DE1278507B - Bistabile Kippstufe - Google Patents

Bistabile Kippstufe

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DE1278507B
DE1278507B DE1967S0108212 DES0108212A DE1278507B DE 1278507 B DE1278507 B DE 1278507B DE 1967S0108212 DE1967S0108212 DE 1967S0108212 DE S0108212 A DES0108212 A DE S0108212A DE 1278507 B DE1278507 B DE 1278507B
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DE
Germany
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circuit
switch
transistors
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transistor
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Withdrawn
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DE1967S0108212
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Inventor
Horst Polka
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/51Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
    • H03K17/56Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
    • H03K17/60Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices the devices being bipolar transistors
    • H03K17/66Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will
    • H03K17/665Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to one load terminal only
    • H03K17/666Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to one load terminal only the output circuit comprising more than one controlled bipolar transistor
    • H03K17/667Switching arrangements for passing the current in either direction at will; Switching arrangements for reversing the current at will connected to one load terminal only the output circuit comprising more than one controlled bipolar transistor using complementary bipolar transistors

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  • Electronic Switches (AREA)
  • Protection Of Static Devices (AREA)

Description

  • Bistabile Kippstufe Die Erfindung betrifft eine bistabile Kippstufe mit einem positiven und negativen Zweig eines auf eine Last arbeitenden Schalters und mit einer dem jeweiligen Zweig des Schalters zugeordneten Schutzschaltung gegen überlastung - beispielsweise durch Kurzschluß der Belastung - des jeweiligen Schalterzweiges.
  • Es ist bereits eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen worden, welche zur Sicherung von Transistoren gegen überströme einen dem Eingangskreis des zu schützenden Transistors parallelliegenden steuerbaren Schalter aufweist, dessen Steuerelektrode an den Lastkreis des zu schützenden Transistors angekoppelt ist. Tritt bei dieser Schaltungsanordnung beispielsweise im Lastkreis des zu schützenden Transistors ein Kurzschluß auf, so wird der dem Eingangskreis des zu schützenden Transistors parallelliegende steuerbare Schalter geschlossen, so daß im Eingangskreis des zu schützenden Transistors praktisch ein Kurzschluß vorhanden ist, welcher das Ansteuersignal ableitet. Damit wird der zu schützende Transistor automatisch gesperrt und der Kurzschlußstrom in seinem Lastkreis abgeschaltet.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Schaltungsanordnung zu einer bistabilen Kippstufe zu erweitern, woraus sich der Vorteil ergibt, daß eine elektronische Umschaltung zwischen zwei Potentialen möglich ist; dabei können im Lastkreis zeitweilige Kurzschlüsse zugelassen werden, ohne daß der elektronische Umschalter beschädigt wird.
  • Bei einer bistabilen Kippstufe der eingangs genannten Art ist zur Lösung der vorgenannten Aufgabe vorgesehen, daß der Umschalter zwei Transistorstufen mit komplementären Transistoren aufweist und daß eine Umsteuerschaltung an den Eingang der dem Eingangskreis der Transistoren der Schalterzweige zugeordneten Schutzschaltung angeschaltet ist.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der F i g. 1 und 2.
  • Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 wird der Umschalter aus zwei in Reihe geschalteten komplementären Transistoren Ti und T2 gebildet, wobei in der jeweiligen Emitterleitung ein Widerstand Ri bzw. R, eingeschaltet ist. Diese beiden Transistoren bilden einen positiven und negativen Zweig eines Schalters der bistabilen Kippstufe. Der Schalter arbeitet wechselseitig auf eine gemeinsame Last, welche durch einen Widerstand RL gebildet wird. Diese Belastung ist an die direkt verbundenen Kollektoren der Transistoren T, und T2 angeschaltet Die Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren Ti und T2 erhalten über dem Widerstand RL ihre Spannung von nicht dargestellten Gleichspannungsquellen, welche zwischen Klemmen 15 und 17 bzw. 16 und 17 über Dioden D, bzw. D2 angeschaltet sind. Die Dioden Di und D 2 schützen die Transistoren T, bzw. T2 vor falscher Polung der Spannung.
  • Die Basisvorspannungen für die Transistoren T, und T, werden über einen Spannungsteiler R.." RV R5 zugeführt.
  • Gemäß einer besonderen Ausführungsforin der Erfindung kann in den genannten Spannungsteiler noch ein Kaltleiter RI< eingeschaltet sein, dessen Wirkungsweise weiter unten noch näher beschrieben wird.
