DE19936857A1 - Protection circuit for an electrical switching element - Google Patents
Protection circuit for an electrical switching elementInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung für ein elektri sches Schaltelement gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a protective circuit for an electri cal switching element according to the preamble of claim 1.
Elektrische Verbraucher, wie beispielsweise die Erregerspule eines Kraftstoff-Einspritzventils, werden üblicherweise durch ein Schaltelement betätigt, das in Reihe mit dem Verbraucher geschaltet ist, so daß der Laststrom des Verbrauchers auch durch das Schaltelement fließt. Bei einem Kurzschluß des Ver brauchers steigt deshalb die in dem Schaltelement thermisch umgesetzte Verlustleistung sprunghaft an, was ohne entspre chende Schutzmaßnahmen zu einer Zerstörung des Schaltelements führen kann.Electrical consumers, such as the excitation coil of a fuel injector, are usually by actuated a switching element in series with the consumer is switched so that the load current of the consumer also flows through the switching element. If the Ver user therefore rises thermally in the switching element implemented power loss suddenly, which corresponds without appropriate protective measures to destroy the switching element can lead.
Aus der deutschen Patentanmeldung P 44 18 232 ist eine Schutzschaltung für ein derartiges Schaltelement bekannt, die bei einem Kurzschluß des Verbrauchers die Zerstörung des Schaltelements verhindert. Hierzu mißt die Schutzschaltung mittels einer Strommeßeinrichtung laufend den durch das Schaltelement fließenden Laststrom und vergleicht diesen mit einem vorgegebenen oberen Grenzwert, um einen Kurzschluß des Verbauchers rechtzeitig vor der Zerstörung des Schaltelements zu erkennen. Beim Überschreiten des vorgegebenen Grenzwerts für den Laststrom wird dann eine Logikschaltung angesteuert, die dem Steuereingang des zu schützenden Schaltelements vor geschaltet ist und das Schaltelement sperrt, so daß der Kurz schlußstrom unterbrochen wird.From German patent application P 44 18 232 is one Protection circuit for such a switching element known, the in the event of a short circuit in the consumer, the destruction of the Switching element prevented. The protective circuit measures for this by means of a current measuring device running through the Switching element flowing load current and compares it with a predetermined upper limit to short-circuit the Consumers in good time before the switching element is destroyed to recognize. When the specified limit is exceeded a logic circuit is then driven for the load current, before the control input of the switching element to be protected is switched and the switching element blocks, so that the short final current is interrupted.
Nachteilig an der vorstehend beschriebenen bekannten Schutz schaltung ist die Tatsache, daß bei einem Kurzschluß des Ver brauchers vor dem Überschreiten des vorgegebenen Grenzwerts des Laststroms eine erhebliche Verlustenergie in dem zu schützenden Schaltelement anfällt. Der Grenzwert für den Laststrom muß deshalb so gering eingestellt werden, daß die vor dem Sperren des Schaltelements anfallende Verlustenergie nicht zu einer Beschädigung des Schaltelements führt. Ande rerseits darf der Grenzwert für den Laststrom nicht so nied rig sein, daß bereits bei starker Belastung durch den Ver braucher ein Abschalten erfolgt.A disadvantage of the known protection described above circuit is the fact that if the Ver user before the specified limit is exceeded a considerable loss of energy in the load current protective switching element. The limit for the Load current must therefore be set so low that the energy loss before locking the switching element does not damage the switching element. Ande on the other hand, the limit value for the load current must not be so low rig that even with heavy loads by the Ver need to be switched off.
