DE3833654A1 - Circuit arrangement for the protection of transistors - Google Patents

Circuit arrangement for the protection of transistors

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DE3833654A1
DE3833654A1 DE19883833654 DE3833654A DE3833654A1 DE 3833654 A1 DE3833654 A1 DE 3833654A1 DE 19883833654 DE19883833654 DE 19883833654 DE 3833654 A DE3833654 A DE 3833654A DE 3833654 A1 DE3833654 A1 DE 3833654A1
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DE19883833654
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Fritz Dipl Ing Mueller
Guenther Dipl Ing Rochel
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ORSTA-HYDRAULIK AG LEIPZIG, O-7010 LEIPZIG, DE
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ORSTA HYDRAULIK VEB K
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    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03F—AMPLIFIERS
    • H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
    • H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement by means of which transistors arranged in power output stages of amplifiers or the like can be reliably protected against destruction by overloading as can occur, for example, by a short circuit on the feedline of a solenoid used for position control of valve sliders or also in connecting a solenoid terminal to the earth potential. According to the invention, a pnp transistor and an npn transistor are connected in series with a light-emitting diode between the positive terminal of the operating voltage and the control line of the driver transistor. Further features of the circuit arrangement consist of the interconnection of the two transistors via a delay element with a sensing resistor and a memory element which is arranged between the two transistors and a power transistor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Schutz von Transistoren in Leistungsendstufen von Ver­ stärkern, die insbesondere zur Ansteuerung von Elektro­ magneten für die Verstellung hydraulischer oder pneuma­ tischer Ventile vorgesehen sind, sich jedoch auch für jede andere Art elektrischer Verbraucher einsetzen las­ sen.The invention relates to a circuit arrangement for Protection of transistors in power amplifiers from Ver strengthen, in particular for the control of electrical magnets for the adjustment of hydraulic or pneuma table valves are provided, but also for read any other type of electrical consumer sen.

In Verstärkern zur Ansteuerung von Elektromagneten, ins­ besondere bei getakteten Verstärkern, ist es erforder­ lich, die Transistoren der Leistungsendstufen vor Zer­ störung durch Überlastung zu schützen.In amplifiers for controlling electromagnets, ins especially with clocked amplifiers, it is required Lich, the transistors of the power stages before Zer Protect interference from overload.

Bei bekannten Schaltungen wird die an dem mit dem End­ transistor in Reihe liegenden Meßwiderstand abfallende Meßspannung durch Folgeverstärker sowie Schwellwert­ schalter überwacht und bei Überschreitung eines vorgege­ benen Maximalstromes der Endtransistor durch eine zusätz­ liche Schalteinrichtung gesperrt.In known circuits, the end of the transistor measuring resistor falling in series Measuring voltage through repeater and threshold switches are monitored and if a specified value is exceeded ben maximum current of the final transistor by an additional Switching device blocked.

Nach der DE-OS 34 02 759 wird dies durch einen Monoflop erreicht, der dem zur Auswertung der Meßspannung an den Meßwiderstand angeschlossenen Folgeverstärker nachge­ schaltet ist. Diese Lösung hat den Nachteil, daß für die Kurzschlußüberwachung ein Folgeverstärker und ein Monoflop benötigt werden, wodurch sich der Aufwand sehr stark erhöht.According to DE-OS 34 02 759, this is done by a monoflop reached that for the evaluation of the measuring voltage to the Measuring resistor connected secondary amplifier is switched. This solution has the disadvantage that for the short-circuit monitoring a sequence amplifier and a Monoflop are needed, which increases the effort greatly increased.

Aus der DE-OS 35 15 133 ist weiterhin eine kurzschluß­ feste Transistorendstufe bekannt, bei der die am Meß­ widerstand abfallende Meßspannung an einen Schwellwert­ schalter angelegt wird und der Ausgang des Schwellwert­ schalters in Abhängigkeit einer Schaltungsanordnung von Widerständen und einem Kondensator über einen nachfol­ genden Komparator das Aus- bzw. Wiedereinschalten des Endtransistors bewirkt.From DE-OS 35 15 133 is still a short circuit fixed transistor output stage is known, in which the on resistance falling measuring voltage to a threshold switch is applied and the output of the threshold switch depending on a circuit arrangement of Resistors and a capacitor over a follower  comparator, switching the End transistor causes.

