DE1057172B

DE1057172B - Schaltungsanordnung zur Sperrung eines einen Teil eines Geraetes, insbesondere der Nachrichtentechnik, bildenden Schalttransistors

Info

Publication number: DE1057172B
Application number: DET15145A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Werner Benz
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1958-05-09
Filing date: 1958-05-09
Publication date: 1959-05-14

Description

kl. 21a¹ 36/yj>

INTERNAT. KL. H 03 k

PATENTAMT

T 15145 Vraa/21a¹

ANMELDETAG: 9. MAI 1958

BEKANNTMACHUNG
DERANMELDUNG
UND AUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 14.MAI1959

Es ist bekannt, Transistoren als gesteuerte Schalter zu verwenden, und zwar derart, daß ein> Transistor mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke einen Schalterkontakt ersetzt, dessen öffnen und Schließen mittels einer der Basis zugeführten Gleichspannung erfolgt. Gewöhnlich soll damit ein Stromkreis, in dem eine Gleichspannungsquelle und ein Verbraucher, z. B. ein Relais, liegt, geöffnet bzw. geschlossen werden. Die Verwendung eines Transistors hierfür empfiehlt sich dann, wenn das Schalten des Verbraucherstromkreises mi.t Gleiehspann.ungs- oder Gleichstromimpulsen vorgenommen werden muß, -die aus einer Quelle stammen, die nur geringe Leistungen abgeben kann. Bekanntlich läßt sich diese Aufgabe mit einem hochempfindlichen Relais durchführen, doch sind derartige Relais sehr teuer. Eine bekannte Transistoranordnung für diesen Zweck ist in Fig. 1 dargestellt.

Der Schalttransistor 1, ein pnp-Transistor, liegt mit seinem Kollektoran,schluß an der Ausgangsklemme 2, mit seinem Emitteranschluß an. der Ausgangsklemme 3. Der Basisanschluß ist über einen Widerstand 4 mit dem Pluspol einer Gleichspannungsquelle 5 und deren Minuspol mit dem Emitteranschluß verbunden. Außerdem liegt der B as is an Schluß an der Eingangsklemme 6 und der Emitteranschluß an der Eingangsklemme 7.

Wenn der äußere Kreis zwischen den· Klemmen 6 und 7 unterbrochen ist oder wenn nur ein hoher Widerstand, jedoch keine Spannungsquelle, in diesem äußeren. Zweig liegt, dann befindet sich der Schalttransistor 1 infolge der von der Quelle 5 erzeugten Sperrspannung zwischen Kollektor und Emitter im gesperrten Zustand; der Widersand zwischen diesen Anschlüssen beträgt in diesem Falle einige ΜΩ.

Wenn der äußere Kreis zwischen, den Klemmen. 2 und 3 beispielsweise aus der Reihenschaltung eines Relais 8 und einer Batterie 9, deren Pluspol geerdet und mit der Klemme 3 verbunden; ist, besteht, dann, fließt infolge der Sperrung des Schalttransistors in diesem Kreis praktisch kein Strom, das Relais 8 ist also abgefallen.

Die Sperrung des Sohalttransistors 1 läßt sich aber sofort beseitigen, indem an die Klemmen. 6 und 7 eine Gleichspannung angelegt wird, derart, daß die Klemme 6 negatives Potential gegen die Klemme 7 erhält. Dies kann, wie in. Fig..l angegeben, dadurch erfolgen, daß über einen Widerstand 10 und einen Schalter 11 eine Gleichspannungsquelle 12 angeschlossen wird, oder aber auch dadurch, daß ein Gleichspannungsimpuls entsprechender Polarität den Eingangsklemmen 6 und 7 zugeführt wird.

Solange der Schalter 11 geschlossen ist 'bzw. solange der Gleichstromimpuls andauert, ist der Schalttransistor zwischen Kollektor und Emitter leitend, Schaltungsanordnung zur Sperrung

eines einen Teil eines Gerätes,

insbesondere der Nachrichtentechnik,

bildenden Schalttransistors

Anmelder:

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

Dr.-Ing. Werner Benz, Backnang (Württ),
ist als Erfinder genannt worden

sein Widerstand beträgt einige Ω. Im Ausgangskreis· fließt dann ein Strom, das. Relais zieht an.

