DE2250716C2

DE2250716C2 - Electronic security with monostable multivibrator

Info

Publication number: DE2250716C2
Application number: DE19722250716
Authority: DE
Inventors: Georg Dipl.-Ing. 3000 Hannover Karbowski
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Filing date: 1972-10-16
Publication date: 1976-11-04

Description

Es ist bekannt (deutsche Auslegeschrift 1 151 017), zum Schutz vor Überbelastung eines Verstärkers eine monostabile Kippstufe zu verwenden. An der Endstufe des Verstärkers wird eine Prüfspannung abgegriffen, bei deren Überschreitung um einen vorgegebenen Spannungswert die monostabile Kippstufe von ihrem stabilen in den labilen Zustand gesteuert wird. Während des labilen Zustandes der monostabilen Kippstufe wird durch sie die Versorgungsspannung einer Vorstufe ausgeschaltet. Nach einer bestimmten vorgegebenen Zeit kippt die monostabile Kippstufe unter Aufhebung der Abschaltung der Vorstufe in den stabilen Zustand zurück. Bei noch andauernder Überbelastung wird sie erneut in die labile Lage gesteuert, anderenfalls bleibt sie in ihrer Ausgangslage, d. h. im stabilen Zustand.It is known (German Auslegeschrift 1 151 017) to protect an amplifier from overloading to use monostable multivibrator. A test voltage is tapped at the output stage of the amplifier, if it is exceeded by a specified voltage value, the monostable multivibrator is controlled from its stable to the unstable state. During the unstable state of the monostable They switch off the supply voltage of a preliminary stage. After a certain given time, the monostable multivibrator tilts, canceling the shutdown of the preliminary stage return to the stable state. If the overload continues, it becomes unstable again Position controlled, otherwise it remains in its starting position, i. H. in stable condition.

Diese bekannte Schaltung besitzt den im folgenden beschriebenen Nachteil. Es sei angenommen, daß die monostabile Kippstufe infolge einer vorhandenen Überbelastung in den labilen Zustand kippt. Der vorher gesperrte Transistor Tsr 2 (Fig. 1 der deutschen Auslegeschrift) wird leitend, so daß der negative Kondensatorbelag des Kondensators C Z, der zuvor etwa auf die Betriebsspannung aufgeladen war, auf positives Potential gelegt wird. Dadurch befindet sich die Basis des Transistors Tsr 1 auf einem positiven Potential, das in etwa der positiven Betriebsspannung entspricht, d. h., der Transistor Tsri wird gesperrt. Der Kondensator Cl wird nun über den Widerstand R4 umgeladen, wobei das Potential an der Basis des Transistors Tsr Ii nach und nach weniger positiv wird, bis der Transistor Tsr 1 wieder den leitenden Zustand erreicht, wobei gleichzeitig wegen der Rückkopplung über den Widerstand Λ 7 der andere Transistor Tsr 2 gesperrt wird. Damit ist der labile Zustand der monostabilen Kippstufe beendet.This known circuit has the disadvantage described below. It is assumed that the monostable multivibrator flips into the unstable state as a result of an existing overload. The previously blocked transistor Tsr 2 (Fig. 1 of the German Auslegeschrift) becomes conductive, so that the negative capacitor charge of the capacitor CZ, which was previously charged approximately to the operating voltage, is set to positive potential. As a result, the base of the transistor Tsr 1 is at a positive potential, which corresponds approximately to the positive operating voltage, that is, the transistor Tsri is blocked. The capacitor Cl is now reloaded via the resistor R4 , the potential at the base of the transistor Tsr Ii gradually becoming less positive until the transistor Tsr 1 reaches the conductive state again, and at the same time because of the feedback through the resistor Λ 7 of other transistor Tsr 2 is blocked. The unstable state of the monostable multivibrator is thus ended.

