DE2950700C2 - Anordnung zur Beeinflussung des Abschaltverhaltens von Transistorstufen - Google Patents
Anordnung zur Beeinflussung des Abschaltverhaltens von TransistorstufenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Beeinflussung des Abschaltverhaltens von Transistorstufen
mit einem NPN-Haupttransistor, der durch einen PNP-Vortransistor steuerbar ist (DE-PS I 31 504). Die
Erfindung liegt auf dem Gebiet der elektronischen Steuer- und Regeltechnik.
Das Abschalten eines Stromversorgungsgerätes bei t>o
Über- oder Unterspannung durch unterschiedliche Schaltungsanordnungen mittels komplementärer Transistoren
ist aus DE-PS 1 31 504 bekannt.
Anordnungen zum Schalten von elektrischen Lasten bei erhöhtem Strom oder Kurzschluß am Ausgang sind
vielfältig bekannt. So ist aus der DE-OS 23 60 678 eine Ansteuerschaltung für Relais, Ventile und Lampen bekannt,
die im Überlastfall abschaltet. Die Anordnung besteht aus logischen Verknüpfungsgliedern, Spannungsbegrenzern,
Schwellwertschalter und Flipflop. Bei zu hohem Strom wird ein Signal vom Flipflop abgegeben,
das über Verknüpfungsglieder die Endstufe abschaltet und über einen Taktgenerator wieder rücksetzbar
ist
Aus den deutschen Offenlegungsschriften 26 40 337 und 26 40 33S sind Schaltungsanordnungen r.ir Kurzschluß-
und Oberlastsicherung von Schaltkreisen bekannt Auch hier werden über UND-Glieder, Schwellwertschalter,
Oberlastfühler und Verzögerer Signale gebildet, die den Ausgang bei unzulässig hohem Strom
abschalten. Dazu wird in einem Rückführkanal ein Signal verzögen und ein Speicherglied solange abgeschaltet,
bis die Verzögerungszeit abgelaufen ist Das Gerät taktet also und fühlt periodisch ab, ob der erhöhte
Strom noch ansteht Bedingt durch die vielen Bauteile sind derartige Anordnungen natürlich aufwendig und
teuer.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, eine einfache und billige Schaltungsanordnung zu finden, die kurzschlußfest Ströme im Amperebereich liefert, die bei
Kurzschluß abschaltet diesen abgeschalteten Zustand beibehält und erst nach einem Quittierbefehl in den
Normalzustand zurückschaltet
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst Ausgestaltungen
sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.
Vorteilhaft bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist besonders die erhebliche Kosteneinsparung sowohl
beim Material als auch bei der Fertigung und beim Prüfaufwand. Vorteilhaft ist weiter, daß bei einem Kurzschluß
am Ausgang kein Bauteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zerstört wird. Durch die geringen
Kosten ist es jetzt erstmalig möglich, sämtliche Transistorieistungssiufen
kurzschiußfest auszuführen. Die Kurzschlußfestigkeit einer Endstufe war bisher schon
immer erwünscht, aufgrund der hohen Kosten jedoch nur gewissen Sonderfällen vorbehalten. Durch einfache
Schaltungsvarianten ist es zudem möglich, eine verzögerte Abschaltung der Leistungsendstufe zu erreichen.
Es ist auch möglich, durch differenzierende Glieder innerhalb der Netzwerke eine alternierende Abfrage bei
erhöhtem Strom vorzunehmen.
Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung werden nachstehend anhand der Zeichnungen
näher erläutert.
F i g. 1 zeigt dabei das Prinzipschaltbild, während
Fig.2 die erfindungsgemäße Anordnung mit einer
nachgeschalteten Schaltstufe zeigt
Ein PNP-Vortransistor 1, ein NPN-Haupttransistor 2 und zwei passive Netzwerke 3 und 4, bestehend aus
Widerständen und Kondensatoren, sind derart geschaltet, daß am Ausgang K elektronische Lasten angeschaltet
werden können. Am Anschluß A (Anode) muß dabei positives Potential gegenüber Anschluß K (Kathode)
vorherrschen.