Diese Schaltung hat den Nachteil, daß ebenfalls zusätz­ liche Schaltkreise erforderlich sind und speziell bei einer Verbindung der Magnetanschlüsse mit dem Massepotential der Meßwiderstand überbrückt und die Schaltungsanordnung damit wirkungslos wird. Damit wird der Elektromagnet be­ sonders bei getakteten Verstärkern gegebenenfalls von einem zu hohen Strom durchflossen, wenn die dem Verstärker vor­ geschaltete Sicherung nicht zum Ansprechen kommt.This circuit has the disadvantage that additional Liche circuits are required and especially with a Connection of the magnetic connections to the ground potential the measuring resistor bridges and the circuit arrangement so that it becomes ineffective. So that the electromagnet will be especially with clocked amplifiers, possibly from one too high current flowed through if the before the amplifier switched fuse does not respond.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Schutz dieser Transistoren durch eine Schaltungsanordnung zu gewährleisten, die sowohl bei Überlastung durch Kurz­ schluß an der Zuleitung des zu steuernden Verbrauchers als auch bei Verbindung eines Verbraucheranschlusses mit dem Massepotential wirksam wird.The invention is based, protection of these transistors through a circuit arrangement ensure that both in case of overload by short end of the supply of the consumer to be controlled as well as when connecting a consumer connection becomes effective with the ground potential.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zwischen dem positiven Pol der Versorgungsspannung und der Steuerleitung des Treibertransistors ein pnp-Tran­ sistor und ein npn-Transistor in Reihe mit einer Licht­ emitterdiode geschaltet ist und daß der Emitter des pnp-Transistors mit dem positiven Pol der Versorgungs­ spannung, der Kollektor des pnp-Transistors mit der Basis des npn-Transistors und der Emitter des npn-Tran­ sistors über eine Lichtemitterdiode und eine Z-Diode mit der Basis des Treibertransistors verbunden sind. Weiter­ hin ist vorgesehen, daß die Basis des pnp-Transistors und der Kollektor des npn-Transistors verbunden und über ein aus einem Widerstand und einem Kondensator ge­ bildeten Verzögerungsglied an den dem Endstufentransi­ stor vorgeschalteten Meßwiderstand angeschlossen ist. Außerdem sind die Basis des pnp-Transistors und der Kollektor des npn-Transistors über eine Z-Diode, ein aus einem Kondensator und einem Widerstand gebildeten Speicherglied und eine Richtungsdiode mit dem Kollektor des am Fußpunkt der Endstufe angeordneten Leistungstran­ sistors verbunden, während zwischen dem positiven Pol der Versorgungsspannung und dem Kollektor des am Fuß­ punkt der Endstufe angeordneten Leistungstransistors ein Ohmscher Widerstand geschaltet ist.According to the invention the object is achieved in that between the positive pole of the supply voltage and the control line of the driver transistor a pnp-Tran sistor and an npn transistor in series with a light emitter diode is connected and that the emitter of the pnp transistor with the positive pole of the supply voltage, the collector of the pnp transistor with the Base of the npn transistor and the emitter of the npn tran sistors with a light emitting diode and a Z diode the base of the driver transistor are connected. Next it is provided that the base of the pnp transistor and the collector of the npn transistor connected and via a ge consisting of a resistor and a capacitor formed delay element at the final stage transi stor upstream measuring resistor is connected. In addition, the base of the pnp transistor and the Collector of the NPN transistor via a Zener diode  formed from a capacitor and a resistor Memory element and a directional diode with the collector of the power oil located at the base of the output stage sistors connected while between the positive pole the supply voltage and the collector of the at the foot Point of the output stage arranged power transistor Ohmic resistance is switched.

Wie aus der zeichnerischen Darstellung der erfindungs­ gemäßen Schaltungsanordnung ersichtlich, sind zwischen dem positiven Pol der Betriebsspannung U B und der Steuerleitung des Treibertransistors 5 ein pnp-Tran­ sistor 8 und ein npn-Transistor 9 in Reihe mit einer Lichtemitterdiode 10 geschaltet.As can be seen from the drawing of the circuit arrangement according to the Invention, a pnp transistor 8 and an npn transistor 9 are connected in series with a light emitting diode 10 between the positive pole of the operating voltage U B and the control line of the driver transistor 5 .

Der Verbindungspunkt 17 der Basis des pnp-Transistors 8 mit dem Kollektor des npn-Transistors 9 ist über ein Verzögerungsglied, bestehend aus dem Widerstand 6 und dem Kondensator 7, an den Meßwiderstand 1 angeschlos­ sen. Das Verzögerungsglied ist so bemessen, daß die bei Überschreitung des maximal zulässigen Betriebsstromes infolge eines Kurzschlusses an der Zuleitung der Magnet­ spule 3 oder einer Verbindung zwischen den Anschlußpunk­ ten der Magnetspule 3 und dem Massepotential am Meßwider­ stand 1 abfallende Meßspannung den pnp-Transistor 8 und dieser wiederum den npn-Transistor 9 durchschaltet.The connection point 17 of the base of the pnp transistor 8 with the collector of the npn transistor 9 is connected via a delay element, consisting of the resistor 6 and the capacitor 7 , to the measuring resistor 1 . The delay element is dimensioned such that when the maximum permissible operating current is exceeded as a result of a short circuit in the supply line to the magnet coil 3 or a connection between the connection points th of the magnet coil 3 and the ground potential at the measuring resistor 1, the measuring voltage dropped the pnp transistor 8 and this in turn turns on the npn transistor 9 .

