DE3701799A1 - Kurzschlusssicherer elektronischer schalter - Google Patents
Kurzschlusssicherer elektronischer schalterInfo
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- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
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- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0826—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in bipolar transistor switches
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- H—ELECTRICITY
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- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
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- H03K17/795—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling bipolar transistors
- H03K17/7955—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling bipolar transistors using phototransistors
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- Electronic Switches (AREA)
Description
In Anlagen der Fertigungs- und Verfahrenstechnik, z. B. Pro
zeßsteueranlagen, werden als Schalter dienende Transistor-
Leistungsendstufen zum Schalten von Verbrauchern, z. B. Lam
pen oder Relais, verwendet. Da oft eine Vielzahl von solchen
Schaltern eingesetzt ist und diese zudem über lange Ausgangs
leitungen mit den zu betätigenden Elementen verbunden sind,
ist die Wahrscheinlichkeit groß, daß Kurzschlüsse in den Aus
gängen der Schalter auftreten.
Aus der DE-PS 22 13 921 ist ein Schaltersystem bekannt, das
je Schalter ein Koinzidenzglied enthält, dessen einen Eingang
das den Schalter steuernde Eingangssignal zugeführt ist und
dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang des jeweiligen Schal
ters verbunden ist und das im Falle einer Überlast des
Schalters das Sperren des Ausgangstransistors bewirkt. Den
zweiten Eingängen der Koinzidenzglieder sind ferner Impulse
mit kleinem Puls-Pausen-Verhältnis zugeführt. Im Falle eines
Kurzschlusses im Lastkreis wird die Ausgangsspannung nur
während der Dauer der Impulse auf den Ausgang geschaltet.
Häufig müssen solche Schalter potentialfrei betrieben werden,
z. B. wenn Anlagenteile mit den Verbrauchern auf einem ande
ren Potential liegen als die steuernden Anlagenteile. Dabei
tritt die Schwierigkeit auf, daß in geschaltetem Zustand des
Schalters die mit diesem verbundenen Bauelemente nur eine
kleine Betriebsspannung von z. B. 1 V erhalten, so daß sie
in nicht genau spezifizierten Arbeitsbereichen betrieben
werden müssen. Eine worst-case-Dimensionierung ist nicht
möglich.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen
kurzschlußsicheren Schalter der im Oberbegriff des Anspruchs 1
angegebenen Art zu schaffen, der zum Schalten von Strömen in
potentialfreien Stromkreisen geeignet und zuverlässig gegen
Kurzschlüsse gesichert ist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den im kennzeichnenden
Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
Die Erfindung beruht somit darauf, daß die Kurzschlußmeldung
von der potentialfreien auf die potentialgebundene Seite
übertragen und dort verarbeitet wird. Da auf der potential
gebundenen Seite eine ausreichende Spannung zur Verfügung
steht, können die Bauelemente so dimensioniert und betrieben
werden, daß bei Kurzschluß ein zuverlässiges Abschalten und
Wiedereinschalten, auch im worst-case-Fall, erreicht wird.
Anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel der Er
findung dargestellt ist, werden im folgenden Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung näher beschrieben und er
läutert.
Mit V 1 ist ein Schalttransistor bezeichnet, der den Strom
durch eine Last RV aus einer potentialfreien Spannungsquelle
SQ schaltet. Die Steuersignale für den Schalter sind einem
Eingang E zugeführt, der mit dem einen Eingang eines Koinzi
denzgliedes, im Ausführungsbeispiel ein UND-Glied U, verbun
den ist. An dessen zweiten Eingang ist eine bistabile Kipp
stufe BK angeschlossen, deren Eingang S Taktimpulse von einem
Taktgeber TG zugeführt sind. An das UND-Glied U ist ein Opto
koppler Hl angeschlossen, der, wenn die UND-Bedingung am Ein
gang des UND-Gliedes U erfüllt ist, einen Treibertransistor
V 4 aufsteuert, der seinerseits den Schalttransistor V 1 in den
Durchlaßzustand schaltet.
In Reihe zum Schalttransistor V 1 liegt ein Strommeßwiderstand
R 1, dem die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors V 2 paral
lelgeschaltet ist. Übersteigt der Laststrom einen einstell
baren Wert, wird der Transistor V 2 geöffnet, und sein Kollek
torstrom fließt durch einen zweiten Optokoppler H 2. An ihn
ist ein Verzögerungsglied VZ mit einer Verzögerungszeit t
angeschlossen, dessen Ausgang mit dem Eingang R der bista
bilen Kippstufe BK verbunden ist. Bei Auftreten eines Kurz
schlusses im Lastkreis des Transistors V 1 wird daher nach
der Zeit t die Kippstufe BK zurückgesetzt und damit das UND-
Glied U gesperrt, so daß der Schalttransistor V 1 Sperrsignal
erhält. Mit dem nächsten Impuls des Taktgebers TG wird die
Kippstufe BK wieder gesetzt und, wenn das Steuersignal noch
anliegt, der Transistor V 1 in den Durchlaßzustand geschaltet.
Besteht der Kurzschluß noch, wird die Kippstufe nach der
Zeit t wieder zurückgesetzt. Da das Verzögerungsglied VZ, die
Kippstufe BK und das UND-Glied U auf der potentialgebundenen
Seite angeordnet sind und daher mit einer üblichen Spannung
von z. B. 5 V versorgt werden, können die Arbeitspunkte exakt
eingestellt werden, so daß auch die Verzögerungszeit t und
die Periodendauer des Taktgebers TG in weiten Grenzen einge
stellt und den jeweiligen Erfordernissen des Schalters opti
mal angepaßt werden können. Die Verzögerungszeit t des Verzö
gerungsgliedes VZ muß z. B. im Falle einer Last, die eine
Einschaltstromspitze bewirkt, z. B. einer Glühlampe, so be
messen sein, daß am Ende der Verzögerungszeit der Laststrom
auf den Nennwert abgesunken ist. Andererseits darf aber im
Falle eines Kurzschlusses die mittlere Verlustleistung nicht
zu einer Gefährdung des Transistors V 1 führen. Die maximale
mittlere Verlustleistung kann durch das Verhältnis der Ver
zögerungszeit t zu Periodendauer der Impulse des Taktgebers
TG eingestellt werden.
Damit der Transistor V 1 während der Verzögerungszeit t nicht
überlastet wird, ist eine Strombegrenzung vorgesehen. Hierzu
wird ein Transistor V 3 über einen Spannungsteiler R 2, R 3 mit
der am Strommeßwiderstand R 1 abfallenden Spannung angesteuert.
Überschreitet diese Spannung einen vorgegebenen Wert, der
größer ist als der, bei dem der Transistor V 2 durchgesteuert
wird, erhält mit zunehmendem Spannungsabfall der Treibertran
sistor V 4 und damit der Schalttransistor V 5 zunehmend
Sperrsignal.
Claims (4)
1. Kurzschlußsicherer elektronischer Schalter
- - mit einer Schalteinrichtung (V 1, V 4) zum Schalten eines Laststromes in Abhängigkeit eines Steuersignals,
- - mit einer Überwachungseinrichtung (R 1, V 2) zum Überwachen des Laststromes auf Überschreiten eines Grenzwertes,
- - mit einer Verknüpfungseinrichtung (BK, U) zum logischen Verknüpfen des Steuersignals mit dem Ausgangssignal der Überwachungseinrichtung und eines Taktgebers (TG), derart, daß die Schalteinrichtung (V 1) den Laststrom sperrt, wenn die Überwachungseinrichtung einen den Grenzwert überschrei tenden Laststrom feststellt, und daß sie den Laststrom bei Auftreten eines Taktimpulses durchschaltet, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Verknüpfungseinrichtung (BK, U) und die Schalteinrichtung (V 1, V 4) sowie zwischen die Überwachungseinrichtung (R 1, V 2) und die Verknüpfungseinrichtung jeweils ein Optokoppler (H 1, H 2) geschaltet ist.
2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Verknüpfungseinrichtung eine
bistabile Kippstufe (BK) enthält, deren Setzeingang (S) die
Taktimpulse zugeführt sind, dessen Rücksetzeingang (R) die
Ausgangsimpulse des zweiten Optokopplers (H 2) über ein Ver
zögerungsglied (VZ) zugeführt sind und deren Ausgang mit dem
einen Eingang eines Koinzidenzgliedes (U) verbunden ist,
dessen zweitem Eingang das Steuersignal zugeführt ist und an
das der erste Optokoppler (H 1) angeschlossen ist.
3. Schalter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Überwachungseinrichtung
einen im Laststromkreis liegenden Strommeßwiderstand (R 1)
enthält, dem die Basis-Emitter-Strecke eines Transistors (V 2)
parallelgeschaltet ist, in dessen Kollektorkreis der zweite
Optokoppler (H 2) geschaltet ist.
4. Schalter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Abschalteinrichtung
einen Laststrombegrenzer (R 2, R 3, V 3) enthält.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873701799 DE3701799A1 (de) | 1987-01-22 | 1987-01-22 | Kurzschlusssicherer elektronischer schalter |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873701799 DE3701799A1 (de) | 1987-01-22 | 1987-01-22 | Kurzschlusssicherer elektronischer schalter |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3701799A1 true DE3701799A1 (de) | 1988-08-04 |
DE3701799C2 DE3701799C2 (de) | 1993-09-09 |
Family
ID=6319313
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873701799 Granted DE3701799A1 (de) | 1987-01-22 | 1987-01-22 | Kurzschlusssicherer elektronischer schalter |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3701799A1 (de) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4034718A1 (de) * | 1990-11-01 | 1992-05-14 | Luetze Gmbh Co F | Schaltungsanordnung |
DE19626129A1 (de) * | 1996-06-28 | 1998-01-02 | Elan Schaltelemente Gmbh | Sicherheitsschaltung |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2360678A1 (de) * | 1973-12-05 | 1975-06-19 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur kurzschlussund ueberlastsicherung eines leistungsschaltkreises |
DE3513883A1 (de) * | 1985-04-17 | 1986-10-23 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Elektronischer schalter mit mindestens einem optokoppler |
US4631623A (en) * | 1983-12-06 | 1986-12-23 | La Telemecanique Electrique | DC power control circuit with status reporting and protection against overloads and short circuits |
-
1987
- 1987-01-22 DE DE19873701799 patent/DE3701799A1/de active Granted
Patent Citations (3)
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DE2360678A1 (de) * | 1973-12-05 | 1975-06-19 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur kurzschlussund ueberlastsicherung eines leistungsschaltkreises |
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DE19626129C2 (de) * | 1996-06-28 | 2000-03-02 | Elan Schaltelemente Gmbh & Co | Sicherheitsschaltung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3701799C2 (de) | 1993-09-09 |
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Legal Events
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D2 | Grant after examination | ||
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