DD156756B1

DD156756B1 - Universelles triggerelement

Info

Publication number: DD156756B1
Application number: DD22810781A
Authority: DD
Inventors: Horst Wolf
Original assignee: Horst Wolf
Priority date: 1981-03-06
Filing date: 1981-03-06
Publication date: 1986-02-05
Also published as: DD156756A1

Description

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Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.

Die dazugehörige Zeichnung zeigt das Triggerelement, bestehend aus den drei Halbleiterelementen V1 bis V3, und den Widerständen R1 bis R2 im Zusammenwirken mit einer Regelschaltung μΑ 723 als Überstromschutzschaltung bei einer Stromversorgungsschaltung. Auf den zweiten Eingang des Triggerelements wird die Ausgangsspannung rückgekoppelt. An dem Strommeßwiderstand Rs wird ein dem zu überwachenden Strom proportionaler Spannungsabfall erzeugt und dem Triggerelement als Signalspannung zugeführt. Ist der Ansprechwert erreicht, wird das Halbleiterelement V3 leitend und sperrt den Schaltkreis μΑ 723 soweit, bis der zu überwachende Strom nicht mehr ansteigt.

Die geregelte Ausgangsspannung sinkt — bei Kurzschluß bis auf Null — und verringert über die Rückkopplung den Ansprechwert, so daß nun ein wesentlich geringerer Spannungsabfall an dem Strommeßwiderstand Rs ausreicht — kleinerer Strom durch den Strommeßwiderstand Rs—um das Halbleiterelement V3 im leitenden Zustand zu halten. Der Ansprechwert ist identisch mit dem Spannungsabfall an R1: = Uri, vermindert um den Spannungsabfall an R2: = Ur₂ - U_R1 und Ur₂ werden aus der Referenzspannungsquelle des Regelschaltkreises μΑ 723 durch Spannungsteilung vorgegeben. Im Anfangszustand ist das Halbleiterelement V2 durch den aus der Referenzspannungsquelleeingespeisten Strom leitend und das Halbleiterelement V1 ist gesperrt. Mit wachsender Signalspannung muß ein steigender Anteil des eingespeisten Stromes über das Halbleiterelement V1 und den Widerstand R1 fließen, denn die Polarität der Signalspannung liegt so, daß das Halbleiterelement V2 wegen wachsendem Emitterpotential zugesteuert wird. Erreicht die Signalspannung den Ansprechwert, steigt die Kollektorspannung des Halbleiterelements V2 bis auf die Öffnungsspannung des Halbleiterelements V 3. Diese entspricht der vom Spannungsteiler abgegriffenen Referenzspannung, da wegen der Regelwirkung und der hohen Verstärkung des Regelschaftkreises μΑ 723 U_e+ = Ue- wird.

Ansprechwert = U^₁ - U_R? mit U^₁ = ^j (U_q+ - ^_ΉΤΓΤΓ^) und U_QO = -^r (U_„^ - U,

Wird die Ausgangsspannung überlastet, führt ihr Absinken zu einem niederen Emitterpotential des Halbleiterelements V3 (und

Um das Halbleiterelement V3 zu sperren, muß das Kollektorpotential des Halbleiterelements V2 um den selben Betrag sinken. Das ruft einen größeren Spannungsabfall an dem Widerstand R 2 hervor, wodurch sich der Ansprechwert verringert. Im Extremfall bei Ua = 0 gilt:

^UR2 ⁼ Rl ^(Uref "*

Der Haltewert des Triggers, auf diese Weise von der sich ändernden geregelten Ausgangsspannung Ua gesteuert, wird durch die Wahl eines Widerstandsverhältnisses in seinem Funktionsbereich vorgegeben.

Haltewert = Ansprechwert durch R 2 = 0

Haltewert < Ansprechwert durch Ur2 < Uri

Haltewert = 0 durch U_R2 = Ur₁

Haltewert < 0 durch Ur₂ > Uri

Die beiden letzten Fälle bedeuten, daß der Trigger nach dem Ansprechen nur durch äußeren Eingriff oder eine Signalspannung entgegengesetzter Polarität in seinen Ausgangszustand zurückgeschaltet werden kann. Das entspricht der Charakteristik eines Flip-Flop.

Claims

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Erfindungsanspruch:

Universelles Triggerelement aus zwei steuerbaren Halbleiterelementen, gekennzeichnet dadurch, daß deren Steuerelektroden sowie die erste Hauptelektrode eines Halbleiterelements (V1) mit einer Stromquelle verbunden sind und die zweite Hauptelektrode desselben Halbleiterelements (V1) in Reihe mit einem Widerstand (R1) und die Hauptelektrode eines weiteren Halbleiterelements (V2) den Eingang des universellen Triggerelements darstellen, während die erste Hauptelektrode des zweiten Halbleiterelements (V2) der Ausgang ist, daß zur zweiten Hauptelektrode des zweiten Halbleiterelements (V2) ein Widerstand (R2) in Reihe liegt, daß die erste Hauptelektrode des zweiten Halbleiterelements (V2) mit einer Stromquelle und der Steuerelektrode eines weiteren Halbleiterelements (V3) verbunden ist und die erste Hauptelektrode des dritten Halbleiterelements (V3) ein negierter Ausgang ist, während die zweite Hauptelektrode den zweiten Steuereingang des universellen Triggerelements darstellt.

