DE3432680C2

DE3432680C2 -

Info

Publication number: DE3432680C2
Application number: DE19843432680
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. 6940 Weinheim De Gehl
Original assignee: Pepperl and Fuchs SE
Current assignee: Pepperl and Fuchs SE
Priority date: 1984-09-05
Filing date: 1984-09-05
Publication date: 1988-02-25
Also published as: DE3432680A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Schutzschaltung gegen Überlast und Kurzschluß gemäß Oberbegriff des Anspruches 1.The invention relates to a protective circuit against overload and short circuit according to the preamble of claim 1.

Eine derartige gattungsgemäße Schutzschaltung ist aus der DE-OS 27 47 683 bekannt. Zwar ist die bekannte Schutz schaltung bereits so ausgelegt, daß auch ein Glühlampen- Lastkreis nach Beseitigung des Kurzschlusses oder der Über last wieder durch die Schutzschaltung zugeschaltet wird. Um dies jedoch zu ermöglichen, ist vorgesehen, in Serie zur entsprechenden Last und parallel zum steuerbaren Halb leiter T 1 permanent einen hochohmigen Widerstand zu schaf fen, der sozusagen eine Vorwärmung für den Glühlampen- Widerstand ermöglicht.Such a generic protection circuit is known from DE-OS 27 47 683. Although the known protection circuit is already designed so that a light bulb load circuit after eliminating the short circuit or the overload is switched on again by the protective circuit. However, to make this possible, it is intended to permanently create a high-resistance resistor in series with the corresponding load and parallel to the controllable semiconductor T 1 , which allows preheating for the incandescent lamp resistor, so to speak.

Nachteilig ist daher vor allen Dingen, daß auch bei einer längeren Unterbrechung die Last permanent von einem, wenn auch relativ geringen, Strom durchflossen wird.The main disadvantage is that even with one prolonged interruption the load permanently from one if even relatively low current is flowing through.

Neben dieser bekannten Schutzschaltung sind auch andere Maßnahmen zum Schutz des die Last steuernden Halbleiters allgemein bekannt.In addition to this known protection circuit, there are also others Measures to protect the semiconductor controlling the load well known.

Eine relativ einfache Maßnahme ist es dabei, in Reihe mit dem steuerbaren Halbleiter, der den Lastkreis betätigt, eine Schmelzsicherung zu schalten. Dies hat jedoch den entscheidenden Nachteil, daß nach dem Auftreten einer Über last oder eines Kurzschlusses im Lastkreis die Sicherung zerstört ist und ausgewechselt werden muß. Der hierfür er forderliche Zeitaufwand kann jedoch in vielen Fällen nicht akzeptiert werden. Außerdem ist es oft schwierig, die Si cherung an einem geeigneten Montageplatz unterzubringen.A relatively simple measure is to be in line with the controllable semiconductor that operates the load circuit, to switch a fuse. However, this has the decisive disadvantage that after the occurrence of an over load or a short circuit in the load circuit is destroyed and must be replaced. The one for this However, in many cases the required amount of time cannot be spent be accepted. It is also often difficult to find the Si a safe place of installation.

Bekannt ist auch die Möglichkeit einer Strombegrenzung durch geeignete Beschaltung des steuerbaren Halbleiters. Durch eine solche Strombegrenzung wird zwar verhindert, daß ein unzulässig hoher Strom durch den steuerbaren Halb leiter fließen kann. Im Falle einer Überlast oder eines Kurzschlusses im Lastkreis tritt jedoch an dem steuerbaren Halbleiter eine hohe Verlustleistung auf, die nur durch ge eignete große Kühlflächen abgeführt werden kann. In den meisten Fällen ist die Anbringung einer großen Kühlfläche an der Schalteinrichtung jedoch aus Platzgründen nicht möglich. Im wesentlichen wird deshalb die Strombegrenzungs schaltung nur dann angewandt, wenn nur Lastströme von we nigen mA auftreten.The possibility of current limitation is also known by suitable wiring of the controllable semiconductor. Such a current limitation prevents that an impermissibly high current through the controllable half conductor can flow. In the event of an overload or a Short circuit in the load circuit occurs on the controllable Semiconductors have a high power loss, which can only be achieved by ge suitable large cooling surfaces can be removed. In the In most cases, the installation of a large cooling surface on the switchgear, however, for reasons of space possible. The current limitation is therefore essentially circuit only used if only load currents of we few mA occur.

Bekannt ist ferner die Verwendung eines Kaltleiters, der in Reihe mit dem steuerbaren Halbleiter in den Lastkreis eingeschaltet wird. Der Widerstand des Kaltleiters im Nor malzustand (Kaltwiderstand) muß dabei so hochohmig sein, daß im Falle eines Kurzschlusses im Lastkreis kein unzu lässig hoher Strom fließt. Dies bedeutet jedoch, daß auch im Normalbetrieb an diesem Kaltleiter ein relativ hoher Spannungsabfall auftritt, der oft nicht in Kauf genommen werden kann. Darüber hinaus wird zum Beispiel bei einem Dauerkurzschluß im Lastkreis der Kaltleiter direkt oder indirekt aufgeheizt und damit sehr hochohmig. Nach Besei tigung des Kurzschlusses ist dann der Kaltleiter so hoch ohmig, daß die Last nicht mehr eingeschaltet werden kann. In diesem Fall muß der Lastkreis so lange abgeschaltet bleiben, bis der Kaltleiter abgekühlt ist und seinen Nor malzustand, d. h. seinen Kaltwiderstand erreicht hat. Die dadurch bedingte Betriebsunterbrechung ist in vielen Fäl len nicht akzeptabel.The use of a PTC thermistor is also known in series with the controllable semiconductor in the load circuit is switched on. The resistance of the PTC thermistor in the Nor state of paint (cold resistance) must be so high-resistance, that in the event of a short circuit in the load circuit, not too bad casual high current flows. However, this means that too a relatively high level in normal operation on this PTC thermistor Voltage drop occurs, which is often not accepted can be. In addition, for example Permanent short circuit in the load circuit of the PTC thermistor directly or indirectly heated and therefore very high impedance. After Besei the PTC is so high ohmic that the load can no longer be switched on. In this case, the load circuit must be switched off for so long remain until the PTC thermistor has cooled down and its Nor painting condition, d. H. has reached its cold resistance. The the resulting business interruption is in many cases len not acceptable.

