WO1986005931A1 - Circuit for the power-limitation of short-circuit resistant final stages - Google Patents
Circuit for the power-limitation of short-circuit resistant final stages Download PDFInfo
- Publication number
- WO1986005931A1 WO1986005931A1 PCT/DE1986/000106 DE8600106W WO8605931A1 WO 1986005931 A1 WO1986005931 A1 WO 1986005931A1 DE 8600106 W DE8600106 W DE 8600106W WO 8605931 A1 WO8605931 A1 WO 8605931A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- voltage
- output
- current
- circuit
- circuit arrangement
- Prior art date
Links
Classifications
-
- 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
Definitions
- Circuit arrangement for limiting the power of short-circuit proof output stages
- the invention relates to a circuit arrangement according to the type of the main claim.
- Circuit arrangements are already known in which the output transistor is used to switch a load on and off, which can be designed as an ohmscipe or inductive load. These circuit arrangements can be designed using discrete technology, monolithically integrated technology or hybrid technology. If the load is short-circuited in the event of a fault, there is a risk that the transistor output stage will be destroyed.
- the circuit arrangement according to the invention with the features of the main claim has the advantage that the power loss can be kept approximately constant by a corresponding number of current sources. If the specified voltage values at the output of the transistor output stage are exceeded, the output current is reduced accordingly. This is done in a simple manner in that the measuring resistor, which serves as a measuring sensor for regulating the output current, is supplied with an additional current as a function of the output voltage of the transistor output stage via one or more current sources.
- the current sources are preferably switched on or off via differential amplifiers.
- the differential amplifiers are each connected with one of their inputs to a tap of a multi-stage voltage divider, which divides the output voltage into a corresponding number of voltage values.
- the differential amplifiers switch on the associated current sources, as a result of which the voltage at the measuring resistor is increased and the output current is reduced accordingly by the current regulator.
- Several stages of current sources can be connected in parallel in a simple manner, as a result of which the power loss can be kept approximately constant over the entire voltage range.
- a particularly good power loss limitation is obtained in that the divider resistors of the voltage divider have different resistance values. A particularly good approximation to the power dissipation hyperbola can thus be achieved.
- FIG. 1 shows a regulator for regulating the output current
- FIG. 2 shows a simplified circuit diagram of the controller shown in FIG. 1,
- FIG. 3 shows an embodiment of the circuit arrangement according to the invention
- Figure 4 is a current-voltage diagram with power dissipation hyperbola.
- the circuit arrangement shown in FIG. 1 contains an output transistor T1 as the transistor output stage, the collector K of which is connected via a load L to a positive supply voltage + U V. Its emitter is connected to the negative potential -U V of the supply voltage via a low-resistance resistor R1.
- the remaining circuit elements form the current regulator for the output current I L.
- the emitters of three pnp transistors T2, T3, T4, whose bases are connected to one another, are connected to the operating voltage U B of the regulator.
- Transistor T4 is connected to the base of the output transistor T1.
- the collectors of the transistors T2, T3 are connected to the collectors of two npn transistors T5, T6.
- the base of transistor T5 is connected to its collector and to the base of transistor T6 closed.
- the emitter of the transistor T6 is connected to a terminal V and, via a measuring resistor R2, to the emitter of the output transistor T1.
- the emitter of transistor T5 is connected via a resistor R3 to the negative potential -U V of the supply voltage.
- Another pnp transistor T7 is connected between the base and collector of transistor T3, the base of which is connected to the collector and the emitter of which is connected to the base of transistor T3. Its collector is on ground.
- An additional diode D1 is connected between the emitters of the transistors T2, T3 and their bases.
- a starting current source I S is provided between the bases of the transistors T2, T3 and the negative potential -U V of the supply voltage, with which the current regulator can be put into operation.
- the function of this circuit is explained in detail in the aforementioned DE-OS 32 38 88D.
- it is important that the voltage drop across the measuring resistor R2. is measured by the current controller and the output current I L is reduced or increased accordingly. If the voltage at the measuring resistor R2 rises, the output current I L , which flows through the collector-emitter path of the transistor T1 and through the resistor R1, is reduced accordingly.
- FIG. 1 The circuit according to FIG. 1 is shown in simplified form in FIG.
