DE2207791B1 - Electronic fuse that switches on automatically - Google Patents

Electronic fuse that switches on automatically

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Description

Damit wird seine Verlustleistung klein gehalten. Ferner ist die Zeit, während der der Längstransistor gesperrt ist, um so größer, je niederohmiger die Bürde ist, bzw. es nimmt die Zeit zu, während der der Längstransistor durchgeschaltet ist, bis er im Kurzschlußfalle lediglich mit kurzen Nadelimpulsen, zwischen denen lange Pausen bestehen, angesteuert wird. Es wird also, nachdem eine unzulässig hohe Belastung festgestellt und der Längstransistor abgeschaltet ist. durch wiederholtes, kurzes Wiedereinschalten geprüft, ob die unzulässige Belastung noch besteht. Ist die Belastung auf ein zulässiges Maß zurückgegangen, so wird der Ausgangstransistor wie der ständig durchgeschaltet. Im Falle. daß eine Last mit Kaltleitereigenschaften angeschlossen ist, fließt durch diese zunächst ein pulsierender Strom, der sie langsam erwärmt. In dieser kritischen Phase arbeitet der Längstransistor mit hohem Wirkungsgrad. Mit zunehmender Erwärmung wird das Puls-Pausen-Verhältnis des durch den Längstransistor und die Last fließenden Stromes immer größer, bis schließlich die Last auf ein zulässiges Maß begrenzt ist und der Transistor ständig durchgeschaltet bleibt.This keeps its power loss small. Further is the time during which the series transistor is blocked, the greater the lower the resistance Load is, or the time increases during which the series transistor is switched through is until he only short-circuit with short needle pulses, between which long breaks exist, is controlled. So it will after an unacceptably high Load detected and the series transistor switched off is. by repeated, brief restart, checked whether the inadmissible load still exists. If the load has decreased to a permissible level, the Output transistor like that continuously switched through. In the event of. that a burden with PTC thermistor properties are connected, a pulsating flow initially flows through them Electricity that slowly warms you up. The series transistor works in this critical phase with high efficiency. The pulse-pause ratio increases as the temperature increases of the current flowing through the series transistor and the load increases until finally the load is limited to a permissible level and the transistor constantly remains switched through.

An Hand der Zeichnung, in der das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels dargestellt ist, werden im folgenden die Erfindung sowie weitere Vorteile und Ergänzungen näher beschrieben. With reference to the drawing, in which the circuit diagram of an exemplary embodiment is shown, the invention and other advantages and additions are shown below described in more detail.

Mit Hilfe eines Längstransistors T 1 soll der aus einer Spannungsquelle Q+/Q entnommene und durch einen Lastwiderstand RL fließende Strom gesteuert oder geschaltet werden. Hierzu wird eine Steuerspannung über einen Widerstand R 7 der Basis eines Transistors T 2 zugeführt. Dieser dient als Treiber für den Längstransistor T 1. Zwischen seinen Emitter und die Basis des Längstransistors T 1 ist ein Strombegrenzungswiderstand R 3 geschaltet. Sein Kollektor- und sein Basisstrom sind über einen Schalter S l geführt, der auch ein Transistor sein kann. Ist der SchalterS 1 geöffnet, so ist der Treibertransistor T 2 stromlos. der Transistor T 1 erhält keinen Basisstrom und ist daher gesperrt. Wird der SchalterS1 geschlossen. so tließt über einen Widerstand R 6 der Basisstrom für den Transistor T2. der nun leitend wird und über seinen Kollektorwiderstand R 7 sowie den Strombegrenzungswiderstand R 3 einen Basisstrom dem Transistor T 1 zuführt. Dieser bildet daher einen verhältnismäßig kleinen Widerstand für den aus der Spannungsquelle Q fließenden Strom. Ein am Kollektor des Treibertransistors T 2 angeschlossener Kondensator C 1 hat sich nach dem Durchschalten des Transistors T 2 über eine Diode D bis auf die Spannungsdifferenz zwischen der Betriebsspannung Q - und der am Kollektor des Treibertransistors TZ stehenden Spannung entladen. Überschreitet nun der Kollektorstrom des Längstransistors T 1 infolge eines Kurzschlusses oder eines zu kleinen Lastwiderstandes Rr den zulässigen Wert, so steigt an einem veränderlichen Strommeßwiderstand R 1 der vom Laststrom erzeugte Spannungsabfall an. bis die Schwellspannung der Basis-Emitter-Strecke eines Schalttransistors T 3 erreicht ist und dieser durchschaltet. Damit wird die Basis-Emitter-Strecke des Treibertransistors T 2 über dessen Emitterwiderstand R 2 kurzgeschlossen, so daß der Transistor T 2 sperrt. Der Widerstand R 2 braucht kein ohmscher Widerstand zu sein, an seiner Stelle können auch eine oder mehrere in Durchlaßrichtung gepolte Dioden oder eine Zenerdiode verwendet werden. With the help of a series transistor T 1, the should come from a voltage source Q + / Q controlled current flowing through a load resistor RL or be switched. For this purpose, a control voltage is applied via a resistor R 7 Base of a transistor T 2 supplied. This serves as a driver for the series transistor T 1. Between its emitter and the base of the series transistor T 1 is a current limiting resistor R 3 switched. Its collector and its base current are via a switch S l out, which can also be a transistor. If switch S1 is open, then the driver transistor T 2 is de-energized. the transistor T 1 receives no base current and is therefore blocked. If switch S1 is closed. so flows through a resistance R 6 is the base current for transistor T2. which now becomes conductive and via its collector resistance R 7 and the current limiting resistor R 3 a base current to the transistor T 1 feeds. This therefore forms a relatively small resistance for the the voltage source Q current flowing. One on the collector of the driver transistor T 2 connected capacitor C 1 has turned on after switching on the transistor T 2 via a diode D except for the voltage difference between the operating voltage Q - and the voltage at the collector of the driver transistor TZ is discharged. If the collector current of series transistor T 1 now exceeds as a result of a short circuit or if the load resistance Rr is too small, the permissible value increases variable current measuring resistor R 1 the voltage drop generated by the load current at. until the threshold voltage of the base-emitter path of a switching transistor T 3 is reached and this switches through. In order to becomes the base-emitter path of the Driver transistor T 2 short-circuited via its emitter resistor R 2, so that the transistor T 2 blocks. The resistor R 2 does not need an ohmic resistance be, in its place can also be one or more polarized in the forward direction Diodes or a Zener diode can be used.

Mit dem Treibertransistor T 2 wird auch der Längstransistor T l gesperrt. Dadurch verändert sich zwar dessen Emitterspannung nach positiven Werten, der Schalttransistor T3 bleibt aber dennoch geöffnet, da der Spannungsanstieg am Kollektor des Treibertransistors T 2 über den Kondensator C 1 und die Widerstandskondensatorkombination R 5/ C2 auf die Basis des Schalttransistors T3 übertragen wird. Der Transistor T 3 bleibt, auch wenn der Transistor T 1 bereits gesperrt ist, so lange leitend, bis der über sein: Basis-Emitter-Strecke fließende Ladestrom für den Kondensator C 1 nicht mehr ausreicht, um ihn leitend zu halten bzw. den Kondensator C1 so weit aufgeladen hat, daß die Basis-Sperrspannung erreicht ist. With the driver transistor T 2, the series transistor T l is also blocked. As a result, its emitter voltage changes according to positive values, the switching transistor T3 remains open, however, because the voltage rise at the collector of the driver transistor T 2 via the capacitor C 1 and the resistor capacitor combination R 5 / C2 the base of the switching transistor T3 is transmitted. The transistor T 3 remains, too if the transistor T 1 is already blocked, it will be conductive until the over: Base-emitter path, the charging current flowing for the capacitor C 1 is no longer sufficient, to keep it conductive or has charged the capacitor C1 so much that the Base reverse voltage is reached.

Sperrt der Transistor T3, so wird der Treibertransistor T 2 wieder leitend und damit auch der Längstransistor T 1. Ist der Kurzschluß noch vorhanden oder ist die zulässige Belastung noch überschritten, so wiederholt sich der oben beschriebene Vorgang.If the transistor T3 blocks, the driver transistor T 2 becomes again conductive and thus also the series transistor T 1. If the short circuit is still present or if the permissible load is still exceeded, the above is repeated described process.

Die Schaltung fragt also durch wiederholtes kurzes Einschalten des Längstransistors T 1 mit anschließender relativ langer Pause ab, welche Belastung am Ausgang liegt. Ist die Belastung auf ein zulässiges Maß verkleinert. so bleibt der Transistor T l leitend.The circuit asks by repeatedly switching on the Series transistor T 1 with a subsequent relatively long pause from what load is at the exit. Has the load been reduced to a permissible level. stays that way the transistor T l conductive.

Er kann durch Öffnen des Schalters S 1, der auch der Kontakt eines Relais oder ein Schalttransistor sein kann. gesperrt werden.He can by opening the switch S 1, which is also the contact of a Relay or a switching transistor can be. be blocked.

Die Dauer der Pausen, in denen der Transistor T 1 im Falle einer drohenden Überlastung keinen Strom führt, ist im wesentlichen durch die Größe des Kondensators C 1 sowie des Basis-Emitterwiderstandes des Transistors T3 und des Widerstandes R 5 bestimmt. Der Kondensator C2 dient dazu, den Öffnungsvorgang des Transistors T3 zu beschleunigen, indem er die positive Rückkopplung zwischen den Transistor T 2 und T 3 vergrößert. Ein Kondensator C3 verhindert, daß schon kurzeStörspannungsspitzen den Abschaltvorgang auslösen können. Ein Kondensator C 4, der die Basis-Emitter-Strecke des Längstransistors T 1 und des Strommeßwiderstandes R 1 überbrückt, begrenzt die Schaltgeschwindigkeit des Transistors T 1 und unterbindet Funkstörungen. The duration of the pauses in which the transistor T 1 in the event of a impending overload is largely due to the size of the Capacitor C 1 and the base-emitter resistance of the transistor T3 and the Resistance R 5 is determined. The capacitor C2 is used to open the Accelerate transistor T3 by having the positive feedback between the Transistors T 2 and T 3 enlarged. A capacitor C3 prevents even short interference voltage peaks can trigger the shutdown process. A capacitor C 4, which is the base-emitter path of the series transistor T 1 and the current measuring resistor R 1 bridged, limits the Switching speed of the transistor T 1 and prevents radio interference.

Ferner bestimmt er zusammen mit dem Lastwiderstand die Zeit. während der der Transistor T 1 im Oberlastungsfalle durchgeschaltet ist.It also determines the time together with the load resistance. while which the transistor T 1 is switched through in the event of overload.

Claims (6)

Patentansprüche: 1. Elektronische, automatisch wiedereinschaltende Sicherung mit einer den Hauptstrompfad bildenden Reihenschaltung aus dem Lastwiderstand, aus einem Strommeßwiderstand und aus der Emitter-Kollektor-Strecke eines Längstransistors, der mit einem Steuertransistor eine die automatische Wiedereinschaltung bewirkende Kippstufe bildet, dadurch gekennzeichn e t, daß die Kippstufe eine astabile Kippstufe ist, deren eine eine periodische Wiedereinschaltdauer bestimmende Zeitkonstante dem Lastwiderstand (RL) proportional ist.Claims: 1. Electronic, automatically reclosing Fuse with a series connection of the load resistor forming the main current path, from a current measuring resistor and from the emitter-collector path of a series transistor, which with a control transistor brings about an automatic restart Forms flip-flop, characterized in that the flip-flop is an astable flip-flop whose one time constant that determines a periodic restart duration is proportional to the load resistance (RL). 2. Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strommeßwiderstand (R 1) der Basis-Emitter-Strecke des als Emitter-Verstärker arbeitenden Steuertransistors (T3) parallel geschaltet ist, daß der Kollektor des Steuertransistors (T 3) über einen als Emitter-Folger arbeitenden Treibertransistor (T2) mit der Basis des Längstransistors (T1) verbunden ist, daß zwischen den Kollektor des Treibertransistors (T2) und die Basis des Steuertransistors (T 3) ein Kondensator (C1) und zwischen die Basis und den Emitter des Steuertransistors (T 3) eine Diode (D) mit zur Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors (T 3) entgegengesetzter Polung geschaltet ist und daß die Basis-Emitter-Strecke des Längstransistors (T 1) und der mit dieser in Reihe geschaltete Strommeßwiderstand (R 1) von einem Kondensator (C 4) überbrückt sind. 2. Fuse according to claim 1, characterized in that the current measuring resistor (R 1) the base-emitter path of the control transistor operating as an emitter amplifier (T3) is connected in parallel that the collector of the control transistor (T 3) over a driver transistor (T2) working as an emitter follower with the base of the series transistor (T1) is connected that between the collector of the driver transistor (T2) and the Base of the control transistor (T 3) a capacitor (C1) and between the base and the emitter of the control transistor (T 3) a diode (D) with the base-emitter path of the control transistor (T 3) of opposite polarity is connected and that the Base-emitter path of the series transistor (T 1) and the one connected in series with it Current measuring resistor (R 1) are bridged by a capacitor (C 4). 3. Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Emitter des Längstransistors (T 1) und die Basis des Steuertransistors (T 3) ein Strombegrenzungswiderstand (R 4) geschaltet ist. 3. Fuse according to claim 2, characterized in that between the emitter of the series transistor (T 1) and the base of the control transistor (T 3) a current limiting resistor (R 4) is connected. 4. Sicherung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Basis des Steuertransistors (T 3) und die Stromzuleitung ein Kondensator (C 3) geschaltet ist. 4. Fuse according to one of claims 2 to 3, characterized in that that between the base of the control transistor (T 3) and the power supply line is a capacitor (C 3) is switched. 5. Sicherung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Verbindungspunkt des Kondensators (C 1) und der Diode (D) und der Basis des Steuertransistors (T 3) ein Beschleunigungskondensator (C 2) liegt. 5. Fuse according to claim 2, characterized in that between the connection point of the capacitor (C 1) and the diode (D) and the base of the Control transistor (T 3) an acceleration capacitor (C 2) is located. 6. Sicherung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Beschleunigungskonden; sator (C 2) ein Widerstand (R 5) parallel geschaltet ist. 6. Fuse according to claim 5, characterized in that the acceleration condensers; Sator (C 2) a resistor (R 5) is connected in parallel. Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische, automatisch wiedereinschaltende Sicherung mit einer den Hauptstrompfad bildenden Reihenschaltung aus dem Lastwiderstand, aus einem Strommeßwiderstand und aus der Emitter-Kollektor-Strecke eines Längstransistors, der mit einem Steuertransistor eine die automatische Wiedereinschaltung bewirkende Kippstufe bildet. The invention relates to an electronic, automatically reclosing Fuse with a series connection of the load resistor forming the main current path, from a current measuring resistor and from the emitter-collector path of a series transistor, which with a control transistor brings about an automatic restart Forms tilting stage. Eine derartige Sicherung ist z. B. aus »ITT-Schaltbeispiele«, Ausgabe 1967, Schaltbeispiel 15, bekannt. Such a backup is z. B. from "ITT-Schaltbeispiele", edition 1967, switching example 15, known. Die dort beschriebene Schaltung weist Kippverhalten auf, wenn der Strom eine vorbestimmte Größe überschreitet. Infolge des Kippverhaltens wird der Längs- transistor schnell gesperrt;--es fließt dann nur noch ein kleiner Prüfstrom, mit dem festgestellt wird, ob der Kurzschluß am Ausgang der Schaltung noch besteht oder ob der Lastwiderstand wieder eine zulässige Größe erreicht hat.The circuit described there has tilting behavior when the Current exceeds a predetermined size. As a result of the tilting behavior, the Along- transistor blocked quickly; - only a small test current then flows, with which it is determined whether the short circuit at the output of the circuit still exists or whether the load resistance has reached a permissible level again. Aus der österreichischen Patentschrift 242247 ist eine elektronische Sicherung der eingangs beschrie benenArt bekannt, in der ein in den Hauptstrompfad geschalteter Transistor und ein diesen steuernder Transistor eine bistabile Kippstufe bilden, die im Falle einer zulässigen Last sich in dem Schaltzustand befindet, in dem der Längstransistor durchgeschaltet ist. Bei Überlast fällt an dem Strommeßwiderstand ein so großer Spannungsabfall ab, daß dieser die Kippstufe zum Umschalten bringt. Dem Längstransistor sind Widerstände parallel geschaltet, über die in der Abschaltphase ein Prüfstrom fließt, der bei Wiederherstellen einer zulässig großen Last das Zurückschalten der bistabilen Kippstufe bewirkt. From the Austrian patent specification 242247 there is an electronic one Fuse of the type described above is known, in which one in the main current path switched transistor and a transistor controlling this a bistable multivibrator form, which is in the switching state in the case of a permissible load, in which the series transistor is switched through. In the event of an overload, the current measuring resistor drops such a large voltage drop that it causes the flip-flop to switch. Resistors are connected in parallel to the series transistor, via which in the switch-off phase a test current flows which, when a permissible large load is restored, the switch back the bistable flip-flop causes. Es ist auch aus der USA.-Patentschrift 3 366 871 eine elektronische Sicherung bekannt, in der ein astabiler Multivibrator zum Schutz der Längstransistoren des Netzgerätes eingesetzt ist. Im Hauptstrompfad dieses Netzgerätes liegt ein Strommeßwiderstand, der die Basis-Emitter-Strecke- eines Schalttransistors ansteuert. Wird die Schwellspannung dieses Transistors überschritten, so regelt dieser über einen weiteren Transistor den Längstransistor des Netzgerätes im Sinne einer Stromkonstanthaltung. It is also an electronic one from U.S. Patent 3,366,871 Fuse known in which an astable multivibrator to protect the series transistors of the power supply unit is inserted. There is a current measuring resistor in the main current path of this power supply unit, which controls the base-emitter path of a switching transistor. Becomes the threshold voltage If this transistor is exceeded, it is controlled via a further transistor the series transistor of the power supply unit in the sense of maintaining a constant current. Dabei besteht die Gefahr, daß der Längstransistor durch die an ihm nun abfallende Spannung und den durch ihn fließenden verhältnismäßig großen Strom zerstört wird. Um dies zu vermeiden, wird mit der am Längstransistor auftretenden Spannung ein astabiler Multivibrator gespeist, der in der einen Schaltphase den Längstransistor vollständig sperrt und in der anderen Phase so weit öffnet, wie es der vom Strommeßwiderstand gesteuerte Schalttransistor zuläßt. Ist die Überlast beseitigt, so arbeitet während dieser zweiten Schaltphase das Netzgerät wieder normal, und die Speisespannung für den astabilen Multivibrator wird so klein, daß dieser außer Betrieb gesetzt wird.There is a risk that the series transistor through the on him now falling voltage and the relatively large current flowing through it gets destroyed. In order to avoid this, the occurring at the series transistor is used Voltage fed an astable multivibrator, which in one switching phase the Series transistor blocks completely and opens as far as in the other phase the switching transistor controlled by the current measuring resistor allows it. Is the overload eliminated, the power supply unit works normally again during this second switching phase, and the supply voltage for the astable multivibrator is so small that this is taken out of service. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektronische Sicherung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die nicht nur den Längstransistor sicher sperrt und im Falle des Aufhebens des Kurzschlusses wieder öffnet, sondern die auch dann zuverlässig arbeitet, wenn am Ausgang des Längstransistors ein Kaltleiter, wie z. B. eine Glühlampe, angeschlossen ist. The present invention is based on the object of an electronic To create fuse of the type described above that not only include the series transistor locks securely and opens again in the event of the short-circuit being removed, but which works reliably even if a PTC thermistor at the output of the series transistor, such as B. an incandescent lamp is connected. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Kippstufe eine astabile Kippstufe ist, deren eine eine periodische Wiedereinschaltdauer bestimmende Zeitkonstante dem Lastwiderstand proportional ist. Infolge des Kippverhaltens wird der Ausgangstransistor mit Rechteckimpulsen, die eine steile Flanke aufweisen, angesteuert, und er ist deshalb entweder ganz durchgesteuert oder gesperrt. According to the invention this object is achieved in that the tilting stage is an astable multivibrator, one of which determines a periodic restart duration Time constant is proportional to the load resistance. As a result of the tilting behavior the output transistor is driven with square-wave pulses that have a steep edge, and it is therefore either fully controlled or blocked.
DE2207791A 1972-02-18 1972-02-18 Electronic, automatically reclosing fuse Expired DE2207791C2 (en)

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DE2207791C2 DE2207791C2 (en) 1974-01-03

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3305183A1 (en) * 1983-02-15 1984-08-16 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Protection circuit against excess current
EP0252541A1 (en) * 1986-07-07 1988-01-13 Tjeerd Venema Electronically controlled electrical overcurrent automator

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EP0252541A1 (en) * 1986-07-07 1988-01-13 Tjeerd Venema Electronically controlled electrical overcurrent automator

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