Zur Vermeidung dieser geschilderten Nachteile wurden be reits Schutzschaltungen der eingangs genannten Art vorge schlagen, die unter dem Begriff "getaktet überlastsicher und kurzschlußfest" bekannt sind. Bei diesen getakteten Schutzschaltungen wird der Strom im Lastkreis gemessen, beispielsweise über den Spannungsabfall an einem nieder ohmigen Widerstand. Übersteigt der Strom einen einge stellten Grenzwert, wird der den Lastkreis schaltende steuerbare Halbleiter abgeschaltet. Nach einer bestimmten, ebenfalls vorher eingestellten Zeit wird der steuerbare Halbleiter dann wieder durchgeschaltet. Übersteigt der Strom erneut den vorgegebenen Grenzwert, wird der Halblei ter sofort wieder abgeschaltet. Dieser Vorgang wiederholt sich selbsttätig so lange, bis der Strom im Lastkreis unter halb des festgelegten Grenzwertes liegt, d. h. bis die Über last oder der Kurzschluß im Lastkreis beseitigt ist. Die Schaltung ist ohne besondere Maßnahme und ohne nennenswer te Betriebsunterbrechungen sofort wieder arbeitsfähig. Bekannte Schutzschaltungen dieser Art für elektronische Schalter sind beispielsweise so ausgelegt, daß nach dem Überschreiten eines zulässigen Stromwertes von beispiels weise 0,2 Ampere abgeschaltet und nach einer Wartezeit von ca. 10 msec erneut eingeschaltet wird. Übersteigt der Strom den Grenzwert immer noch, so wird nach ca. 0,2 msec wieder abgeschaltet. Während der Dauer des Stromimpulses tritt am steuerbaren Halbleiter, der den Lastkreis zuschaltet, eine relativ hohe Verlustleistung auf. In der Phase, in der ab geschaltet ist, tritt hingegen keine Verlustleistung auf. Werden jedoch die vorstehend beispielshalber genannten Zeitintervalle eingestellt, so beträgt das Verhältnis von Stromimpuls zu Strompause 1 : 50, wobei die mittlere Verlust leistung so gering ist, daß der Halbleiter auch ohne be sondere Kühlflächen nicht unzulässig hoch erwärmt wird. Eine solche Schalteinrichtung ist nach spätestens 10 msec nach Beseitigung der Überlast oder des Kurzschlusses wie der voll betriebsbereit, was sich besonders dann günstig auswirkt, wenn nur ein kurzzeitiger Kurzschluß, wie er bei Überprüfen einer Anlage als Meßkurzschluß auftreten kann, vorliegt.To avoid these disadvantages have been already protective circuits of the type mentioned beat that under the term "clocked overload safe and short-circuit proof "are known. With these clocked Protection circuits, the current in the load circuit is measured, for example, the voltage drop across a low ohmic resistance. If the current exceeds an on set limit value, the one switching the load circuit controllable semiconductors switched off. After a certain, the previously set time will also be the controllable time Semiconductors then switched through again. If the Current again the predetermined limit, the semi-lead immediately switched off again. This process is repeated automatically until the current in the load circuit drops below is below the specified limit, d. H. until the over load or the short circuit in the load circuit is eliminated. The Circuit is without any special measure and without any mention operational interruptions are immediately operational again. Known protective circuits of this type for electronic Switches are designed, for example, that after Exceeding a permissible current value, for example wise 0.2 amps switched off and after a waiting period of 10 msec is switched on again. If the current exceeds the limit value is still, then again after about 0.2 msec switched off. During the duration of the current pulse occurs on controllable semiconductor that connects the load circuit, a relatively high power loss. In the phase in which however, no power loss occurs. However, those mentioned above by way of example Time intervals set, the ratio is from Current pulse at power break 1:50, the mean loss performance is so low that the semiconductor without be special cooling surfaces are not heated to an unacceptably high level. Such a switching device is after 10 msec at the latest after eliminating the overload or short circuit like the fully operational, which is particularly convenient affects if only a short-term short circuit, as in Checking a system can occur as a measurement short circuit is present.

Diese bekannten als "getaktet überlastsicher und kurz schlußfest" bezeichneten Schutzschaltungen sind in der bisherigen Form jedoch nicht für alle Fälle mit Vorteil einsetzbar. Wird beispielsweise im Lastkreis eine Glüh lampe als zu schaltende Last angeordnet, so tritt im Augen blick des Zuschaltens ein unzulässig hoher Strom auf, der zur Abschaltung führt. Dies ist durch den Kaltwiderstand der Lampe bedingt, der im Regelfall etwa nur ¹/₁₀ des Nenn widerstandes der Glühlampe beträgt. Reichen dann die kur zen, nadelförmigen Stromimpulse beim Einschalten des steuerbaren Halbleiters nicht aus, den Glühfaden der Lampe aufzuheizen, wobei berücksichtigt werden muß, daß in der relativ langen Abschaltphase der Glühfaden wieder abkühlt, so kann die Lampe nicht eingeschaltet werden.However, these known protective circuits, known as "clocked overload-proof and short-circuit proof", cannot be used to advantage in all cases. If, for example, an incandescent lamp is arranged in the load circuit as a load to be switched, an impermissibly high current occurs in the moment of switching on, which leads to the switch-off. This is due to the cold resistance of the lamp, which normally only about ¹ / _10th of the nominal resistance of the incandescent lamp is. If the short, needle-shaped current pulses when switching on the controllable semiconductor are not sufficient to heat the filament of the lamp, it must be taken into account that the filament cools down again in the relatively long switch-off phase, the lamp cannot be switched on.