Wenn als Schalttransistor ein npn-Transistor benutzt wird, dann müssen sämtliche Gleichspannung«- quellen umgekehrt Polarität haben, wie in Fig. 1 angegeben; alle Ströme fließen dann in umgekehrter Richtung. Die Wirkungsweise der Schaltung ist aber sonst die gleiche wie die an Hand der Fig. 1 besprochene.

Der in Fig. 1 dargestellte Fall kommt in den praktischen Anwendungen häufiger vor, weil die Batterie 9 im Verbraucherzweig meist mit ihrem Pluspol an Erde liegt. Betrachtet sei deshalb im folgenden nur dieser Fall. Im übrigen läßt sich der umgekehrte Fall leicht erhalten; man braucht nur, wie bereits angedeutet, den pnp-Transistor durch einen npn-Transistor zu ersetzen und die Polarität der Gleichspannungsquellen umkehren.

Bei den praktischen Anwendungen der Schaltung nach Fig. 1 ist der Schalttransistor häufig das Endglied einer umfangreichen, Anordnung, d. h. ein Teil eines Gerätes, während die im äußeren Zweig zwischen den Ausgangsklemmen 2 und 3 liegenden Elemente (im Beispiel der Fig. 1 das Relais 8 und die Batterie9) zu einem anderen Gerät gehören, das von dem zuerst genannten verhältnismäßig weit entfernt aufgestellt sein kann.

In einer derartigen Anlage können beispielsweise die Gleichspannungsimpulse, die den Schalttransistor betätigen sollen, aus Wechselspannungsimpulsen durch Gleichrichtung gewonnen sein. Man wird dann den Schalttransistor zweckmäßig mit dem Wechselspannungsempfänger oder dem Wechselspannungsverstärker und dem Gleichrichter zusammen als ein Gerät aufbauen. Es kann auch vorkommen·, daß die

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Gleichspannungsimpulse über einen Gleichspannungsverstärker dem Schalttransistor zugeführt wenden.

Wenn nun der Schalttransistor in dieser oder ähnlicher Weise als Teil eines Gerätes angeordnet ist, dann läßt sich manchmal die zum Sperren des Schalttransistors erforderliche Gleichspannung (in Fig. 1 die Batterie 5) dem übrigen Teil dieses Gerätes entnehmen, so daß eine besondere Batterie entfallen kann. Für den Fall der Fig. 1 gilt dies beispielsweise dann, wenn sich vor dem Schalttransistor eine Röhrenschaltung befindet, die zu ihrem Betrieb eine Gleichsparainungsquelle benötigt, deren. Minuspol geerdet ist. In diesem Falle läßt sich die zur Sperrung des SchalttransistoTS erforderliche Vorspannung ohne weiteres über einen Widerstand dieser sowieso vorhandenen Gleichspannungsquelle entnehmen.

Häufiger kommt es allerdings vor, daß entweder die sowieso im Gerät vorhandene Gleichspannungsquelle mit ihrem Pluspol geerdet ist oder daß eine Gleichspannungsquelle überhaupt fehlt. Hier müßte dann, wie in Fig. 1 angegeben, eine kleine Batterie eingebaut werden. Aus betrieblichen Gründen (Überwachung, Wartung, klimatische Verhältnisse) ist eine solche Batterie (Kleinakku oder kleine Trockenbatterie) aber häufig nicht erwünscht oder unzweckmäßig. Dann gibt es mitunter die Möglichkeit, die Vorspannung zur Sperrung des Schalttransistors aus einer sowieso vorhandenen Wechselspannung durch Gleichrichtung zu erzeugen. Oder, falls keine Wechselspannung vorhanden ist, jedoch eine Gleichspannung falscher Polarität, kann die benötigte Vorspannung über einen kleinen Transistoroszillator durch Gleichrichtung der von diesem erzeugten Wechselspannung gewonnen werden. Derartige Anordnungen kosten aber immer einen meist ins Gewicht fallenden Aufwand an Schaltelementen.

