DE3823922C2 - - Google Patents

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Thales Avionics SAS
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Crouzet SA
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02HEMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H9/00Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
    • H02H9/001Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection limiting speed of change of electric quantities, e.g. soft switching on or off

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  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Electronic Switches (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Schaltvor­ richtung mit Leistungsüberwachung und integrierter Absi­ cherung für elektrische Schaltkreise nach dem Oberbe­ griff des Anspruchs 1, wie sie aus der DE 35 15 133 A1, der DE 34 45 340 A1 sowie der Literaturstelle "Advances in Solid State Switchgear Technology for Large Space Power Systems (NASA Technical Memorandum 83652), 1984, vorbekannt sind.The invention relates to an electronic Schaltvor direction with performance monitoring and integrated Absi Protection for electrical circuits according to the Oberbe handle of claim 1, as described in DE 35 15 133 A1, DE 34 45 340 A1 and the literature "Advances in Solid State Switchgear Technology for Large Space Power Systems (NASA Technical Memorandum 83652), 1984, are known.

Bei diesen bekannten Schaltvorrichtungen, wie sie in Fig. 1 beispielhaft dargestellt ist, wird das Schließen und Öffnen des zu schützenden elektrischen Schaltkreises von einem Halbleiter, wie einem Leitungstransistor TR oder einem Feldeffekttransistor (MOS) vorgenommen. Diese Funktion wird von einem äußeren elektrischen Signal mit geringer Leistung gesteuert, das entweder gesetzt ist oder nicht, wie in einer einfachen EIN/AUS-Steuerung.In these known switching devices, as exemplified in FIG. 1, the closing and opening of the electrical circuit to be protected is carried out by a semiconductor, such as a line transistor TR or a field effect transistor (MOS). This function is controlled by an external low power electrical signal that is either set or not, as in a simple ON / OFF control.

Die aus einem Shunt und einem Verstärker A1 bestehende Strommeßschaltung stellt von einem Transistor TR gesteuert, die Begrenzung des Betriebsstromes sicher. Diese Begrenzung ist nötig, damit die Grenzen für den Strom durch den Transistor nicht überschritten werden, wenn die maximal zulässige Dauerlast eine gewisse Zeit lang überschritten wird, wobei die maximal zulässige Dauer­ last im wesentlichen von der Leistungscharakteristik des Transistors bestimmt ist. Das ist die Abschaltfunktion des Schalters.The current measuring circuit consisting of a shunt and an amplifier A 1 , controlled by a transistor TR, ensures the limitation of the operating current. This limitation is necessary so that the limits for the current through the transistor are not exceeded when the maximum permissible continuous load is exceeded for a certain time, the maximum permissible continuous load being essentially determined by the performance characteristics of the transistor. This is the switch off function.

Ein Integrator IT verleiht der Vorrichtung Trägheit, um unerwünschte Abschaltungen zu vermeiden. Bei dem beschriebenen Aufbau ergibt sich zum ersten das Problem, daß der Schalttransistor während der Strombegrenzung extremer thermischer Belastung ausgesetzt ist. Die von dem Transistor TR aufgenommene Leistung kann die Schaltleistung erreichen, wenn der Verbraucher kurzgeschlossen ist. Es bestehen zwei Möglichkeiten, die Zerstörung des Transistors TR zu verhindern: die Dauer der Steuerphasen des Stroms vor dem Abschalten kann begrenzt oder der Transistor TR kann überdimensioniert werden.An integrator IT imparts inertia to the device to avoid unwanted shutdowns. In which described structure, the problem arises first, that the switching transistor during the current limitation extreme thermal stress  is exposed. The picked up by the transistor TR Power can reach the switching power if the consumer is short-circuited. There are two ways of destroying the transistor Prevent TR: the duration of the tax phases of the Current before switching off can be limited or the Transistor TR can be oversized.

Wenn die Zeit vor dem Abschalten zu kurz ist, wird ein Schalter dieser Art für motorische und kapazitive Lasten unbrauchbar. Die Lasten nehmen nämlich für einige Millisekunden einen Strom auf, der zwei- bis fünfmal größer als ihr Nennstrom ist.If the time before switching off is too short, a switch of this kind for motor and capacitive Loads unusable. The burdens take for a few milliseconds of current that up to five times their nominal current.

Die Überdimensionierung des Transistors TR ist problematisch, weil Transistoren mit großen Leistungen sehr teuer sind, insbesondere in MOS-Technik. Eine Parallelschaltung mehrerer Transistoren mit geringer Leistung ist ausgeschlossen, weil die lineare Steuerung dies verbietet.The oversizing of the transistor TR is problematic because transistors with large powers are very expensive, especially in MOS technology. A Parallel connection of several transistors with less Performance is excluded because of the linear control this prohibits.

Der Grund dafür liegt in der Streuung der Charak­ teristika der Transistoren.The reason for this is the spread of the Charak teristics of the transistors.