- the embodiment shown in Figure 3 contains several constant current sources I1, I2, In, which are arranged between the operating voltage U B and the terminal V para llel.
- the current sources are switched on or off via differential amplifiers V1, V2, Vn assigned to them.
- the positive inputs of the differential amplifiers are connected to various taps of a voltage divider which is between the output voltage U A and the negative supply voltage -U V.
- the divider voltages U T1 , U T2 , U Tn occur at the taps of the voltage divider. Since the negative inputs of all differential amplifiers are connected to a common reference voltage U R , the differential amplifiers are switched on in succession with increasing output voltage U A as soon as the corresponding divider voltages exceed the voltage value of the reference voltage U R.
- the reference voltage U R is provided here as a divider voltage by a second voltage divider, which lies between the operating voltage U R and the negative supply voltage -U V.
- FIG. 4 shows the course of the output current I L as a function of the output voltage U A.
- a power hyperbola is also entered in the diagram with a broken line, which indicates the values for constant power loss P V. If the output voltage U A reaches the voltage U1, the maximum output current I Lmax is reduced to a value I L1 . This takes place in that the divider voltage U T1 (FIG. 3) the reference voltage U R exceeds and the differential amplifier V1 drives the current source I1. In a corresponding manner, the output current is further reduced to the values I L2 and I L3 when the output voltages U2 and U3 are reached.
- a good approximation to the power hyperbole can be achieved by using only three differential amplifiers.
- the current sources shown in the exemplary embodiment of FIG. 3 can, however, also be replaced by a single, controllable current source which enables particularly good adaptation to the power hyperbole.
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
- Control Of Electrical Variables (AREA)
Description
Schaltungsanordnung zur Leistungsbegrenzung von kurzschlußfesten Endstufen
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Schaltungsanordnung nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es sind bereits Schaltungsanordnungen bekannt, bei denen der Ausgangstransistor zum Ein- und Ausschalten einer Last dient, die als ohmscipe oder induktive Last' ausgebildet sein kann. Diese Schaltungsanordnungen können in diskreter Technik, in monolithisch integrierter Technik oder in Hybridtechnik ausgebildet sein. Wird im Störfall die Last kurzgeschlossen, so besteht die Gefahr, daß die TransistorEndstufe zerstört wird.
Aus der DE-OS 32 38 880 ist eine Schaltungsanordnung bekannt, mit der der über die Emitter-Kollektor-Strecke der Transistorendstufe fließende Ausgangsstrom begrenzt wird und dadurch im Kurzschlußfall eine Zerstörung der Traπsistorendstufe verhindert werden kann. Hierzu wird ein Stromregler verwendet, der den Ausgangsstrom überwacht. Auf diese Weise kann die Verlustleistung der Endstufe nur sehr grob begrenzt werden. Diese bekannte Schaltungsanordnung erlaubt keine stufenweise Verlustleistungsbegrenzung.
Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß durch eine entsprechende Anzahl von Stromquellen die Verlustleistung annähernd konstant gehalten werden kann. Bei Überschreiten vorgegebener Spannungswerte am Ausgang der Transistorendstufe, wird der Ausgangsstrom entsprechend verringert. Dies geschieht auf einfache Weise dadurch, daß der Meßwiderstand, der als Meßfühler zur Regelung des Ausgangsstroms dient, über eine oder mehrere Stromquellen mit einem zusätzlichen Strom in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Transistorendstufe beaufschlagt wird. Die Stromquellen werden vorzugsweise über Differenzverstärker ein- oder ausgeschaltet. Die Differeπzverstärker sind jeweils mit einem ihrer Eingänge an einen Abgriff eines mehrstufigen Spannungsteilers angeschlossen, der die Ausgangsspannung in eine entsprechende Anzahl von Spannungswerten unterteilt. Sobald die Spannungswerte an den Abgriffen eine Referenzspannung überschreiten, schalten die Differenzverstärker die zugehörigen Stromquellen ein, wodurch die Spannung am Meßwiderstand erhöht und durch den Stromregler der Ausgangsstrom entsprechend reduziert wird. Auf einfache Weise können mehrere Stufen von Stromquellen parallel geschaltet werden, wodurch die Verlustleistung über den gesamten Spannungsbereich annähernd konstant gehalten werden kann. Eine besonders gute Verlustleistungsbegrenzung wird dadurch erhalten, daß die Teilerwiderstände des Spannungsteilers unterschiedliche Widerstandswerte besitzen. Damit kann eine besonders gute Annäherung an die Verlustleistungshyperbel erzielt werden .
