DE2529883B1

DE2529883B1 - Schaltungsanordnung zum UEberlastungsschutz

Info

Publication number: DE2529883B1
Application number: DE19752529883
Authority: DE
Inventors: Dieter Elsaesser
Original assignee: Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
Current assignee: Grundig EMV Elektromechanische Versuchsanstalt Max Grundig GmbH
Priority date: 1975-07-04
Filing date: 1975-07-04
Publication date: 1976-05-06
Also published as: GB1517443A; FR2316848A7

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Bei der Verwendung bestimmter Schaltungen sind spezielle Sicherheitsvorkehrungen zu berücksichtigen. Beispielsweise darf bei der Überprüfung nach VDE im Zustand »gestörter Betrieb« durch die Verbindung jedes Anschlusses eines diskreten Halbleiterbausteins oder eines integrierten Schaltkreises mit jedem anderen Anschluß kein Fall eintreten, bei dem eine möglicherweise zu einer offenen Flamme führende Erhitzung eintritt.

Es muß insbesondere verhindert werden, daß bei Vorhandensein von Spannungs-Stabilisierungsschaltungen kurzschlußbedingte unzulässig hohe Ströme fließen, die zu einer solchen Erhitzung führen können.

Bei der Verwendung von 5-Volt-Logik-Schaltungen kann auch durch Kurzschließen von Anschlüssen (z.B. durch Überbrücken eines Stabilisierungs-Transistors) die Versorgungsspannung, die in diesem Falle auf 5 Volt ± 5 % stabilisiert ist, auf eine wesentlich höhere Spannung ansteigen und zur Zerstörung einer großen Zahl von integrierten Schaltkreisen führen.

Aus der OE-PS 264664 ist eine Schaltungsanordnung entsprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruchs bekannt, mit der jedoch nur eine geringe Genauigkeit erzielbar ist. Hier werden nämlich Sättigungsspannung des Längstransistors und Spannungsabfall an einem Vorwiderstand insgesamt als steuernde Größe verwendet. Da die zur Steuerung mit herangezogene Sättigungsspannung im Umfang 1:4 schwankt, arbeitet diese bekannte Schutzschaltung relativ ungenau. Auch ist der bei dieser Schaltungsanordnung erforderliche Aufwand relativ groß.

Aus der DT-AS 1513057 ist darüber hinaus eine Schutzschaltung bekannt, die mittels eines einen Teil eines Spannungsteilers darstellenden Kaltleiters beeinflußt wird. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist von Nachteil, daß eine nicht unerhebliche Verlustleistung auftritt (Wärme zur Regelung erforderlich) sowie daß diese Anordnung mit großer Trägheit arbeitet und empfindlich gegenüber Umgebungstemperaturschwankungen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache Schutzschaltung zu schaffen, die auch bei Schwankungen der Umgebungstemperatur noch genau arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden die im Kennzeichen des Hauptanspruchs vorgeschlagenen Maßnahmen vorgesehen.

Zum Ausgleich exemplarabhängiger Schwankungen hat es sich als vorteilhaft erwiesen, zwei oder auch mehr Dioden in Reihe zu schalten.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.

Die in der Figur dargestellte Schaltungsanordnung ist aufgegliedert in die Abschnitte I, II, III und IV. Dabei stellt der Abschnitt I die Spannungsversorgung, der Abschnitt II die erfindungsgemäße Schutzschaltung, der Abschnitt III eine Stabilisierungsschaltung und der Abschnitt IV die Last (beispielsweise ein IC) dar.

Die im Abschnitt I zur Verfügung stehende Speisespannung U_Sp wird beispielsweise durch ein Netzteil zur Verfügung gestellt.

Die im Abschnitt II dargestellte erfindungsgemäße Schutzschaltung besteht aus einer im Strompfad liegenden Reihenschaltung aus einem Vorwiderstand 10 und einem ersten pnp-Transistor 11, dessen Emitter mit dem Vorwiderstand verbunden ist. Zwischen der Stromversorgung und dem Widerstand 10 einerseits sowie Masse andererseits liegt eine Reihenschaltung eines zweiten pnp-Transistors 12 und eines Kollektorwiderstands 13. Der Verbindungspunkt 14 zwischen Vorwiderstand 10 und Emitter des ersten Transistors 11 ist über einen Basiswiderstand 15 mit der Basis des zweiten Transistors 12 verbunden. Die Basis des zweiten Transistors 12 wiederum ist über eine Diode 16 und einen Strombegrenzungswiderstand 17 mit dem Kollektor des ersten Transistors 11 verbunden.

