NO309449B1 - Anordning for begrensning av ström ved kortslutning - Google Patents
Anordning for begrensning av ström ved kortslutning Download PDFInfo
- Publication number
- NO309449B1 NO309449B1 NO942632A NO942632A NO309449B1 NO 309449 B1 NO309449 B1 NO 309449B1 NO 942632 A NO942632 A NO 942632A NO 942632 A NO942632 A NO 942632A NO 309449 B1 NO309449 B1 NO 309449B1
- Authority
- NO
- Norway
- Prior art keywords
- transistor
- current
- effect transistor
- voltage
- mos field
- Prior art date
Links
- 230000005669 field effect Effects 0.000 claims description 21
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 11
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 11
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 claims 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims 1
- 230000001960 triggered effect Effects 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 3
- 230000001012 protector Effects 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 description 2
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 2
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 238000010420 art technique Methods 0.000 description 1
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 239000011152 fibreglass Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 1
- 230000001052 transient effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/08—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current
- H02H3/087—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection responsive to excess current for DC applications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K17/082—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit
- H03K17/0822—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage by feedback from the output to the control circuit in field-effect transistor switches
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/18—Modifications for indicating state of switch
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/78—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled
- H03K17/795—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling bipolar transistors
- H03K17/7955—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used using opto-electronic devices, i.e. light-emitting and photoelectric devices electrically- or optically-coupled controlling bipolar transistors using phototransistors
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/02—Details
- H02H3/025—Disconnection after limiting, e.g. when limiting is not sufficient or for facilitating disconnection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H3/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal electric working condition with or without subsequent reconnection ; integrated protection
- H02H3/02—Details
- H02H3/04—Details with warning or supervision in addition to disconnection, e.g. for indicating that protective apparatus has functioned
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
- H02H5/00—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection
- H02H5/04—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature
- H02H5/042—Emergency protective circuit arrangements for automatic disconnection directly responsive to an undesired change from normal non-electric working conditions with or without subsequent reconnection responsive to abnormal temperature using temperature dependent resistors
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/08—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage
- H03K2017/0806—Modifications for protecting switching circuit against overcurrent or overvoltage against excessive temperature
Landscapes
- Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
- Protection Of Static Devices (AREA)
- Continuous-Control Power Sources That Use Transistors (AREA)
Description
Teknisk område
Den foreliggende oppfinnelse vedrører en anordning for begrensning av strøm ved kortslutning, og mer spesielt vedrører oppfinnelsen en elektronisk sikring som har minimale effekttap under normale driftsbetingelser, og som vil bli utløst raskt og pålitelig ved et forhåndsbestemt strøm-nivå.
Bakgrunns teknikk
I forbindelse med forskjellige elektroniske kretser og enheter for tilførsel av arbeidsspenninger til slike kretser, foreligger det et behov for sikkerhetsinnretninger i form av sikringer som vil utløses når strømmen i den krets, som er beskyttet av sikringen, blir unormalt høy, for eksempel på grunn av en kortslutning.
Den mest vanlige typen sikring er den termiske sikring som normalt omfatter et glassrør som inneholder et tynt fila-ment eller tråd som smelter eller brenner opp når en gitt strøm passerer gjennom filamentet, fordi produktet av filamentmotstand og strøm genererer varme, som smelter filamentet ved overskytende strøm.
En sikring av denne art vil fungere tilfredsstillende i tilfelle av en fullstendig kortslutning, i forbindelse med hvilken sikringen blir utløst forholdsvis raskt. I tilfelle av en kortslutning, tillater sikringen en høy kortslut-ningsstrøm å passere gjennom, idet denne strømmen bare er begrenset av impedansen i tilførselskilden. Slike høye kortslutningsstrømmer har en tendens til å ødelegge ledere, elektriske kontakter og andre elektroniske innretninger, og de kan forstyrre parallelt forsynte elektroniske innretninger. Dersom strømmen på den annen side er høy og ligger tett oppunder eller like over den normerte verdien for sikringen, vil det ta betydelig tid før sikringen reagerer, noe som i visse tilfeller kan bevirke til betydelige pro-blemer på grunn av overbelastning av andre kretskomponen-ter. Videre vil en sikring av denne art kunne enten fremskaffes som en langsom eller rask type. Når sikringen utsettes for belastning som ligger tett oppunder den normerte verdi, vil en sikring av denne art dessuten kunne bli underkastet endringer på grunn av aldring, slik at sikringen etter en lengre installasjonsperiode kan utløses uten at den opprinnelige, normerte verdi av sikringen blir overskredet.
Dagens enheter for spenningstilførsel har ofte en eller annen form for strømbegrensning som tillater at maksimal effekt kan tas ut av kretsen. Dette oppnår man ofte ved å tillate at strømmen gis en maksimal verdi hvoretter man reduserer spenningen slik at strømmen aldri vil overskride verdien for strømbegrensning. Når spenningen blir redusert, vil dette gjøre funksjonen av mange kretser usikker, fordi et spenningsnivå blir kritisk, noe som kan bringe den totale applikasjon i fare.
