DE69219583T2 - Überstromschutzvorrichtung - Google Patents
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Description
- Die Erfindung betrifft Anordnungen und Vorrichtungen zum Schutz von elektrischen Schaltungen vor Überströmen, beispielsweise vor Überströmen, die durch Gerätestrungen, elektrostatische Entladung oder andere Gefahren verursacht werden.
- Eine Schaltungschutzanordnung relativ einfacher Form ist in der DE-Patentanmeldung Nr. 37 25 390 vom 31. Juli 1987 der Wickmann-Werke GmbH beschrieben. Diese Anordnung weist einen Schalttransistor in Reihenschaltung, der den Schaltungsstrom steuert, und einen Steuertransistor auf, der die Basis- oder Gatespannung des Schalttransistors steuert. Die Basis- oder Gatespannung des Steuertransistors wird von einem Spannungsteiler vorgegeben, der den Schalttransistor überbrückt, so daß dann, wenn die Anordnung einem Überstrom ausgesetzt ist, der Steuertransistor in den leitenden Zustand vorgespannt wird und den Schalttransistor ausschaltet. Diese Anordnung ist zwar besonders einfach, sie hat jedoch den Nachteil, daß im Normalbetrieb immer ein signifikanter Spannungsabfall über der Anordnung auftritt, bevor sie Strom leitet, wobei dieser Spannungsabfall auf die Basis-Emitter-Übergangsspannung des Schalttransistors zurückzuführen ist, die im Fall von bipolaren Anordnungen zu dem Spannungsabfall über dem Basiswiderstand addiert wird. Im Fall von Anordnungen auf der Basis von FETS im Anreicherungsbetrieb, ist der Spannungsabfall auf die Schwellwertspannung des Schalttransistors zurückzuführen. Der Spannungsabfall verhindert, daß diese Form von Schaltungsschutzanordnung bei einer Reihe von Anwendungen eingesetzt wird und kann bei Anwendungen mit hohen Stromstärken zu Problemen der Wärmeerzeugung führen.
- Eine weitere Schaltungsschutzanordnung ist in der DE- Patentanmeldung Nr. 37 05 177 vom 18. Februar 1987 der Siemens AG beschrieben. Diese Anordnung weist einen Leistungs-MOSFET in einer Leitung der Schaltung auf, wobei das Gate des MOSFET von einer Batterie in den Einschaltzustand vorgespannt wird. Ein Thyristor ist zwischen das Gate des Transistors und die Schaltungsleitung auf der Sourceseite des Transistors geschaltet und erfaßt den Spannungsabfall in der Leitung über einem Widerstand, der mit dem MOSFET in Reihe geschaltet ist. Wenn der Spannungsabfall über dem Widerstand größer als 0,7 V ist, wird der Thyristor gezündet, und der MOSFET wird ausgeschaltet. Diese Schaltung hat den Vorteil, daß kein Spannungsabfall zu Beginn auftritt, bevor Strom durch den MOSFET fließen kann. Sobald jedoch die Anordnung in ihren Sperrzustand geschaltet hat, bleibt sie in diesem Zustand verriegelt und kann nur durch einen Schalter, der die Anode und Kathode des Thyristors kurzschließt, in ihren leitenden Zustand zurückgesetzt werden. Außerdem muß die Batterie imstande sein, einen Strom in der Größenordnung von 1 mA zuzuführen, um den Thyristor während der ganzen Zeit ab der Auslösung der Anordnung in ihren Sperrzustand bis zu ihrem manuellen Rücksetzen in seinem Einschaltzustand zu halten.
- Die FR-A-2 564 261 beschreibt eine Vorrichtung mit zwei Anschlüssen zum Schutz einer Schaltung, wobei die Vorrichtung einen Schalttransistor und einen Steuertransistor aufweist, der mit dem Gate des Schalttransistors verbunden ist. Eine Batterie legt eine Vorspannung an den Schalttransistor, um ihn in den leitenden Zustand vorzuspannen. Das Dokument beschreibt keine Vorspannungseinrichtung für den Schalttransistor, der von der geschützten Schaltung gespeist wird.
- Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung weist eine Anordnung mit zwei Anschlüssen zum Schutz einer Schaltung, die vorgesehen ist, mit einer Leitung der Schaltung in Reihe geschaltet zu werden, einen Schalttransistor in Reihenschaltung, der den Leitungsstrom steuert, und einen Steuertransistor auf, der die Basisspannung oder die Gatespannung des Schalttransistors steuert und der auf einen Überstrom durch den Schalttransistor anspricht, wobei die Anordnung eine Spannungsquelle aufweist, die an die Basis oder das Gate des Schalttransistors angeschlossen ist, welche den Schalttransistor im Normalbetrieb in den oder zu dem leitenden Zustand hin vorspannt, und in der Lage ist, durch Unterbrechen des Stromes in der Leitung ferngesteuert in einen leitenden Zustand zurückgesetzt zu werden, wobei die Anordnung dadurch gekennzeichnet ist, daß die Spannungsquelle entweder
- (a) eine Seebeck-Einrichtung ist, die mit dem Schalttransistor in thermischem Kontakt ist, oder
- (b) ein Spannungsvervielfacher ist, der einen Gleichstrom- Gleichstrom-Wandler bildet, dessen Eingangssignal über dem Schalttransistor abgegriffen wird.
- Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Schaltung, die eine Schaltungsspannungs- oder Stromquelle, eine Last und eine stromführende Leitung aufweist, welche die Quelle und die Last verbindet, wobei die Schaltung eine Anordnung mit zwei Anschlüssen zum Schutz einer Schaltung aufweist, die in die stromführende Leitung in Reihe geschaltet ist und die einen Schalttransistor in Reihenschaltung, der den Leitungsstrom steuert, und einen Steuertransistor aufweist, der die Basisspannung oder die Gatespannung des Schalttransistors steuert und auf einen Überstrom durch den Schalttransistor anspricht, wobei die Anordnung eine Vorspannungsquelle aufweist, die an die Basis oder das Gate des Schalttransistors angeschlossen ist, welche den Schalttransistor im Normalbetrieb in den oder zu dem leitenden Zustand hin vorspannt, und in der Lage ist, ferngesteuert in einen leitenden Zustand zurückgesetzt zu werden, indem man die Schaltungsspannungs- oder Stromquelle der Last entfernt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsquelle entweder
- (a) eine Seebeck-Einrichtung (43) ist, die in themischem Kontakt mit dem Schalttransistor ist, oder
- (b) ein Spannungsvervielfacher (58, 59) ist, der einen Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler bildet, dessen Eingangssignal über dem Schalttransistor (1) abgegriffen wird.
- Die Anordnung gemäß der Erfindung hat den Vorteil, daß es möglich ist, eine Anordnung zu bilden, die den anfänglichen Spannungsabfall über dem Schalttransistor verringert oder sogar eliminiert, bevor er leitet, während sie gleichzeitig unter sämtlichen Bedingungen einen relativ geringen Strom von der Spannungsquelle zieht. Außerdem ist es möglich, die Vorrichtung ferngesteuert beispielsweise durch kurzes Entfernen der Quelle oder der Last zurückzusetzen Sobald die Quelle oder die Last entfernt ist, setzt sich die Anordnung in ihren niederohmigen Zustand zurück.
- Da der anfängliche Spannungsabfall verringert oder eliminiert werden kann, ist es im Normalbetrieb möglich, daß der einzige Spannungsabfall über dem Schalttransistor auf seinen Kollektorwiderstandswert oder seinen Kanalwiderstandswert zurückzu führen ist. Die Spannungsquelle kann jeden Wert bis zu oder sogar über demjenigen haben, der erforderlich ist, um den Schalttransistor in den leitenden Zustand vorzuspannen, wobei der anfängliche Spannungsabfall über dem Schalttransistor mit zunehmenden Spannungsquellenpotential abnimmt.
- Als eine Alternative der Erfindung ist die Spannungsquelle eine Seebeck-Einrichtung, die in therrnischem Kontakt mit dem Schalttransistor angeordnet ist, so daß von dem Schalttransistor erzeugte Wärme durch die Einrichtung fließt. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die thermoelektrische Einrichtung eine Rückführungsanordnung bildet, bei der eine Zunahme der Wärmeerzeugung in dem Schalttransistor, die durch den Spannungsabfall über dem Schalttransistor verursacht ist, die Basis- oder Gate-Offsetspannung erhöht und so den Spannungsabfall verringert. Bei relativ niederfrequenten Änderungen in dem Schaltungsstrom kann diese Rückführung den Schalttransistor-Kanalwiderstandswert effektiv verringern.
- Als andere Alternative der Erfindung ist die Spannungsquelle ein Gleichstrom-Gleichstrom-Spannungswandler. Solche Wandler sind Zweitornetze, die ein Niederspannungs-Gleichstromeingangssignal erhalten und ein höheres Gleichspannungsausgangssignal erzeugen. Der Wandler kann dazu verwendet werden, die Spannung von einer anderen Spannungsquelle, wie etwa einer oben erwähnten Seebeck-Einrichtung, zu erhöhen, oder er ist gemäß der Erfindung parallel zu dem Schalttransistor geschaltet, so daß der Spannungsabfall über dem Schalttransistor vervielfacht und in seine Basis oder sein Gate gespeist wird.
- Falls gewünscht, kann die Basis- oder Gatespannung des Steuertransistors von einem Spannungsteiler bestimmt werden, der den Schalttransistor überbrückt, so daß der Auslösestrom der Anordnung von dem Schalttransistor-Kanalwiderstandswert und dem Anteil des Spannungsabfalls über dem Schalttransistor, der in das Gate des Steuertransistors gespeist wird, bestimmt wird. Alternativ kann die Basis oder das Gate des Steuertransistors mit dem Kollektor oder dem Drain des Schalttransistors direkt verbunden sein, so daß die Anordnung auslöst, wenn der Überstrom-Spannungsabfall über dem Schalttransistor die Einschaltspannung des Steuertransistors überschreitet.
