DE2344289A1

DE2344289A1 - Schaltungsanordnung zur sicherung eines elektronischen schalters

Info

Publication number: DE2344289A1
Application number: DE19732344289
Authority: DE
Inventors: Rudolf Binder; Dominiki Zuerich Schwe Mueller
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1973-05-16
Filing date: 1973-09-03
Publication date: 1974-12-05
Also published as: CH554620A

Description

Schaltungsanordnung zur Sicherung eines elektronischen Schalters Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Sicherung eines elektronischen Schalters, um im Falle von Ueberlastung den elektronischen Schalter bei Abwesenheit eines Schliessbefehles zu öffnen.
Elektronische Schaltungen mit elektromechanischen Schaltelementen, wie z.B. Relais, benötigen zum Schutz der verwendeten Transistoren schnel lansprechende Sicherungen. Insbesondere wird für Schalttransistoren Kurzschlussfestigkeit bei geringer Verlustleitung gefordert. Zudem ist es von Vorteil, wenn nach Ansprechen der Sicherungsschaltung diese elektronisch rückstellbar ist.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherungsschaltung der vorgenannten Art zu schaffen, welche mit einfachen elektronischen Mitteln elektronische Schalt3 vor Zerstörung durch Ueberlastung und Kurzschluss schützt.
Gemäss der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in Serie zur Last eine Strombegrenzung liegt und dass eine zwischen Last und Strombegrenzung abgegriffene Information über eine Rückführung ein Schalterelement steuert, das mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters verbunden ist.
Auf diese Weise bewirkt die der Erfindung zugrundeliegende Schaltungsanordnung bei Ueberlast oder Kurzschluss die Oeffnung des elektronischen Schalters, wenn kein Schliessbefehl anliegt.
Im Folgenden werden an Hand einer Zeichnung drei Ausführungsbeispiele der Schaltungsanordnung näher beschrieben. Dabei zeigt: Fig. 1 ein Blockschema und Fig 2 bis 4 je ein Ausführungsbeispiel. Fig. 1 zeigt das Prinzip der Erfindung mit einem elektronischen Schalter T, einem Schutzwiderstand R5 als Strombegrenzung, einer Last RLt einer Rückführung K und einem steuerbaren Schaltelement S.
In einem ersten Beispiel, Fig. 2 wird neben einem Schalter transistor T vom pnp - Typ eine Logik verwendet, deren logischer Zustand 'L' einer Spannung von 0 Volt und deren logischer Zustand 'O' einer negativen Spannung entspricht, Prinzipiell ist die Schaltungsanordnung auch für npn -Transistoren, unter Berücksichtigunq der entsprechenden Logik, denkbar. Die gezeigte Schaltung funktioniert wie folgt: uR ist die zum Betrieb der Last RLt z.B. zur Erregung eines Relais, notwendige Gleichspannung.. Im Ruhezustand, d.h. bei geöffnetem Schalter, ist der Transistor T gesperrt und infolgedessen wird die Last RL von keinem Strom durchflossen. Es gilt u1= - uR und damit u2 = u1 + un c o Volt. Da uR im allgemeinen gross im-Vergleich zu ist, wird u2 stark negativ, was in der vorliegenden Schaltung für das steuerbare Schaltelement S, beispielsweise ein ODER - Tor, 'O' bedeutet. Da am Eingang E1 des ODER-Tores S ebenfalls '0' ansteht, ergibt sich am Ausgang 'L' und damit die Sperrung des Schalttransistors T.
Trifft nun am Eingang E1 des ODER - Tores S ein positiver Impuls ein, wechselt der logische Zustand am Ausgang des Tores S und der Schalttransistor beginnt zu leiten. Ueber dem Schutzwiderstand RS entsteht ein Spannungsabfall. Ist diese Spannung im Betrag nicht grösser als uS , dann wird gemäss der vorerwähnten Relation u2 = O Volt, was für das ODER - Tor S am Eingang E2 'L' bedeutet. Auch nach dem Verschwinden des Schliessbefehles für den Schalttransistor T bleibt dieser somit leitend Wird die Spannung über der Last R5 grösser als uz, dann beginnt u2 kleiner, d h.
negativer zu werden und bei einem durch entsprechende Dimensionierung der Schaltung bestimmten Wert liegt am Eingang E2 des ODER - Tores S 'O' an. Bei Verschwinden des Schliessbefehle am Eingang E1 wird der Ausgang des ODER - Tores gekippt und bewirkt eine Sperrung des Schalttransistors T.
Wählt man bei der Dimensionierung der Schaltungsanordnung uz gleichgross wie die Spannung, die bei max. zulässigem Nennstrom des Trnsistors T über dem Schutzwiderstand RS4 abfällt, so ist die Sicherung für jeden Transistor als Schalter möglich; mit der Einschränkung, dass der Schliess-%n-ehl für den eleltronischen Schalter T kürzer sein muss als die max. zulässige Belastungsdauer des elektronischen Schalters T bei Kurzschluss. Für einen niederohmigen Schutzwiderstand RS erreicht man einen Schutz des Schalters bei kleinem Innenwiderstand. Der Widerstand RB ist das strombestim.monde Element für eine Zenerdiode Dz, der Vorwiderstand RV bildet mit dem Widerstand RB einen Spannungsteiler am Eingang E2 des steuerbaren Schaltelements S und die Dioden D1 und D2 bcstirime die zur Funktion der Schaltung notwendige Stromflussrichtung. Zur Verhinderung des Einflusses von Störimpulsen, die von einem Relais als Last RL herrühren können, kann ein Kondensator C in die Schaltungsanordnung eingesetzt werden.
Fig. 3 stellt eine Anwendung des erfindungsgemässen Prinzips für eine Schaltung mit logischen Bauelementen dar. Eine durch zwei ODER-Schaltungen gebildete, mit einem Rückstelleingang R versehene Kippstufe enthält das steuerbare Schaltelement S und den elektronischen Schalter T.
Die Rückführung. K ist identisch mit der im ersten Beispiel erwähnten. Um Störimpulse, die lastseitig über die Speisung auf die Schaltung einwirken können, unwirksam zu machen, ist die Schaltungsanordnung nach Fig. 3 in der Weise abgeändert, dass der Rückführung K ein Inverter I als Pufferglied nachgeschaltet ist, welcher auf einen zusätzlichen Rückstelleingang A der den elektronischen Schalter T steuerfiden Kippstufe geführt ist. Dies ist in Fig. 4 dargestellt.