Schließlich ist noch die Basis des ersten Transistors 11 über einen ersten Basiswiderstand 18 mit dem Kollektor des zweiten Transistors 12 verbunden.

Die im Abschnitt IH vereinfacht dargestellte Stabilisierungsschaltung 19 ist nicht unbedingt erforderlich und kann unter bestimmten Voraussetzungen auch fortfallen.

Bei der im Abschnitt IV angegebenen Last 20 kann es sich um ein IC, beispielsweise um eine 5-Volt-Logik-Schaltung, handeln.

Sobald der über den Strompfad und damit über den Vorwiderstand 10 und den ersten Transistor 11 fließende Strom einen auf Grund der Werte der einzelnen Elemente der Schutzschaltung vorgegebenen Wert überschreitet, wird über den zunehmenden Spannungsabfall am Vorwiderstand 10 über den zweiten Basiswiderstand 15 der zweite Transistor 12 mehr und mehr geöffnet.

Der erste Transistor 11, der im Normalbetrieb über

den Kollektorwiderstand 13 des zweiten Transistors 12 und den ersten Basiswiderstand 18 im Sättigungsbetrieb leitend gehalten wird, wird durch den Bezug seiner Basis auf den Kollektor des zweiten Transistors 12 proportional zu diesem Vorgang gesperrt. Dieser Vorgang setzt sich fort, bis die Spannung am Kollektor des ersten Transistors 11 so weit absinkt, daß der zweite Transistor 12 über die Diode 16 und den Strombegrenzungswiderstand 17 aufgeschaltet wird.

Am Ende dieses Vorgangs geht der erste Transistor 11 in Sperrbetrieb, und die Ausgangslast wird von der Versorgungsspannung U_Sp getrennt.

Dieser Zustand bleibt auch nach der Beseitigung eines Störfalles an der stabilisierten Spannung erhalten. Erst durch Ausschalten und Wiedereinschalten des Gerätes stellen sich die Normalbedingungen wieder ein.

Die Schutzschaltung ist so ausgelegt, daß bei keinem der beiden Transistoren 11 und 12 eine große Verlustleistung auftritt. An ihnen treten im wesentlichen nur zwei Zustände, nämlich der leitende oder der gesperrte, auf. Die in der Zwischenphase auftretende Verlustleistung ist so gering, daß Transistoren in einem TO-92-Gehäuse (einem billigen Plastikgehäuse) verwendet werden können.

Mit der erfindungsgemäßen Schutzschaltung werden die eingangs erwähnten Nachteile vermieden. Die Schutzschaltung erlaubt damit den Betrieb von TTL-Schaltkreisen mit 5-Volt-Logik unter Einhaltung der jeweiligen Sicherheitsbestimmungen und schützt die Schaltkreise bei Kurzschlüssen und ähnlichen Efekten vor Zerstörung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Schutz nachgeordneter Elemente vor Überlastung, bei der zwisehen Stromversorgung und Last eine im Strompfad liegende Reihenschaltung aus einem Vorwiderstand und einem ersten, mit seinem Emitter mit dem Vorwiderstand verbundenen pnp-Transistor vorgesehen ist, mit einer zwischen Stromversorgung und Masse liegenden Reihenschaltung aus einem zweiten pnp-Transistor und einem einseitig mit Masse verbundenen Kollektorwiderstand, wobei die Basis des zweiten Transistors über eine Diode und mindestens einen Widerstand mit dem Kollektor des ersten Transistors und die Basis des ersten Transistors über einen Basiswiderstand mit dem Kollektor des zweiten Transistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die vorerwähnte Reihenschaltung aus dem zweiten pnp-Transistor (12) und einem einseitig mit Masse verbundenen Kollektorwiderstand (13) direkt zwischen Stromversorgung und Masse liegt und daß der Verbindungspunkt (14) zwischen Vorwiderstand (10) und Emitter des ersten Transistors (11) über einen Widerstand (13) mit der Basis des zweiten Transistors (12) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Ausgleich exemplarabhängiger Schwankungen zwei oder mehr Dioden in Reihe geschaltet sind.