DE2246385C3 - Circuit arrangement for limiting the direct current supply of a consumer - Google Patents
Circuit arrangement for limiting the direct current supply of a consumerInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Versorgungsgleichstroms eines Verbrauchers, insbesondere eines Verstärkers gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der Zeitschrift »Funkschau«, 1970, Heft 15, S. 488 bekannt.The invention relates to a circuit arrangement for limiting the direct current supply of a consumer, in particular an amplifier according to the preamble of claim 1. Such a Circuit arrangement is known from the magazine "Funkschau", 1970, Issue 15, p. 488.
In der Zeitschrift »Funkschau«, 1970, Heft 15, S. 488 ist in Bild I und 3 auf Seite 488 eine Anordnung zur Strombegrenzung mit zwei zueinander komplementären Transistoren beschrieben. Wie aus Bild 2 dieses Artikels und der zugehörigen Beschreibung hervorgeht, beruht die Wirkungsweise der dort beschriebenen Schaltung darauf, daß die Basisspannung des Transistors 7" 1 stabilisiert wird, was durch den aus Zenerdioden und Vorwiderstand gebildeten Spannungsteiler erreicht wird. Bei einer solchen Schaltung wird dann bei zunehmender Belastung ein Arbeitsbereich auf der Kennlinie erreicht, wie er in Bild 2 mit B bezeichnet ist. Es liegt auf der Hand, daß bei einer derartigen Schaltung die Basis-Emitter-Spannungen beider Transistoren in keinem Betriebsfall gleich groß werden können. Außerdem würde dies bei der bekannten Anordnung auch nichts nützen, weil nämlich die Kollektor-Emitterstrecke des Vortransistors zwischen Basis und Kollektor dieses Transistors liegt. Dadurch wird bewerkstelligt, daß der Kollektor des Vortransistors einen möglichst konstanten Strom liefert. Eine vollkommene Temperaturkompensation läßt sich jedoch mit einer derartigen Anordnung nicht bewerkstelligen.In the magazine "Funkschau", 1970, issue 15, p. 488, an arrangement for current limitation with two mutually complementary transistors is described in picture I and 3 on page 488. As can be seen from Figure 2 of this article and the associated description, the operation of the circuit described there is based on the fact that the base voltage of transistor 7 "1 is stabilized, which is achieved by the voltage divider formed from Zener diodes and series resistor with increasing load, a working range is reached on the characteristic curve, as it is indicated in Figure 2 with B. It is obvious that with such a circuit the base-emitter voltages of both transistors cannot be the same in any operating case in the known arrangement is of no use, because the collector-emitter path of the pre-transistor lies between the base and collector of this transistor. This ensures that the collector of the pre-transistor delivers as constant a current as possible. However, complete temperature compensation cannot be achieved with such an arrangement accomplishable en.
In der trägerfrequenten Nachrichtentechnik ist es üblich, den von einem Verstärker, insbesondere von dessen Endstufe aufgenommenen Gleichstrom zu begrenzen. Dies gilt besonders für Leitungsverstärker, z. B. Trägerfrequenzverstärker, bei denen eine Gegentakt-B-Kollektorschaltung wegen ihres guten Wirkungsgrades und niedrigen Innenwiderstands bevorzug ι wird. Bei Überlast, z. B. Kurzschluß, steigt der aufgenommene Versorgungsgleicvistrom und damit die an der Schallung auftretende Verlustleistung sprunghaft an. Ohne eine Begrenzung des Versorgungsgleichstroms würden die Transistoren, die aus Wirtschaftlichkeits- und Platzgründen nach der Nennleistung des Verstärkers bemessen werden, schließlich thermischIt is in carrier-frequency communications technology It is common to add the direct current consumed by an amplifier, in particular its output stage limit. This is especially true for line amplifiers, e.g. B. Carrier frequency amplifiers in which a push-pull B-collector circuit preferred because of their high efficiency and low internal resistance will. In case of overload, e.g. B. short circuit, increases the recorded supply line current and thus the Power loss occurring at the sound system by leaps and bounds at. Without a limitation of the DC supply current, the transistors, which are and space reasons are dimensioned according to the nominal power of the amplifier, finally thermally
ίο überlastet und zerstört werden.ίο be overloaded and destroyed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die ihre Begrenzerwirkung auch noch im wesentlichen unabhängig von Schwankungen der Umgebungstemperatur erfüllt und trotzdem einfach und unproblematisch im Aufbau ist.The invention is based on the object of providing a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning create that their limiting effect also essentially independent of fluctuations in the Ambient temperature and is still simple and unproblematic in construction.