- Wenn die Anordnung mit Wechselstromkreisen verwendet werden soll, kann sie über eine Gleichrichterbrückenschaltung mit der Leitung verbunden werden. Alternativ kann ein Paar von aquivalenten Schaltungsschutzanordnungen gemäß der Erfindung verwendet werden, wobei die beiden Anordnungen verschiedene Perioden des Wechselstromsignals verarbeiten. Diese letztere Anordnung hat den Vorteil, daß der gesamte Spannungsabfall über der Anordnung aufgrund einer Reduzierung der Anzahl von verwendeten Dioden verringert wird.
- Die Überstromschutzanordnung kann entweder bipolare Sperrschichttransistoren oder Feldeffekttransistoren verwenden, obwohl FETs bevorzugt werden, da ein bipolarer Schalttransistor es erfordert, daß von der Spannungsquelle ein signifikanter Basisstrom geliefert wird. Außerdem umfaßt der Begriff "Transistor" Schaltungselemente, die mehr als einen Transistor verwenden, der die Schalteigenschaften eines Transistors emulieren kann, beispielsweise eine Anzahl von Transistoren in einer Darlington-Konfiguration. Im Fall von bipolaren Anordnungen werden Darlington-Konfigurationen bevorzugt, um den Schalttransistor-Basisstrom zu reduzieren. Dieser Basisstrom belastet nicht nur die Spannungsquelle, sondern er muß auch über einen Widerstand, der zwischen die Basis und den Kollektor des Schalttransistors geschaltet ist, zugeführt werden. Wenn die Schaltung in ihren Sperrzustand schaltet, wird der Schalttransistor-Basisstrom durch den Steuertransistor (der nun im Einschaltzustand ist) abgeleitet und wird zu einem Kriechstrom. Da jedoch der Spannungsabfall über dem Widerstand viel höher ist, wenn die Anordnung in ihrem Sperrzustand ist, ist der Kriechstrom größer als der Schalttransistor-Basisstrom. Wenn ein Darlington-Paar oder -Triplett als der Schalttransistor verwendet wird, wird die effektive Gleichstromverstrkung beachtlich erhöht, so daß ein viel höherer Widerstandswert verwendet werden kann.
- Ein bipolarer Steuertransistor kann vorteilhaft in Verbindung mit einem Feldeffekt-Schalttransistor verwendet werden. Diese Anordnung hat den Vorteil, daß die Auslösespannung auf einen pn-Übergangs-Spannungsabfall verringert wird, so daß es er möglicht wird, daß ein Schalttransistor, der einen niedrigeren Kanalwiderstandswert hat, verwendet wird, so daß sich dadurch eine Verringerung der Verlustleistung ergibt.
- Bei Verwendung von Feldeffekttransistoren sollten MOSFETs im Anreicherungsbetrieb verwendet werden. Die Anordnung kann als integrierte Schaltung hergestellt werden, und in diesem Fall können die in dem Schaltkreis verwendeten Widerstände durch MOSFETs gebildet sein, deren Gates und Drains beispielsweise wie in der n-MOS-Logik verbunden sind. Alternativ kann der Strombegrenzungswiderstand durch einen weiteren FET ersetzt sein, der mit dem Steuertransistor ein komplementäres Paar bildet.
- Wenn im Normalbetrieb der Schaltung kein Strom in der Leitung ist, wird der Schalttransistor 1 in Abhängigkeit davon, ob die Batterie 3 das Potential des Transistorgates um mehr oder weniger als die Schwellwertspannung des Transistors verschiebt, im Ein- oder Ausschaltzustand sein. Wenn die Leitung unter Last ist, erhöht sich die Spannung über dem Schalttransistor 1 mit zunehmendem Strom, wie die Kurve A in Figur 2 zeigt, wobei die Neigung der Kurve von dem Schalttransistor- Kanalwiderstandswert abhängt. Die Spannung steigt mit zunehmender Belastung der Schaltung ständig an, bis die Auslösespannung VT erreicht ist, und an diesem Punkt ist die Drain- Source-Spannung des Schalttransistors 1 gleich der Schwellwertspannung des Steuertransistors 4, und der Steuertransistor "schließt" die Gate- und Sourceanschlüsse des Schalttransistors "kurz".
- Sobald die Anordnung geschaltet hat, bleibt sie in ihrem hochohmigen Zustand verriegelt, auch nachdem der Überstrom abgeklungen ist, weil der Widerstandswert des Transistors 1 derart ist, daß die gesamte Schaltungsspannung über ihm abfällt. Die Anordnung muß also von der Schaltungsversorgung oder Last getrennt werden, bevor sie sich selbst zurücksetzt Ein Strombegrenzungswiderstand 5 verhindert eine schnelle Entleerung der Batterie 3, wenn die Anordnung ausgelöst hat.