Durch die Erfindung wird eine Schaltungsanordnung angegeben, durch die bei geringstem Aufwand an zusätzlichen Schaltelementen auf eine besondere Vorspannungsqu.elle zur Sperrung des Schalttransistors verzichtet werden kann, wenn in dem Gerät, in das der Schalttransistor eingebaut bzw. mit dem zusammen er verwendet wird, eine Gleichspannung falscher Polarität dauernd vorhanden ist oder wenn, in diesem Gerät überhaupt keine Gleichspannung zur Verfügung steht.

Diese Schaltungsanordnung ist so ausgebildet, daß erfindungsgemäß vor denEmitter des Schalttransistors in Reihe mit dem pn- (bzw. np-) Übergang zwischen Emitter und Basiszone eine Halbleiterdiode, insbesondere eine Siliziumdiode, geschaltet ist, daß der direkt am Emitteranschluß des Transistors liegende Anschluß der Halbleiterdiode entweder über einen hohen Widerstand mit dem einen Pol einer im Gerät vorhandenen, zur Abnahme der erforderlichen Sperrspannung nicht geeigneten (d. h. entgegengesetzt gepolten) Gleichspannungsquelle, deren anderer Pol an dem vom Emitter abgewendeten, geerdeten Anschluß der Halbleiterdiode liegt, oder bei Fehlen einer solchen Gleichspannungsquelle über einen hohen. Widerstand mit dem Kollektoranschluß des Schalttransistors verbunden wird.

Ist der Schalttransistor .ein pnp-Transistor, dann muß die Gleichspannungsquelle so gepolt sein, daß Mir Pluspol an dem vom Emitter abgewendeten Anschluß der Halbleiterdiode liegt, so daß der genannte hohe Widerstand zu ihrem Minuspol führt. Ist der Schalttransistor ein npn-Transistor, dann muß die Gleichspannungsqufille so gepolt sein., daß ihr Minuspol an dem vom Emitter angewendeten Anschluß der Halbleifcerdiode liegt, so daß der genannte hohe Widerstand zu ihrem Pluspol führt.

An Hand einiger Schaltungsbeispiele soll die Anordnung gemäß der Erfindung näher erläutert werden. Dabei wird wieder wie bei der Schaltung nach Fig. 1 der Fall betrachtet, daß der Schalttransistor ein pnp-Transistor ist und daß die Gleichspannungsquelle des Verbraucherzweiges mit ihrem Pluspol an Erde und der ein- bzw. auszuschaltende Verbraucher am Minuspol der Gleichspannungsquelle liegt.

Die Fig. 2 zeigt ein Beispiel, bei dem der Schalttransistor mit einem Gerät zusammen betrieben wird, in dem ankommende Wechselspannungsimpulse zuerst verstärkt und dann gleichgerichtet werden. Die auf diese Weise entstandenen Gleichspannungsimpulse dienen zur Steuerung des Schalttransistors.

In Fig. 2 bedeutet E den Wechselspannungsempfänger, bestehend aus Verstärker- und Gleichrichterteil, 5" den Schaltteil und V den Verbraucherzweig. Beim Schaltteil ist entsprechend Fig. 1 der Schalttransistor mit 1 bezeichnet, 2 und 3 sind die Ausgangsklemmen, 6 und 7 die Eingangsklemmen und 4 ein zwischen den Eingangsklemmen liegender Widerstand. Der Verbraucherzweig V besteht wieder aus einem Relais 8 und einer Gleichspannungsquelle 9, die mit ihrem Pluspol an Erde liegt.

