DE20302275U1 - Electronic switch for control of load in direct current electrical network includes control circuit connected to load current transducer - Google Patents
Electronic switch for control of load in direct current electrical network includes control circuit connected to load current transducerInfo
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Abstract
Description
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2 Beschreibung2 Description
3 Elektronischer Schalter 3 Electronic switch
5 Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischen Schalter zum Schalten einer5 The invention relates to an electronic switch for switching a
&bgr; Last in einem Gleichspannungsnetz, mit einem zwischen einem Betriebsspan-β load in a DC voltage network, with a voltage between an operating voltage
7 nungsanschluss und einem Lastanschluss verlaufenden Strompfad, in den ein7 voltage connection and a load connection, into which a
&bgr; Leistungstransistor und ein Stromsensor geschaltet sind, sowie mit einer Rege-β power transistor and a current sensor are connected, as well as with a control
9 !einrichtung, der zur strombegrenzenden Ansteuerung des Leistungstransistors9 !device for current-limiting control of the power transistor
10 ein vom Stromsensor erfasster Messwert zugeführt ist.10 a measured value recorded by the current sensor is supplied.
12 Ein derartiger, z. B. aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 299 09 206 U1 be-12 Such a device, for example from the German utility model DE 299 09 206 U1,
13 kannter Schalter für ein Gleichstromnetz eignet sich besonders zum Einsatz in &eegr; einem im 24V-DC Niedervoltbereich arbeitenden Stromverteilungssystem, bei is dem eine Anzahl von Stromkreisen mittels eines Netzteils gemeinsam gespeist 16 sind. Dadurch kann auch bei einem von einem getakteten Netzteil gespeisten &igr;? Gleichstromnetz im Falle eines Kurzschlusses innerhalb z. B. eines einzelnen is Stromkreises sichergestellt werden, dass die Sicherung in diesem Stromkreis13 known switch for a direct current network is particularly suitable for use in a power distribution system operating in the 24V DC low voltage range, in which a number of circuits are fed together by means of a power supply unit. This means that even in a direct current network fed by a clocked power supply unit, in the event of a short circuit within, for example, an individual circuit, it can be ensured that the fuse in this circuit
is auch auslöst.is also triggered.
21 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen elektronischen Schalter der ein-21 The invention is based on the object of providing an electronic switch of the
22 gangs genannten Art hinsichtlich einer besonders zuverlässigen Strombegrenzung22 mentioned above with regard to a particularly reliable current limitation
23 weiterzubilden.23 to continue training.
25 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs25 This object is achieved according to the invention by the features of claim
26 1. Dazu wird ein vom Stromsensor erfasster Messwert einem ersten Kompara-26 1. For this purpose, a measured value recorded by the current sensor is compared to a first
27 toreingang und ein vorgebbarer Referenzwert einem zweiten Komparatoreingang27 gate input and a preset reference value to a second comparator input
28 der Regeleinrichtung zugeführt. Bei Vorliegen eines Einschaltsignals steuert die28 of the control device. When a switch-on signal is present, the
29 Regeleinrichtung den Leistungstransistor vollständig auf, solange der Messwert so den Referenzwert unterschreitet. Überschreitet dagegen der Messwert den Refe-31 renzwert so steuert die Regeleinrichtung den Leistungstransistor geregelt derart29 The control device completely switches the power transistor on as long as the measured value falls below the reference value. If, however, the measured value exceeds the reference value, the control device controls the power transistor in such a way that
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&igr; zu, dass der über diesen fließende Strom auf einen durch den Referenzwert vor-&igr; that the current flowing through it is limited to a value specified by the reference
2 gegebenen Maximalstrom begrenzt ist.2 given maximum current.
4 In vorteilhafter Ausgestaltung ist die Regeleinrichtung zu deren Spannungsversor-4 In an advantageous embodiment, the control device is connected to the power supply
5 gung zwischen eine mit dem Betriebsspannungsabfluss verbundene Ladungs-5 between a charge connected to the operating voltage drain
6 pumpe und den Lastanschluss geschaltet. Dadurch kann ein im Pluspfad der Re-6 pump and the load connection. This allows a positive path of the relay
7 gelung liegender N-Kanal-MOS-Transistor als Leistungstransistor eingesetzt wer-7 N-channel MOS transistor can be used as a power transistor.
8 den, der dann drain-seitig an der Betriebsspannung und source-seitig am Pluspol8 den, which is then connected on the drain side to the operating voltage and on the source side to the positive pole
9 der Last liegt. Der Minuspol der Last liegt dann an Bezugspotential oder Ground.9 of the load. The negative pole of the load is then connected to reference potential or ground.
