DE3324819C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einer eine Last schaltenden, steuerbaren elektronischen Schalteinrichtung, insbesondere einem Transistor, mit einer Spannungsquelle, mit einer Last, mit einem Überlastsensor im Lastkreis, mit einer periodische Einschaltsignale für die Schalteinrichtung erzeugenden Signalquelle und mit einer Speichereinrichtung, die aufgrund von Signalen des Überlastsensors, die eine Überlastung anzeigen, das Durchschalten der Einschaltsignale der Signalquelle verhindert.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der DE 22 58 898 B2 als Teil eines Transistorwechselrichters bekanntgeworden. Diese vorbekannte Schaltungsanordnung weist eine Speichereinrichtung auf, die aufgrund von Signalen eines Überlastsensors, die eine Überlastung anzeigen, das Durchschalten der Einschaltsignale der Signalquelle verhindert.

In der dortigen Speichereinrichtung wird das Überlastsignal gespeichert, das von einem Trigger erzeugt wird, wenn der Spannungsabfall an einem Meßwiderstand einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Das Steuersignal dient bei der vorbekannten Schaltungsanordnung zur Rücksetzung des Speichers. Die Speicherung des Überlastsignals hat zur Folge, daß bei der Ermittlung einer Überlastung im Laststromkreis die lastschaltenden Bauelemente weiterhin ständig mit der durch den dortigen Taktgeber erzeugten Frequenz leitend geschaltet werden. Sofern die Überlastung, z. B. durch einen Kurzschluß noch vorliegt, wird in diesem Fall durch den Trigger das Speicherglied neu gesetzt, was zur Abschaltung der Transistoren führt.

Diese vorbekannte Schaltungsanordnung weist jedoch den Nachteil auf, daß z. B. während eines länger andauernden Kurzschlusses die dortigen Transistoren unnötig hoch elektrisch und damit thermisch belastet werden, was trotz der dort vorgesehenen Überlastsicherung zu einer Beschädigung der Transistoren führen kann.

Aus der DE 31 35 805 A1 ist eine Schaltungsanordnung bekanntgeworden, die insbesondere als stromgeregelte Endstufe für elektromagnetische Verbraucher verwendet werden kann. Diese Schaltungsanordnung weist jedoch keinen Überlastsensor auf.

Die Erfindung hat zum Ziel, einen elektronischen Schalter für Gleichstrom zu schaffen, der über einen Steuereingang elektronisch angesteuert werden kann und der potentialgetrennte oder nicht potentialgetrennte Ohmsche, kapazitive, induktive und/oder gemischte Lasten schalten kann, wobei eine aktive Überwachung des Lastkreises und eine Begrenzung des Laststromes auf einen höchstzulässigen Grenzwert gesichert sein soll.

Zu diesem Zweck ist die Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung das Steuersignal speichert und an die Schalteinrichtung weitergibt und bei Überlastung des Lastkreises durch den Überlastsensor zurückgesetzt wird, daß eine weitere Einrichtung vorgesehen ist, die das Steuersignal periodisch in die Speichereinrichtung einliest, daß die weitere Einrichtung von der Signalquelle gespeist wird und daß die weitere Einrichtung als Frequenzteiler ausgebildet ist, der die Frequenz des Taktsignals der Signalquelle herabsetzt. Es wird hierdurch erreicht, daß im Überlast- oder Kurzschlußfall bei eingeschalteter Last diese sofort abgeschaltet wird, und daß sie aber andererseits wieder eingeschaltet wird, falls die Störung durch Überlastung bzw. Kurzschluß nicht mehr vorliegt.

Dabei wird bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nicht wie bei der vorbekannten Schaltungsanordnung das Überlastsignal sondern das Steuersignal gespeichert. Bei einer Überlastung des Lastkreises wird demnach erfindungsgemäß der Speicher durch die weitere Einrichtung zurückgesetzt. Diese Umkehr des im Speicher gespeicherten und des den Speicher rücksetzenden Signals gegenüber der vorbekannten Schaltungsanordnung ermöglicht es, eine weitere Einrichtung vorzusehen, die von der Signalquelle gespeist wird und die als Frequenzteiler ausgebildet ist, welcher die Frequenz des Taktsignals der Signalquelle herabsetzt.

