DD145350A1

DD145350A1 - Einrichtung zur spannungsueberwachung

Info

Publication number: DD145350A1
Application number: DD21464979A
Authority: DD
Inventors: Karl Albert; Thomas Bea
Original assignee: Karl Albert; Thomas Bea
Priority date: 1979-07-27
Filing date: 1979-07-27
Publication date: 1980-12-03

Abstract

Einrichtung zur Spannungsüberwachung von hochstabilisierten Spannungen für die Speisung integrierter Schaltkreise, welche beim Über- bzw. Unterschreiten eines bestimmten Grenzwertes der zu überwachenden Spannung Signale -abgibt bzw. eine Zwangsabschaltung dieser Spannung herbeiführt. Siel ist es, mit geringen Anforderungen an die Betriebsspannung auszukommen. Aufgabe ist es, einen integrierten ■Spannungsstabilisator so einzusetzen, daß seine Vorteile voll für die Spannungsüberwachung genutzt werden können. Hierzu wird die Beschaltung eines integrierten Spannungsstabilisators aufgezeigt. - Figur -

Description

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Titel der Erfindung

Einrichtung zur Spannungsüberwachung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Überwachung von hochstabilisierten Spannungen für die Speisung integrierter Schaltkreise, welche beim Über- bzw. Unterschreiten eines bestimmten Grenzwertes der zu überwachenden Spannung Signale abgibt bzw. eine Zwangsabschaltung dieser Spannung herbeiführt.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen In dem WP 93 795 wird eine Stromüberwachungseinrichtung gezeigt, bei der der Spannungsabfall über einen Meßwiders land den Eingängen eines Differenzverstärkers zugeführt wird. Hierbei wird der Differenzverstärker mit steiler Kennlinie betrieben, welcher durch eine Mitkopplung ein Hystereseverhalten aufgeprägt ist. Die benötigte Spannungsquelle, aus der über ein Potentiometer eine Spannung zur Einstellung des Ansprechwertes des Differenzverstärkers gewonnen wird und deren Konstanz die Genauigkeit der Ansprechquelle entscheidend bestimmt, wird ebenso wie die Betriebsspannung des Differenzverstärkers als gegeben vorausgesetzt* Die Stabilität dieser beiden Spannungsquellen, die nur mit entsprechend hohem Schaltungsaufwand zu erreichen ist, ist bestimmend für die Genauigkeit des Ansprechwertes der Schaltung. Außerdem ist bei Ausfall dieser zusätzlichen Spannungsquellen die Punktion nicht mehr gewährleistet.

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Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, eine Einrichtung zur Über- und Unterspannungserkennung zu schaffen, die bei geringem Schaltungsaufwand und geringen Anforderungen an die Betriebsspannung eine hohe langzeitkonstanz und TemperaturStabilität des Schwellwertes garantiert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen integrierten Spannungsstabilisator, der mit einer in großen Toleranzen veränderbaren Betriebsspannung arbeitet, so einzusetzen, daß er den Anforderungen der Spannungsüberwachung gerecht wird.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Erzeugung eines Überspannungssignals, eines Unterspannungssignals und eines Überspannungsabschaltsignals jeweils ein integrierter Spannungsetabilisator eingesetzt wird, welcher eine Referenzspannungsquelle, einen Differenzverstärker mit steiler Kennlinie und eine Transistorkaskade aufweist, daß der Differenzverstärkerkennlinie durch eine Rückkopplung eine Hysteresecharakteristik aufgeprägt wird und daß der Spannungssprung am Ausgang über Z-Dioden einmal auf Schmitt-Trigger zur Gewinnung der Schwellwertsignale und zur Gewinnung des Überspannungsabschaltsignals auf einen Transistor geführt wird, wobei die Rückkopplung über einen Widerstand und einen Transistor direkt auf den. invertierenden Eingang des Schaltkreises vorgenommen wird. Durch den Einsatz des integrierten Spannungsstabilisatorsschaltkreises zur Spannungsüberwaellung ergeben sich eine Reihe von Vorteilen. Es kann als Betriebsspannung die zu überwachende Spannung selbst bzw. eine unstabilisierte Spannung, aus welcher die zu überwachende Spannung gewonnen wird, verwendet werden. Daraus resultiert eine hohe Zuverlässigkeit der Überwachungsschaltung, da bei Ausfall dieser Speisespannung die zu überwachende Spannung ebenfalls ausgefallen ist und sich eine

Schwellwertkontrolle erübrigt. Somit ist keinerlei Aufwand für zusätzliche Spannungsquellen erforderlich.

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Die zugehörige Zeichnung zeigt ein Schaltbild de r Spannung sübe rwa chung se inri chtung.

Der Hauptbestandteil der Spannungsüberwachungseinrichtung ist ein integrierter Spannungsstabilisator 1; 2; 3· Dieser Schaltkreis ist vom Hersteller als Baustein zur Realisierung von-Spannungsstabilisierungsschaltungen vorgesehen. Der zweckentfremdete Einsatz dieses Schaltkreises für den vorliegenden Anwendungsfall bringt die erwähnten Vorteile. Der Schaltkreis 1; 2; 3 enthält als wesentliche Funktionsgruppen eine hochkonstante Referenzspannungsquelle, einen Differenzverstärker und eine Transistorkaskade als Endstufe.

Die interne Referenzspannung U™™ oder ein Teil davon, je nachdem, ob die zu kontrollierende Spannung kleiner oder größer als die interne Referenzspannung Up-p-pj wird mit der zu kontrolliex^enden Spannung U an den Differenzverstärkereingängen 11; 12; 21; 22; 31; 32 verglichen. Bedingt durch die steile Kennlinie des Differenzverstärker und unterstützt dadurch, daß durch die externe Beschaltung 17; 16; 27; 26; 36; 38; 37 eine Mitkopplung erzeugt wird, weist die Schaltung ein Hystereseverhalten auf.

Beim Überschreiten des entsprechenden Schwellwertes entsteht am Ausgang des Schaltkreises 1; 2; 3, wo im Normalfall ein Pegel von 4 ... 6 Volt anliegt, ein Spannungssprung von mehreren Veit, der über entsprechende Z-Dioden 13; 23; 33 so angepaßt wird, daß damit über einen Schmitt-Trigger 15; 25 ein TTL-angepaßtes Signal UES; US und über einen Transistor 35 ein Überspannung sab schalt signal UESAB erzeugt wird, wovon letzteres den Zündstrom für einen Thyristor liefert, der die zu hohe Spannung U kurzschließt.

Die zu kontrollierende Spannung U soll auf Überspannung, Unterspannung kontrolliert werden, wobei ab einer bes tiinmten Überspannung diese Spannung U kurzgeschlossen werden soll. Dazu sind drei im wesentlichen gleich aufgebaute Überwachungseinrichtungen vorgesehen.

Pur die Ütierspannungserkennung wird die zu kontrollierende Spannung U₀ auf den niehtinvertierenden Eingang 11 des Schaltkreises 1 geführt. Die interne Referenzspannung liter einen Spannungsteiler 17; 18 nach WuIl. Von ihm wird der einstellbare Schwellwert abgenommen und an den invertierenden Eingang 12 des !Differenzverstärkers gelegt. Solange die zu überwachende Spannung U mit ihrem Nennwert anliegt, also

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die Spannung am nichtinvertierten Eingang 11 höher als die Spannung am invertierenden Eingang 12 ist, erscheint am Ausgang ein Pegel,der dem Normalfall entspricht. Über die Z-Mode 13 und einen .Widerstand-14 gelangt dieser Pegel, vermindert um den Spannungsabfall über der genannten Z-Diode 13 j an den Eingang eines Schmitt-Triggers 15, der in diesem Pall am Ausgang einen TTL-Pegel "High¹¹ liefert, der zur logischen Auswertung verwendet werden kann.

Steigt die zu überwachende Spannung U über den eingestellten * Schwellwert an, so schaltet der Differenzverstärker aufgrund seiner steilen Kennlinie in den anderen Zustand um,und am Ausgang des Schaltkreises 1 liegt ein hoher Pegel, der nur um den Spannungsabfall -über der Kollektor-Emitter-Strecke des Ausgangstransistors des Schaltkreises niedriger als die Betriebsspannung U-n ist. Dieser Pegel wird gleichfalls an den Eingang des Schmitt-Triggers 15 angepaßt und als "High" erkannt« Der Schmitt-Trigger 15 zeigt negierendes Verhalten, somit erscheint zur weiteren Auswertung der Pegel "low". Um im G-renzfall das Umschalten des Differenzverstärkers zu unterstützen, erfolgt vom Ausgang des Schmitt-Triggers 15 über den Widerstand 16 eine Rückkopplung in den Spannungsteiler 17; 18 der Referenzspannung. Durch diese Maßnahmen wird der Schaltung das Hystereseverhalten aufgeprägt, womit das Schwingen der Schaltung verhindert wird« Für die Unterspannungserkennung wird ein integrierter Spannungsstabilisatorschaltkreis 2 in ähnlicher Weise wie oben be schaltet. Die Unterschiede bestehen darin, daß der am Spannungsteiler 27; 28 eingestellte Schwellwert unterhalb des Nennwertes der zu Überwachenden Spannung U liegt und damit um den gleichen normalzustand zu erreichen, die zm überwachende Spannung U an den invertierenden Eingang und der Schwellwert an den nichtinvertierenden Eingang des Schaltkreises 2-gelegt wird. Sinkt die

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Spannung U jetzt unter den eingestellten Schwellwert, entspricht die Ausgangsspannung des Schaltkreises der Betriebsspannung TXg. Die Ausv/ertung erfolgt analog der Überspannungs-. erkennung. Die Rückkopplung erfolgt hier, den anderen Pegelverhältnissen entsprechend, vom Eingang des Schmitt-Triggers über den Widerstand 26.

Die Beschaltung des Schaltkreises 3 für die Überspannungsabschaltung entspricht der des Schaltkreises 1, der bei der Überspannungserkennung eingesetzt wird. Hier wird der Ausgangspegel des Schaltkreises 3 über die Z-Diode 33 an einen Spannungsteiler 34; 40 gelegt. Mit dem Y/iderstand 36 und einem Transistor 38 wird eine aktive Rückkopplung erzeugt, d.h. der Kollektor des Transistors 33 wird direkt auf den invertierenden Eingang des Schaltkreises geführt. Durch die hohe Verstärkung der Rückkopplung erhält die Schaltung ein ausgeprägtes Zippverhalten, d. h. nach dem Ansprechen der Schaltung durch das Ansteigen der überwachten Spannung U v/ird auch nach dem Absinken

der Spannung U der Normalzustand nicht wieder erreicht, da der

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leitende Transistor 38 den invertierenden Eingang auf Nullpotential hält.

Der beim Ansprechen des Schaltkreises 3 auftretende Spannungssprung führt zum öffnen eines weiteren Transistors 35, dessen Axisgangsspannung durch eine Z-Diode 41 begrenzt wird, wodurch Gin nachgeschalteter TTL-Baustein angesteuert werden kann.

Claims

Erfindungsanspruch:

Einrichtung zur Spannungsuberwaehung, in der Differenzverstärker mit steller Kennlinie eingesetzt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung eines Überspannungεsignals (UES),eines Unterspannung ε signals (US) und eines Überspannungsabsehaltsignals (üESAB) jeweils ein integrierter Spannung sstatdli sat or (1*, 2; 3) eingesetzt wird, welcher eine Referenzspannungsquelle, einen Differenzverstärker mit steiler Kennlinie und eine Transistorkaskade aufweist, daß der Differenzverstärkerkennlinie durch eine Rückkopplung eine Hysteresecharakteristik aufgeprägt wird und daß der Spannungssprung am Ausgang üher Z-Oioden (13"> 23; 33) einmal auf Schmitt-Trigger (15; 25) zur Gewinnung der Schwellwertsignale (UES; US) und zur Gewinnung des Überspannungsabschaltsignals (UESAB) auf einen Transistor (35) geführt wird, Y/o"bei.die Rückkopplung über einen Widerstand 36 und einen Transistor (38) direkt auf den invertierenden Eingang des Schaltkreises (3) vorgenommen wird.

1 Salto Zeichnung