NO136339B - - Google Patents

Description

Anordning for beskyttelse av halvlederelementer mot overbelastning.

Transistorer og andre halvlederelementer, såsom styrte og ikke-styrte ventiler, er

meget følsomme for overbelastning av

strøm. Særlig transistorer er vanskelig å

verne ved hjelp av smeltesikringer og andre

strømfølsomme organer, såsom overstrøm-releer etc. Grunnen til dette er at en transistor som drives med en bestemt basis-strøm, bare er istand til å slippe gjennom

en av denne basisstrøm bestemt maksimal

kollektorstrøm. Så lenge en kollektorstrøm

ligger under denne maksimale verdi, opp-står der bare et temmelig lite spenningsfall

(metningsspenning) mellom emitteren og

kollektoren, og oppvarmingen i halvleder-krystallene er derfor lav. Såsnart imidler-tid kollektorstrømmen ved en endring i

kretsens data har tendens til å ville stige

over denne av drivstrømmen bestemte

maksimale verdi, opptar transistoren spenning mellom emitteren og kollektoren, hvilket forårsaker en oppvarming av krystal-lene. Arbeider således en transistor f. eks.

i en koblende krets, idet transistoren under

vanlige forhold er så godt som helt utnyt-tet med hensyn til sin strømbelastbarhet,

resulterer en minskning av impedansen i

belastningskretsen bare i en ubetydelig

strømøkning, ettersom transistoren ikke.

kan slippe gjennom mere kollektorstrøm

enn den som er bestemt av den for øyeblik-ket passerende basisstrøm. Spenningsfallet

mellom emitter og kollektor øker dog betydelig og konsekvensen blir at transistoren hurtig kan ødelegges ved en for stor

oppvarming.

Ifølge oppfinnelsen utnyttes denne til-

vekst i spenningsfallet mellom emitter og kollektor ut over metnings-spenningsfallet,

som opptrer ved overbelastning av transistoren, til utløsning av en beskyttelsesanordning som f. eks. bryter strømtilførselen til transistoren eller blokkerer, dvs. stru-per den.

Hvis en transistor f. eks. arbeider i en koblende kretsanordning, er den under vis-se tidsintervaller ledende (på) og under andre blokkert (av). Ved en slik transistor opptrer metningsspenningen under på-periodene og en meget større spenning mellom emitter og kollektor i av-intervallene. Av denne grunn lar det seg ikke uten videre gjøre, ganske enkelt å kontrollere spenningen mellom emitter og kollektor for å bestemme om transistoren arbeider over-belastet eller ikke, da der under alle av-intervaller mellom emitter og kollektor fin-nes en spenning som er betydelig større enn den spenning som opptrer under på-intervallene ved overbelastning.

Ifølge oppfinnelsen er anordningen slik at det omtalte spenningsfall bare under på-intervallene tilføres den utløsende anordning, mens den derimot ikke tilføres denne anordning under av-intervallene. Som koblingsorgan som skiller mellom dis-se to forskjellige arbeidstilstander ved transistoren, anvendes ifølge oppfinnelsen en transistor, som «drives» i fase med den eller de transistorer, som skal vernes. I ste-det for sistnevnte transistor kan der også anvendes styrte ventiler av forskjellig slag.

Ettersom en transistor alltid har et visst spenningsfall i sin på-stilling (metningsspenningen), kan det være hensikts- i messig å kompensere for denne spenning

ved å innstille utløsningsanordningen slik

at bare når metnings-spenningsfallet over-skrides, bevirkes utløsning. Dette kan f.

eks. skje ved seriekobling av en spen- i ningsreferans i den kontrollerende transis-

tors kollektorkrets.

På tegningen er vist et eksempel på hvordan oppfinnelsestanken kan anvendes

ved en vekselretter som leverer en spenning

med rektangulær kurveform og som kan

være selvdrevet eller separat drevet.

Fig. 1 viser spenningen mellom kollek-

tor og emitter i en av de to transistorer som

er koblet i henhold til koblingsskjemaet

ifølge fig. 4. Som det fremgår, opptrer der under av-periodene en betydelig spenning mellom kollektor og emitter, nærmere be-

stemt omtrent lik den dobbelte batterispen-

ning som omformeren påtrykkes. Under på-periodene opptrer derimot bare et lite spenningsfall, nemlig metningsspenningen som er betegnet med Ved en mindre overbelastning ser spenningskurven ut som vist på fig. 2, hvorav det fremgår at spenningsfallet under på-perioden blir større under den senere del av perioden. Fig. 3 vi-

ser hvorledes spenningsforholdet over transistoren ser ut ved en kraftig overbelast-

ning. Spenningsfallet under på-perioden har vokset betydelig sammenlignet med det som opptrer under normal drift.