- Zum Vergleich ist die I-V-Kennlinie einer Schutzvorrichtung gemäß der DE-Anmeldung Nr. P 37 25 390 (die FETs verwendet) als Kurve B gezeigt. Diese Kurve hat denselben Verlauf wie die Kurve A, ist jedoch zu einem höheren Spannungsabfall hin versetzt. Dies ist auf die Tatsache zurückzuführen, daß ein anfänglicher Spannungsabfall VI über dem Schalttransistor auftreten muß, bevor das Gate des Steuertransistors die Schwellwertspannung erreicht. Die I-V-Kennlinie einer Schutzvorrichtung gemäß der DE-Anmeldung Nr. P 37 05 177 ist derjenigen der vorliegenden Erfindung (Kurve A) ähnlich, bis ein Überstrom auftritt, woraufhin die Vorrichtung in ihrem hochohmigen Zustand verriegelt, wobei die I-V-Kennlinie bis zum manuellen Rücksetzen auf der Spannungsachse liegt.
- Figur 3 zeigt eine alternative Anordnung für eine Schutzvorrichtung mit zwei Anschlüssen, bei der ein MOSFET 1 im Anreicherungsbetrieb den Betriebsstrom der Schaltung durchläßt. Das Gate des Schalttransistors 1 ist über eine Batterie 3 (beispielsweise ca. 1,5 V) und einen Strombegrenzungswiderstand 5 von 1 MOhm mit seinem Drain verbunden, und ein Steuer-MOSFET 4 ist parallel zu der Gate-Source-Strecke des Transistors 1 geschaltet, wie unter Bezugnahme auf Figur 1 beschrieben ist. In dieser Schaltung wird jedoch die Gatespannung des Steuertransistors 4 von einem Spannungsteiler gehalten, der aus einem Widerstand 6 von 1 MOhm und einem Widerstand 7 von 1,22 MOhm gebildet ist, die den Schalttransistor überbrücken. Im Betrieb arbeitet diese Anordnung auf die gleiche Weise wie die in Figur 1 gezeigte, mit der Ausnahme, daß der Wert des Stroms, der erforderlich ist, um sie zum Schalten zu veranlassen, zusätzlich zu der Schwellwert spannung des Transistors 4 und dem Kanalwiderstandswert des Schalttransistors 1 von den Spannungsteilerwiderständen 6 und 7 bestimmt ist.
- Falls gewünscht, kann die Batterie zwischen das Gate und die Source des Schalttransistors geschaltet werden, vorausgesetzt, daß ihre Polarität geändert wird.
- Figur 4 zeigt eine ähnliche Anordnung wie die in Figur 3 gezeigte, bei der die Gatespannung des Schalttransistors 1 von dem Steuertransistor 4 gesteuert wird, dessen Gatespannung von einem Spannungsteiler vorgegeben ist, der aus den Widerständen 6 und 7 gebildet ist, die den Schalttransistor 1 überbrücken.
- Bei dieser Anordnung ist das Gate des Schalttransistors mit seinem Drain über eine Seebeck-Einrichtung 43 verbunden, die mit dem Schalttransistor 1 in thermischem Kontakt ist, so daß in dem Schalttransistor erzeugte Wärme eine Temperaturdifferenz zwischen den Verbindungsstellen der Seebeck-Einrichtung verursacht.
- Wenn im Betrieb Strom zunächst entlang der Schaltungsleitung fließt, ist der Schalttransistor kalt, und es wird keine Spannung von der Seebeck-Einrichtung 43 erzeugt, so daß ein anfänglicher Spannungsabfall von 1 bis 2 V über dem Schalttransistor 1 auftritt, wie Kurve B in Figur 2 zeigt. Die Wärme, die in dem Schalttransistor 1 aufgrund dieses Spannungsabfalls erzeugt wird, bewirkt jedoch, daß von der Seebeck-Einrichtung 43 eine Spannung erzeugt wird, die das Gate des Schalttransistors zu seinem Drain hin vorspannt und so den Spannungsabfall über dem Schalttransistor verringert. Es wird also ein Rückkopplungsmechanismus ausgebildet, der die Verlustleistung in dem Schalttransistor verringert.
- Wie bei der in Figur 3 gezeigten Anordnung schaltet, wenn ein Überstrom auftritt, die Anordnung in ihren nichtleitenden Zustand, wenn der Spannungsabfall über dem Schalttransistor 1 ausreichend ist, um die Gate-Source-Spannung des Transistors 4 auf ihren Schwellwert zu erhöhen.
- Bei einer alternativen Anordnung kann der Ausgang der Seebeck-Einrichtung mit dem Widerstand parallelgeschaltet sein, was bei Verwendung mit einem bipolaren Schalttransistor bevorzugt wird, so daß ein ausreichender anfänglicher Basisstrom bereitgestellt werden kann. Der Ausgang der Seebeck- Einrichtung kann stattdessen zwischen das Gate und die Source des Schalttransistors geschaltet sein.
- Figur 5 zeigt noch eine weitere Form einer Anordnung gemäß der Erfindung. Bei dieser Anordnung ist der Schalttransistor 1 in einer Leitung der Schaltung in Reihe geschaltet, und sein Gate und seine Source sind über den Steuertransistor 4 zusammengeschaltet.