Claims

Patentansprüche

Öl Schaltungsanordnung zur Sicherung eines elektronischen Schalters, um im Falle von Ueberlastung den elektronischen Schalter bei Abwesenheit eines Schliessbefehles zu öffnen, gekennzeichnet durch eine in Serie zur Last (RL) liegende Strombegrenzung (R5) sowie durch ein durch eine zwischen Last (RL) und Strombegrenzung (Rs) abgegriffene Information über eine Rückführung (K) gesteuertes Schaltelement (S), welches mit dem Steuereingang des elektronischen Schalters (T) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die abgegriffene Information eine Spannung ist und dass das steuerbare Schaltelement (S) eine logische Schaltung mit einem ersten Eingang (E1) für den Schliessbefehl und einem zweiten Eingang (E2) für die abgegriffene Spannung ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und Anspruch 2 mit einem Transistor als Schalter, dadurch gekennzeichnet, dass die Strombegrenzung (Rs) ein Widerstand ist, dass die Rückführung (K) aus einer Serieschaltung einer ersten Diode (D1), einer Zener-Diode (DZ) und einer zu diesen beiden invers geschalteten zweiten Diode (D2) besteht und dass das steuerbare Schaltelement (S) eine ODER-Schaltung ist, deren erster Eingang (E1) über einen Wi.derstand t mit dcnt Emitter des Transistors verbunden ist und dass ausserdem die Kathode der ersten Diode (D1) über einen Widerstand (>) mit einem Potential verbunden ist, das negativer ist als der Emitter.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Schaltelement (S) und der elektronische Schalter (T) Teile von logischen Schaltungen sind, die eine Kippstufe mit einem Rückstelleingang (R) bilden.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, mit einem durch eine Kippstufe gesteuerten Schalter (T), dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Schaltelement (S) Teil dieser Kippstufe ist und dass der Rückführung (K) ein Inverter (I) zum Schutz gegen irrtümliches Setzen der Kippstufe durch Stört impulse nachgeschaltet ist.

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