11 Die Ladungspumpe dient zur Erhöhung der Spannung am Steuereingang oder11 The charge pump is used to increase the voltage at the control input or
12 Gate des Leistungstransistors, da die Gate-Spannung zum Betrieb des Transi-12 Gate of the power transistor, since the gate voltage is required to operate the transistor.
13 stors in dieser N-Kanal-Variante höher sein muss als dessen Drain-Spannung.13 stors in this N-channel variant must be higher than its drain voltage.
14 Zwar ist mit einer P-Kanal-Variante auch ohne Ladungspumpe die gleiche Funk-14 Although the same functionality is possible with a P-channel variant without a charge pump,
15 tionalität erreichbar. Allerdings ist die N-Kanal-Variante gegenüber der P-Kanal-15 functionality. However, the N-channel variant is more advanced than the P-channel
16 Variante vergleichsweise preiswert. Der Einsatz einer Ladungspumpe bei einem &igr;/ einen FET- oder einen MOS-FET-Leistungstransistor aufweisenden Schalter ist 18 an sich aus der DE 197 37 586 A1 bekannt.16 Variant is comparatively inexpensive. The use of a charge pump in a switch having a FET or a MOS-FET power transistor is known per se from DE 197 37 586 A1.
20 Zweckmäßigerweise wird das externe Einschaltsignal oder ein externes Aus-20 It is advisable to use an external switch-on signal or an external switch-off
21 schaltsignal der Regeleinrichtung über eine Steuerlogik zugeführt, die hierzu ein-21 switching signal is fed to the control device via a control logic, which is
22 gangsseitig mit einem Ansteuereingang des elektronischen Schalters verbunden22 connected on the output side to a control input of the electronic switch
23 ist. Um eine Zerstörung des Leistungstransistors zu vermeiden, insbesondere im23. To avoid destruction of the power transistor, especially in the
24 Falle eines andauernden Kurzschlusses, bei dem die gesamte Kurzschlusslei-24 In the event of a sustained short circuit, where the entire short-circuit line
25 stung vom Leistungstransistor aufgenommen werden muss, ist dem Leistungs-25 power must be absorbed by the power transistor, the power
26 transistor ein Temperatursensor zugeordnet. Dieser führt der Regeleinrichtung bei26 transistor is assigned a temperature sensor. This leads the control device to
27 Überschreiten eines Temperaturschwellwertes ein Steuersignal zum Ausschalten27 If a temperature threshold is exceeded, a control signal to switch off
28 des Leistungstransistors zu. Dieses Steuersignal wird der Regeleinrichtung zweck-28 of the power transistor. This control signal is used by the control device
29 mäßigerweise über die Steuerlogik zugeführt, die dann bei Erreichen des Tempeso raturschwellwertes ein internes Ausschaltsignal für den Leistungstransistor an die si Regeleinrichtung abgibt.29 is normally fed via the control logic, which then issues an internal switch-off signal for the power transistor to the si control device when the temperature threshold is reached.
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&igr; Der Referenzwert wird zweckmäßigerweise von einer Konstantstromeinstellung&igr; The reference value is conveniently determined by a constant current setting
2 erzeugt, die somit als Schutzelement gegen Überlast, Kurzschluss und/oder2, which thus serves as a protective element against overload, short circuit and/or
3 Stromspitzen dient. Derartige Stromspitzen treten, insbesondere bei einer kapazi-3 current peaks. Such current peaks occur, especially with a capaci-
4 tiven Last, in Form von Einschaltstromspitzen auf. Für die Konstantstromeinstel-4 active load, in the form of inrush current peaks. For the constant current setting
5 lung ist beispielsweise eine Umschaltung von einem ersten Stromwert, z.B. 6A, &bgr; auf einen zweiten Stromwert, z.B. 12A, vorgesehen. Dieser Konstantstrom ent-5 For example, switching from a first current value, e.g. 6A, β to a second current value, e.g. 12A, is provided. This constant current
7 spricht dann dem durch den Referenzwert vorgegebenen Maximalstrom, auf den7 then corresponds to the maximum current specified by the reference value, to which
&bgr; eine Strombegrenzung erfolgen soll.βgr; a current limitation should occur.
10 Die prinzipiell frei wählbare Konstantstromeinstellung kann mittels eines mechani-10 The basically freely selectable constant current setting can be adjusted by means of a mechanical
11 sehen oder elektronischen Potentiometers oder eines mehrstufigen Schalters er-11 or electronic potentiometer or a multi-stage switch.
