DE2737860B1

DE2737860B1 - Gegen UEberlastung geschuetzte Transistorverstaerkerstufe

Info

Publication number: DE2737860B1
Application number: DE19772737860
Authority: DE
Inventors: Gerhard Schwarz
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1977-08-23
Filing date: 1977-08-23
Publication date: 1979-01-11
Also published as: FR2401549A1; FR2401549B3

Description

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Die Erfindung betrifft eine Transistorverstärkerstufe nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

Es ist bereits eine gegen Überlastung geschützte Transistorverstärkerstufe mit einem Schutztransistor bekannt, der in kombinierter Abhängigkeit vom Strom- und Spannungsabfall der Transistorstufe deren Steuersignal begrenzt, wobei ein in Reihe mit dem Emitter-Kollektor-Pfad eines Transistors der Transistorstufe liegender Widesstand eine dem Strom entsprechende Spannung ein ein Spannungsteiler eine dem Spannungs- *o abfall entsprechende Spannung liefert (DE-AS 18 11 765). Diese Transistorverstärkerstufe ist dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenwiderstand mit einer Lastimpedanz in Reihe zwischen eine Elektrode eines Transistors der Transistorstufe und ein Bezugspotential geschaltet und der Spannungsteiler durch eine zweite Reihenschaltung zwischen diesen Punkten gebildet ist und daß der Abgriff dieses Spannungsteilers mit dem Eingang des Schutztransistors verbunden ist

Der Nachteil dieser bekannten Schutzschaltung besteht darin, daß ihre Aktivierung bei induktiver Last bzw. bei einer Last mit induktiver Komponente zu einer starken Verzerrung des Ausgangssignals führt Wird die bekannte Schutzschaltung bspw. so dimensioniert daß die Endtransistoren im Kurzschlußfall sicher geschützt sind, so tritt bei Anschluß einer Lautsprecherkombination mit einer Nennimpedanz von vier Ohm bereits bei einer Aussteuerung unterhalb der Vollaussteuerung eine derartige Aktivierung auf.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, w> eine Schutzschaltung zu schaffen, die selbst bei einer induktiven Last praktisch keine Verzerrungen aufweist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß entsprechend den Kennzeichen des Anspruchs gelöst

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht *>"> insbesondere darin, daß die Begrenzung des Steuersignals in kombinierter Abhängigkeit des Stroms und einer dem Spannungsabfall der Stufe proportionaler Gleichspannung stattfindet während bei der bekannten Schutzschaltung das Steuersignal einer Transistorstufe in kombinierter Abhängigkeit der Momentanweite von Strom und Spannungsabfall der Stufe begrenzt wird. Hierdurch wird der Transistorstrom bei einem Kurzschluß auf einen Wert begrenzt den der Transistor auf Dauer aushält

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Schaltungsanordnung eines Leistungsverstärkers mit Schutzschaltung,

F i g. 2 den Verlauf der an dem Kondensator einer Schutzschaltung anstehenden Spannung in Abhängigkeit von der Frequenz,

F i g. 3 den Verlauf der Ic— i/cE-Grenzkennlinie der Leistungstransistoren des Leistungsverstärkers in Abhängigkeit von der Gleichspannung am Kondensator der Schutzschaltung,

Fig.4 die Kollektorstromumhüllende eines Leistungstransistors als Funktion der Zeit nach Eintreten eines Kurzschlusses.

In der Fig. 1 ist ein komplementärer symmetrischer Gegentaktverstärker 1 gezeigt, der an seinem Ausgang zwei Leistungstransistoren 2, 3 entgegengesetzten Leistungstyps aufweist Diese Leistungstransistoren 2,3 sind mit ihren Emittern über zwei Widerstände 4, 5 miteinander verbunden, wobei die Verbindungsleitung der beiden Widerstände 4,5 an der Last 6 liegea

Zum Schutz der Leistungstransistoren 2,3 sind zwei Schutztransistoren 7, 8 vorgesehen, die mit ihrer jeweiligen Basis über einen Widerstand 9, 10 an den Emitter des ihnen zugeordneten Lastentransistors 2,3 angeschlossen sind. Diese Widerstände 9,10 bilden mit anderen Widerständen 11,12 jeweils einen Spannungsteiler, wobei das eine Ende der Spannungsteiler mit jeweils einem geerdeten Kondensator 13, 14 und nut jeweils einer Diode 15,16 verbunden ist Diese Diode 15, 16 ist über einen Widerstand 17, 18 an die Last 6 angeschlossen.

Die Basis des einen Leistungstransistors 2, an weicher auch der Kollektor des Schutztransistors 7 liegt, ist mit einer Eingangsklemme A verbunden, während die Basis des anderen Leistungstransistors 3, an welcher auch der Kollektor des Schutztransistors 7 liegt mit einer Eingangsklemme B verbunden ist Die Eingangsklemmen A und B sind miteinander verbunden, bzw. zwischen ihnen liegt eine geringe Gleichspannung, die den Ruhestrom verursacht Die zu verstärkende Spannung (nur Stromverstärkung) liegt zwischen A/B und Masse.