Vekselretteren, hvis kobling fremgår

av fig. 4, kan være selvdrevet (drivviklin-

gen 1 på samme kjerne som primærviklin-

gen 2) eller særskilt drevet. I det sistnevnte tilfelle frembringes der en spenning med rektangulær kurveform i viklingen 1 ved hjelp av en ikke vist foroscillator. Vekselretteren, som på kjent vis arbeider i mot-

takt, er utstyrt med to transistorer 3 og 4.

Den kontrollerende transistor er betegnet

med 5 og utløsningsanordningen med 6. Da transistorene 4 og 5 drives parallelt, kan en spenning over transistorens 5 emitter/ kollektor bare resultere i en kollektorstrøm i transistorens 4 på-intervaller, mens 5 er sperret under transistorens 4 av-interval-

ler. En spenningsreferanse som er betegnet med 7, kan være innkoblet i den kontrollerende transistors kollektorkrets, slik at der bare kan gå en kollektorstrøm hvis spenningen over transistorens 4 emitter og kollektor er blitt større enn spenningsrefe-ransens 7 spenningsfall. Dette spennings-

fall kan hensiktsmessig være like stort som metningsspenningen V|:KM.

Ved en anordning som inneholder flere transistorer som arbeider under samme betingelser (ved parallell- eller seriekobling)

eller vekselvis (som transistorene 3 og 4 på

fig. 4), kan det være tilstrekkelig bare å verne en eneste, i hvilket tilfelle man for-trinnsvis velger den, hvis kollektor-met-ningsstrøm er noe lavere enn de resteren-

des. Naturligvis kan hver transistor eller transistorgruppe i et utstyr være forsynt med vedkommende anordning. Ved en bro-koblet vekselretter kan man f. eks. tilordne en beskyttelsesanordning til den gruppe av transistorer som under den ene halvbølge arbeider i på-stilling og en beskyttelsesanordning til den transistorgruppe som under den annen halvperiode arbeider i på-stil-

ling.

Oppfinnelsen kan med fordel anvendes

ved regulatorer og andre apparater som arbeider med koblende transistorer og/el-

ler styrte ventiler av halvledertypen, men det er også mulig i henhold til oppfinnelsestanken å verne transistorer som ikke arbeider bare i på- eller av-stilling, men også

i slike stillinger at de opptar et bestemt spenningsfall, når man vil forhindre at dette spenningsfall blir overskredet.

Som utløsningsanordning kan der anvendes et relé, hvis vikling er seriekoblet med den kontrollerende transistors 5 kollektorkrets, idet reléet kan være utstyrt med en selvholdevikling, slik at anordnin-

gen blir strømløs når reléet trekkes til, dog uten at reléet atter slipper så snart strøm-løshetstilstanden er inntrådt. I henhold til et annet forslag kan en multivibrator be-gynne å svinge så snart den kontrollerende transistors kollektorstrøm har overskredet en viss verdi, hvorved hovedapparatet, dvs.

det apparat som skal vernes, som følge av multivibratorens svingning, blir periodisk inn- og utkoblet. Først når overbelastnin-

gen er forsvunnet, stanser multivibratoren og apparatet arbeider atter kontinuerlig.

Claims (4)

1. Anordning for beskyttelse av halvlederelementer mot overbelastning, særlig transistorer som anvendes som koblings-elementer i f. eks. oscillatorer eller strøm-rettere, karakterisert ved at den inneholder et styrbart (kontrollerende) halvlederelement (5) som tilføres styre-pulser som gjør det kontrollerende element (5) ledende henholdsvis sperrer det under

de ledende henholdsvis sperrende intervaller av det eller de halvlederelementer (arbeidselementer) (3, 4) som skal beskyttes, og at en utløsningsanordning er anord-net til å påvirkes av spenningsdifferensen mellom en av det kontrollerende elements elektroder og en av arbeidselementets eller- elementenes elektroder og kobler ut eller sperrer arbeidselementet eller -elemen-tene når denne spenningsdifferense over-stiger en bestemt verdi.

2. Anordning ifølge påstand 1, karakterisert ved at det kontrollerende element (5) og arbeidselementet (4) er transistorer og at utløsningsanordningen er innrettet til å påvirkes av spenningsdifferensen mellom de to transistorers kol-lektorelektroder.

3. Anordning ifølge påstand 2, karakterisert ved at der i den kontrollerende transistors kollektorkrets er innkoblet en spenningsreferanse som er slik dimensjonert at der, når det normale metnings-spenningsfall opptrer i den transis tor som skal beskyttes, ikke går noen kol-lektorstrøm i transistoren (5), men først etter at transistorens (4) spenningsfall er blitt større enn metningsspenningsfallet.

4. Anordning ifølge en av de foregå-ende påstander, karakterisert ved at der ved flere transistorer som arbeider under samme betingelser, bare er én av dem som er forbundet med en kontrollerende transistor (5), idet den førstnevnte transistors kollektormetningsstrøm er lavere enn for de øvrige transistorer.