DE2416985B2 - Anordnung zur schnellen Strombegrenzung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur schnellen Strombegrenzung für Stromversorgungsanlagen mit aus einem Taktgeber gesteuerten, als Schalter arbeitenden Stelltransistor, unter Verwendung einer Meßschaltung, bestehend aus einem primärseitig vom Laststrom durchflossenen Stromwandler, der sekundärseitig an einen Bürdenwiderstand, eine Gleichrichterdiode und einen Kondensator zur Unterdrückung von Einschaltstromspitzen angeschlossen ist, und die über eine Auswerteschaltung das Tastverhältnis eines Pulsgebers in einer Steuerschaltung steuert

In Stromversorgungsanlagen kann der Leistungstransistor, der meistens bereits in der Nähe seiner höchsten Verlustleistung betrieben wird, durch eine Überlast oder einen Kurzschluß am Ausgang zerstört werden. Da die thermische Zeitkonstante der üblichen Leistungstransistoren nur einige Millisekunden beträgt, sind Schmelzsicherungen nicht schnell und empfindlich genug, um den Transistor zu schützen.

Durch die DE-OS 22 42 278 ist eine Anordnung zur Strombegrenzung für Stromversorgungsanlagen der eingangs genannten Art bekannt Bei dieser Anordnung ist jedem Verbraucher eine Meßschaltung mit einem gemeinsamen Integrierkondensator und einer gemeinsamen Auswerteschaltung zugeordnet. Diese bekannte Überlastschutzschaltung ist mit relativ großem Aufwand realisiert. Es wirken sich ungünstig die Bauteiletoleranzen der relativ großen Anzahl von einzelnen Bauteilen aus.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, mit möglichst einfachen Mitteln und geringem Aufwand eine Anordnung zur schnellen Strombegrenzung zum Schütze des Leistungstransistors und des Ausgangskreises vor Überlastung zu schaffen, wobei die Anordnung gleichzeitig toleranzunabhängig sein soll.

Das wird dadurch erreicht, daß im Anschluß an die Strommeßeinrichtung ein Schmitt-Trigger vorgesehen ist, dessen Ausgang auf ein Gatter führt, an dessen Eingang außer dem Pulsgeber eine Regelschaltung anliegt, und daß beim Ansteigen des Strome!» über die Schwelle des Schmitt-Triggers das Gatter und damit der folgende Leistungstransistor gesperrt werden.

Durch die erfindungsgemäße Einschaltung des Schmitt-Triggers wird ein besonders schnelles Ansprechen der Strombegrenzung bei einem vorgegebenen Wert des Transistorstromes erreicht Da die Anordnung

ίο mit wenigen Bauteilen realisiert ist, gehen wenige Zeitkonstanten ein, so daß eine schnelle Arbeitsweise möglich ist Die Schaltungsanordnung ist toleranzunabhängig, so daß ζ. B. auf einen Basisstromabgleich zur indirekten Transistorstrombegrenzung verzichtet wer-

is den kann.

Um eine erneute Freigabe des Gatters sofort nach dem Abschalten des Leis'ungstransistors und damit ein erneutes Einschalten des Leistungstransistors zu vermeiden, ist nach einer Weiterbildung der Erfindung ein weiteres Gatter vorgesehen, das eine Freigabe des zuerst genannten Gatters erst nach Ablauf eines vorgegebenen Pulsprogramms zuläßt Dadurch wird erreicht, daß ein Arbeiten des Transistors mit sehr hoher Frequenz vermieden und dadurch eine unnötige

Erwärmung bzw. Funkenstörung unterbunden wird.

Die Erfindung wird anhand der Figuren erläutert Es zeigt

F i g. 1 air. Ausführungsbeispiel für die Anwendung der Erfindung die Schaltung eines Eintaktumrichters und

F i g. 2 ein Impulsdiagramm.

Der Leistungsteil des geregelten Eintaktumrichters besteht aus einem Leistungstransistor T mit einer Treiberstufe A und einem Übertrager Ü. Zum Leistungstransistor gehört ferner eine Schutzschaltung M. An die Sekundärseite des Übertragers schließt sich die mit GAF nur symbolisch angedeutete Gleichrichtung, Ausgangssiebung und Funkentstörung an. An einem Verbraucherwiderstand RL liegt die Ausgangsspannung UA an. Die Eingangsspannung ist mit UE bezeichnet. Zum Leistungsteil der Schaltung gehört eingangsseitig noch ein mit S gekennzeichnetes Eingangssieb und eine Funkentstörung. Darauf folgt eine Strommeßeinrichtung W. Der Regeiteil umfaßt die Hilfsspannungserzeugung H, die Pulserzeugung P und die Regelschaltung R.

Nach dem Ausführungsbeispiel ist als Strommeßeinrichtung VV ein Stromwandler vorgesehen, zu dessen Sekundärwicklung die Bürde RW parallel liegt. Eine

so Diode DW schützt einen Schmitt-Trigger ST vor Verpolung. Die Widerstände Ri. R 2 dienen nur zur Anpassung der Strommeßeinrichtung an den Schmitt-Trigger. Der parallel zur Bürde liegende Kondensator ist mit CWbezeichnet. Zur Strombegrenzungsschaltung gehören ferner die Gatter G i,G 2.

