DE1054492B

DE1054492B - Transistor-Relaisschaltungsanordnung

Info

Publication number: DE1054492B
Application number: DET14806A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Erich Baechle
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1958-02-27
Filing date: 1958-02-27
Publication date: 1959-04-09

Description

Es ist bekannt, daß hochempfindliche Relais, insbesondere Telegrafenrelais, in ihrer Herstellung kostspielig sind. Selbst bei verhältnismäßig teueren Relais reicht aber die vorhandene Empfindlichkeit für viele Anwendungszwecke noch nicht aus. Jedes Relais hai außerdem den in vielen Fällen erheblichen Nachteil, daß der Anzugsstrom wesentlich größer ist als der Abfallstrom. AVenn es notwendig ist, die Differenz zwischen diesen beiden Strömen besonders klein zu halten, so sind hierfür zusätzliche und teilweise umfangreiche Einrichtungen erforderlich.

Es ist bekannt, die Empfindlichkeit von Relais, insbesondere von Telegrafenrelais, dadurch zu steigern, daß die Relais in Verbindung mit vorgeschalteten Transistorverstärkern betrieben werden. Diese Schaltungen haben aber den Nachteil, daß die Differenz zwischen Ansprechstrom und Abfallstrom in vielen Fällen zu groß ist.

Es ist an sich bereits eine diese Nachteile vermeidende Transistor-Relaisschaltungisanordnung bekannt, bestehend aus der Kombination einer unsymmetrischen, zwei Transistoren enthaltenden Kippschaltung und eines'oder mehrerer Schaktransistoren, wobei der Emitter des ersten Transistors der Kippschaltung über einen Widerstand und die Basen beider Transistoren über getrennte Widerstände mit dem Pluspol einer Gleichstromquelle verbunden sind, deren Minuspol über je einen Widerstand mit den Kollektoren der Transistoren in Verbindung steht, und wobei zwischen dem Kollektor des ersten Transistors und der Basis des zweiten Transistors ein Widerstand eingeschaltet ist Bei dieser Schaltung dient die Kippschaltung gewissermaßen als Ersatz für die Wicklung, den Kern und den. Anker eines normalen elektromagnetischen Relais, während der oder die Schalttransistoren die Relaiskontakte darstellen. Die bekannte Schaltung hat, da der Schalttransistor an den Kollektor des zweiten Transietors angeschaltet ist, folgenden Nachteil. Wenn an die Eingangsklemmen eine negative Gleichspannung als Steuerspannung angelegt wird, so ist bei Verwendung von als Ruhekontakt wirksamen Schalttransistoren eine zusätzliche Umkehrstufe (Zwisehenschalttransistor) notwendig, was einen unerwünschten Aufwand darstellt.

Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil dadurch vermieden, daß die Basis des Schalttransistors über einen Widerstand mit dem Emitter des zweiten. Transistors und dieser Emitter über einen Widerstand mit dem Emitter des ersten Transistors verbunden ist.

Der Erfindungsgedanke ist im folgenden an Hand von in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausf ührungs beispielen der Transistor-Relaisschaltung nach der Erfindung näher erläutert.

Transistor-Relaisschaltungsanordnung

Anmelder:

Telefunken G.m.b.H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Dipl.-Phys. Erich Bächle, Backnang,
ist als Erfinder genannt worden

In der Schaltung nach Fig. 1 besteht die unsym-. metrische Kippschaltung aus den Transistoren 1 und 2. Die Emitter dieser beiden Transistoren sind über einen Widerstand 20 miteinander und der Emitter des Transistors 1 über einen Widerstand 3 mit dem Pluspol einer die Relaisschaltung speisenden Gleichstromquelle 4 verbunden, während', der Kollektor des Transistors 1 über einen Widerstand 5 mit dem Minuspol der Quelle 4 in Verbindung steht. Zwischen dem Kollektor des Transistors 1 und der Basis des Transistors 2 liegt ein Widerstand 7. Weiterhin ist die Basis des Transistors 2 über einen Widerstand 8 und die Basis des Transistors 1 über einen Widerstand 9 an den Pluspol der Quelle 4 angeschlossen. Die Basis des Schalttransistors 10- ist einerseits über einen Widerstand 21 mit dem Emitter des Transistors 2, andererseits über einen Widerstand 12 mit dem Pluspol einer kleinen Hilfsspannungsquelle 13, beispielsweise einer gasdichten Zelle oder einer Miniaturakkuzelle, verbunden, die mit dem Minuspol am Pluspol der Quelle 4 liegt.

