DE1488999C3 - Schaltungsanordnung zum Schutz der Transistoren einer Transistorschaltung - Google Patents

Description

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Ausgehend von diesem älteren Vorschlag liegt der derten Stroms zu dem elektrischen Gerät nicht verErfindung die Aufgabe zugrunde, bei einer im Strom- hindert, während der Ausschaltbefehl eine Spannung kreis zwischen einer Konstantstromquelle oder einer ist, die (beispielsweise über eine »oder«-Schaltung, Stromquelle mit hohem Innenwiderstand und einem an der auch der Schutzkreis angeschlossen ist) dem Verbraucher liegenden Transistorschaltung einen 5 ersten Steuereingang der Kippschaltung zugeleitet Schütz der Transistoren gegen die im Falle einer wird. Bei einer anderen Ausführung der erfmdungs-Unterbrechung des Stromkreises oder einer großen gemäßen Schaltungsanordnung, bei der der dem Widerstandserhöhung im Verbraucher zu erwartende elektrischen Gerät zugeleitete Strom »ein- und aus-Spannungserhöhung zu erzielen. geschaltet« werden kann, steuern die den Einschalt-

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs ange- io befehl darstellende Spannung und die über eine Koin-

gebene Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung zidenzschaltung zugeführte Spannung den elektroni-

dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang der Tran- sehen Schaltkreis.

sistorschaltung von dem über eine bistabile Kipp- Die dem Einschaltbefehl entsprechende Spannung schaltung gesteuerten, bei ungestörtem Betrieb einen kann dabei die Koinzidenzschaltung nur dann pashohen Widerstand aufweisenden elektronischen 15 sieren, wenn die von der bi-stabilen Kippschaltung Steuerorgan überbrückt ist, daß ein Steuereingang der Koinzidenzschaltung gelieferte Spannung dem der bistabilen Kippschaltung mit dem Basiskreis zu- zweiten Zustand dieser Schaltung entspricht, in den mindest eines aufgesteuerten Transistors der Transi- sie nach entsprechender Bedienung eines Schaltstorschaltung über eine Leitung derart verbunden ist, organs durch Zuleitung einer bestimmten Spannung daß bei Überschreitung eines bestimmten Werts des 20 zu einem zweiten Steuereingang der Kippschaltung im Basiskreis fließenden Stroms dem Steuereingang überführt wird. Eine Koinzidenzschaltung im obigen eine Spannung solcher Größe und Richtung zugeleitet Sinne ist eine Schaltung, die eine Steuerspannung nur ist, daß die bistabile Kippschaltung umschaltet und dann durchläßt, wenn an ihren Eingängen eine bedas elektronische Steuerorgan auf einen kleinen stimmte Kombination von Spannungen vorhanden Widerstand steuert. 25 ist. Zu diesem Zwecke können die üblichen »und«

Der Widerstand der Transistorschaltung; kann nie oder »oder« Schaltungen mit Dioden, aber auch

Null sein; der von der Stromquelle in diesen Kreis Torschaltungen mit Elektronenröhren oder Transi-

eingespeiste Strom erzeugt deshalb eine Spannung, stören verwendet werden.

deren Auftreten für die Transistoren der Transistor- Die Anwendung der Erfindung ist sehr vorteilhaft schaltung unerwünscht sein kann. Es kann aber auch 30 bei einer Schaltungsanordnung, bei der einzelne im Zusammenhang mit anderen der Transistorschal- Wicklungen der Magnetköpfe eines Trommelspeitung zugeleiteten Spannungen erwünscht sein, nach chers über eine Transistorschaltung, die die zu speidem Umschalten der bistabilen Kippschaltung eine sende Wicklung und/oder die Stromrichtung in der genau bestimmte Spannung am Eingangskreis der gespeisten Wicklung wählen kann, von einer Strom-Transistorkippschaltung aufrechtzuerhalten. Sollten 35 quelle mit konstantem Strom gespeist werden können, in dieser Hinsicht besondere Maßnahmen erf order- Da die Köpfe frei über der Trommeloberfläche Hch sein, so wird die Schaltanordnung mit Vorteil schweben und dabei Bewegungen ausführen können, derart ausgeführt, daß das elektronische Steuerorgan besteht stets die Gefahr, daß die sehr dünnen Stromaußerdem eine Spannungsquelle für eine Kompen- Zuleitungen auf die Dauer unterbrochen oder besationsspannung enthält, durch die beim Einsteuern 40 schädigt werden. Die Erfindung ermöglicht es zu verdes elektronischen Steuerorgans auf einen kleinen hindern, daß bei einem Leitungsbruch Transistoren in Widerstandswert die an der Transistorschaltung lie- der Transistorschaltung für die Auswahl einer Kopfgende Spannung bis auf einen innerhalb eines für den wicklung oder in der Transistorschaltung für die Transistor oder die Transistoren der Transistor- Auswahl der Stromrichtung zerstört werden,
schaltung zulässigen Bereich liegenden Wert korn- 45 Die Erfindung wird nun durch Beschreibung eipensierbar ist. niger Ausführungsbeispiele an Hand der Figuren

Im allgemeinen muß die Schaltungsanordnung erklärt werden.