Das zweite Problem besteht in der Schwierigkeit, daß der zu steuernde Schaltkreis progressiv geöffnet und geschlossen wird, um Überspannungen und Überströme erzeugende Spannungs- und Stromsprünge zu begrenzen. Zur Lösung des ersten Problems hat man sehr schnelle Übergänge (Sprünge) erzeugt, was der Forderung der langsamen Schaltung widerspricht. Um die Über­ spannungen und Überströme zu begrenzen, griff man auf Hilfsschaltungen für die Umschaltung zurück.The second problem is the difficulty that the circuit to be controlled opens progressively and is closed to overvoltages and overcurrents limit generating voltage and current jumps. The first problem is solved very quickly Transitions (jumps) generated what the requirement contradicts the slow switching. To the About to limit tensions and overcurrents back to auxiliary circuits for switching.

Ein weiteres Problem liegt in der Stromregelung. Die Anordnung von Transistor TR, Shunt Sh und Ver­ stärker A1 stellen eine Regelung dar. Diese Regelung hat eine beschränkte Stabilität und beschränkte Antwortzeiten, welche einen sehr schnellen Verstärker in dem Bereich von 50 V/ms erforderlich machen.Another problem is the current control. The arrangement of transistor TR, shunt Sh and amplifier A 1 represents a control. This control has a limited stability and limited response times, which make a very fast amplifier in the range of 50 V / ms necessary.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die be­ schriebenen Nachteile zu beseitigen.The invention is based, to be to eliminate written disadvantages.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe wird erfindungs­ gemäß eine elektronische Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 vorgeschlagen.To solve the problem is fiction according to an electronic switching device Claim 1 proposed.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen unter Schutz gestellt.Advantageous refinements of the inventive concept are protected in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Schaltvorrichtung vereinigt folgende Funktionen:The switching device according to the invention combines following functions:

  • - Schließen und Öffnen eines elektrischen Schalt­ kreises,- Closing and opening an electrical switch circle,
  • - Regeln und Begrenzen des Stroms,- regulation and limitation of the current,
  • - Gesteuertes und zeitlich abgestimmtes Abschalten.- Controlled and timed shutdown.

Das Öffnen und Schließen wird mittels einer Anordnung von Transistoren TR1 bis TRn in Parallelschaltung vorgenommen.The opening and closing is carried out by means of an arrangement of transistors TR 1 to TR n in parallel.

Die Benennung der Transistoren weist auf den Typ der Halbleiter, wie Leitungstransistoren, MOS-Schalt­ kreise, Thyristoren, Triacs und GTO-Thyristoren hin. Die Auswahl hängt von der Art des zu überwachenden Stromes (Gleichstrom oder Wechselstrom) und der zu steuernden Leistung ab. Die Strombegrenzung wird von Widerständen R1 bis Rn wahrgenommen. Die Widerstände können beträchtliche Überlasten in sehr kurzen Zeiten absorbieren. Um die Widerstände vor Zerstörung zu bewahren, wird die entnommene Wärme mittels einer herkömmlichen Kühleinrichtung abgeführt. Die Widerstände liegen in Serie mit den beschriebenen Transistoren. Sie sind so dimensio­ niert, daß der Strom auch dann unterhalb des Zer­ störungsstroms des Transistors in jeder der Anordnungen liegt, wenn der Verbraucher kurzgeschlossen ist.The naming of the transistors indicates the type of semiconductors, such as line transistors, MOS circuits, thyristors, triacs and GTO thyristors. The selection depends on the type of current to be monitored (direct current or alternating current) and the power to be controlled. The current limitation is perceived by resistors R 1 to R n . The resistors can absorb significant overloads in very short times. In order to prevent the resistors from being destroyed, the heat removed is dissipated using a conventional cooling device. The resistors are in series with the transistors described. They are so dimensioned that the current is below the interference current of the transistor in each of the arrangements even when the consumer is short-circuited.

Ein elektronischer Reihenfolgenschalter stellt sicher, daß die Anordnungen "Widerstand-Transistor" nacheinander unter Zuhilfenahme geeigneter Mittel den Strom durch die Schaltung messen.An electronic sequence switch provides sure that the arrangements "resistor transistor" successively with the help of suitable means measure the current through the circuit.

Für Gleichstrom in der elektrischen Schaltung sind die Halbleiterschalter (Leitungstransistoren oder MOS-Transistoren) in Serie mit den Widerständen verschaltet und die Mittel zum Messen des Stroms durch die Schaltung werden von einem Shunt mit einem Spannungsvergleicher gebildet.For direct current in the electrical circuit the semiconductor switches (line transistors or MOS transistors) in series with the resistors interconnected and the means for measuring the current through the circuit are using a shunt formed a voltage comparator.

