DE4032689A1

DE4032689A1 - Monitoring circuit for semiconductor operating voltage - uses two opto-couplers with their logic output signals combined

Info

Publication number: DE4032689A1
Application number: DE19904032689
Authority: DE
Inventors: Hartmut Gossler; Friedrich Strobel; Gunter Freye
Original assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Current assignee: Transformatoren und Roentgenwerk GmbH
Priority date: 1990-10-15
Filing date: 1990-10-15
Publication date: 1992-04-16

Abstract

The monitoring circuit incorporates simultaneous function monitoring of the monitoring circuit components. The monitored voltage (11) is applied across a pre-resistance (2) in series with a protection diode (4) and a LED (3) for an opto coupler (1) providing a logic output signal. A Zener diode (9) and a series LED (10) for a second opto coupler (11) lie in parallel with the first LED (3), the output signals provided by the 2 opto couplers (1, 11) being combined. Pref. the logic signals are evaluated to verify the monitored voltage (11). To indicate a short-circuit, or to detect a defect of the first LED, or the Zener diode (9). USE - For detecting short-circuit in semiconductor current regulator.

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung bezieht sich auf eine Überwachungsschaltung für eine Spannung, vorzugsweise zur Erfassung eines Kurz schlusses in einer Wechselrichterschaltung, bei der die Spannung an einer Reihenschaltung von mindestens einem Widerstand, einer Schutzdiode und der Lumineszenzdiode eines Optokopplers liegt, dessen logisches Ausgangssignal die zu überwachende Spannung repräsentiert und der Optokoppler mit weiteren optoelektronischen Bauelementen zu seiner eigenen Überwachung beschaltet ist.The invention relates to a monitoring circuit for a voltage, preferably for detecting a short in an inverter circuit in which the Voltage on a series connection of at least one Resistor, a protective diode and the luminescent diode Optocoupler, whose logical output signal is voltage to be monitored and the optocoupler with further optoelectronic components to his own monitoring is connected.

Characteristic of the known prior art

Zum Anzeigen des Vorhandenseins einer Spannung, z. B. der Betriebsspannung, sind visuelle erfaßbare optische Signal geber bekannt. Diese sind für verschiedene Spannungen aus gelegt und benötigen eine beträchtliche Leistung. Damit ist jedoch nur lediglich eine visuelle Erfassung der Spannung mit JA oder NEIN möglich. Weitere davon abhängige Maßnahmen können nur manuell eingeleitet werden. Um diesem Mangel abzuhelfen sind elektromechanische sowie elektronische Mittel verwendet worden. Es ist jedoch auch notwendig, gleichzeitig eine Über wachung des Überwachungselementes vorzunehmen, da ansonsten beim Ausfall desselben eine Reihe von falschen Maßnahmen einge leitet würde. Schließlich ist es bekannt, Halbleiterbauelemente auf ihre Betriebsfähigkeit hin zu überwachen, indem der Strom durch sie oder die Spannung über ihnen erfaßt und ausge wertet wird. So ist es beispielsweise bei einem Wechselrichter bekannt, eine elektronische Schaltungsanordnung zur Überwachung und zum Schutz des eigengesteuerten Wechselrichters einzu setzen. (DD-PS 2 46 426). Solche Schaltungen sind aufwendig. Es wurde auch schon eine Schaltung verwendet, bei der die Spannung über einem Thyristor durch eine ihm parallelgeschal tete Kette von einem Widerstand, einer Diode, einem Opto- Koppler und einer Lumineszenzdiode überwacht wird. Der Opto- Koppler, dessen Phototransistor über einem Arbeitswiderstand an einer Versorgungsgleichspannung liegt, gibt ein Logiksig nal entsprechend der Leitfähigkeit des Phototransistors ab, welches entweder L oder H ist, jedoch keine genauere Aussage zuläßt. Die in Reihe liegende Lumineszenzdiode zeigt an, ob die Versorgungsspannung vorhanden ist und benötigt dafür einen Strom von ca. 20 mA. Gleichzeitig ist damit der Phototransistor leitend und das binäre Ausgangssignal besagt lediglich, daß kein Kurzschluß vorliegt. Parallel zu dieser Reihenschaltung der Lumineszenzdiode und dem Optokoppler liegt eine Reihen schaltung von einer weiteren Lumineszendiode und einem Bau element, z. B. einer Zenerdiode zur Ansprechspannungserhöhung der Parallelschaltung. Mit dieser Lumineszenzdiode erfolgt die Überwachung des anderen Kreises, falls dort ein Bauelement durch Widerstandserhöhung ausfällt. Ein Kurzschluß der Bau elemente wird genauso wie das Fehlen der Überwachungsspannung angezeigt. Bei dieser Schaltung ist von Nachteil, daß keine genauere Aussage des Fehlers erfolgt. Der größte Nachteil be steht jedoch darin, daß bei hohen zu überwachenden Spannungen die Verlustleistung hoch ist, da der Spannungsabfall über dem Widerstand mit dem Quadrat eingeht.To indicate the presence of a voltage, e.g. B. the Operating voltage, are visually detectable optical signal announcer known. These are made for different voltages laid and require considerable power. So that is but only a visual detection of the tension with YES or NO possible. Other measures that depend on it can can only be initiated manually. To remedy this lack electromechanical and electronic means are used been. However, it is also necessary to have an over at the same time monitor the monitoring element, otherwise if it fails, a number of wrong measures are taken would direct. Finally, it is known semiconductor devices to monitor their operability by the current gripped and exited by them or the tension above them is evaluated. This is the case with an inverter, for example known an electronic circuit arrangement for monitoring and to protect the self-controlled inverter put. (DD-PS 2 46 426). Such circuits are complex. A circuit was also used in which the Voltage across a thyristor through a circuit connected in parallel chain of a resistor, a diode, an opto- Coupler and a luminescent diode is monitored. The opto Coupler whose phototransistor is connected across a load resistor is connected to a DC supply voltage, there is a logic sig from the conductivity of the phototransistor, which is either L or H, but not a more precise statement allows. The luminescent diode in series indicates whether the supply voltage is present and requires one for this Current of approx. 20 mA. At the same time it is the phototransistor conductive and the binary output signal only says that there is no short circuit. Parallel to this series connection the luminescence diode and the optocoupler lie in a row circuit of a further luminescent diode and a building element, e.g. B. a Zener diode to increase the response voltage the parallel connection. With this LED monitoring the other circuit if there is a component fails due to increased resistance. A short of construction elements is just like the lack of monitoring voltage displayed. The disadvantage of this circuit is that none more precise statement of the error is made. The main disadvantage is, however, that at high voltages to be monitored the power loss is high because the voltage drop across the Resistance with the square.

Aim of the invention

Dieses besteht in der Beseitigung der oben genannten Mängel und damit in der Verbesserung einer Überwachungsschaltung bezüglich seiner Parameter und der Erhöhung des Informations gehaltes.This consists in eliminating the deficiencies mentioned above and thus in the improvement of a monitoring circuit regarding its parameters and the increase in information salary.

State the nature of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Überwachungs schaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der die Erfassung der Betriebsspannung, z. B. über einem Halbleiter bauelement, bei gleichzeitiger Überwachung und Erfassung des Bauelementeausfalls und Abgabe der Information als logisches Signal möglich ist. Dabei soll die Überwachungsschaltung gleich zeitig eine geringere Verlustleistung durch niedrigeren Quer strom besitzen.The invention has for its object a monitoring to create circuit of the type mentioned with which the Detection of the operating voltage, e.g. B. over a semiconductor component, while monitoring and recording the Component failure and delivery of the information as a logical Signal is possible. The monitoring circuit should be the same lower power loss due to lower cross own electricity.

Die Aufgabe wird bei einer Erfindung entsprechend dem Gattungs begriff erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zur Lu mineszenzdiode des Optokopplers die Reihenschaltung eines Halbleiters und einer Lumineszenzdiode eines weiteren Opto kopplers liegt und dessen Ausgangssignal mit dem anderen Aus gangssignal logisch verknüpfbar ist.The object is in an invention according to the genus concept according to the invention solved in that parallel to the Lu minescence diode of the optocoupler the series connection of a Semiconductor and a luminescent diode of another opto coupler lies and its output signal with the other off output signal is logically connectable.

Damit besteht der Vorteil, daß die benötigte Steuerleistung für die Ansteuerung eines Optokopplers wesentlich geringer ist als für eine LED und eine bessere Auswertung erfolgen kann.This has the advantage that the control power required for controlling an optocoupler is much lower than can be done for an LED and a better evaluation.

Embodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines Ausführungsbei spieles und einer Zeichnung näher erläutert werden. Die Zeichnung zeigt eine prinzipielle Schaltungsanordnung ohne vor- und nachgeordnete Baugruppen.The invention is described below with reference to an embodiment game and a drawing are explained in more detail. The Drawing shows a basic circuit arrangement without upstream and downstream assemblies.

Zur Überwachung einer Gleichspannung U, ist ein Optokoppler 1 vorgesehen. Je nach Höhe der Spannung U ist der Widerstands wert eines Vorwiderstandes 2 so gewählt, daß der notwendige Querstrom durch die Lumineszenzdiode 3 des Optokopplers 1 fließt, also ca. 2 mA. Damit ergibt sich eine Verlustleitung bei einer Spannung von 640 V von 1,28 W. Zum Schutz gegen Rückwärtsspannungen ist eine Schutzdiode 4 vor die Lumines zenzdiode 3 geschaltet. Bei vorhandener Spannung U gibt diese ein Signal auf den Phototransistor 5 des Optokopplers 1, der über einem Arbeitswiderstand 6 an einer Versogungsspannung liegt. Damit besteht zwischen einem Bezugspotential 7 und einem An schluß 8 die Möglichkeit der Abnahme eines binären Signals. Parallel zu der Lumineszenzdiode 3 ist in Reihe mit einer Zenerdiode 9 eine weitere Lumineszenzdiode 10 eines Opto kopplers 11 geschaltet. Dadurch bleibt die Überwachungs schaltung auch bei relativ hohen zu überwachenden Span nungen U sehr leistungsarm. Die Zenerdiode 9 dient der Erhöhung der Schwellspannung für die Lumineszenzdiode 10, damit sie im fehlerfreien Betrieb nicht leitend wird. Ein mit ihr zusammenarbeitender Phototransistor 12, der über einen Arbeitswiderstand 13 auch an der gleichen Versorgungs spannung liegt, ermöglicht am Anschluß 14 ebenfalls die Abnahme eines logischen Signals. Diese beiden Logikpegel an den Anschlüssen 8 und 14 können damit potentialfrei einem nicht dargestellten Rechner oder ebenfalls in der Zeichnung nicht dargestellten optischen Anzeigern zugeführt werden. Durch die Auswertung der Logiksignale sind folgende Zustände der Schaltung erfaßbar:An optocoupler 1 is provided for monitoring a DC voltage U. Depending on the level of the voltage U, the resistance value of a series resistor 2 is selected so that the necessary cross-current flows through the luminescent diode 3 of the optocoupler 1 , that is to say approximately 2 mA. This results in a loss line at a voltage of 640 V of 1.28 W. To protect against reverse voltages, a protective diode 4 is connected in front of the luminescent diode 3 . If voltage U is present, it outputs a signal to phototransistor 5 of optocoupler 1 , which is connected to a supply voltage via a load resistor 6 . So there is between a reference potential 7 and a circuit 8 to the possibility of taking a binary signal. Parallel to the light emitting diode 3 is a further luminescence diode 10 coupler connected in series with a Zener diode of an opto-9. 11 As a result, the monitoring circuit remains very low-power even at relatively high voltages U to be monitored. The zener diode 9 serves to increase the threshold voltage for the luminescent diode 10 so that it does not become conductive in the fault-free operation. A cooperating with it phototransistor 12 , which is also at the same supply voltage via a load resistor 13, also enables the connection 14 to accept a logic signal. These two logic levels at the connections 8 and 14 can thus be supplied potential-free to a computer (not shown) or to optical indicators (also not shown in the drawing). The following states of the circuit can be detected by evaluating the logic signals:

Claims

Monitoring circuit for a voltage, preferably for detecting the short circuit in an inverter circuit, in which the voltage is at a series circuit of at least one series resistor ( 2 ), a protective diode ( 4 ) and the luminescent diode ( 3 ) of an optocoupler ( 1 ), the logic of which Output signal presents the voltage to be monitored re and is connected to other optoelectronic components for its own monitoring, characterized in that the series circuit of a semiconductor ( 9 ) and a luminescent diode ( 10 ) is connected in parallel to the luminescent diode ( 3 ) of the opto-coupler ( 1 ). a further optocoupler ( 11 ) is located, the output signal of which is logically linked to the other output signal.