DE2441316B1 - Schaltungsanordnung mit einem Schalter zum Schutz eines Transistorschaltverstärkers mit zwei Schaltzuständen gegen Überlastung - Google Patents

Schaltungsanordnung mit einem Schalter zum Schutz eines Transistorschaltverstärkers mit zwei Schaltzuständen gegen Überlastung

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DE2441316B1 DE19742441316 DE2441316A DE2441316B1 DE 2441316 B1 DE2441316 B1 DE 2441316B1 DE 19742441316 DE19742441316 DE 19742441316 DE 2441316 A DE2441316 A DE 2441316A DE 2441316 B1 DE2441316 B1 DE 2441316B1
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Description

  • Mit Hilfe des Thyristors 8 wird eine Unterdrückung eines noch anstehenden oder folgender Eingangssignale nach Erkennen eines Überlastfalles angestrebt. Thyristoren haben bekanntlich bei sachgerechtem Einsatz ein bistabiles Schaltverhalten. Die drei Ausführungsbeispiele der erwähnten Offenlegungsschrift zeigen, daß der angestrebte Schutzeffekt für den Verstärker 2 tatsächlich in gewissem Umfange erzielt wird. Durch sein bistabiles Schaltverhalten verbleibt der Thyristor 8 nach seiner Zündung in seinem leitenden Zustand. Das bedeutet, daß der Eingang des zu schützenden Verstärkers gegenüber dem Nullpotential um den Betrag der Brennspannung des Thyristors hochgelegt ist. Damit kann in gewissem Umfang von einer Unterdrückung der Eingangssignale für den Verstärker gesprochen werden.
  • Nachdem es sich bei dem zu schützenden Verstärker um einen Analogverstärker handelt, bei dem das Ausgangssignal proportional dem Eingangssignal gebildet wird, ist damit auch in gewissem Umfang ein Schutz seines Ausgangskreises gewährleistet. Nachteilig ist jedoch, daß dem eigentlichen Lastwiderstand 3 der Sondenwiderstand 4 in Reihe geschaltet ist, so daß die Eigenschaften des Verstärkers durch die Schutzanordnung verändert sind. Außerdem sind Fehlerfälle denkbar, bei denen die Art, wie die Eingangssignale unterdrückt werden, nicht befriedigt. Es ist nämlich zu bedenken, daß ein Quasi-Kurzschluß des Eingangs mit Hilfe eines Thyristors nach wie vor ein Restsignal in Höhe der Brennspannung eines solchen Thyristors am Eingang des zu schützenden Verstärkers entstehen läßt.
  • Weiterhin können sich unter Umständen die relativ großen Schaltzeiten, die Thyristoren im Vergleich zu Transistoren eigen sind, nachteilig auf die Schutzaufgabe solcher Thyristoren auswirken. Bekanntlich ist es darüber hinaus vielfach erforderlich, die Schaltzeiten von Thyristoren künstlich zu vergrößern, um dem Rate-Effekt zu begegnen.
  • Die deutsche Offenlegungsschrift 1809 570 gibt eine Transistor-Schutzschaltung an, bei der ebenfalls der Ausgangsstrom, hier der Kollektorstrom, durch eine besondere Schaltungsanordnung überwacht werden soll. Bei dem zu schützenden Transistorverstärker handelt es sich um einen Digitalverstärker. Im Prinzip werden auch bei dieser Schaltungsanordnung alle dem Erkennen eines Fehlerfalles folgenden Eingangssignale für den zu schützenden Transistor durch einen Quasi-Kurzschluß unterdrückt. In F i g. 2 ist in die Emitterzuleitung des zu schützenden Transistors X1 ein Widerstand 6 eingefügt, der zusammen mit den Widerständen 4 und 5 und dem Lastwiderstand RL einen Spannungsteiler bildet. An den Verbindungspunkt zwischen den beiden Widerständen 4 und 5 ist der Basisanschluß eines Hilfstransistors X2 angeschlossen, dessen Emitter mit dem negativen Pol der Betriebsspannungsquelle (-) direkt verbunden ist.
  • Es ist auch bei dieser Schaltungsanordnung das Prinzip angewendet, das in der ersten erwähnten Offenlegungsschrift beschrieben ist. Der weitgehend durch den Ausgangsstrom des zu schützenden Verstärkers bestimmte Spannungsabfall wird an einem Sondenwiderstand (6) abgetastet. Bei Überschreiten eines bestimmten Spannungswertes wird der Schutztransistor (X2) in den leitenden Zustand versetzt. Über die Kollektor-Emitterstrecke dieses Transistors sollen eintreffende Eingangssignale abgeleitet werden. Ein Schutz des Schaltverstärkers ist auch durch eine solche Schaltungsanordnung in gewissem Umfang möglich.
  • Nachteilig ist, daß die elektrischen Eigenschaften des zu schützenden Verstärkers durch den für die Funktion der Schutzeinrichtung erforderlichen Sondenwiderstand verändert sind. Außerdem ist die Ableitung der Eingangssignale unter Umständen wegen der verbleibenden Restspannung an der Emitter-Kollektorstrecke des Schutztransistors nicht vollständig möglich.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Schutz eines Transistorschaltverstärkers zu schaffen, die schnell wirksam wird, ohne die Eigenschaften des zu schützenden Transistorschaltverstärkers zu beeinflussen und die darüber hinaus unempfindlich gegen kurze Lastspitzen ist und die bei Überlastung ein Alarmsignal abgibt.
  • Wie bereits ausgeführt, wird die Unterdrückung der Eingangssignale bei den bekannten Schaltungsanordnungen durch einen Quasi-Kurzschluß der Eingangsklemmen des zu schützenden Verstärkers vorgenommen.
  • Nachdem kein elektronisches Bauelement bekannt ist, das einen genügend kleinen Durchgangswiderstand hat, benutzt die Erfindung keinen Kurzschluß der Eingangsklemmen, sondern eine Abschaltung.
  • Außerdem ist gegenüber dem Stand der Technik gemäß obiger Aufgabenstellung eine Lösung vorteilhaft, bei der zum Erkennen eines ausgangsseitigen Überstromes kein in Reihe mit dem eigentlichen Lastwiderstand liegender, die Eigenschaften des Verstärkers verändernder Sondenwiderstand angeordnet sein muß.
  • Eine Schaltungsanordnung, die die Merkmale des Oberbegriffes des Anspruches 1 aufweist, ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 21 28 405 bekannt. Es handelt sich dabei um eine elektronische Sicherungsanordnung mit einem Schalttransistor, bei der der Schalttransistor im Fall einer Überschreitung einer bestimmten Stärke des seine Schaltstrecke durchfließenden Stromes in seiner Schaltstrecke unterbrochen wird. Die Stärke des Kollektorstromes wird nicht durch Abtasten eines Spannungsabfalles an einem Sondenwiderstand gemessen, sondern vielmehr durch den Vergleich des am Kollektor herrschenden Potentials mit einem durch einen Spannungsteiler gewonnenen Vergleichspotential überwacht. Eine Vergleichsschaltung beeinflußt einen elektronischen Schalter, der seinerseits den zu schützenden Transistor im Fall einer Überlastung undurchlässig schaltet.
  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einem Schalter zum Schutz eines Transistorschaltverstärkers mit zwei Schaltzuständen gegen Überlastung und mit einer Vergleichsschaltung, der das der Größe des Kollektorstroms entsprechende, am Kollektor herrschende Potential und ein aus einem an die Betriebsspannungsquelle angeschlossenen besonderen Spannungsteiler gewonnenes Potential zugeführt sind, und bei welcher Schaltungsanordnung ein Schalter zwischen einen Steuereingang und der Basis des zu schützenden Transistors eingefügt ist, welcher Schalter im Regelfall durchlässig ist und bei Überschreiten des dem höchstzulässigen Kollektorstrom entsprechenden Kollektorpotentials durch die Vergleichsschaltung undurchlässig gemacht wird. Die Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß ihr Signaleingang mit dem ersten Steuereingang des Schalters verbunden ist, daß der Ausgang des Schalters mit der Basis des zu schützenden Transistors verbunden ist, daß der Ausgang der Vergleichsschaltung mit dem Setzeingang einer Kippstufe verbunden ist, daß der Ausgang der Kippstufe an den zweiten Steuereingang des Schalters angeschlossen ist, daß zwischen den Ausgang der Vergleichsschaltung und den Setzeingang der Kippstufe ein UND-Glied mit einem seiner Eingänge und seinem Ausgang eingefügt ist, daß zwischen den Ausgang des Schalters und einen weiteren Eingang des UND-Gliedes ein Verzögerungsglied eingefügt ist, daß der Schalter durch die Vergleichsschaltung über die Kippstufe undurchlässig wird, so daß an den Signaleingang gelieferte Signale nicht weitergeleitet werden und mit Hilfe des Verzögerungsgliedes und des UND-Gliedes ein kurzzeitiges Überschreiten des höchstzulässigen Kollektorstroms unwirksam bleibt.