Für Wechselstrom in der elektrischen Schaltung sind die Halbleiterschalter bidirektionale Schalter, d. h. Triacs, gegensinnig verschaltete Transistoren oder gegensinnig verschaltete MOS-Schaltungen. In diesem Fall sind die Mittel zum Messen des Stroms durch die Schaltung von einem Stromwandler gebildet, der einem Vergleicher zugeordnet ist. Schließt man die äußere Steuerung des Schaltkreises, aktiviert in jedem Fall der Reihenfolgenschalter eine erste Schaltungsanordnung, und zwar diejenige mit dem größten Widerstand, dann eine zweite mit einem geringeren Widerstand usw. bis zur letzten Anordnung, die keinen Serienwiderstand hat und alle anderen Anordnungen kurzschließt, weil der in der Schaltung fließende Strom den der Last entsprechenden Nennstrom erreicht hat.For alternating current in the electrical circuit are the semiconductor switches bidirectional switches, d. H. Triacs, transistors connected in opposite directions or oppositely connected MOS circuits. In this case, the means for measuring the current formed by the circuit of a current transformer, which is assigned to a comparator. Closes to activate the external control of the circuit in any case the sequence switch a first Circuit arrangement, namely the one with the greatest resistance, then a second with one lower resistance etc. until the last arrangement, that has no series resistance and everyone else Arrangements shorts because of that in the circuit flowing current is the nominal current corresponding to the load has reached.

Die Schaltung stellt einen elektronischen Rheostaten dar, dessen Steigung von der Anzahl der parallel miteinander verschalteten Anordnungen und der Größe der Widerstände abhängt.The circuit provides an electronic rheostat represents its slope from the number of parallel  interconnected arrangements and size which depends on resistances.

Ist die Anzahl der Anordnungen groß, ist die Um­ schaltung moderat. Der Verlauf der Steigung kann mittels Widerständen mit unterschiedlichen Werten an die zu steuernde Last angepaßt werden. Das ist bei nicht linearen Lasten, wie beispielsweise Motoren, von Interesse.If the number of orders is large, the order is circuit moderate. The course of the slope can by means of resistors with different values be adapted to the load to be controlled. This is for non-linear loads, such as motors, of interest.

Ist die Anzahl der Widerstände klein, so ergibt sich der kleinste Widerstand und die Umschaltung erfolgt schlagartig. Dies ist der Fall bei linearen Lasten, wie Widerständen, und bei induktiven Lasten.If the number of resistors is small, the result is the smallest resistance and switching takes place suddenly. This is the case with linear Loads, such as resistors, and inductive loads.

Auf den Befehl "Schaltkreis öffnen" öffnet der Reihenfolgenschalter dementsprechend alle Anordnungen in umgekehrter Reihenfolge wie beim Schließen. Diese allmähliche Öffnung hat zum Ziel, die auf­ tretenden Schaltströme zu dämpfen und die Änderungen der elektrisch erzeugten Last zu begrenzen.With the command "Open circuit" the opens Sequence switches accordingly all arrangements in the reverse order of closing. The aim of this gradual opening is to open up damping switching currents and the changes limit the electrically generated load.

Wenn vor dem Befehl zum Schließen und während des Ruhezustands eine elektrische Überlast auftritt, steuert der Stromdetektor den Reihenfolgenschalter an, so daß dieser den letzten Schalter öffnet, welcher keinen Serienwiderstand hat. Somit wird der Strom in dem System wegen der Widerstände in den Schaltanordnungen begrenzt.If before the close command and during the Electrical overload occurs the current detector controls the sequence switch so that it opens the last switch, which has no series resistance. Thus the current in the system because of the resistances in limited the switching arrangements.

Wenn der Fehler weiterhin bestehen bleibt, öffnen alle Transistoren und der Schalter schaltet ab. Verschwindet der Fehler während der Begrenzungsphase, so schließt der Reihenfolgenschalter den letzten Schalter ohne Serienwiderstand wieder. If the error persists, open it all transistors and the switch turns off. If the error disappears during the limitation phase, so the sequence switch closes the last one Switch without series resistance again.  

Alle Überlastzustände sind möglich. Tritt vor dem Befehl zum Schließen des Schaltkreises eine Überlast auf (Anlassen eines Motors oder Laden eines Konden­ sators), beläßt der Reihenfolgenschalter die erste Anordnung TR1 bis TRn in leitendem Zustand. Anderen­ falls (die Überlast bleibt bestehen) geht der Schalter in den abgeschalteten Zustand über. Es sei darauf hingewiesen, daß die Bezugsspannung während der Anlaufphase von dem Reihenfolgenschalter gesteuert und gemäß einem Gesetz umgekehrt wird, das sich der Kennlinie des Anlassens von Motoren oder des Ladens von Kondensatoren annähert. Die Überlastströme folgen in annehmbarer Weise dieser Kennlinie und können für den Bruchteil einer Sekunde den drei- bis fünffachen Wert des Nennstromes annehmen.All overload conditions are possible. If an overload occurs before the command to close the circuit (starting an engine or charging a capacitor), the sequence switch leaves the first arrangement TR 1 to TR n in the conductive state. Otherwise (the overload remains) the switch goes into the switched off state. It should be noted that the reference voltage is controlled by the sequence switch during the start-up phase and is reversed in accordance with a law that approximates the characteristic of starting motors or charging capacitors. The overload currents acceptably follow this characteristic and can assume three to five times the value of the nominal current for a fraction of a second.