For å råde bot på den ulempen, er det nødvendig å overvåke spenningen i tillegg til å overvåke strømmen, slik at tilførselen vil bli brutt og en feil indikert når spenningen faller under en forhåndsbestemt verdi. Dette resul-terer i et spesielt komplekst sikkerhetssystem, som kan være mer innviklet enn den detaljen som skal overvåkes eller kontrolleres. Dette innebærer for eksempel et problem i forbindelse med utstyr som benyttes av mange brukere, og hvor det er et naturlig ønske, at en feil som opptrer hva angår én bruker, ikke vil forstyrre andre brukere. Et eksempel på denne applikasjonen finner man i et telefon-nettverk. Dersom en abonnent for eksempel blir belemret med en feil, må feilen på ingen måte påvirke noen av de øvrige, eventuelt hundre tusener abonnenter. Det er viktig i applikasjoner av denne art, at strømmen kan overvåkes på den enkleste men mest effektive måte, for således å kunne holde installasjonskostnader nede på et rimelig nivå. Innenfor områdene for elektronikk og datateknologi finnes det flere lignende applikasjoner, hvor en overbelastningsbeskytter er ønsket, og som er rask og presis uten at beskytteren genererer radioforstyrrelser og er altfor komplisert. Et annet ønske går.ut på at en beskytter av denne arten ikke nødven-digvis trenger å bli skiftet ut med en ny komponent, men kan enten manuelt eller automatisk raskt tilbakestilles, etter at man har eliminert feilkilden.
US 4,531,083 og US 4,531,084 handler om en strømreguler-ingskrets for en hovedenhet for likestrøm, som har til formål å lade oppladbare batterier uten bruk av transforma-torer, kondensatorer eller spoler. Emitterne ved en første og en andre transistor blir forbundet via en femte strømbe-grensende PTC-motstand, som er i stand til å virke som en sikring. I stedet for å bruke flere transistorer i en såkalt Darlington-krets, foreligger det også bruken av MOS-felteffekttransistorer. Nevnte PTC-motstand har til hensikt å fungere ved en nominell temperatur på 125°C under en prosess for batteriladning, hvorved ladningsstrømmen vil avta med 0,45 % med hver grad av stigende arbeidstemperatur for motstanden. Motstanden er også fortrinnsvis fremskaffet ved metallisering med et materiale, som vil gjøre at motstanden fungerer som en sikring.
DE 2 533 182 B handler om et kretsarrangement for å indikere en trigget eller utløst sikring i et arrangement for strømtilførsel, idet en optobryter blir benyttet for å indikere at den aktuelle sikring er blitt utløst til en fremviserinnretning.
Det foreligger således et behov for å fremskaffe en anordning for begrensning av strøm, som både er rask og presis, og i forbindelse med hvilken den effekt som genereres under normale driftsbetingelser, vil være meget liten.
Omtale av oppfinnelsen
Følgelig er det en hensikt med den foreliggende oppfinnelse å skaffe en anordning for begrensning av kortslutningsstrøm som vil oppfylle følgende spesifikke krav:
a) Rask og umiddelbar trigging ved en valgt strømverdi.
b) Minimale effekttap ved normale strømverdier.
c) Ikke-lineær karakteristikk ved triggestrømmer, slik at trigging av anordningen vil bli akselerert. d) Kortslutningsstrømmen blir begrenset til et ønsket nivå, uavhengig av den interne impedans ved tilførselskilden. e) Anordningen vil ikke generere radiofrekvensforstyrrelser under drift. f) Ved brudd på feilstrøm vil anordningen begrense den induserte overspenningen til en forhåndsbestemt verdi.
I henhold til den foreliggende oppfinnelsen er det fremskaffet en anordning i henhold til de spesifikke krav som er angitt ovenfor, som når den trigges kan tilbakestilles på en enkel måte, etter at årsaken til strømrusningen er etablert og eliminert.
I henhold til den foreliggende oppfinnelsen er det også fremskaffet en anordning for begrensning av kortslut-ningsstrøm, hvor man bruker et kombinert elektronisk og termisk prinsipp for tilbakekobling.
Den foreliggende oppfinnelsen skaffer også en anordning, som ved oppnåelse av nominell eller normert strøm oppviser en nøyaktig etablert forsinkelse, og blir raskt trigget eller utløst når denne tidsforsinkelse er forløpt. I tilfelle av en feil i lasten, vil således feilstrømmen være begrenset til meget lavere verdi enn hva tilfellet er ved en kjent sikring.
I henhold.til den foreliggende oppfinnelse er det også fremskaffet en anordning i henhold til ovennevnte spesifikke krav, som automatisk eller manuelt kan stilles tilbake, og som også kan stilles inn til en uaktiv tilstand uten at anordningen behøver å bli fjernet.
Kort omtale av tegningene
Den foreliggende oppfinnelsen vil nå bli beskrevet under henvisning til flere eksemplifiserende utførelsesformer, og også under henvisning til de vedlagte tegningene. Figur 1 er et kretsdiagram som i prinsipp illustrerer utførelsesformen for en anordning for begrensning av kortslutning ifølge oppfinnelsen. Figur 2 er et kretsdiagram over en andre utførelsesform for anordningen for kortslutningsbegrensning ifølge oppfinnelsen. Figur 3 er et kretsdiagram over en tredje utførelsesform for en anordning for kortslutningsbegrensning ifølge oppfinnelsen . Figur 4 er et kretsdiagram over en fjerde utførelsesform for en anordning for kortslutningsbegrensning ifølge oppfinnelsen . Figur 5 er et kretsdiagram over en femte utførelsesform for en anordning for kortslutningsbegrensning ifølge oppfinnelsen .