Wichtig ist nun der Ladungszustand des Kondensators, der am Ende des labilen Zustandes auf die nur geringe Spannung umgeladen ist, bei welcher der Transistor Tsr 1 leitend wird. Tritt unmittelbar nach Ende des labilen Zustandes erneut eine Überbelastung auf oder besteht diese noch, wird der jetzt auf geringem positiven Potential liegende Belag des Kondensators Cl wieder auf positives Potential gelegt. Die nur geringe Spannung des Kondensators Cl reicht nun entweder nicht aus, den Transistor Tsr I zu sperren, oder dieser Transistor wird nur ganz kurz gesperrt, erreicht praktisch sofort wieder seinen leitenden Zustand, um dann wieder unmittelbar gesperrt zu werden usw... Zur sicheren Funktion der beschriebenen Schaltungsanordnung ist es nämlich erforderlich, daß nach Beendigung des labilen Zustan-What is important now is the state of charge of the capacitor, which at the end of the unstable state is reloaded to the only low voltage at which the transistor Tsr 1 becomes conductive. If an overload occurs again immediately after the end of the unstable state, or if it still exists, the coating of the capacitor C1 , which is now at a low positive potential, is set to positive potential again. The only low voltage of the capacitor Cl is now either not sufficient to block the transistor Tsr I , or this transistor is only blocked for a very short time, almost immediately returns to its conductive state, only to be blocked again immediately, etc ... To be on the safe side For the function of the circuit arrangement described, it is necessary that after the end of the unstable state

des der monoslabilen Kippstufe eine gewisse Zeit ver- Zeit im stabilen Zustand befindet und somit wieder streicht, in weicher der Kondensator sich über die sicher funktionsfähig ist. Besteht nach Wiederein-Basis-Emitter-Strecke des Transistors Tsr 1, den schalten noch die Überbelastung, so kann nan die Widerstand R1 sowie über der\ Widerstand R 6 auf monostabile Kippstufe unmittelbar ansprechen, so seinen ursprünglichen Zustand, also auf eine Span- 5 daß die Vorstufe erneut abgeschaltet wird, nung, die ungefähr gleich der Betriebsspannung ist, Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbil-that the mono-labile multivibrator is in the stable state for a certain period of time and thus disappears again, in which the capacitor is safely functional. If there is still the overload after the re-base-emitter path of the transistor Tsr 1, the resistor R 1 and via the resistor R 6 can respond directly to the monostable multivibrator, so its original state, i.e. to a voltage 5 that the preliminary stage is switched off again, voltage that is approximately equal to the operating voltage, advantageous embodiments and further training

aufla'den kann. Erst dann ist die monostabile Kipp- düngen der Erfindung sind in den Unteransprüchen stufe wieder sicher funktionsfähig. Ist diese Voraus- beschrieben.can charge. Only then is the monostable tilting fertilizer of the invention are in the subclaims stage safely functional again. Is this previously described.

Setzung nicht gegeben, besteht wegen der beschriebe- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachließ Eigenschaft der monostabilen Kippstufe die Ge- io stehend in der Zeichnung näher erläutert, fahr der Zerstörung der Endtransistoren des Ver- Die Endverstärker5 und 6 zweier Kanäle (z.B.Settlement not given, exists because of the descriptive An embodiment of the invention is waned Property of the monostable flip-flop which is explained in more detail in the drawing, drive the destruction of the output transistors of the power amplifier 5 and 6 of two channels (e.g.

stärkers. Stereo-Anlage), welche die Lautsprecher 7, 8 spei-stronger. Stereo system), which stores the loudspeakers 7, 8