Der Empfänger E hat Eingangsklemmen 13 und 14, die mit der Eingangswicklung eines Übertragers 15 verbunden sind. Die an dessen Ausgangswicklung auftretende Spannung bzw. der diese durchfließende Strom werden mit Hilfe eines Transistors. 16 verstärkt und über einen mittels eines Kondensators 17 abgestimmten Übertrager 18' einem Gleichrichter 19 zugeführt. An dessen. Belastungswiderstand 20, der von einem geeignet ausgelegten. G'lättungskondensator 21 überbrückt und mit den Klemmen 6 und- 7 verbunden ist, entstehen dann Gleichspannungsimpulse, wenn an den Eingangsklemmen¹. 13., 14 Wechselspannungsimpulse ankommen. Die Kondensatoren 22, 23 und 24 sollen wechselstrommäßig als Kurzschlüsse wirken, die Widerstände 25, 26 und 27 dienen zur Einstellung des Gleichstromarbeitspunktes des Transistors 16 bzw. zur Stabilisierung desselben. Der zum Betrieb dieses Transistors erforderliche Gleichstrom wird einer Gleichspannungsquelle 28 entnommen,

Im Gegensatz zu der Schaltung nach Fig. 1 ist der Emitter des Schalttransistors 1 nicht direkt, sondern über eine Halbleiterdiode 29 mit den. am Pluspol 32 der Gleichspannungsquelle 28 liegenden, geerdeten Klemmen 3 und 7 des Schaltteils verbunden. Außerdem ist der Emitter über einen hohen Widerstand: 30 mit dem Minuspol 33 der Gleichspannungsquelle 28 verbunden. Dafür liegt nun in Reihe zum Widerstand 4 keine besondere Gleichspannungsquelle mehr.

Halbleiterdioden, inisbesondere Siliziumdioden, haben die Eigenschaft, daß ihr Widerstand in Durchlaßrichtung bis zu einem bestimmten Gleichspannungswert, der bei Siliziumdioden etwa 0,6 bis 0,7 Volt beträgt, sehr hoch, praktisch in der Größenordnung des Sperrwiderstandes, liegt. Durch entsprechende Dimensionierung des Widerstandes 30 kann man daher erreichen, daß auch im gesperrten Zustand (Ruhezustand) des Transistors 1 an der Diode 29 eine Gleichspannung von etwa 0,3 bis 0,5 Volt abfällt, so daß die Klemme 7 eine positive Spannung dieser Höhe gegen den Emitter des Transistors 1 erhält. Es fließt dann ein sehr kleiner Strom über die Diode 29 und den Widerstand 30.

Solange der Empfänger E keine Gleichspannung an die Klemmen 6 und 7 liefert, hat deshalb auch die

Basis des Transistors 1 eine positive Spannung der gleichen Höhe wie die Klemme 7 gegen den Emitter, so daß der Transistor sicher sperrt. Bemerkt sei noch, daß entweder der Widerstand 4 oder der Widerstand 20 weggelassen werden, kann, wenn der Empfängerteil E und der Schalttcil S fest zusammengebaut sind.

Tritt nun eine vom Empfänger E herkommende Gleichspannung an den Klemmen 6 und 7 auf, die so gerichtet ist, daß die Klemme 6 negativ gegen 7 wird, so wird die Basis des Transistors 1 bei genügender Höhe dieser Gleichspannung negativ gegen den Emitter und damit die Kollektor-Ermitter-Strecke dies Transistors leitend. Dann fließt ein Strom im Verbraucherkreis, der das Relais 8 zum Ansprechen bringt. Hierbei wird gleichzeitig die an der Diode liegende Gleichspannung geringfügig erhöht, so daß der Widerstand der Diode 29 stark herabgesetzt, d. h. die Diode mit ihrem geringen Durchlaß-Widerstand betrieben wird.

Die Reihenschaltung von Transistor 1 und Diode 29 zwischen den Klemmen 2 und 3 hat zwar zur Folge, daß im leitenden Zustand des Transistors der Widerstand zwischen diesen Klemmen (innerhalb des Sohaltteils S) etwas größer ist als vorher bei der bekannten Schaltung nach Fig. 1, doch ist diese Widerstanidserhöhung von der Verbraucherseite aus gesehen im allgemeinen belanglos.