Beskrivelse av eksemplifiserende utførelsesformer
Figur 1 er et kretsdiagram som illustrerer et eksempel på en krets som benytter et elektronisk og termisk tilbakekoblingsprinsipp i henhold til den foreliggende oppfinnelse.
Kretsdiagrammet omfatter flere motstander R2, R3, R4, R7, R8, R9 og en ikke-lineær temperaturavhengig motstand (R5). Kretsen innbefatter også en felteffekttransistor (Ml) i serie med en ikke-lineær temperaturavhengig motstand (R5), samt en silisiumdiode (Dl) og to zenerdioder (Zl og Z2), samt en bipolar NPN-transistor (Ql) og to kondensatorer (Cl og C2). I henhold til den foreliggende oppfinnelse vil hovedfunksjonsdelen for den illustrerte kretsen generelt være sammensatt av komponentene (Ml, R5, Ql, R4, R3 og R8). I tilfelle av den viste utførelsesform, er motstanden (R5) av en PTC-type motstand av typen RUE 800 produsert av Raychen Pontaisc SA, Frankrike. Felteffekttransistoren (Ml) er for eksempel en kraft (MOSFET) av typen MTW 45N10E produsert av Motorola, og transistoren (Ql) kan for eksempel være en BC 847B-transistor produsert av Motorola. De øvrige motstandene, kondensatorene og diodene er sammensatt av generelt tilgjengelige standardkomponenter. Den ze-nernormerte spenningen for zenerdioden (Zl) er 12 volt, mens zenerdioden (Z2) har en normert spenning på 90 volt.
Henvisningsbetegnelsen SW1 identifiserer en svitsj eller bryter som har tre posisjoner: AV, PÅ og TILBAKESTILL. Når bryteren er i AV-posisjon, vil det være tilstrekkelig spenning påtrykket via motstand R2 for at transistoren Ql kan lede, som derved vil blokkere felteffekttransistoren Ml, som følgelig ikke vil tillate at noen strøm blir slup-pet gjennom. Med andre ord er lasten (L) koblet fra.
Dersom bryteren (SW1) kort blir svitsjet til TILBAKESTILL-posisjonen, vil Ql bli påvirket, og spenningen på porten for Ml vil raskt øke til det nivå som er bestemt av zenerdioden (Zl), samt den spenningsdeleren som består av motstandene (R4 og R7), idet R4 er forbundet med den positive terminalen av spenningskilden som forsyner lasten (L). Felteffekttransistoren (Ml) vil deretter lede strøm, og lasten (L) blir således aktivisert. Porten på Ml vil således få en spenning, ved hvilken den er fullt ledende, hvorved spenningsfallet over Ml i tilfelle av moderate strømmer, i praksis vil være neglisjerbar (en eller noen tiendedeler av en volt). Når bryteren (SW1) blir etterlatt i sin nøytrale stilling, det vil si i posisjon PÅ, vil kretsen operere i sin normale driftsmodus.
Den ikke-lineære, temperaturavhengige motstand (R5) er forbundet i serie med den således opprettede krets ved kollek-torforbindelsen med transistoren (Ml). Motstanden for R5 er liten ved normale arbeidstemperaturer, i samme størrelses-orden som inngangen eller PÅ-motstanden for Ml. De to komponentene (Ml og R5) ved den foretrukne utførelsesformen er montert slik, at man oppnår termisk likevekt mellom den avgitte effekt som genereres og den oppvarmende effekt som avkjøles fra Ml og R5 ved drift ved normal strøm. Disse komponentene er montert i god termisk berøring med det kort som bærer komponentene (fiberglasskort, keramisk substrat eller et metallkort, forutsatt at komponentene er isolert fra kortet). Den ikke-lineære, temperaturavhengige motstanden er også passende montert, slik at den blir influert av den termiske energi som utvikles av transistoren (Ml) . I tilfelle av en utførelsesform som innbefatter diskrete, innkapslede komponenter, blir transistoren (Ml) passende forsynt med en kjølefinne. Den kretsen som fremskaffes i serie med lasten (L) og den positive og negative terminal-forbindelsen for spenningskilden, vil virke i sin opera-sjonsmodus, når bryteren (SW1) befinner seg i sin posisjon PÅ, for derved å overvåke tilstanden for kretsen og umid-delbart bryte kretsen til lasten (L) under beredskap ved en forhåndsbestemt overstrøm.
Følgende finner sted når strømmen gjennom lasten (L) overskrider den valgte utløsningsverdi på overstrøm. Temperaturen for både Ml og R5 vil øke merkbart, idet den økende temperatur på R5 vil bevirke at dennes motstand raskt vil øke, nemlig på en akselererende måte (ikke-lineær avheng-ighet) . Den raskt økende motstanden i R5, og til en viss grad også i Ml, sammen med den unormale strøm, vil resul-tere i et.økende spenningsfall over R5 i serie med Ml. Som et resultat av virkningen av en første spenningsdeler omfattende lasten (L) og kombinasjonen av Ml og R5, vil spenningen over en andre spenningsdeler omfattende motstanden (R3 og R8), som forsyner transistoren (Ql), øke. Når spenningen ved punktet mellom motstanden (R3 og R8), som leverer til basiselektroden på transistoren Ql, overskrider en gitt terskelverdi, vil Ql bli ledende, noe som i et typisk tilfelle vil opptre under en meget kort tidsperiode, i størrelsesorden mikrosekunder, og vil derved kortslutte zenerdioden Sl, og transistoren Ml vil svitsje til en ikke-ledende tilstand samtidig som strømmen gjennom lasten (L) blir avbrutt.
