DE2026155B2

DE2026155B2 - Pushpull drive stage for loudspeaker - is protected against output short circuit by current limiting lamp

Info

Publication number: DE2026155B2
Application number: DE19702026155
Authority: DE
Inventors: Fritz 3000 Hannover; Scharn Günter 3001 Bennigsen Franke
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1970-05-29
Filing date: 1970-05-29
Publication date: 1977-01-27
Also published as: DE2026155A1

Abstract

The pushpull drive stage, for e.g. a loudspeaker, is protected against a short circuit at its output by a current limiter that does not include an overload fuse that needs resetting. The two pushpull output transistors are controlled from two complementary transistors, one in common collector and the other in common emitter configuration. The emitter of the common emitter transistor is connected to a lamp that acts as a current dependent resistance whose resistance increase with increasing current. The lamp is positioned so that it is visible when a fault occurs.

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Transistorverstärker mit einer eisenlosen Gegentakt-EndMufe (insbesondere in B-Betrieb), die aus zwei Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps besteht und von einer Gegentakt-Vorstufe mit untereinander komplementären Transistoren angesteuert wird, von denen der eine in Kollektorschaltung und der andere in Emitterschaltung betrieben wird.The invention relates to a transistor amplifier with an ironless push-pull terminal (especially in B mode), which consists of two transistors of the same conductivity type and of a push-pull precursor with mutually complementary Transistors are controlled, one of which is a collector circuit and the other is an emitter circuit is operated.

Um die Transistoren dieses Verstärkers im Falle einer Überlastung, z. B. bei einem Kurzschluß am Ausgang des Verstärkers, vor einer Zerstörung zu schützen, sind Schutzmaßnahmen erforderlich. Auf vielen Anwendungsgebieten, z. B. auf dem Unterhaltungssektor, wird hierbei zusätzlich gefordert, daß der entsprechende Schutz mit einem minimalen Aufwand, insbesondere ohne zusätzliche aktive Bauelemente, erreicht wird.To get the transistors of this amplifier in the event of a Overload, e.g. B. in the event of a short circuit at the output of the amplifier, to be protected from destruction Protective measures required. In many fields of application, e.g. B. in the entertainment sector additionally required that the corresponding protection with a minimum of effort, in particular is achieved without additional active components.

Es ist bekannt (Funk-Technik 1967, S. 149, Bild 1), den im Falle einer Überlastung auftretenden Überstrom der Endstufentransistoren durch zwei flinke Sicherungen, die in den Kollektorleitungen der Leistungstransistoren liegen, zu unterbrechen. Diese Maßnahme hat den Nachteil, daß der Verstärker nach einer Überlastung oder einem Kurzschluß am Ausgang des Verstärkers nicht mehr betriebsbereit ist. Der Benutzer dieses Verstärkers muß nach einem Kurzschluß erst die Sicherungen auswechseln, bevor er ihn wieder in Betrieb setzen kann.It is known (Funk-Technik 1967, p. 149, Fig. 1), the in the event of an overload, overcurrent of the output stage transistors through two fast-acting fuses, that are in the collector lines of the power transistors. This measure has the Disadvantage that the amplifier after an overload or a short circuit at the output of the amplifier is no longer operational. After a short circuit, the user of this amplifier must first have the Change fuses before you can operate it again.

Es hat sich gezeigt, daP die Leistungstransistoren der Endstufe, besonders wenn sie in Silizium-Technik hergestellt sind, eine Überlastung, die eine beträchtliche Erhöhung der Kristalltemperatur hervorruft, für einige Zeit (für wenige Minuten) ohne Schaden überstehen können. Transistoren für kleinere und mittlere Leistungen, wie sie für die Treibertransistoren verwendet werden, vertragen solche Überlastungen weniger gut. Der pnp-Typ reagiert in dieser Hinsicht empfindlicher als der npn-Transistor. Es ist daher notwendig, in erster Linie Schutzmaßnahmen gegen Überlastungen, die zur Zerstörung führen, für den in Emitterschaltung betriebenen pnp-Treibertransistor vorzusehen.It has been shown that the power transistors of the output stage, especially if they are made of silicon technology are established, an overload causing a substantial increase in crystal temperature, for some Can survive time (for a few minutes) without damage. Transistors for small and medium powers, as they are used for the driver transistors, such overloads are less tolerable. The pnp type is more sensitive in this regard than the npn transistor. It is therefore necessary in the first place Line protective measures against overloads that lead to destruction for the emitter operated Provide pnp driver transistor.

Die Erfindung geht von diesen Überlegungen aus. Ihr liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zum SchutzThe invention is based on these considerations. Its underlying task is a circuit for protection

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65 des genannten Treibertransistors in Emitterschaltung vor einer Zerstörung zu schaffen, die keine zusätzlichen aktiven Bauelemente benötigt und im Falle einer Überlastung den durch den gefährdeten Transistor fließenden Strom begrenzt, ohne daß nach einer Überlastung Sicherungen ausgewechselt werden müssen. 65 of the mentioned driver transistor in emitter circuit to prevent destruction, which does not require any additional active components and in the event of an overload limit the current flowing through the endangered transistor without having to replace fuses after an overload.

Erfindungsgemäß wird bei der anfangs beschriebenen Schaltung in die Emitterleitung des in Emitterschaltung betriebenen Treibertransistors ein stromabhängiger Widerstand, insbesondere eine Glühlampe, gelegt, dessen Widerstandswert bei zunehmendem Strom zunimmt (»Kaltleiter«). Deshalb nimmt die Gleichstromgegenkopplung kontinuierlich zu, die einem Anstieg des Kollektorstromes in stärkerem Maße entgegenwirkt.According to the invention, in the circuit described at the beginning, the emitter line is in the emitter circuit operated driver transistor, a current-dependent resistor, in particular an incandescent lamp, is placed, whose resistance value increases with increasing current ("PTC thermistor"). Therefore the DC negative feedback takes place continuously, which counteracts an increase in the collector current to a greater extent.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Glühlampe vorteilhaft so angeordnet, daß im Falle einer Überlastung das Aufleuchten der Glühlampe bei geschlossenem Verstärker sichtbar ist.According to a development of the invention, the incandescent lamp is advantageously arranged so that in the case of a Overload the light bulb lights up when the amplifier is closed.

Zur Lösung einer ähnlichen, allerdings allgemeineren Aufgabe, nämlich zur Begrenzung der in der eingangs beschriebenen Endstufe fließenden Ströme ist es bekannt (DT-OS 15 62 069), der. Emitter des in Emitterschaltung betriebenen Transistors einerseits über einen Widerstand an den einen Pol der Betriebsspannung und andererseits über eine Reihenschaltung aus zwei Dioden und einen weiteren Widerstand an den anderen Pol der Betriebsspannung anzuschließen. Der Verbindungspunkt der Dioden mit dem weiteren Widerstand ist dabei an den Verbindungspunkt der Endstufentransistoren angeschlossen. Diese bekannte Schaltung bezweckt, daß die durch die genannten Widerstände in Durchlaßrichtung vorgespannten Dioden zugleich auch von dem für die Dioden in der Sperrichtung fließenden Strom durch den in Emitterschaltung betriebenen Transistor durchflossen v/erden. Beim Ansteigen dieses Stromes auf einen durch die genannten Widerstände bestimmten Wert werden die Dioden gesperrt, so daß das Ausgangssignal der Verstärkerschaltung nicht mehr dem Eingangssignal folgt und somit begrenzt ist. Diese Hilfsschaltung mit den als elektronischer Schalter betriebenen Dioden und den beiden zusätzlichen Widerständen ist relativ aufwendig. Sie gibt auch keine Anregung, erstens die Dioden durch einen üblichen stromabhängigen Widerstand, ;c. B. eine Glühlampe, zu ersetzen und zweitens die zusätzlichen Widerstände wegzulassen.To solve a similar but more general one It is the task, namely to limit the currents flowing in the output stage described above known (DT-OS 15 62 069), the. Emitter of the transistor operated in the emitter circuit on the one hand Via a resistor to one pole of the operating voltage and, on the other hand, via a series connection from two diodes and another resistor to the other pole of the operating voltage to connect. The connection point of the diodes with the further resistor is connected to the connection point of the output stage transistors. These The purpose of the known circuit is that the biased by said resistors in the forward direction Diodes at the same time from the current flowing for the diodes in the reverse direction through the in Emitter circuit operated transistor flows through v / earth. When this current rises to one by the said resistors certain value, the diodes are blocked, so that the output signal of the The amplifier circuit no longer follows the input signal and is therefore limited. This auxiliary circuit with the diodes operated as an electronic switch and the two additional resistors is relative laborious. It also gives no stimulus, firstly the diodes through a common current-dependent resistor, ; c. B. to replace an incandescent lamp and, secondly, omit the additional resistors.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. The invention is based on an embodiment, which is shown in the drawing, explained in more detail.

Die Zeichnung zeigt die Schaltung einer eisenlosen Gegentakt-Endstufe. Eine Signalquelle mit dem Innenwiderstand R, und der Quellenspannung E₀ steuert zwei komplementäre Treibertransistoren T₃ und Γ₄ jeweils an deren Basis an. Der Transistor Ti wird in Kollektorschaltung betrieben und ist deshalb durch den Emitterwiderstand Rz ausreichend gegen Überlastung geschützt. An diesem Widerstand Ri fällt die Steuerspannung ab. die den Leistungstransistor Γι an dessen Basis ansteuert. Der Transistor F₄ dagegen wird in Emitterschaltung betrieben. An dem in seiner Kollektorleitung liegenden Widerstand /?₄ fällt die Steuerspanriung ab. die den zweiten Leistungstransistor T? an dessen Basis ansteuert. Die beiden Leistungstransistoren Ti und T₂ sind vom gleichen Leitfähigkeitstyp. In der Emitterleitung des Transistors 71 liegt der Widerstand Äi zur Strombegrenzung. Der Widerstand R₂ bezweckt.The drawing shows the circuit of an ironless push-pull output stage. A signal source with the internal resistance R and the source voltage E ₀ controls two complementary driver transistors T ₃ and Γ _4, each at their base. The transistor Ti is operated in the collector circuit and is therefore adequately protected against overload by the emitter resistor Rz. The control voltage drops across this resistor Ri. which controls the power transistor Γι at its base. The transistor F _4, on the other hand, is operated in the emitter circuit. At the resistor in its collector line /? ₄ , the tax liability falls away. which the second power transistor T? drives to its base. The two power transistors Ti and T ₂ are of the same conductivity type. In the emitter line of the transistor 71 is the resistor Ai for current limitation. The purpose of the resistor R ₂ is.

den Lautsprecher Rl im Symmetriepunkt anschalten zu können.to be able to switch on the loudspeaker Rl at the point of symmetry.

--y Während die stabilisierenden Eantterwiderstände Äj und /?3 in Verbindung mit der geschilderten Überlastbarkeit des Leistungstransistors 71 einen für die Unterhaltungs-Elektronik ausreichenden Schutz vor einer Zerstörung durch einen Kurzschluß am Ausgang des Verstärkers bieten, fehlt zunächst ein solcher Schutz für die Transistoren Ti und Ti. Im Falle eines Kurzschlusses würde der Kollektorstrom durch den Transistor Ti einen so hohen Basisstrom von dem Transistor Tt verlangen, daß dieser zerstört würde. Würde man zum Schütze des Transistors einen stabilisierenden ohmschen Widerstand zwischen den Emitter des Transistors 7^ und den Kollektor des Transistors T₂ legen, so würde zwar tine Begrenzung des Stromes im Kurzschiußfali erreicht, zugleich würde die Schaltung aber bei normalen Betriebsbedingungen eine Beeinträchtigung der Aussteuerung des Transistors Ti und somit eine Verminderung der vom Transistor Tz gelieferten Leistung ergeben. --y While the stabilizing Eantterwideristors Äj and /? 3 in connection with the described overload capacity of the power transistor 71 provide sufficient protection for entertainment electronics against destruction by a short circuit at the output of the amplifier, such protection is initially missing for the transistors Ti and Ti. In the event of a short circuit, the collector current through the transistor Ti would require such a high base current from the transistor Tt that it would be destroyed. If one were to put a stabilizing ohmic resistance between the emitter of the transistor 7 ^ and the collector of the transistor T _{2 to} protect the transistor, then the current would be limited in the case of a short circuit, but at the same time the circuit would, under normal operating conditions, impair the modulation of the Transistor Ti and thus a reduction in the power delivered by transistor Tz.

