DE1938954A1

DE1938954A1 - Verbesserungen an Strombegrenzerschaltungen

Info

Publication number: DE1938954A1
Application number: DE19691938954
Authority: DE
Inventors: Jones Sidney Charles
Original assignee: British Radio Corp Ltd
Current assignee: British Radio Corp Ltd
Priority date: 1968-07-31
Filing date: 1969-07-31
Publication date: 1970-06-25
Also published as: DE1938954B2; GB1259458A; DE1938954C3

Description

PATENTANWÄLTE 8902 augsburg-göggingen, den 28.7.69

v. EichendorfF- Straße 10

DR. ING. E. LIEBAU _UnserZeichenDr.Lb/r Az 0 B 7695

DlPL. ING. G. LI EBAU ^{IBei Rückantwortbltfeangeben}

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British Radio Corporation Ltd.

284 Southbury Road Enfield, Middlesex/England

Verbesserungen an Strombegrenzerschaltungen

Die Erfindung betrifft Strombegrenzerschaltungen und insbesondere solche, die zur Begrenzung des Stromes dienen, der durch einen Schaltertransistor (switching transistor)z.B. in einer Stromversorgungsschaltung fließt.

Es ist bekannt,¹in Stromversorgungsschaltungen einen Schalter transistor zu verwenden und das !Tastverhältnis jedes Zyklus derart zu-steuern, daß sich ein Ausgangssignal ergibt, das nach Glättung eine vorbestimmte Größe besitzt.

Der Schaltertransistor kann jedoch manchmal Strömen unterworfen werden, die den Transistor schädigen oder sogar zerstören können.

Es wurden schon strömbegrenzende und andere Schutzschaltungen vorgeschlagen, die die Beschädigung von Schaltertransistoren vermeiden, aber diese Schaltungen besitzen gewöhnlich Integratoren oder manchmal Verzögerungsglieder, so daß schädigende Ströme von kurzer Dauer trotzdem auftreten können.

Gemäß der Erfindung wird ein Strombegrenzer für die Verwendung mit einem Schaltertransistor in einer Stromversorgungsschaltung vorgesehen, der gekennzeichnet ist durch Vorrichtungen

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Tel«gr.-Adr.: ELPATENT Postsditdkonto München 86510 Dtutsdi· Bank Augsburg Kto. 08/34192

zum Ableiten eines Spannungsimpules entsprechend 3ed.es durch den Schaltertransistor fließenden Stromimpulses, Torrichtungen zum Vergleichen Jedes abgeleiteten Spannungsimpulses mit einem Bezugswert, die ein Ausgangssignal immer dann abgeben, wenn eine vorbestimmte Beziehung zwischen.einem der abgeleiteten Spannungsimpulse und dem Bezugswert auftritt, und durch Vorrichtungen, die auf das Ausgangssignal ansprechen und den Schaltertransistor sperren. Zwei Arbeitsweisen sind möglich. Bei der einen Arbeitsweise, die nachstehend als Auslöse-Arbeitsweise bezeichnet wird, bleibt der Schaltertransistor in seinem gesperrten Zustand, bis die Versorgungsspannung abgeschaltet wird. Bei der anderen Arbeitsweise, die nachstehend Strombegrenzungs-Arbeitsweise genannt wird, kann der Schaltertransistor im nächsten Operationszyklus wieder leitend werden. Unabhängig von der Arbeitsweise wird der Schaltertransistor gesperrt in einem Zyklus, in dem der überhöhte Strom festgestellt wird, so daß ein Schutz gewährleistet wird für Ströme sowohl kurzer als auch langer Dauer. Der Schaltertransistor wird gewöhnlich durch einen Treibertransistor an-^ und abgeschaltet und der Vergleicher enthält vorzugsweise einen gesteuerten Gleichrichter, der ein Ausgangssignal in Form eines Stromes erzeugt, der die Wirkung des Treibertransistors überdeckt.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform der Erfindung und Fig. 2 ein Impulsdiagramm.

In Fig. 1 wird über eine Eingangsklemme 10 eine Gleichspannung durch einen Schaltertransistor Tr2 an eine Speicherdrossel 11 un dann an eine Ausgangsklemme 12 angelegt. Eine zweite Eingangsklemme 1.3 ist direkt mit einer zweiten Ausgangsklemme 14- verbunden. Ein Kondensator 0/j und 2: iuF ist mit einem Widerstand

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von 0, 25-Λ- zwischen den Eingangsklemmen 10 und 13 in Reihe geschaltet, wobei der Kondensator C^ als Speicherkondensator wirkt.

Zum Treiben des Zerhackertransistors Tr2 ist ein Treibertransistor Tr1 geschaltet, an dessen Basis ein Steuersignal rechteckiger Wellenform angelegt wird, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Das Tastverhältnis des Steuersignals ist veränderbar, wodurch ■ eine vorbestimmte Spannung an den Ausgangsklemmen 12 und 14 aufrechterhalten wird.

Der Emitter des Treibertransistors ist mit den gemeinsamen Klemmen 13 und 14 verbunden und sein Kollektor über eine Primär-.wicklung eines Transformators T^ an eine Versorgungsklemme B+ angeschlossen. Die Sekundärwicklung des Transfomators T^ liegt Basis und Emitter des Zerhackertransistors Tr2.

In der soweit beschriebenen Schaltung ergibt sich eine übliche Arbeitsweise. Venn'der Treibertransistor Tr1 durch Treiben seiner Basis angeschaltet wird, induziert der Kollektorstromimpuls durch die Primärwicklung des Transformators T^, einen ' Impuls in der Sekundärwicklung, der den Zerhackertransistor sperrt. Wird umgekehrt der Treibertransistor gesperrt, dann wird hierdurch der Zerhackertransistor leitend geschaltet.

Ein steuerbarer Gleichrichter, gezeigt als steuerbarer Siliciumgleichrichter SCR1,ist zwischen Kollektor und Emitter des Transistors TRI", und zwar .in Reihe mit dem Widerstand R^ geschaltet. Die Steuerelektrode des SQR1 ist an einen Spannungsteiler in Form eines Potentiometers Rp angelegt, so daß die am Widerstand R₁ entstehende Spannung, die den S0R1 einschaltet, eingestellt werden kann.

Somit ist ein über R« entwickelter Spannungsimpuls ein Maß für Jeden Stromimpuls, der durch den Zerhackertransistor Tr2 fließt. Dieser Spannungsimpuls wird mit dem Bezugswert am

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Schleif er des Potentiometers Bp verglichen und wenn zwischen einem abgeleiteten Spannungsimpuls und dem Bezugurert eine Beziehung erreicht wird, bei der der S0R1 getriggert oder eingeschaltet wird, ergibt sich ein Ausgangssignal. Dieses Signal hat die Form eines Stromes, der durch die Primärwicklung des Transformators T^ fließt und sofort den Zerhackertransistor Tr2 sperrt.

Auf diese Weise kann der Strom durch den Zerhackertransistor Tr2 einen -vorbestimmten Wert in keinem Zyklus seiner Operation überschreiten.

Fig. 2 zeigt die Strom- und Spannungsimpulse an verschiedenen Punkten der Schaltung. Die Impulse A stellen diejenigen Impulse dar, die an die Basis des Treibertransistors Tr1 zu dessen Abschaltung angelegt werden. In den Pausen zwischen den Impulsen A ist der Treibertransistor angeschaltet. Die Impulse B stellen die Stromimpulse dar, die vom Kondensator O^ durch den Zerhackertransistor Tr2 fließen. Die Impulse 0 sind Spannungsimpulse, abgeleitet vom Widerstand R^ aus den Stromimpulsen B. Die unterbrochene Linie D stellt den Trigger- oder Schaltpegel des SCR1 dar, wie er durch die Einstellung von ^p bestimmt wird. Die gebrochene Linie B* entspricht einem Stromstoß und die gebrochene Linie O¹ zeigt, daß die abgeleitete Spannung den Schaltpegel D des SGR1 zum Zeitpunkt t^j erreicht. Unter diesen Bedingungen würde der S0R1 zum Zeitpunkt t^ getriggert oder geschaltet, was eine Sperrung" des Tr2 bewirkt.

