DE1764713A1

DE1764713A1 - Circuit arrangement for current limitation

Info

Publication number: DE1764713A1
Application number: DE19681764713
Authority: DE
Inventors: Johann Mattfeld
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1968-07-24
Filing date: 1968-07-24
Publication date: 1971-10-07

Description

"Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung" Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung des durch die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors fließenden Stromes."Circuit arrangement for current limiting" The invention relates to a Circuit arrangement for limiting the through the collector-emitter path of a Transistor flowing current.

In elektrischen Geräten, in denen Transistoren und vor allem auch Leistungstransistoren.unterschiedlichen Strombelastungen ausgesetzt sind, ist in vielen Fällen eine Begrenzung der Kollektor- bzw, Emitterströme auf Maximalwerte unbedingt erforderlich, um beispielsweise eine Zerstörung der Transistoren oder der mit diesen möglicherweise in Serie geschalteten Verbraucher durch einen überhöhten Stromfluß zu vermeiden. Eine derartige Aufgabe stellt sich beispielsweise bei stabilisierten Netzgeräten, wo durch Kurzschlüsse oder bei zu starker Belastung der über die Kollektor-Emitterstrecke des Längstransistors eines Aolchen Gerätes fließende Strom unzulässig hohe Werte annehmen kazLi@.In electrical devices where transistors and, above all, also Power transistors, which are exposed to different current loads, is in in many cases a limitation of the collector or emitter currents to maximum values absolutely necessary, for example, to destroy the transistors or the consumers possibly connected in series with them by an excessive To avoid current flow. Such a task arises, for example, with stabilized Power supplies, where due to short circuits or excessive load on the collector-emitter path of the series transistor of a device of this type are inadmissibly high values accept kazLi @.

Die Begrenzung des durch die Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors fließenden Stromes wird nun erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Basis-Emitterstrecke dieses ersten Transistors ein zweiter Transistor entgegengesetzter Polarität derart parallelgeschaltet ist, daß@die Emitteranschlüsse beider Transistoren an einem-gemeinsamen Schaltungspunkt liegen und der Kollektor des zweiten Transistors mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist. Außerdem sind Mittel vorgesehen, die an den zweiten Transistor eine von der Größe dexs zu begrenzenden Stromes abhängige Steuerspannung liefern.The limitation of the by the collector-emitter path of a transistor flowing current is now according to the invention thereby achieved that the base-emitter path of this first transistor is a second transistor opposite Polarity is connected in parallel in such a way that @ the emitter connections of both transistors lie at a common node and the collector of the second transistor is connected to the base of the first transistor. In addition, funds are foreseen the current to the second transistor, which is to be limited by the magnitude dexs, is a function of the current Supply control voltage.

Unt ^ Transistoren unterschiedlicher,-Polarität sind hierbei Transistoren zu versehen die sich in ihrer Zonenfolge unterscheiden. Ist beispielsweise als erster Transistor ein Transistor vom p-n-p-Typ vorgesehen so wird als zweiter Transistor einer vom n-p-n-Typ verwendet und umgekehrt.Und ^ transistors of different polarity are here transistors which differ in their zone sequence. For example, be the first A transistor of the p-n-p type is provided so as the second transistor one of the n-p-n type is used and vice versa.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung besteht darin, daß sie trotz ihres einfachen Aufbaus eine äußerst wirksame Begrenzung des durch den ersten Transistor fließenden Stromes ermöglicht, was vor allem auf den durch den erfindungsgemäßen Aufbau bedingten inversen Betrieb des zweiten Transistors und dessen daraus resultierenden niedrigen Kollektor-Emitterrestspannung zurückzuführenIst. Die Steuerspannung für den zweiten Transistor wird bei der Erfindung am zweckmäßigsten an einem Widerstand abgegriffen, der zumindest von einem Teil. des zu begrenzenden Stromes durchflossen wird und zweckmäßigerweise variabel ausgebildet ist, um den Einsatzpunkt, bei dem die erfindungsgemäße Strombegrenzung wirksam wird, auf eine vorgegebene Stromstärke einstellen zu können. Der Widerstand zur Gewinnung der Steuerspannung liegt dabei beispielsweise parallel zur Basis-Emitterstrecke des zweiten Transistors.The particular advantage of the circuit arrangement according to the invention consists in that, despite its simple structure, it is an extremely effective limitation of the allows current flowing through the first transistor, which is mainly due to the inverse operation of the second transistor caused by the structure according to the invention and its resulting low collector-emitter residual voltage is due. The control voltage for the second transistor becomes the most appropriate in the invention tapped at a resistor that at least part of it. of to be limited current flows through and expediently designed to be variable is to the point of use at which the current limitation according to the invention becomes effective, to be able to adjust to a given amperage. The resistance to extraction the control voltage is, for example, parallel to the base-emitter path of the second transistor.

Eine wirkungsvolle Begrenzung des über die Kollektor-Emitterstrecke des ersten Transistors fließenden Stromes durch die erfindungsgemä. Schaltung ist dann sichergestellt, wenn der zweite Transistor aus dem gleichen Halbleitermaterial wie der erste Transistor besteht, oder wenn für den ersten Transistor ein Germanium--und für den zweiten Transistor ein Siliziumtransistor verwepdet wird.An effective limitation of the collector-emitter path of the first transistor flowing through the inventive. Circuit is then ensured if the second transistor is made of the same semiconductor material how the first transistor exists, or if for the first transistor a germanium - and a silicon transistor is used for the second transistor.

Der Aufbau und die Wirkungsweise der vorliegenden Erfindung sei nun in Verbindung mit der Figur an einem AusfÜhrungsbeispiel :. er erläutert.Let us now see the structure and operation of the present invention in connection with the figure on an exemplary embodiment:. he explains.

Die Figur zeigt die Anwendung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnurig in einer Schaltung zur Spannungsstabilisierung! wo- bei der durch den Längstransistor 1 dieser Schaltung fließende Strom durch den zusätzlichen Transistor 2 entgegenge= ,setzter Polarität auf einem Maximalwert begrenzt wird. Der Transistor 2 liegt mit,aeiner Kollektor-Emitterstrecke parallel zur Basis-Emitterstrecke des Transistors 1, wobei die Emitteranschlüsse -,der Transistoren miteinander verbunden sind und der Kollektor des Transistors 2 an die Basis des Transistors 1 angeschlossen ist. Zur G -rinnung einer von dem zu begrenzenden Stromabhängigen Regelspannung ist ein Widerstand 3 vorgesehen, der von dem Emitterstrom des Transistors 1 durchflossen wird und parallel zur Basis-Emitterstrecke des Transistors 2 liegt, Steigt nun beispielsweise infolge einer zunehmenden Bela::tung der Schaltung an'ihren Ausgangsklemmen 4 und 5 der Emitter-Strom des Transistors 1 an,, so erhöht sich auch die am Widerstand 3 abfallende Spannung. Bei Erreichen eines bestimmten Spannungswertes wird der Transistor (' leitend, so daß durch die nunmehr niederohmige Kollektor-Emitterstrecke dieses Tran-sistors die Basis-Emtterspannung des Transistors 1 und mit ibr auch der Stromfluß durch diesen Transistor auf einen noch zulässigen Maximalwert begrenzt wird.The figure shows the application of the circuit arrangement according to the invention in a circuit for voltage stabilization! whereby the current flowing through the series transistor 1 of this circuit is limited to a maximum value by the additional transistor 2 of opposite polarity. The transistor 2 has a collector-emitter path parallel to the base-emitter path of the transistor 1, the emitter connections -, of the transistors being connected to one another and the collector of the transistor 2 being connected to the base of the transistor 1. A resistor 3 through which the emitter current of the transistor 1 flows and is parallel to the base-emitter path of the transistor 2 is provided, for example as a result of an increasing load on the circuit, to generate a control voltage that is dependent on the current to be limited 'The emitter current of transistor 1 is applied to its output terminals 4 and 5, so the voltage drop across resistor 3 also increases. When a certain voltage value is reached, the transistor ('becomes conductive, so that the base-emitter voltage of the transistor 1 and with ibr also the current flow through this transistor are limited to a still permissible maximum value by the now low-resistance collector-emitter path of this transistor.

Der noch verbleibende Teil der in der Figur gezeigten Schal-tung, bestehend aus den Widerständen 6 bis 9, dem äonderisator 1o, dem Transistor 11 sowie der als Vergleichsspannungs- quelle verwendeten Zenerdiode 12, dient ausschließlich zur Gewinnung einer von der Spannung zwischen den Ausgangsklemmen 4 und 5 abhängigen Regelspannung zur Ansteuerung des Transistors 1. Bei diesem im Aufbau und Wirkungsweise an sich bekannten Schaltungsteil wird die am Brückenwiderstand 9 stehende Spannung mit der Spannung an der Zenerdiode verglichen und dann mit der Differenz zwischen beiden Spannungen über den Verstärkertransistor 11 der wirksame Widerstand der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 1 so eingestellt, daß sich zwischen den Klemmen 4 und. 5 eine konstante Spannung ergibt. Diese Spannung ist unabhängig von der an den Eingangsklemmen 13 und 14 angebotenen Spannung und der Belastung an den Klemmen 4 und 5, solange der durch die Belastung fließende Strom unter dem Wert bleibt, der eine Sperrung des Transistors 1 durch die erfindungsgemäße Strombegrenzungsschaltung auslöst.The remaining part of the circuit shown in the figure, consisting of the resistors 6 to 9, the equalizer 10, the transistor 11 and the Zener diode 12 used as a reference voltage source, serves exclusively to obtain one of the voltage between the output terminals 4 and 5 dependent control voltage to control the transistor 1. In this circuit part, which is known per se in structure and mode of operation, the voltage at the bridge resistor 9 is compared with the voltage at the Zener diode and then with the difference between the two voltages via the amplifier transistor 11 the effective resistance of the Collector-emitter path of transistor 1 set so that between terminals 4 and. 5 results in a constant voltage. This voltage is independent of the voltage offered at the input terminals 13 and 14 and the load on the terminals 4 and 5, as long as the current flowing through the load remains below the value that triggers the blocking of the transistor 1 by the current limiting circuit according to the invention.

Claims

P a t e n t a-n s p r ü c h e 1) Circuit arrangement for limiting of the current flowing through the collector-emitter path of a transistor, thereby characterized in that the base-emitter path of this first transistor is a second Opposite polarity transistor is connected in parallel in such a way that the emitter connections both transistors.are at a common circuit point and the collector the second transistor is connected to the base of the first transistor, and that apart from (-on means are provided which are connected to the second transistor one of the Supply the control voltage dependent on the current to be limited.

2) Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that a Resistance is provided, which is at least part of the current to be limited is traversed.

3) Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the resistance lies between the base-emitter path of the second transistor: 4 @ S4: Hal tuns arrangement according to one of claims I to 3, there- , @ :: °; : @ Gekezinzeit> hrl (, - t that they are part of one of his -4 @ @f -arigssvoltage regulated power supply, and that there de @ Transstor the series transistor of this power supply unit t @ 14 et.. which at the base also has the output voltage r control voltage is supplied :. . @) S-: posture arrangement according to one of claims 1 to 4, there-. shower marked that both transistors are made of the same Semiconductor material exist. y 6) form arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the first transistor from German niam and the second transistor is made of silicon.