Dadurch wird der Potentialunterschied zwischen dem posi­ tiven Pol der Betriebsspannung U B und der Steuerleitung des Treibertransistors 5 auf die Summe der Flußspannung des pnp-Transistors 8, des npn-Transistors 9 und der Lichtemitterdiode 10 begrenzt, damit die zum Durchschal­ ten des Treibertransistors 5 erforderliche Spannung unter­ schritten und die Leistungstransistoren 2 und 4 gesperrt. As a result, the potential difference between the positive pole of the operating voltage U B and the control line of the driver transistor 5 is limited to the sum of the forward voltage of the pnp transistor 8 , the npn transistor 9 and the light emitting diode 10 so that the driver transistor 5 required for switching through Voltage fell below and the power transistors 2 and 4 blocked.

Die Sperrung wird durch die Lichtemitterdiode 10 ange­ zeigt und bleibt so lange erhalten, bis der Stromfluß durch den pnp-Transistor 8 und den npn-Transistor 9 durch Abschaltung der Steuerspannung U St unterbrochen wird.The blocking is indicated by the light emitter diode 10 and remains until the current flow through the pnp transistor 8 and the npn transistor 9 is interrupted by switching off the control voltage U St.

Das am Verbindungspunkt 17 der Basis des pnp-Transistors 8 und dem Kollektor des npn-Transistors 9 über die Z- Diode 12 angeschlossene Speicherglied, gebildet aus dem Kondensator 14 und dem Widerstand 13, wird in der Sperr­ phase des Leistungstransistors 4 durch den infolge des Entmagnetisierungsstromes der Magnetspule 3 auftreten­ den Spannungsimpuls und über den Widerstand 16 durch die Betriebsspannung U B aufgeladen. Die Zeitkonstante des Speichergliedes ist so gewählt, daß bei maximal mög­ licher Öffnungsphase des Leistungstransistors 4 die Ent­ ladung des Kondensators 14 über den Widerstand 13 nur so weit erfolgt, daß der Potentialunterschied zwischen der Anode der Z-Diode 12 und dem positiven Pol der Be­ triebsspannung U B die Summe der Z-Spannung der Z-Diode 12 und der Emitter-Basis-Spannung des pnp-Transistors 8 nicht unterschreitet und der pnp-Transistor 8 damit ge­ sperrt bleibt.The connected at the junction 17 of the base of the pnp transistor 8 and the collector of the npn transistor 9 via the Zener diode 12 , formed from the capacitor 14 and the resistor 13 , is in the blocking phase of the power transistor 4 by the due to Demagnetizing current of the solenoid 3 occur the voltage pulse and charged through the resistor 16 by the operating voltage U B. The time constant of the memory element is chosen so that at the maximum possible opening phase of the power transistor 4, the discharge of the capacitor 14 via the resistor 13 occurs only to such an extent that the potential difference between the anode of the Zener diode 12 and the positive pole of the operating voltage is loading U B does not fall below the sum of the Z voltage of the Z diode 12 and the emitter-base voltage of the pnp transistor 8 and the pnp transistor 8 thus remains blocked.

Bei einer fehlerhaften Verbindung zwischen dem unteren Anschlußpunkt der Magnetspule 3 und dem Massepotential wird der Kondensator 14 über den Widerstand 13 ständig entladen. Der Potentialunterschied zwischen der Anode der Z-Diode 12 und dem positiven Pol der Betriebsspan­ nung U B übersteigt die Z-Spannung der Z-Diode 12, und der pnp-Transistor 8 wird leitend, was ein Durchschal­ ten des npn-Transistors 9 und Sperren des Treibertran­ sistors 5 sowie er Leistungstransistoren 2 und 4 zur Folge hat. In the event of a faulty connection between the lower connection point of the magnet coil 3 and the ground potential, the capacitor 14 is continuously discharged via the resistor 13 . The potential difference between the anode of the Z-diode 12 and the positive pole of the operating voltage U B exceeds the Z-voltage of the Z-diode 12 , and the pnp transistor 8 becomes conductive, resulting in thinning of the npn transistor 9 and blocking the driver transistor 5 and it has power transistors 2 and 4 .

BezugszeichenlisteReference symbol list

1 Meßwiderstand
2 Leistungstransistor
3 Magnetspule
4 Leistungstransistor
5 Treibertransistor
6 Widerstand
7 Kondensator
8 pnp-Transistor
9 npn-Transistor
10 Lichtemitterdiode
11 Z-Diode
12 Z-Diode
13 Widerstand
14 Kondensator
15 Diode
16 Widerstand
17 Verbindungspunkt
U B  Betriebsspannung
U St  Steuerspannung 1 measuring resistor
2 power transistor
3 solenoid
4 power transistor
5 driver transistor
6 resistance
7 capacitor
8 pnp transistor
9 npn transistor
10 light emitting diode
11 Z diode
12 Z diode
13 resistance
14 capacitor
15 diode
16 resistance
17 connection point
U B operating voltage
U St control voltage

Claims (2)

1. Schaltungsanordnung zum Schutz von Transistoren in Leistungsverstärkern gegen Zerstörung durch Überlastung bei Kurzschluß der Verbraucherleitung oder bei Verbin­ dung der Verbraucheranschlußpunkte mit dem Massepotential, insbesondere für getaktete Verstärker zur Ansteuerung von Elektromagneten mit einer Reihenschaltung des Verbrau­ chers mit dem Ausgangstransistor und einem Meßwider­ stand, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem positiven Pol der Betriebsspannung(U B ) und der Steuerleitung des Treibertransistors (5) ein pnp-Transistor (8) mit dem positiven Pol der Be­ triebsspannung (U B ), der Kollektor mit der Basis des npn-Transistors (9) und derEmitter des npn-Transistors (9) über die Lichtemitterdiode (10) und eine Z-Diode (15) mit der Basis des Treibertransistors (5) verbunden sind sowie daß die Basis des pnp-Transistors (8) und der Kol­ lektor des npn-Transistors (9) miteinander in Verbindung stehend über ein aus einem Widerstand (6) und einem Kon­ densator (7) gebildeten Verzögerungsglied an den Meßwider­ stand (1) angeschlossen sind.1.Circuit arrangement for the protection of transistors in power amplifiers against destruction by overload in the event of a short circuit in the consumer line or in connection of the consumer connection points with the ground potential, in particular for clocked amplifiers for controlling electromagnets with a series connection of the consumer with the output transistor and a measuring resistor, thereby characterized in that between the positive pole of the operating voltage (U B ) and the control line of the driver transistor ( 5 ) a pnp transistor ( 8 ) with the positive pole of the operating voltage (U B ), the collector with the base of the npn transistor ( 9 ) and the emitter of the npn transistor ( 9 ) via the light emitting diode ( 10 ) and a zener diode ( 15 ) are connected to the base of the driver transistor ( 5 ) and that the base of the pnp transistor ( 8 ) and the collector of the npn transistor ( 9 ) in communication with one another via a resistor ( 6 ) and a capacitor ( 7 ) formed delay element to the measuring resistor ( 1 ) are connected. 2. Schaltungsanordnung zum Schutz von Transistoren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit dem Kollektor des npn-Transistors (9) verbun­ dene Basis des pnp-Transistors (8) über eine Z-Diode (12), einem aus dem Kondensator (14) und dem Widerstand (13) gebildeten Speicherglied und einer Diode (15) an den Kol­ lektor des am Fußpunkt der Endstufe angeordneten Lei­ stungstransistors (4) angeschlossen ist und daß zwischen dem positiven Pol der Betriebsspannung (U B ) und dem Kollek­ tor des Leistungstransistors (4) ein Ohmscher Widerstand (16) geschaltet ist.2. Circuit arrangement for the protection of transistors according to claim 1, characterized in that with the collector of the npn transistor ( 9 ) verbun base of the pnp transistor ( 8 ) via a Zener diode ( 12 ), one of the capacitor ( 14 ) and the resistor ( 13 ) formed memory element and a diode ( 15 ) to the Kol lector of the arranged at the base of the output stage Lei stung transistor ( 4 ) and that between the positive pole of the operating voltage (U B ) and the collector of the gate Power transistor ( 4 ) an ohmic resistor ( 16 ) is connected.
DE19883833654 1987-12-17 1988-10-04 Circuit arrangement for the protection of transistors Withdrawn DE3833654A1 (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3003955C2 (en) * 1979-02-05 1982-05-06 Tokyo Shibaura Denki K.K., Kawasaki, Kanagawa Signal amplifier circuit with output current limitation
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