  • Bei einer solchen Schaltungsanordnung ist zur Gewinnung eines Erkennungssignals für einen zustande kommenden Überstrom keine Veränderung an der bestehenden. zu schützenden Verstärkerschaltung vorzunehmen. Damit ergibt sich zwangläufig, daß die Eigenschaften des Verstärkers nicht verändert werden.
  • Vielmehr wird durch Einsatz eines besonderen Spannungsteilers, der aus der Betriebsspannungsquelle versorgt wird, ein Vergleichspotential erzeugt, das wie das Kollektorpotential des zu schützenden Transistors einer Vergleichsschaltung zugeführt wird. Eine solche Anordnung erlaubt grundsätzlich die Verwendung einer Vergleichsschaltung mit in bezug auf den zu schützenden Transistorschaltverstärker hochohmigen Eingang, so daß die Beeinflussung der Verstärkermerkmale vernachläbsigbar bleibt.
  • Bei der Erfindung ist vorteilhaft, daß das Unterdrükken der Eingangssignale im Fall eines Überschreitens des höchstzulässigen Kollektorstroms durch Unterbrechen der Signalzuleitung mit Hilfe eines eingefügten Schalters erfolgt. Durch eine solche Schaltungsanordnung ist unabhängig von den äußeren Umständen, die zu einer Überhöhung des Kollektorstroms geführt haben, ein sicherer Schutz des Transistors gewährleistet.
  • Wie bereits erwähnt, ist das Unterdrücken von Eingangssignalen durch Quasi-Kurzschluß nicht unproblematisch, da kein elektronisches Bauelement bekannt ist, das eine genügend kleine Restspannung im leitenden Zustand aufweist.
  • Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu erblikken, daß durch Verwendung eines Verzögerungsglieds ein durch einen eventuell vorhandenen kapazitiven Anteil des Lastwiderstands verursachtes kurzzeitiges Überschreiten des höchstzulässigen Kollektorstroms nicht zu einem Abschalten des Verstärkers und zum Abgeben eines Alarmsignals führt.
  • Schließlich ist noch vorteilhaft, daß bei Verwendung eines UND-Gliedes als Schalter zur Unterdrückung der Eingangssignale sehr einfach weitere, der Sicherheit oder der Freizügigkeit der Schaltungsanordnung dienende Zusatzmaßnahmen durchgeführt werden können.
  • Eine Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückstelleingang mit dem dritten Steuereingang des Schalters verbunden ist, daß die Kippstufe als bistabile Kippstufe ausgebildet ist, daß der Rückstelleingang mit dem Rücksetzeingang der Kippstufe verbunden ist, daß die Kippstufe mit einem Signal an dem Rückstelleingang zurückgekippt wird und daß der Schalter während dieses Vorgangs undurchlässig gehalten wird.
  • Vorteilhaft an einer solchen ausgestalteten Schaltungsanordnung ist, daß, obwohl in die Zuleitung für die Eingangssignale ein monostabiler Schalter eingefügt ist, ein einmaliges Zustandekommen eines Überstroms zur ständigen Abschaltung des zu schützenden Verstärkers führt. Daraus ergibt sich, daß keine unerwünschten oder sogar gefährlichen Schwingvorgänge ausgelöst werden und daß ein exklusives Alarmsignal an eine Registriereinrichtung oder an das Wartungspersonal abgegeben werden kann. Zur Vermeidung von Schwingvorgängen ist außerdem so lange, wie ein Signal an dem Rückstelleingang liegt, der Schalter gesperrt. Das Verwenden eines UND-Verknüpfungsglieds als Schalter erlaubt eine besonders einfache und übersichtliche Schaltungsanordnung.
  • Eine Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich außerdem dadurch aus, daß der Basisstrom des zu schützenden Transistors durch einen Basiswiderstand derart begrenzt ist, daß der zu schützende Transistor im leitenden Zustand -nur am Beginn seiner Sättigung arbeitet, so daß bei Veränderung der den Kollektorstrom beeinflussenden Größen der höchstzulässige Kollektorstrom nicht überschritten wird. Diese Maßnahme ist eine vorteilhafte Ergänzung zu der Schaltungsanordnung, da hierdurch die Sicherheit für den zu schützenden Transistor erhöht wird.
  • Durch eine andere Weiterbildung der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung möglich, die in an sich bekannter Weise zum Schutz von mehreren Transistoren benutzt ist (DT-OS 22 23 376).