Es ist auch eine elektronische Sicherung bekannt _sen, werden von den Vorstufen 3, 4, z. B. integrierte (DT-PS 1 168 492), bei der wie bei der oben be- Operationsverstärker mit je einem invertierenden schriebenen bekannten elektronischen Sicherung im i₅ Eingang 16, 18 und nichtinvertierenden Eingang 15, Überlastungsfalle eine monostabile Kippstufe in 17. angesteuert. An den Ernitterwiderständen 37, 38 ihren labilen Zustand steuert. Hierdurch wird der _wj_rcj _ei_ne Prüfspannung abgegriffen und über die Verstärker während des labilen Zustandes der Kipp- Widerstände 29, 31, die Dioden 30, 32 sowie den stufe gesperrt. Am Ausgang der genannten mono- Widersland 35 der monostabilen Kippstufe 2 zugestabilen Kippstufe ist ein Integrationsglied mit einem 20 führt. An die monostabile Kippstufe 2 ist ein Tran-Kondensator versehen, um eine Signalrückkopplung sislor 1 aneeschk^sen, dessen Kollektor mit dem zu vermeiden, und angeblich auch, um das Tastver- Kondensator 20 und über den Widerstand 19 sowie hältnis der Kippstufe zu vergrößern, also die Zeit des die Dioden 13, 14 mit den invertierenden Eingangen labilen Zustandes auf Kosten der Zeit des stabilen 16, 18 der Vorstufen 3 und 4 verbunden ist. Zustandes zu vergrößern. Der Kondensator wird bei 25 Im normalen Zustand, d. h.. wenn keine Überbeder Steuerung der Kippstufe in den labilen Zustand lastung eines Endverstärkers 5 oder 6 vorhanden ist, in kurzer Zeit entladen. Auch bei dieser bekannten befindet sich der Transistor 21 der monostabilen elektronischen Sicherung kann der beschriebene, Kippstufe 2 im gesperrten und der Transistor 22 im durch die Totzeit der Kippstufe hervorgerufene leitenden Zustand. Dies entspricht der stabilen Lage Nachteil auftreten. ' 30 der monostabil Kippstufe 2. Bei auftretender Über-There is also an electronic fuse known _se n, are from the preliminary stages 3, 4, z. B. integrated (DT-PS 1 168 492), in the case of the overload trap a monostable multivibrator in 17, as in the case of the operational amplifier with an inverting written known electronic fuse in i _{5 input 16, 18 and non-inverting input 15.} The emitter resistors 37, 38 control their unstable state. As a result, the _w j _rc j _e i _ne test voltage is tapped and blocked via the amplifier during the unstable state of the breakdown resistors 29, 31, the diodes 30, 32 and the stage. At the output of the aforementioned mono-contradiction 35 of the monostable flip-flop 2, an integration element with a 20 leads is provided. On the monostable flip-flop 2 a Tran capacitor is provided to aneeschk ^ sen a signal feedback sislor 1, to avoid its collector with the, and allegedly also to increase the push-button capacitor 20 and via the resistor 19 as well as the ratio of the flip-flop, that is, the time of the unstable state of the diodes 13, 14 with the inverting inputs at the expense of the time of the stable 16, 18 of the preliminary stages 3 and 4. To enlarge the state. The capacitor is at 25 in normal condition, ie. if there is no overbearing control of the flip-flop in the unstable state loading a power amplifier 5 or 6, discharged in a short time. In this known one, too, the transistor 21 of the monostable electronic fuse is located, the described flip-flop 2 in the blocked state and the transistor 22 in the conductive state caused by the dead time of the flip-flop. This corresponds to the stable location disadvantage occurring. '' 30 of the monostable flip-flop 2. If over-

Die Erfindung bezieht sich auf eine solche elektro- belastung eines Endverstärkers 5 oder 6, l. B. au rc n nische Sicherung mit monostabiler Kippstufe zum Kurzschluß, wird die Prüfspannung an dem Lmiuei-Schutz der Transistoren der im B-Betrieb arbeiten- widerstand des entsprechenden Endverstärkers inden Endstufe eines Verstärkers vor Überbelastung folge des relativ großen Stromes so groß, daß der bei zu niedrigem Belastungswiderstand am Ausgang 35 Transistor 21 in den leitenden Zustand gesteuert wirü des Verstärkers, bei der die monostabile Kippstufe und damit die monostabile Kippstufe 2 in ihren labibei Überschreitung eines vorgegebenen Spannungs- len Zustand kippt. Der Transistor 22 wird dadurch wertes vom stabilen in den labilen Zustand gesteuert für eine durch die Zeitkonstante des Kondensators S und dabei einen Kondensator in kurzer Zeit um- 36 und der Widerstände 27, 28 bestimmte Zeit geladet, dessen Spannung eine Vorstufe des Verstärkers 40 sperrt. Der Kollektorstrom des leitenden Transistors soerrt und nach einer wählbaren Zeit wieder in den 21 verursacht einen Spannungsabfall am ^w'^ders*^a"^d Ken Zustand zurückkippt. 27. der den zuvor im nichtleitenden Zustand befind-The invention relates to such an electrical load on an output amplifier 5 or 6, l. B. au rc n niche fuse with monostable multivibrator for short-circuiting, the test voltage on the Lmiuei protection of the transistors in the B-mode work resistance of the corresponding output amplifier in the output stage of an amplifier before overloading due to the relatively large current is so large that the If the load resistance at the output 35 is too low, the transistor 21 is switched to the conductive state, in which the monostable multivibrator and thus the monostable multivibrator 2 flips into its labibile when a predetermined voltage state is exceeded. The transistor 22 is thereby controlled from the stable to the unstable state for a time determined by the time constant of the capacitor S and thereby a capacitor in a short time. The collector current of the conducting transistor turns back on and after a selectable time it returns to the 21, causing a voltage drop at the ^w ' ^ders * ^a " ^d Ken state.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrund;, den liehen Transistor 1 öffnet. Dieser Trans.stor 1 bleibt anfangs im Zusammenhang mit der bekannten eiek- während des labilen Zustandes der monostabil« tronSen Sicherung nach der DT-AS 1151017 be- 45 Kippstufe 2 leitend und ladet den Kondensator 20 in schriebenen Nachteil - welcher Nachteil auch bei kurze. Zeit ungefähr auf die Spannung -τ U auf. der Anordnung nach der DT-PS 1 168 492 gegebe- über den Widerstand 19 und d.e Dioden 1.3 14 genenfaH auftreten kann - zu vermeiden. langt die Spannung am Kondensator 20 an die mve -The invention is based on the object; the borrowed transistor 1 opens. This Trans.stor 1 remains initially in connection with the known eiek- during the unstable state of the monostable «tronSen fuse according to the DT-AS 1151017 is 45 flip-flop 2 conductive and charges the capacitor 20 in the described disadvantage - which disadvantage also with short. Time to approximately the voltage -τ U. the arrangement according to DT-PS 1 168 492 given via the resistor 19 and the diodes 1 .3 14 genenfaH can occur - to avoid. when the voltage on the capacitor 20 reaches the mve -

Die Lösung Jer Aufgabe geschieht erfindungsge- tierenden Eingänge 16, 18 der Vorstufen 3 und 4, d.e ,näß dadurch⁸daß ein Transistor vorgesehen ist, der so dadurch gesperrt werden und die Endversurker5 derart an die monostabile Kippstufe angeschaltet ist, und 6 nicht mehr ansteuern. Die überbelastung dt, daß er während ihres stabilen Zustandes gesperrt und Endverstärker 5 und 6 .st damit unwirksam so daß während des labilen Zustandes leitend ist und dann die Gefahr einer Zerstörung der Endtrans.storcn den Kondensator in kurzer Züt aufladet, und daß die nicht mehr besteht. _7pitkonThe solution to this problem is provided by inputs 16, 18 of the preliminary stages 3 and 4 of the invention, which means ^{that 8} a transistor is provided, which is thus blocked and the end-user 5 is connected to the monostable multivibrator, and 6 no longer drives . The overload means that it is blocked during its stable state and power amplifiers 5 and 6 .st thus ineffective so that it is conductive during the unstable state and then there is the risk of destroying the Endtrans.storcn the capacitor in a short time, and that it no longer charges consists. _7pi tkon

„ach Beendigung der Zeitdauer des labilen Zustandes 55 Nach einer bestimmten ZeU, ^ondraukon-Semonostabilen Kippstufe beginnende Entladezeit stanten des Kondensators 36 und d^en Widerstanden des Kondensators für seine Entladung auf eine vor- 27, 28 abhängig ,st, kippt die monostable K»ppstufc2 gegebene Spannung, bei der die Sperrung der Vor- in ihre stabile Ausgangslage zurück. Der Tran to"Ach completion of the time duration of the unstable state 55 After a certain ZeU, ^ ondraukon-Semonostabilen multivibrator incipient discharge time constants of capacitor 36 and d ^e n resistors of the capacitor for its discharge to an upstream 27, 28 depending, st, tilts the monostable K »Ppstufc2 given voltage at which the blocking of the forward returns to its stable starting position. The Tran to

gesteuert zu werden _Vor_ _{ ^_{ert abgesunken} ist, wird die Sperrungto be controlled _Before _ _{ ^ _{ert has sunk} , the lock

Durch die Erfindung ^rreicht Vorstufen 3, 4 aufgehoben. Die Schaltung ist soWith the invention, precursors 3, 4 are abolished. The circuit is like this

X^fÄ5£ 2£ÄÄ eine bestimmte dimensioniert, daß die Entladung des KondensatorsX ^f Ä5 £ 2 £ ÄÄ a certain dimensioned that the discharge of the capacitor

20 auf den genannten Spannungswert eine solche Zeit beansprucht, daß inzwischen der Kondensator 36 der monostabilcn Kippstufe ausreichend umgeladen ist und die monostabile Kippstufe 2 imstande ist, sofort für eine längere Zeit in die labile Lage zu steuern. Das bedeutet, daß die Vorstufen 3, 4 bei noch bestehender Überbelastung der Endverstärker 5, 6 sofort wieder sicher gesperrt werden. Der oben beschriebene Nachteil der bekannten Schaltungsanordnung iritt bei der Erfindung nicht mehr auf.20 to the said voltage value takes such a time that the capacitor 36 of the monostable flip-flop is sufficiently reloaded and the monostable flip-flop 2 is able to immediately to steer into the unstable position for a longer period of time. This means that the preliminary stages 3, 4 with still existing Overloading of the power amplifiers 5, 6 can be safely locked again immediately. The one described above The disadvantage of the known circuit arrangement no longer occurs with the invention.

Die beiden Dioden 30 und 32 bewirken, daß jeweils nur die größte an einem der Emitterwiderstände 37, 38 abgegriffene Prüfspannung ein Umkippen der monostabilen Kippstufe bewirkt. Eine Prüfgrößc als Kriterium für die Überbclastung kann auch auf andere Art als durch die vom Emitterstrom der Endtransistoren an den EmiUerwiderständen 37, 38 hervorgerufene Spannung erzeugt werden, wie z. B. durch einen Vergleich von Ausgangsstrom und Ausgangsspannung der Endverstärkers, 6.The two diodes 30 and 32 have the effect that in each case only the largest on one of the emitter resistors 37, 38 tapped test voltage causes the monostable multivibrator to tip over. One The test variable as a criterion for the overload can also be used in a different way than that from the emitter current of the end transistors at the EmiUerwideristors 37, 38 generated voltage are generated, such as. B. by comparing the output current and output voltage of the output amplifier, 6.

Es ist weiterhin auch möglich, mit der Spannung am Kondensator 20 einen Schmitt-Trigger zu steuern, der im Falle einer Überbelastung die Betriebsspannung ' U abschaltet oder die Vorstufen 3, 4 sperrt.It is also possible to use the voltage on the capacitor 20 to control a Schmitt trigger which, in the event of an overload, switches off the operating voltage U or blocks the preliminary stages 3, 4.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Electronic fuse with monostable multivibrator to protect the transistors of the im B-mode working output stage of an amplifier from overload when the load resistance is too low at the output of the amplifier, at which the monostable multivibrator when exceeded a predetermined voltage value is controlled from the stable to the unstable state and thereby recharges a capacitor in a short time, the voltage of which blocks a pre-stage of the amplifier, and after a selectable time flips back into the stable state, characterized in that a transistor (I) is provided, which is connected to the monostable multivibrator (2) that it during their stable state is blocked and conductive during the unstable state and then ao the capacitor (20) charges in a short time, and that the after the end of the period of unstable state of the monostable flip-flop (2) beginning discharge time of the capacitor (20) for its discharge to a predetermined voltage, at which the blocking of the preliminary stage (4) is canceled is so dimensioned that meanwhile the coupling capacitor (36) of the flip-flop (2) during the stable state of the monostable flip-flop (2) is sufficiently reloaded that the flip-flop (2) is able, if the overload persists, immediately for a longer period of time in the unstable situation to be controlled.

2. Electronic fuse according to claim 1, characterized in that the transistor (1) is of the pnp type, the base of which is connected via a resistor (28) to the collector of the transistor (21) of the monostable multivibrator (2) which is connected during of the unstable state of the monostable multivibrator (2) is in the conductive state and 4 »that the emitter of the transistor (1) is connected to the positive operating voltage (+ U) and the collector is connected to one terminal of the capacitor (20), the other terminal of which is connected to ground, and that the terminal of the capacitor (20) connected to the collector of the transistor (1) is connected to the inverting input (18) of the preliminary stage (4) via a resistor (19) and a diode (14).

3. Electronic fuse according to claim 1, 5 " characterized in that the voltage that

drops at an emitter resistor (37) in the output stage of the amplifier (S), via a resistor (29) and a diode (30) to the base of the transistor (21) of the monostable multivibrator (2) is performed, which is in the conductive state during the unstable state of the monostable multivibrator is.

4. Electronic fuse according to claim 1 and 3, characterized in that when used of a two-channel amplifier which are connected to the emitter resistors (37, 38) of the channels Voltages via a resistor (29, 31) and a diode (30, 32) to the base of the Transistor (21) of the monostable multivibrator (2) are performed during the unstable state the monostable flip-flop (2) is in the conductive state, and that the with the collector of the Transistor (1) connected terminal of the capacitor (20) via the resistor (19) and each a diode (13, 14) with the inverting inputs (16, 18) of the preliminary stages (3, 4) is connected.

5. Electronic fuse according to claim 1, characterized in that the voltage on Capacitor (20) is fed to a threshold value switch, e.g. a Schmitt trigger, through which the preliminary stages (3, 4) can be switched on and off.