- Ein Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler ist vorgesehen, um eine Niederspannung, die über dem Schalttransistor 1 auftritt, oder einen Teil dieser Spannung in eine höhere Spannung umzuwandeln, um eine Verschiebung des Potentials des Gates des Schalttransistors 1 zu bewirken. Das Eingangssignal 58 des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers wird zwischen einem Widerstand 57 und der Source der Transistoren 1 und 4 abgenommen, und der Ausgang 59 des Wandlers ist zwischen Gate und Source des Schalttransistors 1 in Reihe mit einem Strombegrenzungswiderstand 60 geschaltet. Es ist jedoch durchaus möglich, den Ausgang 59 zwischen das Gate und den Drain des Schalttransistors 1 zu schalten.
- Im Gebrauch wird eine Spannung, die über dem Schalttransistor 1 auftritt, vervielfacht und von dem Gleichstrom-Gleichstrom- Wandler rückgeführt, um eine Verschiebung des Potentials des Gates des Schalttransistors 1 zu bewirken. Dies hat die Wirkung, daß der Schalttransistor für sämtliche Ströme bis zu dem Auslösestrom einen relativ konstanten niedrigen Widerstandswert und einen anfänglichen Spannungsabfall (VI in Figur 2) von 0 V hat. Der Widerstand 60 verhindert, daß der Steuertransistor 4 in seinem Einschaltzustand den Ausgang 58 des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers belastet.
- Wenn die Anordnung einem Überstrom ausgesetzt ist, löst sie in ihren hochohmigen Zustand aus, wenn der Spannungsabfall über dem Schalttransistor 1 bewirkt, daß die Gate-Source- Spannung des Steuertransistors 4 auf ihren Schwellwert steigt, woraufhin der durch den Schalttransistor 1 fließende Strom im wesentlichen auf Null fällt.
- Diese Form der Anordnung hat den Vorteil, daß sämtliche verwendeten Komponenten relativ zuverlässig sind und nicht ersetzt zu werden brauchen und daß außerdem sämtliche Komponenten integrationsfähig sind, um ein monolithisches Bauelement zu bilden.
- Einige Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler erfordern einen kurzen Zeitraum, um eine Ausgangsspannung zu erzeugen, nachdem sie eine Stromaufnahme erfahren haben. Diese Verzögerung bedeutet, daß der Steuertransistor 4 vor dem Schalttransistor 1 einschaltet und so die Source-Gate-Strecke des Schalttransistors kurzschließt, so daß die Schaltung dazu veranlaßt wird, in ihrem ausgelösten Zustand zu verriegeln, sobald sie eingeschaltet wird. Dieses Problem kann durch die in Figur 6 gezeigte Anordnung überwunden werden, die eine Anlaufschaltung einschließt, die einen FET 60 aufweist, der parallel zu den Source- und Gateanschlüssen des Steuertransistors 4 geschaltet ist und dessen Gate in einem RC-Spannungsteiler gehalten ist, der von einem Kondensator 61 und einem Widerstand 62 gebildet ist. Wenn der Schaltungsstrom eingeschaltet ist, wirkt der RC-Spannungsteiler als Differenziereinrichtung, die das Gate des FET 60 veranlaßt, sofort hochzugehen und dann auf seine Sourcespannung zu fallen, wenn sich der Kondensator 61 auf lädt. Der FET 60 ist daher anfänglich im Einschaltzustand und zwingt den Steuertransistor 4, ausgeschaltet zu sein, während der Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler zu arbeiten beginnt.
- Wie Figur 6 zeigt, wird der Eingang des Gleichstrom-Gleichstrom-Wandlers von einer Zener-Diode 63 geregelt, und ein Widerstand 64 von typischerweise 500 Ohm begrenzt den Eingangsstrom auf ca. 2 mA. Alternativ kann eine strombegrenzende Diodenschaltung anstelle des Widerstands 64 und der Zener-Diode 63 verwendet werden.
Claims (9)
1. Anordnung mit zwei Anschlüssen zum Schutz einer Schaltung,
die vorgesehen ist, mit einer Leitung (2, 2) der Schaltung in
Reihe geschaltet zu werden, wobei die Schaltung einen
Schalttransistor (1) in Reihenschaltung, der den Leitungsstrom
steuert, und einen Steuertransistor (4) aufweist, der die
Basisspannung oder die Gatespannung des Schalttransistors (1)
steuert und der auf einen Überstrom durch den Schalttransistor
(1) anspricht, wobei die Anordnung eine Spannungsquelle
aufweist, die an die Basis oder das Gate des Schalttransistors
angeschlossen ist, welche den Schalttransistor im
Normalbetrieb in den oder zu dem leitenden Zustand hin vorspannt,
und in der Lage ist, durch Unterbrechen des Stromes in der
Leitung ferngesteuert in einen leitenden Zustand zurückgesetzt
zu werden,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Spannungsquelle entweder
(a) eine Seebeck-Einrichtung (43) ist, die mit dem
Schalttransistor in thermischem Kontakt ist, oder
(b) ein Spannungsvervielfacher (58, 59) ist, der einen
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler bildet, dessen
Eingangssignal über dem Schalttransistor (1) abgegriffen wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
wobei der Schalttransistor (1) und/oder der Steuertransistor
(4) ein Feldeffekttransistor im Anreicherungsbetrieb ist.
