DE1156850B

DE1156850B - Verzoegerungsschaltung fuer Schalttransistor

Info

Publication number: DE1156850B
Application number: DESCH31744A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Lerch
Original assignee: Schaltbau GmbH
Current assignee: Schaltbau GmbH
Priority date: 1962-07-13
Filing date: 1962-07-13
Publication date: 1963-11-07

Description

Verzögerungsschaltung für Schalttransistor Es ist bekannt, Transistoren als Schalter zu verwenden. Dabei werden nicht nur mit fortschreitender Entwicklung der Transistoren beträchtliche Schaltleistungen erzielt, sondern auch der Vorteil ausgenutzt, daß der Transistor kontaktlos, also ohne Schaltfeuer und ohne mechanischen Verschleiß, arbeitet. Es ist weiterhin bereits bekannt, in den Emitter-Basis-Kreis eines Schalttransistors die Kapazität eines RC-Gliedes einzuschalten, das bei Auftreten einen Überspannungableiter und den Widerstand aufgeladen wird. Tritt die überspannung genügend lange auf, so erreicht die Spannung an der Kapazität eine Höhe, die den Schaltvorgang auslöst. Auch ist es bekannt, über RC-Glieder die Spannungsverteilung an Spannungsteilern zu ändern.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verzögerungsschaltung für Schalttransistoren in Emittergrundschaltung und mit einem RC-Glied, die sich von den bisher bekannten dadurch unterscheidet, daß beim Einschalten an Emitter und Basis des Transistors eine Kapazität mit einem Potential gelegt ist, das die schaltende Emittervorspannung mindestens teilweise kompensiert und das über einen Widerstand abgeleitet wird. Die Erfindung macht sich also die Tatsache zunutze, daß der Emitter-Kollektor-Widerstand und damit der Spannungsabfall über den Transistor von der schaltenden Emittervorspannung abhängig ist und bewirkt, daß die geschaltete Spannung nicht sofort in voller Höhe an die Last gelegt wird, sondern in kontinuierlich gesteigertem Maß, und zwar über einen Zeitraum, der von der Größe der Kapazität und des ableitenden Widerstandes abhängt.
Der besondere Vorteil der Verzögerungsschaltung nach der Erfindung ist darin zu sehen, daß der verzögernde Spannungsverlauf über der Zeit im Emitter-Basis-Kreis des Transistors stets von definierten Verhältnissen ausgeht, die von äußeren Umständen unabhängig sind.
Das Prinzip einer Schaltung nach der Erfindung wird an Hand der Fig. 1 erläutert. Mit 1 ist der schaltende Transistor und mit 2 die Last bezeichnet. Die Schalter 3, 4 und 5 werden bei jedem Schaltvorgang gemeinsam betätigt. In der dargestellten »Aus«-Stellung ist die Kapazität 6 über den Ladewiderstand 7 an die Betriebsspannung gelegt. Die Last 2 ist abgeschaltet. Beim Übergang in die »Ein«-Stellung wird die Kapazität 6 mit den Schaltern 4 und 5 so an den Emitter-Basis-Kreis gelegt, daß ihre Ladung die über diesen Kreis abfallende Spannung mindestens teilweise kompensiert, und zwar so lange, bis sie über den Entladewiderstand 8 abgeflossen ist. Im Verlauf der Entladung wird der Transistor 1 leitend, und die Last 2 ist über den Transistor 1 und den Schalter 3 an die Betriebsspannung gelegt.
Je nach der Dimensionierung der einzelnen Bauelemente kann auch der Basis-Emitter-Widerstand des Transistors als Entladewiderstand verwendet werden.
Wenn gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, und wie als Beispiel in Fig. 2 dargestellt, der Anschluß der Kapazität an die Basis über einen Gleichrichter 9 erfolgt, dessen Flußrichtung mit der des Emitters gleichsinnig ist, so bildet sich unter dem Einfluß der Ladung der Kapazität in dem Gleichrichter eine Sperrschicht aus, die den Emitter-Basis-Strom unterbindet. Da die Sperrspannung eines Gleichrichters meist wesentlich größer ist als die des Emitters eines Transistors, empfiehlt sich diese Maßnahme besonders dann, wenn die Kapazität mit einer Spannung aufgeladen werden soll, die über dem Emitter einen zu hohen Spannungsabfall ergeben würde. Das Fließen des Emitterstromes nach dem Entladen der Kapazität wird wegen der Gleichsinnigkeit der Flußrichtungen nicht durch den Gleichrichter beeinträchtigt.
Zur Stabilisierung der Emittervorspannung wird mit Vorteil zwischen der Basis und dem Emitter ein Widerstand vorgesehen, der in der Größenordnung des Basis-Emitter-Widerstandes in Flußrichtung bemessen ist. Im Beispiel der Fig. 2 ist er mit 10 bezeichnet.