Dadurch daß die weitere Einrichtung als Frequenzteiler ausgebildet ist, wird z. B. im Falle eines Kurzschlusses und damit einer Überlastung im Laststromkreis die Schalteinrichtung nicht mit der gleichen Wechselfrequenz eingeschaltet wie im Normalfunktionsfall, sondern mit einer dem Teilerverhältnis des Frequenzteilers der weiteren Einrichtung entsprechenden geringeren Frequenz. Durch diese Maßnahme kann eine Überlastung der Schalteinrichtung weitgehend vermieden werden und z. B. aufgrund der längeren Abkühlphase zwischen den Einschaltversuchen durch die weitere Einrichtung die Zeitdauer, für die die Schalteinrichtung auch im Falle eines Kurzschlusses eingeschaltet bleibt, gegebenenfalls länger bemessen werden, um z. B. den Anlaufstrom von elektrischen Glühlampen oder Elektromotoren nicht als Überlastung im Laststromkreis zu erfassen.

Weitere Ausbildungen und Verbesserungen der Erfindungen gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Im nachfolgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen, die aus den Zeichnungen hervorgehen, näher erläutert:

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels,

Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild der gesamten Schaltungsanordnung; in den

Fig. 3 bis 8 sind die einzelnen Baugruppen des Prinzipschaltbilds gemäß Fig. 2 im einzelnen dargestellt,

Fig. 9 zeigt ein Diagramm der Steuersignale,

Fig. 10 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel, nämlich einen Umschalter anstelle eines Einschalters.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht, liegt ein Überlastsensor (1) zum Feststellen einer Überlastung im Lastkreis mit der eigentlichen Last (5), z. B. einer elektrischen Heizung oder einem Gleichstrommotor, in Reihe. Weiter liegt im Lastkreis eine Endstufe (4), die den gesamten Lastkreis schaltet und die die steuerbare elektronische Schalteinrichtung enthält. Es ist weiter eine Signalquelle (2) vorgesehen, die periodisch Einschaltsignale für die elektronische Schalteinrichtung erzeugt und die mit der die Schalteinrichtung enthaltende Endstufe (4) verbunden ist, zweckmäßigerweise über eine Treiberstufe (6). Ferner ist eine Speichereinrichtung (3) vorgesehen, die mit dem Überlastsensor (1) zum Feststellen einer Überlastung verbunden ist und die aufgrund von Signalen dieses Überlastsensors, die eine Überlastung, z. B. einen Kurzschluß anzeigen, das Durchschalten der Signale der Signalquelle (2) zu der zu schaltenden Schalteinrichtung in der Endstufe (4) verhindert, zweckmäßigerweise durch Eingriff in die Treiberstufe (6), wie in Fig. 1 dargestellt. Es kann ferner, wie gestrichelt dargestellt, eine weitere Einrichtung (7) vorgesehen sein, die mit der Signalquelle (2) verbunden ist und die das Steuersignal periodisch in die Speichereinrichtung (3) einliest, die das Steuersignal speichert und die bei Überlastung des Lastkreises zurückgesetzt wird.

Fig. 2 zeigt ein vollständiges Schaltbild eines Ausführungsbeispiels, das im wesentlichen mit dem Blockschaltbild gemäß Fig. 1 übereinstimmt. Die gesamte Schaltanordnung hat fünf Anschlüsse. An den mit + U und dem Erdungszeichen gekennzeichneten Klemmen liegt die Versorgungsspannung, an der Klemme (St) eine Steuerspannung und an den Klemmen (9 und 11) der Lastkreis, soweit er außerhalb der Schaltungsanordnung liegt, d. h. also die Stromversorgung und die Last selber.

Die von der Klemme (St) in das Gerät führende Leitung (L1) liegt über einen Widerstand (R33) an einer Steuerleitung (L2) und über einen Widerstand (R34) an Masse. Mit der Steuerleitung (L2) ist der Überlastsensor (1) verbunden sowie die Signalquelle (2) sowie die weitere Einrichtung (7), die als Frequenzteiler ausgebildet ist und die das Steuersignal periodisch in die Speichereinrichtung (3) einliest. Eine weitere Steuerleitung (L3) verbindet den Ausgang (S3) der Signalquelle (2) mit dem Eingang (S3) des Frequenzteilers (7) sowie mit einem Eingang (S3) der Treiberstufe (6). Über eine Leitung (L4) sind ein Ausgang (S4) des Überlastsensors (1) mit einem Eingang (S4) der Speichereinrichtung (3) verbunden, über eine weitere Steuerleitung (L5) der Ausgang (S5) des Frequenzteilers (7) mit dem Eingang (S5) der Speichereinrichtung (3). Der Ausgang (S6) der Speichereinrichtung (3) ist über eine Leitung (L6) mit dem Eingang (S6) der Treiberstufe (6) verbunden. Von der Treiberstufe (6) führen zwei Steuerleitungen (L7 und L8) über entsprechende Aus- und Eingänge (S7 und S8) zur Endstufe (4), die die schaltende elektronische Schalteinrichtung enthält. Der Eingang (S9) der Endstufe (4) ist mit der äußeren Klemme (9) verbunden, während der Ausgang (S10) der Endstufe (4) über eine Leitung (L10) mit dem Eingang (S10) des Überlastsensors (1) verbunden ist, dessen Ausgang (S11) wiederum mit der äußeren Klemme (11) verbunden ist.

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 ist nun wie folgt:
Ist die Signalleitung (L1) nicht von außen beschaltet, so sorgt der Widerstand (R34) dafür, daß die Signalleitung (L1) und damit auch die Signalleitung (L2) definiert den Wert logisch 0 annimmt. Der Widerstand (R33) schützt die folgenden Schaltungsteile vor Spannungsspitzen auf der Signalleitung (L1).

Nimmt die Signalleitung (L1) infolge eines angelegten Signals den Wert logisch 1 an, so werden die Baugruppen (1, 2 und 7) aktiviert. Die Signalquelle (2) erzeugt nun ein Taktsignal, das über die Leitung (L3) an die Baugruppen (6 und 7) weitergegeben wird. Das Steuersignal, das über die Leitung (L6) von der Speichereinrichtung (3) zur Treiberstufe (6) übertragen wird, ist zunächst logisch 0 und verhindert damit eine Taktausgabe der Treiberstufe (6) an die Endstufe (4). Der Frequenzteiler (7) erzeugt infolge der Ansteuerung über die Leitung (L3) auf der Leitung (L5) einen kurzen Impuls, der an die Speichereinrichtung (3) weitergegeben wird, die diesen Impuls speichert, woraufhin ihr Ausgangssignal am Ausgang (S6) auf logisch 1 geht und damit die Treiberstufe (6) aktiviert. Die Treiberstufe (6) liefert daraufhin das taktende Signal der Signalquelle (2) an die Endstufe (4) weiter, wobei dies Signal einmal invertiert und einmal nicht invertiert über die Leitungen (L7 und L8) weitergegeben wird.

Liegen die beiden Taktsignale an den Eingängen (S7 und S8) der Endstufe (4), so wird diese Baugruppe mit der in ihr enthaltenen elektronischen Schalteinrichtung durchgeschaltet, d. h. also, der Laststrom beginnt zu fließen, das Steuersignal an der Klemme (St) hat also die Schaltungsanordnung durchgeschaltet und damit den Laststrom eingeschaltet.