3. Anordnung nach Anspruch 2,
wobei das Gate des Steuertransistors (4) direkt mit dem
Drainanschluß des Schalttransistors verbunden ist, so daß die
Anordnung auslösen wird, wenn der Spannungsabfall des
Überstroms über dem Schalttransistor die Schwellwertspannung des
Steuertransistors überschreitet.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Basisspannung oder die Gatespannung des
Steuertransistors (4) von einem Spannungsteiler (6, 7) bestimmt ist,
der den Schalttransistor überbrückt.
5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
wobei der Steuertransistor (4) ein Bipolartransistor ist und
der Schalttransistor (1) ein Feldeffekttransistor ist.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
die keine Widerstandskomponenten in Reihenschaltung mit dem
Schalttransistor aufweist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
die einen Strombegrenzungswiderstand in Reihenschaltung mit
der Spannungsquelle aufweist.
8. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
wobei die Spannungsquelle einen Spannungsvervielfacher
aufweist, dessen Eingangssignal von einer Seebeck-Einrichtung
(43) genommen wird.
9. Elektrische Schaltung, die eine Schaltungsspannungs- oder
Stromquelle, eine Last und eine stromführende Leitung
aufweist, welche die Quelle und die Last verbindet, wobei die
Schaltung eine Anordnung mit zwei Anschlüssen zum Schutz einer
Schaltung aufweist, die in die stromführende Leitung (2, 2) in
Reihe geschaltet ist und die einen Schalttransistor (1) in
Reihenschaltung, der den Leitungsstrom steuert, und einen
Steuertransistor (4) aufweist, der die Basisspannung oder die
Gatespannung des Schalttransistors (1) steuert und auf einen
Überstrom durch den Schalttransistor (1) anspricht, wobei die
Anordnung eine Vorspannungsquelle aufweist, die an die Basis
oder das Gate des Schalttransistors angeschlossen ist, welche
den Schalttransistor im Normalbetrieb in den oder zu dem
leitenden Zustand hin vorspannt, und in der Lage ist,
ferngesteuert in einen leitenden Zustand zurückgesetzt zu werden,
indem man die Schaltungsspannungs- oder Stromquelle der Last
entfernt,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspannungsquelle entweder
(a) eine Seebeck-Einrichtung (43) ist, die in thermischem
Kontakt mit dem Schalttransistor ist, oder
(b) ein Spannungsvervielfacher (58, 59) ist, der einen
Gleichstrom-Gleichstrom-Wandler bildet, dessen
Eingangssignal über dem Schalttransistor (1) abgegriffen wird.
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GB9805528D0 (en) * | 1998-03-17 | 1998-05-13 | Red Line Power Limited | Electronic power supply |
GB9820132D0 (en) | 1998-09-16 | 1998-11-11 | Raychem Ltd | Battery over-discharge protection |
US6614881B1 (en) | 2000-10-17 | 2003-09-02 | Tyco Electronics Corporation | Remotely operable telecommunications conductor test circuit and method for using the same |
US6639771B2 (en) | 2001-03-12 | 2003-10-28 | Pericom Semiconductor Corp. | Internet ESD-shunt diode protected by delayed external MOSFET switch |
DE10149458C1 (de) * | 2001-10-08 | 2002-12-05 | Leoni Bordnetz Sys Gmbh & Co | Leitungsnetz und Verfahren zum Schutz des Leitungsnetzes gegen einen seriellen Lichtbogen |
US6587027B1 (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-01 | International Rectifier Corporation | Solid state fuse |
US6781502B1 (en) * | 2003-05-06 | 2004-08-24 | Semiconductor Components Industries, L.L.C. | Method of forming a protection circuit and structure therefor |
DE10361714B4 (de) * | 2003-12-30 | 2009-06-10 | Infineon Technologies Ag | Halbleiterbauelement |
US7369387B2 (en) * | 2004-11-09 | 2008-05-06 | Fultec Semiconductor, Inc. | Apparatus and method for temperature-dependent transient blocking |
US7342433B2 (en) * | 2004-11-09 | 2008-03-11 | Fultec Semiconductor, Inc. | Apparatus and method for enhanced transient blocking |
US7646576B2 (en) * | 2004-11-09 | 2010-01-12 | Bourns, Inc. | Apparatus and method for high-voltage transient blocking using low voltage elements |
US7492566B2 (en) * | 2005-01-14 | 2009-02-17 | Bourns, Inc. | Low resistance transient blocking unit |