Etter å ha brutt strømmen gjennom lasten (L), vil hele tilførselsspenningen legge seg over den andre spenningsdeler omfattende motstanden (R3 og R8), og Ql vil følgelig få tilført tilstrekkelig basisstrøm til å være fullt ledende, og derved bibeholde Ml i en blokkert, ikke-ledende tilstand.
Når det finner sted en kortslutning i lasten (L), vil kort-slutningsstrømmen øke raskt og derved også spenningsfallet over Ml og R5. En utløsning- eller avslagssekvens blir initiert, når terskelnivået for basisemitterspenningen for Ql blir overskredet. En ønsket tidsforsinkelse mellom tiden for ikke-systemstrømmen (opptreden av kortslutningen) og frigjøringen av Ml, oppnår man ved passende selektering av verdien på kondensatoren (Cl). Toppstrømmen gjennom Ml blir bestemt ved verdien av kondensatoren (Cl) og ved induktan-sen i lasten (L). Dersom Cl blir utelukket, vil toppstrøm-men bli bestemt dels av basisemitterspenningen for Ql og dels ved kvotienten R3/R8.
Dersom transistoren (Ml) ikke er i stand til å bryte kort-slutningsstrømmen, vil R5 begrense den maksimale strømmen til en moderat verdi, og deretter tvinge strømmen nedover i nærheten av null, nemlig ved å øke sin motstand meget raskt til mange.titalls eller tusentalls ohm.
Sl er en typisk standard sikring som har en forholdsvis høy verdi og er rettferdiggjort ved de krav som stilles til sikringer av autoriteter (autoritetene aksepterer ikke bruken av bare én elektronisk krets som en beskyttelse mot kortslutning), selv om sikringen (Sl) i virkeligheten aldri vil bli utløst eller trigget.
Når en induktiv last skal brytes vil den transiente spenningen bli begrenset av zenerdioden (S2) under samvirke med felteffekttransistoren (Ml). Frigjøringstiden blir bestemt av zenerspenningen og graden av induktiv energi som må bli tatt opp av Ml. Dioden (Dl) forhindrer at strøm flyter gjennom Z2 når Ml er fullt ledende. R9 og C2 er konstruert for å dempe oscillasjoner når Ml blir utløst, såkalte "snubberkrets").
Figur 2 viser en annen utførelsesform for oppfinnelsen. Utførelsesformen ifølge figur 2 viser at kretsen vist på figur 1 er blitt supplert med en ytterligere bipolar transistor Q2, for eksempel av typen BC 847B med en tilhørende tredje spenningsdeler omfattende motstandene (RIO og Ril), en kondensator (C3) og en silisiumdiode (D2) .
Basisfunksjonen for den krets som er vist på figur 2, er den samme som for kretsen vist på figur 1, med det unntak at kretsen ifølge figur 2 blir automatisk stilt tilbake, når en gitt tidsperiode har utløpt etter frigjøringen. Transistoren (Q2) er forbundet i parallell med motstanden R8, mellom basis og emitter for transistoren Ql. Basiselektroden på Q2 får forsyning gjennom motstandene RIO og Ril i den tredje spenningsdeler. Når transistoren Ml bryter strømmen gjennom lasten (L), og spenningen over den andre spenningsdeleren (R3 og R8) er lik tilførselsspenningen, vil denne spenningen også bli oppnådd over den tredje spenningsdeleren. Ladning av kondensatoren (C3) vil deretter starte via transistoren RIO, nemlig til en spenning som svarer til deleforholdet mellom RIO og Ril. Når spenningen på basiselektroden etter en tidsperiode overskrider ter-skelspenningen på Q2, begynner Q2 å lede og transistoren (Q2) shunter ut spenningsnivået via basiselektroden for transistoren (Ql), som derved opphører å lede. Når transistoren (Ql) blir ikke-ledende, vil styrespenning på nytt opptre på porten til felteffekttransistoren Ml, som på nytt svitsjer til en fullt ledende tilstand, og strøm kan da på nytt flyte gjennom lasten (L). Når Ml igjen blir ledende, vil spenningen over den andre og tredje spenningsdeleren forsvinne. Dioden (D2) vil deretter bevirke at kondensatoren (C3) raskt vil bli utladet, hvoretter anordningen som helhet på nytt inntar sin driftsmodus.
Dersom en feil (kortslutningen) blir opprettholdt, vil anordningen igjen innta en blokkeringstilstand etter en utløpt tid, idet varigheten av denne blant annet er avhengig av mange ting, nemlig tidskonstanten for kombinasjonen R9 og C2, samt R3, R8 og Cl. Anordningen vil deretter koble strømmen inn og ut ved en gitt repetisjonsfre-kvens som vil være avhengig av de valgte tidskonstantene i tillegg til den nevnte kombinasjonen av RIO, Ril og C3.