Im Betrieb wird die Eingangsspannung nicht durchge­ schaltet, wobei der Reihenfolgenschalter mittels eines Betriebsversorgungskreises (MST) diese Sperre einem EIN/AUS-Befehl angleicht; somit beseitigt dieser neuartige Aufbau die wesentlichen Nachteile des herkömmlichen Aufbaus.The input voltage is not passed through during operation switches, the sequence switch using of a company supply circuit (MST) this lock conforms to an ON / OFF command; thus eliminated this new structure has the main disadvantages of the conventional structure.

  • 1. Die Transistoren werden nicht thermisch belastet. Sie arbeiten ausschließlich in der Sättigung oder im Sperrbereich; die Verlustleistungen sind sehr gering, sie liegen im Bereich von einigen Watt. Die Arbeitsweise erlaubt einen Parallelbetrieb mehrerer Transistoren mit den entsprechenden Kostenvorteilen.1. The transistors are not thermally stressed. They only work in saturation or in the restricted area; the power losses are very low, they are in the range of a few watts. The way of working allows you Parallel operation of several transistors with the corresponding cost advantages.
  • 2. Die durch plötzliches Öffnen und Schließen ver­ ursachten Überspannungen und Überströme sind wegen der allmählichen Öffnungen und Schließungen unterdrückt. 2. The ver. By sudden opening and closing are caused by overvoltages and overcurrents because of the gradual openings and closings suppressed.  
  • 3. Der Kreis zur Überwachung und Ansteuerung der Transistoren muß keine besonderen Anforderungen bezüglich der Schnelligkeit und Stabilität erfüllen.3. The circuit for monitoring and controlling the Transistors have no special requirements in terms of speed and stability.

Nachstehend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die Zeichnungen mit weiteren Einzelheiten näher erläutert.The present invention is more preferred below Embodiments with reference to the Drawings explained in more detail with further details.

Dabei zeigen:Show:

Fig. 1 eine herkömmliche elektronische Schaltvor­ richtung; Fig. 1 shows a conventional electronic Schaltvor direction;

Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel der erfindungs­ gemäßen Schaltvorrichtung für einen Gleich­ stromkreis; Fig. 2 shows an embodiment of the switching device according to the Invention for a DC circuit;

Fig. 3 die Schaltvorrichtung nach Fig. 2 im Detail; FIG. 3 shows the switching device of Figure 2 in detail.

Fig. 4, 5 und 6 die zeitlichen Verläufe verschiedener Ströme in einem mit der Schaltvorrichtung nach der Erfindung versehenen Schaltkreis und Fig. 4, 5 and 6 the waveforms of various currents in the switching device according to the invention, circuitry is provided and

Fig. 7 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsvorrichtung für einen Wechselstrom­ kreis. Fig. 7 shows an embodiment of the circuit device according to the invention for an AC circuit.

Nach Fig. 2 liegt die erfindungsgemäße Schaltvor­ richtung 3 zwischen einer Gleichspannungsquelle 1 und einer Last Rc. Sie wird von einem EIN/AUS- Schalter 12 angesteuert. According to FIG. 2 according to the invention, gear changes direction is 3 between a DC power source 1 and a load R c. It is controlled by an ON / OFF switch 12 .

Die Schaltung umfaßt mehrere parallele Schaltan­ ordnungen TR1-R1, TRn-Rn, welche Halbleiterschalter TR1 bis TRn jeweils in Serie mit Widerständen R1 bis Rn umfassen.The circuit comprises a plurality of parallel switchgear systems TR 1 -R 1, TR n -R n, which semiconductor switch TR 1 to TR n each comprise in series with resistors R 1 to R n.

Der letzte Zweig der Schaltung umfaßt keinen Wider­ stand, sondern lediglich einen Halbleiterschalter TRp. Der Strom wird mittels eines Shunt 6 in Verbindung mit einem Spannungsvergleicher 7 gemessen. Die gewonnene Information, hier in digitaler Form, wird zur Steuerung eines Reihenfolgenschalters 4 verwendet, der nacheinander die verschiedenen Transistoren TR1 bis TRn und TRp entsprechen dem Verlauf des Stroms in der Schaltung ansteuert. Ein Schaltkreis 2 zum Überwachen der Spannung der Versorgungsquelle 1, der einen Vergleicher und einen Transistor in Serie umfaßt, steuert ebenso wie der EIN/AUS-Schalter 12 den Reihenfolgenschalter 4 an.The last branch of the circuit does not include a stand, but only a semiconductor switch TR p . The current is measured using a shunt 6 in conjunction with a voltage comparator 7 . The information obtained, here in digital form, is used to control a sequence switch 4 , which controls the various transistors TR 1 to TR n and TR p in succession corresponding to the course of the current in the circuit. A circuit 2 for monitoring the voltage of the supply source 1 , which comprises a comparator and a transistor in series, drives the sequence switch 4 in the same way as the ON / OFF switch 12 .

Fig. 3 zeigt die Einzelheiten des Aufbaus der Schaltung nach Fig. 2. Der Teil der Leistungsschaltung wird von den MOS-Transistoren T1, Tn-1 bis Tn und Tp gebildet, welche mit Begrenzungswiderständen R1 bis Rn verschaltet sind. Der Shunt 6 liegt an Vergleichern 7, 8 und 9, um die Stromsteuerung der Schaltvorrichtung zu überwachen. Fig. 3, the details of construction shows the circuit of Fig. 2. The part of the power circuit is to T n of the MOS transistors T 1, T n-1 and T formed p, which are to R n interconnected with limiting resistors R 1 . The shunt 6 is connected to comparators 7 , 8 and 9 in order to monitor the current control of the switching device.

Der Vergleicher 7 stellt die Stromüberwachung während des Unterspannungsetzens und im Ruhezustand sicher. Seine Referenzspannung U wird von einem Schaltkreis 5 geliefert. Diese Spannung, die dem zu überwachenden Strom entspricht, verändert sich über die Zeit. Sie ist beim Unterspannungsetzen groß und nimmt dann allmählich einen festen Wert an, welcher dem Nennstrom der Schaltvorrichtung entspricht. Die Veränderungen werden von dem Reihenfolgenschalter 4 gesteuert, der auch die Überwachung der Transistoren T1 bis Tp sicherstellt. Der Reihenfolgenschalter 4 wird von einem Rampengenerator 11 gesteuert, welcher einen Kondensator in Serie mit zwei parallelen Widerständen umfaßt, wobei der Rampengenerator von dem EIN/AUS-Schalter 12 oder von einem Überwacher 2 für die Versorgung gesteuert wird.The comparator 7 ensures the current monitoring during the undervoltage setting and in the idle state. Its reference voltage U is supplied by a circuit 5 . This voltage, which corresponds to the current to be monitored, changes over time. It is large when the voltage is switched on and then gradually assumes a fixed value which corresponds to the rated current of the switching device. The changes are controlled by the sequence switch 4 , which also ensures the monitoring of the transistors T 1 to T p . The sequence switch 4 is controlled by a ramp generator 11 , which comprises a capacitor in series with two parallel resistors, the ramp generator being controlled by the ON / OFF switch 12 or by a supervisor 2 for the supply.

Der Vergleicher 8 dient zur Hauptüberwachung des Begrenzungsstroms, der auf einen Wert zwischen dem drei- und dem fünffachen Nennstrom IN eingestellt wird. Kehrt der Vergleicher 8 um, wird ein Thyristor 10 leitend. Der Zustand der Leitung des Thyristors bewirkt, daß der EIN/AUS-Schalter 12 gesperrt ist, was wiederum die unmittelbare Öffnung der Transistoren T1 bis Tp bewirkt. Der Schalter 12 ist von der Schaltung beispielsweise mittels eines Optokopplers 14 galvanisch isoliert.The comparator 8 is used for the main monitoring of the limiting current, which is set to a value between three and five times the nominal current I N. If the comparator 8 reverses, a thyristor 10 becomes conductive. The state of the conduction of the thyristor causes the ON / OFF switch 12 to be blocked, which in turn causes the transistors T 1 to T p to open immediately. The switch 12 is galvanically isolated from the circuit, for example by means of an optocoupler 14 .

Die Wiedereinschaltung der Schaltvorrichtung erfolgt dadurch, daß der Schalter 12 auf "AUS" geschaltet wird, was den Thyristor 10 außer Betrieb setzt.The switching device is switched on again by switching the switch 12 to "OFF", which puts the thyristor 10 out of operation.

Der Vergleicher 9 setzt zum Überwachen des Minimal­ stroms von etwa ¹/₁₀ des Nennwertes nur den Transistor T1 und den Widerstand R1 in den Leitungszustand.The comparator 9 is used to monitor the minimum current of about ½ the nominal value only the transistor T 1 and the resistor R 1 in the conduction state.

Diese Überwachung ist für den Fall erforderlich, daß der Verbraucher abgeklemmt und dann wieder angeklemmt wird, wobei der Schalter 12 in EIN-Stellung ist. Ohne diese Vorsichtsnahme beim Abklemmen des Verbrauchers würden die genannten Ströme sehr groß, was die Gefahr der Zerstörung des Transistors TRp mit sich bringen würde. Mittels dieser Schaltung beläßt man die MOS-Transistoren in nacheinander leitendem Zustand. This monitoring is necessary in the event that the consumer is disconnected and then reconnected, with the switch 12 in the ON position. Without this precaution when disconnecting the consumer, the currents mentioned would be very large, which would entail the risk of the transistor TR p being destroyed . By means of this circuit, the MOS transistors are left in a successively conductive state.

Die elektronischen Schaltkreise der Vorrichtung werden mittels eines Wandlers 13 gespeist, der seine Energie aus einer Versorgungsspannung Ve bezieht.The electronic circuits of the device are fed by means of a converter 13 , which draws its energy from a supply voltage V e .

Fig. 4 zeigt die Signale vor dem Einschalten. Die Zeit- und Stromwerte sind zur Information mit angegeben. Sie können sich je nach Anwendung ändern. Das Ende der Signale entspricht einem Öffnen des Schalters 12. Der Zeichnung ist zu entnehmen: Fig. 4 shows the signals before switching on. The time and current values are given for information. They can change depending on the application. The end of the signals corresponds to opening switch 12 . The drawing shows:

  • - Kurve a: die Anstiegszeit a₁ des Stromes ist wesentlich länger als die Abfallzeit a₂,- Curve a: the rise time a 1 of the current is much longer than the fall time a₂,
  • - Kurve b: der Leitungszustand des Transistors T₁,Curve b: the conduction state of the transistor T₁,
  • - Kurve c: der Leitungszustand des Transistors Tn-1,Curve c: the conduction state of the transistor T n-1 ,
  • - Kurve d: der Leitungszustand des Transistors Tn,Curve d: the conduction state of the transistor T n ,
  • - Kurve e: der Leitungszustand des Transistors Tp,Curve e: the conduction state of the transistor T p ,
  • - Kurve f: das Ausgangssignal der Schaltung 5, die Kurve des Auslösens der Schaltvorrichtung.Curve f: the output signal of the circuit 5 , the curve of the triggering of the switching device.

Fig. 5 zeigt verschiedene Formen der durch die Vorrichtung fließenden Ströme. Fig. 5 shows various forms of the currents flowing through the device.

Kurve g stellt den von einem Motor aufgenommenen Strom dar. Beim Schließen des Schaltkreises schwankt der Strom g1 des Auslösens, bis er einen Ruhezustand unterhalb des Nennstroms annimmt. Eine erste vorüber­ gehende Überlast tritt bei g2 auf. Diese sperrt kurzzeitig den Transistor Tp (h1). Nach Abklingen dieser Überlast kehrt der Transistor Tp in den Leitungszustand zurück. Danach tritt eine Reihe von Überlasten g3 auf, welche wiederholt den Transistor Tp sperren. Ein Schaltkreis RC 15 am Ausgang des Vergleichers 7 integriert diesen Fehler und steuert die Leitung des Thyristors 10. Der Schalter ist geöffnet.Curve g represents the current drawn by a motor. When the circuit is closed, the current g 1 of tripping fluctuates until it assumes an idle state below the nominal current. A first temporary overload occurs at g 2 . This temporarily blocks the transistor T p (h 1 ). After this overload has subsided, the transistor T p returns to the conduction state. A series of overloads g 3 then occurs, which repeatedly block the transistor T p . A circuit RC 15 at the output of the comparator 7 integrates this error and controls the conduction of the thyristor 10 . The switch is open.

Fig. 6 zeigt die Auswirkungen des Abtrennens einer motorischen Last, wenn die Vorrichtung im Leitungs­ zustand ist. Die Abtrennung ist möglich, wenn ein Schalter zwischen die Last und die Vorrichtung geschaltet ist. Fig. 6 shows the effects of disconnecting a motor load when the device is in the conduction state. Disconnection is possible if a switch is connected between the load and the device.

Entsprechend der Kurve k wird der Strom durch die Last unterbrochen, weil die Last abgeklemmt wird.According to the curve k, the current through the Load interrupted because the load is disconnected.

Kurve l stellt den Zustand des Vergleichers 9 dar, der dann den Zustand der Öffnung der Schaltung ändert. Diese Änderung des Zustands bewirkt:Curve 1 represents the state of the comparator 9 , which then changes the state of the opening of the circuit. This change in state causes:

  • - die Entladung des Kondensators in dem Schaltkreis 11;- The discharge of the capacitor in the circuit 11 ;
  • - die Änderung des Zustands des Vergleichers in dem Schaltkreis 4, was die Öffnung der Transistoren Tn-1 bis Tp bewirkt, wobei lediglich der Transistor T1 im Leitungszustand verbleibt, wie die Kurven m, n, o und p verdeutlichen;- The change in the state of the comparator in the circuit 4 , which causes the opening of the transistors T n-1 to T p , with only the transistor T 1 remaining in the conductive state, as the curves m, n, o and p illustrate;
  • - die Änderung des Zustands des Vergleichers in dem Schaltkreis 4, was eine Veränderung des Schalt­ kreises 5 bewirkt. Dieser weist einen Vergleicher an einem der Eingänge auf, welche an die Ausgänge der Vergleicher des Reihenfolgenschalters 4 ange­ schlossen sind. Der Reihenfolgenschalter 4 nimmt die Regelung des Stromes auf den maximal zulässigen Wert vor, beispielsweise 3IN, so wie er von der Kurve g1 der Linie k dargestellt ist.- The change in the state of the comparator in the circuit 4 , which causes a change in the circuit 5 . This has a comparator at one of the inputs, which are connected to the outputs of the comparators of the sequence switch 4 . The order switch 4 performs the regulation of the current to the maximum allowable value, for example 3I N, so as g from the curve of the line is represented k. 1

Wird die Last abgeklemmt, steigt augenblicklich der Strom auf der Leitung, was den Vergleicher 9 in einen neuen Zustand versetzt. Dieser neue Zustand erlaubt es:If the load is disconnected, the current on the line increases immediately, which puts the comparator 9 in a new state. This new state allows:

  • - nacheinander mittels des Schaltkreises 4 die Zweige Tn-1 bis Tp in den Leitungszustand zu versetzen und- Put the branches T n-1 to T p into the conduction state one after the other by means of the circuit 4 and
  • - die Überwachung des Stroms mittels des Schalt­ kreises 5 vorzunehmen.- To monitor the current by means of the circuit 5 .

In Fig. 7 ist eine Schaltvorrichtung zur Überwachung von Wechselstromschaltkreisen dargestellt. Die Schaltanordnungen sind mittels bidirektionaler Schalter 70, 71 und 72, wie beispielsweise Thyristoren oder MOS-Schaltungen realisiert, wobei letztere gegensinnig miteinander verschaltet sind. Ebenso können auch Triacs verwendet werden. In diesem Ausführungsbeispiel umfaßt die Einrichtung zur Strommessung einen Stromwandler 73 mit einem Ver­ gleicher 74.In Fig. 7 a switching device is shown for monitoring alternating current circuits. The switching arrangements are implemented by means of bidirectional switches 70 , 71 and 72 , such as thyristors or MOS circuits, the latter being connected to one another in opposite directions. Triacs can also be used. In this embodiment, the device for current measurement comprises a current transformer 73 with a comparator 74 .

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf statische Schalter und auf Leistungssteuerrelais auf dem Gebiet der Fliegerei.The invention particularly relates to static Switch and on power control relay on the Aviation area.

Claims (7)

1. Elektronische Schaltvorrichtung mit Leistungs­ überwachung und integrierter Absicherung für elektrische Schaltkreise, mit einem elektronischen Schalter, einem Stromüberwacher und einer Ein­ richtung, die den elektronischen Schalter in Abhängig­ keit von dem Stromfluß durch den elektronischen Schalter steuert, dadurch gekennzeich­ net, daß der elektronische Schalter von einer Parallelschaltung mehrerer Schaltanordnungen gebildet ist, die je einen Halbleiterschalter (T) in Serie mit einem Widerstand (R) umfassen, wobei diese Anordnungen unterschiedliche Charak­ teristika haben und nacheinander von einem elektro­ nischen Reihenfolgenschalter (4) angesteuert werden, der zum einen von einer externen Steuerung (12) und zum anderen von dem Stromüberwacher (6, 7) gesteuert ist.1. Electronic switching device with power monitoring and integrated protection for electrical circuits, with an electronic switch, a current monitor and a device that controls the electronic switch depending on the current flow through the electronic switch, characterized in that the electronic switch is formed by a parallel connection of several switching arrangements, each comprising a semiconductor switch (T) in series with a resistor (R), these arrangements having different characteristics and being successively controlled by an electronic sequence switch ( 4 ), one of which is controlled by one external control ( 12 ) and the other is controlled by the current monitor ( 6, 7 ). 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Überwachen eines Gleichstromkreises die Halbleiterschalter in Serie mit Widerständen geschaltete Flächen­ transistoren (T) sind und daß der Stromüberwacher von einem einem Spannungsvergleicher (7) zuge­ ordneten Shunt (6) gebildet ist.2. Switching device according to claim 1, characterized in that for monitoring a DC circuit, the semiconductor switches in series with resistors connected surfaces are transistors (T) and that the current monitor is formed by a voltage comparator ( 7 ) assigned shunt ( 6 ). 3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Überwachen eines Gleichstromkreises die Halbleiterschalter in Serie mit Widerständen geschaltete MOS-Tran­ sistoren sind und daß der Stromüberwacher von einem einem Spannungsverstärker (7) zugeordneten Shunt (6) gebildet ist.3. Switching device according to claim 1, characterized in that for monitoring a DC circuit, the semiconductor switches in series with resistors MOS transistors are transistors and that the current monitor is formed by a voltage amplifier ( 7 ) associated shunt ( 6 ). 4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Überwachen eines Wechselstromkreises die Halbleiterschalter bidirektionale Schalter (70) sind und daß der Stromüberwacher eine Strommeßeinrichtung mit einem Vergleicher (74) und einem Stromwandler (73) umfaßt.4. Switching device according to claim 1, characterized in that for monitoring an AC circuit, the semiconductor switches are bidirectional switches ( 70 ) and that the current monitor comprises a current measuring device with a comparator ( 74 ) and a current transformer ( 73 ). 5. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bidirektionalen Schalter Triacs sind.5. Switching device according to claim 4, characterized characterized that the bidirectional Switches are triacs. 6. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bidirektionalen Schalter gegensinnig miteinander verschaltete Thyristoren sind.6. Switching device according to claim 4, characterized characterized that the bidirectional Switch connected in opposite directions Are thyristors. 7. Schaltvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die bidirektionalen Schalter gegensinnig miteinander verschaltete MOS-Schaltungen sind.7. Switching device according to claim 4, characterized characterized that the bidirectional Switch connected in opposite directions MOS circuits are.
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IT (1) IT1223682B (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4310323A1 (en) * 1992-04-13 1993-10-14 Mitsubishi Electric Corp Overcurrent protection appts. for power device, esp. IGBT - interrupts current supply when current magnitude is detected for time period which is not shorter than permitted period
DE10152527A1 (en) * 2001-10-24 2003-05-08 Delphi Tech Inc Circuit arrangement for load current monitoring
DE102007026169A1 (en) * 2007-06-04 2008-12-11 Moeller Gmbh Device and method for detecting the type of control for a voltage or current-triggering switching device