US20060158812A1 (en) * | 2005-01-14 | 2006-07-20 | Harris Richard A | Transient blocking unit having shunt for over-voltage protection |
US20060238936A1 (en) * | 2005-04-25 | 2006-10-26 | Blanchard Richard A | Apparatus and method for transient blocking employing relays |
US20060250736A1 (en) * | 2005-05-06 | 2006-11-09 | Harris Richard A | Transient blocking apparatus with electrostatic discharge protection |
US7576962B2 (en) * | 2005-06-16 | 2009-08-18 | Bourns, Inc. | Transient blocking apparatus with reset |
US20070035906A1 (en) * | 2005-08-11 | 2007-02-15 | Harris Richard A | Transient blocking unit |
US20070170897A1 (en) * | 2006-01-26 | 2007-07-26 | Advanced Analogic Technologies, Inc. | High-Frequency Power MESFET Buck Switching Power Supply |
US8847674B1 (en) | 2013-03-13 | 2014-09-30 | General Electric Company | Systems and methods for power limiting for a programmable I/O device |
US10205313B2 (en) | 2015-07-24 | 2019-02-12 | Symptote Technologies, LLC | Two-transistor devices for protecting circuits from sustained overcurrent |
KR102521293B1 (ko) | 2015-09-21 | 2023-04-12 | 심프토트 테크놀로지스 엘엘씨 | 회로 보호 및 자가촉매적 전압 변환을 위한 단일 트랜지스터 장치 |
Family Cites Families (56)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE276572C (de) * | ||||
GB976862A (en) * | 1960-10-11 | 1964-12-02 | Gen Electric Co Ltd | Improvements in or relating to automatic circuit breakers |
DE1233475B (de) * | 1962-02-13 | 1967-02-02 | Neumann Elektronik Gmbh | Elektronischer UEberstromausschalter |
DE1282724B (de) * | 1966-04-01 | 1968-11-14 | Siemens Ag | Verstaerkereinrichtung fuer Nachrichtenuebertragungssysteme |
GB1175895A (en) * | 1967-03-08 | 1970-01-01 | Roger Arthur Giblin | Improvements in or relating to Voltage Controlled Negative Resistance Circuits |
US3548294A (en) * | 1967-12-12 | 1970-12-15 | Aircraft Radio Corp | Low voltage direct current regulator using complementary transistor pair |
US3617655A (en) * | 1970-06-01 | 1971-11-02 | Gte Automatic Electric Lab Inc | Disabling circuit of a transmission line amplifier |
IT984390B (it) * | 1973-02-23 | 1974-11-20 | Indesit | Disposizione circuitale per proteg gere un alimentatore di tensione stabilizzata |
US3801872A (en) * | 1973-02-27 | 1974-04-02 | Ite Imperial Corp | Multi-shot reclosing relay having means for remembering trip and reclosure status in the event of loss of power |
FR2250238B1 (de) * | 1973-11-05 | 1976-05-07 | Snecma | |
US3916220A (en) * | 1974-04-02 | 1975-10-28 | Denes Roveti | Current control electronic switch |
CA1022467A (en) * | 1974-05-21 | 1977-12-13 | Toshihiko Miyata | Load protective circuit |
DE2431167C3 (de) * | 1974-06-28 | 1979-05-03 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Auf ein Überlastungssignal ansprechende, eine zu schützende Einrichtung sofort abschaltende Überwachungsschaltung |
DE2440947A1 (de) * | 1974-08-27 | 1976-03-18 | Blaupunkt Werke Gmbh | Referenzelement fuer eine regelschaltung |
US4110809A (en) * | 1976-12-30 | 1978-08-29 | Lockheed Aircraft Corporation | Solid state power controller with low level signal control |
US4202023A (en) * | 1977-12-07 | 1980-05-06 | Entron, Inc. | Overload protector |
DE2811696C3 (de) * | 1978-03-17 | 1980-09-11 | Schmid Fernmeldetechnik, Zuerich (Schweiz) | Elektronischer Koppelpunkt zum Durchschalten von Fernsprech- oder Datensignalen in einer symmetrischen Verteil- und Koppelanordnung |
US4241372A (en) * | 1979-03-01 | 1980-12-23 | Entron, Inc. | Power supply protective circuit |
JPS57129125A (en) * | 1981-02-02 | 1982-08-11 | Tohoku Electric Power Co | Method of inspecting frequency relay |
DE3104015C2 (de) * | 1981-02-05 | 1984-10-11 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Überstromschutzanordnung für einen Halbleiterschalter |
US4396882A (en) * | 1981-05-22 | 1983-08-02 | Kellenbenz Carl W | Inrush current limiter |
DE3138645A1 (de) * | 1981-09-29 | 1983-04-14 | Dr.Ing.H.C. F. Porsche Ag, 7000 Stuttgart | "elektronische ueberstromschutzvorrichtung" |
US4513343A (en) * | 1982-12-27 | 1985-04-23 | Eaton Corporation | Short circuit protector having fold-back trip point for solid state switching device |
US4603234A (en) * | 1983-04-04 | 1986-07-29 | Gte Lenkurt Incorporated | Switching circuit including current limiting and initializing signal isolation |