Der Anschluß A ist auf den Emitter des PN P-Vortransistors
1 geführt, während dessen Basis mit dem ersten Netzwerk 3 und dessen Kollektor mit dem zweiten
Netzwerk 4 verbunden ist. Das zweite Netzwerk 4 ist einmal auf die Basis des NPN-Haupttransistors 2 und
einmal mit einem weiteren Ausgang auf den Emitter des Transistors 2 gelegt. Der Emitter des NPN-Transistors 2
wird als Ausgang K bezeichnet. Der Kollektor dieses Transistors führt auf das erste Netzwerk 3, wobei dieses
Netzwerk noch zusätzlich mit dem Anschluß A verbunden ist. Das zweite Netzwerk 4 weist einen zweiten
3 4
Steuereingang GK auf, durch dessen Pegeländerung die In F i g. 2 ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnachgeschaltete
Basis des Haupttransistors 2 angesteu- nung an eine Transistorstufe bzw. Leistungsendstufe anert
wird und die gesamte Anordnung Strom zieht Das geschaltet Der nur beispielsweise gewählte Darlingtonerste
Netzwerk 3 weist einen ersten Eingang GA auf. Transistor 7 ist mit seiner Basis an den Ausgang K ge-Durch
Pegeländerungen an den beiden Eingängen GK 5 legt Der Emitter des Leistungs-Transistors 7 ist über
oder GA können wahlweise Ein- oder Ausschaltvorgän- einen Widerstand 6 an positive Spannung (gleichzusetge
vorgenommen werden. Die Netzwerke bestehen bei- zen mit Anschluß A) gelegt Durch den Leistungs-Transpielsweise
aus RC-Glieder, die wahlweise zusammen- sistor 7 fließt der Arbeitsstrom (Betriebsstrom) Il, herschaltbar
sind. Selbstverständlich können aucb hier an- vorgerufen durch den Steuerstrom h an der Basis des
dere passive Bauelemente eingesetzt werden. Durch un- 10 Leistungs-Transistors 7. Bei erhöhtem Strom 4 durch
terschiedliche Größen der RC-Glieder in den Netzwer- den Transistor 7 tritt am Widerstand 6 ein Spannungsken 3 und 4 kann ein variables Zertverhalten der erfin- abfall auf (am Eingang GA), der über einen SchutzwidungsgemäSen
Schaltungsanordnung erzielt werden. derstand 5 auf den Transistor 1 einwirkt und den Strom
An den Ausgang K wird eine Transistorstafe in Form /1 hervorruft Der Strom /1 wirkt auf das Netzwerk 4 ein,
eines Leistungstransistors 7 angeschaltet Anstelle der 15 das beispielsweise aus einem Kondensator 8 und einem
NPN- und PNP-Transistoren können auch die jeweili- Widerstand 9 besteht Der Kondensator 8 lädt sich langgen
Komplementärtypen gewählt werden. sam auf und der Strom I\ beeinflußt noch nicht den
Die erfindungsgemäße Anordnung arbeitet wie folgt: Transistor 2, sondern wirkt schwächend auf den Steuer-
Im Ruhezustand, d. Il1 wenn eine Spannung zwischen strom I8 des Leistungs-Transistors 7. Hierdurch wird der
die Anschlüsse A und K gelegt ist und die Steuereingän- 20 Laststrom IL verringert, am Widerst^d 6 entsteht wenige
GA und GK nicht beschältet sind, iläeSt kein Ström ger Spannungsabfall und die Schaltung arbeitet in eidurch
die Schaltung. Wird über den Eingang GK eine nem Begrenzungszustand. Durch diesen jetzt fließenden
Pegeländerung vorgegeben, die den Transistor 2 auf- Laststrom IL tritt eine Schutzfunktion der Schaltungssteuert,
fließt ein Strom I2 von dem Anschluß K über den stufe ein. Bei einem vorher festgelegten Schutz- oder
Emitter/Kollektor von Transistor 2 und das Netzwerk 3 25 Grenzstrom arbeitet die Schaltstufe noch einwandfrei,
nach Anschluß A. Wird der Strom größer, schaltet sich die Stufe immer
Der Strom h verursacht am Netzwerk 3 einen Span- weiter ab. Nach einer gewissen Zeit ist der Kondensator
nungsabfall, der den Transistor t aufreißt Hierdurch 8 aufgeladen und die Basis des Transistors 2 kann angefließt
ein Strom h von dem Anschluß A über Emitter/ steuert werden. Es fließt jetzt ein erhöhier Strom h + I2
Kollektor von Transistor 1 und das Netzwerk 4 nach 30 von A nach K, wodurch die erfindungsgemäße Schal-Anschluß
K. Der Spannungsabfall am Netzwerk 4 steu- tungsanordnung in den Haltezustand kommt Der erert
mit erhöhter Spannung die Basis von Transistor 2 an, höhte Strom von I, und I2 wirkt dem Basisstrom IB zuso
daß die gesamte Schaltung im Selbsthaltezustand sätzlich entgegen und vermindert den Laststrom Il
bleibt (auch bei abgeschaltetem Steuereingang GK). nochmals. Ein stark erhöhter Laststrom IL bewirkt also
Durch eine Impulsreihe am Eingang GK geht die An- 35 erst verzögert ein Abschalten der Leistungsstufe 7.
Ordnung also in den Haltezustand (Betriebszustand) Bedingt durch lange Leitungen bei der Siromzufühüber.
Derselbe Effekt wird durch eine negative Impuls- rung für den Leistungstransistor 7 können sich Störimreihe
am Eingang GA erzielt. Durch Zuführung eines pulse von mehreren Volt ausbreiten und über den
entgegengesetzten Spannungspotentials auf einen der Schutzwiderstand 5 den Eingang von Transistor 1 beEingänge
GA oder GK hört der Stromfluß auf, d. h, I, 40 einflussen. Durch die Zeitkonstante des Netzwerkes 4
und I2 werden zu Null. Durch die Beschallung der Netz- (mu Kondensator 8 und Widerstand 9) tritt auch bei
werke mit KC-Gliedern kann ein Zeitverhalten in die solchen Störungen kein erhöhter Strom <7| + I2) auf, der
Anordnung gebracht werden. So kann beispielsweise den Leistungstransistor 7 abschalten würde,
für eine gewisse Zeit nur ein Strom I2 fließen, oder der Um die Funktionsweise des Leistun !^transistors 7
Strom/ι schaltet sich erst verzögert ab. 45 (beispielsweise bei einem PNP-Typ) jederzeit zu ge-
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung, der die währleisten (ausreichende Basis-Emitter-Spannung),
eigentüche Leistungsschaltstufe nachgeschaltet ist, wird in die Basis des Transistors 7 ein Spannungsteiler
weist Thyristoreigenschaften auf, sie ersetzt einen Thy- mit einem Widerstand an positive Spannung und einem
ristor oder programmierbaren Unijunktion-Transistor Widerstand an den Anschluß K geschaltet Diese Schal-(PUT).
Es können jedoch zusätzliche Funktionen ausge- 50 tungsvariante ist in der Zeichnung nicht dargestellt Anführt
werden, die mit Thyristoren nicht möglich sind. dere Varianten für eine Spannungsversorgung sind
Beispielsweise kann das unerwünschte Durchzünden ei- ebenfalls möglich.
nes Thyristors durch Spannungserhöhung oder durch In JiT Anordnung gemäß F i g. 2 ist eine Herausfühkurzzeilige
Störimpulse an seinem Steuereingang mit rung der externen Anschlüsse (Eingänge GA und GK)
der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verhin- 55 nicht unbedingt erforderlich. Der Eingang GA, der den
dert werden. Die Anordnung geht erst dann in den Hai- Spannung ibfall vom Widerstand 6 erhält, kann entfalte-
Betriebszustand über, wenn eine Potentialänderung len. Der Eingang GK ist aber erforderlich, um bei abgeeine
gewisse Zeit (abhängig von den RC-Gliedem der schaltetem Leistunes-Transistor 7 (beispielsweise Kurz-Netzwerke
3 und 4) ansteht. Es kann also in vorteilhaf- Schluß oder stark erhöhter Strom) ein Einschalten der
ter Weise ein einstellbares (dimensionierbares) Durch- eo Anordnung zu ermöglichen. Dies erfolgt durch einen
schalten der Anordnung erfolgen. Die erfindungsgemä- negativen Spannungsimpuls am Eingang GK, der dann
ße Anordnung hat neben dem Ruhezustand und dem als Quittiereingang benutzt wird.
Betriebszustand zwei weitere Zustände. Bei einem er- In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungssten
positiven Impuls am Eingang GK fließt ein erhöh- gemäßen Anordp.unp wird beispielsweise das Netzwerk
<er Strom I2, während I\ noch Null ist. Dieser Zwischen- 65 4 aus Bauteilen mit differenzierender Wirkung gezustand
macht sich zwischen den Anschlüssen A und K bildet. Damit tritt keine verzögerte Abschaltung des
durch einen erhöhten Su-om bemerkbar. Ein weiterer Leistungs-Transistors 7 auf, sondern dieser schaltet sich
Zustand kann sich einstellen, wenn U eher fließt als I2. sofort ab. Es wird dabei aber periodisch (taktend) abee-
fragt, ob der erhöhte Strom noch fließt Dies wird beispielsweise dadurch ermöglicht, daß der Kondensator 8
zwischen den Kollektor von Transistor 1 und die Basis von Transistor 2 gelegt wird. Die Anordnung weist dann
eine Blockerfunktion auf.
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Claims (6)
1. Anordnung zur Beeinflussung des Abschaltverhaltens von Transistorstufen mit einem NPN-Haupttransistor,
der durch einen PNP-Vortransistor steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß der Vortransistor (1) mit einem der Basis vorgeschalteten ersten RC-Netzwerk (3) über seinen Kollektor
und über ein zweites RC-Netzwerk (4) die Basis des Haupttransistors (2) ansteuert, dessen Kollektor
wiederum über das erste RC-Netzwerk (3) die Basis des Vortransistors (1) beeinflußt, daß die RC-Netzwerke
(3,4) jeweils mit den Emittern der Transistoren (1, 2) verbunden sind, daß das erste Netzwerk
(3) einen ersten Steuereingang (GA) und das zweite Netzwerk (4) einen zweiten Steuereingang
(GK) aufweist, so daß durch eine negative Impulsreihe am ersten Eingang (GA) oder eine positive impulsreihe
am zweiten Steuereingang (GK) die An-Ordnung in den Betriebszustand geht und durch eine
positive Impulsreihe am ersten Steuereingang (GA) oder eine negative Impulsreihe am zweiten Steuereingang
(GK) die Anordnung in den stromlosen Zustand übergeht, daß von dem Emitter des NPN-Haupttransistors
(2) die Basii der Transistorstufe (7) ansteuerbar ist und daß der erste Eingang (GA) des
RC-Netzwerkes (3) mit der Kollektor-Emitter-Strecke der Transistorstufe (7) verbunden ist
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
dü3 eines oder beide RC-Netzwerke (3,4) eine Verzögerungsscb.altung aufweisen.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eines oder beide cC-Netzwerke (3—4)
eine Schaltung mit differenzierenden Eigenschaften aufweisen.
4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Eingang des RC-Netzwerkes
auf dem Emitter der Transistorstufe (7) führt und daß der Emitter der Transistorstufe (7) über einen
Emitterwiderstand (6) mit dem Emitter des Vortransistors (1) gemeinsam an Spannungspotential gelegt
ist
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistorstufe (7) Basis-Spannungsteiler
vorgeschaltet sind.
6. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Transistorstufe (7) ein Darlington-Transistor
ist.
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Publications (2)
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DE2950700A1 DE2950700A1 (de) | 1981-07-02 |
DE2950700C2 true DE2950700C2 (de) | 1986-01-16 |
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ID=6088699
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Families Citing this family (1)
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---|---|---|---|---|
FR2559322B1 (fr) * | 1984-02-03 | 1989-04-28 | Cresto Etu Applic Electronique | Circuit electronique pour la protection d'un transistor de puissance |
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DE1809570A1 (de) * | 1967-11-21 | 1969-06-26 | Sony Corp | Transistorschutzschaltung |
DD131504A1 (de) * | 1977-05-23 | 1978-06-28 | Eberhard Drechsler | Schutzschaltungsanordnung fuer ein stromversorgungsgeraet |
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1979
- 1979-12-17 DE DE19792950700 patent/DE2950700C2/de not_active Expired
-
1980
- 1980-12-16 FR FR8026679A patent/FR2472300A1/fr active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
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DE2950700A1 (de) | 1981-07-02 |
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