überdies noch über Mittel verfügen, die beim Auf- F i g. 1 und 2 zeigen Blockschaltbilder zweier ertreten eines Schaltbefehls wahlweise dem elektri- findungsgemäßen Schaltungsanordnungen zum Schutz sehen Gerät Strom zuleiten oder den durch dieses 50 der Transistoren einer Transistorschaltung,
Gerät fließenden Strom bis auf Null oder einen F i g. 3 und 4 zeigen ausgeführte Schaltungen von kleinen Wert vermindern können. Das Zuleiten, Un- erfindungsgemäßen Schaltungsanordnungen zum terbrechen oder Vermindern des Stroms kann von Schutz der Transistoren je einer Transistorenschalderselben Anordnung bewirkt werden, die im Stö- tung, welche Transistorschaltungen selbst jedoch rungsfall den dem elektrischen Gerät zugeleiteten 55 nicht zu der Erfindung gehören.
Strom bis auf einen geringen Wert oder sogar Null Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer erniedrigt. Bei einer bestimmten zweckmäßigen Aus- erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung. In dieser führung der Schaltungsanordnung steuert die bi- Figur ist 105 eine Stromquelle, die eine Konstantstabile Kippschaltung auch das von einem Schalt- stromquelle sein kann. Die Transistorschaltung ist bei befehl gesteuerte Schließen des Stromkreises und die 60 107 angedeutet. Diese Transistorschaltung ist im Verminderung auf Null oder auf einen kleinen Wert vorliegenden Fall eine Anordnung von Transistordes dem elektrischen Gerät zugeleiteten Stroms. Der schaltern, die den Strom wahlweise einem von drei Einschaltbefehl kann eine Spannung sein, die (bei- elektrischen Geräten 108, 109, 110 zuleitet. Es ist spielsweise über eine differentierende Schaltung) dem ein Steuerorgan für den dem ausgewählten elektrizweiten Steuereingang der bistabilen Kippschaltung 65 sehen Gerät zuzuleitenden Strom dargestellt. Dieses zugeleitet wird und diese Kippschaltung in ihren Steuerorgan ist in diesem Falle ein elektronischer zweiten (oder eingestellten) Zustand überführt, in Schalter 106. Dieser liegt in einem einen Eingang der dem die Kippschaltung die Zuleitung des unvermin- Transistorschaltung überbrückenden, eine Konstant-

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Spannungsquelle enthaltenden Schaltkreis, der bei- Die Schaltung hat daneben den Vorteil, daß sie spielsweise in dieser Weise den Weg über das zu spei- immer betriebsbereit bleibt. Sollte beispielsweise sende Gerät überbrücken oder kurzschließen kann. Die nur ein einziges elektrisches Gerät gestört sein, wäh-Zuleitung eines Stroms zu dem ausgewählten Gerät rend die übrigen Geräte sich noch in einwandfreiem wird von einer bistabilen Kippschaltung 102 ge- 5 Zustand befinden, so können diese übrigen elektristeuert. Nur wenn diese Kippschaltung sich in dem sehen Geräte ohne weitere Maßnahmen noch auseingestellten Zustand befindet, in dem sie an ihrem gewählt und gespeist werden. Auch wenn ein Gerät Ausgang 104 eine bestimmte Spannung liefert, die gestört ist und Anlaß zum Zurückstellen der Kippden elektronischen Schalter 106 undurchlässig macht, schaltung gegeben hat, kann trotzdem jeder Einkann Strom durch eines der Geräte 108,109 oder 110 io schaltbefehl die Kippschaltung wieder in den eingefließen. Befindet die Kippschaltung sich in dem an- stellten Zustand überführen, in dem sie die Zuleitung deren Zustand, der mit »zurückgestellter Zustand« des Stroms zu einem Gerät ermöglicht; ist das dann angedeutet wird, so macht die über den Ausgang 104 ausgewählte Gerät nicht gestört, so wird die Kippzugeführte Spannung den elektronischen Schalter schaltung in dem erreichten Zustand bleiben und die durchlässig, so daß der Strom in dem ausgewählten 15 Stromzuleitung aufrechterhalten. Diese Tatsache wird Gerät höchstens einen sehr geringen Wert annehmen von der Störung eines nicht gespeisten Geräts nicht kann, weil das Gerät im wesentlichen kurzgeschlos- beeinträchtigt. Soll der Strom wieder unterbrochen sen ist oder weil am Eingang der Transistorschaltung werden, so wird dem Eingang 112 der »oder« Schaleine Spannung liegt, bei der die Transistorschaltung tung 111 ein Spannungsimpuls zugeleitet. Dieser Imdem elektrischen Gerät keinen nennenswerten Strom 20 puls erreicht über diese »oder« Schaltung den rechten zuleiten kann. Die Kippschaltung 102 hat zwei Steuer- Steuereingang der Kippschaltung 102, so daß diese eingänge. Dem linken Steuereingang wird der Schalt- wieder zurückgestellt wird und der elektronische befehl zugeleitet, der andeutet, daß dem elektrischen Schalter im Steuerorgan den Strom im gespeisten Gerät Strom zugeleitet werden muß. Dieser Schält- Gerät wieder auf Null oder einen kleinen Wert verbefehl besteht aus einer Spannung, die über eine 25 mindert.