12 folgen. Vorzugsweise ist die Konstantstromeinstellung in einfacher Art und Weise12. Preferably, the constant current setting is simple
13 durch einen einem ersten Widerstand zuschaltbaren zweiten Widerstand realisiert13 realized by a second resistor that can be connected to a first resistor
16 Die Regeleinrichtung umfasst zweckmäßigerweise einen als Komparator arbei-16 The control device advantageously comprises a comparator
17 tenden Operationsverstärker, dessen einer Versorgungsanschluss mit dem Be-17 operational amplifier, one supply terminal of which is connected to the
18 triebsspannungsanschluss verbunden ist, und dessen anderer Versorgungsan-18 drive voltage connection, and whose other supply
19 Schluss an den Strompfad - insbesondere auf dem Potentialniveau des positiven19 Closure of the current path - especially at the potential level of the positive
20 Lastanschlusses - geführt ist. Dabei ist zur Einstellung der für den Operationsver-20 load connection - is guided. In order to set the operating voltage,
21 stärker zulässigen Versorgungsspannung zwischen dessen Versorgungsan-21 higher permissible supply voltage between its supply
22 Schlüsse ein Begrenzungselement geschaltet. Dieses in Form eines Spannungs-22 circuits a limiting element is connected. This in the form of a voltage
23 reglers oder zweckmäßiger in Form einer Zenerdiode ausgeführte Begrenzungs-23 regulator or more conveniently designed in the form of a Zener diode limiting
24 element stellt die Spannung zwischen den Versorgungsanschlüssen auf einen24 element sets the voltage between the supply terminals to a
25 Wert von beispielsweise kleiner oder gleich 5V ein.25 value of, for example, less than or equal to 5V.
27 Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, dass durch27 The advantages achieved by the invention are in particular that
28 Regelung eines - bezogen auf den positiven Lastanschluss - im Plus-Strompfad28 Control of a - related to the positive load connection - in the plus current path
29 liegenden Leistungstransitor anhand einer Abweichung des über diesen fließen-29 based on a deviation of the current flowing through it.
30 den Stromes von einem vorgegebenen Referenzwert eine zuverlässige Strombe-30 the current from a given reference value a reliable current
31 grenzung sowohl im Kurzschluss- und Überlastfall als auch bei Auftreten von31 limitation in the event of a short circuit or overload as well as in the event of
32 Stromspitzen gewährleistet ist. Eine derart geregelte Strombegrenzung bewirkt,32 current peaks are guaranteed. Such a regulated current limitation results in
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&igr; dass nur ein vordefinierter Strom durch den Strompfad und - bei angeschlossener&igr; that only a predefined current flows through the current path and - with connected
2 Last - durch den Lastpfad fließen kann, so dass sowohl ein Leitungsschutz als2 load - can flow through the load path, so that both line protection and
3 auch ein Verbraucherschutz hergestellt ist. Zudem können Verbraucher oder La-3 consumer protection is also established. In addition, consumers or
4 sten mit Einschaltstromspitzen ohne Auftreten von Stromspitzen eingeschaltet und4 sten with inrush current peaks without the occurrence of current peaks and
5 betrieben werden.5 can be operated.
7 Durch Integration eines Temperatursensors, der bei Übertemperatur den Strom-7 By integrating a temperature sensor that switches the current in case of overtemperature
8 pfad und damit den Lastpfad abschaltet, wird eine Zerstörung des Leistungstran-8 path and thus switches off the load path, the power transformer will be destroyed.
9 sistors infolge dessen Überhitzung verhindert.9 sistors thereby preventing overheating.
11 Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung11 An embodiment of the invention is described below with reference to a drawing
12 näher erläutert. Darin zeigen:12 is explained in more detail. It shows:
&eegr; Fig. 1 in einem Blockschaltbild einen elektronischen, strombegrenzenden is Schalter mit einem im Pluspfad einer Stromregelung liegenden Lei-&eegr; Fig. 1 shows a block diagram of an electronic, current-limiting switch with a line in the positive path of a current control.
16 stungstransistor, und16 power transistor, and
17 Fig. 2 den elektronischen Schalter gemäß Fig. 1 in einem hinsichtlich der Reis gelung vergleichsweise detaillierten Blockschaltbild.17 Fig. 2 shows the electronic switch according to Fig. 1 in a block diagram which is comparatively detailed with regard to the circuit arrangement.
20 Einander entsprechende Teile sind in beiden Figuren mit den gleichen Bezugszei-20 Corresponding parts are identified in both figures by the same reference numerals.
21 chen versehen.21 chen.
