DE1136001B - Schaltungsanordnung zum Abschalten einer Stromversorgungseinrichtung - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zum Abschalten einer Stromversorgungseinrichtung Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Abschalten der von einer Stromversorgungseinrichtung abgegebenen Spannung bei über- bzw. Unterschreiten eines bestimmten, durch eine obere und eine untere Grenze festgelegten Spannungsbereiches.
• Es ist bekannt, eine Stromversorgungseinrichtung durch eine Relaisschaltung hinsichtlich der Größe der von ihr abgegebenen Spannung zu überwachen und von ihren Verbrauchern abzuschalten, sobald die abgegebene Spannung einen bestimmten, festgelegten Spannungsbereich verläßt. Wenn nur eine Spannungsbereichsgrenze überwacht werden soll, z. B. eine obere oder eine untere Spannungsbereichsgrenze, dann enthalten die bekannten Relaisschaltungen nur ein Relais, das über einen Widerstand entsprechend vorerregt wird; wenn dagegen die Spannung innerhalb eines bestimmten Bereiches gehalten werden soll, der durch eine obere und eine untere Spannungsbereichsgrenze festgelegt ist, so sind die bekannten Relaisschaltungen entweder mit nur einem Relais, das, zwei gegeneinander geschaltete Wicklungen aufweist, oder mit zwei getrennten Relais ausgerüstet. Die Nachteile dieser bekannten Relaisschaltungen bestehen darin, daß die Relais in bezug auf ihre Ansprech- bzw. Abfallströme eng toleriert sein und diesbezüglich ständig überwacht werden müssen. Trotzdem ist ein sofortiges Abschalten der Versorgungsspannung bei Verlassen des festgelegten Spannungsbereiches nicht erreichbar, sondern es wird erst immer nach dem Ablauf der Ansprech- bzw. Abfallzeit des Relais abgeschaltet. Außerdem unterliegen die Schaltkontakte der Relais selbst einem bestimmten Verschleiß, so daß die Relais in bestimmten Zeitabständen ersetzt werden müssen.
• Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zum Abschalten der von einer Stromversorgungseinrichtung abgegebenen Spannung zu schaffen, die diese geschilderten Nachteile nicht aufweist. Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die abzuschaltende Stromversorgungseinrichtung einerseits über mindestens einen Transistor an ihre Verbraucher und andererseits direkt an eine mit einer Normalspannungsquelle verbundene Vergleichssteuereinrichtung angeschlossen ist und daß die Vergleichssteuereinrichtung bei Erreichen der unteren Grenze des bestimmten Spannungsbereiches und bei Erreichen der oberen Grenze des bestimmten Spannungsbereiches den Transistor sperrt.
• Auf diese Weise ist es erreichbar, die Abschaltung der Stromversorgungseinrichtung plötzlich, z. B. mit einer rechteckförmigen Charakteristik, durchzuführen und eine wartungsfreie Schalteinrichtung zu besitzen. Ebenfalls ist es mit einer gemäß der Erfindung aufgebauten Schalteinrichtung erreichbar, den Spannungsbereich beliebig eng festzusetzen und die eng festgesetzten Toleranzen auch über einen beliebig langen Zeitraum einzuhalten.
• Einzelheiten der Erfindung gehen aus den an Hand der Zeichnung beschriebenen Ausführungsbeispielen hervor. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine gemäß der Erfindung aufgebaute Schaltungsanordnung, Fig. 2 eine Abwandlung der Fig. 1.
• In der Fig. 1 ist auf der linken Seite eine Stromversorgungseinrichtung St dargestellt, die aus den Gleichrichtern Glr, einem Hauptschalter S sowie einer aus der Drossel Dr, den Kondensatoren C 1 und C 2 und dem Widerstand R 1 aufgebauten Siebkette besteht. Auf der rechten Seite der Zeichnung ist eine Normalspannungsquelle NSp abgebildet, die im wesentlichen aus einer Batterie B, den Widerständen R 12 und R 13, den Dioden D 3, D 4 und D 5, dem temperaturabhängigen Widerstand Th sowie den Kondensatoren C 3 und C 4 aufgebaut ist. Die Batterie B wird über eine Diode D 5 geladen. Die von der Normalspannungsquelle NSp abzugebenden Spannungen U 1 und U 2 sind durch die Zenerdioden D 3 und D 4 stabilisiert. In der Mitte der Schaltung ist eine Vergleichssteuereinrichtung VSt dargestellt, die aus zwei Schmitt-Triggerkreisen besteht, von denen jeder aus zwei Transistoren T 3 und T 4 bzw. T 5 und T 6 aufgebaut ist. Der aus den Transistoren T 5 und T6 gebildete Schmitt-Triggerkreis ist gegenüber dem aus den Transistoren T 3 und T 4 gebildetem an ein höheres Potential angelegt, das durch die in der gemeinsamen Kollektorleitung liegende Diode D 5 sowie den KondensatorC7 bestimmt wird.