Ein weiterer Nachteil der eingangs beschriebenen bekannten Schutzschaltung ist die Tatsache, daß das zeitliche Ansprech verhalten des zu schützenden Schaltelements durch die Signal laufzeit der vorgeschalteten Logikschaltung verschlechtert wird. Das zu schützende Schaltelement reagiert also erst dann auf das am Eingang anliegende Schaltsignal, wenn dieses die Logikschaltung durchlaufen hat.Another disadvantage of the known described above Protection circuit is the fact that the temporal response behavior of the switching element to be protected by the signal runtime of the upstream logic circuit deteriorated becomes. The switching element to be protected only then reacts to the switching signal present at the input, if this is the Logic circuit.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Schutz schaltung für ein elektrisches Schaltelement zu schaffen, die bei einem Kurzschluß des Verbrauchers die in dem Schaltele ment entstehende Verlustenergie minimiert, ohne das zeitliche Ansprechverhalten des Schaltelements zu verschlechtern.The invention is therefore based on the object of protection circuit for an electrical switching element to create the in the event of a short circuit in the consumer, in the switch loss energy generated minimized without the time Deteriorate response of the switching element.
Die Aufgabe wird, ausgehend von der eingangs beschriebenen bekannten Schutzschaltung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.The task is based on the one described above known protection circuit according to the preamble of the claim 1, solved by the characterizing features of claim 1.
Die Erfindung schließt die allgemeine technische Lehre ein, anstelle des über das Schaltelement fließenden Laststroms die Spannung an der Ausgangsseite des zu schützenden Schaltele ments abzugreifen und auf ein logisches Gatter zurückzufüh ren, welches das zu schützende Schaltelement im Kurzschluß fall sperrt.The invention includes the general technical teaching, instead of the load current flowing through the switching element Voltage on the output side of the switch to be protected to tap and lead back to a logical gate ren, which the switching element to be protected in the short circuit case locks.
Der Begriff Schaltelement ist hierbei und im folgenden allge mein zu verstehen und umfaßt im Rahmen der Erfindung alle elektrischen oder elektronischen Bauelemente, deren Wider stand steuerbar ist, wobei die Schaltelemente in herkömmli cher diskreter Bauweise oder in integrierter Form als Be standteil einer integrierten Schaltung ausgeführt sein kön nen. So läßt sich die erfindungsgemäße Schutzschaltung bei spielsweise zum Kurzschlußschutz von Transistoren, MOSFETs, Röhren und Relais verwenden.The term switching element is general here and below my understanding and includes all within the scope of the invention electrical or electronic components, the cons was controllable, the switching elements in conventional cher discrete construction or in integrated form as Be Part of an integrated circuit can be executed nen. The protective circuit according to the invention can thus be used for short-circuit protection of transistors, MOSFETs, Use tubes and relays.
In einer Variante der Erfindung ist der an der Ausgangsseite des zu schützenden Schaltelements vorgesehene Spannungsab griff zwischen dem zu schützenden Schaltelement und dem Ver braucher angeordnet, so daß der Spannungsabgriff bei einem sperrenden Schaltelement das elektrische Potential der an dem Vebraucher anliegenden Versorgungsspannung annimmt und im leitenden Zustand des zu schützenden Schaltelements an Masse liegt.In a variant of the invention, that is on the output side of the switching element to be protected reached between the switching element to be protected and the ver arranged user so that the voltage tap at one blocking switching element the electrical potential of the Consumer assumes the supply voltage present and in conductive state of the switching element to be protected to ground lies.
Vorzugsweise ist der Schalteingang des zu schützenden Schal telements - also bei einem Transistor in der Regel die Basis - direkt mit dem Steuereingang der gesamten Schaltung verbun den, so daß Laufzeitverluste durch zwischengeschaltete Si gnalverarbeitungsglieder vermieden werden. Die Schutzschal tung zeichnet sich in dieser Ausführungsform gegenüber der eingangs beschriebenen Schutzschaltung vorteilhaft durch ein schnelles zeitliches Ansprechverhalten des zu schützenden Schaltelements aus. Der Begriff der direkten Verbindung zwi schen dem Schaltelement und dem Steuereingang ist hierbei da hingehend zu verstehen, daß keine laufzeitintensiven Bauele mente zwischengeschaltet sind, wohingegen eine Zwischenschal tung anderer Bauelemente, wie beispielsweise ohmscher Wider stände, hierdurch nicht ausgeschlossen ist.The switching input of the scarf to be protected is preferably telements - usually the base for a transistor - Connected directly to the control input of the entire circuit the, so that runtime losses through interposed Si Signal processing elements can be avoided. The protective scarf device stands out in this embodiment compared to protective circuit described above advantageously by a quick response in time of the person to be protected Switching element. The concept of the direct connection between The switching element and the control input are here to understand that no runtime-intensive components elements are interposed, whereas an intermediate scarf tion of other components, such as ohmic resistance stands, this is not excluded.
