DE3523369C2

DE3523369C2 -

Info

Publication number: DE3523369C2
Application number: DE19853523369
Authority: DE
Inventors: Burghard 8566 Leinburg De Krahl
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1985-06-29
Filing date: 1985-06-29
Publication date: 1988-01-07
Also published as: DE3523369A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Vierpol zur Strombegrenzung, bei dem ein Transistor als erster steuerbarer Widerstand in Serie mit einem er sten ohmschen Widerstand in einem Längszweig des Vierpols liegt und mit einem zweiten steuerbaren Widerstand, durch den der Widerstandswert des ersten steuerbaren Widerstan des erhöht wird, wenn der Strom durch den ersten steuer baren Widerstand einen Grenzwert überschreitet (DD-PS 1 45 352).The invention relates to a four-pole for current limitation, where a transistor as the first controllable resistor in series with a he most ohmic resistance in a longitudinal branch of the four-pole lies and with a second controllable resistor, by the resistance value of the first controllable resistor which is increased when the current through the first tax resistance exceeds a limit (DD-PS 1 45 352).

Aus der DE-OS 24 60 422 ist eine zu einem Vierpol ergänz bare Schaltungsanordnung bekannt, die nur aus einem Feld effekt-Transitor in einem Längszweig besteht, wobei der Gate-Anschluß mit dem Drain-Anschluß des Feldeffekt-Tran sistors verbunden ist. In einer Variante liegt ein bipo larer Transistor im Längszweig, dessen Basis über die Drain-Source-Strecke eines Feldeffekt-Transistors mit seinem Kollektor verbunden ist; der Gate-Anschluß des Feldeffekt-Transistors ist an den Drain-Anschluß geführt.From DE-OS 24 60 422 one is supplemented to a four-pole bare circuit arrangement known that only from one field effect transistor in a longitudinal branch, the Gate connection with the drain connection of the field effect tran sistor is connected. In one variant there is a bipo larer transistor in the longitudinal branch, the base of which over the Drain-source path of a field effect transistor with its collector is connected; the gate connection of the Field effect transistor is led to the drain connection.

Die bekannte Schaltung wird zwischen eine Spannungsquelle und einen Verbraucher geschaltet und dient der Begrenzung des zwischen Quelle und Verbraucher fließenden Stromes; zur Begrenzung des Stromes werden die Ausgangskennlinien der Transistoren ausgenutzt.The known circuit is between a voltage source and switched a consumer and serves the limitation the current flowing between source and consumer; the output characteristics are used to limit the current of the transistors.

Die bekannte Anordnung kommt zwar mit ein oder zwei Tran sistoren aus, jedoch müssen dafür mehrere Nachteile in Kauf genommen werden: Das Einsetzen der Strombegrenzung bzw. der maximale zu lässige Strom ist wegen der Exemplarstreuung der Tran sistoren nur unscharf definiert. Bei Kurzschluß auf der Verbraucherseite fällt die gesamte Spannung der Span nungsquelle über der Drain-Source oder der Kollektor- Emitter-Strecke des Transistors im Längszweig ab, ohne daß der Strom verringert wird. Dieser Sachverhalt führt zu hohen Verlusten im Transistor, der daher in den meisten Anwendungsfällen als Leistungstransistor ausge führt sein muß.The known arrangement comes with one or two oils sistors, but there are several disadvantages Purchase can be made: The onset of the current limit or the maximum too casual electricity is due to the specimen scatter of the Tran only defocused. In the event of a short circuit on the On the consumer side, the entire voltage of the chip drops voltage source above the drain source or the collector Emitter path of the transistor in the longitudinal branch without that the current is reduced. This fact leads too high losses in the transistor, which therefore in the most applications as a power transistor must be leads.

