AT398869B

AT398869B - Drive circuit for an electronic power switch

Info

Publication number: AT398869B
Application number: AT138089A
Authority: AT
Inventors: Johann Dipl Ing Dr Ertl; Johann Walter Kolar; Franz Dr Zach
Original assignee: Zach Franz Dipl Ing Dr
Priority date: 1989-06-06
Filing date: 1989-06-06
Publication date: 1995-02-27
Also published as: ATA138089A

Abstract

For an electronic power switch 1 whose switching path is connected to a DC voltage in series with a load, a drive circuit is specified which is realized by a non-inverting amplifier 4, which has feedback via an inverting amplifier 7, and in the case of which the electronic power switch 1 itself is used as a controlling element. <IMAGE>

Description

ΑΤ 398 869 ΒΑΤ 398 869 Β

Gegenstand der Erfindung ist eine Ansteuerschaltung für einen elektronischen Leistungsschalter, dessen Schaltstrecke mit einer Last an einer Gleichspannung liegt, wobei der elektronische Leistungsschalter über einen ersten Verstärker angesteuert ist und mittels eines zweiten Verstärkers aus einem, beim Auftreten eines Überlaststromes im elektronischen Leistungsschalter entstehenden Spannungsabfall, ein Sperrsignal für den elektronischen Leistungsschalter gewonnen wird.The invention relates to a control circuit for an electronic circuit breaker, the switching path of which is connected to a DC voltage, the electronic circuit breaker being controlled via a first amplifier and by means of a second amplifier from a voltage drop occurring in the electronic circuit breaker when an overload current occurs Lock signal for the electronic circuit breaker is obtained.

Zur Überstromabschaltung von elektronischen Schaltern wird herkömmlicherweise in deren Stromkreis ein Widerstand geschaltet und der an diesem auftretende Spannungsabfall als Eingangsspannung für eine Schwellwertstufe verwendet, der bei Überschreitung eines zulässigen, dem höchstzulässigen Schalterstrom entsprechenden auftretenden Höchstwertes die Schwellwertstufe ansteuert, deren Ausgangssignal zur Abschaltung des elektronischen Schalters herangezogen wird. Nachteilig ist hier die Anordnung des Widerstandes im Schalterstromkreis, da an diesem auch im ungestörten Schalterbetrieb ein Spannungsabfall und damit eine Verlustleistung auftritt und dieser Widerstand wegen der heute verwendeten hohen Schaltfrequenzen induktionsfrei ausgeführt sein muß. Auch Fragen der notwendigen Potentialtrennung bereiten hier Schwierigkeiten.For overcurrent shutdown of electronic switches, a resistor is conventionally connected in their circuit and the voltage drop occurring there is used as the input voltage for a threshold value stage, which, when a permissible maximum value corresponding to the maximum permissible switch current occurs, triggers the threshold value stage, the output signal of which is used to switch off the electronic switch becomes. A disadvantage here is the arrangement of the resistor in the switch circuit, since there is a voltage drop and thus a power loss in this case even in undisturbed switch operation, and this resistor must be made induction-free because of the high switching frequencies used today. Questions about the necessary separation of potentials also pose difficulties here.

Derartige Ansteuerschaltungen sind aus der DE-OS 32 38 899, Fig.1; DE-OS 35 15 133; DE-OS 31 23 816, Fig.1 sowie EP A1 107 137, Fig.1 bekannt.Such control circuits are known from DE-OS 32 38 899, Fig.1; DE-OS 35 15 133; DE-OS 31 23 816, Fig.1 and EP A1 107 137, Fig.1 known.