Die Einigangsklemme 14 liegt an der Basis des Transistors 1, die Eingangsklemme 15 am Pluspol der Quelle 4, die Ausgangsklemme 16 am Kollektor des Schalttransistors 10 und die Ausgangsklemme 17 am Pluspol der Quelle 4.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Solange die Eingangsklemmen 14, 15 offen sind bzw. an diesen Klemmen keine Gleichspannung liegt, ist der Transistor 1 gesperrt, der Transistor 2 leitend und damit der Schalttransistor 10 leitend.

Wird nun an der Eingangsklemme 14 eine gegenüber der Klemme 15 negative Gleichspannung angelegt, so wird bei einem ganz bestimmten Wert dieser Gleichspannung (Ansprechschwellwert) der Transistor 1 leitend, der Transistor 2 gesperrt und damit der Schaktranisistor 10 vom leitenden in den gesperrten Zustand übergeführt.

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Wenn die an den Eingangsklemmen 14,15 angelegte Gleichspannung unter den Ansprechsehwellwert verkleinert wird, dann tritt bei einem bestimmten Gleichspannungswert (Abfallschwellwert), der um einen einstellbaren Betrag unter dem Ansprechschwellwert liegt, ein Zurückkippen der Schaltung ein, so daß der Transistor 1 wieder in den gesperrten, der Transistor 2 wieder in den leitenden und damit der Schalttransistor 10 wieder in den leitenden Zustand übergeht.

Werden also an die Eingangsklemmen 14, 15 beispielsweise Gleichspannungsimpulse angelegt, wie sie in mannigfachster Form in der Telegrafie- und Fernsprechtechnik verwendet werden, so kann mit diesen der Schalttraiiisastor 10 betätigt werden und damit beispielsweise ein an den Ausgangsklemmen 16, 17 angeschlossenes, über eine Batterie 18 gespeistes, unempfindliches Relais 19 oder ein entsprechendes Stellglied ein- und ausgeschaltet worden.

Dadurch, daß die Kippschaltung bei einem bestimmten Ansprechschwellwert bzw. Abfallschwellwert von einem Zustand in den anderen umschlägt, wird erzwungen, daß der Schalttransistor 10 plötzlich vom leitenden in den gesperrten Zustand, oder umgekehrt, übergeführt wird. Auf diese Weise ist es möglich, mit Hilfe von Schalttransistoren kleiner Verlustleistung große Ströme zu schalten, ohne daß ein thermische Überlastung des Schalttransistors eintritt.

Durch entsprechende Wahl der Widerstände 3 und 5 läßt sich der Schwellwertabstand in weiten. Grenzen beliebig festlegen. Es ist z. B. ohne weiteres möglich, den Abfallschwellwert nur 5% kleiner als den Ansprechschwellwert einzustellen. In diesem Zusammenhang sei erwähnt, daß bei elektromechanischen Relais der Unterschied zwischen Anzugs- und Abfallstrom mehr als 20% vom Anzugsstrom beträgt.

Der_ Leistungsbedarf zur Steuerung der Transistor-Relaisschaltung beträgt je nach Auslegung zwischen 20 und 100 mW. Dagegen benötigt ein Telegrafenrelais üblicher Ausführung rund 1 mW.