  • Im folgenden werden einige Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der F i g. 1 bis 4 erläutert: F i g. 1 zeigt den prinzipiellen Aufbau der Schaltungsanordnung mit dem zu schützenden Transistorschaltverstärker T seinem Lastwiderstand RL der Vergleichsschaltung K der bistabilen Kippstufe FF dem Schalter S; F i g. 2 zeigt eine erweiterte Ausführungsform der Schaltungsanordnung, bei der die Auswirkungen des kapazitiven Anteils des Lastwiderstandes CL mit Hilfe des Verzögerungsglieds Zund des UND-Verknüpfungsglieds U berücksichtigt werden; F i g. 3 zeigt ein ausführliches Beispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung; F i g. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung, mit der mehrere zu schützende Transistorschaltverstärker, nämlich 1, 2... n mit einer einzigen Schutzeinrichtung UEüberwacht werden können. Selbstverständlich sind dabei den einzelnen zu schützenden Transistoren die die Eingangssignale unterdrückenden Schalter individuell zugeordnet.
  • Wie schon angegeben, zeigt die F i g. 1 den prinzipiellen Aufbau der Schaltungsanordnung. Über den Signaleingang E gelangen digitale Eingangssignale an einen Eingang des als UND-Verknüpfungsglied ausgeführten Schalters S. Der Ausgang des Schalters ist mit dem Eingang des zu schützenden Transistorschaltverstärkers Tüber dessen Basisanschluß B verbunden. Der Lastwiderstand RL liegt an dem Kollektoranschluß C.
  • An den Kollektoranschluß ist außerdem ein Eingang der Vergleichsschaltung K, die als Operationsverstärker ausgeführt sein kann, angeschlossen. Ein weiterer Eingang der Vergleichsschaltung ist auf das Vergleichspotential P gelegt. Dieses Vergleichspotential muß so gewählt sein, daß es dem dem höchstzulässigen Kollektorstrom entsprechenden Spannungsabfall am Lastwiderstand RL angepaßt ist.
  • Bei Überschreiten des höchstzulässigen Kollektorstroms, also Ansteigen des Spannungsabfalls am Lastwiderstand RL über den Wert des Vergleichspotentials P gibt die Vergleichsschaltung K ein Signal an den Setzeingang der bistabilen Kippstufe FF ab. Der Ausgang der bistabilen Kippschaltung, der bis dahin den Zeichenpegel 0 hat, legt nun über die bestehende Verbindung mit einem Eingang des Schalters S den Zeichenpegel 1 an diesen Schaltereingang. Damit wird der Schalter S in den nichtleitenden Zustand versetzt, so daß das anstehende und folgende Eingangssignale nicht mehr zum Basisanschluß B des zu schützenden Transistorschaltverstärkers Tübertragen werden können. Der Verstärker ist blockiert. Das Ausgangssignal 1 der bistabilen Kippschaltung FF gelangt außerdem an den Alarmausgang A, von wo aus es zu einer entsprechenden Stelle der technischen Anlage weitergeleitet werden kann.
  • In F i g. 2 ist zwischen Vergleichsschaltung K und bistabiler Kippschaltung FFein UND-Verknüpfungsglied U eingefügt. Das Potential am Kollektor Codes Transistorschaltverstärkers T kann in dessen nichtleitendem Zustand wie im Überlastungsfall den Wert des Vergleichspotentials P übersteigen. Ein am Ausgang der Vergleichsschaltung K auftretendes Signal soll deshalb nur dann am Setzeingang der Kippschaltung FF wirksam werden können, wenn auch ein Eingangssignal über den Schalter S für den Steuereingang B wirksam wird. Das Eingangssignal wirkt sich auch mittelbar an dem zweiten Eingang des UND-Verknüpfungsglieds U aus.
  • Ein zwischen den Ausgang des Schalters S und den zweiten Eingang des UND-Verknüpfungsglieds U eingefügtes Verzögerungsglied Zverhindert ein durch die Schaltzeit des Transistorschaltverstärkers Mögliches ungerechtfertigtes Betätigen der Kippschaltung FF.
  • Zum Lastwiderstand RL ist ein angenommener kapazitiver Anteil CL in Parallelschaltung gestrichelt eingetragen. Das Verzögerungsglied Z ist derart zu dimensionieren, daß durch den kapazitiven Anteil CL entstehende kurzzeitige Kollektorstromerhöhungen, die ein Signal am Ausgang der Vergleichsschaltung K hervorrufen können, nicht zum Betätigen der bistabilen Kippschaltung FFführen.
  • Aus den F i g. 1 und 2 ist noch zu entnehmen, daß der Rückstelleingang R außer mit dem Rückstelleingang der bistabilen Kippstufe FF noch mit einem weiteren Eingang des Schalters S verbunden ist. Daraus folgt, daß der Schalter S während eines Rückstellvorgangs in seinen nichtleitenden Zustand versetzt wird.
  • F i g. 3 zeigt das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels, das bereits in F i g. 2 schematisch dargestellt ist.
  • Der zu schützende Transistorschaltverstärker besteht aus dem Treibertransistor T1 und der eigentlichen Schaltstufe mit dem Transistor 7: Im Kollektorkreis des Transistors T ist der Lastwiderstand RL enthalten. Der Kollektoranschluß C ist außerdem mit einem der beiden Eingänge der Vergleichsschaltung K verbunden.
  • Der andere Eingang der Vergleichsschaltung ist über den Widerstand R 5 auf ein durch einen Spannungsteiler gewonnenes Bezugspotential gelegt. Die Vergleichsschaltung K ist durch einen Operationsverstärker verwirklicht. Der Schalter 5, der vor dem Basiswiderstand R2 des Treibertransistor T1 angeordnet ist, ist als NAND-Verknüpfungsglied ausgeführt.
  • Im folgenden wird die Funktion der in F i g. 3 dargestellten Schaltungsanordnung erläutert.
  • Der Schalter 5 list für am Signaleingang E auftretende Eingangssignale durchlässig, wenn am Rückstelleingang R kein Rückstellsignal, also der negierte Wert des Rückstellsignals und am Ausgang des NAND-Verknüpfungsglieds G 3 kein Ausgangssignal, also Zeichenpegel 1 liegt. Die Zusammenschaltung der NAND-Verknüpfungsglieder G2 und G3 bildet eine bistabile Kippschaltung FF. Ein am Signaleingang Eder Schaltungsanordnung auftretendes Signal erscheint unter den zunächst angenommenen Voraussetzungen in negierter Form am Ausgang des Schalters 5, von wo aus es über den Basiswiderstand R2 an den Basisanschluß des pnp-Treibertransistor T1 gelangt. Der vor Eintreffen dieses negierten Eingangssignals mit Hilfe des Widerstands R3 gesperrte Transistor T1 wird nun leitend und schaltet das Potential + UB über den Basiswiderstand RB an den Basisanschluß Bdes bis dahin mit Hilfe des Widerstands R4 gesperrten npn-Schalttransistors 7; der nun ebenfalls leitend wird.
  • Damit wird das Potential - UB an den Lastwiderstand RL geschaltet. Die Emitter-Kollektorstrecke des Schalttransistors T bildet zusammen mit dem Lastwiderstand RL einen Spannungsteiler, dessen Abgriffsklemme durch den Kollektoranschluß Gebildet wird.
  • Der Kollektoranschluß ist mit einem der beiden Eingänge des als Vergleichsschaltung K wirkenden Operationsverstärkers verbunden. Die durch den aus den Dioden D 1, D2 und dem Widerstand R 1 gebildeten Spannungsteiler gewonnene Referenzspannung wird dem anderen Anschluß des Operationsverstärkers über den Widerstand R 5 zugeführt.
  • Wenn der Strom durch den Lastwiderstand RL einen höchstzulässigen Wert nicht überschreitet und damit die zulässige Spannung an der Emitter-Kollektorstrekke des Schalttransistors UCEAmax nicht überschritten wird, stellt sich am Ausgang des Operationsverstärkers eine Spannung ein, die den Durchbruchswert der Zenerdiode ZD nicht erreicht. Die Zenerdiode wird demnach nichtleitend, so daß das Ausgangspotential des Operationsverstärkers nicht an den Basisanschluß des Auswerte-Transistors T2 gelangen kann.
  • Wird die höchstzulässige Spannung an der Emitter-Kollektorstrecke des Schalttransistors Tjedoch durch einen unzulässig hohen Kollektorstrom überschritten, so ergibt sich am Ausgang des Operationsverstärkers eine so hohe Spannung, daß die Zenerdiode ZD durchbricht. Das Ausgangspotential des Operationsverstärkers wird somit über die nun leitende Zenerdiodenstrecke und den Basiswiderstand R 7 an den bis dahin durch den Widerstand R 8 gesperrten Auswerte-Transistor T2 geschaltet, so daß dieser leitend wird. Damit wird das Potential + UB über die Emitter-Kollektorstrecke des Transistors T2 an einen der Eingänge des NAND-Verknüpfungsgliedes U geschaltet.
  • Dieses Verknüpfungsglied hat zwei weitere Eingänge, von denen der eine mit dem Ausgang des Negationsglieds N 1 verbunden ist. Das Negationsglied liefert immer dann den Zeichenpegel 1, wenn am Ausgang des Schalters Sein negiertes Eingangssignal liegt. Der dritte Eingang des NAND-Verknüpfungsglieds U ist mit dem Ausgang des Verzögerungsglieds Zverbunden.
  • Das Verzögerungsglied hat, wie bereits eingangs erwähnt, die Aufgabe, bei kurzzeitigem Überschreiten des höchstzulässigen Kollektorstroms des Schalttransistors T ein Kippen der bistabilen Kippschaltung FF zu verhindern. Kurzzeitige Überschreitungen des höchst zulässigen Kollektorstroms des Schalttransistors kommen bekanntlich dann zustande, wenn, wie in F i g. 2 dargestellt, der Lastwiderstand RL einen ihm parallel geschalteten kapazitiven Anteil CL aufweist.
  • Das Verzögerungsglied Z, das aus dem NAND-Verknüpfungsglied G 1, dem RC-Glied, bestehend aus dem Kondensator C1 und dem Widerstand R 9 und dem Negationsglied N2 gebildet ist, gibt erst nach seiner Verzögerungszeit, nämlich nach entsprechender Aufladung des Kondensators C1 den Zeichenpegel 1 an den dritten Eingang des NAND-Verknüpfungsglieds Uab.
  • Damit kann, falls der Auswertetransistor T2 im Fehlerfall leitend geworden ist, der Zeichenpegel 0 am Ausgang des N AN D-Verknüpfungsglieds U entstehen, womit das bis jetzt leitend gewesene Verknüpfungsglied G2 innerhalb der bistabilen Kippschaltung FFin den nichtleitenden Zustand versetzt wird.
  • Damit wird das Verknüpfungsglied G3 in den leitenden Zustand versetzt. Die bistabile Kippschaltung FF gibt den Zeichenpegel 0 an den dritten Eingang des Schalters S ab, womit der Schalter undurchlässig für das anstehende und alle folgenden Eingangssignale wird. Der zu schützende Schalttransistor Twird somit gesperrt. Außerdem liefert die bistabile Kippschaltung FF den Zeichenpegel 1 an den Alarmausgang A der Schaltungsanordnung.
  • Der Alarmzustand der Schaltungsanordnung kann durch ein Signal am Rückstelleingang R aufgehoben werden. Dies geschieht durch Anlegen des Zeichenpegels 0 an diesen Eingang, womit die bistabile Kippschaltung FF in den Ruhezustand zurückgekippt wird.
  • Während dieses Vorgangs ist durch das gleichzeitige Anliegen des Zeichenpegels 0 am mittleren Eingang des Schalters S verhindert, daß ein etwaig anstehendes Signal am Signaleingang E den Schalttransistor Tleitend schalten kann. Dies würde nämlich zu einem unerwünschten Schwingvorgang in der bistabilen -Kippstufe FF führen, sofern der Fehler im Kollektorkreis des Transistors Tnoch nicht behoben sein sollte.
  • In F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel in vereinfachter Form gezeigt, bei dem der Aufwand für die Überwachung des Kollektorstroms für mehrere Schalttransistoren, nämlich 1, 2... n in einer gemeinsamen Überwachungseinrichtung UE zentralisiert ist. Dazu sind die individuellen Kollektoranschlüsse der Schalttransistoren über Entkopplungsdioden DV1, DV2... DVn zu einer gemeinsamen Überwachungsleitung zusammengefaßt, die mit einem der beiden Eingänge der Vergleichsschaltung K verbunden ist.

Claims (4)

  1. Patentansprüche: 1. Schaltungsanordnung mit einem Schalter zum Schutz eines Transistorschaltverstärkers mit zwei Schaltzuständen gegen Überlastung und mit einer Vergleichsschaltung, der das der Größe des Kollektorstroms entsprechende, am Kollektor herrschende Potential und ein aus einem an die Betriebsspannungsquelle angeschlossenen besonderen Spannungsteiler gewonnenes Potential zugeführt sind, und bei welcher Schaltungsanordnung ein Schalter zwischen einen Steuereingang und der Basis des zu schützenden Transistors eingefügt ist, welcher Schalter im Regelfall durchlässig ist und bei Überschreiten des dem höchstzulässigen Kollektorstrom entsprechenden Kollektorpotentials durch die Vergleichsschaltung undurchlässig gemacht wird, d a -durch gekennzeichnet, daß ihr Signaleingang (E) mit dem ersten Steuereingang des Schalters (S) verbunden ist, daß der Ausgang des Schalters (S) mit der Basis (B) des zu schützenden Transistors (T) verbunden ist, daß der Ausgang der Vergleichsschaltung (K) mit dem Setzeingang einer Kippstufe (FF) verbunden ist, daß der Ausgang (A) der Kippstufe (FF) an den zweiten Steuereingang des Schalters (S) angeschlossen ist, daß zwischen den Ausgang der Vergleichsschaltung (K) und den Setzeingang der Kippstufe (FF)ein UND-Glied (U) mit einem seiner Eingänge und seinem Ausgang eingefügt ist, daß zwischen den Ausgang des Schalters (S)und einen weiteren Eingang des UND-Gliedes ein Verzögerungsglied (Z) eingefügt ist, daß der Schalter (S) durch die Vergleichsschaltung (K) über die Kippstufe (FF) undurchlässig wird, so daß an den Signaleingang (E) gelieferte Signale nicht weitergeleitet werden und mit Hilfe des Verzögerungsgliedes (Z)und des UND-Gliedes (U)ein kurzzeitiges Überschreiten des höchstzulässigen Kollektorstroms unwirksam bleibt.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ihr Rückstelleingang (R) mit dem dritten Steuereingang des Schalters (S) verbunden ist, daß die Kippstufe (FF) als bistabile Kippstufe ausgebildet ist, daß der Rückstelleingang (R) mit dem Rücksetzeingang der Kippstufe (FF) verbunden ist, daß die Kippstufe (FF) mit einem Signal an dem Rückstelleingang (R) zurückgekippt wird und daß der Schalter (S) während dieses Vorgangs undurchlässig gehalten wird.
  3. 3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisstrom (IB) des zu schützenden Transistors (T) durch einen Basiswiderstand (RB) derart begrenzt ist, daß der zu schützende Transistor (T) im leitenden Zustand nur am Beginn seiner Sättigung arbeitet, so daß bei Veränderung der den Kollektorstrom beeinflussenden Größen der höchstzulässige Kollektorstrom (lCmax) nicht überschritten wird.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie zum Schutz von mehreren Transistoren benutzt ist.
    Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit einem Schalter zum Schutz eines Transistorschaltver- stärkers mit zwei Schaltzuständen gegen Überlastung.
    Auf dem Gebiet der Nachrichtentechnik, insbesondere der Datenverarbeitungstechnik besteht das Bestreben, Meßdaten, Signale, Steuerbefehle u. ä. in Form von Digitalzeichen zu verarbeiten. Bei umfangreichen technischen Anlagen besteht häufig die Aufgabe, solche Digitalzeichen mit weitverzweigten Leitungen zu übertragen. Solche Leitungen sind erfahrungsgemäß durch Auftreten von Fremdpotentialen oder z. B. durch Erdschluß gefährdet. Demgemäß können elektrische Einrichtungen, die mit solchen Leitungen zusammenarbeiten, beschädigt werden. So würde beispielsweise ein Transistorschaltverstärker, dessen Kollektorkreis eine solche weitverzweigte Leitung hat, durch einen der angegebenen elektrischen Fehler zerstört werden können. Es besteht daher der Wunsch nach einem weitgehenden Überlastungsschutz für Transistorverstärker.
    Der angestrebte Überlastungsschutz soll verhindern, daß ein Schalttransistor durch überhöhten Kollektorstrom beschädigt wird. Dabei ist es wünschenswert, daß die elektrischen Eigenschaften des Transistorschaltverstärkers durch eine die Schutzaufgabe erfüllende Schaltungsanordnung praktisch nicht verändert werden. So wäre es z. B. nachteilig, wenn der Signalhub des zu schützenden Transistors durch einen Sondenwiderstand im Emitter- oder Kollektorkreis verkleinert würde oder wenn durch Einfügen einer Induktivität die Flanken der Ausgangssignale verflacht würden. Es ist also eine Schaltungsanordnung zum Schutz des Transistors anzustreben, bei der die Vorteile eines ungeschützten Transistors erhalten bleiben und der Transistor sicher gegen einen überhöhten Kollektorstrom geschützt ist. Darüber hinaus soll für den Fall einer Überstromerkennung von der angestrebten Schaltungsanordnung ein Alarmsignal abgegeben werden.
    Es ist bereits bekannt (s. z. B. deutsche Offenlegungsschrift 20 59 739), bei Analogverstärkern den Schutz der Verstärkerelemente gegen überhöhten Ausgangsstrom dadurch vorzunehmen, daß nach Erkennen eines solchen Fehlers alle folgenden Eingangssignale, die normalerweise zur Steuerung des zu schützenden Verstärkers dienen, unterdrückt werden. Die in der erwähnten Offenlegungsschrift beschriebenen Ausführungsbeispiele zeigen jeweils in Reihe zu dem Lastwiderstand 3 einen Sondenwiderstand 4, an dem ein dem Ausgangsstrom proportional ausgebildeter Spannungsabfall entsteht. Dieser Spannungsabfall wird unmittelbar oder mittelbar mit Hilfe der Zündstrecke eines Thyristors gemessen. Sobald der Spannungsabfall an dem Sondenwiderstand 4 die Zündspannung des Thyristors 8 erreicht (s. F i g. 1 und 2), wird dieser gezündet. In F i g. 3 wird der an den Sondenwiderstand 4 abzutastende Spannungsabfall zunächst als Steuersignal für einen Verstärkertransistor 12 benutzt, der seinerseits mit seinem Kollektor an die Steuerelektrode des Thyristors 8 angeschlossen ist. Bei dieser Schaltung (F i g. 3) wird offensichtlich eine größere Empfindlichkeit der Schutzanordnung angestrebt. Außerdem wird durch die Zwischenschaltung des Verstärkertransistos 12 eine Phasendrehung des Sondensignals erreicht, die unter Umständen wünschenswert ist.
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DE2441316C2 DE2441316C2 (de) 1976-09-09

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2509925A1 (fr) * 1981-07-16 1983-01-21 Bosch Gmbh Robert Dispositif de branchement de commande protege contre les court-circuits pour un appareil electrique utilisateur
EP0082493A2 (de) * 1981-12-21 1983-06-29 BROWN, BOVERI & CIE Aktiengesellschaft Ansteuerschaltung für kurzschlussfeste Ausgabestufen
FR2547133A1 (fr) * 1983-05-31 1984-12-07 Gen Electric Circuit destine a prevenir une dissipation excessive d'energie dans les dispositifs commutateurs de puissance
FR2556152A1 (fr) * 1983-12-06 1985-06-07 Telemecanique Electrique Circuit de commande de puissance, a courant continu, avec compte rendu d'etat et protection contre les surcharges et les courts-circuits
WO1987002523A1 (en) * 1985-10-11 1987-04-23 Caterpillar Industrial Inc. Apparatus and method for protecting a motor control circuit

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2509925A1 (fr) * 1981-07-16 1983-01-21 Bosch Gmbh Robert Dispositif de branchement de commande protege contre les court-circuits pour un appareil electrique utilisateur
EP0082493A2 (de) * 1981-12-21 1983-06-29 BROWN, BOVERI & CIE Aktiengesellschaft Ansteuerschaltung für kurzschlussfeste Ausgabestufen
EP0082493A3 (de) * 1981-12-21 1985-01-02 BROWN, BOVERI & CIE Aktiengesellschaft Ansteuerschaltung für kurzschlussfeste Ausgabestufen
FR2547133A1 (fr) * 1983-05-31 1984-12-07 Gen Electric Circuit destine a prevenir une dissipation excessive d'energie dans les dispositifs commutateurs de puissance
FR2556152A1 (fr) * 1983-12-06 1985-06-07 Telemecanique Electrique Circuit de commande de puissance, a courant continu, avec compte rendu d'etat et protection contre les surcharges et les courts-circuits
EP0144273A1 (de) * 1983-12-06 1985-06-12 Telemecanique Leistungskommandoschaltung für Gleichstrom mit Zustandsrückmeldung und Schutz gegen Überlastung und Kurzschluss
WO1987002523A1 (en) * 1985-10-11 1987-04-23 Caterpillar Industrial Inc. Apparatus and method for protecting a motor control circuit
US4691149A (en) * 1985-10-11 1987-09-01 Caterpillar Industrial Inc. Apparatus and method for protecting a motor control circuit
GB2192317A (en) * 1985-10-11 1988-01-06 Caterpillar Ind Inc Apparatus and method for protecting a motor control circuit
GB2192317B (en) * 1985-10-11 1989-09-13 Caterpillar Ind Inc Apparatus and method for protecting a motor control circuit
JPH0620348B2 (ja) * 1985-10-11 1994-03-16 キヤタピラ− インダストリアル インコ−ポレ−テツド モータ制御回路の短絡を感知するための方法及び装置

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