DE3322932A1

DE3322932A1 - Schutzverfahren fuer einen leistungstransistor

Info

Publication number: DE3322932A1
Application number: DE19833322932
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Helvar Oy AB
Current assignee: Helvar Oy AB
Priority date: 1982-07-07
Filing date: 1983-06-25
Publication date: 1984-01-12
Also published as: NL8302241A; FI69228B; FI822403A0; FI69228C; FI822403L

Description

Titel
Schutzverfahren für einen Leistungstransistor Schutzverfahren für einen Leistungstransistor Die Erfindung betrifft ein Schutzverfahren für einen Leistungstransistor, bei dem im Durchschaltzustand des Transistors dessen Kollektor-Emitter-Spannung gemessen wird und dann, wenn letztere eine bestimmte Größe übersteigt, die Basis-Steuerung des Transistors abgeschaltet wird, um diesen zu sperren.
Die Verwendung von Leistungstransistoren bei mit Netzspannung arbeitenden Schaltelementen ist durch die vergleichsweise geringe Stoßstromfestigkeit der Transistoren eingeschränkt. Es war bisher nicht möglich, Transistoren bei Kurzschluß beispielsweise mit einer Sicherung vernünftiger Bemessung zu schützen.
Es ist bekannt, daß Transistoren vor übermäßig großen Strömen dadurch geschützt werden können, daß der Kollektorstrom des Transistors gemessen und die Steuerung oder Steuerspannung des Transistors abgeschaltet wird, wenn der Strom eine zulässige Größe übersteigt. Wenn dies schnell genug erfolgt und der Hauptschaltkreis genügend Induktanz besitzt, ist die Zeit für eine Zerstörung des Transistors zu kurz.
Bei einem anderen, bekannten Verfahren wird die Kollektor-Emitter-Spannung eines Transistors gemessen, wenn sich dieser im Durchschaltzustand befindet. Mit einem Anstieg des Kollektorstroms eines Transistors steigt normalerweise auch dessen Kollektor-Emitter-Spannung an.Wenn die Spannung im Durchschaltzustand des Transistors eine bestimmte Größe erreicht hat, wird die Transistorsteuerung oder -steuerspannung abgeschaltet, so daß eine Zerstörung des Transistors unter Kurzschlußbedingungen verhindert wird. Derartige Verfahren beinhalten im allgemeinen eine manuelle oder automatische Betätigung aufgrund des über stromzustands; mit ihnen wird der Transistor in den Durchschaltzustand zurückgesetzt. Dieses Umschalten kann jedoch in einem Augenblick erforderlich sein, in dem eine hohe Spannung über den Transistor anliegt. In einem solchen Kurzschlußfall kann daher der Stromkreis eines Transistors im Schaltzeitpunkt auf einen ziemlich großen Spannungs- oder Stromwert ansteigen, wodurch die Betriebslebensdauer des Transistors beträchtlich verkürzt werden kann.
Unter Berücksichtigung der Nchteile des Standes der Technik betrifft die Erfindung eine Verbesserung des Leistungstransistor-Schutzes. Das Verfahren stützt sich auf die Messung der Kollektor-Emitter-Spannung.
Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung des geschilderten Verfahrens in der Weise, daß beim WjEderdurchschalten eines Transistors die Entstehung energiereicher Stromspitzen, welche die Standzeit des Transistors verkürzen würden, verhindert wird.
Diese Aufgabe wird durch die in den Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird der überstromzustand in dem Augenblick, in welchem die Spannung über einen Transistor nahezu Null beträgt, automatisch erfaßt.
In einem Kurzschlußfall wird somit der Spitzenstrom an einem Transistor auf eine annehmbare oder zulässige Größe begrenzt, weil die Anstiegsrate der über den Transistor anliegenden Spannung begrenzt wird. Das Schutzverfahren wirkt auch in der Weise, daß bei normaler Last ein Transistor nicht in den Durchschaltzustand umschaltbar ist, sofern nicht seine Kollektor-Emitter-Spannung nahezu Null beträgt. Bei den bekannten Schutzschaltungen wird üblicherweise eine Filterung angewandt, um die Transistoren überhaupt durchzuschalten. Die Kollektor-Emitter-Spannung geht bei normaler Last soweit herunter, daß die Schutzwirkung nicht zum Tragen kommt. In einem Kurzschlußfall trägt diese Filterung zur Verlangsamung des Abschaltvorgangs und damit auch zur Größe einer den Transistor durchlaufenden Stromspitze bei, und zwar insbesondere deshalb, weil über den Transistor eine beträchtliche Spannung anliegen kann, wenn er unter Kurzschlußbedingungen durchschaltet.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der-Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist.
Bei -der dargestellten Anordnung dient ein Transistor 1 als Schaltelement, das durch eine logische Steuerschaltung 4 gesteuert ist und in einer Netzspannung führenden Leitung liegt. Die Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors 1 wird durch einen Kollektor-Emitter-Spannungs-Meßfühler 2 gemessen, der eine Basis-Steuerschaltung 3 in der Weise ansteuert, daß die Basis-Steuerung des Transistors 1 abgeschaltet wird, wenn die Kollektor-Emitter-Spannung eine bestimmte Größe erreicht.
Erfindungsgemäß arbeiten der Sensor 2 und die Basis-Steuerung 3 in der Weise, daß der Transistor 1 erst dann wieder in den Durchschaltzustand zurückschaltbar ist, wenn seine Kollektor-Emitter-Spannung nahezu Null beträgt, d. h. unter einem vorgegebenen, vergleichsweise niedrigen Bezugswert liegt.
Die Basis-Steuerungsschaltung 3 wird weiterhin durch einen Negativ-Betriebsspannungs-Meßfühler 5 angesteuert, so daß der Transistor 1 nicht durchgeschaltet wird, wenn die negative Betriebsspannung nicht ausreichend nahe an einer vorgegebenen Größe liegt oder überhaupt nicht vorhanden ist.

Claims

a a t. ein t a n s op r ü c h e S Schutzverfahren für einen Leistungstransistor, bei dem im Durchschaltzustand des Transistors dessen Kollektor-Emitter-Spannung gemessen wird und dann, wenn letztere eine bestimmte Größe übersteigt, die Basis-Steuerung des Transistors abgeschaltet wird, um diesen zu sperren, dadurch gekennzeichnet, daß der Transistor nur unter der Bedingung in den Durchschaltzustand zurückgeschaltet wird, daß seine Kollektor-Emitter-Spannung dicht bei Null, d. h. unter einem vorgegebenen Sollwert, liegt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Umschalten des Transistors in den Durchschaltzustand unter der Bedingung verhindert wird, daß die für die Basis-Steuerung des Transistors verwendete negative Betriebsspannung nicht ausreichend dicht an einem Soll-Wert liegt.
3. Verfahren nach Ansp-ruch-1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dann, wenn die für die Basis-Ansteuerung des Transistors verwendete negative Betriebsspannung überhaupt nicht vorhanden ist, der Transistor nicht so angesteuert werden kann, daß er in den Durchschaltzustand übergeht.