Leitung 100 zugeführt wird. Diese Spannung wird Die Schaltung gemäß F i g. 2 arbeitet nach einem von einem Kondensator 101 differenziert. Der Im- anderen Grundsatz. Diese Schaltung verhindert endpuls, der infolge des Anlegens der Steuerspannung gültig das Wiedereinschalten des Stroms nach der entsteht, steuert die Kippschaltung 102 in den ein- Feststellung einer Störung. Die Schaltung ist demgestellten Zustand, in dem sie am Ausgang 104 eine 30 nach mehr für eine Schaltungsanordnung geeignet, Spannung liefert, die es ermöglicht, dem elektrischen bei der lediglich ein einziges elektrisches Gerät geGerät Strom zuzuleiten. Ist die Schaltung ungestört, speist werden soll und bei der die Transistorschaltung so treten nach dem Empfang des Einschaltbefehls und beispielsweise die Richtung des Stroms in dem Gerät der Zuleitung des Stroms zu dem ausgewählten Ge- bestimmt. In F i g. 2 ist 205 die Stromquelle, die rät keine Veränderungen mehr auf. Ist aber der 35 auch in diesem Falle beispielsweise eine Quelle für Stromkreis in dem ausgewählten Gerät unterbrochen, konstanten Strom ist. Bei 206 ist als Steuerorgan so wird der Basisstrom des Transistors, über den in für den dem elektrischen Gerät zuzuleitenden Strom der Transistorschaltung 107 der Strom dem elektri- ein elektronischer Schalter dargestellt, der über eine sehen Gerät 108 zugeleitet ist, zu groß, so daß die an Leitung 204 gesteuert wird, während 207 die Transieinem von diesem Strom durchflossenen Widerstand 40 storschaltung darstellt, von der in diesem Falle anauftretende Spannung einen zu hohen Wert annimmt. genommen ist, daß sie lediglich den Strom in dem Diese übermäßig hohe Spannung wird über eine einzigen in der Anordnung vorhandenen elektrischen Leitung 103, die den Schutzkreis darstellt und eine Gerät 208 umkehren kann. Der Einschaltbefehl ist »oder« Schaltung 111 sowie nötigenfalls über Schal- eine Spannung, die der Leitung 200 zugeleitet und tungen zur Verstärkung oder zum elektrischen Tren 45 solange aufrechterhalten wird, als dem zu speisennen dem zweiten Steuereingang der Kippschaltung den Gerät Strom zugeleitet werden muß. Diese Spanzugeleitet. Die Spannung, die auf diese Weise den nung liegt an einem Eingang einer Koinzidenzschalzweiten Steuereingang erreicht, bewirkt sofort das tung 213, die den Einschaltbefehl nur dann der Zurückstellen der Kippschaltung 102, was zur Folge Leitung 204 zuleiten kann, wenn der zweite Eingang hat, daß die Spannung am Ausgang 104 einen Wert 50 214 eine entsprechende Spannung führt. Die Spanannimmt, der den Schalter 106 wieder durchlässig nung am zweiten Eingang 214 wird von einer bimacht, so daß kein oder zumindest kein nennens- stabilen Kippschaltung 202 geliefert; sie kann nur werter Strom mehr dem ausgewählten Gerät zu- dann den für das Durchlassen des Einschaltbefehls fließen kann. Die Kippschaltung 102 muß eine sehr erforderlichen Wert haben, wenn die Kippschaltung schnell arbeitende Kippschaltung sein, damit der 55 202 durch Bedienungen eines mit dem linken Steuer-Strom in der Transistorschaltung 107 sehr schnell eingang verbundenen Druckknopfs 215 eingestellt auf einen geringen Wert vermindert wird und dem- worden ist. Die Kippschaltung verbleibt solange in zufolge die Transistoren nicht beschädigt oder zer- dem durch das Drücken des Knopfs 215 erreichten stört werden können. Wird dem Eingang 100 ein Zustand, als die Schaltung ungestört arbeitet. Soneuer Einschaltbefehl zugeleitet, so wiederholt sich 60 lange die Kippschaltung in diesem Zustand steht, die obenstehend beschriebene Folge von Schalt- können die Einschaltbefehle demnach den elektrohandlungen. Dies ist durchaus zulässig. Zwar wird nischen Schalter 206 erreichen und ohne weiteres die die Schaltungsanordnung nach jedem Einschaltbe- Stromzufuhr zu dem elektrischen Gerät 208 zustande fehl dem ausgewählten Gerät Strom zuleiten, doch bringen. Tritt aber im Gerät 208 eine Störung auf, ist das Intervall, in dem die Transistorschaltung 65 auf Grund deren der Widerstand in dem Gerät sehr durch diesen Strom überbelastet wird, so kurz, daß hoch oder die elektrische Verbindung in dem Gerät die Beschädigung oder Zerstörung eines Transistors sogar vollständig geöffnet wird, so besteht die Geausgeschlossen ist. fahr, daß zumindest ein Transistor in der Transistor-

