DE1259446B

DE1259446B - Circuit arrangement for limiting a load current by means of a transistorized two-terminal network

Info

Publication number: DE1259446B
Application number: DE1965S0095350
Authority: DE
Inventors: Hans Mai
Original assignee: SABA GmbH
Current assignee: SABA GmbH
Priority date: 1965-02-06
Filing date: 1965-02-06
Publication date: 1968-01-25

Description

Schaltungsanordnung zur Begrenzung eines Laststromes mittels eines transistorierten Zweipols Die Erfindung betrifft eine als elektronisch gesteuerte Sicherung wirkende Schaltungsanordnung zum Begrenzen von Lastströmen unter Verwendung eines mit einem Transistor bestückten Zweipols, womit beliebige Stromkreise bzw. Meßinstrumente, Lastwiderstände oder zu untersuchende Prüfobjekte vor zu hohen Belastungen geschützt werden können.Circuit arrangement for limiting a load current by means of a transistorized two-terminal network The invention relates to an electronically controlled Fuse-acting circuit arrangement for limiting load currents using a two-pole equipped with a transistor, with which any circuits resp. Measuring instruments, load resistors or test objects to be examined against excessive loads can be protected.

Es ist bekannt, Transistoren in Netzteilen von elektrischen bzw. elektronischen Geräten als Schutz gegen überbelastungen zu verwenden, die beim Erreichen einer bestimmten Höchstlastgrenze abschalten. Hierfür wird üblicherweise ein parallel zum Netzteilausgang geschalteter, die Last übernehmender Transistor verwendet, so daß bei bestimmtem Grenzwert der Belastung die Basis-Emitter-Spannung ansteigt und sich der Transistor-Innenwiderstand und resultierend der gesamte Laststrom verkleinert bzw., mit anderen Worten, fließt der oberhalb des Grenzwertes liegende Laststrom über die Kollektor-Emitter-Strecke ab, womit der Transistor hier als Nebenschluß zur Ausgangslast wirkt. Es handelt sich um das bekannte einfach geregelte Netzteil.It is known, transistors in power supplies of electrical or electronic To use devices as protection against overloads that occur when a switch off certain maximum load limit. For this purpose, a parallel the load-taking transistor connected to the power supply output is used, see above that at a certain limit of the load the base-emitter voltage increases and the internal resistance of the transistor and, as a result, the total load current decreases or, in other words, the load current above the limit value flows via the collector-emitter path, which means that the transistor is a shunt here acts on the output load. It is the well-known, simply regulated power supply unit.

Weiter sind elektronisch stabilisierte Netzgeräte bekannt, die mit einem bistabilen Multivibrator ausgestattet sind. Bei zu hoch ansteigendem Ausgangsstrom schaltet der Multivibrator um und sperrt den Regeltransistor.Electronically stabilized power supply units are also known that have are equipped with a bistable multivibrator. If the output current rises too high the multivibrator switches over and blocks the control transistor.

Abgesehen vom schaltungstechnisch erheblichen Aufwand derart bekannter Transistorregelungen erfolgte eine elektronische, dem Schutz dienende Abschaltung zufolge der kapazitiven Aufladung am Ausgang nicht schnell genug, so daß durch Entladung der Ausgangskapazität die vor Überlastung zu schützenden Objekte noch zerstört werden konnten.Apart from the considerable complexity of the circuitry, it is more well-known Transistor controls, an electronic shutdown was used for protection as a result of the capacitive charging at the output not fast enough, so that by discharging the output capacity, the objects to be protected from overload are still destroyed could.

Weiter sind unter Verwendung mehrerer Transistoren elektronische Stromkonstanthalter bekannt, die allgemein als Zweipole ausgebildet sind und deren Gesamtstrom in gegenseitiger Steuerung annähernd konstant bleibt, bei z. B. von außen wirkender Spannungserhöhung oder auch bei Temperaturschwankungen.Electronic current stabilizers are also used using a plurality of transistors known, which are generally designed as two-pole and their total current in mutual Control remains almost constant, with z. B. from the outside acting voltage increase or even with temperature fluctuations.

Auch sind gegenseitig sich steuernde Transistorkreise zur Spannungsstabilisierung bekannt, die gegen überlastung durch eine Strombegrenzungsschaltung geschützt werden, selbst bei abnormalen Bedingungen, wie etwa bei teilweise oder sogar total kurzgeschlossenem Ausgangskreis.There are also mutually controlling transistor circuits for voltage stabilization known, which are protected against overload by a current limiting circuit, even under abnormal conditions, such as a partially or even totally short-circuited Output circle.

Schließlich sind auch Strombegrenzer bekannt, welche Dioden und große Widerstände verwenden, zu deren Funktion auch wiederum große Spannungen benötigt werden.Finally, current limiters are also known, which diodes and large Use resistors, which in turn require high voltages for their function will.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, jeden beliebigen Stromkreis bzw. jedes im Kreis liegende Element gegen überbelastung zu schützen, wobei es sich um eine sehr schnell ansprechende elektronische Sicherung handelt, unter Verwenden eines mit einem Transistor bestückten Zweipols, wobei zudem im Laststromkreis ein wahlweise einstellbarer Stromwert nicht überschritten wird.The object of the invention is now to create any circuit or circuit. to protect each element lying in a circle against overload, whereby it is a very fast responding electronic fuse is using a two-terminal device equipped with a transistor, and a optionally adjustable current value is not exceeded.

Die Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß zwischen Basis und Emitter des Transistors eine Hilfsspannungsquelle mit einem dazu in Reihe geschalteten Stellwiderstand liegt und einerseits der Kollektor des Transistors und andererseits die Basis über eine Diode in den Laststromkreis geschaltet sind.The invention is characterized in that between the base and emitter of the transistor an auxiliary voltage source with a variable resistor connected in series and on the one hand the collector of the transistor and on the other hand the base a diode are connected to the load circuit.

Es sind hiernach also zwischen Emitter und Basis eines pnp- bzw. npn-Transistors eine Hilfsspannungsquelle mit einstellbarem Vorwiderstand geschaltet, deren Strom am Basisbahnwiderstand des Transistors eine derart gepolte Spannung erzeugt, daß die Kollektor-Basis-Strecke in Durchlaßrichtung vorgespannt den im Emitter-Kollektor-Kreis fließenden Laststrom auf den voreingestellten Stromwert im Hilisspannungskreis begrenzt. Vorteilhaft ist also die vorliegende elektronische Schaltungsanordnung als Sicherung in beliebigen Stromkreisen anwendbar, wobei eine Strombegrenzung durch Einstellung eines variablen Widerstandes auf beliebige Werte vorgenommen, also der zu schützende Stromkreis auf beliebige Stromwerte abgesichert werden kann.So there are between the emitter and the base of a pnp or npn transistor an auxiliary voltage source with an adjustable series resistor connected, its current at the base resistance of the transistor generates such a polarized voltage that the collector-base path biased in the forward direction that in the emitter-collector circuit The load current flowing is limited to the preset current value in the auxiliary voltage circuit. The present electronic circuit arrangement is therefore advantageous as a fuse Applicable in any electrical circuit, with a current limitation by setting of a variable resistor is made to any value, i.e. the one to be protected Circuit can be fused to any current values.

Das Wesen der Erfindung wird an Hand von Ausführungsbeispielen in den Zeichnungen beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit pnp-Transistor und F i g. 2 ein schematisches Ersatzschaltbild, F i g. 3 eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit npn-Transistor, F i g. 4 Kennlinienverläufe des Laststromes IL in Abhängigkeit von der Betriebsspannung UL und dem Begrenzungsstrom IV als Parameter, sowie für verschiedene Lastwiderstände RL.The essence of the invention is described on the basis of exemplary embodiments in the drawings. It shows F i g. 1 shows a circuit arrangement according to the invention with a pnp transistor and FIG. 2 shows a schematic equivalent circuit diagram, FIG. 3 shows a circuit arrangement according to the invention with an npn transistor, FIG. 4 Characteristic curves of the load current IL as a function of the operating voltage UL and the limiting current IV as parameters, as well as for various load resistances RL.

In F i g. 1 ist ein pnp-Transistor T und weiter erfindungsgemäß eine Diode D im Schaltkreis verwendet. Über die Basis-Emitter-Strecke eines Legierungs-Transistors T wird mittels Stellwiderstand RV und Hilfsspannungsquelle UV der Strom IV eingespeist. Dieser Strom 1v soll den am Widerstand RL von der Spannungsquelle UL abgegebenen Laststrom I, auf einen wahlweisen Maximalwert begrenzen, also den Kreis vor Überlastung schützen, wie es im Einzelnen ein Ersatzschaltbild nach F i g. 2 zeigen soll.In Fig. 1 is a pnp transistor T and further according to the invention one Diode D used in the circuit. Via the base-emitter path of an alloy transistor T, the current IV is fed in by means of a variable resistor RV and an auxiliary voltage source UV. This current 1v is intended to be the output from the voltage source UL at the resistor RL Limit load current I to an optional maximum value, i.e. the circuit before overload protect, as is shown in detail in an equivalent circuit diagram according to FIG. 2 should show.

Nach F i g. 2 läuft der die Basis-Emitter-Strecke durchfließende Begrenzerstrom 1v auch durch den Basisbahnwiderstand rBB mit so gepoltem Spannungsabfall UrBB, daß die Kollektor-Basis-Strecke in Durchlaßrichtung vorgespannt arbeitet. Eine an die Kollektor-Basis-Strecke angelegte Spannung UL läßt durch Lastwiderstand RL einen Strom IL über den BasisbahnwiderstandrBB entgegengesetzt zu IV fließen. Bei gleichen Stromwerten IV = IL geht die Spannung über rBB auf Null zurück, so daß die Kollektor-Basis-Diode hochohmig wird und in den Sperrzustand übergeht. In diesem Fall fließt der eingespeiste Strom 1V über die Kollektor-Emitter-Strecke und Lastwiderstand RL, womit im Ergebnis der Laststrom IL auf einen maximal einstellbaren Wert zu begrenzen ist. Als weiteres Merkmal der Erfindung ist anzusehen, daß in den Ausgangskreis noch eine Diode D geschaltet ist, damit bei der Spannung UL = 0 noch kein Strom IL fließen kann, der andererseits ohne diese Diode D durch vom Strom IV erzeugte Spannung UrBB über den Lastwiderstand RL fließen würde. Zweckmäßig wird hierbei eine Siliziumdiode verwendet, die nach F i g. 1 bzw. Ersatzschaltbild F i g. 2 mit ihrer Kathode an der Transistorbasis und Anode am Lastwiderstand RL liegt. Die Diode D soll etwa eine Durchlaßspannung vom doppelten Wert der am Basisbahnwiderstand rBB abfallenden Spannung besitzen, z. B. 600 mV bei einem UIBB-Spannungswert von 300 mV. Der Laststrom IL wird hier durch den maximal zulässigen Basisstrom des Transistors T begrenzt, wobei zweckmäßig die Hilfsspannung UV > UL dimensioniert sein sollte. Aus F i g. 4 sind Kurven des Laststromes IL in Milliampere in Abhängigkeit von der Spannung UL in Volt aufgetragen, und zwar für verschiedene Werte des den Laststrom IL begrenzenden und einstellbaren Hilfsstromes, also für IV 1 bzw. 1v 2, bzw. verschiedene Lastwiderstände RL 1 bzw. (nach der darüberliegenden Kurve) RL 2, G RL 1. Man ersieht hieraus entsprechend der Einstellung des Regelwiderstandes RV auftretende Stromwerte IV mit entsprechender Begrenzung des jeweiligen Laststromes, der hiermit wahlweise für maximal zulässigen Wert einstellbar ist, womit der Stromkreis - jeweiligen Verhältnissen entsprechend - vor Überbelastung geschützt werden kann.According to FIG. 2, the limiter current 1v flowing through the base-emitter path also runs through the base path resistance rBB with a voltage drop UrBB polarized in such a way that the collector-base path is forward-biased. A voltage UL applied to the collector-base path allows a current IL to flow through the load resistor RL via the base path resistor rBB in the opposite direction to IV. With the same current values IV = IL , the voltage across rBB goes back to zero, so that the collector-base diode has a high resistance and goes into the blocking state. In this case, the 1V current that is fed in flows through the collector-emitter path and load resistor RL, which means that the load current IL is limited to a maximum value that can be set. Another feature of the invention is that a diode D is connected in the output circuit so that at the voltage UL = 0 no current IL can flow, which on the other hand without this diode D is caused by the voltage UrBB generated by the current IV across the load resistor RL would flow. A silicon diode is expediently used here, which is shown in FIG. 1 or equivalent circuit diagram F i g. 2 has its cathode on the transistor base and the anode on the load resistor RL. The diode D should have a forward voltage of about twice the value of the voltage drop across the base track resistance rBB, e.g. B. 600 mV at a UIBB voltage value of 300 mV. The load current IL is limited here by the maximum permissible base current of the transistor T, with the auxiliary voltage UV > UL expediently being dimensioned. From Fig. 4 curves of the load current IL in milliamperes are plotted as a function of the voltage UL in volts, specifically for different values of the auxiliary current that limits and sets the load current IL , i.e. for IV 1 and 1v 2, or different load resistances RL 1 and ( according to the curve above) RL 2, G RL 1. This shows the current values IV occurring according to the setting of the variable resistor RV with corresponding limitation of the respective load current, which can hereby optionally be set for the maximum permissible value, whereby the circuit - according to the respective conditions - is provided Overload can be protected.

F i g. 3 zeigt schließlich das Schaltungsschema beim Verwenden eines Transistor vom npn-Typ, mit gegenüber den Verhältnissen nach F i g. 1 umgekehrt geschalteter Diode D bzw. umgekehrt fließendem Begrenzer- (1v) bzw. Laststrom IL. Hier liegt die Dioden Anode am Basisanschluß des Transistors bzw. deren Kathode am zu schützenden Lastwiderstand RL.F i g. Finally, FIG. 3 shows the circuit diagram when using a transistor of the npn type, with the relationships according to FIG. 1 reversed diode D or reversely flowing limiter (1v) or load current IL. Here the diode anode is connected to the base connection of the transistor or its cathode is connected to the load resistor RL to be protected.

Claims

Claims: 1. Circuit arrangement for limiting a load current by means of a two-pole equipped with a transistor, characterized in that an auxiliary voltage source (UV) with a variable resistor (RV) connected in series is located between the base and emitter of the transistor (T) and on the one hand the collector of the transistor and on the other hand the base are connected to the load circuit via a diode (D).

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that when a pnp transistor is used, the diode (D) is on the cathode side at the transistor base connection and on the anode side at the load resistor to be protected (RL) lies.

3. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that when used of an npn transistor, the diode (D) on the cathode side at the load resistor to be protected (RL) and on the anode side at the transistor base connection. Considered publications: German Auslegeschrift No. 1110 286; British Patent No. 834,367; U.S. Patents No. 2,978,630, 3101441; AIEE-Tr., 69 (1950), p. 551.