Liegt der Laststrom innerhalb eines zulässigen Bereichs, so tritt am Ausgang (S4) des Überlastsensors (1) das Signal logisch 0 auf und die Speichereinrichtung (3) bleibt unbeeinflußt. Im Falle des Überschreitens eines vorgegebenen Wertes des Laststromes, d. h. also im Überlast- bzw. Kurzschlußfall, spricht der Überlastsensor (1) an und erzeugt das Signal logisch 1, das über die Signalleitung (L4) die Speichereinrichtung (3) zurücksetzt. Dies hat zur Folge, daß sofort auch das Ausgangssignal der Speichereinrichtung (3) an der Klemme (S6) umgekehrt wird und damit die Treiberstufe (6) sperrt. Damit wird verhindert, daß Taktimpulse an die Endstufe (4) gelangen. Die Endstufe (4) unterbricht sofort den Laststromkreis und schaltet so die Last ab. Die in der Endstufe (4) enthaltene elektronische Schalteinrichtung, z. B. ein Transistor, wird in so kurzer Zeit abgeschaltet, daß seine Zerstörung, insbesondere durch Erwärmung, vermieden wird.

Da die Signalleitung (L2) weiterhin das Steuersignal überträgt, arbeiten die Baugruppen (2 und 7) weiter, d. h. also, über die Steuerleitung (L5) wird alsbald ein neuer Impuls auf die Speichereinrichtung (3) übertragen und setzt den Speicher neu, womit, wie zuvor beschrieben, der Einschaltvorgang erneut eingeleitet wird. Ist der Störfall noch gegeben, so wird die Speichereinrichtung (3) von dem Überlastsensor (1) her sofort zurückgesetzt, die Last also sofort wieder ausgeschaltet, ehe die in der Endstufe (4) enthaltene elektronische Schalteinrichtung durch Überlastung gestört werden kann. Ist die Überlastung des Lastkreises dagegen inzwischen beseitigt (z. B. ein einen Kurzschluß verursachendes Werkzeug wieder weggenommen), so bleibt die Last eingeschaltet.

Die gesamte Schaltanordnung gemäß Fig. 2 tastet also im Überlast- oder Kurzschlußfall periodisch die Last ganz kurzzeitig auf, so daß erreicht wird, daß zu dem Zeitpunkt, zu dem der Überlast- oder Kurzschlußfall wieder beseitigt ist, die Last erneut für Dauer eingeschaltet wird.

Wird das Steuersignal an der Klemme (St) wieder weggenommen, so werden über die Steuerleitung (L2) die Baugruppen (1, 2 und 7) gesperrt. Es wird kein periodisches Einschaltsignal (Taktsignal) mehr erzeugt. Die Last wird abgeschaltet.

Die Feststellung des Überlastfalles kann z. B. durch Messung des Laststromes aber auch durch Messung des Spannungsabfalls an der Last oder auch des Spannungsabfalls an der Schalteinrichtung erfolgen. In Fig. 3 ist eine Stromabfrage dargestellt, die z. B. anstelle des Überlastsensors (1) gemäß Fig. 2 eingesetzt werden kann. Es werden die gleichen Bezeichnungen für die Anschlüsse verwendet. Es kann also einfach das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 an der vorgesehenen Stelle in die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 eingesetzt werden, und es können entsprechend die Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 4 bis 8 an den entsprechenden Stellen eingesetzt werden, und es werden alle diese Teile miteinander korrespondierend arbeiten. Selbstverständlich können auch teilweise andere Baugruppen eingesetzt werden, wie z. B. eine Spannungsabfrage anstelle einer Stromabfrage, wobei teilweise diese neuen Baugruppen ohne weitere Veränderung der anderen Baugruppen einfach alternativ eingesetzt werden können, während manche alternativen Baugruppen leichte Modifikationen der mit ihnen korrespondierenden Baugruppen erforderlich machen.

Ein Hallsensor (HS) wird dadurch eingeschaltet, daß an dem Eingang (S2) das Signal logisch 1 geschaltet wird. Der Hallsensor (HS) ist in einem magnetischen Kreis angeordnet, dessen Fluß vom Laststrom zwischen den Anschlüssen (S10 und S11) abhängt, z. B. mit Hilfe einer vom Laststrom durchflossenen Spule. Durch geeignete Dimensionierung wird erreicht, daß von einem bestimmten, als Überlaststrom definierten Strom ab der Hallsensor schaltet und am Ausgang (S4) das gewünschte Signal abgibt. Die Diode (D2) dient beim Abschalten der Last zum Vernichten der Energie des magnetischen Kreises.

In Fig. 4 ist die Endstufe (4) dargestellt, welche die eigentliche Schalteinrichtung enthält. Als Schalteinrichtung wird ein Leistungstransistor verwendet, der im Ausführungsbeispiel als N-Kanal-enhancement-MOS- Leistungstransistor (FET1) ausgebildet ist. Auf der Schaltseite ist er durch eine Zenerdiode (D2) gegen Spannungsspitzen geschützt. Da ein Transistor von diesem Typ eine Steuerspannung benötigt, die deutlich über der Schaltamplitude von logischen Gattern liegt, die an einer C-MOS- oder TTL-Versorgung betrieben werden, ist eine Spannungsvervielfacherschaltung erforderlich. Sie wird aus den Kapazitäten (C10 und C11) und den Dioden (D6, D7 und D9) gebildet. Durch die gegenphasige Ansteuerung an den Anschlüssen (S7 und S8) sind nur zwei Kapazitäten erforderlich. Zweckmäßigerweise wird der in der Vervielfacherschaltung benötigte Siebkondensator von der Gate-Source-Kapazität des Transistors (FET1) gebildet. Es wird erreicht, daß durch das Ausnutzen der Energien von zwei Steuersignalen der Transistor (FET1) sehr schnell eingeschaltet werden kann.

Auch der Abschaltvorgang wird beschleunigt, insbesondere damit im Falle einer Überlastung, insbesondere bei Kurzschluß, keine Überlastung des Schalttransistors (FET1) eintritt. Hierzu dienen die Diode (D8), der Widerstand (R5) und der Transistor (FET4), der ebenfalls als N-Kanal­ enhancement-MOS-Kleinsignaltransistor ausgebildet ist. Beim Auftasten der Endstufe (4) mit den beiden Taktsignalen an den Anschlüssen (S7 und S8) sperren die negativen Impulse des Signals (8) über die Diode (D8) den Transistor (FET4), der damit einen schnellen Einschaltvorgang gestattet. Beim Abschalten der Taktsignale geht der Transistor (FET4) sofort in den leitenden Zustand über, da über den Widerstand (R5) sein Gate aufgeschaltet wird. Die Gate- Source-Ladung des Transistors (FET1) fließt schnell über den Transistor (FET4) ab, was ein schnelles Abschalten bewirkt.

Die Zenerdiode (D3) zwischen Gate- und Source-Anschluß des Transistors (FET1) bewirkt, daß der impulsförmige Maximalstrom der Lastseite auf einen zulässigen Wert begrenzt wird. Die Zenerspannung der Zenerdiode (D3) weist einen Wert auf, der identisch ist mit der Gate-Source- Spannung des Transistors (FET1), bei der der Maximalstrom noch nicht überschritten ist.

In Fig. 5 ist die Signalquelle (2) dargestellt, welche periodisch Einschaltsignale erzeugt, welche also als Taktgenerator arbeitet. Die Signalquelle (2) wird aus einem Ringoszillator mit den Gattern (G24, G25 und G26) gebildet sowie einem Gatter (G23) zur Pufferung. Der Ausgang dieses Gatters bildet das Ausgangssignal am Signalausgang (S3). Die Signalquelle (2) erzeugt nur dann Impulse, wenn am Signaleingang (S2) das Signal logisch 1 liegt, also nur dann, wenn das äußere Steuersignal den Befehl zum Schalten der Schaltanordnung gibt.

In Fig. 6 ist die Treiberstufe (6) dargestellt. Sie besteht aus den beiden Gattern (G16 und G17), die in der dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Liegt das Signal am Signaleingang (S6) auf logisch 1, so werden die Gatter geöffnet, und das Taktsignal am Steuereingang (S3) wird auf den Signalausgang (S7) invertiert und auf den Signalausgang (S8) nicht invertiert durchgeschaltet. Es werden also zwei gegenphasige Taktsignale erzeugt, die als Ansteuersignal für die Endstufe (4) dienen. Liegt das Signal am Steuereingang (S6) auf logisch 0, so werden keine Impulse durchgelassen.

In Fig. 7 ist die weitere Einrichtung (7) dargestellt, die einen Frequenzteiler darstellt. Der Teiler enthält zwei Zählstufen (Z31 und Z32). Er teilt das Signal, das an seinem Signaleingang (S3) steht, d. h. also, das Signal, das vom Taktgenerator der Signalquelle (2) geliefert wird. Die Periodendauer dieses heruntergeteilten Signals wird so eingestellt, daß sie im Überlast- oder Kurzschlußfall der Zeit entspricht, die zwischen zwei Auftastimpulsen vergeht. Die Zeit ist wählbar, indem ein geeigneter Teilerausgang verwendet wird. Da ein normaler Binärzähler Ausgangssignale mit 50% Einschaltdauer erzeugt, wird die Impulsbreite des Ausgangssignals gekürzt, indem über die Gatter (G27, G28, G29 und G30) ein Reset-Signal für den Teiler erzeugt wird. Die Impulsbreite wird ebenfalls durch Wahl eines entsprechenden Zählerausgangs eingestellt. Die Gatter (G30 und G29) dienen zur Verzögerung des Reset-Signals.

Fig. 8 zeigt die Speichereinrichtung (3). Sie besteht im wesentlichen aus den Gattern (G18 bis G22). Das aus den Gattern (G18 und G19) gebildete --Flipflop wird gesetzt, wenn ein kurzer positiver Impuls am Signaleingang (S5) auftritt und über das Gatter (G22) auf das Flipflop gegeben wird. Der Ausgang des Gatters (G19) bildet das Ausgangssignal am Signalausgang (S6). Das Gatter (G20) dient dazu zu verhindern, daß während der Zeit, in der der Impuls, der vom Signaleingang (S5) kommt, anliegt, eine Signalinformation des Überlastsensors (1) an das -- Flipflop gelangen kann. Während dieser Zeit wird die Stromabfrage nicht beachtet. Auf diese Weise werden Lastimpulse beim Einschalten ausgeblendet. Dies setzt voraus, daß die Impulsbreite an der Signalleitung (L5) nicht so groß gewählt wird, daß der Schalttransistor (FET1) gefährdet wird.

Unmittelbar nach dem Impuls auf der Signalleitung (L5) wird über die Gatter (G20 und G21) die Stromabfrage aktiviert. Der aus den Gattern (G18 und G19) gebildete --Flipflop wird im Überlastungsfall über die Signalleitung (L4) zurückgesetzt. Dies führt dann, wie beschrieben, zum Abschalten des Schalttransistors (FET1).

Wie ersichtlich, sind alle Bauelementekombinationen so gewählt, daß möglichst nicht nur einzelne Baugruppen, sondern die gesamte Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 als integrierte Schaltung ausgebildet werden kann. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, die zunächst recht aufwendig erscheinende Schaltungsanordnung dennoch wirtschaftlich herzustellen und damit einen elektronischen Schalter zu schaffen, der ein elektromagnetisches Relais mit allen seinen Vorteilen ersetzen kann und zusätzlich die Vorteile elektronischer Bauelemente aufweist.

Wie aus den beschriebenen Ausführungsbeispielen hervorgeht, ist die gesamte Schaltungsanordnung, insbesondere auch als Vorbedingung für eine leichte Integration, konsequent in nur einer Art von Gattern, nämlich NAND-Gattern aufgebaut. Selbstverständlich können auch andere Gatter in entsprechender Verknüpfung verwendet werden. Es können auch zumindest Teile der Schaltungsanordnung so aufgebaut werden, daß sich eine Programmierbarkeit ergibt, z. B. durch Wahl der passenden Ausgänge der Zähler (Z31 und Z32).

Ein weiterer Vorteil der Schaltungsanordnung besteht darin, daß sie teilweise unter Verwendung von Mikroprozessoren verwirklicht werden kann und auch daß bei der Verwendung von Mikroprozessoren für andere Steuerungsaufgaben das so geschaffene elektronische Relais von diesen mit angesteuert werden kann. Es lassen sich somit, insbesondere in der Kraftfahrzeugtechnik, verhältnismäßig komplexe Steuerungen vereinfacht aufbauen, indem die Leistungsstufe in die eigentlichen Steuerungsstufen mit einbezogen wird.

In Fig. 9 ist ein Diagramm der Steuersignale und des Laststromes dargestellt, wie es verschiedenen Einschaltzuständen des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 unter Verwendung der Baugruppen gemäß Fig. 3 bis Fig. 8 entspricht. Es sind jeweils die Spannungszustände (H und L) auf den Steuerleitungen (L1 bis L9) und der Lastleitung (L10) über der Zeit dargestellt. Der Zeitpunkt (t1) entspricht dem Einschaltzeitpunkt. Im Zeitpunkt (t2) ist der Speicher gesetzt. Im Zeitpunkt (t3) ist der Laststrom eingeschaltet. Im Zeitpunkt (t4) wird vom Sensor ein Kurzschluß gemeldet. Im Zeitpunkt (t5) erfolgt ein Neustart. Im Zeitpunkt (t6) erfolgt eine Sensormeldung. Im Zeitpunkt (t7) wird wegen des noch vorhandenen Kurzschlusses das Einschalten des Laststromes weiter verhindert. Im Zeitpunkt (t8) wird festgestellt, daß der Kurzschluß nicht mehr vorhanden ist, woraufhin im Zeitpunkt (t9) der Laststrom wieder eingeschaltet ist.

In Fig. 10 ist ein anderes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, nämlich eine als Umschalter arbeitende Schaltungsanordnung. Für gleiche bzw. gleich wirkende Bauteile wird zwecks Vereinfachung in Fig. 10 dieselbe Wahl von Bezugszeichen wie in Fig. 2 getroffen. Es ist demzufolge wiederum ein Überlastsensor (1) vorhanden, eine Einschaltimpulse erzeugende Signalquelle (2), eine Speichereinrichtung (3) und ein Frequenzteiler (7). Es sind aber zwei Endstufen (4 und 4′) und zwei Treiberstufen (6 und 6′) vorhanden. Hinzu kommt eine Umschaltvorrichtung (U), die mit ihren Ausgängen über Leitungen (L3′ bzw. L3′′) auf die Treiberstufen (6 bzw. 6′) einwirkt, während sie ihrerseits über die Leitung (L3) von der Signalquelle (2) beaufschlagt wird und einem mit (Sel) bezeichneten Steuereingang unterliegt, der einen Select- Eingang darstellt und die Einschaltung der einen bzw. der anderen Endstufe (4 bzw. 4′) ermöglicht. Von der Speichereinrichtung (3) her wird über die Steuerleitung (L6) ein enable-Signal in die Umschalteinrichtung (U) gegeben, das in ähnlicher Weise, wie beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2, durch Zurücksetzen der Speichereinrichtung (3) von dem Überlastsensor (1) her gelöscht werden kann und damit den jeweils eingeschalteten Laststromkreis unterbricht.

Auch dieses Ausführungsbeispiel kann als integrierter Schaltkreis ausgebildet werden. Es können auf diese und ähnliche Weise verschiedene Abwandlungen der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2 bzw. überhaupt des Grundprinzips der Erfindung geschaffen werden, worin ein weiterer Vorteil zu sehen ist.

Claims (26)

