-
Schaltungsanordnung für Fernmeldeanlagen mit Dioden zur Absorption
von Induktionsspannungen.
-
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung insbesondere
für Fernmeldeanlagen, in der zur Unterdrückung von Induktionsspannungen beim Ausschalten
eines über eine Induktionsspule, z.B. Drossel, Übertragerwicklung, Relaisspule und
dgl, fließenden Gleichstromes eine Diode vorgesehen ist, die beim Einschalten bzw.
im eingeschalteten Zustand des Gleichstromes sperrend wirkt, jedoch für die beim
Ausschalten entstehende Induktionsspannung durchlässig ist.
-
Eine Schaltungsanordnung dieser Art ist durch das DBP 1 146 127 bereits
bekannt. Mittels des als Schalter wirkenden Transistors T4 wird ein Gieichstrom
über das Relais P wahlweise ein-und ausgeschaltet. Damit die beim Ausschalten des
Relais P in bekannter Weise in seine Wicklung induzierte Spannung (Induktionsspannung),
deren Höhe das für den Transistor T4 zulässige Maß durchaus überschreiten kann,
nicht zu einer Gefährdung bzw.
-
Zerstörung des Transistors führen kann, ist ausserdem die Diode G4
vorgesehen, die beim Einschalten und im eingeschalteten Zustand des Relais P sperrend
wirkt, Jedoch für die beim Ausschalten des Relais entstehende Induktionsspannung
durchlässig ist. Beim Ausschalten des Relais wird also in seine Wicklung eine Spannung
induziert, die einen kurzzeitigen Stromfluß über die Diode G4 herbeiführt. Die durch
die Induktionsspannung verursachte, am Transistor T4 tatsächlich auftretende Spannung
ist durch den Spannungsabfall an der Diode in Durchlaßrichtung bestimmt.
-
Wie durch die Zeitschrift Journal of applied Physics, Jahrgang 196j,
Seite 2056 ff, bekannt ist, weisen Dioden unter anderem eine dem Fachausdruck "Vorwärtserholungszeit"
entsprechende Eigentümlichkeit auf, die darin besteht, daß bei Anlegung einer Gleichspannung
in Durchlaßrichtung erst nach Verlauf einer bestimmten Zeit, nämlich der genannten
Vorwärtserholungszeit" der niederohmige Zustand der Diode erreicht wird, wohingegen
die Diode während dieser Zeit auch in ihrer Durchlaßrichtung einen relativ großen
Widerstand aufweist.
-
Die Größe dieser Vorwärtserholungszeit ist bekanntlich in der Weise
spannungsabhängig. daß mit größeren - bzw kleineren Spannungswerten die Vorwärtserholungszeit
abnimmt - bzw. zunimmt Dioden werden in der eingangs beschriebenen Weise zum Schutz
des betreffenden Schalters vor den Auswirkungen der beim Ausschalten von über Induktionsspulen
fließenden Gleichströme benutzt. Dieser Schutz wird aber e erst nach Ablauf der
Vorwärtserholungszeit wirksam. Während der Vorwärtserholungszeit auftretende Induktionsspannungen
können dagegen zur Beschädigung des Schalters führen Die Aufgabe des Erfindung besteht
darin, daß Ausmaß der Gefährung der betreffenden Schalter einzuschränken Dies wird
dadurch erreicht, daß der Diode beim Ausschalten eine Spannung zugeführt wird, die
aus der zu unterdrückenden Induktionsspannung abgeleitet und auf transformatorischem
Wege vergrößert wird Gemäß der Erfindung liegt also an der Diode unmittelbar nach
dem Ausschalten des Gleichstromes eine höhere Induktionsspannung als an dem betreffenden
Schalter. Dadurch wird die tatsächliche Vorwärtserholungszeit der jeweiligen Diode
verringert und damit die Gefahr der Zerstörung des betreffenden Schalters.
-
Gemäß weiterer Ausbildung der Erfindung durchfließt der schalt bare
Gleichstrom nur einen Teil einer Wicklung der Induktionsspule, wohingegen die durch
die Diode zu unterdrückende Induktionsspannung von der Gesamtwicklung abgegriffen
wird. Dadurch
wird derjenige Teil der Wicklung der Induktionsspule,
über den der Gleichstrom fließt, für den dem Schutz des Schalters dienenden Diodenstromkreis
mit ausgenutzt.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung nur in
wesentlich zu ihrem Verständnis beitragenden Bestandteilen dargestellt, worauf sie
jedoch keinesweges beschränkt ist.
-
An eine mit plus und minus bezeichnete nicht dargestellte Gleichspannungsquelle
sind in Reihe ein Widerstand R, die Wicklung W2 einer Induktionsspule H und die
Emitter-Basis-Strecke eines Transistors T angeschlossen. Mit Hilfe einer Steuerspannung
u, die gegenüber dem Pluspol der Spannungsquelle wahlweise negativ schaltbar ist,
läßt sich der Transistor T3 über seine Basis in bekannter Weise so beeinflussen,
daß er seinen leitenden (niederohmigen) oder nicht leitenden (hochohmigen) Zustand
einnimmt; hiermit ist jeweils seine Emitter-Bas Strecke gemeint.
-
Die Induktionsspule H weist eine aus den beiden Teilwicklungen W1
und W2 bestehende Gesamtwicklung auf. Wird ein Gleichstrom über den Transistor T
und den Widerstand R, worunter ein Verbraucher verstanden werden kann, eingeschaltet,
so durchfließt dieser Gleichstrom nur die Wicklung W2 der Induktionsspule R.
-
Wird der Gleichstrom durch entsprechende Beeinflussung des Transistors
T ausgeschaltet, so wird eine Induktionsspannung in die Gesamtwicklung der Induktion3spule
H induziert. Aus dem Verhältnis der Windungszahlen einerseits der Teilwicklung W2
und andererseits der Gesamtwicklung (W1+W2) ergibt sich, daß die -auf die Diode
D wirkende Induktionsspannung verhältnisentsprechend gröBer ist als die über den
Kollektor des Transistors 2 wirkende Induktionsepannung. Die im Sperrzustand zwischen
Emitter und Kollektor des Transistors T wirksame Spannung ist gleich der Summe der
Betriebsspannung der nicht gezeigten Spannungsquelle und der in die Teilwicklung
W2 induzierten Induktionsspannung.
-
Um diQ Spannungsbelastung des Transistors T während der Dauer des
Auftretens der Induktionsspannung. zu beschränken9 ist die Diode D in der beschriebenen
Weise angeordnet. Sie wird von der Induktionsspannung in Durchlaßrichtung beansprucht,
und führt kurzzeitig einen dementsprechenden Strom. Dadurch wird die tatsächlich
nach außen wirksame Induktionsspannung. und folglich die Spannungbelastung des Transistors
T im Sperrzustand nach dem Ausschalten des Gleichstromes ganz erheblich herabgesetzt.
Dies wird nachfolgend im einzelnen noch etwas genauer erläutert.
-
Wie bereits ausgeführt wurde, ist die sogenannte Vorwärtserholungszeit
bei jeder Diode im wesentlichen abhängig von der an sie in Durchlaßrichtung angeschalteten
Spannung. An die Diode D wird Spannung durch Ausschalten des über den Trans Istor
T (Emitter-Basis-Strecke) fließenden Gleichstromes angeschaltet. Dadurch9 daß beim
Ausschalten der Diode D eine den Windungszahlen der beiden Teilwicklungen Wl und
W2 entsprechende Induktionsspannung zugeführt wird, die also entsprechend dem genannten
Windungszahlenverhältnis aus der Gesamtzahl der Windungen der beiden Teilwicklungen
W1 und W2 zu der Windungszahl der Teilwicklung W2 auf transformatorischem Wege vergrößert
ist, wird die Vorwärtsewrholungszeit der Diode D wesentlich herabgesetzt Dadurch
wird erreicht9 daß während des entstehens der Induktionsspannung zu einem wesentlich
früheren Zeitzpunkt der für den als Schalter dienenden Transistor T wirksame Schutz
zur Wirkung kommt.
-
Es sei auch darauf hingewiesen, daß anstelle das Transistors T auch
jede andere Art von Schaltern verwendet werden kann, die sich durch die Erfindung
in der beshriebenen Weise schützen lassen. Es ist ferner möglich, die Teilwicklung
W1 von der Teilwicklung W2 zu trennen, wobei jedoch die Teilwicklung W2 mit dem
Kollektor des Transistors T verbunden zu belassen wäre, und die beiden Enden der
Wicklung W1 über die Diode direkt miteinan-
der zu verbinden. In
diesem Falle ist dafür zu sorgen, daß durch entsprechende Bemessung der beiden Teilwicklungen
die an der Teilwicklung W1 auftretende Induktionsspannung wesentlich größer als
die an der Teilwicklung W2 auftretende Induktionsspannung ist.
-
3 Patentansprüche 1 Figur