DE3246659C2

DE3246659C2 - Schutzschaltung für einen Schaltverstärker

Info

Publication number: DE3246659C2
Application number: DE19823246659
Authority: DE
Inventors: Bernhard Dipl.-Ing. 8058 Erding Rüger
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1982-12-16
Filing date: 1982-12-16
Publication date: 1989-03-16
Also published as: DE3246659A1

Abstract

Bei einer Schutzschaltung für einen Schaltverstärker, in dessen Ausgangskreis eine Last und ein Meßwiderstand angeordnet sind, durch den bei einer Widerstandsverringerung der Last ein Schalter für das Eingangssignal des Schaltverstärkers betätigt ist, wird der Schalter nach seinem Auslösen in Abständen kurzzeitig in den ursprünglichen Zustand versetzt.

Description

durch wird der Transistor 10 durch den Steuertransistor h. 8 durchgesteuert und zieht den EingaDg des Schaltver-' ; stärkers 4 auf Masse. Dadurch wird der Ausgang des t^:: Schaltverstärkers hochohmig und schließlich der Lastkreis 6 unterbrochen. Der Spannungsabfall am Meßwir; derstand 7 sinkt dadurch, die Transistoren 8 und 10 sper-' ren wieder. Der Eingang des Schaltverstärkers 4 erhält Li; damit wieder das Ausgangssignal des Mikroprozessors } 2. Der Lastkreis 6 wird — kurzzeitig — wieder eingeschaltet, bis die Schutzschaltung erneut anspricht und das Eingangssignal des Schaltverstärkers 4 wieder kurzschließt, wodurch dieser erneut den Lastkreis 6 unterbricht Damit wird der Lastkreis geschaltet, der Mittelwert des Stromes im Lastkreis wird wesentlich geringer I- als der Nennwert bei normalem Widerstandswert der \i Last 5.

ίί^; Die rückläufige Stromkurve wird dadurch erzeugt,

h daß im Kürzschlußfall die beiden Transistoren 8 und 10 ;;. mit hohem Basis-Strom beaufschlagt werden und day| durch der Speichereffekt in ihren Basis-Emitterzonen j| eintritt, dar die Erholzeit der beiden Transistoren 8 und |f 10 erhöht Das Tastverhältnis der Ausgangsimpalse des % Schaltverstärkers zum Wiedereinschalten des Lzstkrei- P₁ ses 6 wird dadurch so klein, daß der Mittelwert des f£ Stroms im Lastkreis 6 im Bereich von wenigen Milliam-Iu pere liegt

fev Damit ergibt sich ein kurzschlußsicherer Ausgang des |?< Schaltverstärkers gegen Plusspannung. Bei einem Kurz- ?| Schluß tritt keine Erhöhung der Verlustleistung im fijj Schaltverstärker ein. Im Normalfall ist der zusätzliche ψ. Spannungsabfall am Meßwiderstand 7 gering. Auch bei ψ hohen Lastströmen können kostengünstige Kleinlei- *Z stungstransistoren für die Teile 8 und 10 verwendet wer- "■;■> den.

Ist der Kurzschluß im Lastkreis 6 nur vorübergehend, % so wird durch das häufige Wiedereinschalten des Last- -⁷¹ kreises 6 die Wiederherstellung des ursprünglichen Zu-)^: stands praktisch sofort erkannt and die Last ohne zusätzliche Maßnahmen durch den Schaltverstärker 4 entsprechend der.. Ausgangssignal des Mikroprozessors ^; wieder eingeschaltet Tritt erneut ein Kurzschluß im Lastkreis 6 auf, so wird die Schutzschaltung sofort wieder aktiviert Der Schaltverstärker ist damit wirksam vor einem Kurzschluß im Lastkreis 6 geschützt Bei Auf-. heben des Kurzschlusses wird die Last ohne zusätzliche I. Maßnahmen wieder eingeschaltet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