Es wurde bereits erwähnt, daß der Strom über den Widerstand 30 sehr gering ist, ebenso der über die Halbleiterdiode 29, solange der Schalttransistor sich im gesperrten Zustand befindet. Die Belastung der Spannungsquelle 28 durch diesen Zweig ist so gering, daß eine Verdopplung oder auch eine Vervierfachung des Stromes durch den Widerstand, 30 noch lange nicht ins Gewicht fällt. Man kann deshalb zur Diode 29 einen Widerstand 34 parallel schalten, wie in der Fig. 3 angegeben, in der der Schaltteil 6" entsprechend Fig. 2 für sich allein dargestellt ist, und durch geeignete Auslegung der Widerstände 30 und 34 im wesentlichen die für die Sperrung des Schalttransistors 1 erforderliche Gleichspannung erhalten. Dies hat manchmal den Vorteil, daß bei fest gewählten Widerständen 30 und 34 für den Widerstand der Diode 29 bei derjenigen Spannung, die im Falle der Sperrung des Schalttransistors an ihr liegt, ein verhältnismäßig großer Toleranzbereich zulässig wird, wenn nämlich der Widerstand 34 genügend klein ist gegen den bei kleinen Spannungen in Durchlaßrichtung vorhandenen Widerstand der Diode.

Bei der Schaltung nach Fig. 2 liefert der Empfängerteil E eine Gleichspannung an die Klemmen. 6 und 7, d.h. an den Eingang des Schaltteiles S, solange eine Wechselspannung an den Eingangsklemmen 13 und 14 des Empfängers liegt. Wenn, keine Wechselspannung am Empfängereingang liegt, tritt auch keine Gleichspannung an seinem Ausgang auf. Es gibt aber nun auch Fälle, bei denen der Schalttransistor nicht an einen Empfänger angeschlossen wird, dier ähnlich dem in Fig. 2.dargestellten beschaffen, ist, sondern an ein Gerät, an dessen Ausgangsklemmen 6 und 7 dauernd eine Gleichspannung liegt. Zur Betätigung des Schalttransistors 1 wird dann diese Gleichspannung sprunghaft geändert, bzw. es werden der Ruhegleichspannung Gleichspannungsimpul.se überlagert. Hier muß nun darauf geachtet werden, daß die an die Klemmen 6 und 7 gelieferte Gleichspannung, bei der der Schalttransistor gesperrt sein soll (also z.B. die Ruhegleichspannung), nicht die Wirkung der über die Diode 29 (in Fig. 2) bzw. über die Parallelschaltung aus dieser Diode und dem Widerstand 34 (in Fig. 3) gewonnenen Gleichspannung aufhebt. Wenn die zuerst genannte Gleichspannung an den Klemmen 6 und 7 zu groß ist, muß sie durch einen Spannungsteiler genügend stark herabgesetzt werden. Man kann dann auf den Widerstand 4 nicht verzichten und muß in der zur Klemme-6 des Schaltteiles S von außen her führenden Leitung einen Widerstand geeigneter Größe vorsehen, so daß die Gleichspannung zwischen Basis und Emitter des

ίο Schalttransistors 1 den zur Sperrung erforderlichen AVert erhält; diese Gleichspannung ist hierbei die Differenz zwischen der an der Diode 29 liegenden und der am Widerstand 4 abfallenden Spannung.

Bei den bisher betrachteten¹ Beispielen wurde angenommen, daß im Verbraucherzweig, d. h. im äußeren Zweig zwischen den Klemmen 2 und 3 des Schaltteiles S, die Reihenschaltung eines Relais ■ und einer Gleichspannungsquelle liegt. Wenn dies der Fall ist, dann wird jedesmal beim Unterbrechen des über das Relais fließenden Gleichstromes (das durch die Sperrung des Schalttransistors erfolgt) am Relais eine Überspannung auftreten. An den Klemmen 2 und 3 des Schaltteiles 5* liegt dann immer im Ab.schaltzei.tpunkt kurzzeitig d'ie Spannung der Gleichspannungsquelle 9 (Fig. 2) und diese Überspannungsspitze. Nun gibt es bekanntlich für jeden. Transistor eine maximal zulässige Spannung zwischen Kollektor und Emitter, die nicht überschritten werden, darf und deren Höhe vom Transistortyp abhängt; Bei geringer

