DE2147471C3 - Schnellwirkende elektronische Übe rstrom-Schutzschaltungs- Anordnung - Google Patents

Description

3. Schnellwirkende elektronische Oberstrom-Schutzschaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der gekrümmte Verlauf der Kennlinie des Verstärken (18) durch eine Silizium-Diode, vorzugsweise die Basis-Emitter-Diode eines Silizium-Transistors, erzeugt wird.

Stand der Technik

Es sind Schutzschaltungen für Sende-Röhren großer Leistung bekannt bei denen im Falle eines Durchschlages in der Sende-Röhre durch einen sich dann einschaltenden, den Sende-Röhren parallelliegenden Kurzschluß-Kreis die Spannung an der Sende-Röhre soweit abgesenkt wird, daß der in der Sende-Röhre brennende und vom Stromversorgungsteil gespeiste Lichtbogen infolge zu Meiner Spannung abreißt (DT-OS 15 41 572).

Es ist auch bekannt zum Kurzschließen der Sende-Röhren Thyristoren zu verwenden und Relais zu erregen, die über ei» Steuer- und Regeheil das Stromv-ersorgungstefl aasseftteii bzw. den Betnebsstrom ent-, scaeideiidfterabse^»iP>T-ÄS 1274696 and Ir-OS 041572). i*r

-Bet OberbegrtPlel Anspruchs 1 berücksichHgt dfe. seft Stand der TeeMk, der im wesentlichen auf den Inhalt der DT-OS15 41 572 zurückgeht

Aufgabe

Die Aufgabe besteht in der Schaffung einer schnellwirkenden, elektronischen Überstrom-SchutzschaltängsaaarMeg, die schon beim Entstehen eines Kurzschlusses paralid zu dem zu schützenden Verbraucher

feinen Kurzschluß-Kreis öBnet der die Energien der speisendes Stromquelle und von eventuell vorhandenen Kapazitäten vom Verbraucher fernhält und die darüber hinaus die speisende Stromquelle abschaltet
Die Aufgabe wird in der im Anspruch 1 gekennzeichneten Weise gelöst

Vorteile

Die Anwendung der Erfindung bei Geräten der Nachrichten-Technik, z. B. bei Fernsehgeräten, macht es möglich, in den Stufen des Empfängers, die unmittelbar mit der Bildröhre zusammenarbeiten (z. B. Zeilenablenkstufe) an Stelle der für Hochspannungsüberschläge unempfindlichen Verstärker-Röhren Halbleiter-Bauelemente zu verwenden, die von Natur aus empfindlich gegen Energie-Stöße mit steilansteigenden Spannungsfronten sind. Die Verwendung von Halbleitern, z. B. in der Zeilenstufe, in Verbindung mit vorliegender Erfindung ermöglicht wiederum eine erhebliche Reduzierung des Volumens, des Stromverbrauchs und der damit zusammenhängenden Wärme-Entwicklung von Fernsehgeräten.

Hinzu kommt daß eine Schaltungs-Anordnung gemäß vorliegender Erfindung vollkommen automatisch arbeitet und damit besonders geeignet ist in Geräten der Konsum-Elektronik weit verbreitet zu werden, ohne daß fachmännische Bedienung notwendig ist oder daß — wie dies sonst mitunter bei Haushaltsgeräten üblich ist — Sicherungsautomaten eingebaut werden müssen, die bei vorübergehenden Überlastungen des Gerätes auslösen und durch Knopfdruck wieder eingeschaltet werden müssen.

Erläuterung der Erfindung

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung wird wie folgt beschrieben: A b b. 1 zeigt ein schematisches Schaltbild, das ein an sich bekanntes Regelnetzteil 1 enthält das mit seinen Klemmen 2 und 3 an eine Wechselspannung, vorzugsweise die Netzwechselspannung, gelegt ist und an dessen Klemmen 4 und S der Verbraucher-Gleichstrom abgenommen wird.

Eine weitere Anschlußklemme 6 führt zu dem Steuer- und Regelteil 7, das in bekannter Weise die Gleichspannung an den Ausgangsklemmen 4 und 5 dadurch konstant hält, daß der Thyristor 8 jeweils auf der ablaufenden Flanke einer&Sinus-Halbwelle geöffnet wird, wobei der öffnungswinkel durch das Steuer- und Regelteü 7 so eingestellt wird, daß unabhängig von der

Stromentnahme an den Klemmen 4 und 5 und unabhängig von den Schwankungen der Netzspannung an den Klemmen 2 und 3 die Gleichspannung an den Klemmen 4 und 5 im wesentlichen konstant bleibt

Mit Hufe der yon der Anschlußklemme 6 in das Suuer- und Regelten 7 hineinführenden Verbindung ist es möglich, durch Anlegen einer vorzugsweise positiven Gleichspannung den Stromflußwinkel an; Thyristor 8 zu Null zn machen and damit die Sbtimzufuhr von s Klemme 2 nach Klemme 4 zu sperren.