Den kretsen som er anskueliggjort på figur 2, omfatter to konvensjonelle lysemitterende dioder (D3 og D4) , som er koblet i serie med en respektiv strømbegrensende motstand (RI og R6). Når det foreligger tilførselsspenning og transistoren (Ml) er ledende, vil dioden (D3) lyse opp for å indikere en tilstand (PÅ). Dersom tilførselsspenningen for-blir uten at det flyter noen strøm gjennom lasten (L) og en tilstrekkelig spenning ligger over den andre (og tredje) spenningsdeleren, vil dioden (D4) lyse opp (stråle ut) og indikere en trigging av kretsen. Når anordningen ifølge utførelsesformen på figur 2 repeterende kobler strømkretsen ut og inn, vil diodene (D3 og D4) blinke alternerende, og derved indikere denne tilstanden. Når repetisjonsfrekvensen er tilstrekkelig høy, vil en observatørs øye erfare at de to diodene angir en utstråling som indikerer en kontinuerlig feil i lasten (L).
Figur 3 viser en tredje utførelsesform for den foreliggende oppfinnelse, hvorved kretsen vist på figur 1 er supplert med dioder (D3 og D4), og dessuten en optobryter OPI, som i tilfellet av den viste utførelsesform kan være av typen CNY 74-4 produsert av Telefunken. I dette tilfellet vil den lysemitterende dioden (D3) vise når spenning blir påtrykket over kretsen og Ml er ledende, mens den lysemitterende dioden (D4) viser at kretsen er trigget. Optobryteren (OPI) er koblet i serie med D4, og samtidig som D4 mottar spenning og blir lyst opp, vil optobryteren (OPI) motta den samme strømmen og bli benyttet til å fremskaffe en fjernin-dikasjon på at kretsen er blitt utløst.
Den kretsen som er vist på figur 4, er en utvidelse av kretsen vist på figur 3, idet dette kretsarrangement er blitt forberedt for fjernstyring ved hjelp av to ytterligere optobrytere (0P2 og 0P3) av den type som tilsvarer OPI. I dette tilfelle vil emitterelektroden for en fototransistor i optobryteren (0P3) være forbundet ved hjelp av en ytterligere motstand (R12) til kollektorelektroden for en fototransistor i optobryteren (0P2), og også med basis-forbindelsen på transistoren (Ql). Den strømovervåkende kretsen kan derved fjernstyres ved hjelp av to optobrytere, i tillegg til den direkte styring som blir gjort mulig ved bryteren (SW1). Når optobryteren (0P3) mottar tilførsels-spenning, slik at den innlemmede lysemitterende diode vil lyse opp eller stråle ut, vil den inkorporerte fototran-sistoren åpne og strøm vil bli ført inn på basisen til transistoren Ql via den ytterligere motstanden (R12), og nevnte basis vil da lede strøm, noe som på sin side vil bevirke svitsjing av felteffekttransistoren til en ikke-ledende tilstand, og da i henhold til det som er angitt tidligere. Således vil man oppnå den samme funksjonen som når bryteren (Sl) blir svitsjet til sin posisjon (AV). Dette vil gjøre det mulig for lasten (L) å kunne slås på og av ved hjelp av fjernstyring.
Når optobryteren (0P2) på lignende måte mottar en styrespenning, vil dennes fototransistor kortslutte basiselektroden til transistoren Ql til den negative tilførsels-forbindelse på en tilsvarende måte, hvilket svarer til funksjonen når den manuelle bryter blir svitsjet til posisjon TILBAKESTILL. Med andre ord kan kretsen tilbakestilles ved hjelp av fjernstyring.
Til slutt viser figur 5 et eksempel på en utførelsesform der kretsen i henhold til figur 3, er forsynt med en inte-grert krets ICI i stedet for optobrytere (0P2 og 0P3). I tilfelle av denne utførelsesform er den integrerte krets sammensatt av en logikkrets på fem volt av typen TTL eller typen CMOS, fortrinnsvis med et utgangsnivå med tre tilstander. En IC krets av typen 74LS123 kan være et eksempel på en krets som passende kan brukes ved den viste utførel-sesform. I dette tilfelle vil utgangen fra logikkretsen enten være forbundet til minustilførsel i tilfelle av funksjonen (TILBAKESTILL), og til positiv tilførsel i tilfelle av funksjon AV, hvilket innebærer at utgangen normalt vil innta sin flytende tilstand når kretsen er i sin funksjon (PÅ), og derved aktivt overvåke strømmen gjennom lasten (L). Den integrerte kretsen (ICI) blir styrt i henhold til tidligere kjente teknikker, og gjør det mulig at kretsen enkelt kan tilpasses digitale applikasjoner.
Claims (5)
1. Elektronisk strømbegrenser for kortslutningsstrøm med minimalt effekttap ved nominelle strømmer og innbefattende i strømbanen en MOS-felteffekttransistor (Ml) og en temperaturavhengig motstand (R5), hvor MOS-felteffekttransistoren (Ml) blir styrt ved hjelp av en detekteringskrets som diagnostiserer kortslutningsstrømmen, karakterisert ved at: • temperaturen til den temperaturavhengige motstanden (R5) også blir influert av den termiske energi som av-gis av MOS-felteffekttransistoren (Ml). • den temperaturavhengige motstanden (R5) er koblet i serie med MOS-felteffekttransistoren (Ml), idet den strøm som skal overvåkes passerer gjennom en seriekom-binasjon av MOS-felteffekttransistoren (Ml) og den temperaturavhengige motstanden (R5). • styreelektroden til MOS-felteffekttransistoren (Ml) opprettholdes på et høyt nivå ved hjelp av en motstand (R4) og en zenerdiode (Zl) under normale driftsbetingelser, slik at MOS-felteffekttransistoren (Ml) er fullt ledende under normale driftsbetingelser. • en spenningsdeler som innbefatter to motstander (R3, R8) er koblet over seriekombinasjonen til MOS-felteffekttransistoren (Ml) og den temperaturavhengige motstanden (R5) . • en andre transistor (Ql) har sin basiselektrode til-koblet til det felles koblingspunktet mellom nevnte to motstander (R3 og R8). • den andre transistoren (Ql) er koblet parallelt over zenerdioden (Zl) som derigjennom kortsluttes av den andre transistoren (Ql) når den andre transistoren (Ql) leder strøm som et resultat av at potensialet på dens basiselektrode overskrider en terskelverdi, og at strømbegrenseren har to stabile tilstander, en første tilstand der den andre transistoren (Ql) er hovedsake-lig ikke-ledende og MOS-felteffekttransistoren (Ml) er fullt ledende, samt en stabil andre tilstand der den andre transistoren (Ql) er ledende og MOS-felteffekttransistoren (Ml) er ikke-ledende, idet innretningen ikke kan innta en stasjonær tilstand innenfor et line-ært arbeidsområde for MOS-felteffekttransistoren (Ml).