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Zeichnung
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Figur 1 einen Regler zur Regelung des Ausgangsstroms,
Figur 2 ein vereinfachtes Schaltbild des in Figur 1 dargestellten Reglers,
Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und
Figur 4 ein Strom-Spannungsdiagramm mit Verlustleistungshyperbel.
Die in Figur 1 dargestellte Schaltungsanordnυng enthält als Transistorendstufe einen Ausgangstransistor T1, dessen Kollektor K über eine Last L mit einer positiven Versorgungsspannung +UV verbunden ist. Sein Emitter ist über einen niederohmigen Widerstand R1 mit dem negativen Potential -UV der Versorgungsspannung verbunden. Die übrigen Schaltungselemente bilden den Stromregler für den Ausgangsstrom IL.
An die Betriebsspannung UB des Reglers sind die Emitter dreier pnp-Transistoren T2 , T3 , T4 angeschlossen, deren Basen miteinander verbunden sind. Der Kollektor des
Transistors T4 ist mit der Basis des Ausgangstransistors T1 verbunden. Die Kollektoren der Transistoren T2, T3 sind dagegen mit den Kollektoren zweier npn-Transistoren T5, T6 verbunden. Die Basis des Transistors T5 ist an seinen Kollektor und an die Basis des Transistors T6 an
geschlossen. Der Emitter des Transistors T6 ist mit einer Anschlußklemme V und über einen Meßwiderstand R2 mit dem Emitter des Ausgangsstransistors T1 verbunden. Der Emitter des Transistors T5 ist über einen Widerstand R3 mit dem negativen Potential -UV der Versorgungsspannung verbunden. Zwischen Basis und Kollektor des Transistors T3 ist ein weiterer pnp-Transistor T7 angeschlossen, dessen Basis mit dem Kollektor und dessen Emitter mit der Basis des Transistors T3 verbunden ist. Sein Kollektor liegt auf Masse. Zwischen den Emittern der Transistoren T2, T3 und deren Basen ist eine zusätzliche Diode D1 angeschlossen. Zwischen den Basen der Transistoren T2, T3 und dem negativen Potential -UV der Versorgungsspannung ist eine Startstromquelle IS vorgesehen, mit der der Stromregler in Betrieb gesetzt werden kann. Die Funktion dieser Schaltung ist ausführlich in der eingangs genannten DE-OS 32 38 88D erläutert. Für das Verständnis der vorliegenden Erfindung ist von Bedeutung, daß die am Meßwiderstand R2 abfallende Spannung. vom Stromregler gemessen wird und entsprechend der Ausgangsstrom IL verringert oder erhöht wird. Steigt die Spannung am Meßwiderstand R2, so wird der Ausgangsstrom IL, der über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T1 und über den Widerstand R1 fließt, entsprechend verringert.
Um eine Begrenzung der Verlustleistung im Ausgangstransistor T1 bzw. eine wenigstens angenähert konstante Verlustleistung zu erhalten, wird an der Eingangsklemme V in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung UA ein Konstantstem eingespeist, so daß sich der Spannungsabfall am Widerstand R2 entsprechend ändert. Dies hat dann eine entsprechende Begrenzung bzw. Herabsetzung des Ausgangsstroms IL zur Folge, wodurch die am Ausgangstransistor T1 auftretende Verlustleistung verringert wird. Eine
Schaltungsanordnung für die Stromeinspeisung an der Anschlußklemme V ist in Figur 3 angegeben.
In Figur 2 ist die Schaltung gemäß Figur 1 vereinfacht dargestellt.
