DE1762662C3 - Mehrstufiges Koppelfeld mit Koppelpunkten aus Halbleiterschaltern - Google Patents

Description

Es ist bereits eine Vielzahl von mehrstufigen Koppelfeldern mit Koppelpunkten aus Halbleitefscr.altern bekannt, die, um einen Verbindungsweg über sie aufzubauen, in ihren leitenden Zustand durch Markierpotentiale und die, um einen Verbindungsweg über sie zu unterbrechen, in ihren sperrenden Zustand durch Absenkung bzw. Unterbrechung des über ihre Kauptstromstrecke fließenden, von einer Batterie gelieferten Betriebsgleichstromes steuerbar sind, vgl. zum Beispie! die USA.-Patentschrift 29 51125. Zum Beispiel die F i g. 2 der USA.-Patentschrift 29 46 855 bzw. die Fig. 3 der USA.-Patentschrifi 29 51 125 zeigt ein derartiges Koppelfeld, bei dem zwischen dem einen Pol der Batterie und den an diesen Pol angeschlossenen Halbleiterschaltern insbesondere in Reihe zu einem ebenfalls hier vorgesehenen Batriebsglcichstrom-Begrenzerelement 15, 16 bzw. 305a, 306a jeweils ein den Aufbau eines Verbindungsweges kontrollierender Kontrollschalter 20 bzw. 301a, 301/? zur Durchschaltung bzw Unterbrechung des über einen aufgebauten Verbindungsweg fließenden Betriebsgleichstromes vorgesehen sind, so daß diese Kontrollschalter in ihrem leitenden Zustand jeweils einem Verbindungsweg aus der Vielzahl der durch ihre Kontrolle aufbaubaren Verbindungswege zugeordnet sind. Ähnlich ist das in der USA.-Patentschrift 30 55 982, F i g. 2 beschriebene Koppelfeld aufgebaut, vgl. dort insbesondere Spalte 4, Zeile 49 bis 74.

Es sind auch mehrstufige Koppelfelder mit Koppelpunkten aus mindestens eine Steuerelektrode aufweisenden Halbleiterschaltern, nämlich aus Thyristoren, bekannt, die, um einen Verbindungsweg über sie aufzubauen, in ihren leitenden Zustand duich an eine Steuerelektrode gelegte Markierpotentialc und die. um einen 5S Verbindungsweg über sie zu unterbrechen, in ihren sperrenden Zustand durch Absenkung bzw. Unterbrechung des über ihre Hauptstromstrecke fließenden, von einer Batterie gelieferten Betriebsgleiehstromes steuerbar sind, vgl. DT-AS 12 00 375. F i g. 5 und DT-AS <«> 11 73 542, F i g. 5. Bei diesen letztgenannten Koppelfeldern ist zwischen dem mit einem Betriebsgleichstrom-Begrenzerelement ö"¹ versehenen Pol der Batterie und dem an diesen Pol angeschlossenen Halbleiterschalter 1 jeweils ein den Aufbau eines Verbindungsweges kon- <>? trollierender Vcrbindungswegschaltcr S zur Durchschaltung bzw. Absenkung bzw. Unterbrechung des über einen aufgebauten Verbindungsweg fließenden Betriebsgleiehstromes vorgesehen, so daß dieser Verbindungswegschalter S in seinem leitenden Zustand jeweils einem Verbindungsweg aus der Vielzahl der durch ihre Kontrolle aufbaubaren Verbindungswege zugeordnet ist.

Eine besondere Schwierigkeit bei mehrstufigen Koppelfeldern mit Koppelpunkten aus Halbleiterschaltern ergibt sich durch den sogenannten Rate-Effekt. Dieser Effekt besteht bei solchen Halbleiterschaltern darin, daß sie, wenn an ihnen extrem steile Spannungsimpulse wirksam werden, bereits bei verhältnismäßig niedrigen Spannungen dieser Impulse in den leitenden Zustand gesteuert werden, während sie bei langsam ansteigenden Spannungsimpulsen erst durch höhere Spannungen der impulse in den leitenden Zustand gesteuert werden. Der Rate-Effekt ist bei solchen Koppelfeldern also ganz besonders deswegen störend, weil Spannungsimpulse mit relativ geringer Amplitude, aber mit sehr hoher Flankensteilheit die Halbleiterschalter leicht in den leitenden Zustand steuern und damit Fehlverbindungen durch das Koppelfeld herstellen körinen.

Um diese durch den Rate-Effekt bedingten Siörungen in einem solchen mehrstufigen Koppelfeld zu vermeiden, sorgte man dafür, daß sie über den Halbleiterschaltern wirksamen Spannungsimpulse nur langsam ansteigen, vgl. die bereits obengenannte USA.-Patentschrift 30 55 982, Spalte 4, Zeile 52 bis 57 und die DT-AS 11 67 398, was durch Impulsflanken verflachende Maßnahmen, also z. B. durch Kondensatoren oder RC-GWeder erreicht werden kann.

Es hat sich nun gezeigt, daß dieser Rate-Effekt bei Halbleiterschaltern, welche eine Steuerelektrode aufweisen, also insbesondere bei Thyristoren und gesteuerten Fünfschichtdioden, besonders störend ist.