Überschreitung der zulässigen Spannung tritt im Transistor ein Durchbruch ein, der bei Germaniumtransistoren im allgemeinen zur Zerstörung führt. Wenn nun die maximale Kollektor-Emitter-Spannung des verwendetenTransistors kleiner ist als die Summe von Überspannung und Gleichspannung der Quelle 9, dann kann durch die in Fig. 4 dargestellte Maßnahme der Schalttransistor vor der Abschaltspannungsspitze geschützt werden. Diese Maßnahme besteht darin, daß noch zusätzlich eine Halbleiterdiode 35, insbesondere eine Siliziumdiode, rnit geeignet gewählter Durchbruchsipannung an Kollektor und Emitter des Schalttransistors 1 angeschlossen wird, und zwar in. Sperrrichtung hinsichtlich der an den Klemmen 2 und 3 liegendlen Gleichspannung. Die Durchbruchspannung oder Grerizspannung der Halbleiterdiode 35 muß niedriger sein als die zulässige Kollektor-Emitter-Spannung des Schalttransistors 1, jedoch höher als die im Falle der Sperrung dieses Transistors an den Klemmen 2 und 3 bzw. zwischen Kollektor und Emitter des Transistors liegende Gleichspannung. Da man. beispielsweise Siliziumdioden mit Durchbruchspannungen oder Grenzspannungen herstellen kann, die zwischen wenigen Volt und mehr als 100 Volt liegen, läßt sich die für den speziellen praktischen Fall erforderliche Siliziumdiode immer erhalten.

Durch das einfache Mittel der Parallelschaltung einer Halbleiterdiode mit passend gewählter Grenzspannung zu der Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors wird dann erreicht, daß Spannungsspitzen, die bei Beginn der Sperrung infolge eines Verbrauchers mit induktiver Komponente auftreten¹, praktisch auf die Höhe der Grenzspannung der Diodle begrenzt werden. Im normalen Arbeitsbereich des Schalttransistors stört die Parallelschaltung der Diode nicht, weil der Sperrwiderstand von Siliziumdioden unterhalb der Grenzspannung genügend hoch liegt.

Es soll nun der Fall betrachtet werden, daß der Schalttransistor in ein Gerät eingebaut oder mit einem Gerät zusammen betrieben wird, in dem keine

Gleichspannung dauernd zur Verfügung steht, das also nur die zur Betätigung des Schalttransistors erforderlichen Gleichspannungsimpulse liefert. Man kann dann die zur Sperrung des Sohalttransistors notwendige Vorspannung mit der Schaltung nach Fig. 5 gewinnen, die sich von derjenigen nach Fig. 3 dadurch unterscheidet, daß der Widerstand 30 weggelassen und dafür ein hoher Widerstand 36 parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors 1 geschaltet ist. Bei Sperrung des Schalttransistors, solange also keine Gleichspannung von außen her den Klemmen 6 und 7 zugeführt wird, liegt an den Klemmen 2 und 3 eine Gleichspannung, die praktisch gleich der Spannung der Quelle 9 ist, unter der Voraussetzung, daß im Verbraucherkreis nur ein sehr geringer Strom fließt, der einen vernachlässigbar kleinen Spannungsabfall an der Wicklung des Relais 9 zur Folge hat. Der Widerstand 36 muß genügend groß gewählt werden, damit diese Voraussetzung erfüllt ist. Die zur Sperrung des Schalttransisfors 1 erforder- _ao liehe Spannung entsteht als Spannungsabfall an der Parallelschaltung der Halbleiterdiode 29 und des Widerstandes 34, der durch den erwähnten sehr geringen Reststrom im Verbraucherkreis hervorgerufen wird. Der Widerstand 34 wird 'hierbei so gewählt, daß 'der an ihm (bzw. an der Diode 29) auftretende Spannungsabfall zwar zur Sperrung des Schalttransistors 1 mit Sicherheit ausreicht, jedoch nicht so groß wird, daß der Widerstand der Diode 29 wesentlich kleiner ist als· der Sperrwiderstand derselben. Bei einer derartigen Auslegung der Widerstände 36 und 34 wird der Widerstand des Schaltteiles 6¹ zwischen den Klemmen 2 und 3 während der Sperrung dies Sohalttransistors 1 in der Hauptsache durch den Widerstand 36 bestimmt; der Reststrom im Verbraucherkreis fließt dann zum größten Teil über diesen Widerstand und den Widerstand 34. Dagegen fließt der Strom im Verbraucherkreis bei Aufhebung .der Sperrung praktisch über den Schalttransistor 1 und die Halbleiterdiode 29. Der Widerstand des Schaltteilest zwischen den Klemmen.2 und 3 ist dann im wesentlichen durch denjenigen der Reihenschaltung der verhältnismäßig kleinen Durchlaßwiderstände von Halbleiterdiode 29 und Schalttransistor 1 gegeben.

