DE2061403B2 - Schaltungsanordnung zum schutz eines geregelten netzgeraetes gegen ueberlastung und kurzschluss - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Schutz eines geregelten Netzgerätes gegen Überlastung und Kurzschluß, mit einem Stelltransistor, der in Abhängigkeil von der Differenz zwischen einer der Verbraucherspannung proportionalen Spannung und einer Bezugsspannung aussteuerbar ist.

Eine solche Schaltungsanordnung ist 1. B. aus der DT-AS 12 93 307 bekannt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung liegt der Slelltransistor in Reihe zwischen der Speisespannungsquelle und dem Verbraueher. In einem ersten Transistorverstärker wird die Differenz zwischen einer der Verbraucherspannung proportionalen Spannung und einer Bezugsspannung verstärkt und über einen zweiten Transistor dem Stelltransistor zugeführt. Die Anordnung zum Überlastungsschutz des Stelltransistors enthält einen Transistor, einen Thyristor sowie mehrere Dioden und Widerstände. Dieser Transistor bildet mit den an ihn angeschlossenen Bauelementen den Außenwiderstand des ersten Transistorverstärker.

Bei elektronischen Netzgeräten mit unterschiedlichen Ausgangsspannungen müssen die Kenndaten der Bauelemente der Schaltungsanordnung für den Überlastungsschutz dem jeweiligen Spannungsbereich entsprechend angepaßt werden.

Für Netzgeräte mit unterschiedlichen Ausgangsspannungen sind demnach jeweils verschiedene Strombegrenzungsschaltungen erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Schutz eines geregellen Netzgerätes gegen Überlastung und Kurzschluf3 zu entwickeln, die ohne Änderung der Kenndaten der einzelnen Bauelemente für geregelte Netzgeräte mit unterschiedlichen Spannungen und Strömen verwendbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß durch eine dem abgegebenen Strom proportionale Spannung eine Parallelschaltung eines einstellbaren Widerstands mit einer lichtemittierende!) Diode beaufschlagbar ist. von der ein lichtempfindliches Element beleuchtbar ist, das mit dem Eingang eines UND-Glieds verbunden ist. an deren Ausgang der Stelltransistor des Netzgerätes angeschlossen ist.

Mit HiFe des einstellbaren Widerstands läßt sich in einfacher Weise unabhängig von der Spannung des jeweiligen Netzgerätes die Größe des Stroms bestimmen, bei dessen Überschreiten eine Abschaltung des abgegebenen Stroms eintritt. Die Anordnung arbeitet bei unterschiedlichen Potentialen der Netzgerate einwandfrei. Da die gleichen Strombegrenzungsschaltungen für verschiedene Netzgeräte verwendbar sind. ergeben sich günstigere Herstellungsmöglichkeiten für die Strombegrenzungsschaltungen. Die Schaltung arbeitet potentialfrci von der Ausgangsspannung und wird durch diese nicht beeinflußt bzw. beeinflußt selbst die Ausgangsspannung nicht, da der Spannungsreglung keine Stromreglung überlagert wird, sondern bei Überlastung eine echte Abschaltung erfolgt.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß einem vom abgegebenen Strom durchflossenen Widerstand eine Reihenschaltung aus Widerständen und einem Potentiometer parallel geschaltet ist und daß die lichtemittierende Diode parallel zum Potentiometer und einem Widerstand angeschlossen ist.

Bei dieser Anordnung kann der im Ausgangsstromkreis liegende niederohmige Widerstand bei Netzgeräten mit verschieden großen Stromstärken gleich oder unterschiedlich groß sein. Der maximal zulässige Ausgpngsstrom läßt sich einstellen. Die Überstrombegrenzungsschaltung ist daher auch für Netzgeräte mit verschieden großen Nennströmen brauchbar.

Eine günstige Ausführungsform besteht darin, daß als lichtempfindliches Element ein Fototransistor vorgesehen ist, der über einen Widerstand an eine Hilfsspannungsquelle angeschlossen ist, und daß der Emitter des Fototransistors mit der Zündelektrode eines von der gleichen Hilfsspannungsquelle gespeisten Thyristors verbunden ist, dessen Anode auf den Eingang des UND-Glieds geführt ist.

Diese Schaltung ist sehr einfach ausgebildet und beansprucht bei normalem Betrieb der Netzgeräte nur sehr wenig zusätzliche Leistung.