  • Dem Eingangskreis der Transistoren Ti und T2 des Schalters ist eine Schutzschaltung zugeschaltet, deren wesentliche Elemente aus Transistoren Ts und T4 bestehen. Die Basen dieser Transistoren liegen über Spannungsteiler R., Ri. bzw. R., R,1 an den Ausgangskreisen der Schaltertransistoren Ti und T2, wobei von den festen Abgriffen dieser Spannungsteiler ein Widerstand R 6 bzw. R 7 auf die Basen der Transistoren T, und T4 führt.
  • Für die insoweit beschriebene Schaltung ist nun eine Umsteuerschaltung vorgesehen, welche z. B. aus optoelektronischen Koppelelementen K, und K2 besteht. Diese optoelektronischen Koppel#elemente bestehen in an sich bekannter Weise aus der Kombination einerLumineszenzdiode undeinerPhotodiode.
  • Ein zwischen Klemmen 11 und 14 liegender Spannungsteiler R 12> R133 R,4 sorgt für die richtige Arbeitsspannung der Photodioden der Koppelelemente. Den Eingang der Koppelelemente bilden Klemmen 1 und 2, während ihre Ausgänge an Klemmen 12 und 13 mit den Basen der Transistoren T.
  • " und T4 der Schutzschaltung verbunden sind.
  • Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ergibt sich aus dem Diagramm nach F i g. 2, welches den Kennlinienverlauf der beiden überlastungsgeschützten Schalterzweige in Form des funktionalen Zusammenhangs zwischen Kollektorstrom IC und Kollektorspannung UC angibt. Die mit dem Index 1 versehenen Größen sollen dabei zum Transistor Ti und die mit dem Index 2 versehenen Größen zum Transistor T2 gehören.
  • Im Diagramm sind zunächst einmal Hyperbeln maximal zulässiger Verlustleistungen 21 und 22 eingezeichnet. Die stark ausgezogenen Kurven 23 und 24 geben den Kennlinienverlauf der Schalterzweige T", T2, T, und T4 nach F i g. 1 wieder. Weiterhin sind in das Diagramni Arbeitsgeraden 25 und 26 eingetragen, welche durch den Belastungswiderstand RL gegeben sind.
  • Die dargestellten Verläufe der Kennlinien 23 und 24 sind lediglich als Beispiel zu betrachten, d. h., sie können durch entsprechende Einstellung der Vorspannung im Bereich unterhalb der Hyperbeln 21 und 22 verschoben werden.
  • Auf Grund dieser Kennlinien ergeben sich für die Schaltung nach F i g. 1 zwei stabile Arbeitspunkte, die durch Schnittpunkte 27 und 28 der Kennlinien 23 und 24 mit den Arbeitsgeraden 25 und 26 gegeben sind. Wird also beispielsweise der Transistor T, über die Ansteuerschaltung durchgeschaltet, so ergibt sich als Arbeitspunkt der Punkt 27. Wird entsprechend der Transistor T2 durchgesteuert, so springt die Schaltung in den stabilen Arbeitspunkt 28. Im Fall eines Kurzschlusses (welcher symbolisch durch einen dem Lastwiderstand RL parallelliegenden Kontakt K dargestellt sein möge) fließt nun der zur je- weiligen Kollektorspannung gehörende Kollektorstrom, der auf Grund der vorgesehenen Schutzschaltung die Hyperbeln maximal zulässiger Verlustleistung 21 und 22 nicht übersteigen kann. Da nämlich der jeweilige Transistor der Schutzschaltung T, bzw. T4 durch die an den Kollektoren der Transistoren Ti bzw. T2 liegenden Spannung aufgesteuert wird, erhält der Schaltertransistor durch Nebenschluß an seiner Basis ein entsprechend geringes Signal, wodurch seine überlastung unterbunden wird.
  • Wird durch eine entsprechend gepolte Ansteuerung an den Klemmen 1 und 2 eines der Koppelelemente K, oder K2 den zugehörigen Transistoren 4 oder T4 ein Basisstrom aufgeprägt, so nimmt der angesteuerte Schutztransistor deip zugehörigen Schalttransistor T:, oder T2 die Ansteuerung, so daß sich auf Grund des Kennlinienverfahrens nach F i g. 2 der jeweils entgegengesetzte Arbeitspunkt 28 bzw. 27 einstellt.
  • Schließlich sei noch erwähnt, daß der vorgenannte Kaltleiter RK bei höheren Umgebungstemperaturen und damit kleineren zugelassenen Verlustleistungen die Ansteuerung der Schaltertransistoren T, und T, ebenfalls reduziert.

Claims (2)

  1. Patentansprüche: 1. Bistabile Kippstufe mit einem positiven und negativen Zweig eines auf eine Last arbeitenden Umschalters und mit einer dem jeweiligen Zweig des Schalters zugeordneten Schutzschaltung gegen überlastung - beispielsweise durch Kurzschluß der Last - des jeweiligen Schalterzweiges, da - durch gekennzeichnet, daß der Umschalter zwei in Reihe geschaltete Transistorstufen mit komplementären Transistoren (T" T2) aufweist und daß eine Umsteuerschaltung an den Eingang der dem Eingangskreis der Transistoren der Schalterzweige zugeordneten Schutzschaltung angeschaltet ist.
  2. 2. Kippstufe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Umsteuerschaltung optoelektronische Koppelelemente vorgesehen sind. 3. Kippstufe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ansteuerkreis der die Schalterzweige bildenden Transistoren ein Kaltleiter eingeschaltet ist.
DE1967S0108212 1967-02-08 1967-02-08 Bistabile Kippstufe Withdrawn DE1278507B (de)

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