DE3705177A1

DE3705177A1 - Elektronische sicherung

Info

Publication number: DE3705177A1
Application number: DE19873705177
Authority: DE
Inventors: Martin Feldtkeller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1987-02-06
Filing date: 1987-02-18
Publication date: 1987-06-25

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Sicherung zur schnel len Unterbrechung eines Stromkreises bei Überströmen.

Bei der Entwicklung elektronischer Schaltungen kommt es häufig vor, daß aufgrund eines Fehlers über ein Halbleiterbauelement ein unzulässig hoher Strom fließt und dieses dabei zerstört wird.

Es ist deswegen üblich, Labornetzgeräte mit einer Strombegren zung oder einer elektronischen Sicherung auszustatten, die bei richtiger Einstellung die angeschlossene Schaltung bei Fehlern vor der Zerstörung bewahren kann.

In vielen Fällen, z. B. bei der Entwicklung von Schaltnetzteilen, ist die Verwendung eines Labornetzgerätes nicht möglich oder nicht sinnvoll. Der Stromkreis ist hier nur durch die für den Normalbetrieb vorgesehene Schmelzsicherung abgesichert, die aufgrund ihrer Trägheit erst durchbrennt, wenn das abzusichern de Halbleiterbauelement bereits zerstört ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine elektronische Sicherung zur schnellen Unterbrechung des Stromkreises bei Überströmen anzugeben, die sich ohne Eingriff in den Versuchsaufbau anstel le einer Schmelzsicherung einsetzen läßt, die keine zusätzliche Stromversorgung benötigt und im Normalbetrieb das ohm′sche Ver halten einer Schmelzsicherung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem zu überwachenden Stromkreis eine Reihenschaltung der Drain- Source-Strecke eines Leistungs-MOSFET′s mit einem Widerstand angeordnet ist, daß das Gate des Leistungs-MOSFET′s über einen Widerstand mit der Spannung einer Batterie beaufschlagt wird, daß parallel zum Widerstand der Reihenschaltung die Zündstrecke eines Thyristors angeordnet ist, und daß die Anode des Thyri stors an das Gate des Leistungs-MOSFET′s geführt ist.

In vorteilhafter Weise ist der Thyristor mit einer Schalttaste überbrückbar.

Weiterhin ist es zweckmäßig, daß in der Gateleitung des Thyri stors ein Schutzwiderstand liegt.

Die Vorteile des Gegenstandes der Erfindung werden anhand der folgenden Ausführungsbeispiele erläutert.

In der dazugehörenden Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild und

Fig. 2 eine bevorzugte Ausführungsform.

Nach Fig. 1 ist in den zu überwachenden Stromkreis I _L die Reihen schaltung eines Leistungs-MOSFET′s Tr und eines Widerstandes R 1 gelegt. Parallel zum Widerstand ist die Zündstrecke eines Thyri stors Th geschaltet, in dessen Gateleitung ein Schutzwiderstand R 2 angeordnet ist. Das Gate des Leistungs-MOSFET′s Tr wird über einen weiteren Widerstand R 3 mit der Spannung einer Batterie Batt beaufschlagt. Der Thyristor Th ist durch eine Schalttaste Ta überbrückbar.

Im Normalzustand (Sicherung leitet) sperrt der Thyristor Th. Über den Widerstand R 3 liegt die Batteriespannung am Gate des Leistungs-MOSFET′s Tr an, wobei die Batterie Batt nur durch Leckströme entladen wird. Da der Leistungs-MOSFET leitet, kann der Laststrom I _L über den Transistor Tr und den Widerstand R 1 fließen.

R 1 ist so dimensioniert, daß bei Überschreiten des Nennstromes am Widerstand R 1 ein Spannungsabfall entsteht, der ausreicht, den Thyristor Th zu zünden. Hierbei schließt der Thyristor Th die Gatespannung des Transistors Tr kurz, wodurch der Strom kreis I _L unterbrochen wird.

Die Sicherung verharrt nun im gesperrten Zustand, bis der Thyristor Th durch Drücken der Tasten Ta gelöscht wird.

Danach ist die elektronische Sicherung wieder betriebsbereit.

In der Fig. 2 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer elek tronischen Sicherung für Gleichstromkreise bis 400 V dargestellt, die für Stromstärken von 1,7 A, 3,5 A, 7 A und 14 A umschaltbar ist.

Der Widerstand R 1 nach dem in der Fig. 1 dargestellten Prinzip schaltbild ist hierzu auf vier Einzelwiderstände R 1₁, R 1₂, R 1₃ und R 1₄ aufgeteilt. Mittels des Umschalters S können die ein zelnen Teilwiderstände zugeschaltet werden und hiermit Gleich stromkreise unterschiedlicher Stromstärken abgesichert werden.

Zum Schutz der Schaltung und der darin angeordneten Bauelemente enthält das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 eine Reihe von Schutz dioden D 1, D 2, D 3, D 4, Z 1, Z 2, Z 3 und einen zusätzlichen Wider stand R 4.

Die Leuchtdiode LED, die mit einem weiteren Widerstand R 5 in Reihe geschaltet ist, zeigt an, wann die elektronische Siche rung angesprochen hat und der Stromkreis unterbrochen ist.

Der Kondensator C 1 dient zur Begrenzung der Spannungsanstiegs geschwindigkeit nach Ansprechen der Sicherung, und mit dem Kon densator C 2 ist eine Verzögerung der Ansprechgeschwindigkeit einstellbar.

Claims

1. Elektronische Sicherung zur schnellen Unterbrechung eines Stromkreises bei Überströmen, dadurch gekenn zeichnet, daß in dem zu überwachenden Stromkreis eine Reihenschaltung der Drain-Source-Strecke eines Leistungs- MOSFET′s (Tr) mit einem Widerstand (R 1) angeordnet ist, daß das Gate des Leistungs-MOSFET′s (Tr) über einen Widerstand (R 3) mit der Spannung einer Batterie (Batt) beaufschlagt wird, daß parallel zum Widerstand (R 1) der Reihenschaltung die Zünd strecke eines Thyristors (Th) angeordnet ist, und daß die Anode des Thyristors (Th) an das Gate des Leistungs-MOSFET′s (Tr) geführt ist.

2. Elektronische Sicherung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Thyristor (Th) mit ei ner Schalttaste (Ta) überbrückbar ist.

3. Elektronische Sicherung nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß in der Gatelei tung des Thyristors (Th) ein Schutzwiderstand (R 2) liegt.