DE2923960A1

DE2923960A1 - Schaltungsanordnung zum reduzieren der leistungsaufnahme von eingangsleistungstransistoren in netzgeraeten

Info

Publication number: DE2923960A1
Application number: DE19792923960
Authority: DE
Inventors: Freddy De Vos
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-06-13
Filing date: 1979-06-13
Publication date: 1980-12-18

Description

Schaltungsanordnung zum Reduzieren der Leistungsaufnahme
von Eingangsleistungstransistoren in Netzneräten, Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Reduzieren der Leistungsaufnahme von Eingangsleistungstransistoren in Netzgeräten bei zu hoher Belastung.
Ublicherweise werden die Eingangsleistungstransistoren je nach Leistungsbedarf von einer Regeleinrichtung ausgesteuert. Bei Leerlauf des Netzgerätes sind diese Transistoren gesperrt und bei großem Leistungsbedarf sind sie durchgeschaltet.
Werden an das Netzgerät zu niederohmige Verbraucher angeschaltet oder tritt ein Kurzschluß ein, dann müssen diese Leistungstransistoren den vollen, zu diesem Zeitpunkt über sie fließenden Strom aushalten. Die dadurch entstehende Warme kann die Leistungstransistoren zerstören, wenn nicht für einen ausreichenden Wärmeabfluß Sorge getragen ist. Die Anordnung von Kiihlblechen ist jedoch in ihrer Ausdehnung und auch in ihrer Wirksamkeit begrenzt, so daß andere Wege zur Verhinderung der Uberhitzung gesucht werden müssen.
Die Aufgabe der Erfindung soll daher darin bestehen, eine Schaltungsanordnung zu finden, mit deren Hilfe es ohne aufwendige Kühibleche und auch bei länger anhaltender, ungewollter Überlastung möglich ist, die Zerstörung der Eingangsleistungstransistoren zu vermeiden. Gleichzeitig soll nach Beendigung der Uberlast ohne Eingreifen einer Bedienungsperson ein normaler Betrieb des Netzgerätes möglich sein.
Dies wird nach dem Gegenstand der Erfindung dadurch erreicht, daß dem von einer Regeleinrichtung gesteuerten Eingangsleistungstransistor ein Widerstand nachgeschaltet ist, an welchem mit Hilfe einer Referenzspannungsquelle und einem Differenzverstärker der dem über den Widerstand fließenden Strom proportionale Spannungsabfall meßbar ist und daß dem Differenzverstärker eine durch ihn bei zu hohem Spannungsabfall an dem Widerstand steuerbare monostabile Kippstufe nachgeschaltet ist, deren Steuerausgang zum Abgeben von Sperrimpulsen mit einem Steuereingang des Eingangsleistungstransistors verbunden ist.
Anhand der Figuren 1 und 2 wird nachstehend ein Beispiel nach dem Gegenstand der Erfindung erläutert.
Die Figur 1 zeigt nur die erfindungswesentlichen Bauelemente und Einrichtungen eines Netzgerätes. Diese bestehen aus einem Eingangsleistungstransistor LT, der aus einem Transistor oder bei höherer geforderter Dauerleistung aus einer Kaskadenschaltung von Leistungstransirtoren bestehen kann, aus einem Widerstand R, der auch aus einer transistorierten Widerstandsschaltung bestehen kann, aus einer Referenzspannungsquelle EReff,(die auch aus einer zwischen die Adern des Netzgerätes geschalteten Zenerdiode oder mehreren Zenerdioden in Reihe bestehen kann) aus einem Differenzverstärker (Operationsverstärker), aus einer monostabilen Kippstufe NF und einer Regeleinrichtung R bestehen. Der Kondensator C ist lediglich ein Siebkondensator.
Die Figur 2 zeigt die Kurven a, b und c. Die Kurve a zeigt die Differenzspannung bei Uberlast, die Kurve b zeigt den Schaltvorgang der Kippstufe und die Kurve c zeigt die über den Eingangsleistungstransistor gelieferte Leistung N.
Geht man davon aus, daß an den Klemmen p und m des Netzgerätes eine Leistung durch einen normalen für das Netzgerät geeigneten Verbraucher abgenommen wird, dann wird in nicht dargestellter Weste, beisplelsweise durch die Ansteuerung der Basis des Eingangsleistungstransistor LT mit Hilfe der Regeleinrichtung Redie Durchsteuerung des Eingangsleistungstransistors der geforderten Leistung angepaßt. In Leerlauf ist der Eingangsleistungstransistor gesperrt und bei maximaler zulässiger Dauerbelastung (NDiax in Figur 2c) ist der Eingangsleistungstransistor voll durchgesteuert. An dem dem Eingangsleistungstransistor LT nachgeschalteten Bauelement zur Anzeige einer Spannung, das hier im einfachsten Fall ein einen Spannungsabfall in Abhängigkeit vom durchfließenden Strom bildender Widerstand R ist, bildet sich eine Differenzspannung