Ähnliche Verhältnisse liegen vor, wenn im Lastkreis bei spielsweise parallel zu dem Lastwiderstand ein Kondensator geschaltet ist. Der Kondensator stellt im Augenblick des Einschaltens zunächst einen Lastkurzschluß dar. Reichen in diesem Fall die Stromimpulse nicht aus, um den Kondensator aufzuladen - wobei auch in diesem Falle berücksichtigt wer den muß, daß in der Abschaltphase der Kondensator entladen wird - so kann der Lastkreis nicht ständig zugeschaltet werden. Bei großen Leitungslängen im Lastkreis kann dieser Effekt bereits duch die Leitungskapazität auftreten.Similar conditions exist when in the load circuit for example, a capacitor in parallel with the load resistor is switched. The capacitor represents the moment of Switching on first represents a load short circuit In this case the current pulses do not go out to the capacitor to charge - taking into account who in this case too must discharge the capacitor in the shutdown phase the load circuit cannot be switched on continuously will. With long cable lengths in the load circuit, this can Effect already occur through the line capacity.

Eine unerwünschte Funktion der getakteten Schutzschaltungen kann auch durch kurzzeitige Störspannungen hervorgerufen werden. Liegt der Strom im Lastkreis in der Nähe des Grenz wertes, der zur Abschaltung führt, so reichen oft geringe Störspannungen, die auf die Stromversorgung oder in den Leitungen zum Lastkreis eingestreut werden aus, um eine - wenn auch kurzzeitige - Abschaltung der Last herbeizu führen.An undesired function of the clocked protection circuits can also be caused by brief interference voltages will. If the current in the load circuit is close to the limit values that lead to shutdown are often sufficient Interference voltages on the power supply or in the Leads to the load circuit are interspersed to one - albeit briefly - bring the load down to lead.

Unter Berücksichtigung dieser Realisierungsmöglichkeiten und der gattungsgemäßen Schutzschaltung gemäß der DE-OS 27 47 683 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine getaktete Schutzschaltung auch für Lasten vom Typ einer Glühlampe oder eines Kondensators so auszulegen, daß kurzzeitig auftretende Überlastimpulse nicht zu einer vor zeitigen Abschaltung des Stroms im Lastkreis führen, wo bei jedoch in einem Störfall ein permanenter, wenn auch geringer Stromfluß durch die Last vermieden werden soll.Taking these implementation options into account and the generic protection circuit according to DE-OS 27 47 683 the invention has for its object a clocked protection circuit also for loads of the type one Incandescent lamp or a capacitor so that short-term overload pulses do not lead to one cause timely shutdown of the current in the load circuit where however, in the event of a malfunction, a permanent, albeit low current flow through the load should be avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by the features of characterizing part of claim 1 solved.

Ein wesentlicher Grundgedanke der Erfindung kann daher darin gesehen werden, daß nach dem Sperren des steuerba ren Halbleiters T 1 der hochohmige Widerstand für eine vorbestimmte Zeit durch einen weiteren steuerbaren Halb leiter an den Lastkreis angeschaltet bleibt. Dieser im Störfall während einer vorgegebenen Zeit fließende ver nachlässigbare Strom stellt sicher, daß z. B. auch bei einer Glühlampenlast bei weiterhin vorliegender Störung eine sichere Abschaltung erfolgt. Andererseits aber bei kurzzeitigen Störspannungsspitzen die Glühlampenlast un verzüglich wieder zugeschaltet werden kann.An essential basic idea of the invention can therefore be seen in the fact that after blocking the controllable semiconductor T 1, the high-resistance resistor remains switched on for a predetermined time by a further controllable semiconductor to the load circuit. This negligible current flowing in the event of a fault for a predetermined time ensures that, for. B. even with an incandescent lamp load if the fault persists, a safe shutdown takes place. On the other hand, in the event of brief interference voltage peaks, the incandescent lamp load can be reactivated immediately.

Bei der erfindungsgemäßen Schutzschaltung werden die Vor teile der getakteten Schutzschaltung voll beibehalten, es wird jedoch mit wenigen zusätzlichen Bauelementen ein weiterer Strompfad vorgesehen, über den nach einer jewei ligen Abschaltung des steuerbaren Halbleiters zumindest ein gewisser Laststrom weiterfließen kann und so unerwünschte Folgen einer vorzeitigen vollständigen Abschaltung des Lastkreises vermeiden hilft. Damit erhält die erfindungs gemäße Schutzschaltung nahezu ideale Eigenschaften in Be zug auf Überlastsicherheit, Kurzschlußfestigkeit und Stör unempfindlichkeit.In the protective circuit according to the invention, the front parts of the clocked protection circuit fully retained, it is however with a few additional components Another current path is provided, via which after each current shutdown of the controllable semiconductor at least one certain load current can continue to flow and so undesirable Consequences of a premature complete shutdown of the Avoiding the load circuit helps. This gives the invention protection circuit almost ideal properties in Be train on overload safety, short-circuit strength and interference insensitivity.

Der verwendete hochohmige Widerstand in dem weiteren Strom pfad sollte dabei zweckmäßigerweise einen Widerstandswert aufweisen, der etwa um eine Zehnerpotenz höher liegt als der Widerstand über den normalen Stromweg, der durch den steuerbaren Halbleiter führt. Zweckmäßigerweise wird für den Widerstand in dem weiteren Strompfad ein Kaltleiter verwendet, der sich bei einem andauernden Kurzschluß im Lastkreis aufheizt und noch hochohmiger wird. Dadurch kann auch in diesen Fällen die Verlustleistung der gesamten Schaltungsanordnung auf einen geringen Wert begrenzt werden.The high resistance used in the further current path should expediently have a resistance value which is about a power of ten higher than the resistance across the normal current path through the controllable semiconductor leads. Expediently for the resistance in the further current path is a PTC thermistor used which is in the event of a persistent short circuit in the Load circuit heats up and becomes even more high-resistance. This can even in these cases, the total power loss Circuit arrangement can be limited to a low value.