Mit Hilfe des Kondensators 9 werden die vom Thyristor 8 aus der Netzspannung herausgeschnittenen, vorzugsweise positiven Impulse geglättet.

Hinter den Vorwiderstand 10 ist eine Kurzschluß-Vorrichtung angeschlossen, die aus dem Thyristor 11, der Diode 12, dem Kondensator 13 und dem Widerstand 14 besteht

Die Spannung am Kondensator 13 wird über einen Vorwiderstand 15 der oben angegebenen Klemme 6 des Steuer- und Regelteils 7 zugeführt

Im Normalzustand ist der Thyristor 11 gesperrt Durch die Kurzschluß Einrichtung 11, 12, I^ 14 fließt kein Strom.

Parallel zur Kurzschluß-Einrichtung liegt über dem Meßwiderstand 16 der Verbraucher 17, dessen Strom, den er der Anordnung entnimmt, über dem Meßwiderstand 16 einen Spannungsabfall hervorruft

Der Spannungsabfall am Meßwiderstand 16 wird über einen Verstärker 18 der Zünd-Elektrode des Thyristors 11 zugeführt

Solange der Stromverbrauch des Verbrauchers 17 sich in normalen Grenzen bewegt reicht der Spannungs-Abfall über dem Meßwiderstand 16 nicht aus, cm über den Verstärker 18 den Thyristor 11 zu zünden.

Gerät jedoch irgendeine Baugruppe des Verbrauchers 17, beispielsweise die Zeilenablenkstufe eines Fernsehgerätes, beispielsweise durch einen Bildröhren-Überschlag kurzzeitig in einen gestörten Zustand, so macht sich dies im gleichen Augenblick im Spannungsabfall am Meßwiderstand 16 bemerkbar. Die Spannung wird erhöht und der Thyristor 11 gezündet.

In wenigen Micro-Sekunden wird die Kurzschlußkette 11.12,13,14 leitend, die Spannung an den Klemmen des Verbrauchers 17 bricht schlagartig zusammen, wodurch die Baugruppe des Verbrauchers 17, die sich im gestörten Betriebszustand befindet, geschützt und vor Schaden bewahrt wird.

Der Anfangskurzschlußstrom, den das Regelnetztel 1 liefern muß, wird durch den Vorwiderstand 10 begrenzt Durch den Kurzschlußstrom wird der Kondensator 13 aufgeladen, und zwar so lange, bis er eine Spannung erreicht hat deren Größe durch das Verhältnis der Widerstände 10 und 14 gegeben ist. Die am Kondensator 13 entstehende Spannung wird über den Vorwiderstand 15. dem Steuer- und Regelteil 7 des Regelnetzteiles zugeführt. Der öffnungswinkel für den Stromfluß im Thyristor 8 wird zu Null gemacht bzw. stark reduziert so daß mit Beginn der nächstfolgenden Halbwelle der Thyristor 8 gesperrt wird.

Aus dem Lichtnetz wird keine Energie weiter nachgeliefert die Kurzschlußstrecke H, 12, 13, 14 hat nur noch den Kondensator 9 zu entladen. Nach dem Entladungsvorgang setzt auch eine Entladung des Kondensators 13 über den Widerstand 15 und Janenwiderstand des Steuer- und Regelteils — gemessen an der Klemme 6 — ein.

Durrh Absinken der Spannung an Klemme 6 wird der Stromflußwinkel im Thyristor 8 wieder von Null verschieden und die Schutzschaltung beginnt mit dem Wiedereinschaltvorgang.

War der Kurzschluß im Verbracuher Ϊ7 nur vorübergehend, wie z. B. bei einem Bildrohrüberschlag, so tritt beim Wiedereinschalten an dem Meßwiderstand 16 kein zu hoher Spannungsabfall mehr auf und die Kurzschlußstrecke 11. 12, 13 14 bleibt wieder im Sperrzustand, da in der Zwischenzeit der Thyristor 11 nach der Entladung des Kondensators 9 wieder in seinen Sperrzustand übergegangen ist Der Verbraucher erhält wieder seine normale Betriebsspannung.