Bei dieser Anordnung kann der Schalttransistor nur dann vollständig sperren, wenn der Verbraucherzweig angeschaltet ist und in diesem eine Gleidhspannungsquelle vorhanden ist, deren Spannung einen bestimmten Mindestwert hat. In der Praxis werden im allgemeinen nur ganz bestimmte Gleichspannungs.-werte verwendet, z. B. 24 oder 60 V. Die Widerstände 36 und 34 müssen streng genommen für jede im einr zelnen Falle vorkommende Gleichspannung der Quelle 9 jeweils besonders ausgelegt werden. Zur Sperrung des Sohalttransistors 1 genügt im allgemeinen eine Spannung von 0,2 bis 0,3 Volt zwischen Basis und Emitter; da der Widerstand, von Siliziumr dioden im Durchlaßbereich erst bei Spannungen über etwa 0,6 Volt wesentlich kleiner wird als der Spexrwiderstand derselben, kann man. die Widerständie 36 und 34 ohne weiteres so wählen, daß die Spannung der Gleichspannungsquelle 9 beispielsweise um ±3O^iO/o schwanken kann, ohne daß die Funktion des Schaltteiles S beeinträchtigt wird. Bei. den praktischen Anwendungen treten· jedoch derart hohe Spannungsr Schwankungen im allgemeinen nicht auf.

Um den Sohalttransistor 1 gegen Spannungsspitzen zu schützen, die bei Beginn der Sperrung infolge eines Verbrauchers mit induktiver Komponente auftreten, kann man entsprechend der Schaltung nach Fig. 4 zusätzlich eine Halbleiterdiode mit passend gewählter Grenzspannung parallel zum Widerstand 36 einschalten.

Man kann schließlich noch einen Schritt weiter gehen und den Widerstand 36 weglassen, falls eine Diode mit der erforderlichen 'Grenzspannung zur Verfügung steht, deren Sperrwiderstand unterhalb der Grenzspannung einen passenden Wert hat. Auf diese Weise kommt man zu der in, Fig. 6 dargestellten Schaltung, die sich von derjenigen nach Fig. 5 lediglich dadurch unterscheidet, daß an Stelle des Widerstandes 36 eine Halbleiterdiode 35 (insbesondere eine Siliziumdiode) benutzt wird, deren Grenzspannung höher liegt als die Spannung der Gleichspannungsquelle 9, aber niedriger als die maximal zulässige Kollektor-Emitter-Spannung des Schalttransistors 1.

Wegen des im allgemeinen sehr hohen Sperrwiderstandes der Siliziumdioden kann, man bei der Anordnung nach Fig. 6 häufig nicht erreichen, daß der überwiegende Teil des Reststromes im Verbraucherkreis, der bei Sperrung des Schalttransistors auftritt, am Transistor vorbei (über die Diode 35) fließt. Der Widerstand der Parallelschaltung von Transistor 1 und Diode 35 ist nun (während der Sperrung des Sohalttransistors) stark temperaturabhängig. Dies muß für die Auslegung des Widerstandes 34 beachtet werden. Diese Temperaturabhängigkeit schränkt den Bereich, in dem die Spannung der Quelle 9 schwanken darf, ohne die Funktion des Schaltteiles JT zu beeinträchtigen, unter Umständen erheblich ein.

