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Zweistufige externe Strombegrenzung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000017832D
Original Publication Date: 2001-Oct-01
Included in the Prior Art Database: 2003-Jul-23
Document File: 2 page(s) / 1M

Publishing Venue

Siemens

Related People

Volker Waitz: AUTHOR [+3]

Abstract

Es gibt viele Applikationen, bei denen ein großer Einschaltstrom erforderlich ist, obwohl dauerhaft nur ein geringer DC-Strom fließen wird. Beispiele hierfür wären im speziellen Lampen, Motoren und Glühker- zen. Am Beispiel einer Lampe sei solch ein Ein- schaltstrom prinzipiell in Fig. 1 dargestellt. Der An- wender ist mit solch einem Bauteilverhalten vor ein Dimensionierungsproblem gestellt. Legt er den Schalter auf den Einschaltstrom aus, ist der Baustein bezüglich des Dauerstromes überdimensioniert. Die interne Strombegrenzung des Schalters ist dann so hoch, dass Leiterbahnen auf einer Platine und Leitun- gen im Falle eines Überstrom-ereignisses gefährdet wären. Legt der Anwender den Schalter zu klein aus, kann der Schalter beim Einschalten in der, bei sol- chen Bausteinen integrierten Strombegrenzung “hän- gen” bleiben, d.h. er schaltet durch thermische Über- hitzung ab oder kommt in thermisches toggeln. Stand der Technik sind heute zwei Prinzipien der Über- strombehandlung:

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Bauelemente

Zweistufige externe Strombegren-zung

Idee: Volker Waitz, München;

Wolfgang Troeger, München;Frank Auer, Röhrmoos

Es  gibt  viele  Applikationen,  bei  denen  ein  großerEinschaltstrom erforderlich ist, obwohl dauerhaft nurein geringer DC-Strom fließen wird. Beispiele hierfürwären im speziellen Lampen, Motoren und Glühker-zen. Am  Beispiel  einer  Lampe  sei  solch  ein  Ein-schaltstrom prinzipiell in  Fig. 1  dargestellt. Der An-wender ist mit solch einem Bauteilverhalten vor einDimensionierungsproblem gestellt. Legt er denSchalter auf den Einschaltstrom aus, ist der Bausteinbezüglich des Dauerstromes überdimensioniert. Dieinterne  Strombegrenzung  des  Schalters ist dann sohoch, dass Leiterbahnen auf einer Platine und Leitun-gen im Falle eines Überstrom-ereignisses gefährdetwären. Legt der Anwender den Schalter zu klein aus,kann der Schalter beim Einschalten in der, bei sol-chen Bausteinen integrierten Strombegrenzung “hän-gen” bleiben, d.h. er schaltet durch thermische Über-hitzung ab oder kommt in thermisches toggeln. Standder  Technik  sind  heute  zwei  Prinzipien  der  Über-strombehandlung:

1) Abschaltung über einen Temperatursensor: Wenndie  im  Baustein  umgewandelte  Energie  bei  einemÜberstromereignis so hoch ist, dass die Abschalttem-peratur erreicht wird, schaltet der Baustein aus. Hier-bei entsteht für den Baustein bei jedem Überstromer-eignis thermischer Stress.

2) Abschaltung über Spannungdetektion UDS: Über-steigt  die  Spannung  über  dem  Leistungstransistoreinen bestimmten Wert, weil ein Überstromereignisvorliegt, schaltet der Baustein aus. Diese Spannungs-schwelle ist fest eingestellt und wird nur bei Kurz-schlüssen aktiv.

Durch  die  vorliegende  Erfindung ist es möglich,solch ein Einschaltverhalten zu berücksichtigen,einen hohen Einschaltstrom zuzulassen und anschlie-ßend  die  Überstrom-Abschaltschwelle  soweit  abzu-senken (beliebig), dass Leiterbahnen und Leitungengeschützt  sind.  Die  Erfindung  löst  dieses  Problemdurch eine zweistufige Überstromabschaltung, reali-siert durch eine speziell entwickelte externe Zusatz-beschaltung.  Diese  externe  Zusatzbeschaltung  lässtsich für alle geschützten Bauteile mit einem Strom-sense-Ausgang  anwenden  (nachfolgend “ Schalter ”genannt). Ebenso lässt sich diese Schaltung für strom-und spannungsgesteuerte Bausteine anwenden. (Bei-spiel exemplarisch für spannungsgesteuerte Baustei-ne)

Mit der erfindungsgemäßen Schaltung können zweiÜberstrom-Abschalt  Spannungsschwellen  eingestelltwerden, ohne dass thermischer Stress für Bauteil und

Verbraucher im  Falle  eines  Oberstromereignissesentsteht. Mit der Einstellung kann der Schutz speziellauf  einen  elektrischen  Verbraucher,  Leitungen undLeiterbahnen abgestimmt werden. Bei den heutigenLösungen ist keine zweistufige Schwelle vorgesehen,also nur ein Abschalten über die fest eingestellten,oben erwähnten Prinzipien möglich. Ein Beispiel fürsolch einen  Schalter®..