Die Aufgabe der Erfindung ist, gerade bei einem mehrstufigen Koppelfeld mit Koppelpunktkontakten aus mindestens eine Steuerelektrode aufweisenden Halbleiterschaltern, insbesondere aus Thyristoren, die störenden Auswirkungen des Rate-Effektes zu vermeiden, ohne Impulsflanken verflachende Maßnahmen vorzusehen, also selbst extrem steile Spannungsimpulse zum Aufbau einer Verbindung durch das mehrstufige Koppelfeld zuzulassen. Durch die erfindungsgemäße Maßnahme ist es daher möglich, innerhalb einer besonders kurzen Zeit einen Verbindungsweg durch das mehrstufige Koppelfeld aufzubauen und zugleich die sonst vorhandenen, durch den Rate-Effekt bedingten störenden Auswirkungen zumindest weitgehend zu vermeiden, insbesondere Falschverbindungen zu veihindern.

Die Erfindung betrifft ein mehrstufiges Koppelfeld mit Koppelpunkten aus mindestens eine Steuerelektrode aufweisenden Halbleiterschaltern, insbesondere aus Thyristoren, die, um einen Verbindungsweg über sie aufzubauen, in ihren leitenden Zustand durch an eine Steuerelektrode gelegte Markierungspotentiale und die. um einen Verbindungsweg über sie zu unterbrechen, in ihren sperrenden Zustand durch Absenkung bzw. Unterbrechung des über ihre Hauptstronisirecke Iließenden, von einer Batterie gelieferten Betriebsgleiehstromes steuerbar sind, in welchem zwischen dem einen Pol der Batterie und den an diesen Pol angeschlossenen Halbleitcrschaltern jeweils ein Betricbsgleichstrom-Bcgrenzerelement zusammen mit einem den Aufbau des Verbindungsweges kontrollierenden Kontrollschalter zur Durchschaltung bzw. Absenkung bzw. Unterbrechung des über einen aufgebauten Verbindungsweg fließenden Betriebsgleiehstromes vorge-

sehen ist, so daß dieser Kontrollschalter in seinem leitenden Zustand jeweils einem Verbindungsweg aus der Vielzahl der durch ihre Kontrolle aufbaubaren Verbindungswege zugeordnet ist.

Das cnindungsgcmäße Koppelfeld ist dadurch gekennzeichnet, daß einerseits ein einem aufzubauenden oder zu unterbrechenden Verbindungsweg zugeordneter Kontrollschalter und/oder diesem Verbindungsweg zugeordnete Halbleiterschalter zum Aufbau oder zur Unterbrechung dieses Verbindungsweges so schnell geschaltet werden, daß zwar zumindest ein Teil nichtmarkierter und nichtbclegter Halbleiterschalter, welche sowohl an diesen Verbindungsweg als auch an nichtbelcgte Zwis'.henleitungen angeschlossen sind, auf (»rund des Rate-Effektes leitend werden, daß gleichzeitig andererseits noch nicht einem Verbindungsweg zugeordnete Kontrollschalter in den sperrenden Zustand gesteuert sind, so daß die erwähnten, auf Grund des Rate-Effektes leitend gewordenen Halbleiterschalter umgehend wieder nichtleitend werden.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist die Batterie jeweils über eine Drossel mit jenen zwischen zwei Halblciterschaltern liegenden Einspeisezwischenleitungen verbunden, in welche der für die in den leitenden Zustand gesteuerten Halbleiterschalter erforderliche Betriebsgleichstrom eingespeist wird, falls über sie ein Verbindungsweg aufgebaut ist, so daß sich dann dieser eingespeiste Strom in ihr verzweigt und jeweils durch einen Teil des Verbindungsweges zu einem Koppelfeldanschluß als Betriebsgleichstrom von Halbleiterschaltern fließt, welche im jeweiligen Teil des Verbindungsweges liegen. Hierbei können die Kontrollschalter jeweils bei diesen Einspeisezwischenleitungcn oder individuell bei den Koppelfeldanschlüssen vorgesehen sein, wie auch bei den anderen Weiterbildungen der Erfindung.

Vorteilhafterweise kann der Kontrollschalter ein Halbleiter mit einer Steuerelektrode sein, in welche zur Steuerung in seinen leitenden Zustand ein solcher Gleichstrom eingespeist wird, durch den dieser Kontrollschaltcr eine Konstantstromquelle mit sehr hohem Wechselstromwiderstand seiner Hauptstromsirecke darstellt.

Es kann auch ein Kontrollschaltcr jeweils durch einen Thyristor gebildet sein, welcher zur Verflachung des Spannungsanstieges auf ihn einwirkender steiler Impulse durch einen Kondensator überbrückt ist.

Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, daß jeweils bei der Einspeisezwischenleitung eine Begrcnzerschaltung angeschlossen ist, welche insbesondere zur Begrenzung des Wertes des Potentials dieser Einspeise Zwischenleitung auf einen vorgegebenen Bereich bzw. zur Begrenzung von durch die Drossel infolge Stromänderungen hervorgerufenen Spannungsspitzen geeignet ist. welche sonst wegen des Rate-Effektes Störungen verursachen könnten. Außerdem ist bei dieser Ausbildung möglich den zwischen der Einspeisezwischenleitung und dem ersten Koppelfeldanschluß liegenden ersten Verbindungswegteil vor dem Durchschalten des zwischen der Einspeisezwischenieitung und dem >.weitcn Koppelfeldanschluß liegenden zweiten Verbindungswegteiles durchzuschalten, ohne daß der erste Verbindungswegteii bei der Durchschaltung des zweiten Verbindungswegteiles durch von der Drossel infoige Stromänderungen hervorgerufenen Spannungsspuzen wieder unterbrochen wird. Bei dieser Ausbildung kann auch vorgesehen sein, daß jeweils bei einem Kopnelfeidanschluß eine an einer Vorspannung liegende Diode mit solcher Polung angeschlossen ist, daß durch sie die Spannungsspitzen nur positiver oder nur negativer Polarität bei den Wechselspannungen begrenzt werden, welche auf dem zum betreffenden Koppelfeld-

S anschluß gehörenden Verbindungsweg auftreten, hingegen Spannungsspitzen mit entgegengesetzter Polarität, welche bei diesen Wechselspannungen auftreten, von der jeweils bei der Drossel angebrachten Bcgrenzerschaltung begrenzt werden. Bei dieser Ausgestaltung wird mit verhältnismäßig wenigen Dioden bzw. Bcgrenzerschaltungen erreicht, daß auch durch diese Dioden im Koppelfeld die Spannungsspitzen der in einem Verbindungsweg auftretenden Wechselspannungen bzw. die Stromspitzen des zugehörigen Wech-

ls selstromcs soweit begrenzbar sind, daß durch den Rate-Effekt bedingte Störungen eingeschränkt sind und/oder daß der genannte Wechselstrom niemals den für die Halbleiterschalter erforderlichen Betriebsgleichstrom übermäßig stark kompensiert, wodurch das ungewollte Unterbrechen eines Verbindungsweges durch einen zu großen Wechselstrom verhindert wird.

Die Erfindung wird an Hand von Figuren näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Verbindungsweg durch ein Erfindungsgemäßes mehrstufiges Koppelfeld;

F i g. 2 zeigt eine besondere Ausbildung einer beim erfin^ungsgemäßcn Koppelfeld anwendbaren Begrenzerschaltung;

F i g. 3 zeigt eine von der in F i g. 1 gezeigten Ausbildung abweichende Ausbildung der an die Einspeisezwischenleitung angeschlossenen Elemente.

Bei dem in F i g. 1 gezeigten Verbindungsweg durch das mehrstufige Koppelfeld sind, abgesehen von dem Ha!b!?'ierschalter K2x und K3x nur die Halbleiterschalter Ki. K2, KX KV, Kl und K3' gezeigt, welche zu dem zwischen den Koppelfeldanschlüssen Tv und Ty aufgebauten Verbindungsweg gehören. Die übrigen Halbleiterschalter dieses Koppelfeldes sind nur durch Vielfachzeichen angedeutet. Die Steuerelektroden der Halbleiterschalter sind der Übersichtlichkeit halber in diese Figur nicht eingetragen. Diese Steuerelcktroden und ein Verfahren zur Erzeugung der in sie eingespeisten Ströme werden z. B. in der DT-AS 12 00 375. vgl. F i g. 6. angegeben. Wie bereits oben erwähnt, kann es sich bei diesen Halbleiterschaltern insbesondere um Thyristoren oder gesteuerte Fünfschichtdioden handeln, welche, wie sich zeigte, besonders empfindlich hinsichtlich des Rate-Effektes sind.

Um einen Verbindungsweg über diese Halbleiterschalter aufzubauen, werden diese in ihren leitenden Zustand durch an eine Steuerelektrode gelegte Markierpotentiale und. um einen Verbindungsweg über sie zu unterbrechen, in ihren sperrenden Zustand durch Absenkung bzw. Unterbrechung des über ihre Hauptstromstrecke fließenden, von einer Batterie B gelieferten Betriebsgleichstromes gesteuert.

Es sind zwischen dem einen Pol der Batterie B und der an diesen Pol angeschlossenen Halbleiterschaltern jeweils ein Betriebsgleichstrom-Begrenzerelement.

nämlich die Widerstände Rx, Ry bzw. Rx ', Ry' zusammen mit einem Kontrollschalter Sx, Sy bzw. Sx', Sy' vorgesehen, welche den Aufbau eines Verbindungsweges kontrollieren, indem sie den über einen aufgebauten Verbindungsweg fließenden Betriebsgleichstrom durchschalten bzw absenken bzw. unterbrechen. Falls das Betriebsgleichstrom-Begrenzerelement, vgl. die Widerstände Rz in F i g. 3. jeweils am anderen Pol der Batterie B vorgesehen sind, dann dient der in der

F ι g. 3 angegebene Schalter S/ als ein solcher Kontrollschalter. Wenn, wie in F i g. 1 angegeben, das Betricbsgleichstrom-Begrcnzerelement jeweils bei dem dem Koppelfeldanschluß 7\ bzw. T) zugewandten Pol der Batterie B vorgesehen ist, so dienen also die in F i g. 1 angegebenen .Schalter Sx, Sy bzw. Sx ', Sy' als solche Kontrollschalter. Es können übrigens auch zusätzlich zwischen dem nicht mit einem Betriebsglciehstrom-Begrenz.crclement versehenen Pol der Batterie ü und den an diesem Pol angeschlossenen Halbleiterschaltern jeweils weitere Hilfskontrollschalter zur Durchschaltung bzw. Absenkung bzw. Unterbrechung des über einen aufgebauten Verbindungsweg fließenden Betriebsgleichstroms vorgesehen sein, wodurch insbesondere eine weitere Möglichkeit zur Unterbrechung eines Verbindungsweges mittels eines einzigen, zentral im Koppelfeld liegenden Hilfskonlrollschalter bzw. durch bei den Koppelfeldanschlüssen liegende Hilfskontrollschalter gegeben ist.

Die im erfindungsgemäßen Koppelfeld bei dem mit dem Betriebsgleichstrom-Begrenzerelement versehenen Pol der Batterie vorgesehenen Kontrollschalter sind in ihrem leitenden Zustand jeweils einem Verbindungsweg aus der Vielzahl der durch ihre Kontrolle aufbaubaren Verbindungswege zugeordnet.

Die nicht markierten, zwischen dem Verbindungsweg und den belegten Zwischenleitungen liegenden Halbleiterschalter sind im allgemeinen kaum empfindlich hinsichtlich des Rate-Effektes, wie sich gezeigt hat. Es treten also kaum durch den Rate-Effekt bedingte Perverbindungen zwischen dem aufzubauenden, markierten Verbindungsweg und einem bereits aufgebauten Verbindungsweg auf. Es hai sich aber gezeigt, daß jene zwischen dem markierten, aufzubauenden Verbindungsweg und nichtbelegten Zwischenleitungen liegenden Halbleiterschalter besonders rateeffektempfindlich sind, und zwar besonders jene, deren einer Anschluß ihrer Hauptstromstrecke, mit dem sie an den Verbindungsweg angeschlossen sind, in Richtung zu dem nicht mit einem Betriebsgleichstrom-Begrenzerelement versehenen Pol. und deren anderer Anschluß in Richtung zu dem mit einem Betriebsgleichstrom-Begrenzerelement versehenen Pol der Batterie liegt, während solche Halbleiterschalter, deren Anschlüsse jeweils in umgekehrter Richtung liegen, im allgemeinen weniger empfindlich sind. Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung der Betriebsgleichstrom-Begrenzerelemente des Koppelfeldes ist also der Halbleiterschalter K2x besonders rateeffektempfindlich. während der Halbleiterschalter Ov weniger rateeffektempfindlich empfindlich ist, falls die Zwischenleitungen Zx und ZSa- nicht belegt sind. Die Halbleiterschalter K2x und KZx sind aber beide wenig rateeffektempfindlich empfindlich, wenn die Zwischenleitungen Zx und ZSa belegt sind. Die durch den Rate-Effekt bedingten Störungen wirken sich, wenn die erfindungsgemäßen Maßnahmen nicht vorgesehen sind, also insbesondere durch das Auftreten von Gabelverbindungen aus, welche eine Auffächerung des Verbindungsweges in Richtung zu dem mit Betriebsgleichstrom-Begrenzerelementen versehenen Pol der Batterie darstellen.

Aus diesem Grunde ist erfindungsgemäß ebenfalls vorgesehen, daß gleichzeitig mit der Steuerung der Kontrollschalter in den leitenden Zustand noch nicht einem Verbindungsweg zugeordnete Kontrollschalter in den sperrenden Zustand gesteuert sind, so daß die erwähnten, auf Grund des Rate-Effektes leitend gewordenen Halbleiterschalter, da sie vom zugehörigen Pol der Batterie B nunmehr getrennt sind, umgehend wieder nichtleitend werden. Ganz entsprechend sind die Verhältnisse bei der in F i g. 3 gezeigten Anordnung der Betriebsglcichstrom-Begrenzerelcmente Rz. Hier s tritt eine Auffächerung in Richtung zu den Einspeisezwischcnleitungen auf, während bei dem in F i g. 1 gezeigten Koppelfeld eine Auffächerung in Richtung zu den Koppelfeldanschlüssen auftritt, wenn das Koppelfeld nicht gemäß der Erfindung aufgebaut und betrieben ist.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme werden also vorteilhafterweise unnötige Belegungen von Halbleiterschaltern und von Zwischenleitungen sowie insbesondere solche Falschverbindungen weitgehend vermieden, welche bei einer in F i g. 3 gezeigten Anordnung der Betriebsgleichstrom-Begrenzerelemente unnötigerweise über parallelgeschaltete Zwischenleitungen führen oder welche bei einer in F' i g. 1 gezeigten Anordnung dieser Elemente eine simultane Verbindung einer Vielzahl von Koppelfeldanschlüssen sein würden, indem von dem markierten, aufzubauenden Verbindungsweg abzweigende Verbindungswege zu an sich nicht zu verbindenden Einspeisezwischenleitungen bzw. Koppelfeldanschlüssen weitgehend vermieden werden. Dieser Vorteil wird dabei sogar erreicht, obwohl der Rate-Effekt selbst nicht verhindert ist, indem wie bei den bekannten Koppelfeldern nur ein langsamer Aufbau eines Verbindungsweges zugelassen wird. Durch diese weitgehende Vermeidung von Belegungen nichtmarkierter Halbleiterschalter wird außerdem erreicht, daß trotz des hier besonders schnellen Aufbaues des Verbindungsweges nur relativ wenige Halbleiterschalter des Koppelfeldes leitend bleiben. Bei dem erfindungsgemäßen Koppelfeld ist es also möglich, mit besonders steilen Spannungsimpulsen, also innerhalb einer besonders kurzen Zeitspanne, einen Verbindungsweg aufzubauen, indem an sich das Auftreten des Rate-Effektes zwar nicht verhindert wird, aber die störenden Auswirkungen dieses Effektes, nämlich fehlerhafte Belegungen von Halbleiterschaltern und von Zwischenieitungen zumindest weitgehend vermieden sind.

Durch eine bereits erwähnte besondere Art der Einspeisung des Betriebsgleichstromes, nämlich über die zwischen zwei Halbleiterschaltern liegende Einspeise-Zwischenleitung ZB, und durch die Aufzweigung de; hier eingespeisten Stromes in die beiden Teile des Verbindungsweges /Cl, K2, K3 und K\', K2', A3' wird vorteilhafterweise außerdem erreicht, daß jeder Koppelfeldanschluß Tx, Ty gleichartig aufgebaut wird, unab hängig davon, ob er jeweils einem rufenden Teilnehmei oder einem gerufenen Teilnehmer zugeordnet ist. Es is nämlich dann nicht nötig, daß Batterien bei Teilneh meranschlüssen vorgesehen werden, deren Polung je weils abhängig davon ist, ob es sich um einen rufender oder um einen gerufenen Teilnehmer handelt, um da; Fließen des Betriebsgleichstromes zu gewährleisten Diese bei den Koppelfeldanschlüssen anzubringendet Batterien sind insbesondere dann sehr unerwünscht wenn die Hauptstromstrecke der Halbleiterschalter un symmetrisch aufgebaut ist, so daß diese Halbleiter schalter einen Betriebsgleichstrom nicht nur einer be stimmten Mindestgröße, sondern gleichzeitig aucl einer bestimmten Polarität zu ihrem Verbleib im leiten den Zustand benötigen.

Dadurch, daß die erfindungsgemäß vorzusehendei Kontrollschalter wie der in F i g. 3 angegebene Kon trollschalter Sz mit entsprechender Anordnung der Be triebsgleichstrom-Begrenzerelemente bei diesen Ein

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Speisezwischenleitungen ZB vorgesehen sind, wird vorteilhafterweise erreicht, daß pro Verbindungsweg nur dieser einzige Kontrollschalter vorgesehen zu sein braucht. Die in F i g. 1 gezeigten, bei den Koppclfeldanschlüssen liegenden Schalter Sx, Sy bzw. Sx', Sy' können dann auch weggelassen werden. Zum Aufbau eines Verbindungsweges werden die zugeordneten Halbleiterschalter Ki, K2, A3, Ki'. KT. K3' in den leitenden Zustand gesteuert, indem Markierpotentiale an deren Steuerelektroden gelegt werden; außerdem wird dabei der zugeordnete Kontrollschalter Sz in den leitenden Zustand gesteuert. Der in F i g. 3 gezeigte Kondensator Cz dient zur Überbrückung das Betriebsgleichstrom-Begrenzerelement Rz für die über den Verbindungsweg fließenden Nutzwechselströme. Es sind hier für beide Verbindungswegteile jeweils ein individuelles Betriebsgleichstrom-Begrenzerelement Rz vorgesehen, da bei Vorsehung nur eines einzigen Elementes unter Weglassung des Kondensators Cz in dem ersten Verbindungswegteil der Betriebsgleichstrom mit Undefinierter, anderer Stärke fließen würde als im /weiten Verbindungswegteil, bedingt durch die statistische Streuung sowohl der Widerstände der zu den leitenden Zustand gesteuerten Halbleiterschalter und als auch der der Koppelfeldanschlüsse. Werden hier trotzdem zusätzlich bei den Koppelfeldanschlüssen Hilfskontrollschalter Sx, Sy bzw. Sx', Sy' vorgesehen, dann können letztere insbesondere von den Teilnehmern direkt statt über eine zentrale Steuereinrichtung (Markierer) bedient werden und zwar insbesondere zur Unterbrechung eines über sie führenden Verbindungsweges. Der Kontrollschalter Sz innerhalb des in F i g. 3 gezeigten Dreipols Sz' kann vorteilhafterweise auch durch einen vorgeschlagenen Doppelkollektor-Transistor ersetzt werden.

Vorteilhafterweise können aber die Verbindungswegschalter jeweils auch bei einem Koppelfeldanschluß Tx, Ty bei entsprechender Anordnung der Betriebsgleichstrom-Begrenzerelemente vorgesehen sein, indem die in F i g. 1 gezeigten Kontrollschalter Sx, Sy bzw. Sx', Sy' statt des Kontrollschalters Sz vorgesehen werden. Bei dieser Weiterbildung ist es vorteilhafterweise möglich, die Kontrollschalter von den Teilnehmern bzw. von deren Teilnehmerapparaten direkt bedienen zu lassen, um den Verbindungsweg zu unterbrechen, ohne daß zu dieser Unterbrechung eine zentrale Steuerungsanlage des Koppelfeldes, welche dann die Steuerung der Halbleiterschalter und der Kontrollschalter überwachen, in Anspruch genommen werden muß. Auch bei dieser in F i g. 1 gezeigten Anordnung kann insbesondere zur Betriebsgleichstromunterbrechung auch zusätzlich ein in F i g. 3 gezeigter Hilfskontrollschalter .Sx vorgesehen werden.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Weiterbildung ist es möglich, die Kontrollschalter jeweils in Reihe oder parallel zu der Sekundärwicklung IVx, Wy des dem zugehörigen Koppelfeldanschluß Tx, Ty zugeordneten Transformators zu legen. Liegt der Kontrollschalter jeweils in Reihe zur Sekundärwicklung, dann wird letztere auch vom Betriebsgleichstrom durchflossen, so daß hier der Transformator eine gewisse Vormagnetisierung aufweist, welche bei der Dimensionierung dieses Transformators mit ausgenutzt werden kann. Liegt dieser Kontrollschalter jedoch parallel zur Sekundärwicklung, so wird letztere nicht vom Betriebsgleichstrom durchflossen, was ebenfalls bei der Dimensionierung des zugehörigen Transformators mit ausgenutzt werden kann. Besonders im letzteren Fall und auch bei der in F i g. 3 gezeigten Anordnung ist als eine besondere Ausgestaltung noch vorgesehen, d;iß dieser Kontrollschalter ein Halbleiter mit Steuerelektrode ist, in welche zur Steuerung in seinen leitenden Zustand ein sol-

s eher Gleichstrom eingespeist wird, durch den er eine Stromkonstantquelle mit sehr hohen Wechselstromwiderstand seiner Hauptstromstrecke ist. Aul diese Weise wird die Energie der zwischen den Koppelfeldanschlüssen Tx, Ty zu übertragenden Wechselspannung

ίο durch die Verbindungswegschalter vorteilhafterweise nur äußerst wenig gedämpft. Insbesondere kann bei der in F i g. 3 gezeigten Anordnung dann auch die Spule D entfallen, indem diese Spule zusammen mit einen keiner Konstantslromquelle entsprechenden Kontrollschalter Sz dann ersetzt ist durch einen einer Konstantstromquelle entsprechenden Kontrollschalter Sz.

Bei einer Weiterbildung ist ein Kontrollschalter, z. B. Sx, jeweils durch einen Thyristor gebildet. Besonders wenn dieser gemäß F i g. 1 bei einem Koppelfcldanschluß liegt, kann er zusätzlich insbesondere zu Verflachung des Spannungsanstieges auf ihn einwirkender steiler Impulse durch einen Kondensator Cx überbrückt sein, so daß auch dieser Kontrollschalter selbst, bedingt durch den Rate-Effekt, kaum mehr in uner-

2s wünschter Weise in seinen leitenden Zustand gesteuert werden kann. Außerdem gestattet ein durch eine Thyristor gebildeter Konlrollschalter, an ihm hochohmig eine Besetztkontrolle durchzuführen. Der Kondensator Cx bewirkt außerdem vor allem, dzß die Energie der zu

yo übertragenden Wechselspannung kaum mehr durch den ohmschen Widerstand des zugehörigen Kontrollschalters gedämpft wird.

Bei einer Ausgestaltung dieser zuletzt beschriebenen Weiterbildung wird der überbrückende Kondensator

3S Cx über einen jeweils zugehörigen Ladewiderstand Dx im nichtleitenden Zustand des den zugehörigen Kontrollschalter Sx bildenden Thyristors auf eine Spannung Vl aufgeladen, welche eine in Durchlaßrichtung wirkende Vorspannung für diesen Thyristor ist. Durch dicse Maßnahme wird ein Schutz der dem überbrückenden Kondensator benachbarter Halbleiterschalter, z. B. Ki, erreicht, insbesondere weil wegen dieser Vorspannung Vl bei plötzlichem Leitendwerden eines solchen Halbleiterschalters ein diesen Halbleiterschalter zerstörender Stromstoß vermieden werden kann.

Bei einer anderen Weiterbildung ist vorgesehen, daß der für einen durchgeschalteten Vorbindungsweg erforderliche Betriebsgleichstrom, wie bereits beschrieben jeweils in eine Einspeisezwischenleitung ZB über ein

Eleme-.it mit hohem Wechselstromwiderstand, insbesondere über eine Drossel D mitlels einer Batterie £ eingespeist wird und daß jeweils bei diesen Einspeise Zwischenleitungen ZB eine Begrenzerschaltung ZP an geschlossen ist, welche den Wert des Potentials diesel Zwischenleitung auf einen vorgegebenen Bereich be grenzt und insbesondere zur Begrenzung von durch die Drossel D infolge von Änderungen des die Drosse durchfließenden Stromes hervorgerufenen Spannungs spitzen dient. Diese Begrenzerschaltung ZP kann, wi<

in Fi g. 1 gezeigt, aus einer mit Hilfe der Spannungs quelle V2 vorgespannten Z-Diode DB aufgebaut sein Wie in F i g. 2 gezeigt ist, kann diese Diodenschaltun; ZP auch durch zwei antiparallelgeschaltete, mit Vor spannungen versehene Dioden aufgebaut sein. Diesi

Ersetzbarkeit einer vorgespannten Z-Diode durch zwe vorgespannte, antiparallelgeschakete Dioden ist bishe nicht bekannt und hat selbstständige Bedeutung.
Diese Begrenzerschaltung ZPhat noch mehrere Auf

gaben. Insbesondere dient sie z. Ii. bei Unterbrechung eines aufgebauten Verbindungsweges /in begrenzung von durch das Element D infolge Stroniiindcrung hervorgerufenen Spamiungsspitzcn, welche nicht nur. weil sie oft auch sehr steil sind, den Rate-Effekt bewirken könnten, sondern auch zunächst insbesondere die dem Kleinem D benachbarten Halbleiterschalter KX AG' wieder in den leitenden Zustand steuern könnten. Diese Bcgren/ersehaltung ZP verhindert vorteilhafterweise aber auch, wenn zunächst vom Koppclfeldanschluß Tx über clic Halbleiterschalter Ki, K2, K3 dieser erste Teil des Verbindungsweges vor dem Aufbau des zweiten Teiles des Verbindungsweges über die Halbleiterschalter Ki', K2', K3' aufgebaut ist, daß der erste Verbindungswegteil wieder unterbrochen wird, sobald der is /weite Verbindungswegteil markiert und durchgeschaltet wird. Sobald nämlich der Betriebsgleichstrom durch diesen zweiten Verbindungswegteil zu fließen beginnt, ändert sich das Potential auf der Zwischenleitung ZB wegen der Drossel D sehr rasch, was ohne Begrenzerschaltung ZP zu einer zu starken Absenkung des Betriebsgleichstromes für die Halbleiterschalter Ki. K2. K3 und daher zu deren Steuerung in den nichtleitenden Zustand führen könnte.

Außerdem begrenzt die Begrenzerschaltung ZP einen über den Verbindungsweg /u übertragende Wechselspannung bzw. Wechselst π > .. so daß sie auch dazu beiträgt, daß der Verbindungsweg nicht durch eine zu hohe Wechselspannung bzw. zu hohen Wechselstrom unterbrochen wird. Diese Begrcnzerschaltung ZP kann vorteilhafterweise ferner dazu dienen, daß bei gleichzeitiger Steuerung sämtlicher dem aufzubauenden Verbindungsweg zugeordneter Halbleiterschalter in den leitenden Zustand ein ausreichend hoher Betriebsgleichslrom für diese Halbleiterschalter ohne zeitliche Verzögerung zu fließen beginnt, während ohne die Begrenzcrschaltung wegen der Eigeninduktivität der Drossel D der Betricbsgleichstrom nur mil einer gewissen zeitlichen Verzögerung zu fließen beginnt. Vorteilhafterweise kann dann auch die Dauer der Markierung der zu einem aufzubauenden Verbindung;; weg gehörenden Schalter besonders kurz gewählt werden. Auf diese Weise ist es möglich, den Vorteil, daß die Halbleiterschalter sehr rasch in dun leitenden Zustand gesteuert werden dürlen, mit dem Vorteil zu verknüpfen, daß der Betriebsgleichstrom praktisch sofort in voller Höhe zu fließen beginnt und daß kurze Markicrungsdauern möglich sind.

Bei der letzgenannten Ausgestaltung ist außerdem jeweils bei einem Koppelfeldanschluß Tx, Ty eine an einer Vorspannung Vl liegende Diode Da, Dy mit solcher Polung anschließbar, daß durch diese Diode die Spannungsspitzen nur positiver oder nur negativer Polarität bei den Wechselspannungen begrenzt werden, welche auf dem zum betreffenden KoppelfeldanschluiJ gehörenden Verbindungsweg auftreten und daß hingegen Spannungsspitzen mit entgegengesetzter Polarität, welche bei diesen Wechselspannungen auftreten, von der jeweils bei der Drossel D angebrachten Begrenzerschaltung ZP begrenzt werden. Wegen der Dioden Dx bzw. Dy und der damit verbundenen Begrenzung der Wechselspannungen kann zusätzlich der im Verbindungsweg auftretende Wechselstrom hinsichtlich der ihnen jeweils benachbarten Halbleiterschalter Ki, K2, K3 bzw. KV, K2', Ky so begrenzt werden, daß ein Verbindungsweg niemals unbeabsichtigter Weise wegen zu starker Absenkung von durch diese benachbarten Halbleiterschalter fließenden Strömen unterbrochen wird. Diese Dioden Dx bzw. Dy können gleichzeitig auch als die oben angegebenen Ladewiderständc der überbrückenden Kondensatoren Cx, Cy dienen. Diese Dioden Dx, Dy können außerdem unerwünscht steile und hohe Impulse, welche insbesondere bei Wackelkontakten und ähnlichen fehlerhaften Eigenschaften von Halbleiterschaltern entstehen, so weit begrenzen, daß diese Impulse weder Bauteile des Koppelfeldes zerstören noch in unerwünschter Weise durch den Rate-Effekt bedingte Störungen auslösen können.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (19)

Patentansprüche:

1. Mehrstufiges Koppelfeld mit Koppelpunkten aus mindestens eine Steuerelektrode aufweisenden Halbleiterschaltern, insbesondere aus Thyristoren, die, um einen Verbindungsweg über sie aufzubauen, in ihren leitenden Zustand durch an eine Steuerelektrode gelegte Markierungspotentiale und die, um einen Verbindungsweg über sie zu unterbrechen, in ihren sperrenden Zustand durch Absenkung bzw. Unterbrechung des über ihre Hauptstromstrecke fließenden, von einer Batterie gelieferten Betriebsgleichstromes steuerbar sind, in welchem zwischen dem einen Pol der Batterie und den an diesen Pol angeschlossenen Halbleiterschaltern jeweils ein Betreibsgleichstrom-BegrenzereJement zusammen mit einem den Aufbau des Verbindungsweges kontrollierenden Kontrollschalter zur Durchschaltung bzw. Absenkung bzw. Unterbrechung des über einen aufgebauten Verbindungsweg fließenden Betriebsgleichstromes vorgesehen ist, so daß dieser Kontrollschalter in seinem leitenden Zustand jeweils einem Verbindungsweg aus der Vielzahl der durch ihre Kontrolle aufbaubaren Verbindungswege zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits ein einem aufzubauenden oder zu untersuchenden Verbindungsweg zugeordneter Kontrollschalter (Sx, Sy bzw. 5a', Sy' bzw. Sz) und/oder diesem Verbindungsweg zugeordnete Halbleiterschalter (Ki, K2, K3, KW KT. K3') zum Aufbau oder zur Unterbrechung dieses Verbindungsweges so schnell geschaltet werden, daß zwar zumindest ein Teil nichtmarkierter und nichtbelegter Halbleiterschalter (K2x), weiche sowohl an diesen Verbindungsweg als auch an nichtbelegte Zwischenleitungen (Zx) angeschlossen sind, auf Grund des Rate-Effektes leitend werden, daß gleichzeitig andererseits noch nicht einem Verbindungsweg zugeordnete Kontrollschalter in den sperrenden Zustand gesteuert sind, so daß die erwähnten, auf Grund des Rate-Effektes leitend gewordenen Halbleiterschalter (K2x) umgehend wieder nichtleitend werden.

2. Koppelfeld nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (B) jeweils über ein Element mit hohem Wechselstromwiderstand, insbesondere über eine Drossel (D), mit jenen zwischen zwei Halbleiterschaltern (K3, K3') liegenden Einspeisezwischenleitungen (ZB) verbunden ist, in welehe der für die in den leitenden Zustand gesteuerten Halbleiterschalter erforderlichen Betriebsgleichstrom eingespeist wird, falls über sie (ZB) ein Verbindungsweg aufgebaut ist, so daß sich dann dieser eingespeiste Strom in ihr (ZB) verzweigt und jeweils durch einen Teil des Verbindungsweges (K3, Kl, K\ bzw. Κ3·, K2', Ki')zu einem Koppelfeldanschluß als Betriebsgleichstrom von den Halbleiterschaltern fließt, welche im jeweiligen Teil des Verbindungsweges liegen. <>o

3. Koppelfeld nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollschalter (Sz) jeweils bei diesen Einspeisezwischenleitungen (ZB) vorgesehen sind.

4. Koppelfeld nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollschalter (Sx, Sy bzw. Sx', Sy') jeweils bei einem Koppelfeldanschluß (Tx, Ty) vorgesehen sind.

5 Koppelfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollschalter (Sx, Sy) jeweils in Reihe zu einer Sekundärwicklung (Wx, Wy) eines dem zugehörigen Koppelfeldanschluß (Tx, Ty) zugeordneten Transformators liegen.

6. Koppelfeld nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrollschalter (Sx', Sy') jeweils parallel zu einer Sekundärwicklung (Wx, Wy) eines dem zugehörigen Koppelfeldanschluß (Tx, Ty) zugeordneten Transformators liegen.

7. Koppelfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kontrollschalter (Sx', Sy')'Halbleiter mit mindestens einer Steuerelektrode sind.

8. Koppelfeld nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß über diese Steuerelektroden zur Steuerung der Halbleiter in deren leitenden Zustand jeweils ein solcher Gleichstrom eingespeist wird, daß diese Halbleiter während ihrer Schließung Konstantstromquellen mit hohem Wechselstromwiderstand ihrer Hauptstromstrecken sind.

9. Koppelfeld nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Element mit hohem Wechselstromwiderstand gleichzeitig durch den Halbleiter gebildet ist.

10. Koppelfeld nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiter ein Doppelkollektor-Transistor (Sz')hi.

11. Koppelfeld nach einem der Ansprüche 7 bis 9. dadurch gekennzeichnet, daß ein Halbleiter (Sx, Sy, Sz)durch einen Thyristor gebildet ist.

12. Koppelfeld nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß Halbleiter durch einen Kondensator (Or, Cy) überbrückt sind.

13. Koppelfeld nach Anspruch 4 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein überbrückender Kondensator (Cx, Cy) über einen jeweils zugehörigen Ladewiderstand (Dx, Dy) im nichtleitenden Zustand des den zugehörigen Kontrollschalter (Sx, Sy) bildenden Halbleiters auf eine Spannung aufgeladen wird, welche eine in Durchlaßrichtung wirkende Vorspannung für diesen Halbleiter ist.

14. Koppelfeld nach Anspruch 2 und einem der Ansprüche 3 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils bei der Einspeisezwiscrienleitung (ZB) eine Begrenzerschaltung (ZP) zur Begrenzung des Wertes des Potentials dieser Einspeisezwischenleitung auf einen vorgegebenen Bereich angeschlossen ist.

15. Koppelfeld nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzerschaltung (ZP) durch eine vorgespannte Z-Diode (DB) gebildet wird.

16. Koppelfeld nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzerschaltung (ZP) durch zwei vorgespannte, antiparallelgeschaltete Dioden (F i g. 2) gebildet wird.

17. Koppelfeld nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils bei einem Koppelfeldanschluß (Tx, Tyjeine an einer Vorspannung (Vi) liegenae Diode (Dx, Dy) mit solcher Polung angeschlossen ist, daß durch sie (Dx, Dy) die Spannungsspitzen nur positiver oder nur negativer Polarität bei den Nutzwechselspannungen begrenzt werden, welche auf dem zum betreffenden Koppelfeldanschluß (Tx, Ty) gehörenden Verbindungsweg auftretenden, hingegen Spannungsspitzen mit entgegengesetzter Polarität, welche bei diesen Nutzwechselspannungen auftreten, von der Begrenzer-

schaltung (ZP)begrenzt werden.

18. Koppelfeld nach Anspruch 13 und 17, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils bei einem Koppelfeldanschluß (Tx, Ty) angebrach·ρ Diode (Dx, Dy) gleichzeitig als Ladewiderstand des überbrückenden Kondensators (Cx, Cy) dient.

19. Koppelfeld nach einem der vorhergeht nden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auch zwischen dem nicht mit einem Betriebsgleichstrom-Begrenzerelement versehenen Pol der batterie (S₇ und den an diesen Pol angeschlossenen Halbleiterschaltern (KX K3 bzw. KI, Kt') jeweils den Aufbau eines Verbindungsweges mitkontrollierende Hilfskontrollschalter (Sz bzw. Sx, Sy bzw. Sx ', Sy') zur Durchschaltung bzw. Absenkung bzw. Unterbre- is chung des über einen aufgebauten Verbindungsweg fließenden Betriebsgleichstromes vorgesehen sind.