Für die Pulserzeugung P kann beispielsweise ein Taktgeber vorgesehen sein, der gleichzeitig eine bistabile und eine monostabile Kippstufe ansteuert. Der Ausgang der monostabilen Kippstufe steuert dann eine weitere bistabile Kippstufe an, wobei die Ausgänge der bistabilen Kippstufen über eine Summierschaltung zusammengefaßt sind, deren Ausgang wiederum die versetzten Impulse liefert. Zur Erzeugung der Ansteuerimpulse können aber auch die von einem Taktgeber gelieferten Impulse einen Zähler mit nachgeschaltetem Dekoder ansteuern, der bei Zusammenfassung entsprechender Ausgänge die erforderliche Impulsfolge liefert. Der Primärstrom der Schaltung wird über den

Stromwandler W mit der Bürde RW auf den
Schmitt-Trigger ST gegeben. Der Kondensator CW
dämpft die Einschaltstromspitzen. Wenn der Primärstrom über den zulässigen Wert ansteigt, wird, wie
anhand der F i g. 2 noch zu erläutern ist, die Schwelle des 5
Schmitt-Triggers ST überschritten ue£ das Gatter Gi
gesperrt Damit wird auch der Leistungstransistor T
gesperrt, und der Primärstrom geht gegen NuIL Um ein
erneutes Einschalten des Gatters Gi und des
Transistors T zu verhindern, ist das Gatter G2 io
vorgesehen, das das Gatter G1 erst nach beendigter
Entladung eines nicht dargestellten Kondensators in der
Regelanordnung R entsprechend dem Pulsprogramm
freigibt Mit dem Gatter G 2 ist eine Fangschaltung
verwirklicht 15

Der Taktgeber der Pulserzeugung P arbeitet z. B. mit
einer Frequenz von 200 kHz. In der F i g. 2 sind in der
ersten Zeile a) die Signale des Taktgebers P dargestellt
Nach dem Ausführungsbeispiel sind die Ausgänge eines
Dekoders so zusammengefaßt, daß die Impulsform b) in 20
der in der F i g. 2 dargestellten Form entsteht Mit Fist
die Periodendauer und mit 11 und 12 sind die Ein- und

Ausschaltzeiten bezeichnet In der Zeile c) ist der Strom bei Leerlauf in Form einer gestrichelten Linie dargestellt Darüber kann man die strichpunktierte Normallast über der sich die ausgezogene Oberlast abzeichnet, erkennen. Mit der Waagerechten ist die Schwellspannung des Schmitt-Triggers STwiedergegeben. In der Zeile d) ist zu erkennen, daß der Schmitt-Trigger 57"ständig einen Pegel »1« abgibt der erst bei dem in der Zeile c) erkennbaren Schnittpunkt zwischen der Schwellspannung des Schmitt-Triggers und der Oberlast abkippt Im Gegensatz zum Schmitt-Trigger gibt das Gatter Gl- wie aus der Zeile e) der Fig.2 hervorgeht — ständig einen Pegel »0« ab, solange der Transistor T leitend ist Bei dem aus der Zeile c) heruntergeloteten Schnittpunkt springt das Gatter G1 auf den Pegel »1« um. In der Zeile f) der F i g. 2 ist der Ausgang des Gatters G 2 dargestellt der immer einen Pegel »1« abgibt An der Stelle des heruntergeloteten Schnittpunktes geht dieser Pegel auf 0 und wird nach Ablauf der Zeit 11 auf den Pegel »1« zurückgestellt

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur schnellen Strombegrenzung für Stromversorgungsanlagen mit aus einem Taktgeber gesteuerten, als Schalter arbeitenden Stelltransistor, unter Verwendung einer Meßschaltung, bestehend aus einem primärseitig vom Laststrom durchflossenen Stromwandler, der sekundärseitig an einen Bürdenwiderstand, eine Gleichrichterdiode und einen Kondensator zur Unterdrückung von Einschaltstromspitzen angeschlossen ist, und die über eine Auswerteschaltung das Tastverhältnis eines Pulsgebers in einer Steuerschaltung steuert, dadurch gekennzeichnet, daß im Anschluß an die Strommeßeinrichtung (W) ein Schmitt-Trigger (ST) vorgesehen ist, dessen Ausgang auf ein Gatter (Gl) führt, an dessen Eingang außer dem Pulsseber (P) eine Regelschaltung (R) anliegt, und daß beim Ansteigen des Stromes über die Schwelle des Schmitt-Triggers (ST) das Gatter (G Y) und damit der folgende Leistungstransistor (T) gesperrt werden.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Gatter (G 2) vorgesehen ist, das eine Freigabe des zuerst genannten Gatters (GV) erst nach Ablauf eines vorgegebenen Pulsprogramms (F i g. 2) zuläßt