schaltung 207, über den der dem Gerät 208 züge- Steuerorgan arbeitet mit einem _ Schalttransistor 306, leitete Strom fließen muß, einen zu hohen Basisstrom der im leitenden Zustand eine Verbindung mit niedrierhält. Auch bei dieser Schaltung fließt der in dieser gern Widerstand zwischen dem Ausgang der Strom-Weise über die Basis ausweichende Strom über einen quelle für konstanten Strom und einem Punkt mit Widerstand, so daß die an diesem Wiederstand auf- 5 dem negativen Potential -a herstellt und dadurch den tretende. Spannung über eine Leitung 203 die Kipp- Strom von dem zu speisenden Gerät und der Transischaltung202 in ihren ersten stabilen oder zurück- storschaltung, über die dieses Gerät gespeist wird, gestellten Zustand überführen kann, wenn der Basis- wegleitet. Solange dieser Transistor leitet, empfängt strom zu stark wird. In diesem Zustand legt die Kipp- das zu speisende Gerät demnach keinen oder nur schaltung an den zweiten Eingang 214 eine solche io einen geringen Strom, während überdies die Leitung Spannung an, daß der der Leitung 200 zugeleitete 356, über die die Transistorschaltung gespeist wird, Einschaltbefehl den elektronischen Schalter 206 nicht das Potential -a erhält, das einen solchen Wert hat, mehr erreichen kann. Ein noch vorhandener Ein- daß es von der Transistorschaltung ohne Schädigung schaltbefehl wird dadurch unwirksam gemacht, so ertragen werden kann, solange alle anderen der daß der Strom im elektrischen Gerät auf Null oder 15 Schaltung zugeleiteten Spannungen innerhalb ihrer zumindest auf einen sehr geringen Wert vermindert normalen Bereiche liegen. Nur wenn der Transistor ' wird. Ein neuer Einschaltbefehl wird von der Koin- gesperrt ist, kann der von der Stomquelle (105) gezidenzschaltung 213 nicht. mehr durchgelassen und lieferte Strom zu dem zu speisenden Gerät gelangen, hat demnach keinen Einfluß mehr. Der Transistor wird von einer Kippschaltung 302 Das Auftreten einer Störung kann in beliebiger 20 (102) gesteuert, die von einer der Leitung 300 zu-Weise gemeldet werden. Es wäre beispielsweise geleiteten Spannung eingestellt wird. Ein Kondenmöglich, von der Kippschaltung 202 etwa über eine sator 301 differenziert diese Spannung, so daß sovon ihr gesteuerte Gasentladungsröhre, ein Signal wohl beim Anlegen als auch beim Verschwinden der abgeben zu lassen. Das gestörte Gerät 208 kann dann Spannung der linke Steuereingang der Kippschaltung entweder ersetzt oder ausgebessert werden. Sowie 25 302 einen Impuls empfängt. Dieser Impuls ist einem die Anordnung wiederhergestellt ist, wird der Druck- Ruhepotential überlagert, das zunächst von dem Poknopfschalter 215 bedient, um die Kippschaltung tential -a, mit dem der linke Eingang über einen 202 wieder in den Zustand zu bringen, in dem sie Widerstand 321 verbunden ist, bestimmt ist. Nur der das Weiterleiten des Einschaltbefehls ermöglicht. Impuls, der beim Anlegen der Spannung entsteht, Diese Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß 30 kann das Umschalten der Kippschaltung 302 herbeinach Feststellung einer Störung der Strom durch das führen und die Kippschaltung sodann in den einelektrische Gerät nicht mehr eingeschaltet werden gestellten Zustand bringen. In diesem Zustand ist die kann. Sie hat aber den Nachteil, daß andere, vielleicht Spannung am Ausgang 314 erniedrigt. Diese Spannoch ungestörte, von derselben Transistorschaltung nungserniedrigung wird von dem Spannungsteiler 207 zu speisende Geräte ebenfalls nicht mehr einge- 35 323, 324 auf die Basis des Schalttransistors 306 schaltet werden können. übertragen, was zur Folge hat, daß dieser Schalt-Es wird nun an Hand der F i g. 3 eine erfindungs- transistor gesperrt und der von der Quelle gelieferte gemäße Schaltanordnung in allen Einzelheiten be- Strom vollständig dem zu speisenden Gerät geliefert schrieben. In dieser Figur sind einige mit bestimmten wird. , Elementen" der F i g. 1 übereinstimmende Schal- 40 Um das zu speisende Gerät stromlos zu machen, tüngsteile mit den gleichen, jedoch zwischen den wird der Leitung 312 eine positive Spannung oder ein ■ Klammern stehenden Ziffern wie in F i g. 1 angedeu- positiver Impuls zugeleitet, die bzw. der den rechten fet. Links oben bei (105) befindet sich eine Strom- Stcuereingang der Kippschaltung 302 über die »oder« quelle für konstanten Strom, dessen Kpnstanthaltung Schaltung 311 erreicht und diese Kippschaltung in von einem Transistor 305 gesteuerfwird. Die Leitung 45 den zurückgestellten Zustand überführt, in dem die 316 hat ein bestimmtes festes positives Potential, das Spannung am Ausgang 314 den höheren Ruhewert mit + angedeutet ist. Von diesem Punkt fließt Strom hat. Diese Spannungserhöhung führt auch zu einer über einen einstellbaren Widerstand 318 zu dem Potentialerhöhung der Basis des Schalttransistors 306, Emitter des erwähnten Transistors'305. Die Basis so daß dieser Schalttransistor leitend wird und den· dieses Transistors hat eine feste Spannung mit bezug 50 Strom von dem zu speisenden Gerät ableitet. Das zu auf das an der Leitung 316 liegende Potential, weil speisende Gerät erhält solange Strom, als die Kippdie Basis einerseits über eine Zenerdiode 317 mit der schaltung 302 sich im eingestellten Zustand befindet, Leitung 316 und andererseits über einen Widerstand während das Gerät stromlos isjt oder nur einen sehr 319 mit einem Punkt mit dem Potential -b verbunden geringen Strom zugeführt erhält, wenn die Kippist. Es ist zu bemerken, daß die Schaltungsanordnung 55 schaltung 302 sich in dem zurückgestellten Zustand außer dem schon erwähnten positiven, mit + ange- befindet. Die Stromzufuhr zu dem zu speisenden Gedeuteten Potential noch eine Anzahl verschiedener rät kann demnach durch Anlegen von Spannungen negativer Potentiale zugeführt erhält, die mit -a, -b, an die Leitungen 300 und 312 gesteuert werden. -d, -e angedeutet sind. Die Absolutwerte dieser Po- Der Strom muß wunschgemäß in der einen oder in tentiale genügen der Gleichung a<b<d<e. Der Transi- 60 der anderen Richtung durch das zu speisende Gerät stör 305 wird den Strom immer in solcher Weise geleitet werden können. Deshalb fließt der Strom steuern, daß der Strom, der in dem einstellbaren über eine Transistorschaltung mit einer Anzahl Tran-Widerstand 318 fließt an diesem Widerstand einen sistoren. Die Transistoren der Schaltung können beSpannungsabfall hervorruft, der etwa der konstanten schädigt oder zerstört werden, wenn die elektrische Spannung über die Zenerdiode 317 gleich ist. Dem- 65 Verbindung durch das zu speisende Gerät unterzufolge bleibt der gelieferte Strom bis auf einen klei- brachen ist oder einen zu hohen Widerstand aufweist, nen Ungleichmäßigkeitsgrad konstant. Bei (106) ist Diese Transistorschaltung, die unter anderem die das Steuerorgan für den Strom dargestellt. Dieses Schalttransistoren 346, 347, 352 und 353 umfaßt, ist

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zusammen mit dem zu speisenden Gerät 308 in Fig. 3 ten Impulsspannung entsprechende Spannung, so daß unter der gestrichelten Linie dargestellt. Die erwähn- der Schalttransistor abwechselnd leitend und gesperrt ten Schalttransistoren sind in der Weise gesteuert, daß ist. Dieselbe Impulsspannung wird über einen Schutzimmer nur zwei dieser Transistoren leitend sind, und widerstand 359 der Basis des Verstärkertransistors zwar zwei Transistoren, die in der Schaltung einander 5 355 zugeleitet, der eine Phasenumkehrung bewirkt diametral gegenüber liegen, beispielsweise die Schalt- und mittels seines Kollektorwiderstands 351 eine transistoren 346, 353.'Der von der Stromquelle (105) Spannung liefert, die der Basis des Schalttransistors gelieferte Strom fließt über einen Widerstand 320, 353 zugeführt wird, der demzufolge ebenfalls abder eine geeignete Spannungsverteilung gewährleistet wechselnd leitet oder gesperrt ist. Auch in diesem und die Leitung 356 zu demjenigen der beiden io Falle werden infolge der Phasenumkehrung im Ver-Schalttransistoren 346 und 347, der in diesem Augen- Stärkertransistor 355 die beiden Schalttransistoren blick gerade leitend ist, weiter durch das zu speisende 347 und 353 nie gleichzeitig leiten. Weil überdies die Gerät 308, und zwar von links nach rechts, wenn der der Leitung 342 zugeleiteten Impulse in den Impuls-Schalttransistor 346 leitend ist; und von rechts nach . Intervallen der Leitung 343 zugeleiteten Spannung links, wenn der Schalttransistor 347 leitend ist, so- 15 liegen, werden auch die Schalttransistoren 346 und dann fließt der Strom weiter über einen der beiden 347 niemals gleichzeitig leiten. Infolgedessen sind nur Schalttransistoren 352 und 353 und über die Leitung zwei Zustände möglich:

