DE1613803C - Überlastungsschutzschalteinrichtung - Google Patents

Description

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klemmen 12 und 13 wird die gleichzurichtende 13 zugeführt. Diese Eingangswechselspannung ge-Wechselspannung angelegt, während an den Aus- langt auch über den Widerstand 34 zu den Dioden 31 gangsklemmen 18,19 die stabilisierte Ausgangsgleich- und 32, welche die Eingangswechselspannung bespannung abnehmbar ist. Dabei liegt an der ,Aus- grenzen, so daß hierdurch eine rechteckförmige Imgangsklemme 18 das positive und an der Ausgangs- 5 pulsspannung entsteht. Die Diode 31 ist auf die klemme 19 das negative Potential der Ausgangsgleich- Spannung der Vergleichsspannungsquelle U_v bezogen, spannung. Zwischen den Ausgangsklemmen 18 und 19 Die rechteckförmige Impulsspannung wird differenliegen ein Elektrolytkondensator 22 und parallel dazu ziert, und zwar an dem Differenzierglied, das sich aus eine Reihenschaltung dreier Widerstände 23, 24 und dem Kondensator 33 und den Widerständen 23, 24 25. Der Widerstand 25 ist als Stellwiderstand ausge- io und 25 des zwischen den Ausgangsklemmen 18 und bildet und liegt mit seinem Abgriff und einem Pol an 19 liegenden Spannungsteilers ergibt. Dabei werden dem zu der Ausgangsklemme 19 führenden Teil des das Impulsdach und der Impulsgrund in eine Kon-Strompfades 20. Von dem Strompfad 11 ist ein Elek- densatorentladungskurve umgeformt. Der Kondentrolytkondensator 26, dessen positiver Pol an dem sator 30 dient zur Einstellung der Neigung des Im-Verbindungspunkt von Thyristor 10 und Widerstand 15 pulsdaches und gleichzeitig zur gleichen Einstellung 17 liegt, zum zweiten Strompfad 20 geschaltet, wo des Impulsgrundes. Diese differenzierte Impulsspansein negativer Pol mit dem zu der Eingangsklemme nung liegt an der Basis des Steuertransistors 28, 13 führenden Teil des Strompfades 20 verbunden ist. dessen Arbeitspunkt so eingestellt ist, daß erst nach

Die Steuerelektrode des Thyristors 10 ist über halber Impulsbreite die schrägen Impulsdächer den

einen Kondensator 27 zu dem Kollektor eines Steuer- ao Steuertransistor 28 periodisch in den stromführenden

transistors 28 geschaltet. Der Kollektor des pnp- Zustand steuern. Am Kollektor des Steuertransistors

Steuertransistors 28 ist über einen Widerstand 29 mit 28 entstehen dabei positive Steuerimpulse, die über

dem zu der Eingangsklemme 13 führenden Teil des den Kondensator 27 der Steuerelektrode des Thyri-

Strompfades 20 verbunden. Die Basis-Emitter-Strecke stors 10 zur Zündung zugeleitet werden. Der Thyri-

des Steuertransistors 28 ist durch einen Kondensator 25 stör 10 ist nur im Bereich der positiven Halbwellen

30 überbrückt. Der Emitter des Steuertransistors 28 der gleichzurichtenden Wechselspannung gezündet,

ist einerseits zum positiven Potential einer Vergleichs- während er im Bereich der negativen Halbwellen

Spannungsquelle Uv und andererseits zu der Katode immer gesperrt ist. Durch die Steuerimpulse wird der

einer Diode 31 geschaltet. Die Anode der Diode 31 Thyristor 10 aber immer wieder im Bereich der posi-

ist mit der Katode einer Diode 32 verbunden, deren 30 tiven Halbwellen gezündet.

Anode mit dem zu der Eingangsklemme 13 führen- Ändert sich die Ausgangsgleichspannung an den den Teil des Strompfades 20 verbunden ist. Der Ver- Ausgangsklemmen 18 und 19, so wird diese Spanbindungspunkt dieser beiden Dioden 31, 32 ist einer- nungsänderung über den Abgriff des Spannungsteilers seits über einen Kondensators 33 zu der Basis des (Widerstände 23, 24, 25) der Basis des Steuertran-Steuertransistors 28 und andererseits über einen 35 sistors 28 zugeleitet. Steigt z. B. die Ausgangsspan-Widerstand 34 zu dem zu der Eingangsklemme 12 nung an, dann wird die Spannung an der Basis des führenden Teil des Strompfades 11 geschaltet. Die Steuertransistors 28 positiver, so daß die Impuls-Basis des Steuertransistors 28 ist zu dem Verbin- dächer den Steuertransistor 28 später in den stromdungspunkt der Widerstände 23 und 24 geführt. führenden Zustand steuern. Dadurch setzt aber auch