Das in Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel enthält mehrere Konstantstromquellen I1, I2, In, die zwischen der Betriebspannung U B und der Anschluß klemme V para llel angeordnet sind. Die Stromquellen werden über ihnen zugeordnete Differenzverstärker V1, V2, Vn ein- oder ausgeschaltet. Die positiven Eingänge der Differenzverstärker sind zu diesem Zweck an verschiedene Abgriffe eines Spannungsteilers angeschlossen, der zwischen der Ausgangsspannung UA und der negativen Versorgungsspannung -UV liegt. An den Abgriffen des Spannungsteilers treten die Teilerspaπnungen UT1, UT2, UTn auf. Da die negativen Eingänge sämtlicher Differenzverstärker an einer gemeinsamen Refereenzspannυng UR liegen, werden die Differenzverstärker bei ansteigender Ausgangsspannung UA nacheinander eingeschaltet, sobald die entsprechenden Teilerspannungen den Spannungswert der Referenzspannung UR überschreiten. Die Referenzspannung UR wird hier als Teilerspannung von einem zweiten Spannungsteiler bereitgestellt, der zwischen der Betriebsspannung UR und der negativen Versorgungsspannung -UV liegt.
In Figur 4 ist der Verlauf des Ausgangsstroms IL in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung UA dargestellt. Außerdem ist in das Diagramm mit unterbrochener Linie eine Leistungshyperbel eingetragen, die die Werte für konstante Verlustleistung PV angibt. Erreicht die Ausgangsspannung UA die Spannung U1, so wird der maximale Ausgangsstrom ILmax auf einen Wert IL1 verringert. Dies erfolgt dadurch, daß die Teilerspannung UT1 (Figur 3)
die Referenzspannung UR überschreitet und der Differenzverstärker V1 die Stromquelle I1 aufsteuert. In entsprechender Weise erfolgt eine weitere Reduzierung des Ausgangsstroms auf die Werte IL2 und IL3 bei Erreichen der Ausgangsspannungen U2 und U3.
Bereits durch Verwendung von drei Differenzverstärkern kann eine gute Annäherung an die Leistungshyperbel erreicht werden. Selbstverständlich kann durch die Verwendung einer größeren Anzahl von Differenzverstärkern und zugeordneten Stromquellen eine noch bessere Angleichung an die Leistungshyperbel erzielt werden. Die im Ausführungsbeispiel von Figur 3 dargestellten Stromquellen können aber auch durch eine einzige, steuerbare Stromquelle ersetzt werden, die eine besonders gute Anpassung an die Leistungshyperbel ermöglicht.
Claims
1. Schaltungsanordnung zur Leistungsbegrenzung von kurzschlußfesten Endstufen, mit einem Stromregler und wenigstens einer Transistorendstufe, wobei der Stromregier in Abhängigkeit von der Spannung eines Meßwiderstandes den Ausgangsstrom der Transistorendstufe steuert, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Stromquellen (11 bis In) vorgesehen sind, die ausgangsseitig mit einem Meßwiderstand (R2) verbunden sind und die bei Überschreiten vorgegebener Spannungswerte der Ausgangsspannung (UA) eingeschaltet werden, wodurch der Spannungsabfall am Meßwiderstand (R2) entsprechend erhöht wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe sämtlicher Ströme der jeweils wirksamen Stromquellen (I1 bis In) den Meßwiderstand (R2) durchfließt.
3. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquellen (I1 bis In) in unterschiedlich großen Spannungsabständen der Ausgangsspannung (UA) eingeschaltet werden und unterschiedlich große Ströme abgeben.
4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung (UA) in einem mehrstufigen, vorzugsweise asymmetrischen Spannungsteiler in verschiedene Teilerspannungen (UT1 bis UTn) unterteilt ist, daß jede der Teilerspannungen (UT1 bis Uτn) jeweils einem ersten Eingang eines zugehörigen Differenzverstärkers (V1 bis Vn) zugeführt wird, daß jeder Differenzverstärker (V1 bis Vn) ausgangsseitig mit dem Steuereingang einer zugeordneten Stromquelle (I1 bis In) verbunden ist, und daß an den anderen Eingängen der Differenzverstärker (V1 bis Vn) eine gemeinsame Referenzspannung (UR) anliegt.
5. Schaltungsanordnung nach eiaem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichent, daß durch die Einprägung eines von der Ausgangsspannung (UA) abgeleiteten zusätzlichen Stroms in den Meßwiderstand (R2) die Verlustleistung der Transistorendstufe bei sich andernder Last (L) wenigstens anrvähernd konstant bleibt.
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DEP3512563.2 | 1985-04-06 | ||
| DE19853512563 DE3512563A1 (de) | 1985-04-06 | 1985-04-06 | Schaltungsanordnung zur leistungsbegrenzung von kurzschlussfesten endstufen |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO1986005931A1 true WO1986005931A1 (en) | 1986-10-09 |
Family
ID=6267443
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/DE1986/000106 WO1986005931A1 (en) | 1985-04-06 | 1986-03-14 | Circuit for the power-limitation of short-circuit resistant final stages |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62502507A (de) |
| DE (1) | DE3512563A1 (de) |
| WO (1) | WO1986005931A1 (de) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE4429716C1 (de) * | 1994-08-22 | 1996-02-01 | Siemens Ag | Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3668545A (en) * | 1969-11-03 | 1972-06-06 | Scott Inc H H | Apparatus for amplifier protection |
| DE2637270B1 (de) * | 1976-08-19 | 1977-09-29 | Standard Elek K Lorenz Ag | UEberlastungsschutzeinrichtung |
| FR2375741A1 (fr) * | 1976-12-21 | 1978-07-21 | Ates Componenti Elettron | Dispositif de protection a semi-conducteurs |
| DE3238880A1 (de) * | 1982-10-21 | 1984-04-26 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Schaltungsanordnung |
-
1985
- 1985-04-06 DE DE19853512563 patent/DE3512563A1/de active Granted
-
1986
- 1986-03-14 WO PCT/DE1986/000106 patent/WO1986005931A1/de unknown
- 1986-03-14 JP JP50172086A patent/JPS62502507A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3668545A (en) * | 1969-11-03 | 1972-06-06 | Scott Inc H H | Apparatus for amplifier protection |
| DE2637270B1 (de) * | 1976-08-19 | 1977-09-29 | Standard Elek K Lorenz Ag | UEberlastungsschutzeinrichtung |
| FR2375741A1 (fr) * | 1976-12-21 | 1978-07-21 | Ates Componenti Elettron | Dispositif de protection a semi-conducteurs |
| DE3238880A1 (de) * | 1982-10-21 | 1984-04-26 | Robert Bosch Gmbh, 7000 Stuttgart | Schaltungsanordnung |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3512563A1 (de) | 1986-10-16 |
| JPS62502507A (ja) | 1987-09-24 |
| DE3512563C2 (de) | 1990-05-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0359326B1 (de) | Vollweg-Gleichrichterschaltung | |
| EP0080567B1 (de) | Integrierte Stromquellen -Halbleiterschaltungsanordnung | |
| DE69325569T2 (de) | Shuntregler für eine Stromversorgung | |
| DE2905659C3 (de) | Gegentakt-Verstärkerkreis | |
| DE3505308C2 (de) | ||
| DE2849216A1 (de) | Vorrichtung zur drehzahlregelung von gleichstrommotoren | |
| DE69200655T2 (de) | Schaltung zur Regelung der Ladespannung einer mittels eines Generators gespeisten Batterie. | |
| DE3545392C2 (de) | ||
| DE3433817C2 (de) | ||
| EP0698794A1 (de) | Schaltungsanordnung zur Unterspannungs-Erkennung | |
| DE3209241C2 (de) | ||
| DE3879051T2 (de) | Steuerungskreis fuer eine zuendung. | |
| DE2924171C2 (de) | ||
| EP0098460B1 (de) | Regelvorrichtung für ein elektrisches Stellglied | |
| DE1910669B2 (de) | Steuerungseinrichtung für einen Fahrzeugmotor | |
| DE3329665C2 (de) | ||
| WO1986005931A1 (en) | Circuit for the power-limitation of short-circuit resistant final stages | |
| DE3243706C1 (de) | ECL-TTL-Signalpegelwandler | |
| DE3125157A1 (de) | Drehzahlregelschaltung fuer einen motor | |
| DE3712998C2 (de) | ||
| DE3029696C2 (de) | ||
| DE2911171C2 (de) | Schaltung für die Ansteuerung eines Stromquelletransistors | |
| DE2849153C2 (de) | Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer konstanten Hilfsgleichspannung | |
| EP0497106A2 (de) | Schaltungsanordnung für Spannungs- und Stromregelung | |
| DE2404850A1 (de) | Elektronische sicherung fuer eine verstaerkerschaltung |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| AK | Designated states |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): JP US |
|
| AL | Designated countries for regional patents |
Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |