DE1956733C3 - Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung an Schalttransistoren beim Abschalten von Gleichstromkreisen mit einer Induktivität - Google Patents

Description

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Beim Abschalten von Gleichstromkreisen, in denen Induktivitäten, z. B. Relaisspulen, angeordnet sind, treten je nach Größe dir Indu- .ivität hohe Ausschalttpannungen auf, die zur Zerstörung des Schalters lind anderer zum Kreis geh· -ender Bauelemente führen können. Besonders kritisch wirken sich diese Überspannungen bei Schaltungen mit Transistoren ils Schalter aus. Ir diesen Fällen ist es daher erforderlich, stest teure Spezialtransistoren hoher Span-HungsfciUigkeiten einzusetzen.

Zur Vermeidung hoher Abschaltsparmungen in Induktiven Kreisen sind eine Reihe von Maßnahmen bekanntgeworden. Beispielsweise der Einsatz von IfC-C.liedern (Siemens-Relais, techn. Erläuterungen, Mai 1960, S. 18), von Z-Dioden oder von VDR-Widerständen (Philips Data Handbuch, Part 2 November 1968. S. C 133). Bekannt ist es auch, Glimmlampen in vielerlei Anordnungen als Ubcrspannungs-Ventile zu verwenden (Schröder. »Die Cilimmlampe«. ein vielseitiges Werkzeug des Elektrikers, Verlag Hartmeister & Thal, Leipzig, 1927). Die Anordnung eines ohmschen Widerstandes parallel zur Last hai nur begrenzte Wirkung und erhöht zudem Clen Stromverbrauch der Schaltungsanordnung wc tcntlich. Die Anwendung von Dioden setzt die Zu-C?nglichkeit der Spannungsquelle voraus (Siemens-Reiais. techn Erläuterungen, Mai 1960. S. 23).

Ferner ist noch eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung der Abschaltspannung an Schalttransistoren tnit in Reihe liegender Induktivität bekanntgeworden, bei der die Abschaltspannung am Kollektor tier Basis-Elektröde über einen Spannungsteiler zugeführt wird, ddt parallel zur Koilcktor-Bäsis-fimitierstrecke ties Schalttransistors liegt. Def Spannungsteiler besteht dabei alls def Reihenschaltung eines Könderisätors, einer in Durchlaßrichtung gepoltert ersten Diode und einem ersten Widerstand, dio zwischen kollektor- und Basis-Elektrode geschaltet ist sowie einem zweiten Widerstand, der zwischen Basis- und Emitter-Elektrode eingeschaltet ist. Über eine in Gegenrichtung zur ersten Diode gepolte zweite Diode in Reihe mit einem dritten Widerstand, die zwischen dem Verbindungspunkt von erster Diode und Kondensator sowie die Emitter-Elektrode geschaltet sind, kann sich der Kondensator entladen. Ein weiterer Widerstand ist außerdem in Reihe zur Basis-Emitterstrecke des Schalttransistors gelegt. Üb ^r diesen Widerstand wird die den Schalttransistor steuernde Schaltspannung angelegt (DE-PS 11 83 945).

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung beruht darauf, daß beim Auftreten einer Abschaltspannung am Kollektor des Schaltlransistors der Kondensator sich auf diese höhere Spannung auflädt und daß der dabei über den ersten Widerstand und die Basis-Emitterstrecke bzw. den zweiten Widerstand fließende Ladestrom den Schalttransistor noch weiter leitend hält. Die in der Induktivität gespeicherte Energie kann sich daher wahrend dieser Zeit über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors ausgleichen. L^;rst wenn der Ladestrom abgeklungen ist. sperrt auch der Schalttransistor.

Die beschriebene Schaltungsanordnung zeigt ein Integralverhalten, wodurch bei ihrem Einsatz in Telegrafiegebcrn auch die auf den Eingang gegebenen Telegrafiezeichen durch die Schallungsanordnung in unerwünschter Weise zeitlich beeinflußt werden. Ist der Uetriebsgleiehspannung außerdem für eine längere Zeildauer eine hohe Gleichstörspannung überlagert, so kann tier Schalttransistor dennoch zerstört werden, da eine einen Ladestrom bewirkende, den Transistor offenhaltende Kondensatoraufladung nur während der zeitlichen Änderuni; der Störspannungsamplitude rrfolgt. nicht aber auch, wenn die Amplitude längere Zeit konstant bleibt. Außerdem benötigt die bekannte Schaltung einen beträchtlichen Bauelement eau fwand.

'Durch die DE-OS 15 13 241 ist eine Schaltungsanordnung zur Stabilisierung des Arbeitspunktes von Verstärkerschaltungcn bekannt, bei der ein ohmscher Spannungsteiler parallel zur Kollcktor-Basis-Emitter-Streckc eines Transistors angeordnet ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung an Schalttransistoicn beim Abschalten von Gleichstromkreisen mit einer Induktivität in Keihe zum Schalttransistor, mit einem Spannungsteiler parallel zur Kollcktor-Basis-Emitter-Streckc, dessen parallel zur Basis-Emitter-Streckc liegender Teil aus einem Widerstand besteht, sowie mit einem Entkopplungswidcrstand in Reihe zur Basis-Emitter-Streckc anzugeben, die keine Verzerrungen der zu übertragenden Impulse hervorruft, gegen langer anliegende hohe Störgleichspannungen unempfindlich ist und einen geringeren Schaltungsaufwand erfordert.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß parallel zur Kollektor-Basis-Strecke nur ein ohmscher Widerstand liegt und Jaß der ohmsche Spannungsteiler so bemessen ist, daß die an dem parallel zur Basis-Emitter-Strecke liegenden Widerstand ab= fallende Spannung bei gesperrtem Schalttransistof und einer Köllekiöf-Emilter-SpannUng, die gleich der Betriebsspannung ist, kleinei UHd bei def maximal zulässigen Kollektor-Emitter-Spannung des Schalttransistors größer als die Schwellweftspatlnüng des Schalttr ansistofs ist,

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schal-

tungsanordnung wird im folgenden an Hand der Figur eines Ausführungsbeispieles, das ein Relais enthält, beschrieben und näher erläutert.

Im Stromkreis U_n, Relais R, Schalttransistor Tl, Masse ist der Schalttransistor T1 bei positiver Eingangsspannung niederohmig durchgeschaltet und das Relais R erregt. Wird der Schalttransistor 7Ί durch einen der Basis-Emitter-Strecke über den Entkopplungswiderstand R 3 zugeführten negativen Impuls ίΛ, gesperrt, so wird der Stromfiiiß unterbrochen, und das Relais R fällt ab. Infolge der Induktionswirkung des Relais R tritt am Kollektor des Schaltlransistors Tl eine Spannungsüberhöhung ein. Über den rein ohmschen Spannungsteiler R 1, Rl liegt jetzt auch unverzögert eine höhere, die Schwellwertspannung U_n, des Schalttransistors Tl übersteigende positive Spannung an der Basis. Der Schalttransistor 71 bleibt dadurch kurzzeitig noch leitend niederohmig durchgesehaltet und führt so lange parallel zum Spannungsteiler Strom, bis die überspannung abgebaut ist und die Schwellwertspannung des Schalttransistors Tl unterschritten wird. Die Widerstände Al, Rl des Spannungsteilers sind ferner so bemessen, daß bei normaler Betriebsspannung U₁₃ die Spannung V_m an der Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors Tl die Schwellwertspannung nicht überschreitet und der Schalttransistor Tl daher voll gesperrt ist und keinen

ίο Strom führt.

Sofern der Ruhestrom durch den Spannungsteiler Rl, R2 zu groß ist, muß man lediglich Schalttransistoren mit hoher Stromverstärkung B oder mehrstufige Treiber verwenden, wobei ein Reststrom, der unter dem Abfallwert des Relais R liegt, kaum stört. Die Schaltungsanordnung kann selbstverständlich in analoger Weise auch mit einem pnp-Schalttransistüi" aufgebaut werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Schaltungsanordnung zur Spannungsbegrenzung an Schalttransistoren beim Abschalten von Gleichstromkreisen mit einer Induktivität in Reihe zum Schalttransistor, mit einem Spannungsteiler parallel zur KoIIektor-Basis-Emitter-Strecke, dessen parallel zur Basis-Emitter-Strecke liegender Teil aus einem Widerstand besteht, sowie mit einem Entkopplungswiderstand in Reihe zur Basis-Emitter-Strecke, über den die Schaltimpulse zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Kollektor-Basis-Strecke nur ein ohmscher Widerstand (R 1) liegt und daß der ohmsche Spannungsteiler so bemessen ist, daß die an dem parallel zur Basis-Emitter-Strecke liegenden Widerstand (R 2) abfallende Spannung (U_DE) bei gesperrtem Schalttransistor (71) und einer Kollektor-Emitter-Spannung, die gleich der Betriebsspannung (U_B) ist, kleiner und bei der maximal zulässigen Kollektor-Emitter-Spannung des Schalttransistors (Tl) größer als die Schwellwertspannung des Schalttransistors (Tl) ist.