173704. lajstromszámú szabadalom • Kapcsolási elrendezés egyenáramú vagy váltakozó áramú táphálózatok ágaiban folyó áramok összegének figyelésére
3 173704 4 érzékelhet őségé is arányosan csökken. Rontja a helyzetet továbbá az a tény, hogy a működésbe lépés határa bázis-emítter átmenet hőmérsékleti érzékenységének függvénye, tehát a határáram értéke erősen hőmérsékletfüggő lesz. Másik megoldásnál, amikor a teljes terhelő-áramot több párhuzamosan kapcsolt teljesítményfokozat szolgáltatja, az áramfigyelés csak az egyik fokozaton működik, arra alapozva, hogy a túlterhelés, vagy zárlat mindegyik fokozaton jelentkezik. Ebben az esetben a bizonytalanságot az áteresztő tranzisztorok áramerősítése közötti különbségek, továbbá az áramerősítési tényezők áram- és hőmérséklet függése eredményezi. Nem is szólva arról a veszélyről, ha a kiválasztott fokozat meghibásodik, és a többi veszi át annak a terhelését is, de már áramfigyelés nélkül. összehasonlításul alapul véve egy 5 V 10 A-es fogyasztót, tiszta foldback áramkorlátozás mellett, az előzőek alapján az üzem közben elveszett teljesítmény 18-24 W. Ez az érték a hasznos kimenő teljesítmény 36—48%-a. Módosított foldback megoldást választva, a soros ellenálláson elegendő mintegy 0,8-l,2V feszültségesés. Ez 8-12,W teljesítményveszteséget jelent üzemszerűen, vagyis az összteljesítmény 16—24%-át. Mindezek meÚett jelentkezik az a hátrány, hogy a leoldási áram értéke csak 15—20%-os tűrésmezővel adható meg a szokásos üzemi hőmérséklettartományban, ami azt jelenti, hogy közel ilyen mértékben kell megnövelni a beépített teljesítményt. Egy további ismert megoldás az, amikor a túlterhelés hatására egy tirisztor begyújt, és anódárama söntöli a teljesítménytranzisztor bázisáramát. Az ilyen elrendezés azt a nagy előnyt rejti magában a korábbiakkal szemben, hogy a túlterhelés hatására a kimenet feszültsége és árama is nullára csökken. Ha feltételezzük, hogy némi beállíthat óságot biztosítva, a soros ellenálláson eső feszültséget 0,8 V-ra választjuk, akkor a teljesítményigény lOA-os áram esetén 8 W. Ez 5 V-os kimenő feszültség mellett a hasznos teljesítmény 16%-a. Hátrány továbbá, hogy a tranzisztor áramerősítési tényezőjének, illetve a tirisztor gyújtóáramának példánytól és hőmérséklettől való függése miatt a leoldás várható értéke olyan nagyságrendű szórást mutat, mint a foldback áramhatárolásnál. A tirisztor lezárását, tehát az áramkör alaphelyzetbe hozását egy hálózatkimaradás is elő tudja idézni, így a hálózat visszatérésekor a tápegység magától üzembe megy. Az esetek egy részében ezzel szemben hasznos a hibás állapot tudomásulvétele és nyugtázása, amire tehát ez a rendszer nem ad lehetőséget. A váratlan visszakapcsolás elkerülésére ismert az az elrendezés, amikor a tirisztor a stabilizálatlan oldalon szándékolt rövidzárat hoz létre, aminek hatására az ott elhelyezett olvadóbiztosító kiég. Ez a megoldás túl azon, hogy elveti az elektronikus beavatkozás előnyeit, lényegesen drágább és kényelmetlenebb, mint a többi fajta áramkorlátozás. A korszerű elektronikai, elsősorban számítástechnikai berendezések működésükhöz mind nagyobb teljesítményt igényelnek és széles hőmérséklet tartományban kell üzemelniük. Az üzemeltetésnél egyre gazdaságosabbá válik a több, együtt dolgozó egy felépítésben elhelyezett részegység közös tápellátása. Dyen rendszerek teljesítményigénye nem ritkán kW-os nagyságrendben van, a megkívánt üzemi hőmérséklet tartomány pedig 50-70°C. Ilyen viszonyok között a táregységek segédberendezéseinél akár 10%-os teljesítmény megtakarítás jelentős lehet. A váltakozó áramú hálózatoknál elsősorban az áram hőhatásán és mágneses hatásán alapuló túláramvédők terjedtek el. Némely alkalmazásban létjogosultsága lehet, egy, az időben periodikusan változó árammal táplált fogyasztó, akár egészen rövid idejű túláram elleni védelmének. Ezt a feladatot egyáltalán nem, vagy nagyon korlátozott sikerrel tudnák ellátni az ismert elektronikus túláramvédők. A találmány célja egy olyan áramfigyelő kapcsolás létrehozása, mely kis teljesítményt igényel, emellett biztosítja a határáram értékének pontos beállíthatóságát, és annak időbeli állandóságát az üzémeltetési körülményektől nagy mértékben függetlenül, továbbá amely a kimenő-feszültség és kimenőáram értékek széles tartományában használható. Cél továbbá, hogy alkalmas legyen egyszerre több független ág áramának összegét figyelni és ne legyen akadály váltakozóáramú körben való alkalmazása akkor sem, ha ott a feszültség és áram fázisszöge nagy mértékben változhat. A találmány alapgondolata az, hogy az egyszerre figyelt ágak terhelőáramával arányos nagyságú - nagyon kis értékű — feszültségeket előállítva, ezen feszültségeknek külön az alsó és külön a felső potenciálú pontjai polaritáshelyesen egy-egy analóg összeadó áramkörhöz csatlakoznak, majd a két összeadó kimenetének különbségét nagy érzékenységű egyenáramú erősítő erősíti fel. A megoldás lényegéhez tartozik, hogy az E erősítő kimenete két diszkrét állapottal rendelkezik úgy, hogy az állapotátmenetek alkotta hiszterézishurok igénytől függő szélességűre választható, míg az állapotváltozások helye az E erősítő bemeneti szintjére vonatkoztatva célszerűen folyamatosan állítható, továbbá, hogy az erősítő kimenete egy J kapcsoló-áramkör vezérlését végzi. A legáltalánosabb megoldás igazodik különböző aktuális igényekhez. Néhány gyakoribb eset a következő: — Párhuzamosan kapcsolt, a kimeneteken egycsomópontban találkozó egyenáramú áteresztő fokozatok esetén, az egyik összeadó egy szintillesztő áramkörré egyszerűsödik, hiszen az ágáramokkal arányos feszültségek egyik potenciálja közös. — Mivel a különbségképzés a két összeadó áramkör közös modusu jeleit kiejti, a kapcsolás közvetlenül alkalmas hullámzó egyenfeszültségű hálózat csúcsáramának figyelésére. — A találmány szerinti áramkör tisztán váltakozó feszültségű hálózat egyik ága csúcsáramának figyelését is el tudja látni. Soros figyelőelemként ohmos ellenállást használva, a helyes működés elvi határa a hálózat fázisszögét illetően ± 90°. — Meddő hálózatok látszólagos áramának figyelésekor figyelőelemként nem ohmos ellenállást, hanem reaktáns elemet kell használni. A reaktáns 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 2