Erfindungsgemäß w>d diese Aufgabe durch die
kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Durch die Verwendung von thermisch gekoppelten Transistoren unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps erreicht
man, daß sich deren Temperaturgänge kompensieren und somit auf einfache Weise eine im
wesentlichen von der Außentemperatur unabhängige Strombegrenzerschaltung erhalten wird. Die thermisehe
Kopplung beider Transistoren kann durch geringen Abstand, durch eine wärmeleitende Verbindung
beider Transistorgehäuse, die Unterbringung beider Trarisistorsysteme in einem Gehäuse oder durch
eine noch weitergehende Integration der Schaltung realisiert werden. Ferner ist von Vorteil, daß durch
Wahl des Spannungsteilerverhältnisses des an der Basis
des weiteren Transistors angeschlossenen Teils die Größe des zu begrenzenden Stroms proDlemlos
einstellbar ist. Die Begrenzerschaluing ist damit leicht
einer Vielzahl von Anwendungsfällen anzupassen.According to the invention, this object is achieved by the characterizing features of claim 1.
The use of thermally coupled transistors of different conductivity types ensures that their temperature responses are compensated and thus a current limiter circuit that is essentially independent of the outside temperature is obtained in a simple manner. The thermal coupling of the two transistors can be achieved through a small distance, through a thermally conductive connection of the two transistor housings, the accommodation of both transistor systems in one housing or through an even more extensive integration of the circuit. It is also advantageous that the size of the current to be limited can be set perDlemlos by choosing the voltage divider ratio of the part connected to the base of the further transistor. The limiter circuitry can thus be easily adapted to a large number of applications.
Es ist eine Weiterbildung der Erfindung, daß die Schaltungsanordnung, insbesondere einschließlich der Bauelemente des Verbrauchers, in integrierter Technik aufgebaut ist. Damit ist eine besonders enge thermische Kopplung der Transistoren der Begrenzerschaltung gewährleistet, die Voraussetzung für äußerste Temperaturstabilität ist.It is a development of the invention that the circuit arrangement, in particular including the Components of the consumer, is built in integrated technology. This is a particularly close thermal Coupling of the transistors of the limiter circuit ensured, the prerequisite for extreme temperature stability is.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand von in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Im einzelnen zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the exemplary embodiments shown in the figures explained. In detail shows
F i g. I eine Schallungsanordnung zur Begrenzung des Versorgungsgleichstroms eines Verbrauchers, bei der der weitere Widerstand an den Verbindungspunkt von Verbraucher und Versorgungsquelle angeschaltet ist,F i g. I a formwork arrangement to limit the DC supply current of a consumer, in which the further resistance to the connection point of Consumer and supply source are switched on,
F i g. 2 ein Diagramm, aus welchem die Abhängigkeit des Verbrauchergleichstroms von der Kollektor-Emitter-Spannung des in Fig. 1 verwendeten, längsgeschalteten Transistors ersichtlich ist,F i g. 2 is a diagram showing the dependency of the consumer direct current on the collector-emitter voltage of the series-connected transistor used in FIG. 1 can be seen,
F i g. 3 eine weitere Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Versorgungsgleichstroms eines Verbrauchers, bei der der weitere Widerstand mit der Kollektorelektrode des längsgeschalteten Transistors verbunden ist undF i g. 3 another circuit arrangement for limiting the direct current supply of a consumer, in which the further resistance with the collector electrode of the series-connected transistor is connected and
F i g. 4 ein Diagramm, aus dem die Abhängigkeit des Verbrauchergleichstroms von der Kollektor-Emitterspannung des in F i g. 3 verwendeten, längsgeschalteten Transistors hervorgeht.F i g. 4 is a diagram showing the dependency of the consumer direct current on the collector-emitter voltage of the in FIG. 3 used, series-connected transistor can be seen.
In Fig. 1 und 3 sitid Ausführungsbeispiele von Schaltungsanordnungen nach der vorliegenden Frfindung gezeigt, die den Versorgungsgleichstrom / eines Verbrauchers 1, der vorzugsweise ein Verstärker der eingangs genannten Art ist, begrenzen. Neben einem in den Pfad des Versorgungsgleichstroms / mit seiner1 and 3 are exemplary embodiments of circuit arrangements according to the present invention shown that the supply direct current / a load 1, which is preferably an amplifier of the is the type mentioned at the beginning. Next to one in the path of the DC supply / with his
Kollektor-Emitterstrecke längs geschalteten Transistors 7 vom npn-Typ ist ein weiterer Transistor 6 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyps, also vom pnp-Typ, vorgesehen. Der weitere Transistor 5 ist emitterseitig mit der Basiselektrode und kollektorseitig mit der Emitterelektrode des längsgeschalteten Transistors 7 verbunden und mit diesem thermisch eng gekoppelt. Ein Widerstand 5 ist ferner zwischen die Emitterelektrode des längsgeschalteten Transistors 7 und den Minuspol der Versorgungsquelle Ub eingeschaltet. Parallel zur Versorgungsquelle Ue liegt außerdem ein aus Teilwiderständen 3, 4 bestehender Spannungsteiler, dessen Mittelabgriff mit der Basiselektrode des weiteren Transistors 6 verbunden ist. Schließlich ist ein weiterer Widerstand 2 vorgesehen, über den die Emitterelektrode des weiteren Transistors 6 mit Gleichstrom versorgt wird. Der zu begrenzende Versorgungsgleichstrom / wird durch Wahl des Teilerverhältnisses der Teilwiderstände 3. 4 des Spannungsteilers festgelegt. Ok Teilwiderstände 3,4 können dabei hochohmig ausgelegt werden, was die gewünschte Integration der Schaltungsanordnung begünstigt. Sofern bei der Versorgungsquelle mit Spannungsschwankungen gerechnet werden muß, der zu begrenzende Strom aber unabhängig davon sein soll, so ist die Spannung am Teilwiderstand 4 durch allgemein übliche Maßnahmen /u stabilisieren.Collector-emitter path connected in series with transistor 7 of the npn type, a further transistor 6 of the opposite conductivity type, that is of the pnp type, is provided. The further transistor 5 is connected on the emitter side to the base electrode and on the collector side to the emitter electrode of the series-connected transistor 7 and is thermally closely coupled to it. A resistor 5 is also connected between the emitter electrode of the series-connected transistor 7 and the negative pole of the supply source Ub . In addition, a voltage divider consisting of partial resistors 3, 4, whose center tap is connected to the base electrode of the further transistor 6, is located parallel to the supply source Ue. Finally, a further resistor 2 is provided, via which the emitter electrode of the further transistor 6 is supplied with direct current. The DC supply current to be limited / is determined by choosing the division ratio of the partial resistances 3. 4 of the voltage divider. Ok partial resistors 3, 4 can be designed with high resistance, which promotes the desired integration of the circuit arrangement. If voltage fluctuations are to be expected in the supply source, but the current to be limited is to be independent of this, the voltage at the partial resistor 4 must be stabilized by generally customary measures / u.
in der Schaltung nach Fig. 1 ist der weitere Widerstand 2 an den Verbindungspunkt des Verbrauchers 1 mit dem Pluspol der Versorgungsquelle angeschaltet. Der längsgeschaltete Transistor 7 wird über den weiteren Widerstand 2 durchgeschaltet. Dabei kann der Versorgungsglcichstrom /jedoch nur so weit ansteigen, bis der Spannungsabfall am Widerstand 5 so groß wie die mit dem Teilwiderstand 4 an der Basis des weiteren Transistors 6 eingestellte Spannung ist. Die am längsgeschalteten Transistor 7 auftretende Kollektor-Emitter-Spannung £Λΐ (Fig. 2) ist bis zum Erreichen des Wertes, b^i dem der Versorgungsgleichstrom begrenzt werden soll, etwa bei / = 105 mA, da es sich hierbei lediglich um die Siittigungsspannung handelt, besonders gering, so daß auch nur wenig Verlustleistung auftritt. Demgegenüber ist bei der in Fig. 3 gezeigten Schaltung der weitere Widerstand 2 an die Kollektorelektrode des längsgeschalteten Transistors 7 angeschlossen. Dies hat zur Folge, daß die Kolleklor-Emitter-Spannung Uct (vgl. Fig.4) des längsgeschalteten Transistors 7 immer größer als dessen Basis-Emitter-Spannung sein muß. Im einzelnen ergibt sich die Koliektor-Emilterspannung Uc ι: in diesem Fall als Summe aus Basis-Emiuer-Spanr.ung unu Spannungsabfall am weiteren Widerstand 2. Als Vorteil zeigt sichIn the circuit according to FIG. 1, the further resistor 2 is connected to the connection point of the consumer 1 with the positive pole of the supply source. The series-connected transistor 7 is switched through via the further resistor 2. In this case, however, the DC supply current / can only increase until the voltage drop across the resistor 5 is as great as the voltage set with the partial resistor 4 at the base of the further transistor 6. The collector-emitter voltage £ Λΐ (Fig. 2) occurring at the series-connected transistor 7 is approximately at / = 105 mA until it reaches the value that the DC supply current is to be limited, since this is only the saturation voltage acts, particularly low, so that only little power loss occurs. In contrast, in the circuit shown in FIG. 3, the further resistor 2 is connected to the collector electrode of the series-connected transistor 7. As a result, the collector-emitter voltage Uct (see FIG. 4) of the series-connected transistor 7 must always be greater than its base-emitter voltage. In detail, the result is the Koliektor emitter voltage Uc ι: in this case as the sum of the base Emiuer voltage and the voltage drop at the further resistor 2. This is shown to be an advantage
ίο jedoch hierbei, daß die Betriebsspannung für den Verbraucher 1 im Kurzschlußfail noch geringer ist als bei der Schaltung nach Fi g. 1. In beiden Fällen darf der Widerstand des Verbrauchers 1 nur so klein werden, daß das Produkt aus Kollektor-Emitter-Spannung Ua des Transistors 7 und Versorgungsgleichstrom /kleiner als die Verlustleistung des Transistors 7 ist. Bei Erreichen des Werts, bei dem der Versorgungsgieichstrom / begrenzt werden soll, wird die Emitter-Basis-.epannung des weiteren Transistors 6, der leitend wird, gleich der Bäsis-Emilierspannung des Jängsgescha/teten Transistors 7. Damit fließt ein Teil des über den Widerstand 2 fließenden Stroms über den weiteren Transistor 6 ab.ίο here, however, that the operating voltage for the consumer 1 in the short circuit failure is even lower than in the circuit according to Fi g. 1. In both cases, the resistance of the consumer 1 may only be so small that the product of the collector-emitter voltage Ua of the transistor 7 and the DC supply current / is less than the power loss of the transistor 7. When the value at which the supply DC current / is to be limited is reached, the emitter-base. The voltage of the further transistor 6, which becomes conductive, is equal to the Bäsis-Emilier voltage of the Jängsgescha / teten transistor 7. Thus, part of the current flowing through the resistor 2 flows through the further transistor 6.
Da sich die Diffusionsspannungen der beiden Transistoren 6, 7 infolge deren thermischer Kopplung mit der Temperatur in gleicher Weise ändern, kompensiert sich der Temperatureinfluß. Dies ist aus den Diagrammen in F i g. 2 und 4 ersichtlich. Die Kurven a und b stellen dabei jeweils die Abhängigkeit des Versorgungsgleichstroms /von der Kollektor-Emitter-Spannung Ucf dar, wobei die Transistoren 6, 7 etwa 4 rnm voneinander entfernt angeordnet sind. Bei den Kurven c sind die Transistoren 6. 7 thermisch eng miteinander gekoppelt. Wie ersichtlich ist. ergeben sich schon bei geringer thermischer Kopplung (Kurven a, bj bei unterschiedlichen Temperaturen (t = 22''C bzw. 1 = 60'-'C) für gleiche Kollektor-Emitter-Spannungen LJ(i nur geringfügige Unterschiede im Versorgungsgleichstrom /. Diese Unterschiede werden durch die thermische Kopplung der Transistoren 6, 7 in Temperaturbereichen von t = 22'C bis 60"C b/.w. t == 30"C bis 60=C vollkommen behoben, und damit wird eine von Schwankungen der Temperatur unabhängige Stromversorgung des Verbrauchers 1 erreicht.Since the diffusion voltages of the two transistors 6, 7 change in the same way as a result of their thermal coupling with the temperature, the temperature influence is compensated for. This is from the diagrams in FIG. 2 and 4 can be seen. The curves a and b each represent the dependency of the direct supply current / on the collector-emitter voltage Ucf, the transistors 6, 7 being arranged approximately 4 mm apart. In the case of curves c , the transistors 6, 7 are closely thermally coupled to one another. As can be seen. result even with low thermal coupling (curves a, bj at different temperatures (t = 22 "C or 1 = 60" - 'C) for the same collector-emitter voltages LJ (i only slight differences in the DC supply current /. These Differences are completely eliminated by the thermal coupling of the transistors 6, 7 in temperature ranges from t = 22'C to 60 "C b / .w. T == 30" C to 60 = C, and thus one becomes independent of fluctuations in temperature Power supply of consumer 1 reached.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722246385 DE2246385C3 (en) | 1972-09-21 | 1972-09-21 | Circuit arrangement for limiting the direct current supply of a consumer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722246385 DE2246385C3 (en) | 1972-09-21 | 1972-09-21 | Circuit arrangement for limiting the direct current supply of a consumer |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2246385A1 DE2246385A1 (en) | 1974-03-28 |
| DE2246385B2 DE2246385B2 (en) | 1977-07-28 |
| DE2246385C3 true DE2246385C3 (en) | 1978-03-16 |
Family
ID=5856979
Family Applications (1)
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| DE19722246385 Expired DE2246385C3 (en) | 1972-09-21 | 1972-09-21 | Circuit arrangement for limiting the direct current supply of a consumer |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| DE (1) | DE2246385C3 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| IT1212157B (en) * | 1987-12-29 | 1989-11-08 | Marelli Autronica | THERMAL PROTECTION DEVICE OF AN INTEGRATED ELECTRONIC POWER CIRCUIT |
-
1972
- 1972-09-21 DE DE19722246385 patent/DE2246385C3/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2246385A1 (en) | 1974-03-28 |
| DE2246385B2 (en) | 1977-07-28 |
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Legal Events
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| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
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