DE1952011C3 - Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung von Impulsen, insbesondere für elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung von Impulsen, insbesondere für elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen, mit einem Transistor als Verstärkerelement. Derartige Schaltungsanordnungen werden für datenverarbeitende Anlagen, z. B. zum Steuern und Überwachen von Eisenbahnsicherungseinrichtungen in Stellwerken oder für Rechenanlagen von Kernreaktoren, benötigt. Alle diese Anlagen müssen nach erfolgter Datenverarbeitung entsprechend ihrer Aufgabe mit Hilfe von Steuerbefehlen Vorgänge auslösen, z. B. das Ausführen eines Stellvorganges oder das Drucken von Rechenergebnissen. Außerdem muß bei derartigen Einrichtungen vielfach sichergestellt sein, daß bei einem Defekt des Verstärkevelementes oder eines anderen Bauteiles keine falsche bzw. nichtgewollte Information ausgegeben wird. Erfahrungsgemäß reicht jedoch der Leistungspegel, mit welchem die datenverarbeitenden Anlagen ihre Steuerbefehle ausgeben, vielfach nicht aus, weil zum Betätigen von Relais, Schützen oder dergleichen ein wesentlich höherer Leistungspegel erforderlich ist.

Wenn also beispielsweise ein Relais durch einen Leistungstransistor angesteuert wird, der infolge eines Defektes einen Kurzschluß aufweist, kann das Relais nicht mehr abgeschaltet werden, was zu einem gefährlichen Betriebszustand führen kann.

Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bei der aus der DT- PS 12 46 805 bekannten Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung von Impulsen bekannt, eine galvanische Trennung zwischen dem steuernden Transittor und dem gesteuerten Verbraucher, z. B. Relais, vorzusehen. Durch diese Maßnahme wird die Sicherheitsbedingung erfüllt, daß nämlich bei einem Transistordurchschlag der Verbraucher keinen Strom zur Unzeit erhält. Dies wird durch den eingefügten Transformator gewährleistet, der bei dem genannten Defekt auf der Primärseite ausschließlich einen konstanten Magnetisierungsstrom erhält, der sich auf der Sekundärseite und damit auf den Verbraucher nicht auswirkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben, die unter Berücksichtigung von Sicherheitsbedingungen ohne den genannten Transformator auskommt und damit weniger aufwendig wird und außerdem einen geringeren Platzbedarf erfordert.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in Reihe mit der Schahstrecke des Transistors ein Kondensator und eine Diode geschaltet sind und daß parallel zu den beiden passiven Elementen entweder ein ohmscher Widerstand vorgesehen ist mit einem Wert, der unterhalb desjenigen der gesteuerten Einrichtung liegt oder ein Transistor vorgesehen ist, dessen Schaltstrecke parallel zu den beiden passiven Elementen liegt und dessen Basiselektrode einerseits über einen Widerstand mit der Steuerpotentiai führenden Elektrode des Kondensators und andererseits über eine Diode mit der anderen Elektrode des Kondensators verbunden ist.

Eine derartige Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß bei jeglicher Störung eines der Bauelemente die nachgeschaltete elektromagnetisch gesteuerte Einrichtung auf jeden Fall nicht angeschaltet wird oder angeschaltet bleibt. Außerdem erfordert die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nur einen sehr geringen Aufwand und arbeitet in einem großen Frequenzbereich, so daß eine einmal dimensionierte Schaltung für die verschiedensten Impulsfolgefrequenzen verwendet werden kann.

Besonders die zweite Version hai den Vorteil eines guten Wirkungsgrades. Diese Schaltungsausführung hat außerdem bei sonst gleicher Bemessung einen geringen Innenwiderstand.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen im einzelnen

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung von Impulsen, bei der im Entladestromkreis des Kondensators ein Widerstand vorgesehen ist und

F i g. 2 eine Schaltungsanordnung, bei der im Entladestromkreis des Kondensators die Schaltstrecke eines Transistors vorgesehen ist.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 besteht aus einem Transistor 7Ί, dessen Kollektor-Elektrode über einer. Kondensator C1 sowie eine Diode D1 mit dem Pluspol einer Gleichspannungsquelle verbunden ist. Die Emitterelektrode liegt auf Null-Potential. Parallel zu den beiden passiven Elementen Cl und Dl ist ein Bauelement R 0 geschaltet, das einerseits beim Aufladevorgang des Kondensators Cl keinen Kurzschluß bildet und das andererseits das Entladen des Kondensators Cl gestattet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein ohmscher Widerstand R 1 parallel zu den beiden passiven Elementen geschaltet. Als Last dieser Leistungsstufe ist ein Relais RL 1 vorgesehen. Der Wert des Widerstandes R 1 wird in der Regel so gewählt, daß er wesentlich niedriger als derjenige des Relais RL1 ist.

Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende. Solange keine Impulse an den Eingangsklemmen 1 und 2 des Transistors 7"1 vorhanden sind, ist dessen Schaltstrecke hochohmig. Wenn weiterhin vorausgesetzt wird, daß der Kondensator Cl keine Ladung hat, fließt in der gesamten Schaltungsanordnung kein Strom. Sobald jedoch der Transistor Ti durch einen Impuls angesteuert wird, fließt über dessen dann niederohmige Schaltstrecke sowie über die Diode D1 Ladestrom für den Kondensator Cl, der hierdurch in der angegebenen Polarität aufgeladen wird. Da der Widerstand der Diode D1 gegenüber demjenigen des Relais RL 1 für den Aufladevorgang des Kondensators Cl wesentlich geringer ist, trägt der Strom über das

Relais RL 1 beim Aufladevorgang nur wenig bei. Für den Aufladevorgang ist es jedoch wesentlich, daß der Wert des Widerstandes R1 nicht zu klein ist, damit der über diesen Widerstand fließende Strom beim Aufladevorgang möglichst klein gegenüber demjenigen bleibt, der über die Diode D1 fließt. Das hat den Vorteil, dab der über den Widerstand R1 fließende Strom nur unerheblich zur Erwärmung des Transistors Π beiträgt und der Kondensator bei den nur kurz andauernden Impulsen genügend Ladung erhält

Mach dem Aufhören des Impulses wird der Transistor Tl wieder nichtleitend, so daß der Aufladevorgang des Kondensators Ci beendet ist Beim Entladevorgang speist der Kondensator C i das Relais RL 1 über den Widerstand R1. Je kleiner der Wert des Widerstandes Al gewählt werden konnte, um so besser ist der Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung beim Entladevorgang, weil dann wenig Energie am Widerstand R 1 in Wärme umgesetzt wird. Wie jedoch oben bereits erläutert wurde, kann der Wert des Widerstandes R1 nicht beliebig klein gemacht werden, also beispielsweise gegen Null gehen₍ weil sonst keine Aufladung des Kondensators C1 möglich ist.

Wenn die elektromagnetisch gesteuerte Einrichtung, also das Relais RL1, eine Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung von Impulsen mit geringem Innenwiderstand erfordert, ist eine Ausführungsform nach F i g. 2 vorteilhafter. Hierbei besteht das parallel zu den beiden passiven Elementen Cl und Dl geschaltete Element R 0 aus einem weiteren Transistor 72, dessen Schaltstrecke an Stelle des ohmschen Widerstandes R 1 parallel zu dem Kondensator C1 und der Diode D1 geschaltet ist. Die Basiselektrode dieses Transistors 72 ist über einen Widerstand R 2 mit der Steuerpotential führenden Elektrode des Kondensators Cl verbunden. Bei Verwendung eines npn-Transistors ist positives Potential steuerwirksam. Andererseits ist die Basiselektrode über eine weitere Diode Dl mit dem anderen Anschluß des Kondensators C1 verbunden.

Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 1. Aufgeladen wird der Kondensator C1 bei einem an der Steuerstrecke des Transistors Γ1 vorhandenen Impuls über die Dioden D1 und D 2 sowie die Schaltstrecke des Transistors 71. Während dieser Zeit, die kurz ist im Verhältnis zu dem Zeitraum, der zwischen zwei Impulsen liegt, bleibt der Transistor Γ2 gesperrt, weil dessen Basiselektrode über den durchgeschalteten Transistor 71 auf Null-Potential liegt Nach dem Aufhören des zu verstärkenden Impulses ist die Schaltstrecke des Transistors Ti hochohmig, so daß die Basiselektrode des Transistors 72 einerseits durch den Transistor Π und andererseits durch die Diode D 2 vom Null-Potential abgetrennt ist. Der durch den Widerstand R 2 vorgegebene Basisstrom steuert den Transistor Γ2 leitend, so daß sich der Kondensator C1 über das Relais RL X entladen kann. Die Energie des Kondensators C1 reicht aus, das Relais RL1 bis zum Abklingen des nächstfolgenden Impulses erregt zu halten. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 einen wesentlich besseren Wirkungsgrad als die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 hat. Bei beiden Schaltungen ist sichergestellt, daß das Relais RL X bei einem Durchschlag des Transistors Ti nicht angeschaltet bleibt oder wird. Dasselbe gilt bei einem Durchschlag des Transistors 72. Entsprechende Betrachtungen können auf die übrigen Bauteile ausgedehnt werden; alle diese Fehler führen zum Abfallen des Relais RL I.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können auch pnp-Transistoren zur Anwendung kommen und andere elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen als Last vorgesehen werden. Es ist auch denkbar, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Anschalten von Signallampen zu verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Leistungsverstlrkung von Impulsen, insbesondere für elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen, mit einem Transistor als Verstärkerelement, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Schaltstrecke des Transistors (7Ί) ein Kondensator (Cl) und eine Diode (D II) geschaltet sind und daß parallel zu den beiden passiven Elementen (Cl, Dl) entweder ein ohmscher Widerstand (R 1) vorgesehen ist mit einem Wert, der unterhalb desjenigen der gesteuerten Einrichtung liegt (Fig. 1) oder ein Transistor (7"2) vorgesehen ist, dessen Schaltstrecke parallel zu den beiden passiven Elementen (Cl, D1) liegt und dessen Basiselektrode einerseits über einen Widerstand (R 2) mit der Steuerpotentiai führenden Elektrode (+) des Kondensators (Cl) und andererseits über eine Diode (D 2) mit der anderen Elektrode des Kondensators (Cl) verbunden ist (Fig. 2).