Ist jedoch im Verbraucher 17 ein Dauerkurzschluß eingetreten, so entsteht dann bei jedem Versuch des Steuer- und Regelteils den Thyristor 8 wieder leitend zu machen, sofort ein überhöhter Spannungsabfall am Meßwiederstand 16, der den Thyristor 11 sofort wieder zum Zünden bringt und den anfangs erörterten Kurzschlußvorgang wieder einleitet Im eingeschwungenen Zustand stellt sich am Verbraucher 17 letzendlich eine starke verminderte Betriebsspannung ein, die so klein ist daß die im Verbraucher 17 befindlichen gestörten Baugruppen nicht überlastet werden und vor Schaden bewahrt werden.

Ausgestaltung der Erfindung

Es hat sich gezeigt daß die Abschalt-Geschwindigkeit des Thyristors 11 vergrößert werden kann, wenn der Zündimpuls steil ist d. h. wenn der dazwischengeschaltete Verstärker 18 eine besonders hohe Verstärkung hat

In einem solchen Falle würden aber auch kleine Schwankungen des Spannungsabfalls am Meßwiderstand 16 schon stark verstärkt werden, wodurch eventuell eine Unsicherheit in der Nähe des kritischen Wertes der Abschaltspannung entsteht.

Aus diesem Grunde wird in der Weiterführung der Erfindung der Verstärker 18 mit einer gekrümmten, im Grenzfall geknickten. Verstärkungskennlinie ausgeführt derart daß bei Spannungs-Abfällen am Meßwiderstand 16, die unterhalb eines Grenzwertes liegen, die Verstärkung nahezu Null und bei Spannungen, die oberhalb des oben angegebenen Grenzwertes liegen, die Verstärkung sehr groß ist. Beim Oberschreiten des Grenzwertes, beispielsweise durch einen Kurzschluß im Verbraucher 17, wird dann der Zündimpuls mit steil ansteigender Flanke und hoher Energie an den Thyristor 11 gelegt, wodurch die gewünschte Steigerung der Abschalt-Geschwindigkeit erreicht wird.

Die gekrümmte bzw. geknickte Kennlinie des Verstärkers 18 wird dadurch erreicht daß die zu verstärkende Spannung über eine Silizium-Diode, beispielsweise die Basis Emitter-Diode eines Silizium-Transistors geführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1. ■$■■

   Tu*

   dektweoische
   ® em

   Gwätt der

   i^^tjgsimoneng ®
   Nachriehtentechnflc mit oner KaÖiodenstrahlröhre, vorzugsweise φτ em Fernsehgerät mit einer Fernseh-BÜdröbre, wddies Gem ein Strosiiversorgangsteil mit eisern Steuer- und Regelteü enthält, |fas die Spannung an den Aesgangskteianien unabhängig tob der Belas&ng nahezu konstant hält nnd mit dessen Wfc d^| ZofOhfegt die J
   mn der Stronniaefle au- Kathodensttahiröhre
   sperrt oder zumindest wesentlich gedrosselt werden kann, weiterhin ijfe einem vom Verbraucherstrom dut±flossenen N^-Widerstan4 an dem beim Auftreten eines Überstroms eine zur Zündung eines Thyristors hinreichende Spannung auftritt; weteher Thyristor in einem Kurzschluß-Kreis liegt der bei einer auftretenden Überlastung mit Hilfe des Thyristors das Stromversorgungsteil innerhalb sehr kurzer Zeit zunächst kurzschließt und der dann anschließend dem Steuer- und Regelteil eine Sperr-Spannung zwecks Sperrung der Stromzufuhr zuführt, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kurzschluß-Kreis mit dem Thyristor (It) eine Diode (12) und ein kondensator (13) in Reihe liegen, daß der Reihenschaltung der Diode (12) und des Kondensators (13) ein Begrenzungswiderstand (14) parallel geschaltet ist. daß der Verbindungspunkt zwischen Diode (12) und Kondensator (13) mit der Sperrvorrichtung des Steuer- und Regelteils (7) Ober einen Vorwiderstand (15) verbunden ist und daß die vom Meß-Widerstand (16) abgegriffene Spannung über einen Verstärker (18) verstärkt der Zündelektrode des Thyristors (11) zuführbar ist
2. 2. Schnellwirkende elektronische Überstrom-Schutzschaltungsanoidnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet daß die Kennlinie des Verstärkers (18) einen stark gekrümmten — im Grenzfall geknickten — Verlauf hat derart daß bei kleinem Spannungsabfall am Meß-Widerstand (16) die Verstärkung zunächst Null bzw. sehr klein ist und daß bei wachsendem Spannungsabfall erst nach Erreichen eines Schwellwertes die Verstärkung sehr schnell zu höheren Werten ansteigt.