2. Elektronisk strømbegrenser som angitt i krav 1, karakterisert ved at den temperaturavhengige motstanden (R5) har en fremtredende, ikke-lineær karakteristikk, der spenningsfeltet over den temperaturavhengige motstanden (R5) øker raskt med økende strøm, og der spenningen over spenningsdeleren (R3,R8) øker raskt, og den andre transistoren (Ql) raskt begynner å lede strøm, slik at MOS-felteffekttransistoren (Ml) raskt svitsjer til ikke-ledende tilstand.
3. Elektronisk strømbegrenser som angitt i krav 2, karakterisert ved at en kondensator (Cl) er koblet til basiselektroden til den andre transistoren (Ql) for å opprettholde en bestemt tidskonstant inntil transistoren (Ql) begynner å lede strøm som respons på en spenningsøkning over den andre spenningsdeleren (R3 og R8) , der svitsjingen av MOS-felteffekttransistoren (Ml) forsin-kes med den tidsperioden som fremkommer av RC-produktet i tidsforsinkelsesinnretningen på basiselektroden i den andre transistoren (Ql).
)
4. Elektronisk strømbegrenser som angitt i krav 2 eller 3,
karakterisert ved at en ytterligere spenningsdeler (RIO,Ril) er koblet parallelt med den andre spenningsdeleren (R3,R8), en tredje transistor (Q2) er j koblet til basiselektroden til den andre transistoren (Ql)
parallelt over en motstand (R8) til spenningsdeleren (R3 og R8), idet utgangen til spenningsdeleren (RIO og Ril) sammen med en ytterligere kondensator (C3) er koblet til basiselektroden. til transistoren (Q2) for automatisk å tilbakestille strømbegrenseren etter en utløpt tidsperiode som bestemmes av RC-produktet til spenningslederen (RIO og Ril) og kondensatoren (C3).
5. Elektronisk strømbegrenser som angitt i ett av de foregående krav,
karakterisert ved at strømbegrenseren innbefatter en enkeltpolbryter (SW1) med tre bryterposisjo-ner, idet basiselektroden til den andre transistoren (Ql) temporært kan tilkobles emitterelektroden til den andre transistoren (Ql) via en første bryterposisjon for dermed å tilbakestille strømbegrenseren, at basiselektroden til den andre transistoren (Ql) kan forbindes med en spenningsfor-syning via en andre bryterposisjon og via en motstand (R2) for å holde den andre transistoren (Ql) kontinuerlig i en ledende tilstand, og at bryteren har en nøytral posisjon mellom den første og den andre bryterposisjonen.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SE9203432A SE470530B (sv) | 1992-11-16 | 1992-11-16 | Strömbegränsare |
PCT/SE1993/000956 WO1994011937A1 (en) | 1992-11-16 | 1993-11-10 | A short-circuit limiting protector |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
NO942632L NO942632L (no) | 1994-07-13 |
NO942632D0 NO942632D0 (no) | 1994-07-13 |
NO309449B1 true NO309449B1 (no) | 2001-01-29 |
Family
ID=20387827
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
NO942632A NO309449B1 (no) | 1992-11-16 | 1994-07-13 | Anordning for begrensning av ström ved kortslutning |
Country Status (14)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5381296A (no) |
EP (1) | EP0630533B1 (no) |
JP (1) | JPH07503358A (no) |
CN (1) | CN1044756C (no) |
AU (1) | AU667608B2 (no) |
BR (1) | BR9305736A (no) |
CA (1) | CA2127441A1 (no) |
DE (1) | DE69318705T2 (no) |
DK (1) | DK0630533T3 (no) |
ES (1) | ES2116573T3 (no) |
FI (1) | FI943395L (no) |
NO (1) | NO309449B1 (no) |
SE (1) | SE470530B (no) |
WO (1) | WO1994011937A1 (no) |
Families Citing this family (35)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE59712438D1 (de) * | 1996-05-31 | 2006-02-23 | Infineon Technologies Ag | Stromversorgungsnetz |
EP0810706A3 (de) * | 1996-05-31 | 1998-08-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Spannungsversorgungsnetz |
DE19637435C2 (de) * | 1996-09-13 | 1999-07-01 | Siemens Ag | Elektronische Sicherung |
DE19736356C2 (de) * | 1997-08-21 | 2001-06-07 | Mannesmann Vdo Ag | Kurzschluß-Schutzschaltung |
US6100745A (en) * | 1998-08-10 | 2000-08-08 | Johnson Controls Technology Company | Combination positive temperature coefficient resistor and metal-oxide semiconductor field-effect transistor devices |
US6153948A (en) * | 1998-08-13 | 2000-11-28 | Cogan; Adrian I. | Electronic circuits with wide dynamic range of on/off delay time |
