DE2839190C2 - Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung in Stromversorgungsgeräten - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung in StromversorgungsgerätenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung in Stromversorgungsgeräten
unter Verwendung eines vom Laststrom durchflossenen Bürdenwiderstandes oder eines Stromwandlers,
dessen sekundärseitig an einem Bürdenwiderstand entstehende Bürdenspannung bei Überschreiten eines
vorgegebenen Wertes über eine Steuerstufe den Laststrom unterbricht.
Aus der DE-AS 10 50 877 ist eine derartige Schaltungsanordnung zur Begrenzung bzw. Unterbrechung
des Stromes bekannt In Abhängigkeit von einer dem Laststrom proportionalen Meßspannung wird nach
starker Glättung der Meßspannung mittels eines Kondensators der Laststrom auf seinen Mittelwert
begrenzt bzw. abgeschaltet.
Wird einem Stromversorgungsgerät bei entsprechend ausgebildetem Verbraucher ein pulsierender
ίο Laststrom entnommen, dann muß zum Schutz von
Halbleitern im Stromversorgungsgerät eine schnell wirkende Strombegrenzung oberhalb der Spitzenwerte
einsetzen. Während der Mittelwert eines im Normalbetrieb pulsierenden Laststromes weit unter dem Spitzen-
»art liegt, wird dieser im Kurzschlußfall erreicht. Die
Bauelemente des Leistungskreises müssen deshalb im allgemeinen auch thermisch für den Kurzschlußfall
ausgelegt, also stark überdimensioniert werden.
Da mittelwertbegrenzende Schaltungen relativ langsam
wirken, kann es erforderlich sein, die Stromversorgungsgeräte durch eine zusätzliche schnell arbeitende
Strombegrenzung vor Grenzspitzenströmen durch Abschalten zu schützen. Dabei kann sich leicht die
Schwierigkeit ergeben, in der Strombegrenzung zu keinem stabilen Betrieb zu kommen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art so
auszugestalten, daß mit geringem Aufwand eine schnelle Momentanwert- und Mittelwert-Strombegren-
jo zung möglich ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in Stromversorgungsgeräten mit pulsierender
Belastung eine kombinierte Momentanwert-Mittelwert-Strombegrenzung durch eine gesteuerte Umschal-
ii tung einer von der Bürdenspannung abgeleiteten
Steuerspannung in Abhängigkeit von dem in einem Integrator gebildeten Mittelwert der Bürdenspannung
erfolgt, derart, daß die Steuerspannung zur Momentanwert-Strombegrenzung im Normi;;Hetrieb entspre-
4n chend einem Verhältnis der maximal zulässigen Werte
von Spitzengrenzstrom und Dauergrenzstrom des Stromversorgungsgerätes verringert und unverzögert
in den Eingang der Steuerstufe durchgeschaltet ist und daß die Umschaltung auf eine höhere Steuerspannung
4"> bei Überschreiten eines dem Dauergrenzstrom entsprechenden Mittelwertes erfolgt.
Die Erfindung wird an Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
In den Laststromkreis eines nichtdargestellten getak-
In den Laststromkreis eines nichtdargestellten getak-
->» teten Stromversorgungsgerätes, das vor Überlastung
geschützt werden soll, ist die Primärwicklung eines Sromwandlers Stw mit ihren Anschlüssen A X und El
eingefügt. Die Sekundärwicklung des Stromwandlers ist über eine der Abmagnetisierung dienende Zenerdiode Z
V) mit einem Bürdenwiderstand RO abgeschlossen. Am
Bürdenwiderstand wird eine dem Laststrom proportionale Bürdenspannung abgenommen, die über Ausgangsklemmen
A 2 und /4 3 als Steuerspannung an eine die
Abschaltung des Stromversorgungsgerätes bewirkende,
(·'> in der Figur nicht dargestellte Steuerschaltung geführt
ist. Der Laststrom wird über die Steuerschaltung abgeschaltet, wenn die Steuerspannung einen vorgegebenen
Wert überschreitet.
