DE2459155A1

DE2459155A1 - Schaltung zur feststellung von ueberstroemen

Info

Publication number: DE2459155A1
Application number: DE19742459155
Authority: DE
Inventors: Virgil Ray Clark; Carroll Dean Goodew; Terrance Wayne Kueper; Byron Herbert Price
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-04-08
Filing date: 1974-12-14
Publication date: 1975-10-16
Also published as: IT1031600B; CA1007706A; JPS50137578A; FR2266965A1; IN139735B; DE2459155B2; JPS5911871B2; FR2266965B1; US3919565A; DE2459155C3; GB1478688A

Description

Böblingen, 12. Dezember 1974

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Anmelderin: International Business Machines ^!

Corporation, Armonk, N. Y. 10504 j

Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung !

i Aktenzeichen der Anmelderin: Docket RO 973 026 |

Schaltung zur Feststellung von Überströmen

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Feststellung von Überströmen in einem Verbraucher.

Eine solche Schaltung zur Feststellung von Überströmen wird hauptsächlich in Stromver'sorgungsgeräten für Computer benötigt. Für Computer ist diese Schaltung deshalb besonders geeignet, weil sie bereits kleine Überströme feststellt und gegen SpannungsSchwankungen unempfindlich ist. Diese Schaltung erlaubt es z. B., in einem Computer nach einem Fehler eine Operation zu wiederholen, während der Computer beim Durchbrennen einer Sicherung einige Zeit außer Betrieb ist und erst durch das Wartungspersonal wieder in Gang gesetzt werden kann. j

Es ist üblich, Stromversorgungsgeräte und andere Geräte gegen Überströme durch Sicherungen oder Überlastungs-Unterbrecher zu schützen. Diese Vorrichtungen reichen im allgemeinen für den Schutz der angeschlossenen Geräte aus, sie sind aber nicht in der Lage, die Stromversorgung nach Auftreten eines Über stromes wieder herzustellen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung zu schaffen, die Überströme feststellen kann, ohne die Stromversorgung abzuschalten. Die erfindungsgemäße Schaltung soll bereits auf kleinste Überströme ansprechen und unempfindlich gegen Schwankungen der Versorgungs spannung und gegen hochfrequentes Rauschen sein. Der Überstrom, bei dem die Schaltung anspricht, soll sehr leicht einstellbar sein.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

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Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Mit der erfindungsgemäßen Schaltung werden Überströme festgestellt, wenn der Spannungsabfall an einem Meßwiderstand in der Stromversorgungsleitung größer ist als eine vorbestimmte Vergleichsspannung, die in einer Stromquelle erzeugt wird. Durch Änderung des Stromes von der Stromquelle kann der zulässige Überstrom eingestellt werden.

Nachstehend soll die Erfindung anhand der Figuren näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung. In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungs -

j gemäßen Schaltung gezeigt, die zur Unterdrückung hochfrequenten Rau-

{ schens entstört ist.

! Die in Figur 1 dargestellte Schaltung zur Feststellung von Überströmen wird für ein Stromversorgungsgerät verwendet. Die Stromversorgung liefert Energie an einen Verbraucher R . Ein Meßwiderstand R₁₇₁-. ist

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entweder eine Impedanz, die Teil der Stromversorgung/ist oder ein Widerstand in Serie mit der Ausgangsleitung der Stromversorgung 10. An ihm fällt eine Spannung ab, die dem Verbraucherstrom proportional ist. In einem Ausführungsbeispiel wurde als Meßwiderstand R₁₇,,,. eine Induk-

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tionsspule in der Stromversorgung 10 verwendet. In einem anderen Fall wurde ein Stück Widerstandsdraht in Serie zu der Ausgangsleitung der Stromversorgung 10 eingeschaltet. In diesem Ausführungsbeispiel betrug der Widerstand des Meßwiderstandes R₁.,,-. 0,012Ω und die Stromversorgung 10 lieferte eine Aus gangs spannung von 12 V.

Durch einen Stromgenerator 15 und einen Vorwiderstand R wird eine Vergleichs spannung erzeugt, die den im Normalfall am Meßwider stand

R₁.,- abfallenden Spannungsabfall definiert. Die Vergleichs spannung be-EQ

wirkt, daß der Anschluß des Meßwiderstandes R mit der höheren

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Spannung an einem Vergleicher 20 als die niedrigere der beiden zugeführten Spannungen erscheint. Wenn ein Überstrom auftritt,bleibt der

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obere Eingang des Vergleichers 20 mit der höheren Spannung auf dem gleichen Spannungspegel wie er durch die Stromquelle eingestellt wird. Die Spannung an dem Anschluß des Meßwiderstandes R₇₇₁-. mit der nied-

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rigeren Spannung sinkt jedoch infolge des größeren Spannungsabfalles an

R ab und das Aus gangs signal des Vergleichers 20 zeigt Überstrom an, EQ

Wenn keine echte Überstrombedingung auftritt, z.B. wenn die Stromversorgungsspannung ansteigt, zeigt der Vergleicher 20 keinen Überstrom an. Das hängt damit zusammen, daß beim Anstieg der Stromversorgungsspannung der Verbraucherstrom sich nicht ändert und der Spannungsabfall am Meßwiderstand R^-. der gleiche bleibt und durch den Vergleicher

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20 keine geänderte Spannungsdifferenz angezeigt wird. Dies ist von Vorteil bei der Fehlerdiagnose, weil so festgestellt werden kann, daß der Überstrom durch den Verbraucher selbst aber nicht durch eine Änderung der Versorgungsspannung verursacht wurde.

In der Schaltung gemäß Fig. 2 bilden der Transistor T. und der "Widerstand R den Stromgenerator 15 und die Vergleichs spannung wird an einem Widerstand R₁ erzeugt. Widerstände R und R und ein Kondensator C, unterdrücken hochfrequentes Rauschen. Die Unterdrückung hochfrequenten Rauschens empfiehlt sich insbesondere, wenn die Stromversorgung 10 Hochfrequenz abgibt und verhindert werden muß, daß hochfrequentes Rauschen den Vergleicher 20 umschaltet und damit fälschlicherweise Überstrom angezeigt wird. Das Siebglied aus den Widerständen R , R und dem Kondensator C, bewirkt, daß Signale oberhalb IkHz vor dem Vergleicher 20 k"urzgeschaltet werden. Für Frequenzen oberhalb IkHz bildet der Kondensator C, einen Kurzschluß und für niedrigere Frequenzen stellt er einen sehr hohen Widerstand dar.

Was die Anzeige eines Überstromes anbetrifft, arbeitet die Schaltung der Figur 2 im wesentlichen genauso wie die Schaltung der Figur 1. Die Basis des Transistors Tl ist mit Masse und sein Emitter über einen Widerstand R mit einer Stromquelle von -5 V verbunden, so daß der Transistor T₁

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normalerweise leitend ist und einen Strom durch den Widerstand R₁ erzeugt, der an diesem die Vergleichs spannung hervorruft. Diese Vergleichsspannung drückt die Spannung am Anschluß des Meßwiderstandes R-P_n, der normalerweise die höhere Spannung aufweist, am Eingang des Vergleichers 20 auf einen niedrigeren Wert als die Spannung am Anschluß des Meßwiderstandes R₁₇,^ mit der normalerweise niedrigeren Spannung. Wenn jedoch der Verbraucher R_T Überstrom zieht, bleibt die Spannung an dem der Stromversorgung 10 zugewandten Anschluß die gleiche, aber der dem Verbraucher zugewandte Anschluß nimmt eine niedrigere Spannung an. Diese Spannungsänderung wird durch den Vergleicher 20 erkannt und sein Aus gangs signal zeigt Überstrom an.

Der Vergleicher 20 ist ein üblicher Differentialverstärker, der ein Ausgangssignal einer bestimmten Spannung abgibt, wenn die erste Eingangsspannung größer ist als die zweite. Das Ausgangs signal des Differentialverstärkers nimmt eine andere Spannung an, wenn die zweite Eingangs spannung größer ist als die erste Eingangs spannung. Diese Änderung in der Aus gangs spannung, zeigt Überstrom an. Der Strom im Transistor T, und damit der zulässige Überstrom kann leicht verändert werden. Dies kann durch Änderung des Wertes des Widerstandes R und damit durch Änderung des durch den Transistor T, fließenden Stromes oder durch Änderung des Wertes des Widerstandes R₁, wodurch die Vergleichs spannung geändert wird, eingestellt werden.

Aus der obigen Beschreibung ergibt sich, daß die erfindungsgemäße Schaltung auf extrem kleine Überströme ansprechen kann. Man erreicht das, indem man den Meßwiderstand R_171n sehr klein macht, so daß an ihm einige Millivolt abfallen und gleichzeitig die Vergleichs spannung, die durch die Stromquelle 15 und den Widerstand R₁ erzeugt wird, ebenfalls in die Größenordnung von einingen Millivolt legt. Der maximal zulässige Überstrom kann durch einfache Änderung des Stromes der Stromquelle 15 verändert werden. Die obige Beschreibung hat ferner gezeigt, daß die erfindungs gemäße Schal-

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tung unempfindlich ist gegen Schwankungen der Stromversorgungsspannung, ; weil der Spannungsabfall am Meßwiderstand R_vn bei einem gegebenen ι

Strom der gleiche bleibt, auch wenn sich die Versorgungsspannung ändern j sollte. Mit der Schaltung gemäß der Erfindung kann dem Überstrom gegengesteuert werden ohne daß eine Unterbrechung der Stromversorgung wie
bei einer durchgebrannten Sicherung auftritt.

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Claims

Patentansprüche

1. Schaltung zur Feststellung von Überströmen in einem Verbraucher, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie zum Verbraucher (R ) ein

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Meßwiderstand (R _) vorgesehen ist, daß der Verbraucherseitige Anschluß des Meßwiderstandes (R _n) mit dem ersten Eingang eines Vergleichers (20) und der andere Anschluß des Meßwiderstandes (R ) über einen Vorwiderstand (R^) mit dem zweiten Eingang des-Vergleichers (20) verbunden ist und daß zwischen den zweiten Eingang des Vergleichers (20) und einem festen Potential eine Stromquelle (15) eingeschaltet ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßwiderstand (R ), der Vorwiderstand (R~) und der Stromgenerator

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(15) so bemessen sind, daß am Meß- und Vorwiderstand (R , R)

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Spannungen von einigen Millivolt abfallen.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vor die Eingänge des Vergleichers (20) ein Siebglied (R-, C,, R .) zur Unterdrückung hochfrequenter Rauschsignale eingeschaltet ist.

4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicher (20) ein Differentialverstärker ist.

5. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromgenerator (15) ein ständig leitender Transistor (T,) ist.

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