23 Der in den Figuren 1 und 2 schematisch dargestellte elektronische Schalter 123 The electronic switch 1 shown schematically in Figures 1 and 2
24 umfasst einen Leistungstransistor 2, dem in einem Strompfad 3 ein Stromsensor24 comprises a power transistor 2, which in a current path 3 has a current sensor
25 in Form eines Shunts nachgeschaltet ist. Der Strompfad 3 erstreckt sich zwischen25 in the form of a shunt. The current path 3 extends between
26 einem Betriebsspannungsanschluss 5 und einem positiven Lastanschluss 6a. An26 an operating voltage connection 5 and a positive load connection 6a.
27 diesen Lastanschluss 6a wird der Pluspol (+L) einer zu schaltenden Last L ange-27 This load connection 6a is used to connect the positive pole (+L) of a load L to be switched.
28 schlossen, während deren Minuspol (-L) an einen entsprechenden negativen28, while their negative pole (-L) was connected to a corresponding negative
29 Lastanschluss 6b des Schalters 1 anzuschließen ist. Dieser Lastanschluss 6b ist29 Load terminal 6b of switch 1 is to be connected. This load terminal 6b is
so gegen Ground GND (-Ub) geführt. Die positive Betriebsspannung (+Ub) mit z.B. Ubto ground GND (-Ub). The positive operating voltage (+Ub) with e.g. Ub
31 = 24V (DC) wird an den Betriebsspannungsanschluss 5 des Schalters 1 angelegt.31 = 24V (DC) is applied to the operating voltage terminal 5 of switch 1.
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&igr; Bei angeschlossener Last L schließt sich an den Strompfad 3 ein Lastpfad 7 an.&igr; When load L is connected, a load path 7 is connected to current path 3.
2 Somit fließt beim Betrieb des Schalters 1 - in technischer Stromrichtung - ausge-2 Thus, when switch 1 is operated, current flows out - in the technical current direction -
3 hend vom Betnebsspannungsanschluss 5 über den Strompfad 3 und den3 starting from the operating voltage connection 5 via the current path 3 and the
4 Lastpfad 7 ein Laststrom IL gegen Bezugspotential oder Ground GND ab. Der4 Load path 7 a load current I L against reference potential or ground GND. The
5 über den Strompfad 3 fließende Strom IL wird mittels des Shunts 4 als Messwert5 The current I L flowing through the current path 3 is measured by means of the shunt 4
6 Im, d. h. als entsprechendes Messsignal in Form des Spannungsabfalls über dem6 Im, i.e. as the corresponding measuring signal in the form of the voltage drop across the
7 Shunt 4 an eine nachfolgend auch als Regler bezeichnete Regeleinrichtung 8 ge-7 Shunt 4 is connected to a control device 8, also referred to as controller.
8 führt. Dazu weist der Regler 8 einen ersten Komparatoreingang Ei auf. Der vom8. For this purpose, the controller 8 has a first comparator input Ei.
9 Stromsensor 4 erfasste Messwert Im wird dem Regler 8 somit über diesen ersten9 Current sensor 4 measured value Im is thus sent to the controller 8 via this first
10 Komparatoreingang E1 zugeführt.10 Comparator input E 1 .
12 Einem zweiten Komparatoreingang E2 des Reglers 8 wird ein von einer Konstant-12 A second comparator input E 2 of the controller 8 is connected to a constant
13 Stromeinstellung 9 vorgegebener oder eingestellter Referenzwert Ir zugeführt. Ei-H nem weiteren Eingang E3 des Reglers 8 wird ein Steuersignal Se,a zugeführt, das is von einer Steuerlogik 10 erzeugt wird. Die Generierung des Steuersignals Se,a13 current setting 9 is supplied with a predefined or set reference value Ir. A control signal Se,a is supplied to another input E 3 of the controller 8, which is generated by a control logic 10. The generation of the control signal Se ,a
16 erfolgt infolge eines externen Ein- oder Ausschaltbefehls oder -signals EIN/AUS,16 occurs as a result of an external ON/OFF command or signal,
&igr;? das dem Schalter 1 über einen mit der Steuerlogik 10 verbundenen Ansteueran-&igr;? which is connected to the switch 1 via a control signal connected to the control logic 10.