Dies wird bei der Erfindung dadurch vermieden, daß z. B. eine einen stromabhängigen Widerstand darstellende Lampe L zwischen den Emitter des Transistors TiThis is avoided in the invention in that, for. B. a current-dependent resistor representing lamp L between the emitter of the transistor Ti

und den Kollektor des Transistors T₂ geschaltet wird. Der Widerstand eines Beleuchtungslämpchens von beispielsweise 0,7 Volt, 03 Ampere beträgt bei einem Strom von 50 mA etwa 2 bis 3 Ohm und bei einem Strom von 250 mA etwa 20 Ohm. Der mit ansteigendem Strom durch den Transistor Ta wachsende Widerstandswert der Glühlampe L wirkt einem weiteren Stromanstieg durch Gleichstromgegenkopplung entgegen. Zugleich vermindert der an diesem Widerstand entstehende Spannungsabfall die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors Ti, der durch diese beiden Wirkungen ausreichend geschützt ist. Weiterhin bewirkt dies eine Begrenzung des möglichen Basisstromes für den Transistor T₂, der somit ebenfalls gegen eine sofortige Zerstörung ausreichend geschützt ist, allerdings nicht gegen eine Überlastung.and the collector of transistor T _{2 is} switched. The resistance of a light bulb of, for example, 0.7 volts, 03 amperes is around 2 to 3 ohms with a current of 50 mA and around 20 ohms with a current of 250 mA. The resistance value of the incandescent lamp L, which increases with the increasing current through the transistor Ta , counteracts a further increase in current through direct current negative feedback. At the same time, the voltage drop occurring across this resistor reduces the collector-emitter voltage of the transistor Ti, which is adequately protected by these two effects. Furthermore, this has the effect of limiting the possible base current for transistor T ₂ , which is thus also adequately protected against immediate destruction, but not against overload.

Die Glühlampe L wird vorteilhaft in einem Arbeitsbereich betrieben, der garantiert, daß die Lampe nur im Falle einer Überlastung aufleuchtetThe incandescent lamp L is advantageously operated in a working area which guarantees that the lamp only lights up in the event of an overload

Es ist zweckmäßig, die Glühlampe L mit einem gegenüber dem Widerstand der Glühlampe L großen Widerstand R₅ zu überbrücken, so daß der Verstärker auch bei defekter Glühlampe, wenn auch mit verminderter Leistung, betrieben werden kann.It is advisable to bridge the incandescent lamp L with a resistor R ₅ which is large compared to the resistance of the incandescent lamp L , so that the amplifier can be operated even when the incandescent lamp is defective, albeit with reduced power.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

tritt¹ occurs ¹

^ * Patent claims:

: 1. Circuit to protect the transistors of a -.Ironless push-pull output stage of an amplifier from destruction in the event of a short circuit on the Output of the push-pull output stage, which consists of two transistors of the same conductivity type and is driven by a push-pull pre-stage with complementary transistors, one of which is in Collector circuit and the other is operated in emitter circuit, characterized in that that in the emitter line of the transistor operated in the emitter circuit of the preliminary stage current-dependent resistor, in particular an "incandescent lamp, is placed, its resistance value at increasing current increases continuously.

2. A circuit according to claim 1 with an incandescent lamp, characterized in that the incandescent lamp so it is arranged that in the event of a fault the light bulb lights up when the Amplifier is visible.