DE2927530A1 - Ueberlastungsschutzschaltung - Google Patents

Ueberlastungsschutzschaltung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Überlastungsschutzschaltung für einen Fernsehempfänger, die den Ausgangsstrom bei Auftreten einer Überbelastung oder einem Lastkurzschluß begrenzt und auch verhindert, daß eine Eingangsspannung in voller Größe einem Lastkreis zugeführt wird, selbst wenn ein Abschaltelement kurzgeschlossen ist.
Es ist eine Überlastungsschutzschaltung mit paralleler Abschaltung bekannt, bei der die Reihenschaltung der Primärwicklung eines Transformators und eines Schaltelements zwischen einen Eingang, dem eine Gleichspannung zugeführt wird, und Masse geschaltet und ein Gleichrichter mit der Sekundärwicklung des Transformators verbunden ist, sowie eine Überlastungsschutzschaltung mit Reihenabschaltung, bei der ein Schaltelement parallel zu einem Gleichspannungseingang geschaltet ist. Die überlastungsschutzschaltung mit paralleler Abschaltung hat den Vorteil, daß eine Ausgangsspannung höher als die Eingangsspannung entsprechend dem Wicklungsverhältnis des Transformators erzielt werden kann, hat jedoch den Nachteil, daß der Wirkungsgrad niedrig ist und der Transformator benötigt wird.
Ein Beispiel einer bekannten überlastungsschutzschaltung mit Reihenabschaltung wird nun anhand der Fig. 1 beschrieben. Dieses Beispiel besteht aus einer Gleichrichter-Diodenbrücke 2, die an eine Wechselspannungsquelle 1 angeschaltet ist, einem Glättungskondensator 3, der zwischen die Ausgänge 2a und 2b der Diodenbrücke 2 geschaltet ist, einem Transistor 4, dessen Kollektor mit dem Ausgang der Diodenbrücke 2 über einen Kondensator 3 verbunden ist, einer Drosselspule 6, die zwischen den Emitter des Transistors 4 und den Ausgang 5 geschaltet ist, einer Schwungrad- bzw. Stromhaltediode 7, die zwischen ein Ende der Spule 6 und Masse geschaltet ist, und einen Kondensator 8, der zwischen das andere Ende der Spule 6 und Masse geschaltet ist. Bei der bekannten Schaltung schaltet der Transistor 4 in Abhängigkeit vom Tastver-
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hältnis eines über einen Ansteuertransformator 9 zugeführten Schaltimpulses, und die Eingangsspannung wird entsprechend dem Tastverhältnis verringert, so daß eine Ausgangsspannung erzeugt wird, die auf einen Lastkreis 10 gegeben wird ^ der mit dem Ausgang 5 verbunden ist.
Diese bekannte Schaltung mit Reihenabschaltung hat den Vorteil eines guten Wirkungsgrades im Vergleich zu der mit paralleler Abschaltung, und daß die Drosselspule 6 klein ist und damit eine billige genügt, hat jedoch den Nachteil, daß, wenn der Transistor 4 beschädigt wird und seine Kollektor-Emitter-Strecke kurzgeschlossen ist, die Eingangsspannung in voller Größe auf den Lastkreis 10 gegeben wird, was sehr gefährlich ist.
Unter Berücksichtigung der vorstehenden Überlegungen kann die Schutzschaltung der Fig. 2 in Betracht gezogen werden, in der gleiche Bezugsζeichen wie in Fig. 1 gleiche Elemente bezeichnen. In Fig. 2 liegt der Ausgang 2b der Diodenbrücke 2, die mit dem Kollektor des Transistors 4 verbunden ist, nicht an Masse, sondern ist im Unterschied zur Schaltung der Fig. 1 mit dem Ausgang 5 verbunden.