UDiff aus, die einen Differenzverstärker (Operationsverstärker) OV zugeführt wird. Mit Hilfe einer Refe renzspannungsquelle EReff wird der Differenzverstärker CV so eingestellt, daß er erst bei einer Differenzspannung anspricht, die einer dem Netzgerät nicht sehr @@@@@ baren Dauerbelastung entspricht. Tritt ein solcher Fall ein, d.h. ist die en dem Widerstand @ @@@@@@@@@ @@@ s@ @r@@, daß der die @@@@@@@ @@ @@ @ @ @ @ @ stung des Eingangsleistungstransistors entspricht, die diesen auf die Dauer zerstören würde, dann gibt der Differenzverstärker OV einen Impuls ab, der die seinem Ausgang SA1 nachgeschaltete monostabile Kippstufe MF einstellt.
Die monostabile Kippstufe MF gibt über ihren Ausgang SA2 einen Sperrimpuls für den Eingangsleistungstransistor für die Dauer ihrer Rückstellzeit (t1 nach Figur 2) ab.
Unabhängig von der Regeleinrichtung Re wird der Eingangsleistungstransistor zuge steuert und es fließt über ihn kein Strom mehr. Nach der Rückstellzeit der monostabilen Kippstufe MF wird der Sperrimpuls für eine bestimmte durch beispielsweise eine parallel zum Widerstand R geschaltete, nicht dargestellte Kapazität einstellbare Zeit (t2 in Figur 2) zurückgenommen und der Eingangsleistungstransistor liefert volle Leistung. Liegt nach dieser Zeit (t2) immer noch die zu hohe Belastung an, dann wird die monostabile Kippstufe erneut aufgrund eines Impulses von dem Differenzverstärker OV eingestellt und der Eingangsleistungstransistor zugesteuert. Dieser Vorgang wiederholt sich solange, bis von dem Netzgerät nurmehr maximal die höchste zulässige Dauerleistung gefordert wird. Da die Rückstellzeit der monostabilen Kippstufe wesentlich großer gewählt wird, als die Zeit, wShrend der ein Uberhohter Strom über den Eingangsleistungstransistor fließt, hat dieser ausreichend Zeit zur Abkühlung. Ist die geforderte Leistung auf das normale zulässige Maß abgesunken, dann liefert das Setzgerät automatisch wieder die volle Leistung ohne Unterbrechungen.
Anhand der Figur 2 ist der Zusammenhang von Differenzspannung, Kippstufeneinstellung und abgegebener Leistung aufgezeigt. Die Kurve a zeigt die Differenzspannung (am Widerstand R). Sie kann bis zu dem Pegel A ansteigen.
Dem Zeitpunkt B hat sie ihn zum ersten Mal erreicht und dadurch gibt der Differenzverstärker einen Impuls ab.
Nach der Kurve b wird daher die monostabile Kippstufe MF für die Dauer t1 eingestellt und für diese Zeit entfällt auch eine Leistungsabgabe nach der Kurve c, nachdem dort die normale abgebbare Dauerleistung NDmax kurzzeitig überschritten wurde.
Nach der Rückstellzeit t1 wird der Eingangsleistungstransistor wieder durchgeschaltet (und zwar für die Zeit t2).
Die Leistung liegt zwar überhöht, aber eben nur für die relativ kurze Zeit t2 vor und die Kippstufe ist in ihrer Ausgangslage. Nach dem Zeitpunkt D wiederholt sich der Vorgang bis zum Zeitpunkt E. Da inzwischen keine überhöhte Leistungsanforderung mehr vorliegt und die Differenzspannung unter dem Pegel A bleibt, die monostabile Eippstufe also keinen Impuls mehr erhält, wird auch kein Sperrpotential für den Eingangsleistungstransistor abgegeben.
Aus dem Vorstehenden ist zu entnehmen, daß es mit Hilfe der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in einfacher Weise möglich ist, die Zerstörung von Eingangsleistungstransistoren durch Überhitzen bei zu hoher geforderter Leistung, beispielsweise bei einem Kurzschluß, zu verhindern und nach der Leistungsabsenkung automatisch wieder einen normalen Betrieb aufzunehmen.
1 Patentanspruch 2 Figuren

Claims

PatentansDruch Schaltungsanordnung zum Reduzieren der Leistungsaufnahme von Eingangsleistungstransistoren in Netzgeräten bei zu hoher Belastung, d a d u r c h g e k e n n z e i c hn e t, daß dem von einer Pegeleinrichtung (Re) gesteuerten Eingangsleistungstransistor (LT) ein Widerstand (R) nachgeschaltet ist, an welchem mit Hilfe einer Referenzspannungsquelle (EReff) und einem Differenzverstärker (OV) der dem über den Widerstand (R) fließenden Strom proportionale Spannungsabfall meßbar ist und daß dem Differenzverstärker (0v) eine durch ihn bei zu hohem Spannungsabfall an dem Widerstand (R) steuerbare monostabile Kippstufe (MF) nachgeschaltet ist, deren Steuerausgang (SA2) zum Abgeben von Sperrimpulsen mit einem Steuereingang (SE) des Eingangsleistungstransistors (LT) verbunden ist.