18 Schluss 11 zugeführt wird. Die Steuerlogik 10 ist über eine Verbindung 12 an den18 terminal 11. The control logic 10 is connected via a connection 12 to the
19 Lastanschluss 6b und damit an Ground GND geführt.19 Load terminal 6b and thus to Ground GND.
21 Der Leistungstransistor 2 ist ein N-Kanal-MOS-Transistor. Dessen Drain D ist mit21 The power transistor 2 is an N-channel MOS transistor. Its drain D is connected to
22 dem Betnebsspannungsanschluss 5 und dessen Source ist über den Shunt 4 mit22 the operating voltage connection 5 and its source is connected via the shunt 4 with
23 dem positiven Lastanschluss 6a verbunden. Bezogen auf die Last L, deren Mi-23 is connected to the positive load terminal 6a. Related to the load L, the minimum
24 nuspol (-L) an Ground GND liegt, liegt somit der Leistungstransistor 2 im Pluspfad24 nuspol (-L) is connected to Ground GND, the power transistor 2 is in the positive path
25 der Last L. Da in dieser sogenannten N-Kanal-Variante der N-Kanal-MOS-25 of the load L. Since in this so-called N-channel variant of the N-channel MOS
26 Transistor 2 für das Schalten eine Ansteuerspannung benötigt, die größer ist als26 Transistor 2 requires a control voltage for switching that is greater than
27 die Betriebsspannung (+Ub) ist eine Ladungspumpe 13 vorgesehen. Diese ist ein-27 the operating voltage (+Ub) is provided with a charge pump 13. This is
28 gangsseitig mit dem Betnebsspannungsanschluss 5 verbunden und ausgangssei-28 connected on the input side to the operating voltage connection 5 and on the output side
29 tig an einen Eingang E4 der Regeleinrichtung 8 geführt. Durch die Ladungspumpe so 13 wird am Gate G des N-Kanal-MOS-Transistors 2 eine um z.B. 5V größere29 tively to an input E 4 of the control device 8. The charge pump so 13 generates a voltage at the gate G of the N-channel MOS transistor 2 which is 5V larger, for example.
31 Spannung als an Drain D erzeugt. Die Gatespannung Ug beträgt somit im Ausfüh-31 voltage than at drain D. The gate voltage Ug is therefore in the design
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&igr; rungsbeispiel 29V (Ug = +Ub + 5V). Das Gate G des Leistungstransistors 2 ist mit&igr; voltage example 29V (Ug = +Ub + 5V). The gate G of the power transistor 2 is
2 einem Steuerausgang &Agr;&igr; des Reglers 8 verbunden.2 is connected to a control output &Agr;&igr; of the controller 8.
4 Dem Leistungstransistor 2 ist ein Temperatursensor 14 zugeordnet, der die Be-4 The power transistor 2 is associated with a temperature sensor 14 which
5 triebstemperatur des Transistors 2 erfasst. Ausgangsseitig ist der Temperatursen-5 operating temperature of transistor 2 is recorded. On the output side, the temperature sensor
6 sor 14 mit der Steuerlogik 10 verbunden und liefert über diese der Regeleinrich-6 sensor 14 is connected to the control logic 10 and supplies the control device
7 tung 8 ein Temperatursignal St.7 tung 8 a temperature signal St.
9 Fig. 2 zeigt den elektronischen Schalter 1 mit einer bevorzugten Ausführungsform9 Fig. 2 shows the electronic switch 1 with a preferred embodiment
10 der Regeleinrichtung bzw. des Reglers 8 einerseits und der Konstantstromein-10 of the control device or the controller 8 on the one hand and the constant current input
11 stellung 9 andererseits. Die Regeleinrichtung 8 umfasst einen Operationsverstär-11 position 9 on the other hand. The control device 8 comprises an operational amplifier
12 ker OP, dessen dem ersten Komparatoreingang Ei entsprechender Minus-12 ker OP, whose minus-
13 Eingang (-) der Messwert IM zugeführt ist. Dazu ist dieser Minus-Eingang (-) des &mgr; Operationsverstärkers OP zwischen dem Leistungstransistor 2 und dem Shunt 4 is mit dem Strompfad 3 verbunden. Am dem zweiten Komparatoreingang E2 ent-13 input (-) is fed to the measured value I M. For this purpose, this minus input (-) of the μ operational amplifier OP is connected between the power transistor 2 and the shunt 4 to the current path 3. At the second comparator input E 2
16 sprechenden Plus-Eingang (+) des Operationsverstärkers OP liegen zwei Wider-16 corresponding plus input (+) of the operational amplifier OP are two resistors
17 stände R2 und R4, denen in der dargestellten Schalterstellung eines Umschalters17 stands R2 and R4, which in the illustrated switch position of a changeover switch
18 S1 der Konstantstromeinstellung 9 ein weiterer Widerstand R3 zugeschaltet ist.18 S1 of the constant current setting 9 a further resistor R3 is connected.
20 In der dargestellten Schalterstellung des Umschalters S1 ist der Widerstand R320 In the illustrated switch position of the changeover switch S1, the resistor R3
21 dem Widerstand R4 parallelgeschaltet. Der Widerstand R2 der Konstantstromein-21 is connected in parallel with the resistor R4. The resistor R2 of the constant current input
22 stellung 9 ist mit einem ersten Spannungsanschluss U+ des Operationsverstärkers22 Position 9 is connected to a first voltage terminal U + of the operational amplifier
23 OP einerseits und über einen Widerstand R1 mit der Ladungspumpe 13 anderer-23 OP on the one hand and via a resistor R1 with the charge pump 13 on the other hand-
24 seits verbunden. Ein zweiter Spannungsanschluss U. des Operationsverstärkers24 side. A second voltage connection U. of the operational amplifier
25 OP ist mit dem Strompfad 3 verbunden und liegt dort zwischen dem Shunt 4 und25 OP is connected to the current path 3 and lies between the shunt 4 and
26 dem mit dem Pluspol der Last L zu verbindenden Lastanschluss 6a. Diese Ver-26 the load terminal 6a to be connected to the positive pole of the load L. This connection
27 bindung ist bei der Regeleinrichtung 8 gemäß Fig. 1 über deren Eingang E5 realise siert. An diese Verbindung zum Strompfad 3 sind auch der Widerstand R4 und27 connection is realized in the control device 8 according to Fig. 1 via its input E 5. The resistor R4 and
29 der Umschalter S1 der Konstantstromeinstellung 9 geführt.29 the switch S1 of the constant current setting 9 is led.
31 Bei voll durchgesteuertem Leistungstransistor 2 liegt am positiven Versorgungs-31 When power transistor 2 is fully turned on, the positive supply voltage
32 Spannungseingang U+ des Operationsverstärkers OP die um die Spannungserhö-32 Voltage input U + of the operational amplifier OP which is increased by the voltage
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&igr; hung mittels der Ladungspumpe 13 erhöhte Betriebsspannung +Ub von im Aus-&igr; hung by means of the charge pump 13 increased operating voltage +Ub of in the output
2 führungsbeispiel 29V gegenüber Ground GND an. Aufgrund des nur geringen2 example 29V compared to Ground GND. Due to the low
3 Spannungsabfalls über dem Leistungstransistor 2 liegt am negativen Versor-3 Voltage drop across the power transistor 2 is due to the negative supply
4 gungsspannungseingang U. des Operationsverstärkers OP ein zumindest annä-4 supply voltage input U. of the operational amplifier OP is at least approximately
5 hemd der Betriebsspannung +UB entsprechender Spannungswert von z.B. 23,5V5 shirt the operating voltage +U B corresponding voltage value of e.g. 23.5V
6 an. Die dadurch bewerkstelligte Betriebsspannung von etwa 5V des Operations-6. The resulting operating voltage of about 5V of the operating
7 Verstärkers OP wird mittels eines Begrenzungselementes in Form einer Zener-7 amplifier OP is limited by a limiting element in the form of a Zener
8 diode Z stabilisiert, die dazu anodenseitig mit dem negativen Versorgungsspan-8 diode Z, which is connected to the negative supply voltage on the anode side.
9 nungsanschluss U. und katodenseitig mit dem positiven Versorgungsspannungs-9 voltage connection U. and cathode side with the positive supply voltage
10 anschluss U+ des Operationsverstärkers OP verbunden ist. Die Zenerdiode Z und10 terminal U + of the operational amplifier OP. The Zener diode Z and
11 der Widerstand R1 bilden somit praktisch ein Netzteil 15 für den Operationsver-11 and the resistor R1 thus practically form a power supply 15 for the operational
12 stärker OP bzw. Regler 8.12 stronger OP or controller 8.
14 Beim Betrieb bzw. beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des elektronischen14 When operating or using the electronic device as intended,
is Schalters 1 ist dem Operationsverstärker OP des Reglers 8 über dessen (+)-Ein-is switch 1 is connected to the operational amplifier OP of the controller 8 via its (+) input.
16 gang E2 ein von der Konstantstromeinstellung 9 fest eingestellter Stromwert als16 gang E2 a current value fixed by the constant current setting 9 as
17 Referenzwert Ir zugeführt. Dabei können im Ausführungsbeispiel mittels des Um-17 reference value Ir. In the embodiment, the converter can be used to
18 schalters S1 zwei unterschiedliche Stromwerte eingestellt werden. In der darge-18 switch S 1 two different current values can be set. In the illustrated
19 stellten Schalterstellung ist dem Widerstand R4 der Widerstand R3 parallelge-19 switch position, resistor R3 is connected in parallel to resistor R4.