Die Ausgestaltung und Dimensionierung des weiteren steuer baren Halbleiters kann auf verschiedene Weise geschehen. Dabei kommt es lediglich darauf an, daß dieser Halbleiter während des Normalbetriebs des Lastkreises, also bei durch geschaltetem erstem steuerbaren Halbleiter, nur einen ver nachlässigbaren Strom führt, also die Betriebsverhältnisse der Schaltung praktisch nicht verändert, daß der zweite Halbleiter aber im Augenblick einer Überlast, d. h. beim Ab schalten des ersten steuerbaren Halbleiters zumindest für eine gewisse Zeit dem Lastkreis weiterhin Strom zuführt. Wie hoch dieser Strom sein soll und wie lange er weiterge führt wird, hängt von den speziellen Gegebenheiten eines Anwendungsfalles ab. Die Dimensionierung des hochohmigen Widerstandes in dem zusätzlichen Strompfad oder die Di mensionierung eines Zeitkreises für den zweiten Halbleiter kann vom Fachmann nach den jeweiligen Erfordernissen vorge nommen werden.The design and dimensioning of further tax ed semiconductor can be done in different ways. The only thing that matters is that this semiconductor during normal operation of the load circuit, i.e. when through switched first controllable semiconductor, only one ver leads to negligible electricity, i.e. the operating conditions the circuit practically does not change that the second Semiconductors but at the moment of an overload, i. H. at the Ab switch the first controllable semiconductor at least for continues to supply power to the load circuit for a period of time. How high this current should be and how long it should be passed on depends on the specific circumstances of one Use case. The dimensioning of the high-resistance Resistance in the additional current path or the Di dimensioning a time circuit for the second semiconductor can be pre-selected by a specialist according to the respective requirements be taken.

Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen an hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigtThe invention is based on exemplary embodiments hand of the drawing explained in more detail. It shows

Fig. 1 eine Schutzschaltung, in der ein zweiter Halbleiter in einem Parallelkreis zum steuerbaren Halbleiter angeordnet ist und Fig. 1 is a protective circuit in which a second semiconductor is arranged in a parallel circuit to the controllable semiconductor and

Fig. 2 eine Schutzschaltung, in der ein zweiter Halbleiter in Reihenschaltung mit dem steuerbaren Halbleiter liegt. Fig. 2 shows a protective circuit in which a second semiconductor is connected in series with the controllable semiconductor.

Die in Fig. 1 dargestellte Schaltungsanordnung wird über Anschlußpunkte 1 und 2 mit einer Spannung U versorgt. An den Ausgangs-Anschlußpunkten 3 und 4 ist eine Last RL angeschlossen; der Anschlußpunkt 4 liegt dabei auf gleichem Potential wie der Anschlußpunkt 2. Der Strom im Lastkreis fließt im zugeschalteten Zustand vom Anschluß punkt 1 über die in Reihe geschalteten Widerstände 5 und 6 und die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors T 1 zum Anschlußpunkt 3 des Lastkreises sowie über die Last RL zum Anschlußpunkt 4. Der Lastkreis ist nur dann zuge schaltet, wenn der Transistor T 1 über eine Steuerein richtung ST und einen Widerstand 7 mit Basisstrom ver sorgt wird. Die Steuereinrichtung ST kann im einfachsten Fall ein mechanischer Kontakt, wie in Fig. 1 angedeutet, in anderen Fällen jedoch auch ein berührungslos betätigbarer Transistoroszillator oder ein beliebiges anderes steuerbares Element mit entsprechenden Eigenschaften sein.The circuit arrangement shown in FIG. 1 is supplied with a voltage U via connection points 1 and 2 . A load RL is connected to the output connection points 3 and 4 ; The connection point 4 is at the same potential as the connection point 2 . The current in the load circuit flows in the connected state from connection point 1 via the series-connected resistors 5 and 6 and the emitter-collector path of a transistor T 1 to connection point 3 of the load circuit and via the load RL to connection point 4 . The load circuit is only switched on when the transistor T 1 is provided with a control device ST and a resistor 7 with a base current. In the simplest case, the control device ST can be a mechanical contact, as indicated in FIG. 1, but in other cases it can also be a transistor oscillator that can be actuated without contact or any other controllable element with corresponding properties.

Der Strom durch den Transistor T 1 wird über eine Über wachungsschaltung kontrolliert, die im wesentlichen einen Transistor T 2 enthält. Über diesen Transistor T 2 wird der Spannungsabfall am Widerstand 6 als Wert für den Strom im Lastkreis abgegriffen. Ist der Strom im Lastkreis klein, kann der Transistor T 2 über den Spannungsabfall am Widerstand 6 nicht durchgesteuert werden. Bei einem bestimmten Grenzwert des Laststromes ist jedoch der Spannungsabfall am Widerstand 6 so groß, daß in den Transistor T 2 über den Widerstand 8 und die in Reihe geschaltete Diode 9 ein Basisstrom fließt. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T 2 wird leitende und schließt den Widerstand 6 sowie die in Reihe geschal tete Basis-Emitter-Strecke des Transistors T 1 kurz. Der Transistor T 1 wird gesperrt und schaltet die Last RL ab.The current through the transistor T 1 is controlled via a monitoring circuit which essentially contains a transistor T 2 . Via this transistor T 2 , the voltage drop across resistor 6 is tapped as a value for the current in the load circuit. If the current in the load circuit is small, the transistor T 2 cannot be turned on via the voltage drop across the resistor 6 . At a certain limit value of the load current, however, the voltage drop across the resistor 6 is so great that a base current flows into the transistor T 2 via the resistor 8 and the diode 9 connected in series. The collector-emitter path of the transistor T 2 becomes conductive and shorts the resistor 6 and the series-connected base-emitter path of the transistor T 1 . The transistor T 1 is blocked and switches off the load RL .

