ aufgrund einer starken überlastung cder eine-y Kurzschlusses zusammen, so nimmt auch die Spannung am Spannungsteiler 33, 34 in gleichem Maße ab, was dazu führt, da'* dar Transistor 32 zunehmend gesperrt wird· Dies bedeutet hin-wiederum, daß das Kollektorpotential dieses Transistors ansteigt und ein Leitendwerden des Schalttransistors 50 bewirkt« Dieser wird soweit in den leitenden Zustand gesteuert, daß er einen geringeren Kollektor«·

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Emitterwiderstand aufweist als der Transistor 25 und damit dem Serientransistor 24 in starkem Maße den Basisstrom entzieht· Der Transistor 24 wird vollständig gesperrt und bewirkt somit eine Abschaltung des Verbrauchers an den Klemmen der Ausgangespannung U₁ von dem Stromversorgungsgerät· An den Klemmen des Kondensators 23 "bleibt die Ie erlauf gleichspannung Jedoch bestehen und bewirkt, daß über den Widerstand 35 ständig ein postitives Potential an der Basis des Schalttransistors 30 bestehen bleibt und dieser somit im leitenden Zustand gehalten wird. Ist der Kurzschluß oder die starke Überlastung nun beseitigt, so wird der Taster 37 kurzzeitig in seine Arbeitsstellung gebracht und ermöglicht ein Aufladen des M

Kondensators 36. Bis dieser Kondensator aufgeladen ist, liegt jedooh ein positives Potential an der Basis des Transistors 31» welches diesen leitend steuert und bewirkt, daß an die Basis de· Schalttransistor3 30 ein Sperraignal gegeben wird. Sobald der Transistor 30 gesperrt ist, fließt wieder Basistrom in den Serientransietor 24, wodurch dieser leitend gesteuert wird; die Auegangsspannung an den Klemmen des Spannungsteilers 26 und 27 kann sich wie*er aufbauen» Mit dem Anwachsen der Ausgangsspannung U^ auf ihren vollfn positiven Wert steigt auch das Potential am Spannungsteiler 33» 34 und damit auch an der Basis des Invärters 32· letzterer wird wieder leitend gesteuert und legt nunmehr ebenfalls ein Sperrpotential an die Basis des Schalt transistors 30. Mit der immer stärkeren ' Aufladung des Kondensators *>6 wird das Potential an der Basis des Transistors 31 imner nielriger, was schließlich zu einem vollständigen Sperren dieses Transistors führt· Dae Ausgangssignal dieses Transistors, welches an sich den Schalttransistor 30 wieder In den leitenden Zustand steuern würde» kann sich jedoch an 3?r Basis dies33 Transistors nicht mehr auswirken, da letztere durch den Inverter 32 auf Sperrpotentlal gehalten wird· Wird jetzt der Taster 37 wieder in seine »■*·'"".■' Ruhelage gebracht, so entlädt sich der Kondensator, 36- und

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die Schaltungsanordnung befindet sich wieder in ihrem ursprünglichen Ausgangszustand·

Wie bereits erwähnt» muß die Diraensionierung des Steuerkreises für den Transistor 31 so gewählt werden, daß die Aufladung des Kondensators 36 einerseits so langsam erfolgt, daß der Transistor 31 solange in dem leitenden Zustand gehalten wird, daß sich die Ausgangsspannung U₁ wieder aufbauen kann, andererseits daß aber die Aufladung beendet sein muß, ehe durch eine etwaige sofort auftretende neue Störung an den Klemmen der Ausgangsspannung der Schalttransistor 30 wieder in den leiten- * den Zustand gesteuert werden muß·

Die Schaltungsanordnung gemäß Pig. 3 erzeugt zwei stabilisierte Ausgangs spannungen, und zwar erne positive und eine negative Spannung. Zur Erzeugung der positiven Ausganrjsspannung dienen die bereits aus der Pig. 2 bekannten Element^ welche mit 41 bis 49 bezeichnet sind; zur Erzeugung der negativen Ausgange· spannung dienen in analoger Weise die Elemente 41 und 52bis 59· Die Bauelemente gemäß der Erfindung sind mit 60 bis 70 bezeichnet, wobei im Unterschied zu der Ausführung gemäß Pig. kein Inverter-Transistor und kein Kollektorwiderstand für diesen mehr erforderlich sind. Dies hat seine Ursache darin, daß der Spannungsteiler 69, 70 zwischen einem positiven und ) negativen Potential angeschaltet ist, im Gegensatz zu der Ausführung von Pig. 2, bei welcher der Spannungsteiler 32, 35 nur zwischen einem positiven und dem Nullpotential liegt· Hieraus ergibt sich, daß am Abgriff des Spannungsteiler 69, bereits ein Potential der richtigen Polarität zum Leitendsteuern des Transistors 60 bei Zusammenbrechen einer Ausgangespannung auftritt. .

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispi.el ist wiedei' sine Hilfsspannung vorgesehen, welche in der bereits beschriebenen Weise durch die Elemente 41d und 71 bis 74 erzeugt wird·

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Die Ausgangsspannung U₁ soll als die unabhängige Spannung betrachtet werden, die Ausgangsspannung U₂ soll infolgedessen die Folgespannung darstellen. Erfindungsgemäß muß daher der Schalttransistor 60 immer im Steuerkreis des Serientransistors 44 der unabhängigen Ausgangsspannung liegen. Die Hilfsspannung wird immer an die.Basis und den Emitter dieses Serientransistors der unabhängigen Ausgangsspannung gelegt. Das Abhängigkeitsverhältnis der Spannung U₂ von der Spannung IL ergibt sich daraus, daß die Basis des Serientransistors 54 für die Ausgangsspannung U₂ über einen Widerstand 58 an dem Emitter des Serientransistors .44 der Ausgangsspannung U... liegt. Bei Verschwinden der Ausgangsspannung U. wird daher wegen des dann gesperrten Serientransistors 54 zwangsläufig auch die Ausgangsspannung U₂ zusammenbrechen. Der bereits anhand der ?i£, 1 erläuterte Stabilisierungsvorgang für die Ausgangsspannung verläuft bei der Aus gangs spannung U₂ in ganz analoger ',",eise zu dem der Ausgangsspannung U₁*

Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun folgendes Es sei wieder angenommen, daß die Transistoren 44, 45 und 54 und 55 leitend sind, d. h. daß also die Ausgangsspannung U- und U₂ vorhanden sind. Die Transistoren 60 u. 61 sind infolgedessen gesperrt und der Kondensator 66 ist über den in Ruhestellung befindlichen Taster 67 entladen. Bricht jetzt beispielsweise die Ausgangsspannung U₂ wegen einer starken überlastung oder eines Kurzschlusses zusammen, so wandert das Potential der unteren Klemme des Widerstandes 70 von einem negativen Wert auf den Wert 0. Dies bedeutet aber, daß an der Basis des Schalttransistors 60 das Potential ansteigt, wodurch dieser Transistor leitend wird und dem Serientransistor 44 in der schon beschriebenen Y/eise den Basisstrom entzieht. Nunaehr wird der Serientransistor gesperrt und in der Folge davon bricht die Ausgangsspannung U₁ zusammen. Damit wandert das Potential

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am Emitter des Serientransistors 44 von einem positiven Wert zum Wert 0 und das Potential an der Basis des Serientransistors 54 wird entsprechend negativer. Dadurch v/ird der letztere Transistor ebenfalls gesperrt, und die Ausgangsspannung Ü2 verschwindet. Das Stromversorgungsgerät ist an seinen Ausgängen abgeschaltet.

Ist die äußere Störung behoben, so wird der Taster 67 kurzzeitig in seine Arbeitsstellung*gebracht und damit über den Kondensator 66 ein positives Potential an die Basis des Transistors 61 angelegt. Dieser wird leitend und legt ein Sperrpotential an die Basis des Transistors 60. Sobald dieser gesperrt ist, erhält der Serientransistor 44 wieder Basisatrom und die Ausgangsspannung U- kann sich wieder aufbauen. Gleichzeitig mit dem Anwachsen des positiven Potentials an dem Widerstand 46 wird auch das Potential an der Basis des Serientransistors 54 positiver, wodurch dieser wieder in, .den leitenden Zustand gesteuert wird und damit ein Wiederaufbauer, der Auεgangsspannung U_? ermöglicht. Währenddessen wurde'der ■ Sondensator 66 immer mehr vollgeladen und der Transistor 61 wird nunmehr wieder gesperrt. Sein Ausgangssignal kann sich jedoch an der Basis des Transistors 60 nicht mehr auswirken, da inzwischen der Widerstand 70 wieder an negativem Potential liegt und an der Basis des Schalttransistor3 60 ein Sperrpotential erzeugt.

Würde hingegen die Ausgangespannung U. aufgrund äußerer Belastung zusammenbrechen, so würde in der Folge davon der Serientransistor 54 gesperrt werden und damit die Ausgangssparmung U„ zusammenbrechen» In der Folge davon würde das Potential an der Basis dos Schalttransistors 60 entsprechend in Richtung positiver Werte wandern und diesen Transistor leitend steuern, wodurch letztere in der schon bekannten Weise

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dem Serientransistor 44 den Basis3trom entzieht und ihn dadurch sperrt· Die Anordnung ist also so getroffen, daß zum Leitendsteuern des Schalttransistors 60 erst die Ausgangsspannung Ug verschwinden muß, gleichgültig ob an den Klemmen der Ausgangsspannung. U.. oder an den Klemmen der Ausgangsspannung U~ ei^ne zu starke Belastung aufgetreten war«

In Pig· 4 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, mit welchem insgesamt drei Ausgangsspannungen in der erfindungsgemäßen Weise überwacht werden. Die Bauelemente zur Erzeugung der stabilisierten Ausgangsspannung U- sind mit 81b und 82 bis 89, die Bauelemente zur Erzeugung der negativen Ausgangsspannung U₂ sind mit 81c und 92 bis 99 (|

und die Bauelemente zur Urzeugung der positiven Ausgangsspannung U, sind mit 81d und 102 bis 109 bezeichnet. Die Bauelemente zur !Realisierung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind mit 110 bis 120 und die Bauelemente zur Erzeugung der hier ebenfalls vorgesehenen Hilfαspannung sind mit 81e und 121 bis 124 bezeichnet. Die Ausgangsspannungen Up und U, sind Folgespannungen der unabhängigen Ausgangsspannung U-. Dies ist schaltungsmaßig dadurch verwirklicht, daß die Serientransistoren 94.und 104 dieser beiden Ausgangsspannungen Up und U, über die Widerstände 98 und 108 am Emitter des Serientransistors 84 der Ausgangsspannung U₁ liegen.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung stellt eine Kombi- " nation aus den Anordnungen der Figuren 2 und 3 dar. Um Bauteile mit gleicher Wirkung leichter erkennen zu können, sind in allen drei Figuren die Bauteile, die einander entsprechen, mit gleicher Einerstelle bezeichnet· Man erkennt beispielsweise, daß der Schalttransistor 110 und der Transistor 111 in gleicher V/eise angeordnet sind, wie die Transistoren 60 und 61 in Fig. 3 bzw. 30 und 31 in Fig. 2. Zur Überwachung der positiven Ausgangs spannung U-, mußten außerdem noch Bauelemente verwendet werden, wie sie spezifisch zur überwachung der positiven Ausgangespannung U₁ in Fig, 2 notwendig waren. Hier ist

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insbesondere der Inverter 112 zu nennen, welcher über eine Diode 115' an dem Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor des Transistors 111 und der Basis des Schalttransistors 110 liegt. Dieser Inverter hat wieder die gleiche Aufgabe wie der Inverter 32 in Fig. 2, nämlich ein Potential erzeugen, welches zum leitendsteuern des Schalttransistor3 110 geeignet ist· Als Blindwiderstand wurde bei diesem Ausführungsbeispiel anstatt feines Kondensators eine Spule 116 gewählt. Um mit ihr die gleiche Wirkung zu erzielen wie mit einem Kondensator, mußte sie, anstatt in Reihe zu der Basis des Steuertransistors 111» parallel zu dessen Basis-Emitterstrecke geschaltet werden. Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist aufgrund der ausführlichen Beschreibung der Wirkungsweise der anderen Ausführungsbeispiele ohne weiteres verständlich. Bei iusaramen«- brechen der Spannung U. werden aufgrund der Tatsache, daß di-3 Spannungen Up und U- iOlgespahnungen der Spannung U^ sind, zuerst diese Spannungen durch Sperren der Serientraftsistoren 94 und 104 abgeschaltet, wobei gleichzeitig das Potential am Widerstand 120 in Richtung gegen 0 wandert und •damit ein Leitendwerden des Transistors 110 verursacht. Zusätzlich wandert das positive Potential am Widerstand 113 in Richtung geringerer Werte und verursacht dadurch ein Sperren des Inverter—Transistors 112· Dies wiederum bewirkt über die Diode 115 * ebenfalls ein positiver werdendes Potential an der Basis des Schalttransistors 110.

Brechen hingegen zuerst entweder die Ausgangsspannung Up oder die Spannung U, zusammen, so wird in der soeben beschriebenen Weise zunächst der Schalttransistor 110 leitend gs-3teuert und damit dem Serientransistor 84 der Ausgangsspannung U- der Basi3strom entzogen, sodaß letzterer Transistor gesperrt wird. Die3 hat ein Zusamo.enbrech.en der Ausgangsspannung U- zur Folge und dieses wiederum, über die Widerstände 98 und 108, ein Sperren der Serientransistoren 94

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und 104 und damit ein Verschwinden der Ausgangsspsnnungen U« und U,. ·

Aus dem bisher Gesagten kann man folgende, allgemeine Regel für die Kotwendigice it der Verwendung eines Inverters tilden. is sei dabei im Folgenden nur die Hede von Transistoren des npn-Leitfähigkeitstyps, Für Transistoren des pnp-Typs gilt analog das Gleiche, wobei jedoch statt positiver, negative Spannungen und umgekehrt verwendet werden müssen· Sollen nur positive Ausgangsspannungen überwacht werden, so muß für jede Au8gang3spannung ein dieser zugeordneter Inverter vorgesehen werden, welcher entsprechend den Invertern 32 und 112 geschaltet werden muß»Dies ergibt sich daraus, daß bei der , f überwachung der positiven Spannung bei deren Zusammenbrechen ein negativer werdendes Potential entsteht, welches zuia luitendsteuern eines npn-Transistors jedoch nicht geeignet ist und daher die Zwischenschaltung eines Inverters erforderlich macht· Sollen positive und negative Ausgangsspannungen in der erfindungsgemäßen Weise überwacht werden, so ist für alle negativen Ausgangsspannungen kein Inverter erforderlich, während für alle positiven Ausgangsspannungen, mit Ausnahme der ersten positiven Spannung, welche zweckmäßigerweise als unabhängige Spannung gewählt wird, jeweils ein Inverter erforderlich ist, der in der in Pig» 4 gezeigten weise (Inverter 112) geschaltet werden muß. g

Schließlich wäre noch darauf hinzuweisen, daß der Taster 37 bzw. 67 bzw· 117 erfindungsgemäß nicht zwangsläufig notwendig ist· Man kann beispielsweise die Verwendung eines solchsn Tasters dadurch umgehen, daß man die Kondensatoren 36 bzw. bzw. die'Spule 117 an den positiven Pol der Leerlaufgieiehspannung bzw. der Hilfsspannung anlegt,und daß man vor jedem neuen Einschalten der Ausgangsspannungen nach einer äußeren Störung durch starke Überlastung oder Kurzschluß jeweils kurzzeitig den Netzstecker des Stromversorgungsgerätes zieht.

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Beim Wiederanschalten des Netzes entsteht dann an dem Blindwiderstand 36 bzw. 66 bzw. 116 ebenfalls ein positives Auegangssignal wie bei dem Betätigen des Tasters.

Es wurde im Vorstehenden immer von einem Serientransistor gesprochen, der bei der Stabilisierung einer Ausgangsspannung notwendig ist. Es kann jedoch selbstverständlich diesem Serientransistor in bekannter Weise an seiner Basis eine Kaskade von weiteren Transistoren vorgeschaltet sein, wobei die Ansteuerung der Kaskade dann an der Basis des ersten Transistors erfolgt. Die Erfindung wird jedoch von dieser weiteren Ausgestaltung nicht beeinflußt.

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Claims (1)

1. Patentansprüche:

   Schaltungsanordnung zur Abschaltung aller stabilisierten Ausgangsspannungen eines Stromversorgungsgerätes bei starker Überlastung oder bei Kurzschließen der Klemmen einer dieser Ausgangsspannungen, wobei zur Erzeugung jeder stabilisierten Ausgangsspannung ein Serientranaietor, dessen Basis über einen Widerstand entweder mit der Spannung an seinem Kollektor oder einer geeigneten anderen Spannung in Verbindung steht, und ein sich an dessen Emitter anschließender Spannungsteiler, an dessen Klemmen die stabilisierte Ausgangsspannung abgenommen wird, sowie oln zweiter Transistor vorgesehen sind, wobei die Basis des letzteren mit einem Abgriff des Spannungsteilers, sein Emitter mit der kalten Klemme- des Spannungsteilers und sein Kollektor mit der Basis des Serientransistors in Verbindung steht, wobei ferner, bei Vorhandensein mehrerer Ausgangispannungen, eine dieser Ausgangsspannungen eine unabhängige Spannung ist und die anderen Auogangaspannungen von dieser abhängige Jolgespamiungen sind, derart, daß der jeder lieser Folgeapannungen zugeordnete Seri.entra113.if3tor mit seiner Baals nit der heißen Klemme des Spannungsteilers für die unabhängige Ausgangsspannung in Verbindung'steht, dadurch gekennzeichnet, daß Όin Schaltelement(30; 60; 110) vorgesehen ist, das bai ™ starker Überlastung oder Kurzschluß der Klemmen einer der Au3gangäspaiinungen (U₁, U_n U~) durch ein in der Anordnung selbsttätig erzeugtes Eauersignal durchgeschaltet wird und damit dia Basis des Serientransistors- (24j 44·;, 8.4) der unabhängigen'Ausgangsapannung (I/|) mit dam allen Ausgangs spannungen gemeinsamen Beaugep'otential verbindet und daß Schaltmittel ■(31 j 36j'61j 66/ 11.1» 116) vorhanden sind, welche nach Beseitigung der starken Überlastung oder des Kurzschlusses und nach <:#.taprec.henier Befehlsr^bs das Schaltelement (30; 60j 110)

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   in die geöffnete Schaltstellung umschalten und dort solange halten, bis sich die Ausgangsspannungen wieder aufgebaut haben·

   2, Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet« daß das Schaltelement (30; 66j 110) ein Schalttransistor ist,

   3· Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor (30; 60; 110) mit seinem Emitter an dem allen Ausgangsspannungen gemeinsamen Bezugspotential und mit seinem Kollektor an der Basis des Serientransistora (24; 44; 84) der unabhängigen Ausgangsspannung liegt» 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltmittel einen Transistor (31J 61 j 111) dessen Ausgang mit dem Steuereingang des Schaltelementes (30; 60; 110) verbunden iet, .sowie einen an dem Steuereingang (Basis) dieses Transistors liegenden Blindwiderstand (36; 66; 116) enthalten, der mit seiner einen Klemme, gegebenenfalls über eine Diode,(31a, 61a, 111a) mit dem Bezugspotenfcial in Verbindung steht und der ein kurzzeitiges Leitendwerden des Transistors (31; 615 111) auf einen entsprechenden Stromimpuls hin ermöglicht»

   5» Schaltungoanordnung nach Anspruch 4t dadurch gekennzeichnet, daß der Blindwiderstand durch einen Kondensator, (36» 66) sowie gegebenenfalls durch einen !zusätzlichen ohmschen Widerstand (38,. 68) gebildet wird,

   6, Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Blindwiderstand durch eine Spule (116) gebildet wird, welche parallel zur Basis-Emitterstrecke des Transistors (111) liegt, wobei der Spule gegebenenfalls ein ohmscher Widerstand (118) vorgeschaltet ist.

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   7· Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Steuerkreis des Transistors (31; "61; 111) ein Taster (37; 67, 117) angeordnet ist, der im nichtbetätigten Zuetand den Blindwiderstand (36; 66; 116) mit seiner zweiten Klemme mit dem Bezugspotential verbindet und der in seinem Arbeitazustand den Blindwiderstand mit seiner zweiten Klemme mit einem sich bei Abschaltung der Ausgangsspannungen nicht ändern·!- den Potential verbindet,

   8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuereingang des Schaltelementes (30; 60; 110) an einem Spannungsteiler (32, 35; 69, 70; 119, 120) liegt, dessen eines Ende an einer Klemme einer Ausgangsspannung und deesen anderes Ende auf einem sich bei 'Abschaltung der Ausgangsspannungen nicht änderndem Potential liegt.

   9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, deü bei Vorhandensein von mindestens je einer positiven und negativen Ausgangsspannung der Spannungsteiler (69, 70; 119, 120) zwischen dem Kollektor des Serientransistors (npn-Typ) (44; 84) einer positiven Ausgangsspannung (U-) und dem heißen Ende des Spannungsteilers (56; 57; 96, 97) einer negativen Ausgangsspannung (U₂) liegt, wobei eine der beiden Spannungen die unabhängige Ausgangsspannung (U^) sein muß.

   10. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Transistoren des npn-Typs (pnp-Typs) als Schaltelemente und bei Erzeugung von nur positiven, (negativen) Ausgangsspannungen soviele Inverter (32) an den Verbindungspunkt zwischen Kollektor und Basis der beiden Transistoren (30; und 3I) angeschaltet sind wie verschiedene Ausgangsspannungen vorhanden sind, wobei jeder dieser AusgangGspaxinunsen ein Inverter zugeordnet ist.

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   11. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 3 und 9»-dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Transistoren des npn-Typs (pnp-Typs), und bei Erzeugung vori^positiven (negativen) und m-negativen (positiven) Ausgangsepannungen n-1 Inverter (112) an den Verbindungspunkt zwischen Kollektor und Basis der beiden Transistoren (110) und (111) angeschaltet sind, wobei jeder der abhängigen positiven (negativen) Auegangsspannungen ein Inverter zugeordnet ist·

   12« Schaltungsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Inverter einen Transistor (32; 112) gleichen I^itfähigkeitstyps wie die beiden Transistoren (30, 31; 110, 111) enthält, wobei der Kollektor des Inverters an dem Verbindungspunkt zwischen dem Kollektor und' der Basis der beiden Transistoren (30, 31» 110, 111), wobei sein Emitter auf dem Bezugspotential liegt und wobei seine Basis über einen Widerstand (33} 113) ^mi^ der heißen Klemme jener A-agangsspannung (U₁, U*) in Verbindung steht, der er zugeordnet ist.

   13· Schaltungsanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß im HauptStromkreis für jede Ausgangsspannung, insbesondere am Kollektor oder Emitter des Serientransistors jeder Ausgangsspannung, eine Schmelzsicherung (39) zur Überwachung geringer Überlastungen angeordnet ist.

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