DE2555509A1

DE2555509A1 - Schaltungsanordnung mit einem kurzschlussfesten ausgang

Info

Publication number: DE2555509A1
Application number: DE19752555509
Authority: DE
Inventors: Harald Collonia
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1975-12-10
Filing date: 1975-12-10
Publication date: 1977-06-16
Also published as: SE7613613L

Description

Schaltungsanordnung mit einem kurzschlußfesten
Ausgang Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einem kurzschlußfesten Ausgang mit einem Ausgangstransistor, in dessen Ausgangskreis die Last liegt, und mit den Strom im Ausgangskreis begrenzenden Mitteln.
Es sind bereits Schaltungsanordnungen mit einem kurzschlußfesten Ausgang bekannt, bei denen im Ausgangskreis eine Strombegrenzungsschaltung vorhanden ist. Tritt bei diesen Schaltungsanordnungen ein Kurzschluß im Ausgangskreis auf, so wird der Kurzschlußstrom durch diese Schaltung auf einen bestimmten Maximalwert begrenzt. Da im KurzschluBfall eine im Vergleich zum Normalbetrieb wesentlich höhere Verlustleistung in der Schaltungsanordnung entsteht, muß die Schaltungsanordnung für diese erhöhte Verlustleistung dimensioniert werden. Besonders problematisch und aufwendig sind dabei die zAbführung der im Kurzschlußfall erzeugten Joule'schen Wärme erforderlichen Maßnahmen.
Diese Schwierigkeiten und Nachteile sollen durch die Erfindung überwunden werden. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, deren Ausgang mit möglichst wenig Aufwand kurzschlußfest ausgebildet ist.
Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs beschriebenen Schaltungsanordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass Mittel zum Erkennen eines Kurzschlusses im Ausgangskreis und von diesen angesteuerte Mittel zum periodischen Wirksam-und U.nwirksarrschalten des Ausgangstransistors vorhanden sind. Durch diese Maßnahmen wird erreicht, dass, da der Ausgangstransistor und damit auch die anderen vom Kurzschlußstrom beaufschlagten Bauteile periodisch wirksam und unwirksam geschaltet sind, die im Ausgangskreis erzeugte Verlust leistung und infolgedessen auch die abzuführende Joule'sche Wärme klein gehalten werden kann. Durch entsprechende Wahl des Schalttastverhältnisses kdnn die Verlustleistung im Kurzschlußfall so klein gemacht werden, dass sie unter dem Wert liegt, der im Normalbetrieb auftritt. Dadurch besteht die Möglichkeit, den Ausgang allein nach dem im Normalbetrieb erforderlichen Werten dimensionieren zu können.Der Aufwand für der Wärmeabführung dienende Maßnahmen richtet sich infolgedessen allein nach den Erfordernissen im Normalbetrieb. Dies ist ein besonderer Vorteil der Erfindung. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Maßnahmen mit verhältnismäßig geringem Aufwand an elektrischen und elektronischen Bauteilen durchführbar sind.
Bei einer Schaltungsanordnung mit einem im Emitterzweig des Ausgangstransistors liegenden Widerstand und einer die Basis-Emitter-Strecke des Ausgangstransistors und den Widerstand überbrückenden Diodenschaltung als strombegrenzende Mittel enthält gemaß einer Ausführungsform der Erfindung die Diodenschaltung die Basis-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors, durch den die Mittel zum periodischen Wirksam-und Unwirksamschalten des Ausgangstransistors ansteuerbar sind. Diese erfindungsgemäße Maßnahme bringt den Vorteil mit sich, dass die strombegrenzenden Mittel zumindest teilweise gleichzeitig zur Erkennung eines Kurzschlusses herangezogen werden, was sich günstig auf die Produktkosten auswirkt.
In einer Ausführungsform der Erfindung enthält die Diodenschaltung eine Zenerdiode gemäß einer anderen Ausführungsform mindestens eine weitere, vorzugsweise zwei hintereinander geschaltete Dioden.Eine solche Ausführungsform hat lim Vergleich zu der mit einer Zenerdiode den Vorteil, dass /im sie nicht unwesentlich kostengünstiger ist. Bei einer anderen möglichen Ausführungsform weist die Diodenschaltung eine Referenzspannungsquelle und eine Diode in Reihenschaltung auf.
Zum periodischen Wirksam- und Unwirksamschalten des Ausgangstransistors ist am zweckmäßigsten ein monostabiler Multivibrator vorgesehen. Das eigentliche Wirksam- und Unwirksamschalten des Ausgangstransistors erfolgt gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform dadurch, dass der monostabile Multivibrator einen zur Diodenschaltung parallel geschalteten elektronischen Schalter steuert.
Die Erfindung sei anhand der Zeichnung, die zwei Ausführungsbeispiele enthält, näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine Schaltungsanordnung mit eine Zenerdiode enthaltenden strombegrenzenden Mitteln und Figur 2 eine Schaltungsanordnung mit zwei Dioden enthaltenden strombegrenzenden Mitteln.
Die Schaltungsanordnung umfasst einen Ausgangstransistor 1, in dessen mit positivem Potential verbundenen Emitterzweig sich ein Widerstand 2 befindet und in dessen mit negativem Potential oder Nullpotential verbundenen Kollektorzweig die Last 3 liegt.
Der Widerstand 2 bildet mit der Diodenschaltung 4, die die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 1 und den Widerstand 2 überbrückt, die Strombegrenzungsstufe der Schaltung. Die Diodenschaltung 4 umfasst bei der Ausführungsform nach Figur 1 eine Zenerdiode 5 und die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 6, der zum Erkennen eines Kurzschlusses vorgesehen ist und den monostabilen Multivibrator 7 ansteuert. Bei der Ausführungsform nach Figur 2 besteht die Diodenschaltung aus zwei hintereinandergeschalteten Dioden 8 und 9 und der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 6.
Der monostabile Multivibrator 7 steuert einen Schalttransistor 10, mit dem die Diodenschaltung 4 und damit der Transistor 1 wirksam und unwirksam schaltbar ist.
Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung sei davon ausgegangen, dass im Ausgangskreis eine ordnungsgemäße Last 3 vorhanden ist. Über die Ansteuerleitüng 11 bzw 12wird der Transistor 1 aufgesteuert und es fließt Strom durch den Widerstand 2 über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 1 und durch die Last 3. Die Diodenschaltung 4 ist stromlos, der monostabile Multivibrator 7 befindet sich in seinem stabilen Zustand und der Transistor lo in seiner Sperrphase.
Bei Auftreten eines Kurzschlusses in der Last 3 steigt der über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 1 fließende Strom stark an und damit auch die am Widerstand 2 und der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 1 abfallende Spannung.
Erreicht dieser Spannungsabfall einen bestimmten Wert, der bei der Ausführungsform nach Figur 1 gleich der Summe aus Zenerspannung und dem Spannungsabfall an der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 6 ist, so fließt durch die Diodenschaltung 4 Strom und der Transistor 1 wird in seinen Sperrzustand geschaltet.
Durch das Leitendwerden der Diodenschaltung 4 wird der monostabile Multivibrator 7 in seinen quasistabilen Zustand gesteuert und der Transistor lo infolgedessen in seinen leitenden Zustand. Letzteres hat ein Kurzschliessen der Diodenschaltung 4 zur Folge.
Die Diodenschaltung 4 bleibt solange kurzgeschlossen, bis der monostabile Multivibrator 7 in seinen stabilen.Zustand zurückkippt. Da nach Aufheben des Kurzschlusses an der Diodenschaltung 4 durch diese kein Strom fließen kann, da eine einen Stromfluß zulassende Steuerspannung fehlt -der Transistor 1 befindet sich ja nach wie vor in seinem Sperrzustand -, wird der Transistor 1 durch das auf der Ansteuerleitung 11 vorhandene Signal wieder in seinen Durchlasszustand gesteuert.
Ist der Kurzschluß in der Last 3 noch vorhanden, so wird durch die am Widerstand 2 und der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 1 abfallende Spannung die Diodenschaltung 4 aufgesteuert und der zuvor beschriebene Vorgang beginnt von neuem.
Ist bei einer Wiederaufsteuerung des Transistors 1 der Kurzschluß im Ausgangskreis verschwunden, so arbeitet die Schaltungsanordnung im Normalbetrieb weiter.
Wie ersichtlich kann durch das Schalttastverhältnis die im Ausgangskreis - Widerstand 2, Transistor 1, Last -erzeugte Verlustleistung in optimaler Weise vermindert werden.
Die Schaltungsanordnung nach Figur 2 eignet sich besonders für einen Ausgang mit zwei oder mehreren parallelen Kanälen, da dann die Diode 9 gleichzeitig zur Entkopplung der einzelnen Kanäle herangezogen werden kann. Zum besseren Verständnis des vorstehenden ist in Figur 2 ein zweiter Kanal gestrichelt eingezeichnet.
Es wird darauf hingewiesen, dass in den Schaltungsanordnungen lediglich die zur Erläuterung der Erfindung wesentlichen Teile dargestellt sind.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 0 Schaltungsanordnung mit einem kurzschlußfesten Ausgang mit einem Ausgangstransistor, in dessen Ausgangskreis die Last liegt, und mit den Strom im Ausgangskreis begrenzenden Mitteln, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel (6) zum Erkennen eines Kurzschlusses im Ausgangskreis und von diesen angesteuerte Mittel (7, lo) zum periodischen Wirksam- und Unwirksamschalten des Ausgangstransistors (1) vorhanden sind.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 mit einem im Emitterzweig des Ausgangstransistors liegenden Widerstand und einer die Basis-Emitter-Strecke des Ausgangstransistors und den Widerstand überbrückenden Diodenschaltung als strombegrenzende Mittel, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenschaltung (4) die Basis-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors (6) enthält, durch den die Mittel (7, io) zum periodischen Wirksam- und Unwirksamschalten des Ausgangstransistors 1 ansteuerbar sind.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenschaltung (4) eine Zenerdiode (5) enthält.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diodenschaltung (4) mindestens eine weitere, vorzugsweise zwei hintereinander geschaltete Dioden (8, 9) enthält.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekbnnzeichnet, dass die Diodenschaltung (4) eine Referenzspannungsquelle und mindestens eine Diode in Reihenschaltung enthält.
6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum periodischen Wirksam-und Unwirksamschalten des Ausgangstransistors (1) ein monostabiler Multivibrator (7) vorgesehen ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der monostabile Multivibrator (7) einen zur Diodenschaltung (4) parallel geschalteten elektronischen Schalter (lo) steuert.