Mit Hilfe der Schutztransistoren 7, 8 werden die Leistungstransistoren 2, 3 vor Überlastung geh d. h. die Leistungstransistoren 2,3 werden abgeschaltet wenn sie mit einer zu hohen Leistung betrieben werden. Um die elektrische Leistung festzustellen, sind sowohl der Strom als auch die Spannung festzustellen mit denen die Leistungstransistoren 2,3 beaufschlagt werden. Für die Erfassung des jeweiligen Stroms dienen die Widerstände 4, 5, die eine dem Kollektor-Emitter-Strom entsprechende Spannung erzeugen, während für die Erfassung der jeweiligen Spannung die Spannungsteiler 9,11 bzw. 10,12 vorgesehen sind

Wird die durch Strom und Spannung gebildete Leistung an den Leistungstransistoren 2,3 zu groß, so schalten die Schutztransistoren 7,8 durch und legen die Spannung (/an die Last 6, d h. die Basissteuerspannung der Leistungstransistoren 2, 3 wird durch die Schutz-

ORIGINAL INSPECTED

transistoren 7,8 überbrückt

An den Kondensatoren 13,14 steht eine Gleichspannung an, die durch Gleichrichtung der Ausgangsspannung der Leistungstransistoren 2, 3 mittels der Gleichrichter 15,16 entsteht. Diese Gleichspannung ist der Amplitude und in einem gewissen Bereich der Frequenz der Ausgangswechselspannung proportional. In der Fig.2 ist der entsprechende Zusammenhang näher dargestellt, wobei auf der Abszisse das Verhältnis Last 6-Widerstand zu Kondensator 13-Widerstand aufgetragen ist, während auf der Ordinate das Verhältnis der Spannung am Kondensator 13 zur Scheitelspannung der Eingangsspannung U angegeben ist, und zwar multipliziert mit dem Faktor 100. Die in Fig.2 gezeigte Kurve stellt somit die Aufladung des Kondensators 13 als Funktion des Verhältnisses RuIRf₁ und des Verhältnisses WCuR*.

Die an den Kondensatoren 13, 14 anstehenden Gleichspannungen bestimmen die Lage der Grenzlinie des Arbeitsbereiches im Ic— t/c^Kennlinienfeld des zu schützenden Leistungstransistors. Dies ist in der F i g. 3 näher dargestellt. Im normalen Betriebsfeld verläuft die Grenzlinie des Arbeitsbereiches so, daß auch die elliptische Arbeitslinie einer komplexen Impedanz, die etwa durch eine Lautsprecherkombination im Übergangsbereich der Frequenzweichen dargestellt wird, die Grenzlinie nicht berührt. Die Schutzschaltung wird also im Normalfall nicht aktiviert.

Im Kurzschlußfall wird die Ausgangswechselspannung Null, und die Kondensatoren 13, 14 entladen sich über die Widerstände A₉, Rn bzw. R^₀, Ä12. Die Grenzlinie des Arbeitsbereichs verschiebt sich infolgedessen entsprechend der Entladezeitkonstanten C_t 3 (R₉ + Rn) bzw. Cm (Äio + Aj₂), was bedeutet, daß der Arbeitsbereich so klein wird, daß die Endtransistoren 2, 3 sicher gegen Überlastung geschützt sind. Dies geht aus der F i g. 4 klar hervor, welche die Kollektorstromumhüllende als Funktion der Zeit nach Eintreten eines Kurzschlusses darstellt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Gegen Überlastung geschützte Transistorverstärkerstufe mit einem Schutztransistor, der in kombinierter Abhängigkeit vom Strom- und Spannungsabfall der Transistorstufe deren Steuersignal begrenzt, bei der ein in Reihe mit dem Emitter-Kollektor-Pfad eines Transistors der Transistorstufe liegender Widerstand, der mit einer Lastimpedanz in Reihe zwischen eine Elektrode eines Transistors der Transistorstufe und ein Bezugspotential geschaltet ist, eine dem Strom entsprechende Spannung liefert und bei der ein Spannungsteiler, der eine zweite Reihenschaltung parallel zur erstgenannten zwisehen jener Elektrode und dem Bezugspotential bildet, eine dem Spannungsabfall entsprechende Spannung liefert und bei der der Abgriff des Spannungsteilers mit der Basis des Schutztransistors verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsteiler (9, 11; 10, 12) mit einem Kondensator (13; 14) in Reihe geschaltet ist und daß die Verbindungsleitung zwischen dem Spannungsteiler (9, 11; 10, 12) und dem Kondensator (13; 14) über eine Diode (15; 16) und einen Widerstand (17; 18) an den Lastwiderstand (6) gelegt ist