US6188556B1 (en) | 1998-10-22 | 2001-02-13 | Shukri Souri | Two-terminal transistor PTC circuit protection devices |
US6181541B1 (en) * | 1998-10-22 | 2001-01-30 | Shukri Souri | Transistor-PTC circuit protection devices |
US6300632B1 (en) | 1999-10-14 | 2001-10-09 | The Regents Of The University Of Michigan | Uncooled infrared focal plane imager and microelectromechanical infrared detector for use therein |
US6606228B1 (en) | 2000-11-27 | 2003-08-12 | Ametek, Inc. | Fault detection circuit for use with a power control device |
DE10062026A1 (de) | 2000-12-13 | 2002-07-04 | Siemens Ag | Elektronische Schalteinrichtung |
US6816352B2 (en) * | 2001-02-16 | 2004-11-09 | Panamax | Abnormal voltage protection circuit |
DE10127233C1 (de) * | 2001-05-22 | 2002-11-28 | Pilz Gmbh & Co | Sicherheitsschaltmodul und Verfahren zur Prüfung des Abschaltvermögens eines Schaltelements in einem Sicherheitsschaltmodul |
US6633475B2 (en) * | 2001-06-22 | 2003-10-14 | Robert Bosch Corporation | High side supply shut down circuit |
US6587027B1 (en) * | 2002-01-23 | 2003-07-01 | International Rectifier Corporation | Solid state fuse |
DE10255012B4 (de) * | 2002-11-25 | 2021-08-05 | Siemens Schweiz Ag | Schaltung zur Begrenzung der beim Schalten von kapazitiven/induktiven Lastkomponenten auftretenden Stromspitzen |
US6781502B1 (en) * | 2003-05-06 | 2004-08-24 | Semiconductor Components Industries, L.L.C. | Method of forming a protection circuit and structure therefor |
US7957116B2 (en) * | 2006-10-13 | 2011-06-07 | Advanced Analogic Technologies, Inc. | System and method for detection of multiple current limits |
US7973533B2 (en) | 2008-02-27 | 2011-07-05 | Vertical Power, Inc. | In-circuit testing for integrity of solid-state switches |
DE112009002254B4 (de) * | 2008-09-30 | 2020-11-12 | Uchiya Thermostat Co., Ltd. | Normally-OFF-Schutzelement |
TWI385887B (zh) * | 2009-07-13 | 2013-02-11 | Asus Technology Pte Ltd | 直流-直流轉換器的過電流保護裝置與方法 |
DE102011011366B4 (de) * | 2011-02-16 | 2012-08-23 | Borgwarner Beru Systems Gmbh | Elektrische Heizung und Baueinheit hierfür |
US8723427B2 (en) | 2011-04-05 | 2014-05-13 | Abl Ip Holding Llc | Systems and methods for LED control using on-board intelligence |
DE102012107779A1 (de) * | 2012-08-23 | 2014-02-27 | Dspace Digital Signal Processing And Control Engineering Gmbh | Elektronische Schutzvorrichtung, Verfahren zum Betreiben einer elektronischen Schutzvorrichtung sowie deren Verwendung |
CN104242277B (zh) * | 2013-06-21 | 2018-03-23 | 中国科学院微电子研究所 | 一种对负载或输出进行限流保护的装置 |
CN104883768A (zh) * | 2014-02-28 | 2015-09-02 | 林万炯 | 一种led灯具电源管理系统及管理方法 |
CN104500335B (zh) * | 2014-11-28 | 2017-10-13 | 广东瑞德智能科技股份有限公司 | 一种风力发电机软制动电路 |
JP6805267B2 (ja) | 2016-04-13 | 2020-12-23 | ヒューレット−パッカード デベロップメント カンパニー エル.ピー.Hewlett‐Packard Development Company, L.P. | 2つの電流モニタを備える装置 |
RU2622893C1 (ru) * | 2016-07-04 | 2017-06-21 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" | Электронный предохранитель |
DE102016221647A1 (de) * | 2016-10-11 | 2018-04-12 | Continental Teves Ag & Co. Ohg | Treiberschaltung für einen bürstenlosen Gleichstrommotor |
US10128831B1 (en) * | 2017-02-06 | 2018-11-13 | Juniper Networks, Inc. | Apparatus, system, and method for ensuring reliable initialization conditions in response to external reset signals |
TWI660563B (zh) * | 2017-12-06 | 2019-05-21 | 和碩聯合科技股份有限公司 | 放電裝置 |
RU194201U1 (ru) * | 2019-06-03 | 2019-12-03 | Акционерное общество "Научно-исследовательский институт командных приборов" | Устройство защиты от несанкционированной подачи напряжения на электрический прибор |
CN111200425A (zh) * | 2020-01-23 | 2020-05-26 | 华为技术有限公司 | 一种复位电路及相关电子设备 |
US12095255B2 (en) | 2021-03-23 | 2024-09-17 | Snap-On Incorporated | Overcurrent protection for electric motor |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3697863A (en) * | 1971-01-04 | 1972-10-10 | Texas Instruments Inc | Overcurrent protection system and sensor used therewith |
US3935511A (en) * | 1973-12-26 | 1976-01-27 | Texas Instruments Incorporated | Current inrush limiter |
DE2533182B2 (de) * | 1975-07-24 | 1978-01-12 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Schaltung zum feststellen ausgeloester sicherungen in stromversorgungsanlagen |