357 zu einem Punkt mit negativem Potential -d. Die a) Die Spannung an der Leitung 342 hat ihren

Leitungen 342 und 343 empfangen Spannungsimpulse ' niedrigsten Wert und während desselben Intervalles

mit Bezug auf einen Ruhepegel. Die Impulse haben 20 hat die Spannung an der Leitung 343 ihren höchsten

dieselbe Länge wie die Impulsintervalle, während Wert; der Schalttransistor 353 leitet und die Schalt-

darüberhinaus die Impulse, die der Leitung 342 zu- transistoren 347 und 352 sind gesperrt. Der Strom

geleitet werden, gerade in die Impulsintervalle der fließt dann im zu speisenden Gerät in der Figur von

der Leitung 343 zugeleiteten Spannung passen. Die links nach rechts.

an der Leitung 342 liegende Spannung erreicht über 25 b) Die Spannung an der Leitung 342 hat ihren

einen Schutzwiderstand 340, der zur Erhöhung der höchsten Wert und während desselben Intervalls hat

Reaktionsgeschwindigkeit mit einem kleinen Konden- die Spannung an der Leitung 343 ihren niedrigsten

sator überbrückt ist, die Basis des Emitterfolgers 344. Wert; der Schalttransistor 352 leitet und die Schalt-

Dieser Emitterfolger leitet der Basis des Schalttransi- transistoren 346 und 353 sind gesperrt. Der Strom

stors 346 jeweils den bei 342 erhaltenen Impulsspan- 30 verläuft in der Figur von rechts nach links durch das

nungen entsprechende Spannungen zu. Bei normaler zu speisende Gerät 308. .

Spannungsverteilung im Speisekreis des zu speisen- Die Transistorschaltung kann demnach den Strom

den Geräts leitet der Schalttransistor 346, wenn die in dem gespeisten Gerät 308 umkehren. Insoweit die

Spannung an der Leitung 342 ihren niedrigsten Wert der Leitung 342 zugeleitete Impulsreihe tatsächlich

hat und ist der Schalttransistor gesperrt, wenn die 35 die Inversion der der Leitung 343 zugeleiteten Reihe

zugeleitete Spannung ihren höchsten Wert hat. Über ist, kann nie ein Zustand eintreten, bei dem alle vier

einen zweiten Schutzwiderstand 358, der zur Er- Schalttransistoren gesperrt sind. Ein solcher Zustand

höhung der Reaktionsgeschwindigkeit ebenfalls mit darf auch niemals auftreten, weil dann der von der

einem kleinen Kondensator überbrückt ist, erreichen Konstantstromquelle gelieferte Strom keinen Durch-

die der Leitung 342 zugeleiteten Impulse die Basis 40 gang mehr finden könnte. Ebensowenig dürfen alle

eines Verstärkertransistors354. Eine Verstärkung ist Schalttransistoren.zu gleicher Zeit leitend sein, weil

in diesem Falle erforderlich, weil infolge der Span- sie in diesem Falle die Stromquelle kurzschließen

nungsverteilung im Speisestromkreis die Sperrung des würden. Auch dies wird aber durch den Verlauf der

Transistors 352 eine höhere Spannung erfordert als den Leitungen 342 und 343 zugeleiteten Impulse ver-

die Sperrung des Transistors 346. Der Transistor 354 45 hindert.

liefert mittels seines Kollektorwiderstands 350 der Wenn der Strömkreis in dem Gerät 308 beispiels-

Basis des Schalttransistors 352 eine verstärkte Impuls- weise vollständig. unterbrochen wird, geschieht fol-

spannüng. Überdies arbeitet der Transistor 354 pha- gendes: Der von der Stromquelle für konstanten

senumkehrend, so daß die Basis des Transistors 352 Strom (105) gelieferte Strom findet, nachdem er einen

ihre niedrigste Spannung in dem Augenblick erhält, 50 der oberen Schalttransistoren (346, 347) durchlaufen

in dem der Basis des Transistors 346 die höchste ist, seinen Weg über das zu speisende Gerät und auch

Spannung zugeleitet wird und umgekehrt. Daneben den Weg über den an derselben Seite liegenden un-

sind die Spannungspegel in solcher Weise bestimmt, teren Schalttransistor versperrt. Die Stromquelle will

daß der Schalttransistor 352 bei normaler Spannungs- aber den Strom konstant halten, und der Strom wird verteilung im Speisekreis leitend ist, wenn seine. 55 demzufolge einen Ausweg suchen. Der beste ihm zur

Basisspannung den niedrigsten von den zwei mög- Verfügung stehende Ausweg verläuft über den Basis-

lichen Werten aufweist und gesperrt ist, wenn diese kreis des oberen Schalttransistors, der in diesem Au-

Basisspannung den höchsten dieser beiden Werte hat. genblick leitet. Der Strom fließt dann weiter über den

Demzufolge bewirken die der Leitung 342 zugeleite- Emitterfolger 344 und 345 und den Widerstand 338

ten Impulsspannungen, daß der Schalttransistor 352 60 oder 339 zu einem Punkt mit dem negativen Potential

leitet und der Schalttransistor 346 gesperrt ist, wenn -δ zurück. Unter normalen Betriebbedingungen liegt

diese Spannungen ihren höchsten Wert haben und die Kollektorspannung des Emitterfolgers 344 oder

die Verhältnisse umgekehrt sind, wenn die zugeleite- 345 innerhalb eines ziemlich engen Gebiets, das von

ten Spannungen ihren niedrigsten Wert haben. Die dem Spannungsabfall an dem Widerstand 338 oder

rechte Seite der Schaltung arbeitet in der gleichen 65 339 bestimmt wird. Der Strom, der infolge einer Weise. Die Basis des Emitterfolgers345 empfängt Störung auftritt, hat aber einen solchen.Wert, daß

Impulse über einen Schutzwiderstand 341 und liefert die Spannung an der Leitung 336 oder 337 in ziem-

der Basis des Schalttransistors 347 eine der zugeleite- lieh starkemMaße im positiven Sinne von dem Ruhe-

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wert abweichen wird. Demzufolge wird eine der bei- aus der gewählt wird, wesentlich größer sein, wenn den Schwellendioden 334 oder 335 durchlässig und nur die Anzahl der Zeilen und Spalten der Matrize die Kollektorspannung einer der beiden Verstärker- entsprechend vergrößert wird. Die Auswahl wird transistoren 330 oder 331 höher. Infolgedessen wird von Transistorschaltern bewirkt, die im Ruhezustand die Spannung am unteren Ende des Kollektorwider- 5 durch das Anlegen geeigneter Basisspannungen gestands326 oder 329 im Köllektorkreis des Verstär- sperrt sind, von denen aber eine bestimmte Kombikertrarisistors, der über eine Schwellendiode 334 oder nation für die Auswahl eines bestimmten elektri-335 eine erhöhte Spannung empfängt, erhöht. Diese sehen Geräts durch Anlegen anderer Basisspannunerhöhte Spannung wird über eine »oder« Schaltung gen durchlässig gemacht wird. Ist die Anzahl der mit den Dioden 327 und 328 und dem Widerstand io Geräte nicht größer als vier, so bietet die Matrizen-325 der Leitung 303 zugeleitet und erreicht über eine schaltung noch keine Vorteile; bei einer größeren zweite »oder« Schaltung 311 den rechten Steuerein- Anzahl Geräte ermöglicht sie eine Verminderung der gang der Kippschaltung 302, die sie zurückstellt. Das Anzahl der Schaltelemente. Abhängig von den in dem Zurückstellen dieser Kippschaltung führt zu einer betreffenden Augenblick zugeleiteten Impulsspannun-Erhöhung der von dem rechten Ausgang dieser Schal- 15 gen fließt der von der Stromquelle gelieferte Strom tung gelieferten Spannung und demzufolge zu einer entweder über den Schalttransistor 446 zu der oberen Erhöhung der Basisspännung des Schalttransistors im Leitung im Leitungspaar 473 oder über den Schalt-Steuerorgan für den gelieferten Strom. Dieser wird transistor 447 zu der unteren Leitung in diesem Leidann durchlässig und schließt einen Ableitungsweg tungspaar. Die zu. speisenden Geräte sind in zwei mit niedrigem Widerstand für den Strom, der über die 20 Gruppen, der Gruppe A und der Gruppe B, ange-Transistorschaltung (107) dem zu speisenden Gerät ordnet. Die eine Gruppe kann über ein LeituncsDaar 308 zugeleitet wurde. Demzufolge empfängt das Ge- 474 und die andere über ein Leitungspaar 475 gerät selbst keinen nennenswerten Strom mehr. Da speist werden. Das. Leitungspaar 474 ist über ein Transistoren bei Überbelastung sehr schnell zerstört Transistorenpaar A, das Leitungspaar 475 über ein werden, muß die oben beschriebene Schutzmaßnahme 25 Transistorenpaar B mit dem Leitungspaar 473 versehr schnell durchgeführt werden. Deshalb ist erstens bunden. Durch das Anlegen einer Spannung an die die Kippschaltung 302 als eine sehr schnell arbei- Leitung 460 oder die Leitung 461 wird entweder das tende Kippschaltung ausgeführt. Überdies ist der Transistorenpaar A oder das Transistorenpaar B entobere Widerstand des Spannungsteilers (322, 324) mit sperrt und demnach die Gruppe A oder die Gruppe B einem kleinen Kondensator überbrückt. Andererseits 30 ausgewählt. Wenn das Transistorenpaar A leitet und muß verhindert werden, daß die Schutzschaltung auf das Transistorenpaar B gesperrt ist, ist es nicht mehr jeden kurzen zufälligen Impuls anspricht. Solche möglich, die Geräte Bl oder B2 einzuspeisen, demkurzen Spannungsimpulse können besonders beim gemäß kann nur noch aus dem Gerätepaar Al und A2 Ausschwingen der den Leitungen 342 und 343 züge- ausgewählt werden. Der übrige Teil der Auswahl wird leiteten Impulsspannungen auftreten, und aus diesem 35 dadurch zustande gebracht, daß entweder alle linken Grunde sind die Widerstände 338 und 339 der Geräte oder alle rechten Geräte ausgewählt werden. Emitterfolger 344 und 345 mit kleinen Kondensato- Die zu diesem Zwecke vorhandenen Wahlschaltungen ren überbrückt. . sind nur für die rechten Geräte in allen Einzelheiten

F i g. 4 zeigt, daß die gleiche Schutzschaltung auch dargestellt. Die Leitungen, die den Strom von diesen angewandt werden kann, wenn die Transistor- 4° rechten Geräten wegleiten, sind über das Leitungenschaltung nicht nur den Strom in dem Gerät selbst paar 463 mit einem Schalttransistorenpaar 465 verumkehren,, sondern auch das zu speisende Gerät aus- bunden. Die Transistoren dieses Paares bewirken wählen kann. Die Figur muß unter dem über der ge- nicht nur die Auswahl der rechten Geräte, sondern strichelten Linie liegenden Oberteil der F i g. 3 an- auch die Auswahl der Stromrichtung im jeweils ausgefügt werden. Der Teil der auf diese Weise entstan- 45 gewählten Gerät; sie entsprechen für die rechten Gedenen Schaltung, der die Stromumkehrung zustande rate Al und Bl den Transistorenschaltern 352 und bringt, arbeitet grundsätzlich in derselben Weise wie 353 in Fig. 3. Angenommen das Transistorenpaar der entsprechende Teil der F i g. 3. In diesem Zu- 465 sei für das Zustandebringen der Verbindung aussammenhang ist zu bemerken, daß die letzten zwei gewählt, dann kann nur. noch das Gerät Al eingespeist Ziffern der Bezugsziffern der entsprechenden Schalt- 50 werden. Das Gerät BI kann nämlich nicht mehr einelemente und Leitungen in diesen Teilen der F i g. 3 gespeist werden, weil das Transistorenpaar B nicht und 4 gleich sind. Die Wirkungsweise dieses Teils der leitend ist, während die Geräte Al und Bl, die linken Schaltung der F i g. 4 ist daher an Hand der Beschrei- Geräte, deshalb nicht eingespeist werden, weil der bung der Fig. 3 zu verstehen, wenn nur die letzten Weg über das Transistorenpaar 464 gesperrt ist. Das zwei Ziffern der Bezugsziffern beibehalten werden. 55 Zu- und Wegleiten des Stroms geschieht bei jedem Im oberen Teil der F ig. 4 sind zwei Schalttransistoren der Geräte über vier jeweils zu einem solchen Gerät dargestellt, die an der Stromumkehrung im gespeisten gehörende Dioden gleichen Durchlaßrichtung. Diese Gerät beteiligt sind und die den oberen Schalttransi- Dioden sind bei dem Gerät Al mit den Bezugsziffern stören 346, 347 in F i g. 3 entsprechen. Diese Schalt- 469, 470, 471 und 472 angedeutet. Sie sind unerläßtransistoren sind für die ganze Schaltungsanordnung 60 lieh, weil sonst ein Teil des Stroms über Nebenwege gemeinsam. über die Leitungen der-Matrize zu Geräten fließen

Der untere Teil der F i g. 4 zeigt die Schaltelemen- könnte, die nicht gespeist werden sollen. Durch Auste, die die Wahl des zu speisenden elektrischen Geräts probieren verschiedener, scheinbar möglicher Wege bewirke/i und es ermöglichen, daß der von der Strom- kann festgestellt werden, daß diese Dioden eine solquellegelieferte Strom das ausgewählte Gerät erreicht. 65 ehe unerwünschte Speisung tatsächlich verhindern Die elektrischen Geräte sind in einer Matrize geschal- können. Das Transistorenschalterpaar 465 wird durch tet. In der Figur sind nur vier solche Geräte darge- Verändern der Basisspannung gesteuert. D'ese Basisstellt, doch kann naturgemäß die Anzahl der Geräte, spannung kann von der Wahl beeinflußt werden.

Wenn die der Leitung 468 zugeleitete Wahlspannung niedrig ist, können die Verstärkertransistoren 466 und 467 leiten, so daß die Basisspannungen der Schalttransistoren 465 in solchem Maße erhöht werden, daß diese Transistoren sicher gesperrt bleiben. Liegt das der Wahlleitung 468 zugeleitete Potential unterhalb einer bestimmten Grenze, dann üben die Kollektorkreise der Verstärkungstransistoren 466 und 467 keinen Spannungserhöhenden Einfluß mehr auf die Basiskreise der Schalttransistoren 465 aus. Demzufolge können die den Leitungen 442 und 443 zugeleiteten Impulse, die auch die Schalttransistoren 446 und 447 steuern, über die Verstärkertransistoren 454 und 455 die Schalttransistoren des Schalttransistorenpaars 465 abwechselnd entsperren. Das kann aber nur bei dem Schalttransistorenpaar, das über die Wahlleitung 468 ausgewählt wurde, geschehen. Die Schaltung von F i g. 4 wird nur beschrieben, um zu zeigen, daß die erfindungsgemäßen Schutzmaßnahmen auch bei komplizierteren Transistorschaltungen angewandt werden können. Eine vollständige Beschreibung der Wirkung der Transistorwahlschaltung gemäß F i g. 4 ist'jedoch überflüssig, weil diese Wahlschaltung nicht zu der Erfindung gehört. Es genügt festzustellen, daß bei Unterbrechung des Stromwegs im ausgewählten Gerät oder bei Erhöhung des Widerstands dieses Wegs der Strom über den (die) Basiskreis(e) des Transistors 446 oder/und 447 ausweichen will und demzufolge in der an Hand der F i g. 3 beschriebenen Weise das Potential zumindest einer der Leitungen 436 und 437 erhöhen wird, so daß die Schutzschaltung über eine der Leitungen 336 und 337 und eine der Schwellendioden 334 oder 335 sowie einen der Transistoren 330 und 331 wirksam gemacht wird.

Selbstverständlich ist die Schutzvorrichtung auch

ισ wirksam, wenn außerhalb des gespeisten Geräts, jedoch innerhalb des Bereichs der Transistorschaltung, der Widerstand des Stromkreises erhöht oder dieser Stromkreis unterbrochen wird.

Bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann eine Stromunterbrechung auch dadurch veranlaßt werden, daß die der Leitung 342 (442) zugeleiteten Impulsspannung nicht völlig der Inversion der Spannung an der Leitung 343 (443) entspricht. Unter diesen Umständen ist es möglich, daß entweder die Transistoren 346 und 347 (446 und 447) oder die Transistoren 352 und 353 (452 und 453) zu gleicher Zeit gesperrt sind. Auch eine solche Unterbrechung kann zu unzulässigen Spannungserhöhüngen an den Transistoren Anlaß geben. Im allgemeinen wird die erfindungsgemäße Schaltung jedoch auch in diesem Falle in der beschriebenen Weise verhindern können, daß Transistoren beschädigt werden.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen .

Claims (4)

1 2 Patentansprüche· Konstantstromquelle oder einer Stromquelle mit hohem Innenwiderstand und einem Verbraucher liegt,

1. Schaltungsanordnung zum Schutz der Tran- gegen Überspannung bei Unterbrechung des oder sistoren einer Transistorschaltung, die im Strom- starker Widerstandserhöhung im Stromkreis, mittels kreis zwischen einer Konstantstromquelle oder 5 bei Überspannung ansprechendem elektronischem einer Stromquelle mit hohem Innenwiderstand Steuerorgan.

und einem Verbraucher liegt, gegen Überspannung In einer zwischen einer Konstantstromquelle oder bei Unterbrechung des oder starker Widerstands- einer Stromquelle mit hohem Innenwiderstand und erhöhung im Stromkreis, mittels bei Überspan- einem Verbraucher liegenden Schaltung treten bei nung ansprechendem elektronischem Steuerorgan, io einer Unterbrechung oder bei einer starken Widerdadurch gekennzeichnet, daß der Standserhöhung im Verbraucher starke Spannungs-Eingang der Transistorschaltung (107, 207) von erhöhungen auf, weil die Stromquelle versucht, den dem über eine bistabile Kippschaltung (102, 202) Strom konstant zu halten. Diese Spannungserhöhungesteuerten, bei ungestörtem Betrieb einen gen gefährden die Transistoren der Transistorschalhohen Widerstand aufweisenden, elektronischen 15 tung.

Steuerorgan (Schalter 106, 206) überbrückt ist, Die Abschaltung der Transistorschaltung von der

daß ein Steuereingang der bistabilen Kippschal- Stromquelle ist kein geeignetes Schutzmittel. Da die

tung (102, 202) mit dem Basiskreis zumindest Abschaltung sehr schnell zustande gebracht werden

eines aufgesteuerten Transistors der Transistor- muß, um Beschädigungen zu verhindern, wäre es

schaltung (107, 207) über eine Leitung (103, 203) ao zweckmäßig, diese Abschaltung mittels Transistoren

derart verbunden ist, daß bei Überschreitung eines durchzuführen. Die Abschalttransistoren wären je-

bestimmten Wertes des im Basiskreis fließenden doch der bei der Abschaltung entstehenden starken

Stroms dem Steuereingang eine Spannung solcher Erhöhung der Ausgangsspannung der Stromquelle

Größe und Richtung zugeleitet ist, daß die bi- ausgesetzt und dabei sehr gefährdet,

stabile Kippschaltung (102, 202) umschaltet und aj Es sind mehrere Schaltungsanordnungen bekannt,

das elektronische Steuerorgan (Schalter 106, 206) die bei einer Schaltung, in der ein Verbraucher von

auf einen kleinen Widerstandswert steuert. einer gewöhnlichen Stromquelle gespeist wird, Be-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Schädigungen der Stromquelle, der Schaltapparatur durch gekennzeichnet, daß das elektronische und des Verbrauchers bei Kurzschluß durch Ab-Steuerorgan (Schalter 106, 206) außerdem eine 30 schaltung mittels eines Transistors verhindern kön-Spannungsquelle für eine Kompensationsspannung nen. In bestimmten Ausführungen wird dabei dieser enthält, durch die beim Einsteuern des elektroni- Transistor von einer Kippschaltung gesteuert, die in sehen Steuerorgans auf einen kleinen Widerstands- einer bestimmten Lage den betreffenden Transistor wert die an der Transistorschaltung liegende stromdurchlässig macht. Diese Schaltungen sind je-Spannung bis auf einen innerhalb eines für den 35 doch ungeeignet, um Schaden bei Unterbrechung Transistor oder die Transistoren der Transistor- oder Widerstandserhöhung in einem von einer Konschaltung zulässigen Bereich liegenden Wert stantstrom- oder ähnlichen Quelle gespeisten Verkompensierbar ist. braucher zu verhindern.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Es ist auch eine Schaltung bekannt, die Beschädidurch gekennzeichnet, daß abhängig von einem 40 gungen einer Gleichrichterschaltung durch rück-Einschaltbefehl für den Speisestrom der elektri- fließende Ströme verhindert, indem sie, sobald die sehen Anordnung einem anderen Steuereingahg Ausgangsspannung einen bestimmten Wert überder bistabilen Kippschaltung (102) eine Spannung schreitet, periodisch den Gleichrichterausgang über- oder ein Spannungsimpuls zuleitbar ist, durch die brückt und dabei den Glättungskondensator teilweise bzw. den die Kippschaltung in ihren zweiten Be- 45 entlädt. Auch diese Schaltung ist zur Lösung der bei triebszustand umgeschaltet wird, in dem sie das der Konstantstromversorgung auftretenden Probleelektronische Steuerorgan auf einen hohen Wider- me nicht geeignet.

standswert steuert. Außerdem sind Schaltungsvorrichtungen bekannt,

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- die den Ausgang eines Stromwandlers kurzschließen durch gekennzeichnet, daß sie eine das elektroni- 5° oder mittels eines Kreises mit niedrigem Widerstand sehe Steuerorgan (Schalter 206) steuernde Koinzi- überbrücken, wenn der Sekundärkreis des Stromdenzschaltung (213) aufweist, an deren Steuer- wandlers unterbrochen wird (deutsche Auslegeschrift eingänge eine von der bistabilen Kippschaltung 1145 719)

(202) gelieferte und eine, abhängig vom Ein- Schließlich ist noch eine Schaltung vorgeschlagen schaltbefehl für den Speisestrom der elektrischen 55 worden, bei der ein Verbraucher, dessen Widerstand Anordnung auftretende Spannung gelegt sind, und nicht völlig konstant ist, von einer Konstantspannungsdaß durch die Ausgangsspannung der Koinzidenz- quelle über eine elektronische Regelschaltung, die die schaltung das elektronische Steuerorgan (Schalter Quelle zu einer Konstantstromquelle macht, mit ei-206) lediglich dann auf einen hohen Widerstands- . nem konstanten Strom gespeist ist. Wird der Widerwert steuerbar ist, wenn die abhängig von dem 60 stand des Verbrauchers zu niedrig, so erhält der Einschaltbefehl auftretende Spannung vorhanden Regeltransistor in der Regelschaltung einen zu großen ist und die von der bistabilen Kippschaltung ge- Teil der Ausgangsspannung der Konstantspanmingslieferte Spannung deren zweiten Betriebszustand quelle, wodurch er beschädigt werden kann. Es ist entspricht . deshalb in dem gespeisten Kreis in Reihe mit dem

65 Regeltransistor als Steuerorgan ein steuerbarer Tran-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- sistor vorgesehen, der in diesem Falle den Widerstand

anordnung zum Schutz der Transistoren einer Transi- im gespeisten Kreis erhöht (deutsche Auslegeschrift

storschaltung, die im Stromkreis zwischen einer 1291019).