Die Anordnung kann so getroffen sein, daß der SCRI abgeschaltet wird, wenn der Tr1 eingeschaltet wird, so daß der Tr2 zu Beginn des nächsten Zyklus wieder leitend gemacht werden kann. Dies ist die Strombeferenzungsarbeitsweise, die durch Einfügung einer geeigneten Impedanz, wie sie in gestrichelter Form in Fig. 1 als Diode D₂ in Reihe mit dem SCR1 erzielt wird. Durch .Einfügen, .einer geeigneten Impedanz in Reihe zum SCR1 besitzt der Transistor Tr1 beim nächsten Einschalten eine niedrigere

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Impedanz als die Schaltung, die SCRI umfaßt.

Andererseits, wenn eine geeignete Impedanz,beispielsweise eine in gestrichelten Linien gezeigte mit B^ bezeichnete Diode in Reihe mit dem Transistor Tr1 geschaltet wird, ergibt sich die Auslösearbeitsweise. SGRI in Reihe R,j sind bei dieser Arbeitsweise'derart angeordnet, daß sie eine genügend niedrigere Impedanz als die Reihtschaltung von Tr1 und L^ besitzen, so daß der SCR1 leitend bleibt, wenn der TÄ1 angeschaltet wird.

Obwohl injdem Ausführungsbeispiel die Spannungslmpulee derart gezeigt sind, daß sie von einem Widerstand R^ in Reihe mit dem Kondensator Cj abgeleitet sind, ist erkenntlich, daß auch andere Vorrichtungen,beispielsweise ein Transformator für diesen Zweck verwendet werden kann. ObJ.eich ferner es bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vorzuziehen ist, wenn das Ausgangssignal vom S0R1 dazu verweifet wird, einen Strom durch den Trans format ώ» T^ zu erzeugen und hierdurch den Tr2 abzu-schalten, könnte die Anordnung auch so getroffen sein, daß das gleiche Ergebnis auf andere Weise erzielt wird. Beispielsweise könnte der'Tri eingeschaltet werden, um den Tr2 abzuschalten.

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Claims

Patentansprüche

Strombegrenzer für einen Schaltertransistor in einer Stromversorgungs- oder sonstigen Schaltung gekennzeichnet ,durch Vorrichtungen zum Ableiten eines Spannungsimpulses entsprechend jedem Stromimpuls durch den Schaltertransistor, Vorrichtungen zum Vergleichen jedes abgeleiteten Spannungsimpulses mfc einem Bezugswert, die ein Ausgangssignal immer dann erzeugen, wenn eine vorbestimmte Beziehung zwischen irgendeinem der abgeleiteten Spannungsimpulse und dem Bezugswert auftritt und Vorrichtungen, die auf das Ausgangssignal ansprechen und den Schaltertransistor sperren.

Strombegrenzer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtungen zum Ableiten des genannten Spannungsimpulses ein Widerstandselement in Reihe mit einem Kondensator über dem Eingang des Schaltertransistors umfassen.

Strombegrenzer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e η η zei ohne t , daß die genannten Vergleichsvorrichtungen einen steuerbaren Gleichrichter umfassen mit Vorrichtungen zum Vorspannen der Steuerelektrode, um den genannten Bezugswert zu bestimmen, sowie Vorrichtungen zum Anlegen jedes abgeleiteten Impulses an die Triggerschaltung des Gleichrichters in einer ierartlgen Richtung, daß der Gleichrichter leitend geschaltet rfird, wenn der abgeleitete Stromimpuls seine Vorspannung übertrifft.

3trombegrenzer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Treibertransistor mit dem Schaltertransistor gekoppelt ist und der steuerbare Gleichrichter über den Treibertransistor geschaltet ist.

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5. Strombegrenzer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltertransistor nach Ansprechen auf einen abgeleiteten Impuls gesperrt bleibt, bis die Stromversorgung abgeschaltet wurde.

6. Strombegrenzer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4 dadurch gekennzeichnet, daß er einmal pro Zyklus zurückgeschaltet wird, wenn eine Uberbelastung auftritt·

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