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3931921A1 (en) * 1989-09-25 1991-04-04 Bodenseewerk Geraetetech POWER CONTROL UNIT
DE3941382A1 (en) * 1989-12-15 1991-06-20 Audi Ag MULTIPLEX CIRCUIT FOR AT LEAST ONE CONSUMER IN A MOTOR VEHICLE
US5187653A (en) * 1990-09-04 1993-02-16 International Business Machines Corporation Current limiting device
AU663473B2 (en) * 1990-10-12 1995-10-12 Raychem Limited Circuit protection arrangement
GB9100283D0 (en) * 1991-01-07 1991-02-20 Raychem Ltd Overcurrent protection device
US5319515A (en) * 1990-10-12 1994-06-07 Raychem Limited Circuit protection arrangement
DE4128679C1 (en) * 1991-08-29 1992-08-27 Ant Nachrichtentechnik Gmbh, 7150 Backnang, De
EP0578958B1 (en) * 1992-07-16 1996-11-13 Robert Bosch Gmbh Overload protection circuit
EP0720783B1 (en) * 1992-12-02 1998-12-02 Emc Corporation Inrush current limiter
DE19738989A1 (en) * 1997-09-05 1999-03-18 Siemens Ag Smart-power-switch type electronic relay with short-circuit and overload protection
US6201678B1 (en) * 1999-03-19 2001-03-13 Lear Automotive Dearborn, Inc. High-voltage switch gear protection circuit
EP1050951B1 (en) * 1999-04-14 2015-08-05 Infineon Technologies AG Circuit arrangement for clocked power supply
US7610498B2 (en) 2005-05-31 2009-10-27 Marvell World Trade Ltd. Very low voltage power distribution for mobile devices
US7725182B2 (en) * 2005-05-31 2010-05-25 Marvell World Trade Ltd. Power distribution system for a medical device
US7821753B2 (en) * 2007-01-18 2010-10-26 Alcatel-Lucent Usa Inc. DC high power distribution assembly

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3558982A (en) * 1968-05-29 1971-01-26 Gen Electric Current limiting protective means
US3555361A (en) * 1968-12-31 1971-01-12 Frederick C Hallberg Turn on transient limiter
FR2235514B1 (en) * 1973-06-28 1977-12-23 Telecommunications Sa
SE448333B (en) * 1982-02-18 1987-02-09 Ericsson Telefon Ab L M ELECTRONIC CIRCUIT INCLUDED IN A DIRECTION DISTRIBUTION SYSTEM
US4523429A (en) * 1983-04-01 1985-06-18 Rca Corporation Cold start surge current limiting system for a hydrazine thruster augmentation heater
DE3330045A1 (en) * 1983-08-19 1985-03-07 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Circuit arrangement for supplying electrical DC load arrangements
DE3439875A1 (en) * 1984-10-31 1986-04-30 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Circuit arrangement for the remote supply of electrical loads by means of an AC voltage parallel supply
DE3445340A1 (en) * 1984-12-12 1986-06-19 Staiber, Heinrich, 8201 Bad Feilnbach MOSFET two-way switch with current limiting
DE3515133A1 (en) * 1985-04-26 1986-11-06 Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart Short-circuit-resistant transistor output stage
US4724374A (en) * 1987-02-09 1988-02-09 Westinghouse Electric Corp. Solid state current limited power controller for DC circuits

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4310323A1 (en) * 1992-04-13 1993-10-14 Mitsubishi Electric Corp Overcurrent protection appts. for power device, esp. IGBT - interrupts current supply when current magnitude is detected for time period which is not shorter than permitted period
DE10152527A1 (en) * 2001-10-24 2003-05-08 Delphi Tech Inc Circuit arrangement for load current monitoring
DE102007026169A1 (en) * 2007-06-04 2008-12-11 Moeller Gmbh Device and method for detecting the type of control for a voltage or current-triggering switching device

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Publication number Publication date
IT8867653A0 (en) 1988-07-12
FR2618276A1 (en) 1989-01-20
GB2208193A (en) 1989-03-08
FR2618276B1 (en) 1994-04-29
GB2208193B (en) 1991-11-20
DE3823922A1 (en) 1989-01-26
GB8816809D0 (en) 1988-08-17
IT1223682B (en) 1990-09-29

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