Hierzu 1 Seite Zeichnug

Anwendungsgebiet der Erfindung t,

Die Erfindung ist als selbständige Triggerschaltung einsetzbar und umfaßt Steuer-, Regel-, Schutz- und Überwachungsschaltungen für die elektrischen Größen Strom und Spannung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannte Triggerschaltungen nutzen die nichtlinearen Eingangskennlinien von Halbleitern (Si-Transistoren, FET, Z-Dioden, Lumineszenzdioden). Die Summation des Schwellwertes eines Transistors mit einem vorgegebebenen ohmschen Spannungsabfall macht den Schmitt-Trigger zu einer Grundschaltung. Nachteilig wirkt sich bei diesen Schaltungstypen die direkte Abhängigkeit des Ansprechwertes von der Streuung der genannten Eingangskennlinien sowie deren Temperaturgang aus. Diese Nachteile lassen sich mit kompensierten Operationsverstärkern oder Komparatoren beseitigen. Man gewinnt außerdem den Vorteil einer sehr kleinen Ansprechspannung. Als aufwendig erweist sich aber die zusätzliche Betriebsspannung entgegengesetzter Polarität, wenn der Ansprechwert gegen Null gemessen werden muß (z. B. Strombegrenzung bei Kurzschluß).

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist es, ein integrationsfreundliches universelles Triggerelement zu schaffen, das direkt in oder mit integrierten Steuer- und Regelschaltkreisen angewendet werden kann und die bekannten Vorteile eines sehr niedrigen, temperatur- und exemplarunabhängigen Ansprechwertes aufweist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Triggerschaltung anzugeben, die ohne zusätzliche Betriebsspannung entgegengesetzter Polarität auskommt und einen beliebig stark zurückgefalteten Haltewert besitzt. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Eingangskennlinie eines steuerbaren Halbleiterelements mit einem zweiten Halbleiterelement ein-und desselben Typs kompensiert wird. Um dies zu erreichen, werden die Steuerelektroden der beiden Halbleiterelemente parallel geschaltet und von einem konstanten Strom angesteuert. Während die eine Hauptelektrode des ersten Halbleiterelements mit den parallel geschalteten Steuereingängen verbunden ist, bildet dessen andere Hauptelektrode in Reihe mit einem ersten Widerstand einen Eingangspol des universellen Triggerelements. Der andere Eingangspol wird durch eine Hauptelektrode des zweiten Halbleiterelements gebildet. Die andere Hauptelektrode des zweiten Halbleiterelements erhält das Arbeitspotential.

Im statischen Betriebszustand ohne Signalspannung ist das zweite Halbleiterelement durchgesteuert und zwischen dessen beiden Hauptelektroden liegt — außer einer Restspannung — kein Potential an. Eine Signalspannung zwischen den beiden Eingangspolen muß so groß werden, bis sie den Spannungsabfall über dem ersten Widerstand kompensiert (labiles Gleichgewicht) und überschreitet. Sie bewirkt, daß das zweite Halbleiterelement entsprechend seiner Charakteristik zugesteuert wird und über dessen beiden Hauptelektroden das Arbeitspotential anliegt. Bei Rückgang der Signalspannung erfolgt das Umschalten nahezu hystereselos.

Das Durch- und Zusteuern des zweiten Halbleiterelements kann durch Einfügen eines Widerstandes in die eingangsseitige Hauptelektrode des zweiten Halbleiterelements von der Höhe des Arbeitspotentials abhängig gemacht werden. Der Arbeitsstrom durch das zweite Halbleiterelement bewirkt einen Spannungsabfall am zweiten Widerstand, und dieser wirkt der Signalspannung entgegen, hat somit beim Durch- und Zusteuern des zweiten Halbleiterelements über den sich dabei ändernden Arbeitsstrom einen Einfluß auf den Haltepunkt des Triggerelements nach dem Umschalten. An das Arbeitspotential des zweiten Halbleiterelements kann mit der Steuerelektrode ein drittes Halbleiterelement angeschlossen werden, dessen eine Hauptelektrode ebenfalls ein Arbeitspotential erhält und dessen andere Hauptelektrode einen zweiten Eingang des Triggerelements darstellt. Mit einem Potential an diesem Eingang läßt sich der Haltepunkt kontinuierlich steuern oder durch Vorgabe fester Potentiale programmieren. Das Arbeitspotential des dritten Halbleiterelements reagiert negiert zum Arbeitspotential des zweiten Halbleiterelements.