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Sperrung eines einen Teil eines Gerätes, insbesondere der Nachrichtentechnik, bildenden Schalttransistors, bei Fehlen einer zur Abnahme der erforderlichen Sperrspannung geeigneten (d.h. richtig gepolten) Gleichspannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Emitter 'des Schalttransistors (1) in Reihe mit dem pn- (bzw. np-) Übergang zwischen Emitter- und Basiszone eine Halbleiterdiode (29), insbesondere eine Siliziumdiode, gleicher Durchlaßrichtung wie dieser Übergang geschaltet ist und daß der direkt am Emitteranschluß des Transistors liegende Anschluß der Halbleiterdiode entweder über einen hohen Widerstand (30) mit dem einen Pol (33) einer im Gerät vorhandenen, zur Abnahme der erforderlichen Sperrspannung nicht geeigneten (d. h. entgegengesetzt gepolten) Gleichspannungsquelle (28), deren anderer Pol (32) an dem vom Emitter abgewendeten, geerdeten Anschluß der Halbleiterdiode (29) liegt, oder bei Fehlen einer solchen Gleichspannungsquelle über einen hohen Widerstand (36) mit dem Kollektoranschluß des Schalttransistors verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem pnp-Schalttransistor der Pluspol (32) der Gleichspanmungsiquelle (28) an dem vom Emitter abgewende'ten Anschluß der Halbleiterdiode (29) liegt und deren anderer Anschluß über den hohen Widerstand (30) mit dem Minuspol der Gleichspannungsquelle (28) verbunden ist (Fig. 2).

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem npn.-Sch.alttransistor der Minuspol der Gleiohspannungsquelle (28) an dem vom Emitter abgewendeten Anschluß der Halbleiterdiode (29) liegt und deren anderer Anschluß- über den hohen Widerstand (30) mit

dem Pluspol der Gleichspannungsquelle (28) verbunden ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der hohe Widerstand (30) so dimensioniert ist, daß auch im gesperrten Zustand (Ruhezustand) des Schalttransistors (1)

an der Halbleiterdiode (29) infolge ihres bei, kleinen Spiannungen (bei Siliziumdioden etwa bis etwa 0,6 V) auch in Durchlaßrichtung hochohmigen Widerstandes ei.ne Gleichspannung abfällt, die die Basis des Schalttransisitors (1) positiv gegen den Emitter vorspannt und damit eine sichere Sperrung des Schalttransistors (1) bewirkt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bi.s 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterdiode (29) ein Widerstand (34) parallel geschaltet ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bis 5, bei der zur Betätigung des Schalttransistors eine Rühegleichspannung sprunghaft geändert oder mit Gleichspannungsimpulsen überlagert wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Spannungsteiler dafür gesorgt ist, daß die Ruhegleichspannung nicht die über die Diode (29), gegebenenfalls einschließlich ihres Parallelwiderstandes (34), erzeugte Spannung kompensiert.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine zusätzliche Halbleiterdiode (35) parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Scihalttransistors (1) geschaltet ist, die bei Beginn der Sperrung des Schalttransistors (1) infolge eines Verbrauchers mit induktiver Komponente auftretende Spannungsispitzen auf die Höhe der Grenzspannung der Diode (35) begrenzt, die niedriger ist als die maximal zulässige Kollektor-Emitter-Spannung des Schalttransistors (1).

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 bei fehlender Gleichspannungsquelle im Gerät, dadurch gekennzeichnet, daß der den Emitteranschluß und den Kollektoranischluß des Sohalttransistors (1) verbindende hohe Widerstand (36) so bemessen ist, daß im eine Gleichspanoungsquelle (9) enthaltenden Verbraucherkreis (8, 9, 36, 34, 29) nur ein sehr geringer Strom fließt, der an der Halbleiterdiode (29) mit Parallelwiderstand (34) die erforderliche Sperrspannung für den Schalttransistor (1) hervorruft, und daß außerdem der Parallelwiderstand (34) so gewählt ist, daß die Sperrspannung nicht so groß wird, daß, der Durchlaßwiders'tand der Halbleiterdiode (29) wesentlich kleiner wird als ihr Sperrwiderstand.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß dem hohen Widerstand (36) eine zusätzliche Halbleiterdiode parallel liegt, deren Grenzspannung niedriger Hegt als die maximal zulässige Kollektor-Emi-tter-Spannung de's Schalttransistors (1) und höher als die Spannung der Gleichspannungsquelle (9) im Verbraucherkreis.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen