DE2323934A1

DE2323934A1 - Schutzschaltung fuer schalttransistoren

Info

Publication number: DE2323934A1
Application number: DE19732323934
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Dipl Phys Naessl
Original assignee: Atoma 8264 Waldkraiburg GmbH; ATOMA GmbH
Current assignee: Atoma Gesellschaft fur Automatische Waagen GmbH
Priority date: 1973-05-11
Filing date: 1973-05-11
Publication date: 1974-11-28
Also published as: DE2323934C2

Description

Schutzschaltung für Schalttransistoren Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltung fül einen in Reihe mit einer Last geschalteten Schalt ransistor bei Kurzschluß und Überlastung der Last.
Für den Schutz elektronischer Steuerausgänge für relais, Magnetventile und dergleichen gegen Kabelkurzschlüsse, gegen das Anschließen falscher Lastwiderstände und dergleichen genügen Schmelzsicherungen nur in den seltesten Fällen. Deshalb müssen hierfür besondere Schutzschaltungen vorgesehen werden. Schalttransistoren der zu schütz-enden Art wurden bei Kurzschluß und Überlastung der Last bisher dadurch geschützt, daß sie gekühlt wurden. Eine Zerstörung bei Überlast und Kurzschluß ist hierbei bei längerer Störzeit nicht zu vermeiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schutzschaltung für einen Schalttransistor zu schaffen, welche kontinuierlich dafür sorgt, daß der Schalttransistor immer, also auch im Kurzschlußfall, im Schaltbetrieb arbeitet.
Diese Aufgabe wird mit einer Schutzschaltung der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine laststromabhängige Begrenzungsschaltung für den Basisstrom des Schalttransistors und eine Schaltung zum intermittierenden Abschalten des Schalttransistors abhängig vom La0strom vorgesehen sind. Durch diese Schutzschaltung wird die Kollektorverlustleistung des Schalttransistors so klein gehalten, daß eine Kühlung des Schalttransistors nicht nötig ist und der Schalttransistor trotzdem mit Sicherheit auch bei länger andauernden Kurzschlüssen oder Überlastungen der Last geschützt ist.
Zweckmäßig ist in der Schaltung zum intermittierenden Abschalten eine Schmitt-Triggerschaltung vorgesehen. Diese Schmitt-Triggerschaltung hat dieFunktion, die flachen Flanken der von der Schaltung zum intermittierenden Abschalten übertragenen Spannung in steile Flanken umzuwandeln und damit den Schaltvorgang zu beschleunigen.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der laststromabhängigen Begrenzungsschaltung besteht darin, daß diese aus einem über einen Spannungsteiler laststromabhängig gesteuerten, auf die Basis des Schalttransistors geschalteten Transistor besteht.
Die erfindungsgemäße Schutzschaltung ist weiter zweckmäßig so aufgebaut, daß die Schaltung zum intermittierenden Abschalten aus einer Diode zwischen dem Emitter des Schalttransistors und der Bats eines weiteren Transistors besteht, wobei zwischen der Diode und dem Emitter des weiteren Transistors ein Kondensator liegt, der weitere Transistor in Reihe mit einem Spannungsteiler an der Versorgungsspannung liegt und ein Abgriff des Spannungsteilers über eine weitere Diode an den Eingang für die Steuerung des Schalttransistors geführt ist. Dabei liegt die Schmitt-Triggerschaltung zweckmäßig zwischen dem Abgriff des Spannungsteilers und der weiteren Diode.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein schematisches Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Schutzschaltung.
In der in der Figur gezeigten Schaltung wird einem Eingang 24 ein Steuersignal zugeführt. Dieses Steuersignal geht zur Basis eines Transistors T13 und schaltet diesen durch. So erhält ein Schalttransistor Ti einen Basisstrom und wird eingeschaltet. Hierdurch wird der Laststrom für eine in Reihe mit dem Schalttransistor T15 liegende Last L, elche durch eine DiM e Dl überbrückt ist, eingeschaltet. Der Schalttransistor T15 liegt mit seinem Emitter über einen Spannungsteiler R1, R2 bzw. über parallel hierzu geschaltete Teile einer Schaltung zum intermittierenden Abschalten des Schalttransistors T15 am positiven Anschluß einer Gleichspannungsversorgung, währcnd der Kollektor des Schalttransistors T15 über die Last L zum geerdeten negativen Anschluß der Gleichspannungsversorgung geführt ist.
Zwischen die Basis &es Schalttransistors T15 und dem positiven Anschluß der Gleichspannungsversorgung ist der Emitter-Kollektor- Kreis eines Transistors T14 geschaltet, dessen Basis an einem Mittelabgriff des Spannungsteilers R1, R2 liegt. Steigt der Emitterstrom des Schalttransistors T15 über einen bestimmten Wert an, so öffnet der Transistor T14 und begrenzt den Basisstrom des Schalttransistors T15 und damit auch dessen Emitter-bzw. Kollektorstrom. Der ungekühlte Schalttransistor T15 würde nun bei länger anhaltender Störung durch eine zu hohe Verlustleistung zerstört werden, falls keine Abschaltung erfolgt.
Um eine Zerstörung des Schalttransistors T15 zu vermeiden, ist die Schaltung zum intermittierenden Abschalten des Schalt -transistors T15 vorgesehen. Diese Schaltung ist folgendermaßen aufgebaut: an den Emitter des Schalttransistors T15 ist eine Diode D9 angeschlossen und führt über einen Kondensator C8 zum positiven Anschluß der Gleichspannungsversorgung. Der Verbindungspunkt zwischen der Diode D9 und dem Kondensator C8 ist zur Basis eines Transistors T16 geführt, dessen Emitter unmittelbar an dem positiven Anschluß der Gleichspannungsversorgung und dessen Kollektor über einen Spannungsteiler R46, R47 am negativen Anschluß der Gleichspannungsversorgung liegt.
Von einem Mittelabgriff des Spannungsteilers R46, R47 führt eine Verbindung über eine Schmitt-Triggerschaltung ST und eine Diode D8 zum Eingang 24 der Schutzschaltung.
Die Arbeitsweise der Schaltung zum intermittierenden Abschalten des Schalttransistors T15 ist folgende. Sobald der Emitterstrom des Schalttransistors T15 einen bestimmten Wert überschreitet, der noch unterhalb des zulässigen Wertes für die Strombegrenzung liegt, wird die Diode D9 leitend, der Kondensator C8 wird aufgeladen und der Transistor T16 wird ebenfalls leitend und zieht einen Kollektorstrom. Die Schmitt-Triggerschaltung ST schaltet hierdurch angesteuert über den Spannungsteiler R46, R47 durch. Das Ausgangs-Nullsignal der Schmitt-Triggerschaltung ST sperrt nun über die Diode D8 den Steuereingang des Transistors T1,, so daß der Transistor T1) und damit auch der Schalttransistor T15 stromlos wird.
Sobald der Schalttransistor T15 abgeschaltet worden ist, fließt die auf dem Kondensator C8 aufgebaute Ladung über die Basis des Transistors T16 ab. Wenn nun der Transistor T16 wieder sperrt, wird der Transistor T13 über die Schmitt-TriggersebaltungST geöffnet und der Schalttransistor T15 schaltet wieder ein. Damit kann ein neuer Zyklus des intermittierenden Abschaltens des Schalttransistors T15 beginnen.
Durch diese Schaltung ist sichergestellt, daß der Schalttransistor T15 nicht in einen Arbeitsbereich kommt, in welchem die KollektorverlustleiOung eine zusätzliche Erwärmung verursachen würde. Der Schalttransistor T15 arbeitet also immer im Schaltbetrieb.
Im Kurzschlußfall begrenzt der Transistor T14 den Strom durch den Schalttransistor T15 während dieser SchaltWhaWe so weit, daß der Schalttransistor T15 auch nicht durch einen second breakdown zerstört werden kann. Mit der vorliegenden Schutzschaltung ist also der Schalttransistor T15 sowohl gegen Kurzschluß als auch gegen einfache Überlastung zuverlässig geschützt.

Claims

Patentansprüche

Schutzschaltung für einen in Reihe mit einem Last geschalteten Schalttransistor bei Kurzschluß und Überlastung der Last, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß eine laststromabhängige Begrenzungsschaltung (T14, Rl, R2) für den Basisstrom des Schalttransistors (T15) und eine Schaltung (C8, D9, T16, R46, R47, ST, D8) zum intermittierenden Abschalten des Schalttransistors (T15) abhängig vom Laststrom orgesehen sind.
2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß in derSchaltung zum intermittierenden Abschalten eine Schmitt-Triggerschaltung vorgesehen ist.
Schutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die laststromabhängige Begrenzucgsschaltung aus einem über einen Spannungsteiler (Ri, R2) laststromabhängigen gesteuerten, auf die Basis des Schalttransistors (T15) geschalteten Transistor (T14) besteht.
4. Schutzschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis ), dadurch ge k e n n z e i c h n e t, daß die Schaltung zum intermittierenden Abschalten aus einer Diode (D9) zwischen dem Emitter des Schalttransistors (T15) und der Basis eines weiteren Transistors (T16) besteht, wobei zwischen der Diode (D9) und dem Emitter des weiteren Transistors (T16) ein Kondensator liegt, der weitere Transistor (T16) in Reihe mit einem Spannungsteiler (R46, R47) an der Versorgungsspannung liegt und ein Abgriff des Spannungsteilers (R46, R47) über eine weitere Diode (D8) an den Eingang (24) für die Steuerung des Schalttransistors (T15) geführt ist.
5. Schutzschaltung nach Anspruch 4, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t, daß die Schmitt-Triggerschaltung (ST) zwischen dem Abgriff des Spannungsteilers (R46, R47) und der weiteren Diode (D8) liegt. Leerseite