In einer weiterbildenden Variante der Erfindung ist das logi sche Gatter, welches das zu schützende Schaltelement ansteu ert, eingangsseitig über ein Zeitverzögerungsglied mit dem Steuereingang der gesamten Schaltung verbunden, so daß das Gatter auf eine Änderung des Schaltsignals zeitvezögert rea giert. Vorzugsweise besteht das Zeitverzögerungsglied hierbei aus einem ohmschen Widerstand und einem Kondensator (RC- Glied), wobei der ohmsche Widerstand beispielsweise Werte im Bereich von 1 kΩ bis 100 kΩ annehmen kann, während sich für den Kondensator Werte zwischen 1 pF und 100 nF anbieten.In a further variant of the invention, this is logi cal gate that controls the switching element to be protected ert, on the input side via a time delay element with the Control input of the entire circuit connected, so that Gate reacted to a change in the switching signal with a time delay yaws. The time delay element is preferably present here from an ohmic resistor and a capacitor (RC- Member), the ohmic resistance, for example, values in Range from 1 kΩ to 100 kΩ, while for the capacitor offers values between 1 pF and 100 nF.
Die Verbindung des an der Ausgangsseite des Schaltelements vorgesehenen Spannungsabgriffs mit dem logischen Gatter für die Ansteuerung des Schaltelements erfolgt vorzugsweise unter Zwischenschaltung eines Schutzwiderstands, der einen Betrieb bei unterschiedlichen Versorgungsspannungen ermöglicht.The connection of the on the output side of the switching element provided voltage tap with the logic gate for the switching element is preferably controlled under Interposition of a protective resistor that an operation with different supply voltages.
In einer Variante der Erfindung ist weiterhin eine Diagnose leitung vorgesehen, die mit dem Spannungsabgriff an der Aus gangsseite des zu schützenden Schaltelements verbunden ist, um das Fehlerverhalten des Verbrauchers durch eine externe Diagnoseschaltung überwachen zu können.In a variant of the invention there is also a diagnosis line provided with the voltage tap on the off is connected on the aisle side of the switching element to be protected, to the fault behavior of the consumer by an external To be able to monitor the diagnostic circuit.
In der bevorzugten Ausführungsform besteht das logische Gat ter für die Ansteuerung des zu schützenden Schaltelements aus einem UND-Gatter mit invertierendem Ausgang, wobei ein erster Eingang des UND-Gatters mit dem Schalteingang der gesamten Schaltung und einer zweiter Eingang des UND-Gatters mit dem an der Ausgangsseite der Schaltelements vorgesehenen Span nungsabgriff verbunden ist.In the preferred embodiment, the logic gate is ter for the control of the switching element to be protected an AND gate with inverting output, a first Input of the AND gate with the switching input of the entire Circuit and a second input of the AND gate with the Span provided on the output side of the switching element tapping is connected.
Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet bzw. werden nachstehend zusam men mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführung der Er findung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:Other advantageous developments of the invention are in the Subclaims marked or are together below men with the description of the preferred embodiment of the Er invention shown in more detail with reference to the figures. Show it:
Fig. 1 als bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung eine Schutzschaltung für einen Leistungstransistor zum Schalten der Erregerspule eines Kraftstoff- Einspritzventils, Fig. 1 as a preferred embodiment of the invention, a protection circuit for a power transistor for switching the energizing coil of a fuel injection valve,
Fig. 2 ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel für eine er findungsgemäße Schutzschaltung. Fig. 2 shows a modified embodiment for a protective circuit according to the invention.
Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild zeigt eine mit einer Diode 1 parallel geschaltete Erregerspule 2 für ein Kraftstoff-Einspritzventil, wobei die Erregerspule 2 an einem Anschluß mit dem Pluspol einer nicht dargestellten Spannungs quelle verbunden ist, die eine Versorgungsspannung von U = +12 V liefert. Der andere Anschluß der Erregerspule 2 ist mit dem Drainanschluß D eines MOSFET-Schalttransistors 3 ver bunden, der mit der Erregerspule 2 in Reihe geschaltet ist, um den Erregerstrom und damit die Kraftstoffeinspritzung zu steuern. Der mit dem Pluspol der Spannungsquelle verbundene Anschluß ist weiterhin über einen Kondensator 4 mit Masse verbunden, um Schwankungen der Versorgungsspannung auszuglei chen. Der Sourceanschluß S des MOSFET-Schalttransistors 3 ist mit Masse verbunden, so daß der MOSFET-Schalttransistor 3 als sogenannter Low-Side-Schalter auf der Masseseite der Erreger spule 2 angeordnet ist.The block diagram shown in Fig. 1 shows an excitation coil 2 connected in parallel with a diode 1 for a fuel injection valve, the excitation coil 2 being connected at one connection to the positive pole of a voltage source, not shown, which has a supply voltage of U = +12 V. delivers. The other terminal of the excitation coil 2 is connected to the drain terminal D of a MOSFET switching transistor 3 , which is connected in series with the excitation coil 2 in order to control the excitation current and thus the fuel injection. The connection connected to the positive pole of the voltage source is also connected to ground via a capacitor 4 in order to compensate for fluctuations in the supply voltage. The source terminal S of the MOSFET switching transistor 3 is connected to ground, so that the MOSFET switching transistor 3 is arranged as a so-called low-side switch on the ground side of the excitation coil 2 .
Der Gateeingang G des MOSFET-Schalttransitors 3 ist über ei nen ohmschen Widerstand R mit einem Steuereingang 5 verbun den, an dem das von einem externen Schalter 6 erzeugte Schaltsignal für den MOSFET-Schalttransistor 3 anliegt.The gate input G of the MOSFET switching transistor 3 is connected via an ohmic resistor R to a control input 5 to which the switching signal generated by an external switch 6 for the MOSFET switching transistor 3 is present.
Der vorstehend beschriebene Schaltungsaufbau ist aus herkömm lichen Steuerschaltungen für eine Erregerspule eines Kraft stoff-Einspritzventils bekannt, während im folgenden der Auf bau einer erfindungsgemäßen Schutzschaltung 7 für den MOSFET- Schalttransistor 3 erläutert wird.The circuit structure described above is known from conven union control circuits for an excitation coil of a fuel injector, while in the following the construction of a protective circuit 7 for the MOSFET switching transistor 3 is explained.
Zur Ansteuerung des MOSFET-Schalttransistors 3 ist ein UND- Gatter 8 des Typs 74HC03A mit zwei Eingängen E1, E2 und einem invertierenden Ausgang A vorgesehen, wobei der invertierende Ausgang A des UND-Gatters 8 mit dem Gate-Anschluß G des MOS- FET-Schalttransistors 3 verbunden ist. Der erste Eingang E1 des UND-Gatters 8 ist über einen ohmschen Widerstand R1 = 10 kΩ mit dem Steuereingang 5 verbunden, während der zweite Eingang E2 des UND-Gatters 8 über einen Schutzwider stand R2 = 10 kΩ mit einem Spannungsabgriff 9 an dem Drain- Anschluß D des MOSFET-Schalttransistors 3 angeschlossen ist. Zwischen dem ersten Eingang E1 des UND-Gatters 8 und Masse ist weiterhin ein Kondensator C1 = 33 nF geschaltet, der mit dem Widerstand R1 ein RC-Glied bildet, das für ein zeitverzö gertes Ansprechen des UND-Gatters 8 auf das Schaltsignal auf dem Steuereingang 5 sorgt.To control the MOSFET switching transistor 3 , an AND gate 8 of the 74 HC03A type with two inputs E1, E2 and an inverting output A is provided, the inverting output A of the AND gate 8 being connected to the gate terminal G of the MOSFET -Switching transistor 3 is connected. The first input E1 of the AND gate 8 is connected via an ohmic resistor R1 = 10 kΩ to the control input 5 , while the second input E2 of the AND gate 8 was connected via a protective resistor R2 = 10 kΩ with a voltage tap 9 on the drain Terminal D of the MOSFET switching transistor 3 is connected. Between the first input E1 of the AND gate 8 and ground, a capacitor C1 = 33 nF is also connected, which forms an RC element with the resistor R1, which for a time-delayed response of the AND gate 8 to the switching signal on the control input 5 cares.