Erfindungsgemäß wird daher eine Ansteuerschaltung angegeben, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Eingang des ersten nichtinvertierenden Verstärkers mit dem ersten Ende der Sekundärwicklung eines Impulstransformators verbunden ist, daß diesem ersten Verstärker die Ausgangsspannung des zweiten invertierenden Verstärkers, vorzugsweise über die Sekundärwicklung des Impulstransformators, zugeführt ist, daß dazu der Ausgang des invertierenden Verstärkers mit dem zweiten Ende der Sekundärwicklung des Impulstransformators verbunden ist und der Eingang des invertierenden Verstärkers an den Verbindungspunkt eines Widerstandes mit der Anode einer Diode geschaltet ist, wobei das dem Verbindungspunkt ferne Ende des Widerstandes an eine positive Versorgungsspannung geschaltet ist und die Kathode der Diode an die positive Elektrode des elektronischen Leistungsschalters geschaltet ist, dessen negative Elektrode am Bezugspotential liegt.According to the invention, therefore, a control circuit is specified, which is characterized in that the input of the first non-inverting amplifier is connected to the first end of the secondary winding of a pulse transformer, and that the output voltage of the second inverting amplifier, preferably via the secondary winding of the pulse transformer, is fed to this first amplifier that the output of the inverting amplifier is connected to the second end of the secondary winding of the pulse transformer and the input of the inverting amplifier is connected to the connection point of a resistor with the anode of a diode, the end of the resistor remote from the connection point being connected to a positive supply voltage and the cathode of the diode is connected to the positive electrode of the electronic circuit breaker, the negative electrode of which is at the reference potential.

Der Vorteil liegt bei der erfindungsgemäßen Ansteuerschaltung darin, daß der elektronische Schalter selbst als steuerndes Element verwendet ist.The advantage of the control circuit according to the invention is that the electronic switch itself is used as a controlling element.

Anhand einer Zeichnung soll nachfolgend die an einer Prinzipschaltung erfindungsgemäße Ansteuerschaltung näher erläutert werden.The control circuit according to the invention on a basic circuit is to be explained in more detail below with reference to a drawing.

Der Leistungsschalter ist hier durch einen Transistor 1 realisiert, dessen negative Elektrode 2 an Bezugspotential liegt. Die Steuerelektrode 3 wird mit dem Ausgangssignal eines nicht-invertierenden Verstärkers 4 angesteuert, dessen Eingang an das jenige Ende der Sekundärwicklung 5 eines Impulstransformators 6 geschaltet ist, an dem der Einschaltimpuls für den Transistor 1 als positiver Impuls auftritt. Das andere Ende der Sekundärwicklung 5 des Impulstransformators 6 ist mit dem Ausgang eines invertierenden Verstärkers 7 galvanisch verbunden, dessen Eingang an den Verbindungspunkt 8 eines Widerstandes 9 mit einer Diode 10 geschaltet ist, wobei das diesem Verbindungspunkt 8 ferne Ende des Widerstandes 9 an die positive Bezugsspannung U+ für die Spannungsversorgung der Elektronik geschaltet ist und die dem Verbindungspunkt 8 ferne Kathode der Diode 10 mit der positiven Elektrode 11 des Transistors 1 verbunden ist. Auf diese Weise wird der Eingang des invertierenden Verstärkers 7 der Spannung der positiven Elektrode 11 des Transistors 1 bis zum Höchstwert U+ nachgeführt, da diesfalls die Diode 10 als Koppeldiode arbeitet and bei höheren Werten von dieser entkoppelt, da dann die Diode 10 als Trenndiode dient. Die Schwellenspannung der Diode 10 kann bei dieser Betrachtung außer Acht gelassen werden.The circuit breaker is implemented here by a transistor 1, the negative electrode 2 of which is connected to the reference potential. The control electrode 3 is driven by the output signal of a non-inverting amplifier 4, the input of which is connected to that end of the secondary winding 5 of a pulse transformer 6 at which the switch-on pulse for the transistor 1 occurs as a positive pulse. The other end of the secondary winding 5 of the pulse transformer 6 is electrically connected to the output of an inverting amplifier 7, the input of which is connected to the connection point 8 of a resistor 9 with a diode 10, the end of the resistor 9 remote from this connection point 8 being connected to the positive reference voltage U + is connected for the voltage supply of the electronics and the cathode of the diode 10 remote from the connection point 8 is connected to the positive electrode 11 of the transistor 1. In this way, the input of the inverting amplifier 7 tracks the voltage of the positive electrode 11 of the transistor 1 up to the maximum value U +, since in this case the diode 10 works as a coupling diode and decouples from it at higher values, since then the diode 10 serves as a separating diode. The threshold voltage of the diode 10 can be disregarded in this consideration.