Durch Verwendung eines steuerbaren Spannungstei-
'·> lers zwischen Bürdenwiderstand Λ0 und Eingang der
Steuerschaltung kann für eine bestimmte Zeit ein höherer Laststrom zugelassen werden, bevor die
Steuerschaltung die Abschaltung des Stromversor-
gungsgerätes bewirkt Dazu ist zwischen einem
Anschluß des Bürdenwiderstandes RO und der Ausgangsklemme A 2 ein Widerstand RS und im Querzweig
zwischen den Ausgangsklemmen A2 und AZ eine Reihenschaltung, bestehend aus einem Widerstand
R 6 und der Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistors 71 eingefügt Ein im Basis-Emitterkreis des
Schalttransistors 71 liegender Widerstand Λ 7 liefert
eine Steuerspannung, die den Schalttransistor im normalen Betriebszustand leitend steuert Dadurch
ergibt sich am Längswiderstand R 5 ein Spannungsabfall, der die laststromproportionale Bürdenspannung UB
um den Spannungsabfall am Widerstand R 5 vermindert
Sobald der Schalttransistor 71 sperrt, steht nahezu
die gesamte Bürdenspannung Ub als Steuerspannung an den Ausgängen A 2 und Λ 3 für die Steuerschaltung zur
Verfügung. Die zeitabhängige Steuerung des Schalttransistors 71 erfolgt durch Vergleich einer von der
Bürdenspannung Ub abgeleiteten Mittelwertspannung
mit einer Referenzspannung in einem Komparator IC. Zur Ermittlung des Abschaltzeitpunktes für den
Schalttransistor 71 wird der dem Lastsvom des Stromversorgungsgerätes proportionale Scheitelwert
der Bürdenspannung Ub in einer »Sample and Hold«-
Schaltung erfaßt und in einem Integrator, bestehend aus den Widerständen R 1, R2 und dem Kondensator C2
gemittelt. Die Scheitelwertbildung erfolgt mittels einer Diode Di und eines Kondensators Ci, die in
Serienschaltung dem Bürdenwiderstand RO parallel geschaltet sind. Von der Spannung am Kondensator Cl
wird im Integrator mit der Ladezeitkonstante
rl = RlCl
eine Mittelwertspannung gebildet, die zusammen mit der Referenzspannung dem Komparator IC zugeführt
wird. Bei Überschreiten der an einem Spannungsteiler R 3, RA von einer Hilfsspannung Uh gebildeten
Referenzspannung wird der Spannungsteiler R 5, R 6 über den Schalttransistor 71 ausgeschaltet Die sofort
ansteigende MeQspannung bewirkt übe,- die Steueischaltung
eine Begrenzung des Laststromes auf seinen Dauergrenzwert.
Durch eine entsprechende Bemessung der Widerstandswerte des Spannungsteilers R5, R6 kann ein
bestimmtes Verhältnis des maximal zulässigen Spitzengrenzstromes zum Dauergrenzstrom vorgegeben werden.
Für eine durch die Zeitkonstante des Integrators
ίο bestimmte Zeit kann somit ein höherer Laststrom als
der Dauergrenzstrom zugelassen werden. Die Bemessung des Spannungsteilerwiderstandes Ä6 erfolgt nach
der Formel
«6 = (RO + RS)
η — 1
Darin bedeutet η den Oberlasifakior. RQ ist der
Bürdenwiderstand für Dauerlast. Die ' r.dezeitkonstante
t\ des Integrators ist durch ^ntsnrect;cnd6 Bemessun0
des Widerstandes R2 und des Kondensators C2 in weiten Grenzen veränderbar. Sie kann daher leicht an
die thermische Zeitkonstante des empfindliciisten Bauteils im Leistungskreis des Stromversorgungsgerätes
angepaßt werden.