Unter Bezugnahme auf die vorstehende Beschreibung des struk turellen Schaltungsaufbaus wird im folgenden die Funktion der dargestellten Schaltung erläutert, wobei zunächst angenommen wird, daß kein Kurzschluß der Erregerspule 2 vorliegt.With reference to the above description of the struc tural circuit structure, the function of the circuit shown is explained below, initially assuming that there is no short circuit of the excitation coil 2 .
Im Ruhezustand der Schaltung legt der Schalter 6 den Steuer eingang 5 auf Masse, so daß an dem ersten Eingang E1 des UND- Gatters 8 ein LOW-Pegel anliegt. Darüber hinaus sperrt der MOSFET-Schalttransistor 3 im Ruhezustand, so daß an dem zwei ten Eingang E2 des MOSFET-Schalttransistors 3 ein HIGH-Pegel anliegt. An dem invertierenden Ausgang A des UND-Gatters 8 erscheint somit im Ruhezustand der Schaltung ein HIGH-Pegel, der jedoch nicht zu einem Durchschalten des MOSFET- Schalttransistors 3 führt, da das UND-Gatter 8 einen Open- Drain-Ausgang aufweist.In the idle state of the circuit, the switch 6 puts the control input 5 to ground, so that a LOW level is present at the first input E1 of the AND gate 8 . In addition, the MOSFET switching transistor 3 blocks in the idle state, so that a high level is present at the two-th input E2 of the MOSFET switching transistor 3 . At the inverting output A of the AND gate 8 , a HIGH level thus appears in the idle state of the circuit, but this does not lead to the MOSFET switching transistor 3 being switched on , since the AND gate 8 has an open-drain output.
Bei einer Aktivierung des Schalters 6 nimmt der Steuereingang 5 das Potential U = +5 V an, so daß der MOSFET-Schalttransistor 3 sofort durchschaltet, woraufhin das Potential des zweiten Eingangs E2 des UND-Gatters 8 nahezu sofort einen LOW-Pegel annimmt. Gleichzeitig wird der Kondensator C1 über den Wider stand R1 aufgeladen, so daß der erste Eingang E1 nach einer vorgegebenen Ladezeit vom LOW-Pegel in den HIGH-Pegel über geht. Sowohl in der Ladephase als auch nach dem Aufladen des Kondensators C1 erscheint an dem invertierenden Ausgang A des UND-Gatters 8 demzufolge ein HIGH = Pegel, der jedoch keine Auswirkung auf die Schaltung hat, da es sich bei dem Ausgang A des UND-Gatters 8 um einen Open-Drain-Ausgang handelt.When the switch 6 is activated, the control input 5 assumes the potential U = +5 V, so that the MOSFET switching transistor 3 switches on immediately, whereupon the potential of the second input E2 of the AND gate 8 assumes a LOW level almost immediately. At the same time, the capacitor C1 is charged via the resistor R1, so that the first input E1 changes from the LOW level to the HIGH level after a predetermined charging time. Accordingly, both in the charging phase and after charging the capacitor C1, a high level appears at the inverting output A of the AND gate 8 , but this has no effect on the circuit, since the output A of the AND gate 8 is an open drain output.
Bei einem folgenden Öffnen des Schalters 6 sinkt das Potenti al des Steuereingangs 5 wieder auf Masse ab, woraufhin der MOSFET-Schalttransistor 3 nahezu sofort sperrt. Dies hat zur Folge, daß der zweite Eingang E2 des UND-Gatters 8 nahezu so fort einen HIGH-Pegel annimmt. Gleichzeitig entlädt sich der Kondensator C1 über den Widerstand R1, so daß das Potential am ersten Eingang E1 des MOSFET-Schalttransistors 3 langsam absinkt. Zu Beginn der Entladephase des Kondensators C1 liegt jedoch an dem ersten Eingang E1 des UND-Gatters 8 noch ein HIGH-Pegel an, so daß am invertierenden Ausgang A des UND- Gatters 8 zunächst ein LOW-Pegel erscheint, der vorteilhaft zu einem schnellen Ausräumen des MOSFET-Schalttransistors 3 führt.When the switch 6 is subsequently opened, the potenti al of the control input 5 drops again to ground, whereupon the MOSFET switching transistor 3 blocks almost immediately. As a result, the second input E2 of the AND gate 8 assumes a HIGH level almost immediately. At the same time, the capacitor C1 discharges through the resistor R1, so that the potential at the first input E1 of the MOSFET switching transistor 3 slowly drops. At the beginning of the discharge phase of the capacitor C1, however, there is still a HIGH level at the first input E1 of the AND gate 8 , so that a LOW level first appears at the inverting output A of the AND gate 8 , which is advantageous for rapid clearing out of the MOSFET switching transistor 3 leads.
Im folgenden wird derselbe Schaltzyklus für den Kurzschluß fall der Erregerspule 2 beschrieben.In the following the same switching cycle for the short circuit case of the excitation coil 2 is described.
Zu Beginn des Schaltzyklus ist der Schalter 6 geöffnet und der MOSFET-Schalttransistor 3 sperrt, so daß an dem ersten Eingang E1 des UND-Gatters 8 ein LOW-Pegel liegt, während an dem zweiten Eingang E2 des UND-Gatters 8 ein HIGH-Pegel an liegt. An dem invertierenden Ausgang A des UND-Gatters 8 er scheint somit wieder ein HIGH-Pegel, was jedoch keine Auswir kung auf die Schaltung hat, da es sich bei dem Ausgang A des UND-Gatters 8 um einen Open-Drain-Ausgang handelt.At the beginning of the switching cycle, the switch 6 is opened, and the MOSFET switching transistor 3 blocks, so that is located at the first input E1 of the AND gate 8 is a LOW level, while at the second input E2 of the AND gate 8 is a HIGH level lies on. At the inverting output A of the AND gate 8, it thus appears to be a HIGH level again, but this has no effect on the circuit, since the output A of the AND gate 8 is an open-drain output.
Beim Schließen des Schalters 6 nimmt der Steuereingang 5 so fort HIGH-Pegel an, so daß der MOSFET-Schalttransistor 3 na hezu sofort durchschaltet. Der Spannungsabgriff 9 zwischen dem MOSFET-Schalttransistor 3 und der Erregerspule 2 und da mit auch der zweite Eingang E2 des UND-Gatters 8 bleibt je doch wegen des Kurzschlusses der Erregerspule 2 auch nach dem Durchschalten des MOSFET-Schalttransistors 3 auf HIGH- Pegel. Gleichzeitig wird der Kondensator C1 über den Wider stand R1 aufgeladen, so daß auch an dem ersten Eingang E1 des UND-Gatters 8 nach einer vorgegebenen Ladezeit ein HIGH-Pegel anliegt. An dem invertierenden Ausgang A des UND-Gatters 8 erscheint dann ein LOW-Pegel, der den MOSFET-Schalttransistor 3 sperrt und damit den Kurzschlußstrom unterbricht, wodurch eine Zerstörung des MOSFET-Schalttransistors 3 durch die auf tretende Verlustleistung verhindert wird. Die Verzögerungs zeit zwischen dem Einschalten durch den Schalter 6 und dem anschließenden Trennen des MOSFET-Schalttransistors 3 wird hierbei durch die Zeitkonstante des RC-Glieds R1C1 vorgegeben und kann durch Auswahl entsprechender Bauelemente gewählt werden. Darüber hinaus bestimmt die Zeitkonstante des RC- Glieds auch die Verzögerungszeit zwischen dem plötzlichen Auftreten eines Kurzschlusses der Erregerspule 2 und dem Ab schalten des MOSFET-Schalttransistors 3.When the switch 6 is closed, the control input 5 assumes HIGH level so that the MOSFET switching transistor 3 switches through almost immediately. The voltage tap 9 between the MOSFET switching transistor 3 and the excitation coil 2 and since also the second input E2 of the AND gate 8 remains because of the short circuit of the excitation coil 2 even after switching through the MOSFET switching transistor 3 to HIGH level. At the same time, the capacitor C1 is charged via the resistor R1, so that a HIGH level is also present at the first input E1 of the AND gate 8 after a predetermined charging time. A LOW level then appears at the inverting output A of the AND gate 8 , which blocks the MOSFET switching transistor 3 and thus interrupts the short-circuit current, thereby preventing the MOSFET switching transistor 3 from being destroyed by the power loss which occurs. The delay time between the switching on by the switch 6 and the subsequent disconnection of the MOSFET switching transistor 3 is predetermined by the time constant of the RC element R1C1 and can be selected by selecting appropriate components. In addition, the time constant of the RC element also determines the delay time between the sudden occurrence of a short circuit in the excitation coil 2 and the switching off of the MOSFET switching transistor 3 .
Wenn nun der Kurzschluß der Erregerspule 2 beendet wird, so ändert dies nichts an dem HIGH-Pegel an dem zweiten Eingang E2 des UND-Gatters 8, so daß am Ausgang A des UND-Gatters 8 weiterhin ein LOW-Pegel erscheint, der den MOSFET- Schalttransistor 3 sperrt. Eine kurzfristige Unterbrechung des Kurzschlusses reicht also nicht aus, damit die Schutz schaltung 7 wieder zum normalen Betrieb zurückkehrt. Vielmehr ist es dafür erforderlich, den Schalter 6 auf Masse zu legen oder die Versorgungsspannung U = +12 V kurzfristig abzuschal ten, damit einer der beiden Eingänge E1, E2 des UND-Gatters 8 einen LOW-Pegel annimmt. In diesem Fall erscheint am inver tierenden Ausgang A des UND-Gatters 8 wieder ein HIGH-Pegel, so daß der Schalter 6 den MOSFET-Transistor 3 durchschalten kann, woraufhin die Schutzschaltung 7 wieder zum normalen Be trieb zurückkehrt.If the short circuit of the excitation coil 2 is ended, this does not change the HIGH level at the second input E2 of the AND gate 8 , so that a LOW level continues to appear at the output A of the AND gate 8 , which is the MOSFET - Switching transistor 3 blocks. A short-term interruption of the short circuit is therefore not sufficient for the protective circuit 7 to return to normal operation. Rather, it is necessary to set the switch 6 to ground or to temporarily switch off the supply voltage U = +12 V so that one of the two inputs E1, E2 of the AND gate 8 assumes a LOW level. In this case, a high level appears again at the inverting output A of the AND gate 8 , so that the switch 6 can turn on the MOSFET transistor 3 , whereupon the protective circuit 7 returns to normal operation.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel stimmt weit gehend mit dem vorstehend beschriebenen und in Fig. 1 darge stellten Ausführungsbeispiel überein, so daß für übereinstim mende Bauelemente dieselben Bezugszeichen verwendet werden und diesbezüglich auf die vorstehende Beschreibung verwiesen wird.The embodiment shown in Fig. 2 largely coincides with the above-described and in Fig. 1 Darge presented embodiment, so that the same reference numerals are used for matching components and in this regard reference is made to the above description.
Als Besonderheit weist die in Fig. 2 dargestellte Schaltung einen Anschluß 10 für eine Diagnoseleitung auf, der mit dem Spannungsabgriff 9 zwischen dem MOSFET-Schalttransistor 3 und der Erregerspule 2 verbunden ist. Die Diagnoseleitung ermög licht also die Erkennung von Kurzschlüssen der Erregerspule 2 durch eine externe Diagnoseschaltung.As a special feature, the circuit shown in FIG. 2 has a connection 10 for a diagnostic line, which is connected to the voltage tap 9 between the MOSFET switching transistor 3 and the excitation coil 2 . The diagnostic line thus enables the detection of short circuits in the excitation coil 2 by an external diagnostic circuit.
Darüber hinaus weist die in Fig. 2 dargestellte Schaltung als weitere Besonderheit einen Kondensator C2 = 100 pF auf, der den zweiten Eingang E2 des UND-Gatters 8 mit Masse verbindet und Spannungsschwankungen puffert. Hierdurch wird verhindert, daß ein von elektromagnetischen Störungen herrührender kurz fristiger Einbruch der von dem Spannungsabgriff 9 zwischen dem MOSFET-Schalttransistor 3 und der Erregerspule 2 erfaßten Spannung nicht zu einem HIGH-Pegel an dem zweiten Eingang E2 des UND-Gatters 8 führt, da der MOSFET-Schalttransistor 3 dann sperren würde.In addition, the circuit shown in FIG. 2 has, as a further special feature, a capacitor C2 = 100 pF, which connects the second input E2 of the AND gate 8 to ground and buffers voltage fluctuations. This prevents a short-term dip caused by electromagnetic interference from the voltage detected by the voltage tap 9 between the MOSFET switching transistor 3 and the excitation coil 2 from not leading to a HIGH level at the second input E2 of the AND gate 8 , since the MOSFET switching transistor 3 would then block.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gear teten Ausführungen Gebrauch macht.The invention is not limited in its execution the preferred embodiments given above. Rather, a number of variants are conceivable, which of the solution shown even with fundamentally different gear made use of.
Claims (10)
einem Steuereingang (5) zur Aufnahme eines Schaltsignals für die Ansteuerung des zu schützenden Schaltelements (3) und
einem logischen Gatter (8), das eingangsseitig mit dem Steu ereingang (5) und ausgangsseitig mit dem zu schützenden Schaltelement (3) verbunden ist, um das Schaltelement (3) in Abhängigkeit von dem eingangsseitig aufgenommenen Schaltsi gnal anzusteuern, gekennzeichnet durch einen an der Ausgangsseite des zu schützenden Schaltelements (3) vorgesehenen Spannungsabgriff (9), der mit einem Eingang (E2) des logischen Gatters (8) verbunden ist, um das zu schützende Schaltelement (3) bei einem Kurzschluß oder einem Widerstandseinbruch des zu schaltenden Verbrauchers (2) zu sperren und dadurch eine Beschädigung des Schaltelements (3) zu verhindern.1. Protection circuit ( 7 ) for an electrical switching element ( 3 ) which is connected in series with an electrical consumer ( 2 ) with
a control input ( 5 ) for receiving a switching signal for controlling the switching element ( 3 ) to be protected and
a logic gate ( 8 ) which is connected on the input side to the control input ( 5 ) and on the output side to the switching element ( 3 ) to be protected, in order to control the switching element ( 3 ) as a function of the switching signal received on the input side, characterized by one at the The output side of the switching element ( 3 ) to be protected is provided with a voltage tap ( 9 ) which is connected to an input (E2) of the logic gate ( 8 ) in order to protect the switching element ( 3 ) to be protected in the event of a short circuit or a drop in resistance of the consumer ( 2 ) to block and thereby prevent damage to the switching element ( 3 ).
Priority Applications (2)
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| DE1999136857 DE19936857A1 (en) | 1999-08-05 | 1999-08-05 | Protection circuit for an electrical switching element |
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Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
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Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
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