1 2 und Ausschalten des Lastkreises so gering gehalten Patentansprüche: werden, daß eine Beschädigung oder Zerstörung des Schaltverstärkers nicht eintreten kann. Besitzt die Last

1. Schutzschaltung für einen Schaltverstärker, in wieder einen normalen Widerstand, bleibt der Lastkreis dessen Ausgangskreis eine Last und ein Meßwider- 5 bleibend eingeschaltet

stand angeordnet sind, durch den bei einer Wider- Die schaltungstechnische Realisierung der Erfindung

Standsverringerung der Last ein Schalter für das Ein- ist auf verschiedene Weise möglich. Ist, wie bei der be-

gangssignal des Schaltverstärkers betätigt ist, da- kannten Schutzschaltung, der Schalter durch einen

durch gekennzeichnet, daß der Schalter Steuertransistor gesteuert, der entsprechend der am

(Transistor 10) nach seinem Auslösen in Abständen 10 Meßwiderstand abfallenden Spannung geschaltet ist, so

kurzzeitig in den ursprünglichen Zustand versetzt läßt sich eine schaltungstechnische Vereinfachung er-

H ist zielen, wenn der Steuertransistor ein PNP-Transistor

2. Schutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch ge- ist, dessen Basis-Emitterstrecke parallel zum Meßwiderkennzeichnet, daß der Schalter (Transistor 10) durch stand ist Der Meßwiderstand stellt damit die Emittereinen Steuertransistor (8) gesteuert ist, daß der Steu- 15 spannung des Steuertransistors ein.

ertransistor (8) ein PNP-Transistor ist, dessen Basis- Der Schalter selbst kann ein Zeitschalter sein, der in

Emitterstrecke parallel zum Meßwiderstand (7) ist zeitlich regelmäßigen Abständen den Eingang des

3. Schutzschaltung nach Anspruch 2, dadurch ge- Schaltverstärkers aktiviert Bei der zuletztgenannten kennzeichnet, daß der Kollektor des PNP-Transi- speziellen Ausbildung des Steuertransistors kann der stors (8) *,n der Basis eines als Schalter dienenden 20 Schalter auch ein NPN-Transistor sein, dessen Basis mit NPN-Transistors (10) angeschlossen ist, der mit dem dem Kollektor des Steuertransistors und dessen Kollek-Eingang des Schaltverstärkers (4) verbunden ist tor mit dem Eingang des Schaltverstärkers verbunden

ist Der Schalter arbeitet dann als Kurzschluß-Schalter.

Das zeitliche Verhalten ergibt sich daraus, daß die bei-

25 den Transistoren bei Wirksamwerden der Schutzschaltung mit hohem Basis-Strom beaufschlagt werden und

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schutzschaltung dadurch der Speichereffekt in der Basis-Emitterzone

für einen Schaltverstärker, in dessen Ausgangskreis eine beider Transistoren eintritt, der deren Erholzeit erhöht

Last und ein Meßwiderstand angeordnet sind, durch den Andererseits wird das Tastverhältnis der vom Schalt-

bei einer Widerstandsverringerung der Last ein Schal- 30 verstärker gelieferten Einschaltimpulse für den Last-

ter für das Eingangssignal des Schaltverstärkers betätigt kreis so klein, daß der Mittelwert des Ausgangsstroms

^lst im Bereich von wenigen Milliampere liegen kann.

Eine derartige Schutzschaltung ist in der DE-OS In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er-

28 51 461 als Stand der Technik ar jegeben. Sie beruht findung dargestellt Diese zeigt eine Schutzschaltung für

auf einer Strommessung mit Hilfe des Meßwiderstands. 35 einen Schaltverstärker, der beim Kurzschluß der zu

Wird der Widerstandswert der Last verringert oder wie schaltenden Last anspricht.

bei einem Kurzschluß gleich Null, steigt die am Meßwi- Ein Open-Kollektor-Steuerausgang 1 eines Mikro-

derstand abfallende Spannung und führt dazu, daß ein Prozessors 2 steuert über einen PuIl-UP-Widerstand 3

Steuertransistor durchschaltet Dieser wirkt auf eine und einen Schaltverstärker 4 eine Last 5, die beispiels-

nicht im einzelnen dargestellte Steuerlogik für die Basis 40 weise eine Leuchte, ein Relais oder ein Elektromotor

des Schaltverstärkers. Der Schaltverstärker wird da- sein kann. Der die Last enthaltende Lastkreis 6 wird

durch in seine Ruhelage gebracht und der Lastkreis un- durch den Schaltverstärker 4 gegen Masse geschaltet

terbrochen. Eine Möglichkeit, den Lastkreis beispiels- Als Teil einer Schutzschaltung liegt im Lastkreis in

weise bei Beseitigen des Kurzschlusses wieder zu schlie- Reihe mit der Last 5 ein Meßwiderstand 7, der parallel

ßen, ist dabei nich vorgesehen. 45 zur Basis-Emitterstrecke eines Steuertransistors 8 als

Weitere Schutzschaltungen sind im Rahmen von sog. weiteren Teil der Schutzschaltung liegt Der Kollektor Konstant-Stromquellen bekannt Dabei wird bei einer des Steuertransistors 8 ist einerseits über einen Wider-Widerstandsverringerung im Lastkreis der Strom durch stand 9 mit Masse und andererseits mit der Basis eines den Schaltverstärker zwar reduziert, jedoch nicht abge- Kurzschluß-Schalters in Form eines NPN-Transistors schaltet Daraus ergibt sich eine erhebliche thermische 50 10 verbunden. Der Kollektor des Transistors 10 ist am Belastung des Schaltverstärkers gerade im Kurzschluß- Eingang 4' des Schaltverstärkers 4 angeschlossen. Die fall. Zu nennen sind hier die Zeitschrift »wireless world«, Teile 7 bis 10 bilden zusammen die Schutzschaltung.
Juni 1968, Seite 155, die Zeitschrift »Funkschau« 1977, Im Normalfall, d. h. bei normal hohem Widerstands-Heft 18, Seite 112 und die US-PS 39 92 678. wert der Last 5, reicht der Spannungsabfall am Meßwi-

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer 55 derstand 7 nicht aus, um den Steuertransistor durchzu-

Schutzschaltung der eingangs genannten Art den Last- steuern. Der Kollektor des Steuertransistors 8 liegt auf

kreis selbständig zu schließen, wenn die Widerstands- Massepotential, der Transistor 10 ist gesperrt Der Ein-

verringerung der Last wieder aufgehoben ist und gleich- gang des Schaltverstärkers 4 ist nur durch den Zustand

zeitig die thermische Belastung des Schaltverstärkers am Ausgang 1 des Mikroprozessors 2 bestimmt,

gering zu halten, 60 Sinkt der Widerstandswert der Last 5 ab, erreicht er

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der beispielsweise den Wert Null, so steigt zunächst die

Schalter nach seinem Auslösen in Abständen kurzzeitig Stromstärke im Lastkreis 6. Bei längerem Andauern ei-

in den ursprünglichen Zustand versetzt ist. nes hohen Stromflusses im Lastkreis 6 könnte der

Mit Hilfe des Schalters wird der Lastkreis immer wie- Schaltverstärker 4 zerstört werden. Dies wird durch die

der geschlossen. Sofern der Widerstandswert der Last 65 Schutzschaltung verhindert:

weiterhin zu gering ist, wird der Lastkreis sofort wieder Die am Meßwiderstand 7 abfallende Spannung steigt

unterbrochen. Die vom Schaltverstärker aufzunehmen- nämlich ebenfalls, bis die Basis-Emitterspannung des

de Leistung kann bei entsprechend kurzzeitigem Ein- Steuertransistors 8 erreicht ist. Dieser wird leitend. Da-