Beim Auftreten eines positiven Ansteuerimpulses an dem ersten Ende der Sekundärwicklung 5 des Impulstransformators 6, das mit dem Eingang des nichtinvertierenden Verstärkers 4 verbunden ist, wird dieser leitend und bringt den positiven Spannungsimpuls an die Steuerelektrode 3 des Transistors 1, sodaß dieser durchschaltet. Dabei wird seine Schaltstrecke niederohmig, sodaß auch das Potential seiner positiven Elektrode praktisch dem Bezugspotential entspricht. An der Last L fällt bei diesem Schaltzustand die gesamte Spannung V ab.When a positive drive pulse occurs at the first end of the secondary winding 5 of the pulse transformer 6, which is connected to the input of the non-inverting amplifier 4, the latter becomes conductive and brings the positive voltage pulse to the control electrode 3 of the transistor 1 so that it switches on. Its switching path becomes low-resistance, so that the potential of its positive electrode practically corresponds to the reference potential. In this switching state, the entire voltage V drops across the load L.

Beim Anlegen eines negativen Abschaltimpulses an den Eingang des nichtinvertierenden Verstärkers 4 gelangt dieser an die Steuerelektrode 3 des Transistors 1, sodaß dieser sperrt. Dabei tritt an der positiven Elektrode 11 ein Spannungssprung auf +V auf, dem zufolge der vordem beschriebenen Wirkungsweise der Diode 10 die Eingangsspannung des invertierenden Verstärkerelements 7 bis zum Wert U+ folgt. Dadurch tritt an seinem Ausgang Bezugspotial auf, das über die Sekundärwicklung 5 des Impulstransformators 6 an den Eingang des nichtinvertierenden Verstärkerelements 4 gelangt, sodaß auch diesfalls der durch den negativen Abschaltimpuls bewirkte Schaltzustand aufrechterhalten bleibt.When a negative switch-off pulse is applied to the input of the non-inverting amplifier 4, it reaches the control electrode 3 of the transistor 1, so that it blocks. In this case, a voltage jump to + V occurs at the positive electrode 11, which, according to the previously described mode of operation of the diode 10, is followed by the input voltage of the inverting amplifier element 7 up to the value U +. As a result, reference potential occurs at its output, which reaches the input of the non-inverting amplifier element 4 via the secondary winding 5 of the pulse transformer 6, so that the switching state caused by the negative switch-off pulse is also maintained in this case.

Beim Auftreten eines Überlast- oder Kurzschlußstromes durch den Transistor 1 tritt an dessen Durchlaßwiderstand ein Spannungsabfall auf, das Potential der positiven Elektrode 11 wird in Richtung + V 2If an overload or short-circuit current occurs through transistor 1, a voltage drop occurs across its forward resistance, and the potential of positive electrode 11 becomes in the + V 2 direction

Claims

AT 398 869 B raised, the switch-off of the transistor 1 described in the previous paragraph takes place. It should be noted here that by suitable dimensioning of the amplifiers 4, 7, the switch-off process explained takes place at a value of the voltage of the positive electrode 11 which is the maximum permissible Overcurrent through transistor 1 corresponds to 5. According to the invention, a self-protecting potential-free control circuit has been created here in a simple and inexpensive manner, with the functional inclusion of the electronic power switch. Control circuit for an electronic circuit breaker, the switching path with a load is at a DC voltage, the electronic circuit breaker being controlled via a first amplifier and by means of a second amplifier from a voltage drop occurring when an overload current occurs in the electronic circuit breaker, a blocking signal circuit breaker is obtained for the elektroni-75, characterized in that the input of the first non-inverting amplifier (4) is connected to the first end of the secondary winding (5) of a pulse transformer (6), that this first amplifier (4) has the output voltage of the second inverting amplifier (7), preferably via the secondary winding (5) of the pulse transformer (6), that the output of the inverting amplifier (7) is connected to the second end of the 20 secondary winding (5) of the pulse transformer (6) u nd the input of the inverting amplifier (7) is connected to the connection point (8) of a resistor (9) with the anode of a diode (10), the end of the resistor (9) remote from the connection point (8) being connected to a positive supply voltage ( U +) is connected and the cathode of the diode (10) is connected to the positive electrode (11) of the electronic circuit breaker (1), the negative electrode (2) of which is at reference potential. With 1 sheet of drawings 30 35 40 45 50 3 55