DE2513473B1 - Ueberspannungsschutzschaltungsanordnung fuer stromversorgungsgeraete - Google Patents

Description

• Bei Kurzschluß eines Treibertransistors oder gar des Vorteibers werden alle Schalttransistoren des
• Stellgliedes (z. B. bis zu 20) voll in den Durchlaßbereich gesteuert. Im ungünstigsten Falle ist dann die Anstiegsgeschwindigkeit bei einer Anzahl von n vorhandenen Stelltransistoren durch die Zeitkonstante RG C bestimmt. Hierbei steigt selbst bei Vollast die n Ausgangsspannung deutlich über die Zerstörungsgrenze eines Verbrauchers hinaus an, bevor die Spannungsüberwachung eine Abschaltung vornehmen kann.
• In F i g. 2 ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Ansteuerschaltung für die Schalttransistoren dargestellt, die unter Vermeidung einer großen und teuren Drossel im Lastkreis die Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung genügend klein halten kann. fn die Kollektorleitungen des Treiber- und Vortreibertransistors Ts3, Ts4 istje eine kleine einfache nur für die Basisströme dieser Transistoren ausgelegte Drossel eingefügt. Die Drosseln bewirken, daß im kritischen Fehlerfall der Basisstrom für die Transistoren des Stellgliedes und damit die Ausgangsspannung nicht beliebig schnell ansteigen kann. Die Überwachungseinrichtung mit dem Thyristor Th ist dann in der Lage, die Ausgangsspannung rechtzeitig vor Erreichen der Zerstörungsgrenze des Verbrauchers abzuschalten.
• Damit im Normalbetrieb bei Regelvorgängen die Transistoren der Treiber- und Vortreiberstufen nicht gefährdet werden, ist jede der Drosseln Drl und Dr2 mit einer schnellschaltenden Diode dz bzw. D 2 überbrückt.
• Wenn in Kauf genommen wird, daß sich das Regelverhalten der Regelschaltung in gewissen Grenzen ungünstig verändert, dann kann die Drossel-Diodenkombination Drl, D1; Dr2, D2 auch in die Emitterleitung der Transistoren der Treiber- bzw. Vortreiberstufe eingeschleift werden.

Claims (2)

1. Patentansprüche 1. Überspannungsschutzschaltungsanordnung für Stromversorgungsgeräte mit stetig arbeitenden, über wenigstens eine Treiberstufe gesteuerten Stelltransistoren und mit einer Einrichtung zum Kurzschließen der Ausgangsspannung, d a d u r c h gekennzeichnet, daß in den Kollektor-oder Emitterkreis der Treiber- oder der Treiber-und einer Vortreiberstufe für das aus einem oder mehreren parallelgeschalteten Transistoren bestehende Stellglied ein definierter dynamischer Widerstand, wie eine Drossel (Drl, Der2), eingeschaltet ist.
2. 2. Überspannungsschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Drossel (Drl, Dr2) dieser eine für den Steuerstrom in Sperrichtung gepolte schnelle Diode (D1, D2) parallel geschaltet ist.

   Die Erfindung bezieht sich auf eine Überspannungsschutzschaltungsanordnung für Stromversorgungsgeräte mit stetig arbeitenden, über wenigstens eine Treiberstufe gesteuerten Stelltransistoren und mit einer Einrichtung zum Kurzschließen der Ausgangsspannung.

   Eine derartige Schaltung ist bekannt (Der Fernmelde-Ingenieur, 26. Jahrgang, Heft 10, Oktober 1972, S. 17 bis 20 und F i g. 48 und 50). Bei Stromversorgungsgeräten, die Schaltungen mit Halbleiterbauelementen, insbesondere integrierte Schaltkreise mit Energie versorgen, darf auch im Fehlerfalle keine Überspannung am Ausgang auftreten, da die Halbleiterbauelemente selbst gegen kurzzeitige Überspannungen empfindlich sind.

   Um Überspannungen zu vermeiden, ist es aus der genannten LiteratLrstelle bekannt, eine Spannungsüberwachung vorzusehen, die im Fehlerfalle bei Erreichen eines noch zulässigen oberen Spannungswertes sofort einen Thyristor zündet, der dann die Ausgangsspannung kurzschließt. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Spannungsüberwachung besteht darin, daß auch der kurzschließende Thyristor eine endliche Ansprechzeit aufweist, in welcher die Ausgangsspannung den Zerstörungsgrenzwert des Verbrauchers bereits überschreitet. Dieser Nachteil ist bei der bekannten Anordnung nur dadurch vermieden, daß im Lastkreis ein LC Sieb vorgesehen ist, welches den Strom- und damit den Spannungsanstieg entsprechend verzögert.

   Wenn aber das in einer Stromversorgungsschaltung verwendete Schaltungsprinzip, z. B. das der stetigen Regelung im Normalbetrieb, eine Leistungsdrossel nicht benötigt, so erscheint deren Einsatz nur zum Schutze des Verbrauchers im Fehlerfalle zu aufwendig und zu teuer. Dies ist besonders dann der Fall, wenn vom Stromversorgungsgerät sehr große Ausgangsströme (z. B. 200 A) erzeugt werden müssen.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine schnell wirkende Überspannungsschutzschaltung anzugeben, die im Lastkreis kein zusätzliches LC-Sieb mit großen und teuren Drosseln erfordert. Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Üb er- spannungsschutzschaltungsanordnung gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß in den Kollektor- oder Emitterkreis der Treiber- oder der Treiber- und einer Vortreiberstufe für das aus einem oder mehreren parallelgeschalteten Transistoren bestehende Stellglied ein definierter dynamischer Widerstand, wie eine Drossel, eingeschaltet ist.

   Ohne das Regelverhalten des Stromversorgungsgerätes im Normalbetrieb nachteilig zu beeinflussen, wird mit der Lösung gemäß der Erfindung die Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung so weit reduziert, daß die Einrichtung zum Kurzschließen der Ausgangsspannung vor Erreichen des Zerstörungsgrenzwertes wirksam werden kann.

   Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines in den F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

   Die F i g. 1 zeigt im Prinzip den Stromlauf einer stetig wirkenden Regeleinrichtung für große Ausgangsströme mit mehreren parallelgeschalteten Stellgliedern einer Vortreiber- und Treiberstufe und einem Regelverstärker.

   In F i g. 2 ist eine gemäß der Erfindung ausgebildete Ansteuerschaltung für meherere Stelltransistoren angegeben. Alle gegenüber der Schaltung nach F i g. 1 unverändert bleibenden Schaltungsteile der Regeleinrichtung sind hier nicht dargestellt.

   An den Eingangsklemmen der Regeleinrichtung nach F i g. 1 wird eine ungeregelte Gleichspannung UR zugeführt. Die parallelgeschalteten Transistoren Tsl und Ts2, die das Stellglied bilden, werden von einem Regelverstärker V über eine Vortreiberstufe mit dem Transistor Ts4 und eine Treiberstufe mit dem Transistor Ts3 so weit in den Durchlaßbereich gesteuert, daß am Ausgang der Regeleinrichtung stets der Sollwert der Ausgangsspannung U gegeben ist. Die Emitterwiderstände Rc der Stelltransistoren Tsl und Ts2 sorgen dafür, daß sich der Ausgangsstrom J2 gleichmäßig auf die Stelltransistoren verteilt. Die Vortreiber- und Treiberstufe liefern die Basisströme für die Stelltransistoren. Die Istwertspannung für den Regelverstärker V liefert ein an der Ausgangsspannung U liegender Spannungsteiler mit den Widerständen R1 und R2, eine Einrichtung zum Kurzschließen der Ausgangsspannung besteht z. B. aus einer an den Ausgang angeschlossenen Reihenschaltung eines Widerstandes R3 und eines Thyristors Th. Der Thyristor wird von Spannungsimpulsen UJ einer nicht dargestellten Spannungsüberwachungsschaltung gesteuert.

   In einer derartigen Regelschaltung können verschiedene Fehler auftreten, die zu einem Anstieg der Ausgangsspannung führen. Wenn z. B. ein Schalttransistor des Stellgliedes durchligiert, so ist die Anstiegsgeschwindigkeit der Ausgangsspannung im ungünstigsten Fall (Leerlauf) durch die Zeitkonstante RG- C bestimmt. Darin bedeutet RG den Emitterwiderstand der Schalttransistoren und C die Kapazität des Siebkondensators am Ausgang der Regelschaltung. Muß infolge hoher Anforderungen an eine geringe Welligkeit oder einem kleinen dynamischen Innenwiderstand der Siebkondensator C relativ groß gewählt werden, dann steigt in diesem Falle die Ausgangsspannung so langsam an, daß die Einrichtung zum Kurzschließen der Ausgangsspannung mit dem Thyristor Tlt ansprechen kann bevor die Zerstörungsgrenze des Verbrauchers erreicht ist.