• Die Stromversorgungseinrichtung St ist in diesem Beispiel einerseits über die beiden Transistoren T 1 und T 2 an die Verbraucher V und andererseits an die Vergleichssteuereinrichtung VSt direkt angeschlossen. Zur Durchführung der Erfindung können die beiden Transistoren T 1 und T 2 entweder von gleichem Typ, d. h. beide vom Typ npn bzw. beide vom Typ pnp, oder aber von jeweils unterschiedlichem Typ sein, d. h. der eine vom Typ npn und der andere vom Typ pnp. Bei Verwendung von verschiedenen Typen für die Transistoren T 1 und T 2 empfiehlt es sich, den bei Unterschreiten der unteren Spannungsgrenze zu sperrenden Transistor vom Typ pnp und den bei Überschreiten der oberen Spannungsgrenze zu sperrenden Transistor vorn Typ npn zu nehmen.
• Die Wirkungsweise der in der Fig. 1 dargestellten Schaltung ist im einzelnen wie folgt: Die von der Normalspannungsquelle NSp gelieferten Spannungen U1 und U2 sind durch Zenerdioden D 3 und D 4 besonders gut stabilisiert und so gewählt, daß sie größer sind als die Werte der unteren bzw. oberen Grenze des Spannungsbereiches, in dem die von der Stromversorgungseinrichtung St abgegebene Spannung U liegen soll. Durch die als Spannungsteiler wirkenden Widerstände R 3, R 4, R 5 und R6 ist bei leitendem Transistor T4 die Emitterspannung an ihm und an dem Transistor T3 so bemessen, daß sie dem Spannungswert der unteren Bereichsgrenze entspricht.
• Liegt die Versorgungsspannung U innerhalb des festgelegten Spannungsbereiches, so wird von dem Spannungsteiler R 2, R 3 und R 4 für den Transistor T4 eine Basisspannung abgegriffen, die negativer ist als die an seinem Emitter liegende Spannung, so daß der Transistor T4 leitet. Der Transistor T3 ist dagegen gesperrt, da an seiner Basis über den; Widerstand R 7 die Spannung U 2 liegt, die positiver ist als die an seinem Emitter vorhandene Spannung. Bei leitendem Transistor T3 ist die an dem Punkt 2 anliegende Spannung durch den Basisstrom und den sich daraus ergebenden Spannungsabfall am Widerstand R 3 bestimmt. Dieser Wert ist niedriger gewählt als die Basisspannung des Transistors T l, so daß die Diode D 6 sperrt und der Transistor T 1 leitend bleibt.
• Unterschreitet die von der Stromversorgungseinrichtung St abgegebene Spannung U die untere Grenze, so wird der Transistor T 3 leitend, da sich jetzt über den Widerstand R 5, die Emitter-Basis-Strecke von T3, die Diode D 1 und den Widerstand R 1 ein Basisstrom ausbilden kann. Durch das Leitendwerden des Transistors T 3 wird der Transistor T4 infolge der durch den Widerstand R 3 und den Kondensator C 5 vorhandenen Rückkopplung rasch gesperrt. Die Sperrung des Transistors T4 bewirkt an dem bereits beschriebenen Spannungsteiler R 5, R 6 ein rasches Ansteigen der gemeinsamen Emitterspannung, wodurch der bereits leitende Transistor T3 schnell in sein Sättigungsgebiet gesteuert wird. Damit herrscht an dem Punkt 2 die Emitterspannung, und über die Diode D 6 wird der Transistor T 1 niederähmig gesperrt. Durch das Umsteuern des Transistors T 1 von seinem Leit- in seinen Sperrzustand ist die Stromversorgungseinrichtung St von ihren Verbrauchern V abgeschaltet.
• Durch den Widerstand R 17 ist die Emitterspannung an dem Transistor T 5 auf den Spannungswert der oberen Bereichsgrenze festgelegt. Solange die von der Stromversorgungseinrichtung abgegebene Spannung U die obere Bereichsgrenze nicht überschreitet, ist der Transistor T5 leitend, da über die Diode D 2 sowie die Widerstände R 9 und R 1 ein Basisstrom fließen kann.
• Überschreitet die Versorgungsspannung U der Stromversorgungseinrichtung St die obere Spannungsgrenze, so wird der Basisstrom des Transistors T 5 unterbrochen. Damit ist der Transistor T 5 ge- sperrt. Infolge der ebenfalls durch den Widerstand R15 und den Kondensator C6 gebildeten Rückkopplung wird der Transistor T6 nunmehr leitend. über den sich bei leitendem Transistor T6 aus den Widerständen R 15, R 16, R 17 und R 18 ergebenden Spannungsteiler entsteht am Punkt 3 daher positives Potential, das über die Diode D 7 den Transistor T2 niederohmig sperrt.
• Bei einer Ausbildung der Transistoren T 1 und T 2 als pnp- und npn-Transistoren kann die Vergleichssteuereinrichtung im wesentlichen beibehalten werden. Es ist dann lediglich die Basis des Transistors T2, der in diesem Fall ein npn-Transistor sein soll, vom Kollektor des Transistors T 5 aus zu steuern. Der Emitter des Transistors T 2 bleibt an den Kollektor des Transistors T1 angeschlossen.
• Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel mit zwei Transistoren zum Abschalten der Stromversorgungseinrichtung beschränkt, sondern kann auch so durchgeführt werden, wie es in der Fig. 2 dargestellt ist. In dieser ist nur ein Transistor T 1 zum Abschalten vorgesehen. Es kann beispielsweise einer vom Leitfähigkeitstyp pnp sein. Seine Basis ist über ein aus den Dioden D 8 und D 9 gebildetes Mischgatter mit den beiden Schmitt-Triggerkreisen der Vergleichseinrichtung VSt verbunden. Vor dem Mischgatter ist ein mit dem negativen Pol der Stromversorgungseinrichtung St verbundener Widerstand R19 vorgesehen, über den sich ein Basisstrom ausbilden kann, solange vom Mischgatter her kein den Transistor sperrendes Potential an die Basis gelegt wird. Die Eingänge des Mischgatters sind an die Schaltpunkte cr und b anzuschließen, die in den Kollektorstromkreisen der Transistoren T 3 und T 6 liegen, während der Ausgang des Mischgatters mit der Basis des Transistors T1 verbunden ist.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Schaltungsanordnung zum Abschalten der von einer Stromversorgungseinrichtung abgegebenen Spannung bei über- bzw. Unterschreiten eines bestimmten, durch eine obere und eine untere Grenze festgelegten Spannungsbereiches, dadurch gekennzeichnet, daß die abzuschaltende Stromversorgungseinrichtung (St) einerseits über mindestens einen Transistor (T1) an ihre Verbraucher (V) und andererseits direkt an eine mit einer Normalspannungsquelle (NSp) verbundene Vergleichssteuereinrichtung (VSt) angeschlossen ist und daß die Vergleichssteuereinrichtung (VSt) bei Erreichen der unteren Grenze des bestimmten Spannungsbereiches und bei Erreichen der oberen Grenze des bestimmten Spannungsbereiches den Transistor (T 1) sperrt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Transistors (T 1) über ein Mischgatter (D 8, D9) an die Vergleichssteuereinrichtung (VSt) angeschlossen ist.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die abzuschaltende Stromversorgungseinrichtung (St) einerseits über zwei Transistoren (T1, T2) an ihre Verbraucher (V) und andererseits direkt an eine mit einer Normalspannungsquelle (NSp) verbundene Vergleichssteuereinrichtung (VSt) angeschlossen ist und daß die Vergleichssteuereinrichtung (VSt) bei Erreichen der unteren Grenze des bestimmten Spannungsbereiches den einen Transistor (T1) und bei Erreichen der oberen Grenze des bestimmten Spannungsbereiches den anderen Transistor (T2) sperrt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu überwachende Stromversorgungseinrichtung (St) und die Verbraucher (V) in den Emitter-Kollektor-Stromkreis der hintereinandergeschalteten Transistoren (T1, T2) eingeschaltet und die beiden Basen der Transistoren an die Vergleichssteuereinrichtung (VSt) angeschlossen sind.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (T1, T2) vom gleichen Leitfähigkeitstyp (npn oder pnp) sind und von der Vergleichssteuereinrichtung (VSt) mit einer Basisspannung gespeist werden, die sie mit Sicherheit durchgesteuert hält, solange die von der Stromversorgungseinrichtung (St) abgegebene Spannung sich innerhalb des bestimmten, festgelegten Bereiches befindet, und daß die Basisspannung jeweils an einem Transistor (T1, T2) im Sinne einer Sperrung des Transistors (T1, T2) von der Vergleichssteuereinrichtung (VSt) umgeschaltet wird, sobald die von der Stromversorgungseinrichtung (St) abgegebene Spannung sich außerhalb des bestimmten, festgelegten Spannungsbereiches befindet.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (T1, T2) von unterschiedlichen Leitfähigkeitstypen (npn oder pnp) sind, und zwar der für das Ausschalten der Spannung bei Unterschreiten des festgelegten Spannungsbereiches vorgesehene Transistor vom Leitfähigkeitstyp pnp und der für das Ausschalten der Spannung bei überschreiten des festgelegten Spannungsbereiches vorgesehene Transistor vom Leitfähigkeitstyp npn, und an jede Basis annähernd die zugeordnete Grenzspannung angelegt ist.
7. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Normalspannungsquelle (NSp) durch Zenerdioden (D 3, D 4, D 8) stabilisiert ist. B. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Vergleichssteuereinrichtung (VSt) zum Umschalten der Basisspannungen für jeden Transistor (T1, T2) ein in sich rückgekoppelter und aus jeweils zwei Transistoren (T3, T4 und T5, T6) aufgebauter Schmitt-Triggerkreis vorgesehen ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1061894, 1089051.