US4533970A (en) * | 1983-06-27 | 1985-08-06 | Motorola, Inc. | Series current limiter |
US4594633A (en) * | 1983-07-07 | 1986-06-10 | Motorola, Inc. | Integrated circuit protection circuit |
GB2145593B (en) * | 1983-08-10 | 1987-03-04 | Siliconix Ltd | Self protecting solid state switch |
US4604674A (en) * | 1983-08-30 | 1986-08-05 | Westinghouse Electric Corp. | Reclosing relay apparatus |
IT1160150B (it) * | 1983-12-21 | 1987-03-04 | Fase Spa | Circuito elettronico di protezione per impianti produttivi in genere |
US4536699A (en) * | 1984-01-16 | 1985-08-20 | Gould, Inc. | Field effect regulator with stable feedback loop |
FR2564261B1 (fr) * | 1984-05-09 | 1990-10-19 | Electricite De France | Disjoncteur electronique rapide a pouvoir de coupure tres eleve |
CA1253915A (en) * | 1984-07-05 | 1989-05-09 | Kazuhiro Sato | Overcurrent protection circuit |
DE3433538A1 (de) * | 1984-09-13 | 1986-03-20 | Telefunken electronic GmbH, 7100 Heilbronn | Schutzschaltung fuer einen vom laststrom durchflossenen leistungstransistor |
DE3441403A1 (de) * | 1984-11-13 | 1986-05-22 | Rheinmetall GmbH, 4000 Düsseldorf | Schaltungsanordnung zum schalten ohmscher und induktiver elektrischer verbraucher in gleich- und wechselstromkreisen |
NO854721L (no) * | 1984-11-28 | 1986-05-29 | Dubilier Plc | Anordning for beskyttelse av en elektrisk krets mot skadelige signaler. |
US4692833A (en) * | 1985-05-11 | 1987-09-08 | Samhwa Electric Industrial Co. | Safety device for communication equipment |
NL8601761A (nl) * | 1986-07-07 | 1988-02-01 | Tjeerd Venema | Elektronisch gestuurde elektrische stroom zekeringautomaat. |
US4771357A (en) * | 1986-07-23 | 1988-09-13 | Motorola, Inc. | Power driver having short circuit protection |
US4744369A (en) * | 1986-10-06 | 1988-05-17 | Cherne Medical, Inc. | Medical current limiting circuit |
US4736268A (en) * | 1986-12-18 | 1988-04-05 | Westinghouse Electric Corp. | High frequency AC solid state switch |
DE3705177A1 (de) * | 1987-02-06 | 1987-06-25 | Siemens Ag | Elektronische sicherung |
US4799126A (en) * | 1987-04-16 | 1989-01-17 | Navistar International Transportation Corp. | Overload protection for D.C. circuits |
US4853820A (en) * | 1987-05-11 | 1989-08-01 | Hendry Mechanical Works | Electronic circuit breaker systems |
AU1777188A (en) * | 1987-07-06 | 1989-01-12 | John Joseph Fikkers | Programmable circuit breaker |
FR2618276B1 (fr) * | 1987-07-15 | 1994-04-29 | Crouzet Sa | Dispositif de commutation electronique. |
DE3725390A1 (de) * | 1987-07-31 | 1989-02-09 | Wickmann Werke Gmbh | Schaltsicherung |
FR2619262B1 (fr) * | 1987-08-06 | 1994-09-23 | Crouzet Sa | Dispositif de protection d'un equipement contre les surtensions induites sur une ligne lui etant raccordee |
JPH0640712B2 (ja) * | 1987-10-05 | 1994-05-25 | 株式会社村田製作所 | 充電完了検知器 |
US4835649A (en) * | 1987-12-14 | 1989-05-30 | United Technologies Corporation | Self-latching current limiter |
US4811156A (en) * | 1988-02-26 | 1989-03-07 | Cherne Medical, Inc. | Medical current limiter |
GB8820078D0 (en) * | 1988-08-24 | 1988-09-28 | Stc Plc | Power control circuit for electronic equipment |
GB2226195A (en) * | 1988-12-15 | 1990-06-20 | Philips Nv | A transient protection circuit |
GB2230665B (en) * | 1989-04-12 | 1993-08-18 | Plessey Co Plc | Improvements relating to solid state electric switching arrangements |
US4937697A (en) * | 1989-05-22 | 1990-06-26 | Motorola, Inc. | Semiconductor device protection circuit |
DE69123598T2 (de) * | 1990-10-12 | 1997-06-19 | Raychem Ltd | Schaltungsschutzeinrichtung |
TW214020B (de) * | 1990-10-12 | 1993-10-01 | Raychem Ltd |
-
1991
- 1991-01-07 GB GB919100283A patent/GB9100283D0/en active Pending
-
1992
- 1992-01-06 IL IL10059292A patent/IL100592A/en not_active IP Right Cessation
- 1992-01-06 MX MX9200033A patent/MX9200033A/es unknown
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DE69219583D1 (de) | 1997-06-12 |
MX9200033A (es) | 1992-08-01 |
WO1992012561A1 (en) | 1992-07-23 |
CA2098916A1 (en) | 1992-07-08 |
IL100592A (en) | 1996-06-18 |
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