Auch aus der DD-PS 1 45 325 ist ein Vierpol zur Strombe grenzung bekannt, der zwei npn-Transistoren, mehrere Wi derstände und eine Zenerdiode enthält. Der Vierpol ist eingangsseitig an einer Versorgungsspannungsquelle und ausgangsseitig an einen Verbrauchswiderstand angeschlos sen. Die Wirkungsweise dieser Anordnung besteht darin, daß der Strom durch den Verbraucherwiderstand bei Errei chen eines Maximalwertes diesen Wert solange beibehält, bis die Ursachen entfallen, die den Strom auf den Maxi malwert haben ansteigen lassen. Nachteilig ist, daß im Falle einer Überlast (Überlast bedeutet das Absinken des Verbraucherwiderstandes unter einen kritischen Wert) er hebliche Verluste im Transistor des Längszweiges ent stehen. Die Verluste an diesem Transistor sind am größ ten, wenn der Ausgang der Schaltung kurzgeschlossen wird. Schließlich beträgt - wegen der Ansteuerung des Transistors im Längszweig - der Spannungsabfall zwischen Eingang und Ausgang des bekannten Vierpols mehr als 0,6 Volt.DD-PS 1 45 325 also has a four-pole connection to the power supply known limit of two npn transistors, several Wi which contains resistors and a Zener diode. The four pole is on the input side at a supply voltage source and connected to a consumption resistor on the output side sen. The operation of this arrangement is that the current through the consumer resistance when Errei a maximum value maintains this value as long as until the causes no longer apply, which are the current on the Maxi have increased the value of the painting. The disadvantage is that in In the event of an overload (overload means that the Consumer resistance below a critical value) he significant losses in the transistor of the series branch ent stand. The losses on this transistor are greatest ten when the output of the circuit is shorted becomes. Finally - because of the activation of the Transistor in the series branch - the voltage drop between Input and output of the well-known four-pole more than 0.6 volts.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Vierpol der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem sich jede maximal zulässige Stromstärke mit hoher Genauigkeit ein stellen läßt, der sich durch geringe Verluste in seinem Längstransistor auszeichnet, sobald die Verbraucherseite kurzgeschlossen wird, und bei dem der Spannungsabfall zwischen Eingang und Ausgang unter 0,6 Volt liegen kann.The invention has for its object a four-pole of the type mentioned at the beginning, with which each maximum permissible current with high accuracy can be put, who can by small losses in his Series transistor is distinguished as soon as the consumer side is short-circuited, and in which the voltage drop between input and output can be below 0.6 volts.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst,
daß eine Serienschal tung aus dem zweiten steuerbaren Widerstand und einem zweiten ohmschen Widerstand eingangsseitig in einem Quer zweig des Vierpols liegt,
daß der Verbindungspunkt dieser Serienschaltung mit dem Steuereingang des ersten steuerbaren Widerstandes verbun den ist,
daß - vom Eingang her gesehen - nach dem Querzweig als erstes Bauelement im Längszweig der erste ohmsche Wider stand folgt,
daß ein ohmscher Spannungsteiler parallel zum ersten steuerbaren Widerstand im Längszweig geschaltet ist und
daß der Abgriff des Spannungsteilers mit dem Steuerein gang des zweiten steuerbaren Widerstandes verbunden ist.This task is solved by
that a series circuit device from the second controllable resistor and a second ohmic resistor on the input side lies in a shunt arm of the four-pole circuit,
that the connection point of this series circuit is connected to the control input of the first controllable resistor,
that - seen from the entrance - after the transverse branch as the first component in the longitudinal branch, the first ohmic resistance followed,
that an ohmic voltage divider is connected in parallel to the first controllable resistor in the series branch and
that the tap of the voltage divider is connected to the Steuerein input of the second controllable resistor.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist im Unteranspruch angegeben.An advantageous embodiment is in the subclaim specified.

Anhand der Figuren soll ein bevorzugtes Ausführungsbei spiel der Erfindung näher erläutert werden.Based on the figures, a preferred embodiment should be game of the invention will be explained in more detail.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäßen Vierpol und Fig. 1 shows a four-pole and according to the invention

Fig. 2 die Strom-Spannungs-Kennlinie des erfindungsge mäßen Vierpoles auf der Verbraucherseite. Fig. 2 shows the current-voltage characteristic of the four pole according to the invention on the consumer side.

Im Beispiel nach der Fig. 1 beträgt die Eingangsspannung UE des Vierpols etwa 13 V und die Ausgangsspannung UA liegt geringfügig darunter, nämlich bei 12,5 V. Im Längs zweig des Vierpoles liegt ein Meßwiderstand R 1 und die Kollektor-Emitter-Strecke eines npn-Transistors T 1. Der Widerstandswert des Widerstandes R 1 beträgt 1,21 Ω.In the example according to FIG. 1, the input voltage UE of the four-pole system is approximately 13 V and the output voltage UA is slightly below it, namely 12.5 V. In the longitudinal branch of the four-pole system there is a measuring resistor R 1 and the collector-emitter path of an npn Transistor T 1 . The resistance value of the resistor R 1 is 1.21 Ω.

Die Basis des Transistors T 1 ist über einen Basiswider stand R 4 zu 750 Ω mit dem unteren Längszweig des Vierpo les verbunden. Parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T 1 liegt ein ohmscher Spannungsteiler mit den Widerständen R 2 und R 3; die Widerstandswerte sind 90,9 Ω bzw. 1,87 kΩ.The base of transistor T 1 is connected via a base resistor R 4 to 750 Ω with the lower longitudinal branch of the Vierpo les. Parallel to the collector-emitter path of transistor T 1 is an ohmic voltage divider with resistors R 2 and R 3 ; the resistance values are 90.9 Ω and 1.87 kΩ.

Der Abgriff des Spannungteilers ist mit der Basis eines weiteren npn-Transistors T 2 verbunden, in dessen Basis- Emitter-Kreis der Meßwiderstand R 1 liegt und dessen Kol lektor mit der Basis des Transistors T 1 verbunden ist. Der obere Längszweig des Vierpoles nach Fig. 1 liegt auf höherem Potential als der untere.The tap of the voltage divider is connected to the base of a further npn transistor T 2 , in whose base-emitter circuit the measuring resistor R 1 is located and the collector of which is connected to the base of the transistor T 1 . The upper longitudinal branch of the four-pole system according to FIG. 1 has a higher potential than the lower one.

Beim Anlegen der Spannung UE und bei einem Ausgangsstrom IA unter 450 mA ist der Transistor T 1 geöffnet und der Transistor T 2 gesperrt. Steigt der Ausgangsstrom bis auf 450 mA an, so wächst die über dem Meßwiderstand R 1 ab fallende Spannung so weit an, daß die Kollektor-Emitter- Strecke des Transistors T 2 langsam leitend wird. Dadurch entsteht eine Stromverzweigung für den Basisstrom des Transistors T 1; ein Teil des bisherigen Basisstromes fließt über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T 2. Als Folge davon erhöht sich der Widerstand der Kol lektor-Emitter-Strecke des Transistors T 1, und nennens werte Anteile des Ausgangsstromes fließen über den Spannungsteiler R 2, R 3. Die Summe am Meßwiderstand R 1 und am Widerstand R 2 abfallenden Spannungen halten nun den Transistor T 2 geöffnet; aus diesem Grunde ergibt sich eine rückläufige Kennlinie, wie Fig. 2 zeigt. Bei einem Ausgangsstrom von 450 mA - dieser Wert ist durch die Be messung des Meßwiderstandes R 1 festgelegt - fallen Aus gangsstrom IA und Ausgangsspannung UA. Die Stärke des Ab falls ist durch die Bemessung der Widerstände R 2 und R 3 bestimmt. Durch die rückläufig Kennlinie wird die Ver lustleistung z. B. im Falle eines Kurzschlusses auf der Verbraucherseite erheblich reduziert; außerdem braucht der Transistor T 1 im vorliegenden Fall kein Leistungs transistor zu sein.When the voltage UE is applied and the output current IA is below 450 mA, the transistor T 1 is open and the transistor T 2 is blocked. If the output current rises to 450 mA, the voltage across the measuring resistor R 1 drops from the voltage drop so far that the collector-emitter path of the transistor T 2 slowly becomes conductive. This creates a current branch for the base current of the transistor T 1 ; part of the previous base current flows through the collector-emitter path of transistor T 2 . As a result, the resistance of the collector-emitter path of the transistor T 1 increases , and noteworthy portions of the output current flow through the voltage divider R 2 , R 3 . The sum of the voltages across the measuring resistor R 1 and across the resistor R 2 now keep the transistor T 2 open; for this reason there is a declining characteristic, as shown in FIG. 2. With an output current of 450 mA - this value is determined by the measurement of the measuring resistor R 1 - fall from output current IA and output voltage UA . The strength of the case is determined by the design of the resistors R 2 and R 3 . Due to the declining characteristic curve, the power loss is reduced. B. significantly reduced in the event of a short circuit on the consumer side; in addition, the transistor T 1 need not be a power transistor in the present case.

Claims

1. Four-pole for current limitation, in which a transistor is the first controllable resistor in series with a first ohmic resistor in a longitudinal branch of the four-pole and with a second controllable resistor, through which the resistance of the first controllable resistor is increased when the current by the first controllable resistance exceeds a limit value, characterized in that
that a series circuit comprising the second controllable resistor (T 2 ) and a second ohmic resistor (R 4 ) is located on the input side in a shunt arm of the four-pole circuit,
that the connection point of this series connection is connected to the control input of the first controllable resistor (T 1 ),
that - seen from the entrance - after the cross branch as the first component in the longitudinal branch the first resistive resistor (R 1 ) follows,
that an ohmic voltage divider (R 2 , R 3 ) is switched in parallel to the first controllable resistor in the longitudinal branch (T 1 ) and that the tap of the voltage divider (R 2 , R 3 ) with the control input of the second controllable resistor (T 2 ) connected is.

2. Quadrupole according to claim 1, characterized in that the second controllable resistor is a bipolar transistor (T 2 ), in the base-emitter circuit of which the first ohmic resistor (R 1 ) lies and whose collector is connected to the Base of the transistor (T 1 ) is connected in the longitudinal branch.