1. Schaltungsanordnung, mit einer eine Last schaltenden Endstufe, die eine steuerbare, elektronische Schalteinrichtung (FET1), insbesondere einen Transistor aufweist, mit einer Spannungsquelle, mit einer Last (5), mit einem Überlastsensor (1) im Lastkreis, mit einer periodische Einschaltsignale für die Schalteinrichtung (FET1) erzeugenden Signalquelle (2) und mit einer Speichereinrichtung (3), die aufgrund von Signalen des Überlastsensors (1), die eine Überlastung anzeigen, das Durchschalten der Einschaltsignale der Signalquelle (2) verhindert, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichereinrichtung (3) das Steuersignal speichert und an die Schalteinrichtung (FET1) weitergibt und bei Überlastung des Lastkreises durch den Überlastsensor (1) zurückgesetzt wird, daß eine weitere Einrichtung (7) vorgesehen ist, die das Steuersignal periodisch in die Speichereinrichtung (3) einliest, daß die weitere Einrichtung (7) von der Signalquelle (2) gespeist wird und daß die weitere Einrichtung (7) als Frequenzteiler ausgebildet ist, der die Frequenz des Taktsignals der Signalquelle (2) herabsetzt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Signalquelle (2) und die Schalteinrichtung (FET1) eine Treiberstufe (6) geschaltet ist, und daß die Speichereinrichtung (3), die das Durchschalten der Einschaltsignale der Signalquelle (2) verhindert, an die Treiberstufe (6) angeschlossen ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberstufe (6) eine logische Verknüpfung ist oder enthält, die nur bei gleichzeitigem Vorliegen von Signalen der Signalquelle (2) und der Speichereinrichtung (3) ein Signal weiterleitet.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler (7) als zweistufiger Teiler ausgebildet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzteiler (7) Gatter enthält, die ein reset-Signal erzeugen, das die Impulsbreite des Ausgangssignals kürzt.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlastsensor (1) die Spannung über eine die Schalteinrichtung (FET1) enthaltende Endstufe (4) messen kann.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlastsensor (1) die Spannung über der Last (5) messen kann.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlastsensor (1) den Strom im Laststromkreis messen kann.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Überlastsensor (1) einen Hallsensor (HS) enthält, der dem Magnetfeld des Laststroms ausgesetzt ist.

10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hallsensor (HS) im Lastkreis eines Transistors (FET15) liegt, der vom Steuersignal eingeschaltet wird.

11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die Schalteinrichtung (FET1) ein Transistor, vorzugsweise ein Feldeffekt-Transistor, ist.

12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein spannungsbegrenzendes elektronisches Bauteil an Gate und Source des Feldeffekt-Transistors (FET1) gelegt ist.

13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gegenkopplungs-Widerstand in der Emitter- bzw. Source-Leitung des Transistors (FET1) angeordnet ist.

14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß an die Steuerstrecke des Transistors (FET1) über eine Gleichrichterschaltung, insbesondere eine Spannungsvervielfacherschaltung, eine Wechselspannungsquelle gelegt ist.

15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Treiberstufe (6) als Wechselspannungsquelle ausgebildet ist.

16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichterschaltung so ausgebildet ist, daß die Gate-Source-Kapazität des Leistungs-Feldeffekt-Transistors (FET1) ihren Siebkondensator bildet.

17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Halbleiterschalter so geschaltet sind, daß sie gegenphasige Wechselspannungen erzeugen.

18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß drei Dioden (D6, D7, D9) und zwei Kondensatoren (C10, C11′) die Spannungsvervielfacherschaltung bilden.

19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Endstufen (4, 4′) vorgesehen sind, die über einen vorzugsweise elektronischen Umschalter (U) betätigt werden können.

20. Schaltungsanordnung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Endstufen (4, 4′) je eine Treiberstufe (6, 6′) besitzen, die an das Umschaltelement (U) angeschlossen sind, das mit der Signalquelle (2), der Speichereinrichtung (3) und einer Steuerleitung (L3) verbunden ist.

21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gleichstromwiderstand parallel zur Gate-Source-Kapazität geschaltet ist, der so dimensioniert ist, daß über ihn die Entladung der Gate-Source-Kapazität in ausreichend kurzer Zeit bei Abschalten der Steuerwechselspannung erfolgt.

22. Schaltungsanordnung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromwiderstand ein Halbleiterschaltelement ist.

23. Schaltungsanordnung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstromwiderstand ein Feldeffekt-Transistor (FET2) ist.

24. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest Teile der Schaltungsanordnung als NAND-Gatter aufgebaut sind.

25. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest Teile der Schaltungsanordnung als integrierter Schaltkreis ausgebildet sind.

26. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltungsanordnung so dimensioniert ist, daß Mikroprozessorausgänge als Steuerwechselspannung liefernde Quellen eingesetzt werden können.