Im Moment des Abschaltens wird der Spannungsabfall am Widerstand 5 zu Null, und ein Kondensator 10, der vorher (unter Vernachlässigung der sich kompensierenden Schwellen spannungen) auf den Spannungsabfall an den Widerständen 5 und 6 geladen war, entlädt sich über die Basis-Emitter- Strecke des Transistors T 2 und dem Reihenwiderstand 8. Der Transistor T 2 bleibt so lange durchgesteuert, bis der Kondensator 10 entladen ist. Bis dahin bleibt auch die Last RL abgeschaltet. Sofort nach der erfolgten Entladung des Kondensators 10 sperrt der Transistor T 2, und die Last wird über den Transistor T 1 wieder zugeschaltet. Über schreitet der Spannungsabfall am Widerstand 6 den Grenzwert immer noch, wird die Last erneut abgeschaltet. Dieser Takt betrieb wird so lange fortgesetzt, wie der Laststrom beim Zuschalten der Last als unzulässig hoher Strom erkannt wird. Liegt der Laststrom unterhalb dieser Grenze, bleibt der Transistor T 1 ständig durchgeschaltet, sofern nicht über die Steuereinrichtung ST die gesamte Schaltung außer Betrieb gesetzt wird. Um jedoch beim Abschalten des Transistors T 1 die eingangs erwähnten unerwünschten Folgen zu vermeiden, ist eine zusätzliche Hilfsschaltung vorgesehen, die im wesentlichen aus einem weiteren Tran sistor T 3, einem Basiswiderstand 11 und einem Kondensator 20 einem Kollektorwiderstand RP besteht. Der Transistor T 3 bildet dabei mit dem Widerstand RP praktisch einen Parallel zweig zum Transistor T 1 mit den im Emitterkreis vorgesehenen Widerständen 5 und 6. Mit der Hilfsschaltung gemäß Fig. 1 wird die oben beschriebene Funktion der getaktet kurzschluß festen Schaltung nicht verändert. Der Emitter des Transis tors T 3 ist mit dem Anschlußpunkt 1 verbunden, und der Kollektor des Transistors T 3 ist über den Widerstand RP an den Anschlußpunkt 3 geschaltet. Die Basis des Tran sistors T 3 liegt über dem Widerstand 11 direkt an der Steuereinrichtung ST, und zwar an dem Punkt, an den auch der Widerstand 7 geführt ist.At the moment of switching off, the voltage drop across the resistor 5 becomes zero, and a capacitor 10 , which was previously charged (neglecting the compensating threshold voltages) to the voltage drop across the resistors 5 and 6 , discharges via the base-emitter path of the transistor T 2 and the series resistor 8 . The transistor T 2 remains on until the capacitor 10 is discharged. Until then, the load RL remains switched off. Immediately after capacitor 10 has discharged, transistor T 2 blocks, and the load is switched on again via transistor T 1 . If the voltage drop across resistor 6 still exceeds the limit, the load is switched off again. This cycle operation continues as long as the load current is recognized as an impermissibly high current when the load is switched on. If the load current is below this limit, the transistor T 1 remains switched on unless the entire circuit is put out of operation via the control device ST . However, in order to avoid the undesired consequences mentioned at the outset when the transistor T 1 is switched off, an additional auxiliary circuit is provided which essentially consists of a further transistor T 3 , a base resistor 11 and a capacitor 20 and a collector resistor RP . The transistor T 3 forms with the resistor RP practically a parallel branch to the transistor T 1 with the resistors 5 and 6 provided in the emitter circuit. With the auxiliary circuit shown in FIG. 1, the function of the clocked short fixed circuit described above is not changed. The emitter of the transistor T 3 is connected to the connection point 1 , and the collector of the transistor T 3 is connected to the connection point 3 via the resistor RP . The base of the transistor T 3 lies above the resistor 11 directly at the control device ST , at the point at which the resistor 7 is also guided.

Wird über die Steuereinrichtung ST der Transistor T 1 durchgesteuert und damit der Strom im Lastkreis einge schaltet, so wird gleichzeitig auch der Transistor T 3 durchgesteuert. Ein nennenswerter Strom fließt jedoch normalerweise nicht über den Widerstand RP zur Last, da dieser Widerstand RP zweckmäßigerweise wesentlich hochohmiger dimensioniert ist als die Reihenschaltung der Widerstände 5 und 6. In der Regel ist der Wider stand RP etwa eine Zehnerpotenz hochohmiger als die genannte Reihenschaltung.If the transistor T 1 is turned on via the control device ST and the current in the load circuit is switched on, the transistor T 3 is also turned on at the same time. However, a significant current does not normally flow to the load via the resistor RP , since this resistor RP is expediently dimensioned to have a significantly higher resistance than the series connection of the resistors 5 and 6 . As a rule, the resistance to RP is approximately a power of ten higher than the series connection mentioned.

Tritt nun beim Betrieb des Lastkreises eine Überlastung auf, wird der Transistor T 1 in der beschriebenen Weise von der Überwachungseinrichtung mit dem Transistor T 2 abgeschaltet. Der Transistor T 3 bleibt jedoch auch in diesem Fall durchgeschaltet, und nun wird die Last über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T 3 und den Reihenwiderstand RP mit Strom versorgt. Da der Lastkreis in diesem Moment sehr niederohmig ist, kann in diesem Zeitpunkt auch über den hochohmigen Wider stand RP genügend Strom zur Last fließen. Der Tran sistor T 1 führt völlig unabhängig von der Hilfsschaltung seinen Taktbetrieb in der oben beschriebenen Weise so lange durch, bis im Lastkreis oder genauer, in dem durch den Transistor T 1 fließenden Stromzweig ein Strom festgestellt wird, der unter dem Grenzwert liegt. Erst dann bleibt der Transistor T 1 ständig durchgeschaltet, und die Hilfsschaltung über den Transistor T 3 und den Widerstand RP wird praktisch wieder stromlos. Durch die Hilfsschaltung ist jedoch sichergestellt, daß die Last auch dann weiter mit Strom versorgt wird, wenn der Transistor T 1 aufgrund von Überstrom im Lastkreis abgeschaltet hat.If an overload now occurs during operation of the load circuit, the transistor T 1 is switched off by the monitoring device with the transistor T 2 in the manner described. The transistor T 3 remains switched through in this case, however, and the load is now supplied with current via the collector-emitter path of the transistor T 3 and the series resistor RP . Since the load circuit is very low-impedance at this moment, enough current can flow to the load at this time via the high-resistance resistor RP . The Tran sistor T 1 carries out its clock operation in the manner described above, completely independently of the auxiliary circuit, until a load is determined in the load circuit or more precisely, in the current branch flowing through the transistor T 1 , which is below the limit value. Only then does transistor T 1 remain on, and the auxiliary circuit via transistor T 3 and resistor RP is practically de-energized again. However, the auxiliary circuit ensures that the load continues to be supplied with current even when the transistor T 1 has switched off due to overcurrent in the load circuit.

Damit bei dauernder Überlast oder bei dauerndem Kurz schluß im Lastkreis keine unzulässig hohe Verlust leistung am Widerstand RP auftritt, wird für diesen Widerstand zweckmäßigerweise ein Kaltleiter eingesetzt. Die Tatsache, daß der Widerstand RP dann nach längerer Zeit sehr hochohmig wird, stört insofern nicht, als die kurzzeitigen Überlaststöße, die mit der Hilfsschaltung aufgefangen werden sollen, bis dahin längst nicht mehr wirksam sind. Beispielsweise ist bis dahin eine Glühlampe im Lastkreis längst aufgeheizt, oder ein parallel zur Last geschalteter Kondensator ist längst geladen. Nach Unterschreitung des Grenzwertes des Stroms im Lastkreis schaltet der Transistor T 1 ohnehin wieder dauernd durch, womit die Hilfsschaltung praktisch stromlos wird und der Kaltleiter wieder Zeit zum Abkühlen findet. Anderer seits ist jedoch sichergestellt, daß ein kurzzeitiger Störimpuls, der den Transistor T 1 abschaltet, nicht sofort zum völligen Abschalten des Laststromes führt, da die Hilfsschaltung den Strom im Lastkreis übernimmt. So that there is no impermissibly high power loss at the resistor RP in the event of a permanent overload or a permanent short circuit in the load circuit, a PTC thermistor is expediently used for this resistor. The fact that the resistor RP then becomes very high-resistance after a long period of time does not disturb, since the short-term overload surges that are to be absorbed by the auxiliary circuit have long since ceased to be effective. For example, an incandescent lamp in the load circuit has long been heated up, or a capacitor connected in parallel to the load has long been charged. After falling below the limit value of the current in the load circuit, the transistor T 1 turns on again anyway, whereby the auxiliary circuit is practically de-energized and the PTC thermistor finds time to cool down again. On the other hand, however, it is ensured that a short-term interference pulse, which switches off the transistor T 1 , does not immediately lead to the complete switching off of the load current, since the auxiliary circuit takes over the current in the load circuit.

Die Tatsache, daß der Widerstand RP auch im Kaltzustand relativ hochohmig ist, stört ebenfalls nicht, da beim Normalbetrieb des Lastkreises an dem Widerstand RP keine nennenswerte Spannung abfällt. Wird andererseits über die Steuereinrichtung ST der Laststromkreis abge schaltet, so fließt selbstverständlich auch über die Hilfsschaltung kein Strom mehr in den Lastkreis, da damit auch die Hilfsschaltung abgeschaltet ist.The fact that the resistor RP is relatively high-impedance even in the cold state does not interfere either, since no significant voltage drops across the resistor RP during normal operation of the load circuit. On the other hand, if the load circuit is switched off via the control device ST , no current will of course flow into the load circuit via the auxiliary circuit either, since the auxiliary circuit is thus also switched off.

Fig. 2 zeigt eine etwas abgewandelte Schaltungsanordnung, wobei der als Hilfsschaltelement dienende Transistor T 3 in Reihenschaltung mit dem Transistor T 1 liegt. Soweit die Bauelemente in Fig. 2 die gleiche Funktion wie in Fig. 1 ausüben, sind sie mit den gleichen Bezugszeichen versehen. So ist auch in Fig. 2 ein steuerbarer Halbleiter T 1 zum Durchschalten des Lastkreises, ein Transistor T 2 in einer Überwachungsschaltung und ein Transistor T 3 mit einem Widerstand RP in einer Hilfsschaltung vorgesehen. Die Last ist wieder mit RL bezeichnet, und die Steuer einrichtung ST funktioniert wie in Fig. 1. Fig. 2 shows a somewhat modified circuit arrangement in which the auxiliary switching element serves as a transistor T is connected in series with the transistor T 1. 3 Insofar as the components in FIG. 2 have the same function as in FIG. 1, they are provided with the same reference symbols. Thus a controllable semiconductors T1 for switching the load circuit, a transistor T 2 in a monitoring circuit and a transistor T 3 with a resistor RP is also in Fig. 2 provided in an auxiliary circuit. The load is again denoted by RL , and the control device ST functions as in FIG. 1.

Werden durch Betätigung der Steuereinrichtung ST der Transistor T 1 über den Basiswiderstand 13 und gleich zeitig der Transistor T 3 über den Basiswiderstand 14 mit Basisstrom versorgt, so schalten die beiden mit den Emitter-Kollektor-Strecken in Reihe geschalteten Transistoren durch. Zwischen dem Kollektor des Tran sistors T 1 und dem Emitter des Transistors T 3 ist ein niederohmiger Widerstand 15 geschaltet. Der Laststrom fließt also vom Anschlußpunkt 1 über den Transistor T 1, den Widerstand 15 und den Transistor T 3 zum Anschluß punkt 3 für die Last RL, die mit ihrem anderen Pol am Patential des Anschlußpunktes 4 liegt. In diesem Betriebs zustand fließt über den Widerstand RP in einem Parallel kreis zur Reihenschaltung aus dem Transistor T 1 und dem Widerstand 15 praktisch kein Strom, da dieser Widerstand erheblich hochohmiger ausgelegt ist als der Widerstand 15. Bei diesem Betriebszustand ist der Kondensator 16, der mit einem Pol direkt an den Kollektor des Transistors T 1 und mit dem anderen Pol an den von der Basis des Tran sistors T 3 abgewandten Punkt des Widerstandes 14 geschaltet ist, auf eine Spannung aufgeladen, die dem Spannungsab fall an den Widerständen 15 und 14 entspricht. Die Schwellenspannung des Transistors T 3 wird hierbei ver nachlässigt.If the transistor T 1 is supplied with base current via the base resistor 13 and at the same time the transistor T 3 is supplied with base current via the base resistor 14 by actuating the control device ST , the two transistors connected in series with the emitter-collector paths. A low-resistance resistor 15 is connected between the collector of transistor T 1 and the emitter of transistor T 3 . The load current thus flows from the connection point 1 via the transistor T 1 , the resistor 15 and the transistor T 3 to the connection point 3 for the load RL , which lies with its other pole at the potential of the connection point 4 . In this operating state, practically no current flows through the resistor RP in a parallel circuit to the series circuit comprising the transistor T 1 and the resistor 15 , since this resistor is designed to be considerably higher impedance than the resistor 15 . In this operating state, the capacitor 16 , which is connected directly to the collector of the transistor T 1 with one pole and with the other pole to the point of the resistor 14 facing away from the base of the transistor T 3 , is charged to a voltage corresponding to the Voltage drop across the resistors 15 and 14 corresponds. The threshold voltage of the transistor T 3 is neglected here ver.

Parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors T 1 ist die Emitter-Basis-Strecke des Transistors T 2 in Reihe mit dem Widerstand 17 geschaltet. Der Emitter des Transistors T 2 ist mit dem Emitter des Transistors T 1 verbunden. Der Kollektor des Transistors T 2 ist mit dem einen Pol der Steuereinrichtung ST verbunden, an den auch die Widerstände 13 und 14 angeschaltet sind.In parallel with the emitter-collector path of transistor T 1 , the emitter-base path of transistor T 2 is connected in series with resistor 17 . The emitter of transistor T 2 is connected to the emitter of transistor T 1 . The collector of the transistor T 2 is connected to one pole of the control device ST , to which the resistors 13 and 14 are also connected.

Steigt nun der Strom im Lastkreis an, erhöht sich auch der Spannungsabfall am Emitter-Kollektor des Transistors T 1. Überschreitet dieser Spannungsabfall und damit der Strom im Lastkreis ein bestimmtes Maß, so steuert der Transistor T 2 durch und schaltet beiden Transistoren T 1 und T 3 den Basisstrom ab, der über die Steuereinrichtung ST zugeschaltet ist. Der Transistor T 1 schaltet sofort ab, während der Transistor T 3 noch so lange durchgeschaltet bleibt, bis der Kondensator 16 mindestens um den Betrag des ursprünglichen Spannungsabfalls am Widerstand 15 entladen ist. In diesem Betriebszustand wird der Last kreis über den Widerstand RP weiter mit Strom versorgt.If the current in the load circuit now rises, the voltage drop at the emitter collector of transistor T 1 also increases . If this voltage drop and thus the current in the load circuit exceeds a certain level, the transistor T 2 turns on and switches off the base current for both transistors T 1 and T 3 , which is switched on via the control device ST . The transistor T 1 switches off immediately, while the transistor T 3 remains switched on until the capacitor 16 is discharged by at least the amount of the original voltage drop across the resistor 15 . In this operating state, the load circuit continues to be supplied with current via the resistor RP .

Ist der Kondensator 16 genügend weit entladen, schaltet auch der Transistor T 3 ab. Im gleichen Moment wird dann auch der Spannungsabfall am Transistor T 1 zu Null. Der Transistor T 2 sperrt und die beiden Transistoren T 1 und T 3 werden erneut durchgeschaltet. Tritt erneut Überstrom auf, so setzt der gleiche Ablauf wie vorstehend beschrieben, ein. Liegt kein Überstrom mehr vor, so bleiben die beiden Transistoren T 1 und T 3 ständig durchgeschaltet, bis eine Abschaltung des Laststromes über die Steuereinrichtung ST erfolgt.If the capacitor 16 is sufficiently discharged, the transistor T 3 also switches off. At the same moment, the voltage drop across transistor T 1 then becomes zero. The transistor T 2 blocks and the two transistors T 1 and T 3 are turned on again. If overcurrent occurs again, the same process as described above begins. If there is no longer an overcurrent, the two transistors T 1 and T 3 remain switched through until the load current is switched off via the control device ST .

Auch bei der Schaltung nach Fig. 2 liegt bei Überstrom oder Kurzschluß im Lastkreis ein Taktbetrieb vor. Es werden jedoch hier die an sich langen Strompausen nach dem Ab schalten des Transistors T 1 durch die Hilfsschaltung so überbrückt, daß nur extrem kurze Stromunterbrechungen auftreten. Eine Überlastung der Transistoren ist dabei nicht zu befürchten. Um lange Stromflußzeiten über die Hilfsschaltung mit dem Transistor T 3 und dem Widerstand RP zu erreichen, wird eine geeignete Dimensionierung der Widerstände 15 und 14 sowie des Kondensators 16 vorgenommen. Insbesondere ist es zweckmäßig, den Wider stand 14 sehr hochohmig auszubilden, um eine lange Ent ladezeit des Kondensators 16 zu erreichen. Besonders hochohmig kann dieser Widerstand 14 dann ausgelegt werden, wenn der Transistor T 3 als Darlington-Transistor geschaltet ist. Für den Widerstand RP im Parallelkreis wird auch bei dieser Ausführungsform zweckmäßigerweise ein Kaltleiter vorgesehen. Bei Dauerkurzschluß im Last kreis heizt sich der Kaltleiter auf und wird hochohmig. Dadurch wird auch in diesem Betriebszustand die Verlust leistung der gesamten Schaltungsanordnung auf einen ge ringen Wert begrenzt. Bei Beseitigung des Kurzschlusses im Lastkreis ist die Schaltung sofort wieder betriebsbe reit, da der Laststrom von den Transistoren T 1 und T 3 übernommen wird. Der Widerstand RP ist dann praktisch kurzgeschlossen und kann abkühlen.In the circuit according to FIG. 2, there is a clocked operation in the event of an overcurrent or short circuit in the load circuit. However, there are long power breaks after switching off the transistor T 1 by the auxiliary circuit so that only extremely short current interruptions occur. An overload of the transistors is not to be feared. In order to achieve long current flow times via the auxiliary circuit with the transistor T 3 and the resistor RP , the resistors 15 and 14 and the capacitor 16 are appropriately dimensioned. In particular, it is advisable to form the opposing 14 very high impedance to achieve a long unloading time of the capacitor 16 . This resistor 14 can be designed to be particularly high-resistance when the transistor T 3 is connected as a Darlington transistor. In this embodiment, too, a PTC thermistor is expediently provided for the resistor RP in the parallel circuit. In the event of a permanent short circuit in the load circuit, the PTC thermistor heats up and becomes high-resistance. As a result, the power loss of the entire circuit arrangement is limited to a low value even in this operating state. When the short circuit in the load circuit is eliminated, the circuit is immediately ready for operation again, since the load current is taken over by the transistors T 1 and T 3 . The resistor RP is then practically short-circuited and can cool down.

Zur besseren Einstellung des Ansprechpunktes für den Überstrom kann parallel zur Emitter-Basis-Strecke des Transistors T 2 ein Widerstand 18 geschaltet werden. Um eine eventuell gewünschte Ansprechverzögerung des Transistors T 2 zu erreichen, kann dem Widerstand 18 auch ein Kondensator 19 parallel geschaltet werden.For better adjustment of the response point for the overcurrent, a resistor 18 can be connected in parallel to the emitter-base path of the transistor T 2 . In order to achieve a desired response delay of the transistor T 2 , a resistor 19 can also be connected in parallel to the resistor 18 .

Auch mit der Schutzschaltung gemäß Fig. 2 wird die ge stellte Aufgabe gelöst. So sind auch in diesem Fall Lastkreise mit Glühlampe oder mit parallel geschalteten Kondensatoren einsetzbar. Bei einem Störimpuls, der an sich zu einer Abschaltung führen würde, tritt durch die Anwendung der Hilfsschaltung in der Last keine nennens werte Stromunterbrechung auf.Even with the protective circuit of FIG. 2, the ge problem is solved. In this case, too, load circuits with incandescent lamps or with capacitors connected in parallel can be used. In the event of an interference pulse that would in itself lead to a shutdown, the use of the auxiliary circuit in the load does not cause any appreciable current interruption.

Die Kondensatoren 20 in Fig. 1 beziehungsweise 16 in Fig. 2, die jeweils den Transistor T 3 für eine vorgegebene Zeit verzögert abschalten, bringen noch den überraschenden Vorteil, daß bei einem prellenden Verhalten der Steuer einrichtung ST diese Prellschaltungen praktisch nicht an die Last weitergegeben werden, ohne daß dadurch das sofortige Abschalten des Transistors T 1, wie es insbesondere beim Auftreten von Überstrom erforderlich ist, negativ beein flußt wird.The capacitors 20 in Fig. 1 and 16 in Fig. 2, which each turn off the transistor T 3 delayed for a predetermined time, bring the surprising advantage that with a bouncing behavior of the control device ST these bouncing circuits practically not passed on to the load are without the immediate shutdown of the transistor T 1 , as is particularly necessary when an overcurrent occurs, is adversely affected.

Claims

1. Protection circuit against overload and short-circuit conductor with a connected in series circuit to the load circuit (RL) to a supply voltage (U) controllable half (T 1) and with a power circuit (1 T) measured monitoring by the controllable semiconductor, which is exceeded a pre give NEN limit the controlling cash semiconductors (T 1) blocked by the measured current, and with a lying parallel to the controllable semiconductor (T 1) of high-impedance resistor (RP), characterized in that the locked controllable semiconductors (T 1) according to automatically switches back through a predetermined time and that after blocking the controllable semiconductor (T 1 ) the high-resistance resistor (RP) remains switched on for a predetermined time to the load circuit (RL) by another controllable semiconductor (T 3 ).

2. Protection circuit according to claim 1, characterized in that the high-resistance resistor (RP) is a PTC thermistor.

3. Protection circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the further controllable semiconductor (T 3 ) is arranged in series with the high-resistance resistor (RP) in the further current path.

4. Protection circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the further controllable semiconductor (T 3 ) in series connection between the load circuit (RL) on the one hand and the parallel circuit of the current path via the controllable semiconductor (T 1 ) and the high-resistance resistor (RP ) on the other hand lies in the further current path.