Die Verzögerungsschaltung nach der Erfindung eignet sich besonders als Zeitschalter. So kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Kapazität bei Einschalten der Last, z. B. eines Relais, angelegt werden, und der Transistor schließt nach Ablauf der Verzögerung die Last kurz. In einer besonderen Ausführungsform für hohe Betriebsspannungen bildet das Relais, dessen Anzugsspannung in der Höhe der Betriebsspannung liegt, mit einem Widerstand einen Spannungsteiler, wobei die über dem Relais abfallende Teilspannung höher ist als die Haltespannung des Relais. Weiterhin ist ein Schalter vorgesehen, mit dem der Widerstand kurzzeitig kurzgeschlossen werden kann, um das Anziehen des Relais zu bewirken. Parallel zu dem Relais liegt der Emitter-Kollektor-Stromkreis des Schalttransistors, dessen Basis über einen Gleichrichter angeschlossen ist. Beim Anziehen des Relais wird an den Emitter einerseits und an die Diode andererseits eine während der Öffnungszeit des Schalters aufgeladene Kapazität mit einer Ladung solcher Polarität angelegt, daß der Emitterstrom so lange unterdrückt wird, bis die Kapazität über einen Entladewiderstand so weit entladen ist, daß der wieder einsetzende Emitterstrom ausreicht, um den Widerstand des Emitter-Kollektor-Kreises so weit abzusenken, daß das Relais kurzgeschlossen wird und abfällt.
In Fig. 3 ist ein Beispiel einer Schaltung für Relaisverzögerung dargestellt. Mit dem Schalter 11 wird kurzzeitig die volle Betriebsspannung an das Relais 12 gelegt und dieses zum Anzug gebracht. Mit dem Anziehen des Relais legen die Kontakte 1.3 und 14 den über den Widerstand 16 an der Betriebsspannung aufgeladenen Kondensator 15 so, daß sich in der Diode 17 eine Sperrschicht ausbildet, die das Fließen eines Stromes über die Basis des Transistors 18 unterdrückt. Beim Zurückschalten des Schalters 11 wird der stromlose Transistor 18 parallel zum Relais 12 geschaltet. über den Widerstand 19 wird der Kondensator 15 soweit entladen, daß der Basisstrom einsetzen kann und der Kollektorstrom das Relais kurzschließt und somit zum Abfallen bringt. Damit werden auch die Kontakte 13 und 14 wieder umgelegt, der Kontakt 15 wird wieder aufgeladen, und die Schaltung ist wieder betriebsbereit.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Verzögerungsschaltung für Schalttransistor in Emittergrundschaltung und mit einem RC-Glied, dadurch gekennzeiehnet, daß beim Einschalten an Emitter und Basis des Transistors eine Kapazität mit einem Potential gelegt ist, das die schaltende Emittervorspannung mindestens teilweise kompensiert und das über einen Widerstand abgeleitet wird.
2. Verzögerungsschaltung nach Ansprach 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenwiderstand des Transistors als Entladewiderstand dient.
3. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein gesonderter Entladewiderstand vorgesehen ist.
4. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß der Kapazität an die Basis über einen Gleichrichter erfolgt, dessen Flußrichtung mit der des Emitters gleichsinnig ist.
5. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis und dem Emitter ein Widerstand vorgesehen ist, der in der Größenordnung des Basis-Emitter-Widerstandes in Flußrichtung bemessen ist und die Emittervorspannung bestimmt.
6. Verzögerungsschaltung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung als Zeitschalter.
7. Zeitschalter mit einer Verzögerungsschaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität bei Einschalten der Last, z. B. eines Relais, angelegt wird, und daß der Transistor nach Ablauf der Verzögerung die Last kurzschließt. B.
Zeitschalter nach Anspruch 7 für hohe Betriebsspannungen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Relais, dessen Anzugsspannung in der Höhe der Betriebsspannung liegt, mit einem Widerstand einen Spannungsteiler für die Betriebsspannung bildet, wobei die über dem Relais abfallende Teilspannung höher ist als die Haltespannung des Relais, daß ein Schalter vorgesehen ist, der zum Anziehen des Relais den Widerstand kurzschließt und daß parallel zum Relais der Emitter-Kollektor-Stromkreis des Transistors liegt, dessen Basis über einen Gleichrichter angeschlossen ist, wobei beim Anziehen des Relais an den Emitter einerseits und an die Diode andererseits eine während der (Öffnungszeit des Schalters aufgeladene Kapazität mit solcher Polarität angelegt wird, daß der Emitterstrom so lange unterdrückt wird, bis die Kapazität über einen Entladewiderstand so weit entladen ist, daß der wieder einsetzende Emitterstrom ausreicht, um den Widerstand des Emitter-Kollektor-Kreises so weit abzusenken, daß das Relais kurzgeschlossen wird und abfällt.
9. Zeitschalter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais beim Anziehen die Kapazität an den Transistor und beim Abfallen an die ladende Spannung anlegt.
10. Zeitschalter nach Anspruch B oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Kapazität über einen Ladewiderstand an der Betriebsspannung aufgeladen wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1045 456, 1078 609; USA: Patentschrift Nr. 2 942123.