DE2021341C - Verfahren und Schaltungsanordnung zur Durchfuhrung des Verfahrens zur elektronischen Kurzschluß und Über Stromsicherung von geregelten Stromver sorgungseinnchtungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur elektronischen Kurzschluß- und Überstromsicherung von geregelten Stromversorgungseinrichtungen mit einem Stellglied, wobei nach Erreichen des normalen Betriebszustandes eine selbsttätige Wiedereinschaltung erfolgt unter Verwendung von Schaltmitteln zur Überstrombegrenzung und eines die Stromversorgungseinrichtung selbsttätig periodisch zwischen Abschaltung und Begrenzung des Überstromes umschaltenden Taktgebers.

Eine ein solches Verfahren durchführende Schaltungsanordnung ist bekannt (USA.-Patentschrift 366 871). Die bei Überstrom oiler Kurzschluß einsetzende Strombegrenzung, die einen größeren Spannungsabfall am Stellglied des Regelteiles zur Folge hat, läßt einen Oszillator anschwingen, der die Stromversorgungseinrichtung periodisch zwischen Abschaltung und Strombegrenzung steuert. Jede Ursaclie, die bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ein ''ichtniisdiwingen oiler cine Untci brechung der SlngLTi des Oszillators zur Folge hat, fühlt mit großer Wahrscheinlichkeit zur Zerstörung ul-Stellgliedes, da sich sofort die Strombegrenzung ei;; stellen würde, die mit großer Verlustleistung an, Stellglied verbunden ist.

Zum Schutz der in Stromversorgungsgeräten verwendeten Halbleiter gegen unzulässig hone Belastung, die durch Kurzschluß in einem Verrauche: oder durch Verringerung des Lastwiderstandes auf treten kann, ist es bekannt. Maßnahmen zur Begren zung des Laststromes ai'f einen maximal zulässige Wert oder zur Unterbrechung des Laststromes durci einen Abschaltvorgang vorzusehen (schweizerisch Patentschrift 458 496). Beide Maßnahmen weise jedoch in der praktischen Anwendung den Nach te i: auf, daß sie den gefährdeten Schaltungsteilen nie!.; in allen in der Praxis auftretenden Betriebsfälle, ausreichenden Schutz gewähren können. Die Strom begrenzung im Überlastungsfall hat zudem ein. groCw Verlustleistung zur Folge, und die bekannte· Maßnahmen zur Abschaltung lassen unter anderen keine selbsttätige Wiedereinschaltung der Stromve! sorgung nach Aufhebung der Überlastung zu.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bi. Überstrom oder Kurzschluß die Umschaltung zwischen Strombegrenzung und Abschaltung eine Stromversorgungseinrichtung so zu verbessern, cialj die Gefährdung des Stellgliedes der Regelschaltung weiter verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einen) Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Stromversorgungseinricntung unter Verwendung von getrennten, durch Mitkopplung mitein ander verknüpften Schaltungszweigen für die Überwachung von Ausgangsstrom und Ausgangs^pannung vom Zustand der Überstrombegrenzung in den stabilen Zustand der Abschaltung des Überstromes übergeführt wird und daß der stabile Zustand der Abschaltung durch Impulse des Taktgebers an den Schaltungszweig zur Spannungsüberwachung kurzzeitig unterbrochen wird.

Gemäß einer Ausgestaltung des Verfahrens ist auch im Störungsfall die Überstromabschaltung vorrangig in Betrieb.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens sind gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der Steuerstrecke eines als Stellglied in einem Längszweig der Stromversorgungseinrichtung arbeitenden Transistors die parallelgeschaiuJten Emitter-Kollektor-Strecken von zwei weiteren Transistoren in Rciiio mit einem Strommeßwiderstand parallel geschaltet, ■ wobei im Basis-Emitter-Kreis eines der beiden Transistoren der Strommeßwiderstand und im Basis-Emittcr-Kreis des zweiten Transistors ein Teil des Arbeitswiderslandes eines Transistors des Schaltungszweiges für die Überwachung der Ausgangsspannung angeordnet ist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt im Prinzip das Schal.'jÜd einer Sericnrcgelsclialtung mit den Schaltungstcilcn zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung. Die ci"£angsseiiig an eine ungeregelte Spannung (/_ri,_K angeschlossene und ausgangsseitig mit einem Verbraucher R₁ verbundene Regelschaltung bestellt in bekannter Weise aus einem als Stellglied in einem Längs/weit; nrbeiienden Transistor V'.v I, einem Spanmmusiiornial // .„ und einem Receiver-

stärker V. In Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke des Stelltransistors TsI liegt ein Strommeßwiderstand R1 im Längszwcig der Schaltung. Die
Meßspannung am Widerstand R1 ist an die Steuerstrecke eines Transistors TsI geführt, dessen Kollek- 5
tor-Emitter-Strecke über den Widerstand R1 der
Basis-Emitter-Strecke des Stelltransistors TsI parallel geschaltet ist. Ein Transistor Ts3, der emitterl^olle^torseitig dem Transistor Ts2 parallel geschaltet
ist. liegt basisseitig am Verbindungspunkt von Wider- io
'•tändcnR4, ft 5. die den Arbeitswiderstand eines

Sieuertransistors Ts4 darstellen. Der Kollektor des _T,, _ena

.',teuertransistors ist über den Arbeitswidersand mit begrenzerschaltung. Besteht aie ^

Ocm positiven Pol der Eingangsspannung, sein Emitter sem Zeitpunkt noch, so meist ^vvJ™^r

mit dem positiven Pol des Ausaanas der Reeelschal- 15 Steuerimpulses der durch die ^n . _

■ ■in« verbunden. Die Basis des Steuertransistors Ts4 tung begrenzte Ause.mg'.s'rom. Ui^n A_nf Ende

liegt über einen einstellbaren Spannungsteiler Rf,, Rl spannung wird dabei jedoch men.u ' " _u'_ät. _der

an" der Eingangsspannung U_vin, und ,st außerdem des Steuerimpulses stets.cn oa ^ ^,^

direkt mit dem Ausgang eines Taktgebers T verbun- Zustand der Abschaltung ^i gts^

den, der eine rechteckförmige Steuerspannung liefert. ?.o sistor wieder ein. f^hnbc-n bevor <ic·

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist Ist die Belastung jedoch ai^lhl. ^ ^ ^

folgende: Im Nenn-Lastbereich ist — unbeeinflußt Steuerimpuls anliegt, so ilieiii .-.a ic · ^^ _as[

um der Kurzschluß- und Cberstromsicherung — Steuerimpulses ein Strom mnt.rn.ii.> .. -^ ^^

nur die Spannungsregelung in Betrieb. Tritt jedoch bereiches. Dementsprechend Aira - - ^ ^^ Überlastung der Stromversorgungseinrichtung auf, so ₂₅ Ausgangsspannung w.eötrutl. , · gj_nopsc._haltc,

greift die Kurzschluß- bzw. Überstromsichenmg in versorgungseinrichtung h._; ei* -

die Spannungsregelung ein. Bei Beendigung des ^SttJr. ⁱⁿ _rP"/^ränsi*toren 7>4

Der Spannungsabfall am Meßwiderstand R 1 wird Zustand der Abschaltung "^er die Trans stören 7

vom Stro^Pm bestimmt, der am Ausgang fließt, über- und 7*3 nicht mohr J-J ^ ^ ^ mehr steigt der Strom einen unzulässigen Wert, so wird 30 Anliegen der Nu... ^;^ ^p ^ _{Die Strom}.

d.e Basis-Emitter-Schwellenspannung des Tran- in den leitenden Zu ta.id _t..s ^ nächsten

sistors Ts2 überschritten, und dieser wird leitend Versorgungseinrichtung ist und blun,

Der Transistor TsI übernimmt einen Teil des «^^^'[!^ _TaktKeber «liefe.u-n Steuer

Steuerstromes des Stelltransistors TsI und wirkt der Die Dauer di _;m .ml - _{in da;},. Spannungsregelung entgegen, so daß der Snom ₃₅ -P^e_muB :rn.nac*luι ^™ _ _{Om die Ko},v

durch den Widerstand R I und damit der Ausgangs- wahrend diese. Zut du L^grt S _AusganBSSp_an-

strom auf einen einstellbaren Grenzwert konstant densatoren, mi^ deren , e ^ ^e | ι

gehalten w-ird (Strombegrenzung). , ^n ÄTwS r ohmiÄnzdcr siimpulsc

Da jedoch mit Begrenzung des Spornes die Aus- ^b^max irai zu ä^icr Verlustleistung im Übergangsspannung U_am sinkt, wird bei Erreichen eines 40 wird ^i ™*'"; _d ^_slvcrhäIln;_{s der} Steuerspan

Spannungswertes, der gleich ist der an der Steuer- lastungswu "" \: · _t

streck, des Transistors Ts4 liegenden Differenz aus nung d« raktg.bers bvst ^· ,_{istu angeselz!}

dem Spannungsabfall am Widerstand Ä7 des ein- Je nied g^ ^ ^ Wiederholungsfrequen/

gangsseitigen Spannungsteilers und dem Spannungs- wird d :st^'^cd^^tr _{(Jamit die Zcil}, _{in dcr} ,,,, abfall an der Basis-Emitter-Diode des Transistors 45 ^der _n ^Steu""V2utnne verursachende Gren/.stroir,

Ts4. der Steuert^nsistor Ts4 leitend. Durch die große V rl«tk.sJung ^ e« ^S^_cr ^₁, _{in dl}., ·.,,

Widerstände RA und R5, die den Arbe.tswiderstand fl cßt We η wir 1 1 _praklist!l keine Vc

des Transistors Ts4 darstellen, kann nun ein Strom MeI trans.sio, b«i tu.

fließen, der einen Spannungsabfall bewirkt, über- lusüeis;lung auf^r t ^, schreitet der Spannungsabfall am Widerstand K 4 the 50 De ^StcUL''^m^\^"^" . _{von eincr z}. ß. i.

Spannungsschwelle der Basis-Ernitter-Diode des pulsformer erzeugt w M^ «" ^

Transistors Ti3, so wird dieser leitend und greift einem astabilen Multivibrator cr.u.ucn

J₁₁ die Funktion der Strombegrenzung em. da er in- spannung angesteuert w uL ,

folge der weiteren Verzweipune des Steuerstromes Soll im Gegensatz /um ^ⁿ "¹^' /

des Stelltransistors T.v 1 den Ai.sgangsstrom und da- 55 der F.gu. der positive Pc1 <Kt rom us j

mit .die Ausgangs^Hinung wcilcr Zinken läßt. einr.chtung gecrde wlm, cn k nnu _;^^ ^ |

Durch die nun einsetzende Mitkopplung wird ein Transistoren durch s„ltk des t^¹ ^J^L ^_: .,

steiler Sperrvorgang für den Stelltransisior TvI ein- I.eitfähigke.tstyps auszimuh, !n. A ßc d η t

geleitet, da seine Steuerstrecke infolge der sinkenden unverändertem Jf^ ^ ^^_{1 t}.".¹^; ,,,

AusKanRsspannung über die dementsprechend immer 60 stufe zwischen laktgelx, und Basis des mli......

niederohminei gesteuerten Transistoren TsA und sistors Ts4 einzusetzen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur elektronischen Kurzschluß- und überstromsicherung von geregelten Strom-Versorgungseinrichtungen mit einem Stellglied, wobei nach Erreichen des normalen Betriebszustandes eine selbsttätige Wiedereinschaltung erfolgt unter Verwendung von Schaltmitteln zur Überstrombegrenzung und eines die Stromversorgungseinrichtung selbsttätig periodisch zwischen Abschaltung w ^ Begrenzung des Überstromes umschaltenden Taktgebers, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungseinrichtung unter Verwendung von getrennten, durch Mitkopplung miteinander verknüpften Schait jngszweigen für die Überwachung

on Ausgangsstrom und Ausgangsspannung vom Zustand der Überstrombegrenzung in den stabilen Zustand der Abschaltung des Überstromes "o übergeführt wird und daß der stabile Zustand der Abschaltung durch Impulse des Taktgebers an den Schaltungszweig zur Spannungsüberwachung kurzzeitig unterbrochen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Überlastungsfall die Überstromabschaltun^ vorrangig in Beirieb ist.

3. Schaltungsanordnuno zur durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuers! ecke eines als Stellglied in einem Längszweig der Stromversorgungseinrichtung arbeitenden Transistors (TiI) die parallelgeschalteten Emitter-KoIIektor-Strekken von zwei weiteren Transistoren (Ts2, Ts3) in Reihe mit einem Strommeßwiderstand (R 1) parallel geschaltet sind und daß im Basis-Emitter-Kreis eines der beiden Transistoren (Ts2) der Strommeßwiderstand (R 1) und im Basis-Emitter-Kreis des zweiten Transistors (Ts3) ein Teil (A4) des Arbeitswiderstandes (R 4, R5) eines Transistors (Ts4) des Schaltungszwciges für die Überwachung der Ausgangsspanrung angeordnet ist.