Wenn der Laststrom den Dauerstromgrenzwert wieder unterschritten hat, folgt die Spannung am
Kondensator C2 der niedrigeren Bürd°nspannung Uu
mit der Zeitkonstante
t2 = («1 + Rl)Cl
bis sie wieder den Referenzspannungswert am Komparator unterschreitet. Dann wird der Schalttransistor 71
über den Komparator wieder leitend gesteuert, so daß nach Wiedereinschaltung des Spannungsteilers R 5, R 6
der normale Betriebszustand des Stromverforgungsgerätes
sich wiedereinstellt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung in Stromversorgungsgeräten unter Verwendung eines
vom Laststrom durchflossenen Bürdenwiderstandes oder eines Stromwandlers, dessen sekundärseitig an
einem Bürdenwiderstand entstehende Bürdenspannung bei Überschreiten eines vorgegebenen Wertes
über eine Steuerstufe den Laststrom unterbricht, dadurch gekennzeichnet, daß in Stromversorgungsgeräten
mit pulsierender Belastung eine kombinierte Momentanwert-Mittelwert-Strombegrenzung
durch eine gesteuerte Umschaltung einer von der Bürdenspannung (Ub) abgeleiteten Steuerspannung
in Abhängigkeit von dem in einem Integrator (R 1, R2, C2) gebildeten Mittelwert der
Bürdenspannung erfolgt, derart, daß die Steuerspannung
zur Momentanwert-Strombegrenzung im Normalbetrieb entsprechend einem Verhältnis der
maximal zulässigen Werte von Spitzcngrenzstrorn
und Dauergrenzstrom des Stromversorgungsgerätes verringert und unverzögert in den Eingang der
Steuerstufe durchgeschaltet ist und daß die Umschaltung auf eine höhere Steuerspannung bei
Überschreiten eines dem Dauer^renzstrom entsprechenden Mittelwertes erfolgt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladezeitkonstante (rl) des
Integrators (R 1, R2, C2) der thermischen Zeitkonstante des Str<- !Tiversorgungsgerätes angepaßt ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung der Steuerspannung
mittels eines steuerbaren Spannungsteilers erfolgt, der aus einem zwiscrten dem Ausgang
des Stromwandlers (Stw) und der Steuerstufe eingeschalteten Längswiderstand (R 5) und einer
Reihenschaltung, aus einem Widerstand (R 6) und der Schaltstrecke eines Schalttransistors (Ti), die
dem Eingang der Steuerstufe parallel geschaltet ist, besteht.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuersignal an
der Basis des Schalttransistors (Ti) durch Vergleich des Mittelwertes am Ausgang des Integrators (R X,
R 2, C2) mit einem Referenzwert in einem Komparator (/Qgebildet wird.
5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Mittelwert für den Spannungsvergleich an dem Komparator (IC) in einer »Sample and Hold«-Schaltung
mit dem nachgeschalteten Integrator (R 1, R 2, C2) erzeugt wird, derart, daß der in der »Sample and
Hold«-Schaltung durch Spitzengleichrichtung (DX, CX) gebildete Scheitelwert der B'irdenspannung
(Ly im Integrator (R 1, R2, C2)gemittelt wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782839190 DE2839190C2 (de) | 1978-09-08 | 1978-09-08 | Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung in Stromversorgungsgeräten |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19782839190 DE2839190C2 (de) | 1978-09-08 | 1978-09-08 | Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung in Stromversorgungsgeräten |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2839190B1 DE2839190B1 (de) | 1979-11-08 |
DE2839190C2 true DE2839190C2 (de) | 1980-07-17 |
Family
ID=6048997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19782839190 Expired DE2839190C2 (de) | 1978-09-08 | 1978-09-08 | Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung in Stromversorgungsgeräten |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE2839190C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4215980A1 (de) * | 1992-05-14 | 1993-11-18 | Siemens Ag | Aktives Freilaufelement |
DE29620919U1 (de) * | 1996-12-02 | 1998-01-15 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur genauen Erfassung eines aus getakteten elektrischen Eingangsgrößen abgeleiteten Gleichstromes |
-
1978
- 1978-09-08 DE DE19782839190 patent/DE2839190C2/de not_active Expired
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE2839190B1 (de) | 1979-11-08 |
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