Bei der Schaltung der Fig. 2 fließt während der Zeitperiode, wenn der Transistor 4 eingeschaltet ist. Strom durch den Transistor 4 und die Drosselspule 6, und es wird Energie in der Drosselspule 6 während dieser Zeitperiode gespeichert, Während der Zeitperiode, wenn der Transistor 4 gesperrt ist, fließt somit Strom durch die Spule 6, den Kondensator 8 und die Diode 7 infolge der in der Spule 6 gespeicherten Energie. Der Kondensator 8 wird daher geladen und dem Lastkreis .10 wird Energie zugeführt. Die Ausgangsspannung am Ausgang 5 ist eine Spannung, die durch Reduzierung der Eingangsspannung im Verhältnis des Tastfaktors des dem Transistor 4 zugeführten Schaltimpulses erzeugt wird. Es wird nun angenommen, daß der Transistor 4 beschädigt ist Und seine KoI-
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lektor-Emitter-Strecke kurzgeschlossen ist. In diesem Falle sind beide Enden des Glättungskondensators 3 kurzgeschlossen und damit wird die Eingangsspannung nicht in voller Größe auf den Lastkreis 10 gegeben. Wenn eine Sicherung zwischen die Wechselspannungsquelle 1 und die Diodenbrücke 2 in Fig. 2 geschalten ist, schmilzt sie zu diesem Zeitpunkt und schützt den Lastkreis.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik eine Überlastungsschutzschaltung zu schaffen, die in Verbindung mit einem Hochspannungsgenerator eines Fernsehempfängers verwendbar ist und eine stabile Ausgangsspannung erzeugen kann, die einen hohen Wirkungsgrad hat, in der Herstellung billig ist und eine geringe Größe und eine hohe Zuverlässigkeit aufweist.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch angegebenen Merkmale.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Schaltung der Fig. 3 beispielsweise erläutert.
Bei dem Beispiel der Fig. 3 ist die Überlastungsschutzschaltung auf den Netzspannungskreis eines Hochspannungsgenerators eines Fernsehempfängers angewandt. In Fig. 3 bezeichnen gleiche Bezugszeichan wie in den Fig. 1 und 2 gleiche Elemente.
SW bezeichnet in Fig. 3 einen Leistungsschalter, der zwischen die Wechselspannungsquelle 1 und die Diodenbrücke 2 geschaltet ist, und 11 eine Sicherung, die zwischen den Schalter SW und die Diodenbrücke 2 geschaltet ist. Der Schaltimpuls für den Transistor 4 wird von einem Impulsbreitenmodulator 12 erzeugt, der mit dem Ansteuertransformator 9 verbunden ist. Der Modulator 12 besteht z.B. aus einem monostabilen Multivibrator mit einem Steuereingang 13. Wenn eine Steuerspannung, die auf den Steuerein-
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gang 13 des Multivibrators 12 gegeben wird, ansteigt, wird das Tastverhältnis des Schaltimpulses klein und die Ausgangsspannung nimmt ab. Wenn die Steuerspannung, die auf den Steuereingang 13 gegeben wird, abnimmt, nimmt dagegen die Ausgangsspannung zu. Wenn der Steuereingang 13 an Masse gelegt wird, wird die Erzeugung des Schaltimpulses unterbrochen. Um die Steuerspannung zu erzeugen, ist zum Vergleich ein PNP-Transistor 14 vorgesehen. Ein Einstellwiderstand ist zwischen den Ausgang 5 und Masse geschaltet, und eine Zenerdiode 16 ist zwischen den Ausgang 2a der Diodenbrücke 2 und Masse geschaltet. Eine ermittelte Spannung, die am Schleifkontakt des Einstellwiderstandes 15 auftritt, wird auf die Basis des Transistors 14 gegeben, eine Bezugsspannung, die von der Zenerdiode 16 aus der Eingangsspannung erzeugt wird, wird auf den Emitter des Transistors 14 gegeben, und die Spannung, die am Kollektor des Transistors 14 auftritt, wird die Steuerspannung, die auf den Steuereingang 13 gegeben wird. Wenn die ermittelte Spannung ansteigt oder abnimmt, nimmt die Steuerspannung entsprechend zu. Es wird z.B. angenommen, daß, wenn das Tastverhältnis des Schaltimpulses 50 % beträgt, ein Standardausgangssignal erzeugt werden kann. Wenn unter dieser Annahme die Ausgangsspannung niedriger als die Standardspannung wird, wird die Steuerspannung, die dem Steuereingang 13 zugeführt wird, niedriger, so daß das Tastverhältnis des vom Modulator 12 erzeugten Schaltimpulses größer als 50 % wird und damit die Ausgangsspannung zunimmt. Durch diese Rückkopplungssteuerung kann die Ausgangsspannung stabilisiert werden.
Bei dem Beispiel der Fig. 3 ist der Hochspannungsgenerator 10 an den Ausgang 5 angeschlossen/Der Hochspannungsgenerator TO hat einen Ausgangstransistor 17, dessen Basis ein horizontalfrequenter Schaltimpuls über einen Anschluß T8 zugeführt wird. Die Primärwicklung 20a eines Rücklauftransformators IS ist zwischen den Kollektor des Transistors und den Ausgang 5 geschaltet und ein Hochspannungsgleichrichter 21 ist an die Sekundärwicklung 20b des Rücklauf-
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transformators 19 angeschlossen. An einem Ausgang 22, der vom Gleichrichter 21 herausgeführt ist, erhält man eine hohe Spannung.
Bei dem Beispiel der Fig. 3 ist eine Parallelschaltung eines die Parallelschaltung eines Detektorwiderstandes 23, über dem eine ermittelte Spannung V1 erzeugt wird, und eines Kondensators 24 zwischen die Anode einer Schwungrad- bzw. Stromhaltediode 7 und Masse geschaltet, wobei der Verbindungspunkt zwischen dieser Parallelschaltung und der Diode 7 mit der Kathode eines Thyristors 25 verbunden ist, deren Anode mit dem Steuereingang 13 des Impulsbreitenmodulators 12 verbunden ist.
Eine Detektorwicklung 20c ist auf der Sekundärseite des Rücklauftransformators 19 vorgesehen, und ein Gleichrichter 26 ist mit der Detektorwicklung 20c verbunden, um eine Impulsspannung mit dem Pegel entsprechend dem Pegel des Impulses auf der Sekundärseite des Rücklauftransformators 19 gleichzurichten und eine gleichgerichtete Spannung V2 wird auf die Kathode einer Zenerdiode 27 gegeben, deren Anode mit der Steuerelektrode des Thyristors 25 verbunden ist. Zwischen der Steuereleketrode des Thyristors 25 und Masse ist die Parallelschaltung eines Widerstandes 18 und eines Kondensators 19 geschaltet. Eine Diode 30 ist mit der Anode mit Masse und mit der Kathode mit der Torschaltung des Thyristors 25 verbunden.
Der Thyristor 25 wird zum Schutz der Schaltung verwendet. In einem anormalen Zustand wird der Thyristor 25 eingeschaltet, um den Steuereingang 13 mit Masse zu verbinden, so daß der Impulsbreitenmodulator 12 die Erzeugung des Schaltimpulses beendet und keine Ausgangsspannung erzeugt wird. Wenn der Transistor 4 kurzgeschlossen ist, wird die Ausgangsspannung selbst dann abgegeben, wenn die Erzeugung des Schaltimpulses unterbrochen ist. In diesem Falle jedoch
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schmilzt die Sicherung 11, wie zuvor erläutert wurde, so daß das Auftreten der Eingangsspannung in voller Größe am Ausgang 5 vermieden werden kann.
Die am Detektorwiderstand 23 ermittelte Spannung V1 spannt den Thyristor 25 in Durchlaßrichtung vor. Der Spitzenwert des Stroms, der die Spannung V1 erzeugt, wenn der Transistor 4 gesperrt ist, ist dem Spitzenwert des Stroms proportional, der durch den Transistor 4 fließt, wenn er eingeschaltet ist, und ist auch im wesentlichen dem Laststrom proportional. Wenn der Laststrom zunimmt und die Spannung V1 einen bestimmten Wert überschreitet, wird der Transistor 25 eingeschaltet und die Erzeugung des Schaltimpulses des Modulators 20 wird unterbrochen, um den Transistor zu sperren. Der Steuerelektrodenstrom des Thyristors 25 fließt durch die Diode 30 und die Spannung VT wind von der Diode 30 gleichgerichtet, und auch der Haltestrom, der den Thyristor 25 geöffnet hält, fließt durch die Diode 30. Die Ausgangsspannung wird somit begrenzt, und es wird verhindert, daß der Transistor 4 bei einer Oberbelastung oder einem Lastkurzschluß beschädigt wird. Der Kondensator
24, der parallel zum Detektorwiderstand 23 geschaltet ist, dient dazu, zu vermeiden, daß der obige Schutzvorgang durch den Strom durchgeführt wird, der momentan fließt, wenn der Hauptschalter SW eingeschaltet wird.
Wenn der Pegel des Impulses auf der Sekundärseite des Rücklauftransformators 19 hoch wird und die Spannung V2 einen bestimmten Wert überschreitet, der von der Zenerdiode 27 bestimmt wird, fließt der Steuerelektrodenstrom im Thyristor
25. Der Thyrister 25 wird daher eingeschaltet und die Zufuhr von Energie zum Hochspannungsgenerator wird ähnlich der obigen Erläuterung unterbrochen. Der Zeitkonstantenkreis, bestehend aus dem Widerstand 28 und dem Kondensator 29 bestimmt die Zeit, wenn der Schutzbetrieb bei einem anormalen Anstieg der Hochspannung erreicht ist.
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Bei der Schaltung der Fig. 3 wird der Thyristor 25 nicht gesperrt, insoweit der Schalter SW gesperrt wird.
Wie sich aus der Beschreibung des obigen Beispiels ergibt, wird durch die Erfindung eine Überlastungsschutzschaltung mit Serienabschaltung geschaffen, deren Wirkungsgrad gegenüber der mit paralleler Abschaltung verbessert ist und die keinen Transformator erfordert und daher billig und kompakt ist.
Der Transistor 4 usw. können vor dem Auftreten einer überbelastung bzw. eines Lastkurzschlusses geschützt werden. Selbst wenn der Transistor 4 beschädigt ist und seine Kollektor-Emitter-Strecke kurzgeschlossen ist, wird vermieden, daß eine Eingangsspannung über einem normalen Wert auf den Lastkreis gegeben wird und sich eine hohe Sicherheit ergibt.
Wenn die überlastungsschutzschaltung für den Hochspannungsgenerator eines Fernsehempfängers verwendet wird und festgestellt wird, daß die Spannung auf der Sekundärseite des Rücklauftransformators eine bestimmte Spannung überschreitet, wie zuvor beschrieben wurde, kann durch einfache Konstruktion einschließlich des Thyristors 25 zur Begrenzung des Ausgangsstroms vermieden werden, daß eine anormal hohe Spannung (die die Erzeugung von Röntgenstrahlen begleiten, oder andere nachteilige Einflüsse) erzeugt wird.
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Claims (1)

  1. Anspruch
    Überlastungsschutzschaltung, bestehend aus einer Gleichspannungsquelle mit zwei Ausgängen, einer Reihenschaltung eines Schaltelements und einer Induktivität, die zwischen die Ausgänge der Gleichspannungsquelle geschaltet ist, einer Stromhaltediode, die zwischen den Verbindungspunkt des Schaltelements und der Induktivität und einen Bezugspunkt geschaltet ist, einem Kondensator, der zwischen das freie Ende der Induktivität und den Bezugspunkt geschaltet ist, und einer Einrichtung zur Erzeugung eines Schaltimpulses für das Schaltelement, gekennzeichnet durch einen Detektorwiderstand in Reihe zu der Diode und eine Steuereinrichtung, die mit der Schaltimpulserzeugungseinrichtung und dem Detektorwiderstand verbunden ist, um die Zufuhr des Schaltimpulses zum Schaltelement zu unterbrechen und es zu sperren, wenn die Spannung an dem Detektorwiderstand einen bestimmten Pegel überschreitet.
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