20 schaltet, so dass ein vergleichsweise kleiner Referenzwert Ir von z.B. 6A einge-20, so that a comparatively small reference value Ir of e.g. 6A can be set.
21 stellt ist. In der anderen Schalterstellung des Umschalters Si ist die Parallelschal-21 is set. In the other switch position of the changeover switch Si, the parallel connection
22 tung der Widerstände R4 und R3 aufgehoben, so dass ein vergleichsweise großer22 resistances R4 and R3 are eliminated, so that a comparatively large
23 Referenzwert IR von z.B. 12A eingestellt ist.23 Reference value I R of e.g. 12A is set.
25 Ist der dem (-)-Eingang E1 der Regeleinrichtung 8 bzw. des Operationsverstärkers25 If the (-) input E 1 of the control device 8 or the operational amplifier
26 OP zugeführte Messwert IM, der dem über den Strompfad 3 und den Lastpfad 726 OP supplied measured value I M , which is connected to the current path 3 and the load path 7
27 fließenden Laststrom Il entspricht oder diesem proportional ist, kleiner als der27 flowing load current Il or is proportional to it, less than the
28 Referenzwert Ir, so steuert der Operationsverstärker OP und damit der Regler 828 reference value Ir, the operational amplifier OP and thus the controller 8 controls
29 den Leistungstransistor 2 vollständig auf. Demzufolge kann über den Leistungs-29 completely switches on the power transistor 2. As a result, the power
30 transistor 2 der maximale Laststrom Il fließen. Wird infolge eines Kurzschlusses,30 transistor 2 the maximum load current Il can flow. If, due to a short circuit,
31 einer Überlast und/oder einer Stromspitze der Messwert IM größer als der Refe-31 an overload and/or a current peak the measured value I M is greater than the reference
32 renzwert IR, so steuert der ausgangsseitig mit dem Gate G des Leistungstransi-32 limit value I R , the output side controls the gate G of the power transistor
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&igr; stors 2 verbundene Operationsverstärker OP den Leistungstransistor 2 derart ge-&igr; stors 2 connected operational amplifier OP the power transistor 2 so
2 regelt zu, dass über diesen stets ein Strom IL fließt, der kleiner oder gleich dem2 ensures that a current I L always flows through it, which is less than or equal to the
3 eingestellten Konstant- oder Referenzstrom Ir ist. Dadurch ist eine geregelte3 set constant or reference current Ir. This enables a regulated
4 Strombegrenzung erreicht.4 Current limit reached.
e Der Regler 8 bzw. dessen als Komparator arbeitender Operationsverstärker OPe The controller 8 or its operational amplifier OP working as a comparator
7 liefert somit ein Steuersignal Sr zur Rückregelung des Leistungstransistors 2 mit7 thus supplies a control signal Sr for the re-regulation of the power transistor 2 with
8 der Folge, dass der über diesen fließende Laststrom L und damit der Messwert Im8 the result that the load current L flowing through it and thus the measured value Im
9 kleiner wird. Die Regelung begrenzt somit den über den Leistungstransistor 2 flie-9 becomes smaller. The control thus limits the voltage flowing through the power transistor 2.
10 ßenden Strom L auf z.B. 12A bzw. 6A. Dadurch kann einerseits kein Kurzschluss-10 current L to e.g. 12A or 6A. This prevents short circuits
11 strom über den Pluspfad 3 fließen. Zudem werden insbesondere Einschaltstrom-11 current can flow via the positive path 3. In addition, inrush currents in particular
12 spitzen, die bei den üblicherweise eingesetzten kapazitiven Lasten L entstehen12 peaks that occur with the commonly used capacitive loads L
13 können, durch die Regelung vermieden. Auch wird ein Überstrom entsprechend13 can be avoided by the regulation. An overcurrent is also
14 begrenzt bzw. vermieden.14 limited or avoided.
16 Zum Ein- und Ausschalten des Schalters 1 wird ein entsprechender externer Be-16 To switch switch 1 on and off, a corresponding external control is required.
17 fehl EIN/AUS (Ein-Ausschaltsignal SE, Sa) dem Regler 8 zur Ansteuerung des Lei-17 command ON/OFF (on-off signal S E , Sa) to the controller 8 to control the line
18 stungstransistors 2 über die Steuerlogik 10 zugeführt. Für den Normalbetrieb18 power transistor 2 via the control logic 10. For normal operation
19 muss somit der externe Einschaltbefehl EIN gegeben sein, damit das Einschaltsi-19, the external switch-on command ON must be given so that the switch-on signal
20 gnal Se am Eingang E3 des Reglers 8 ansteht. Dieses Einschaltsignal SE wird20 gnal Se is present at input E 3 of controller 8. This switch-on signal S E is
21 über den Regler 8 an den Leistungstransistor 2 geführt, so dass der Regler den21 is fed via the regulator 8 to the power transistor 2, so that the regulator
22 Leistungstransistor 2 vollständig durchsteuern kann. Da beim Normalbetrieb über22 power transistor 2 can be fully controlled. Since in normal operation over
23 den Leistungstransistor 2 nur eine geringe Spannung abfällt, muss dieser nur eine23 the power transistor 2 only has a small voltage drop, it only needs a
24 geringe Verlustleistung aufnehmen und es erfolgt nur eine geringe Erwärmung24 absorb low power loss and only slight heating occurs
25 des Leistungstransistors 2.25 of the power transistor 2.
27 Die Erwärmung des Leistungstransistors 2 nimmt jedoch zu, wenn dieser bei-27 However, the heating of the power transistor 2 increases when it is
28 spielsweise infolge eines andauernden Kurzschlusses zur Strombegrenzung ent-28 For example, as a result of a continuous short circuit to limit the current
29 sprechend zugesteuert wird und eine entsprechend hohe Verlustleistung verar-29 is controlled accordingly and a correspondingly high power loss is processed.
30 beiten muß. Bei Erreichen eines vorgegebenen Temperaturwertes von z.B. 1500C30. When a predetermined temperature value of e.g. 150 0 C is reached
31 gibt der Temperatursensor 14 ein entsprechendes Temperatur- oder Steuersignal31, the temperature sensor 14 outputs a corresponding temperature or control signal
32 St an die Steuerlogik 10 mit der Folge ab, dass diese auch bei weiterhin anste-32 St to the control logic 10 with the result that this also in case of still
(\\STELUV\USR\TEXTE\AN\01982DE-V.docVletzte Speicherung:*!. Februar 2&thgr;&dgr;5(\\STELUV\USR\TEXTE\AN\01982DE-V.docVlast saved:*!. February 2&thgr;&dgr;5
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&igr; hendem Einschaltbefehl EIN das Ausschaltsignal Sa an die Regeleinrichtung 8&igr; following switch-on command ON, the switch-off signal Sa is sent to the control device 8
2 abgibt. Dadurch wird die Ansteuerung des Leistungstransistors 2 abgeschaltet.2. This switches off the control of the power transistor 2.
4 Bei einem zeitlich begrenzten erhöhten Stromfluss über den Leistungstransistor4 With a temporary increased current flow through the power transistor
5 mit der Folge, dass innerhalb eines entsprechenden Zeitfensters der Temperatur-5 with the result that within a corresponding time window the temperature
6 schwellwert infolge des sich über die Zeit aufheizenden Leistungstransistors 26 threshold value due to the power transistor 2 heating up over time
7 nicht erreicht wird, arbeitet die Regelung mit oder ohne Strombegrenzung im7 is not reached, the control operates with or without current limitation in
&bgr; Normalbetrieb. In einem solchen Fall unterschreitet der Messwert Im den Refe-βgr; Normal operation. In such a case, the measured value Im falls below the reference
9 renzwert IR nach Ablauf des entsprechenden Zeitfensters aufgrund eines kurzzei-9 limit value I R after expiry of the corresponding time window due to a short-term
10 tigen Kurzschlusses oder einer kurzzeitigen Überlast oder einer typischerweise10 short circuit or a short-term overload or a typically
11 nur kurzzeitigen Stromspitze, so dass der Regler 8 den Leistungstransistor 2 er-11 only a short-term current peak, so that the regulator 8 the power transistor 2
12 neut vollständig durchsteuert.12 neut fully controlled.
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BezugszeichenlisteList of reference symbols
1 elektronischer Schalter1 electronic switch
2 Leistungstransistor2 power transistor
3 Strompfad3 Current path
4 Stromsensor/Shunt4 Current sensor/shunt
5 Betriebsspannungsanschluss 6a,b Lastanschluss5 Operating voltage connection 6a,b Load connection
(\\STELUV\USR\TEXTE\AN\01982DE-G*docVletzte Speicherung:*!. Februar 20?3(\\STELUV\USR\TEXTE\AN\01982DE-G*docVlast saved:*!. February 20?3
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 20030710 |
|
| R150 | Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years |
Effective date: 20060530 |
|
| R151 | Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years |
Effective date: 20090313 |
|
| R152 | Utility model maintained after payment of third maintenance fee after eight years |
Effective date: 20110307 |
|
| R071 | Expiry of right | ||
| R071 | Expiry of right |