US4531084A (en) * | 1983-03-07 | 1985-07-23 | Solid State Chargers Research And Development Limited Partnership | Power supply with current regulating circuit |
US4531083A (en) * | 1983-03-07 | 1985-07-23 | Solid State Chargers Research And Development Limited Partnership | Current regulating circuit |
JPS6489914A (en) * | 1987-09-29 | 1989-04-05 | Seiko Epson Corp | Overcurrent protective circuit |
AU683271B2 (en) * | 1993-07-01 | 1997-11-06 | University Of Queensland, The | A protection device using field effect transistors |
JPH09502336A (ja) * | 1993-09-08 | 1997-03-04 | シーメンス アクチエンゲゼルシヤフト | 電流制限器 |
-
1992
- 1992-11-16 SE SE9203432A patent/SE470530B/sv not_active IP Right Cessation
-
1993
- 1993-11-10 BR BR9305736A patent/BR9305736A/pt not_active IP Right Cessation
- 1993-11-10 DE DE69318705T patent/DE69318705T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-10 AU AU55355/94A patent/AU667608B2/en not_active Ceased
- 1993-11-10 CA CA002127441A patent/CA2127441A1/en not_active Abandoned
- 1993-11-10 ES ES94900335T patent/ES2116573T3/es not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-10 EP EP94900335A patent/EP0630533B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-10 WO PCT/SE1993/000956 patent/WO1994011937A1/en active IP Right Grant
- 1993-11-10 DK DK94900335T patent/DK0630533T3/da active
- 1993-11-10 JP JP6511999A patent/JPH07503358A/ja active Pending
- 1993-11-15 US US08/151,819 patent/US5381296A/en not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-15 CN CN93121324A patent/CN1044756C/zh not_active Expired - Fee Related
-
1994
- 1994-07-13 NO NO942632A patent/NO309449B1/no not_active IP Right Cessation
- 1994-07-15 FI FI943395A patent/FI943395L/fi unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CA2127441A1 (en) | 1994-05-26 |
SE9203432L (sv) | 1994-05-17 |
SE470530B (sv) | 1994-07-04 |
CN1092213A (zh) | 1994-09-14 |
NO942632L (no) | 1994-07-13 |
BR9305736A (pt) | 1997-01-28 |
SE9203432D0 (sv) | 1992-11-16 |
AU667608B2 (en) | 1996-03-28 |
JPH07503358A (ja) | 1995-04-06 |
DK0630533T3 (da) | 1998-10-12 |
CN1044756C (zh) | 1999-08-18 |
DE69318705T2 (de) | 1998-09-10 |
NO942632D0 (no) | 1994-07-13 |
ES2116573T3 (es) | 1998-07-16 |
US5381296A (en) | 1995-01-10 |
AU5535594A (en) | 1994-06-08 |
WO1994011937A1 (en) | 1994-05-26 |
FI943395A0 (fi) | 1994-07-15 |
FI943395L (fi) | 1994-07-15 |
EP0630533B1 (en) | 1998-05-20 |
EP0630533A1 (en) | 1994-12-28 |
DE69318705D1 (de) | 1998-06-25 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
NO309449B1 (no) | Anordning for begrensning av ström ved kortslutning | |
US4587588A (en) | Power line transient surge suppressor | |
US3539865A (en) | Crowbar protection device | |
US6992467B1 (en) | Safety barrier for limiting current and voltage | |
EP0552273B1 (en) | Circuit protection arrangement | |
JPH03150022A (ja) | 給電装置 | |
EP0291169B1 (en) | Protection arrangement for a telephone subscriber line interface circuit | |
EP3273560A1 (en) | Ideal diode with active reverse voltage protection | |
JPS59500249A (ja) | 直流配電装置に含まれる電流しや断器 | |
US4853820A (en) | Electronic circuit breaker systems | |
US3691426A (en) | Current limiter responsive to current flow and temperature rise | |
CN113725810A (zh) | 一种保护电路及电路保护装置 | |
US20120218674A1 (en) | Overcurrent Protection System | |
CN113746063B (zh) | 一种保护电路及电路保护装置 | |
CN112602244B (zh) | 用于过电流和过电压保护式电能传输的多级保护装置 | |
US20240429700A1 (en) | Self-protecting circuit breaker | |
GB2160721A (en) | Protection of electrical/electronic equipment | |
GB2182812A (en) | Current supply apparatus | |
US6788515B1 (en) | Over-current control | |
US4100586A (en) | Tungsten lamp circuit for current limiting and fault indication | |
JPH09233678A (ja) | 電源装置 | |
EP0686953A1 (en) | LED indicator with low operating voltage and high over-voltage tolerance | |
SU792405A1 (ru) | Устройство дл защитного отключени электроустановки | |
WO2000031851A1 (en) | Current limiting device | |
SU1097989A1 (ru) | Источник питани с защитой |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Lapsed by not paying the annual fees |
Free format text: LAPSED IN MAY 2002 |