Für den Fall, daß bei der Schaltung nach der Erfindung mindestens zwei Schalttransistoren benutzt werden sollen, so können deren Basen einerseits über je einen Widerstand mit dem Emitter des zweiten Transistors 2 und andererseits über je einen Widerstand mit dem Pluspol der Hilfsquelle 13 verbunden werden. In diesem Falle sind die beiden Schalttransistoren stets gleichzeitig gesperrt oder gleichzeitig leitend.

Die Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit zwei Schälttransistoren, die so an die Transistoren 1 und 2 angeschlossen sind, daß jeweils der ©ine Schalttransistor gesperrt ist, wenn der andere leitend ist, und umgekehrt. Die Anschaltung des Schalttransistors 10' erfolgt in üblicher Weise an den Kollektor des Transistors 2, die Anschaltung des Schalttransistors 10" dagegen entsprechend der Schaltung nach Fig. 1.

Die Schaltung nach Fig. 1 ersetzt mit anderen Worten ein Relais mit Ruhekontakt, die Schaltung nach Fig. 2 ein Relais mit einem Ruhe- und einem Arbeitskontakt.

Um die Schalttransistoren gegen Abschaltspannungsspitzen zu schützen, die bei induktiver Belastung des Ausgangskreises auftreten können, wie dies beispielweise der Fall ist, wenn der Verbraucher — wie in den beiden dargestellten Schaltungen·—aus einem über eine Batterie 18 gespeisten Relais 19 besteht, kann bei jedem Schalttransistor zwischen Kollektor und Emitter beispielsweise eine Siliziumdiode 22 eingeschaltet werden, deren DuTchbruchspannung etwas höher liegt als die Gleichspannung der Batterie 18 des Verbraucherkreises. Auf diese Weise werden Abschaltspannungsspitzen auf den ίο Wert der Durchbruchspannung herabgedrückt bzw. begrenzt.

Claims

Patentansprüche:

1. TransistOr-Rclaisschaltungsano'rdnuing, bestehend aus der Kombination einer unsymmetrischen, zwei Transistoren enthaltenden Kippschaltung und eines oder mehrerer Schalttransistoren, wobei der Emitter des ersten Transistors der Kippschaltung über einen Widerstand und die Basen beider Transistoren über getrennte Widerstände mit dem Pluspol einer Gleichstromquelle verbunden sind, deren Minuspol über je einen Wilderstand mit den Kollektoren der Transietoren in Verbindung steht, und wobei zwischen dem Kollektor des ersten Transistors und der Basis des zweiten Transistors ein Widerstand eingeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Schalttransistors (10) über einen Widerstand (21)mit dem Emitter des zweiten Transistors (2) und dieser Emitter über einen Widerstand (20) mit dem Emitter des ersten Transistors (1) verbunden ist.

2. Abänderung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schalttransistonen vorgesehen sind, deren Basen einerseits über je einen Widerstand mit dem Emitter des zweiten Transistors (2) und. andererseits über je einen Widerstand mit dem Pluspol einer Hilfsquelle (13) verbunden sind.

3. Abänderung der Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Schalttransistoren (10', 10") vorgesehen sind, daß die Basis eines oder mehrerer Schalttransistoren (10') über einen Widerstand (11) mit dem Kollektor des zweiten Transistors (2) und die Basis eines oder mehrerer Schalttransistoren (10") über einen Widerstand (21) mit dem Emitter des zweiten Transistors (2) verbunden ist und daß außerdem die Basen aller Schalttransistoren (10', 10") über je einen Widerstand (12', 12") an den Pluspol der Hilfsstromquelle (13) geführt sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kollektor und Emitter der Schalttransistoren ein Amplitudenbegrenzer (22), insbesondere eine Siliziumdiode, eingeschaltet ist.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch entsprechende Wahl der Widerstände (3, 5), über die der Emitter bzw. Kollektor des ersten Transistors (1) mit dem Plus- bzw. Minuspol der Stromquelle (4) verbunden ist, der Schwellwertabstand zwischen dem Ansprechschwellwert und dem Abfallschwellwert der Steuerspannung einstellbar ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen