DE1613445B1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OVERLOAD AND SHORT-CIRCUIT PROTECTION OF A DC VOLTAGE CONVERTER - Google Patents

CIRCUIT ARRANGEMENT FOR OVERLOAD AND SHORT-CIRCUIT PROTECTION OF A DC VOLTAGE CONVERTER

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DE1613445B1 DE19671613445 DE1613445A DE1613445B1 DE 1613445 B1 DE1613445 B1 DE 1613445B1 DE 19671613445 DE19671613445 DE 19671613445 DE 1613445 A DE1613445 A DE 1613445A DE 1613445 B1 DE1613445 B1 DE 1613445B1
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Description

3 43 4

Siebkette mit der Hauptwicklung 3 und dem Konden- abfalle für den Steuerkreis des Transistors 13 bewirkt. sator5 aufgeladen. Öffnet sich der Schalter!, dann Der Widerstand der Zusatzwicklung4 ist höher beentlädt sich die Siebkette 3/5 über den Lastwider- messen als der der Hauptwicklung 3. Mit einem stand 6, wobei eine Diode 10 die Verbindung zum Regelwiderstand 14 wird der Strom durch diese Gegenpol (Masse) herstellt. Zur Stabilisierung der S Wicklung 4 so eingestellt, daß der Transistor 13 noch Ausgangsspannung ist ein Transsistor 11 vorgesehen, gesperrt ist, wenn der höchstzulässige Laststrom dessen Basis durch die Ausgangsspannung gesteuert durch die Hauptwicklung 3 fließt. Dann sind die wird. Sobald der durch eine Zenerdiode 12 gegebene Gleichspannungsabfälle an den beiden Wicklungen Schwellwert überschritten ist, wird der Transistor 11 nahezu gleich und deren Differenzwert etwa Null, leitend und beeinflußt den Modulator 8 derart, daß io Damit dieser Schwellwert von der Temperatur der sich die Breite der an den Impulsformer 9 abge- Wicklungen unabhängig ist, bestehen nach einer gebenen Impulse vermindert. Ausgestaltung der Erfindung beide Wicklungen ausSieve chain with the main winding 3 and the condensate waste for the control circuit of the transistor 13 causes. sator5 charged. If the switch opens !, then the resistance of the additional winding4 is higher discharged the sieve chain 3/5 over the load resistance than that of the main winding 3. With a stand 6, with a diode 10 connecting to the variable resistor 14, the current is through this Opposite pole (ground) produces. To stabilize the S winding 4 set so that the transistor 13 still Output voltage is provided by a transistor 11, which is blocked when the maximum permissible load current is reached whose base flows through the main winding 3 controlled by the output voltage. Then they are will. As soon as the DC voltage drop across the two windings is given by a Zener diode 12 The threshold value is exceeded, the transistor 11 is almost the same and its difference value is approximately zero, conductive and influences the modulator 8 in such a way that io This threshold value depends on the temperature of the the width of the windings on the pulse shaper 9 is independent, exist after a given impulses decreased. Embodiment of the invention from both windings

Während des normalen Betriebes wird demnach demselben Drahtmaterial oder aus Materialien mit der Transistor 11 die Schaltzeiten des Schalters 2 bei gleichem Temperaturbeiwert für die Widerstandssteigender Ausgangsspannung verkürzen. Bei Über- 15 änderung. Ferner sind nach einer weiteren Ausgelast und im Kurzschlußfall, wenn der Schwellwert staltung der Erfindung beide Wicklungen auch therder Zenerdiode 12 unterschritten ist, ist der Tran- misch miteinander gekoppelt.During normal operation, the same wire material or materials are used the transistor 11 the switching times of the switch 2 with the same temperature coefficient for the resistance increasing Shorten output voltage. In the event of a change. Furthermore, they are busy after another and in the event of a short circuit, if the threshold value arrangement of the invention, both windings also therder Zener diode 12 is undershot, the tran- mix is coupled to one another.

sistor 11 unwirksam, und es stellt sich die maximale Liegt der Laststrom unter dem zulässigen Höchst-sistor 11 is ineffective, and the maximum is the load current is below the maximum permissible

Breite der Schaltimpulse ein. Das führt zur Zer- wert, so überwiegt der Spannungsabfall an derWidth of the switching impulses. This leads to the decomposition, so the voltage drop on the predominates

störung des Transistors 2, der nicht in der Lage ist, 20 Zusatzwicklung 4, und der Transistor 13 ist gesperrt,disturbance of transistor 2, which is not able to 20 additional winding 4, and transistor 13 is blocked,

den Überstrom über lange Zeit auszuhalten. Es ist Wird der Höchstwert überschritten oder tritt einwithstand the overcurrent for a long time. It is exceeded or occurs

deshalb eine Anordnung notwendig, die vom Last- Kurzschluß ein, dann überwiegt der Spannungsabfalltherefore an arrangement is necessary, from the load short-circuit on, then the voltage drop predominates

strom beeinflußt die Schaltzeiten des Transistors 2 an der Hauptwicklung 3, und der Transistor 13 wirdcurrent affects the switching times of the transistor 2 on the main winding 3, and the transistor 13 is

herabsetzt, wenn ein vorgegebener Höchstwert der leitend. Dieser steuert den Impulsformer 9 derart,reduces when a specified maximum value of the conductive. This controls the pulse shaper 9 in such a way,

Belastung überschritten ist. 25 daß die Impulsdauer so weit verkürzt wird oder dessenLoad is exceeded. 25 that the pulse duration is shortened so much or its

Hierzu erhält die Siebdrossel außer der Haupt- Impulse den Schalter 2 so lange nicht erreichen, bis wicklung 3 eine Zusatzwicklung 4 mit gleicher Win- der Strom durch die Wicklung 3 den unzulässigen dungszahl. Die Anfänge dieser beiden Wicklungen Wert unterschritten hat und der Transistor 13 wieder sind miteinander verbunden, und an den Enden der- gesperrt ist. Die Schaltgeschwindigkeit des Transeiben liegt die Basis-Emitter-Strecke eines Tran- 30 sistors 13 ist im wesentlichen durch die Zeitkonstante sistors 13. Auf diese Weise ist der Gleichspannungs- bestimmt, welche die mit dem sehr niedrigen Lastabfall an der vom Laststrom durchflossenen Haupt- widerstand 6 abgeschlossene Siebkette im Überwicklung 3 an dem Transistor 13 wirksam, wobei die lastungsfall aufweist. Jedenfalls ist die Schalt-Zusatzwicklung 4 eine Kompensation der Rest- geschwindigkeit so kurz, daß keine Überströme und welligkeit und, z. B. durch kurzzeitige Überströme 35 Stromflußzeiten durch den Schalter 2 entstehen hervorgerufener, sonstiger induktiver Spannungs- können, die zu dessen Zerstörung führen.For this purpose, the filter throttle does not receive the main pulses until it reaches switch 2 winding 3 an additional winding 4 with the same winding current through the winding 3 is the impermissible application number. The value has fallen below the beginnings of these two windings and the transistor 13 again are connected to each other, and at the ends of the- is locked. The switching speed of the sheaves The base-emitter path of a transistor 13 is essentially due to the time constant sistor 13. In this way the DC voltage is determined, which is the one with the very low load drop at the main resistor 6, through which the load current flows, closed sieve chain in the overwinding 3 effective at transistor 13, the load case having. In any case, the additional switching winding is 4 a compensation of the remaining speed so short that no overcurrents and ripples and, z. B. by brief overcurrents 35 current flow times through the switch 2 arise caused, other inductive voltage, which lead to its destruction.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

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Claims (3)

tellers und den Verbindungspunkt des ersten Wider-Patentansprüche: Standes und der Last derart angeschlossen und die Kollektor-Emitter-Strecke dieses Transistors mit demplate and the connection point of the first cons-patent claims: Stand and the load connected in such a way and the collector-emitter path of this transistor with the 1. Schaltungsanordnung zur Überlast- und Steuerkreis des Wandlers derart verbunden ist, daß Kurzschlußsichenmg eines Gleichspannungs- 5 der Transistor im leitenden Zustand eine Begrenzung Wandlers mit einer Siebdrossel im Laststrom- des Laststroms veranlaßt, wobei das Teilerverhältnis kreis, bei der in Reihe mit der Last ein erster des Spannungsteilers so bemessen ist, daß der Tran-Widerstand geschaltet ist, zwischen dessen von sistor gerade noch gesperrt ist, wenn durch den im der Last abgewandtem Anschluß und dem Laststromkreis liegenden Widerstand der höchstnicht mit diesem Widerstand verbundenen An- io zulässige Laststrom fließt.1. Circuitry for the overload and control circuit of the converter is connected in such a way that Short circuit protection of a direct voltage 5 the transistor in the conductive state a limitation Converter with a filter choke in the load current- the load current caused, the divider ratio circuit, in which a first of the voltage divider in series with the load is dimensioned so that the Tran resistance is switched, between which the sistor is just blocked when the im the connection remote from the load and the resistance lying against the load circuit, the highest not an io permissible load current flows with this resistor. Schluß der Last ein Spannungsteiler aus zwei Eine solche Schaltungsanordnung ist bekanntClosing the load a voltage divider from two Such a circuit arrangement is known Widerständen angeschlossen ist, bei: der ferner (belgische Patentschrift 621 277). Bei dem bekannten die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors an Gleichspannungswandler wird zum Schalten eines im den Abgriff des Spannungsteilers und den Verbin- Laststrompfad angeordneten Schalttransistors ein dungspunkt des ersten Widerstandes und der Last 15 Impulsgenerator verwendet, bei dem die Rückkoppderart angeschlossen-und die Kollektor-Emitter- lung und die Auskopplung der Schaltspannung mittels Strecke dieses Transistors mit dem Steuerkreis eines Übertragers erfolgt. Dieser Übertrager weist des Wandlers derart verbunden ist, daß der unter anderem eine weitere Wicklung auf, an den die Transistor im leitenden Zustand das Verhältnis Kollektor-Emitter-Strecke des genannten, die Stromder Stromflußzeiten zu den Sperrzeiten des 20 begrenzung veranlassenden Transistors über eine Wandlers vermindert, wobei das Teilverhältnis Diode angeschlossen ist. Die Ubertragungswicklungen des Spannungsteilers so bemessen ist, daß der und diese Diode sind so gepolt, daß nach Über-Transistor gerade noch gesperrt ist, wenn durch schreiten des Nennlaststroms die Sperrzeit des im m den im Laststromkreis liegenden Widerstand der Laststrompfad liegenden Schalttransistors vergrößert höchstzulässige Laststrom fließt, dadurch 25 wird. Die Stromflußzeiten dieses Schalttransistors gekennzeichnet, daß der Steuerkreis des sind jedoch konstant.Resistors is connected at: the further (Belgian patent specification 621 277). In the known, the base-emitter path of a transistor to DC voltage converter, a connection point of the first resistor and the load 15 pulse generator is used to switch a switching transistor arranged in the tap of the voltage divider and the connection load current path, in which the feedback type is connected and the collector -Emitting and the decoupling of the switching voltage takes place by means of a link between this transistor and the control circuit of a transformer. This transformer is connected to the converter in such a way that it has, among other things, a further winding to which the transistor in the conductive state reduces the collector-emitter path ratio of the aforementioned, the current of the current flow times to the blocking times of the limiting-causing transistor via a converter , where the dividing ratio diode is connected. The Ubertragungswicklungen of the voltage divider is dimensioned so that and this diode is poled so that after over-transistor is just still locked when the rated load current pass through the blocking time of the m underlying the resistance of the load current path lying in the load circuit switching transistor increases maximum permissible load current flows , which turns 25. However, the current flow times of this switching transistor indicate that the control circuit's are constant. Wandlers und die Verbindung der Kollektor- Ein Nachteil dieser Anordnung besteht darin, daßConverter and the connection of the collector A disadvantage of this arrangement is that Emitter-Strecke des Transistors (13) mit diesem auch im Überlastungsfall infolge der konstanten Steuerkreis derart vorgesehen sind, daß der Tran- Stromflußzeiten ein durch die kleinste vorgesehene sistor (13) im leitenden Zustand die Stromfluß- 30 Schaltfrequenz des Wandlers und die Stromflußzeit zeiten des Wandlers verkürzt, daß die Siebdrossel festgelegter Mindeststrom fließt. Durch den zusätzneben einer HauptwicMung (3) eine Zusatzwick- Hch zur Siebdrossel vorgesehenen ersten Widerstand lung (4) aufweist, welche die gleiche Windungs- als Meßwiderstand im Laststrompfad ist außerdem zahl wie die HauptwieMung (3) hat, und daß als nut einer entsprechenden Verlustleistung und mit erster Widerstand die HauptwicMung (3) und als 35 einem entsprechend hohen Innenwiderstand des mit diesem Widerstand verbundener Widerstand Gleichspannungswandlers zu rechnen,
des Spannungsteilers (4,14) die ZusatzwicMung Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eineEmitter path of the transistor (13) with this also in case of overload due to the constant control circuit are provided in such a way that the Tran current flow times a through the smallest provided sistor (13) in the conductive state, the current flow 30 switching frequency of the converter and the current flow times of the Converter shortens that the filter throttle flows a specified minimum current. Due to the addition of a HauptwicMung (3) a Zusatzwick- Hch to the filter choke provided first resistor (4), which has the same turn as a measuring resistor in the load current path is also number as the HauptwieMung (3), and that as only a corresponding power loss and with the first resistance the main winding (3) and, as 35, a correspondingly high internal resistance of the resistance connected to this resistance DC-DC converter,
of the voltage divider (4,14) the additional winding The object of the invention is to provide a (4) in solcher Polung verwendet ist, daß die auf Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art der einen Seite der beiden WicMungen mitein- anzugeben, bei der die genannten Nachteile vermieden ander verbundenen Wicklungsenden gleichpolig 40 werden. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch sind. erreicht, daß der Steuerkreis des Wandlers und die(4) is used in such a polarity that the circuit arrangement of the type mentioned one side of the two developments should be given, which avoids the disadvantages mentioned at the other connected winding ends are homopolar 40. This is achieved according to the invention are. achieved that the control circuit of the converter and the 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, Verbindung der Kollektor-Emitter-Strecke des Trandadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wick- sistors mit diesem Steuerkreis derart vorgesehen sind, hingen (3, 4) der Siebdrossel aus demselben daß der Transistor im leitenden Zustand die Strom- ä Drahtmaterial oder aus Materialien mit gleichem 45 flußzeiten des Wandlers verkürzt, daß die Siebdrossel ^ Temperaturbeiwert für die Widerstandsänderung neben einer HauptwicMung eine ZusatzwicMung aufbestehen, weist, welche die gleiche Windungszahl wie die2. Circuit arrangement according to claim 1, connection of the collector-emitter path of the Tranda, characterized in that the two wicks are provided with this control circuit in such a way, hung (3, 4) of the filter choke from the same that the transistor in the conductive state the current ä wire material or from materials with the same 45 of the transducer flußzeiten shortened, that the choke ^ temperature coefficient for the change in resistance in addition to a HauptwicMung aufbestehen a ZusatzwicMung has having the same number of turns as the 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, HauptwicMung hat, und daß als erster Widerstand dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wick- die HauptwicMung und als mit diesem Widerstand hingen (3,4) der Siebdrossel thermisch mitein- 50 verbundener -Widerstand des Spannungsteilers die ander gekoppelt sind. ZusatzwicMung in solcher Polung verwendet ist, daß3. The circuit arrangement according to claim 2, has HauptwicMung, and that the first resistor characterized in that the two winding the main winding and as with this resistance hung (3, 4) of the filter choke thermally connected with the resistor of the voltage divider are coupled to each other. Additional winding is used in such a polarity that die auf der einen Seite der beiden WicMungen miteinander verbundenen WicMungsenden gleichpolig sind.the winding ends connected to one another on one side of the two windings are homopolar. " Ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanord-"An embodiment of a circuit arrangement • ~ : ... . . 55 nung gemäß der Erfindung wird nachstehend an• ~ : .... . 55 tion according to the invention is given below Hand eines Prinzipschaltbildes beschrieben.Hand described in a basic circuit diagram. Der über Eingangsklemmen 1 beispielsweise einer Batterie entnommene Strom gelangt über einen elek-The current drawn from a battery via input terminals 1, for example, is passed through an electrical Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- ironischen Schalter 2 und eine aus einer Siebdrossel anordnung zur Überlast- und Kurzschlußsicherung 60 mit einer HauptwicMung 3 und einem Kondensator 5 eines Gleichspannungswandlers mit einer Siebdrossel bestehenden Siebkette an einen Lastwiderstand 6. im Laststromkreis, bei der in Reihe mit der Last Zur Betätigung des elektronischen Schalters 2 dient ein erster Widerstand geschaltet ist, zwischen dessen ein Generator 7, der beispielsweise Sägezahnimpulse von der Last abgewandtem Anschluß und dem nicht erzeugt, die den Schalter 2 über einen Impulsmit diesem Widerstand verbundenen Anschluß der 65 breitenmodulator 8 und einen Impulsformer 9 er-Last ein Spannungsteiler aus zwei Widerständen ange~ reichen.The invention relates to a switching ironic switch 2 and a filter throttle arrangement for overload and short-circuit protection 60 with a main winding 3 and a capacitor 5 a DC / DC converter with a filter chain consisting of a filter chain to a load resistor 6. in the load circuit in which the electronic switch 2 is used in series with the load a first resistor is connected, between which a generator 7, for example sawtooth pulses from the load facing away from the connection and not generated, the switch 2 via a pulse This resistor connected terminal of the 65 width modulator 8 and a pulse shaper 9 er load a voltage divider consisting of two resistors is sufficient. schlossen ist, bei der ferner die Basis-Emitter-Strecke Ist der Schalter 2 geschlossen, so fließt ein Stromis closed, in which the base-emitter path is also closed. If switch 2 is closed, a current flows eines Transistors an den Abgriff des Spannungs- in den Lastwiderstand 6, und gleichzeitig wird dieof a transistor to the tap of the voltage in the load resistor 6, and at the same time the
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