Bei einer zweckmäßigen weiteren Ausgestaltung ist vorgesehen, daß der Stelltransistor ein im Schaltbetrieb arbeitender Längstransistor ist. der über einen Verslär-

ker mit dem UND-Glied verbunden ist, dessen einer Eingang von dem lichtempfindlichen Element steuerbar ist, während ein zweiter Eingang an einen Taktgenerator und ein weiterer Eingang an eine Impulsformerstufe angeschlossen ist, die in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Netzgerätes impulsbreitenmodulierte Signale an das UND-Glied abgibt.

Diese Ausführungsform bildet eine Strombegrenzungsschaltung für Netzgeräte mit periodisch schaltbarem Längstransistor. Die Schaltung spricht bei Überströmen ohne größere Verzögerung an, so daß der Längs" ransislor nicht durch unzulässige große Erwärmung durch Überströme zerstört wird.

Ein Ausführung-.beispiel der Erfindung ist im folgenden anhand einer Zeichnung näher erläutert.

An Klemmen 1 und 2 liegt eine ungeregelte, von einem Transformator mit nachgeschaltetem Gleichrichter abgegebene Gleichspannung an. Ein Kondensator 3 dient zur Glättung dieser Spannung.

Mit der Klemme 1 ist der Kollektor eines zo Stelltransistors 4 verbunden, dessen Emitter an eine Drosselspule 5 angeschlossen ist. Die Drosselspule 5 ist mit einem Widerstand 6 verbunden, der eine Ausgjngsklemme 7 des Netzgerätes speist. Zwischen die Klemme 7 und eine zweite Ausgangsklemme 8 ist ein Kondensator 9 geschaltet.

Parallel /um Widerstand 6 liegt die Reihenschaltung von Widerständen 10, 11 und eines Potentiometers 12. Eine lichtemittierende Diode W /. 15. eine GaAs-Diode, ist parallel zum Widerstand 11 und zum Potentiometer 12 geschaltet. Von der Diode ausgesandtes Licht gelangt zu einem Fototransistor 14, dessen Emitter über einen Widerstand 15 mit der Klemme 8 in Verbindung steht.

Weiterhin ist der Emitter des Transistors 14 über eine Diode 16 mit der Zündelektrode eines Thyristors 17 verbunden, dessen Kathode an die Klemme 8 angeschlossen ist. Die Anode des Thyristors 17 ist über einen Widerstand 18 und der Kollektor des Transistors 14 über einen Widerstand 19 an eine Hilfsspannungsquelle 20 angeschlossen, die von der ungeregelten Spannung an den Klemmen 1,2 gespeist wird. Die Hilfsspannungsquelle 20 versorgt weiterhin einen Taktgeber 21, einen Sägezahngenerator 22, einen Differenzverstärker 23, eine Referenzspannungsquelle 24, eine Impulsformerstufe 25 und ein UND-Glied 26.

Der Taktgeber 21 ist mit dem Eingang des Sägezahngenerators 22 und einem Eingang des UND-Glieds 26 verbunden. Die Referenzspannungsquelle 24 speist einen Eingang des Differenzverstärkers 23, dessen zweiter Eingang an die Klemme 7 angeschlossen ist. Parallel zum Kondensator 9 ist ein Widerstand 27 geschaltet. Die Ausgänge des Sägezahngenerators 22 und des Differenzverstärkers 23 sind auf Eingänge der Impulsformerstufe 25 geführt, die in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Difl'erenzverstärkers 23 impulsbreitenmodulierte Signale an einen zweiten Eingang des UND-Glieds 26 abgibt. Der dritte Eingang des UND-Glieds 26 steht mit der Anode des Thyristors 17 in Verbindung.

Das UND-Glied 26 speist einen Widerstand 28, an den ein Widerstand 29 angeschlossen ist, dessen zweiter Anschluß auf die Klemme 1 geführt ist. Mit der gemeinsamen Verbindungsstelle der Widerstände 28,29 ist die Basis eines Transistors 30 verbunden, dessen Kollektor an der Basis des Transistors 4 und an einem zwischen der Basis des Transistors 4 und dessen Emitter geschalteten Widerstand 31 liegt Der Emitter des Transistors 30 steht mit dem Kollektor des Transistors 4 in Verbindung. Zwischen dem Emitter des Transistors 4 und der Klemme 8 liegt eine Diode 32.

Die von der Impulsformerstufe 25 abgegebenen Signale öffnen die Torschaltung 26 für die vom Taktgeber 21 abgegebenen Signale, wenn der Thyristor 17 sperrt. Bei geöffnetem UND-Glied 26 wird der Transistor 30 und der Stelltransistor 4 mit der Differenz aus den Taktfrequenzen des Taktgebers 21 und der Irapulsformerstufe 25 geschaltet. Mit Hilfe der Drosselspule 5, des Kondensators 9 und der Kommutierungsdiode 32 wird an den Klemmen 7 und 8 eine geregelte Gleichspannung erzeugt.

Der Spannungsabfall am Widersland 6 ist dem vom Netzgerät abgegebenen Strom proportional. Durch die Einstellung des Potentiometers 12 läßt sich der Spannungsabfall an der Reihenschaltung zwischen Potentiometer 12 und Widerstand 11 bestimmen. Im normalen Betrieb des Netzgeräts ist der Spannungsabfall an den Widerständen 11 und 12 kleiner als die Durchlaßspannung der Diode 13.

Sobald der Strom im Widerstand 6 durch Übelastung oder Kurzschluß einen so großen Wert erreicht hat. daß der Spannungsabfall an den Widerständen 11 und 12 die Durchlaßspannung der Diode 13 erreicht hat, wir J die Diode 13 leitend und sendet Licht aus. Durch das auf den Transistor 14 fallende Licht wird dieser leitend. Bei leitendem Transistor 14 wird der Thyristor 17 gezündet. Dadurch sinkt das Potential am dritten Eingang des UND-Glieds 26 ab. Das UND-Glied 26 sperrt die von der Impulsformcrsiufe 25 und dem Taktgeber 21 kommenden Impulse. Deshalb sperren auch die Transistoren 30 und 4.

Nach der Abschaltung des Netzgeräts geht der Thyristor 17 wieder in den gesperrten Zustand über. Das Netzgerät kann sodann wieder eingeschaltet werden. Besteht der Zustand des Kurzschlusses oder der Überlastung fort, dann wiederholt sich der oben beschriebene Vorgang.

Durch entsprechende Einstellung des Potentiometers 12 läßt sich die Durchlaßspannung an der Diode 13 bei verschieden großen Stromstärken der durch den Widerstand 6 fließenden Ströme erreichen. Das Ausgangspotential an der Klemme 7 übt keinen Einfluß auf die Kenndaten der Schaltung für die Begrenzung des Überstroms aus. Die Schaltung kann daher für Netzgeräte mit verschiedenen Ausgangsspannungen benutzt werden. Weiterhin können auch Unterschiede in den Nennströmen dieser Geräte vorhanden sein. Weichen die Nennströme der Geräte voneinander ab, dann ist zur Anpassung der Schaltung für die Überstrombegrenzung bei gleichem Widerstand 6 der Geräte eine Einstellung des Potentiometers 12 zur Festlegung des jeweils maximal zulässigen Uberstroms erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Schutz eines geregelten Netzgerätes gegen Überlastung und Kurz-Schluß, mit einem Stelltransistor, der in Abhängigkeit von der Differenz zwischen einer der Verbraucherspannung proportionalen Spannung und einer Bezugsspannung ansteuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine dem abgegebenen Strom proportionale Spannung eine Parallelschaltung eines einstellbaren Widerstands (II, 12) mit einer lichtemittierenden Diode (13) beaufschlagbar ist, von der ein lichtempfindliches Element (14) beleuchtbar ist, das mit dem Eingang eines Und-Glieds (26) verbunden ist, an deren Ausgang der Stelltransistor (4) das Netzgerätes angeschlossen ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß einem vom abgegebenen Strom durchflossenen Widerstand (6) eine Reihenschaltung aus Widerständen (10, 11) und einem Potentiometer (12) parallel geschaliel ist und daß die lichtemittierende Diode (13) parallel zum Potentiometer (12) und einem Widerstand (11) angeschlossen ist.

3. Schallungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als lichtempfindliches Element ein Fototransistor (14) vorgesehen ist, der über einen Widerstand (19) an eine Hilfsspannungsquelle (20) angeschlossen ist, und daß der Emitter des Fototransistors (14) mit der Zündelektrode eines von der gleichen Hilfsspannungsquelle gespeisten Thyristors (17) verbunden ist, dessen Anode auf den Eingang des UN D-Glieds (26) geführt ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stelltransistor (4) ein im Schaltbetrieb arbeitender Längstransistor ist, der über einen Verstärker (28, 29, 30) mit dem UND-Glied (26) verbunden ist, dessen einer Eingang von dem lichtempfindlichen Element (14) steuerbar ist, während ein zweiter Eingang an einem Taktgenerator (21) und ein weiterer Eingang an eine Impulsformerstufe angeschlossen ist, die in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung des Netzgerätes impulsbreitenmodulierte Signale an das UND-Glied (26) abgibt.