In der Schalteinrichtung 2 ist ein" npn-Schalttran- 40 beim Thyristor 10 der Zeitpunkt der Zündung später sistor 40 mit seinem Emitter einerseits zu dem zu der ein. Der Zeitraum, innerhalb dessen Strom über den Ausgangsklemme 19 führenden Teil des Strompfades Thyristor 10 fließt, wird damit kleiner, so daß damit 20 und andererseits zum negativen Pol der Ver- der Anstieg der Ausgangsgleichspannung ausgeregelt gleichsspannungsquelle Uv geschaltet. Von dem zu wird. Bei einem Abfall der Ausgangsgleichspannung der Ausgangsklemme 18 führenden Teil des Strom- 45 sind die Verhältnisse entsprechend umgekehrt,
pfades 11 führt eine Reihenschaltung dreier Wider- Die Schalteinrichtung 2 zum Schutz gegen Überstände 41, 42 und 43 zu dem zu der Eingangsklemme lastungen wird durch den Spannungsabfall gesteuert, 13 führenden Teil des Strompfades 20. Der Verbin- der an dem in den Strompfad 20 eingeschalteten dungspunkt der Widerstände 41 und 42 ist über einen Widerstand 21 abfällt. Bei normaler Belastung ist der Elektrolytkondensator 44, dessen positiver Pol an 50 Basis des npn-Schalttransistors 40 eine gegenüber diesen Widerständen liegt, zu der Basis des Schalt- seinem Emitter positive Spannung zugeleitet, so daß transistors 40 geschaltet. Die Basis des Schalttransi- der Schalttransistor sich im stromführenden Zustand stors ist außerdem über einen Widerstand 45 zu dem befindet. Dadurch fließt von der Hilfsspannungs-Verbindungspunkt der Widerstände 42 und 43 ge- quelle U_n über die Widerstände 48 und 47 sowie schaltet. Von diesem Verbindungspunkt führt ein 55 über den Schalttransistor 40 ein genügend großer Elektrolytkondensator 46 zu dem Kollektor des Strom, so daß durch den Spannungsabfall des Wider-Schalttransistors 40 und von dem Kollektor dieses Standes 48 die Schaltdiode 49 in Sperrichtung vorge-Schalttransistors eine Reihenschaltung zweier Wider- spannt ist. Die Basisspannung des Steuertransistors 28 stände 47 und 48 zu dem positiven Pol einer Hilfs- wird daher über die Schaltdiode nicht beeinflußt.
Spannungsquelle U₁₁. Der negative Pol der Hilfs- 60 Bei unzulässig hohem Strom im Verbraucher steigt Spannungsquelle U_fI ist mit dem positiven Pol der der Spannungsabfall des in den Strompfad 20 ein-Vergleichsspannungsquelle U_v verbunden. Von dem geschalteten Widerstandes 21 so weit an, daß der Verbindungspunkt der Widerstände 47 und 48 ist Schalttransistor 40 gesperrt wird. Der Strom aus der eine Schaltdiode 49, die mit ihrer Anode an diesen Hilfsspannungsquelle fließt daher jetzt über den Widerständen liegt, zu der Basis des Steuertransistors 65 Widerstand 48, die Schaltdiode 49 in den Spannungs-28 geschaltet. teiler (Widerstände 23 bis 25). Hierdurch wird die

Der Stabilisationsschaltung 1 ist die Eingangs- Basisspannung des Steuertransistors 28 so stark posi-

wechselspannung an den Eingangsklemmen 12 und tiv, daß die Impulsdächer den Steuertransistor 28

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nicht mehr in den stromführenden Zustand steuern griff des Spannungsteilers (Widerstände 41, 42 und können. Der Thyristor 10 erhält daher keine Steuer- 43) eine positive Spannung, so daß der Schalttranimpulse mehr und bleibt gesperrt. Im abgeschalteten sistor 40 stromführend wird und damit die Schaltzustand des Thyristors 10 fließt über den in den diode 49 weiter gesperrt bleibt.
Strompfad 20 eingeschalteten Widerstand 21 kein 5 Die Schalteinrichtung 2 bietet einen sehr guten Strom mehr. Der Schalttransistor 40 bleibt aber Schutz für den Thyristor und die angeschlossenen weiterhin gesperrt, da die Ausgangsspannung Null Verbraucher gegen Überlastungen. Die Stromstärke ist und daher zwischen der Basis und dem Emitter im Verbraucher, bei der die Schalteinrichtung 2 den kein Potentialunterschied besteht. Die Abschaltzeit Thyristor 10 sperrt, kann durch eine Änderung des hängt von der Größe des Elektrolytkondensators 46 io Widerstandes 21 oder des Widerstandes 43 eingeab, sie kann durch eine entsprechende Bemessung stellt werden. Wesentlich ist die Sperrung des dieses Kondensators auf den gewünschten Wert ein- Steuertransistors 28 über die Schaltdiode 49 durch gestellt werden. eine vom Verbraucher abgeleitete Spannung.

Eine Wiedereinschaltung kann durch einen posi- Beim Zusammenbrechen der Ausgangsspannung tiven Spannungsstoß auf die Basis des Schalttransi- 15 infolge eines Schlusses, z. B. eines Schlusses im stors 40 oder durch einen negativen Spannungsstoß Elektrolytkondensator 22, schaltet die Schaltemrichauf die Anode der Schaltdiode 49 erzielt werden. Im rung 2 auch sicher ab, obwohl kein unzulässig hoher gezeichneten Ausführungsbeispiel ist die Wiederein- Strom fließt. In diesem Fall sorgt die zusammenschaltung durch kurzzeitiges Abschalten der Netz- brechende Basisspannung des Schalttransistors 40 spannung erreichbar. Bei abgeschalteter Netzspan- 20 für die Sperrung des Thyristors 10.
nung entlädt sich der Elektrolytkondensator 46 über Die Schaltungsanordnung eignet sich besonders den Widerstand 47, die Schaltdiode 49 und die gut für ein Stromversorgungsgerät in einem Fernseh-Widerstände 24 und 25. Die Entladungszeit hängt empfänger. Dabei kann z. B. der Widerstand 21, der dabei im wesentlichen von den Widerstandswerten in den Strompfad 20 eingeschaltet ist, entfallen und der erwähnten Widerstände ab, sie bewegt sich etwa 25 dafür der Spannungsabfall eines Widerstandes an in einem Zeitraum von etwa 100 msec. Beim Wieder- einer besonders gefährdeten Stelle des Fernsehempeinschalten bleibt die Schaltdiode 49 genügend lange fangsgerätes für die Steuerung der Schalteinrichgesperrt, so daß der Elektrolytkondensator 22, der tung 2 verwendet werden. Hierzu eignet sich bezwischen den Ausgangsklemmen 18 und 19 liegt, ge- sonders der Katodenwiderstand der Zeilenendröhre nügend Zeit zum Aufladen hat. Dadurch bekommt 30 in der Horizontalablenkschaltung des Fernsehempauch die Basis des Schalttransistors 40 über den Ab- fangsgerätes.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

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Bei der Gleichrichtung von Wechselspannungen bePatentanspruch: deutet das, daß ein Thyristor nur während einer Halbperiode einer Wechselspannung stromführend und

Uberlastungsschutzschalteinrichtung für ein während der zweiten Halbperiode gesperrt ist. Einem stabilisiertes Stromversorgungsgerät, welches mit 5 Thyristor müssen daher bei der Gleichrichtung von einem impulsgesteuerten Thyristor versehen ist, Wechselspannungen laufend Steuerimpulse zugeführt dem die Zündimpulse über einen Steuertransistor werden. Diese Steuerimpulse lassen sich in bezug auf zugeführt werden und bei der der Thyristor und/ die gleichzurichtende Wechselspannung in ihrer oder die Bauteile des Verbrauchers vor Über- Phasenlage verschieben, so daß hiermit der Zeitpunkt lastungen geschützt sind, bei der ein an einem mit io der Zündung der Thyristoren veränderbar ist. Die dem Verbraucher in Reihe geschalteten Wider- Ausgangsgleichspannung eines Stromversorgungsstand auftretender belastungsstromabhängiger gerätes kann daher durch eine Phasenverschiebung Spannungsabfall beim Überschreiten eines vor- der Steuerimpulse stabilisiert werden,
gegebenen Wertes den Steuertransistor und somit Bei Stabilisationsschaltungen ist es auch bekannt,

auch den Thyristor sperrt, d a d u r c h ge kenn- 15 die Schalteinrichtung zum Schutz des Regelorgans zeichne t, daß der Spannungsabfall am Wider- durch eine vom Verbraucher abgeleitete Spannung stand (21) einen Schalttransistor (40) in den Sperr- zu steuern. Hierzu wird in einen Strompfad des zustand schaltet, daß der Kollektor des Schalt- Stromversorgungsgerätes ein niederohmiger Widertransistors über einen Widerstand (47) und über stand eingeschaltet und der Spannungsabfall dieses eine Schaltdiode (49) mit der Basis des Steuer- 20 Widerstandes zur Steuerung der Schalteinrichtung transistors (28) verbunden ist und diesen somit benutzt.

ebenfalls sperrt, daß am Verbindungspunkt des Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Widerstandes (47) mit der Schaltdiode (49) über stabilisiertes, thyristorbestücktes Stromversorgungseinen Widerstand (48) eine Hilfsspannungsquelle gerät mit einer Überlastungsschutzschaltung zu ver- (U_fl) angeschlossen ist und daß ein Anschluß 25 sehen, die eine Zerstörung von Bauteilen, insbesoneines Kondensators (46) mit dem Kollektor des dere bei der Verwendung in Fernsehempfängern, ver-Schalttransistors (40) verbunden ist und der hindert.

andere Anschluß über einen ersten Widerstand Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei der ein-

(43) an die Eingangsklemme (13) des Widerstan- gangs angegebenen Überlastungsschutzschalteinrichdes (21), über einen zweiten Widerstand (45) an 30 tung dadurch gelöst, daß der Spannungsabfall am die Basis des Schalttransistors und über einen Widerstand einen Schalttransistor in den Sperrzustand dritten Widerstand (42) mit einem in Reihe ge- schaltet, daß der Kollektor des Schalttransistors über schalteten Widerstand (41) an die Ausgangs- einen Widerstand und über eine Schaltdiode mit der klemme (18) angeschlossen ist und daß zwischen Basis des Steuertransistors verbunden ist und diesen dem Verbindungspunkt der Widerstände (41,42) 35 somit ebenfalls sperrt, daß am Verbindungspunkt des und der Basis des Schalttransistors, dessen Emitter Widerstandes mit der Schaltdiode über einen Wideran der Ausgangsklemme (19) liegt, ein Konden- stand eine Hilfsspannungsquelle angeschlossen ist sator (44) angeordnet ist. und daß ein Anschluß eines Kondensators mit dem

Kollektor des Schalttransistors verbunden ist und der 40 andere Anschluß über einen ersten Widerstand an die

Eingangsklemme des Widerstandes, über einen zweiten

Widerstand an die Basis des Schalttransistors und über einen dritten Widerstand mit einem in Reihe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlastungs- geschalteten Widerstand an die Ausgangsklemme anschutzschalteinrichtung für ein stabilisiertes Strom- 45 geschlossen ist und daß zwischen dem Verbindungsversorgungsgerät, welches mit einem impulsgesteuer- punkt der Widerstände und der Basis des Schallten Thyristor versehen ist, dem dje Zündimpulse über transistors, dessen Emitter an der zweiten Ausgangseinen Steuertransistor zugeführt werden und bei der klemme liegt, ein Kondensator angeordnet ist.
der Thyristor und/oder die Bauteile des Verbrauchers Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen

vor Überlastungen geschützt sind, bei der ein an 50 insbesondere darin, daß beim Auftreten einer Übereinem mit dem Verbraucher in Reihe geschalteten lastung die stabilisierte Stromversorgung völlig abge-Widerstand auftretender belastungsstromabhängiger schaltet wird und daß im abgeschalteten Zustand Spannungsabfall beim Überschreiten eines vorgegebe- außer dem Thyristor auch der Schalttransistor und nen Wertes den Steuertransistor und somit auch den der Steuertransistor gesperrt sind.
Thyristor gesperrt. 55 Die Erfindung wird an Hand eines in der Zeich-

Bei Stromversorgungsgeräten ist es bekannt, das nung dargestellten Ausführungsbeispiels näher er-Regelorgan der .Stabilisierungsschaltung gegen Über- läutert.

lastungen zu schützen. Ein Überlastungsschutz ist Das gezeichnete Schaltbild umfaßt eine Stabili-

insbesondere dann erforderlich, wenn als Regelorgan sationsschaltung 1 und eine Schalteinrichtung 2 zum ein steuerbares Halbleiterelement verwendet ist, da 60 Schutz gegen Überlastungen. In der Stabilisierungs-Halbleiterelemente auch bei kurzzeitiger Überlastung schaltung 1 ist ein Thyristor 10 in einen Strompfad 11 zerstört werden können. eingeschaltet. Der Strompfad 11 beginnt bei einer

Es sind Halbleiterventile bekannt, sogenannte Thy- Eingangsklemme 12 und.führt über einen Widerstand ristoren, die neben der Gleichrichtung der Wechsel- 14, eine Drossel 15, den Thyristor IO und einen spannung auch zur Stabilisierung der Ausgangsgleich- 65 Widerstand 17 zu einer Ausgangsklemme

18. Ein spannung dienen. Diese Thyristoren werden durch zweiter Strompfad 20 führt von einer zweiten Ein-Stcuerimpulse gezündet und erlöschen wieder, sobald gangsklemme 13 über einen Widerstand 21 zu einer der Strom einen bestimmten Haltcwert unterschreitet. zweiten Ausgangsklemme

19. An den Eingangs-