DE2027310C - Schaltungsanordnung zum elektronischen Schutz einer Ausgangsschaltung im Empfänger einer Datenübertragungsanlage - Google Patents

Description

Dauerzustandes nach dem Aufhören eines Kurz- Zustand gesperrt. Die Schaltung befindet sich jetzt

Schlusses bleibt die Schaltung so lange im Ansprech- in einem stabilen Zustand, in dem der Transistor Tl

zustand, bis die erste Flanke eines binären Daten- völlig leitend und der andere Transistor Tl gesperrt

zeichens auftritt. ist. Die Spannung U an der Schutzschaltung zwischen

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungs- 5 den Klemmen A und B ergibt sich aus der Summe anordnung zum Schutz von Schalttransistoren auf- der Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors 7*1 zuzeigen, die verbesserte Eigenschaften besitzt. Diese und den Spannungsabfällen an den Widerständen R5 Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in Serie mit der und Rl. Bei Kurzschluß oder beim Auftreten von Schaltstrecke des ersten Transistors in die Emitter- hohen Fremdspannungen an der Klemme B steigt elektrode ein Widerstand eingeschaltet ist, der mit io der Strom durch den Transistor Ti an. Bei einem dem emitterfernen Ende mit der Emitterelektrode bestimmten Stromwert, dem sogenannten Ansprechdes zweiten Transistors verbunden ist, daß die Emitter- strom, kippt die Schutzschaltung in den anderen elektrode des ersten Transistors über einen Wider- stabilen Zustand. In diesem Zustand ist der Transtand mit der Basiselektrode des zweiten Transistors sistor 7*1 gesperrt und der Transistor Tl völlig verbunden ist und daß die Basiselektrode und die 15 leitend gesteuert. Der Ansprechstrom la bestimmt Kollektorelektrode des zweiten Transistors über sich zu:

jeweils einen Widerstand mit der Kollektorelektrode y_BE2

des ersten Transistors ve-bunden sind. Io = ■

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung
kann der Ansprechstromwert und der Rückstell- 20

stromwert getrennt und beliebig eingestellt werden, U_Bb₂ ist die Emitter-Basis· Schwe.'lspannung des so daß eine Unterbrechung des zu schützenden Transistors Tl. Der Strom fließt über den Tran-Stromweges nicht notwendig ist. Die Schaltung sistor Tl und wird durch den Widerstand R4 auf besitzt ein bistabiles Verhalten und kippt von einem einen zulässigen Wert beg-enzt. Die Schaltung besitzt Zustand in den anderen. Das Kippen erfolgt sehr 25 ein.- Mitkopplung, indem der Spannungsabfall am rasch, so daß die entstehende Verlustleistung an Widerstand Λ1, der durch den Strom/ entsteht, einem Widerstand abfällt und Transistoren mit sehr an die Basis des Transistors Tl geführt wird. Erreicht geringer Verlustleistung verwendet werden können. die Spannung am Widerstand Rl die Schweüspan-Dadurch ergibt sich eine sehr raumsparende An- nung des Transistors Tl, so wird in den zweiten Ordnung. 30 stabilen Zustand umgeschaltet. Gleichzeitig verEinzelheiten der Erfindung werden an Hand von schwindet aber auch die Spannung am Widerstand Λ1, vorteilhaften Ausführungsbeispielen, die in den Fi- so daß über den Widerstand Λ3 das Potential der guren dargestellt sind, erläutert. Emitterelektrode des Transistors Tl an die Basis-

F i g. 1 zeigt die prinzipielle Einschaltung der elektrode des Transistors Tl gelangt. Der Tran-Schutzschaltung in den Stromkreis einer Ausgangs- 35 sistor Tl wird nun über den Spannungsteiler Rl schaltur* eines Empfängers; und R3 im leitenden Zustand gehalten. Der Wider-

F i g. 2 zeigt ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel stand A4 ist in seinem Widerstandswert viel größer

der Schutzschaltung; gewählt als die Summe der Widerstandswerte von

F i g. 3 zeigt an Hand der Strom-Spannungskenn- RS und Rl. Dadurch ist aber die Spannung zwischen

linie die Kippeigenschaft df Schutzschaltung; 40 den Klemmen A und β nach dem Abschalten viel

F i g. 4 zeigt eine Schutzschaltung für eine Aus- höher als vorher, so daß dtr Widerstand von R3

gangsschaltung, die Doppelstromzeichen abgibt; nur einen verhältnismäßig k'einen Wert aufweisen

F ·'g. 5 zeigt eine temperaturstabilisierte Schutz- muß. Um jetzt die Schwellspannung des Transistors Tl

schaltung. zu unterschreiten, ist nur eine geringfügige Verkleine-

Die F i g. 1 zei^t Ute Ausgangsschaltung AS, die 45 rung der Spannung U erforderlich. Die Rückstellung über den Innenwider^and Ri entsprechend dem der Schutzschaltung in den Ruhezustand erfolgt also Steuersignal abwechselnd die positive oder negative bei dem sogenannten Rückstellstrom Ir. Der RückSpannung (+TB, —TB) an den Ausgang durch- Stellstrom Ir ergibt sich zu:
schaltet, so daß binäre Datenzeichen entstehen.

Der Schalter Sl in der Ausgangsschaltung soll die 50 . _ Ube2

beiden Transistoren symbolisch ersetzen, die ab- ^r ~~ IR4 1

wechselnd leitend oder gesperrt gesteuert werden. \R1 Bl
Der andere Pol der beiden Spannungen (+TB) liegt
an Erde. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung

Si liegt mit den Klemmen A und B in Serie im Strom- 55 Ube% ist die Emitter-Basis-Spannung des Trankreis der Ausgangsschaltung. Der Belastungswider- sistors Tl im gesperrten Zustand; Bl ist der Stromstand R_L liegt von der Klemme B der Schutzschal- verstärkungsfaktor des Transistors Tl. Daraus zeigt tung gegen Erde. Beim Auftreten von Überspan- sich, daß der Rückstellstrom unabhängig von der nungen oder einem Kurzschluß zwischen den Klem- Größe des Abschaltstromes la ist. Verglichen mit men A und £ begrenzt die Schutzschaltung S/ den 60 den bekannten Schaltungen wird ein größerer Rück-Stromfluß auf einev zulässigen Wert. Dadurch werden Stellstrom erzielt, so daß beim Aufhören des Kurzdie Transistoren der Ausgangsschaltung vor Zer- Schlusses oder der hohen Fremdspannungen die störung bewahrt. Schutzschaltung unmittelbar in den Ruhezustand

In F i g. 2 ist eir.; Schaltungsanordnung der neuen zurückkippt. Der Widerstand Λ5 ist für die ein-

Schutzschaltung dargestellt. Der Strom der Ausgangs- 65 wandfreie Arbeitsweise der Schutzschaltung nicht

schaltung / Hießt im störungsfreien Zustand über erforderlich, er ermöglicht jedoch eine sehr genaue

die Schaltstrecke des Transistors 7*1 und die Wider- Einstellung des Ansprechstromes Ia.

stände R5 und Al. Der Transistor 7*2 ist in diesem .Fig. 3 zeigt an Hand der Stromspannungskenn-

linie das Kippverhalten der Schutzschaltung. In ver- F i g. 4 zeigt die Schutzschaltung für Üoppeltikaler Richtung ist der Strom, der durch die Schutz- strombetrieb. Die Schutzschaltung Si befindet sich schaltung fließt und in horizontaler Richtung die zwischen den Eckpunkten der einen Diagonale einer Spannung an den Klemmen A und B der Schutz- Brückenschaltung, die aus den Dioden Dl, Dl, D3 schaltung aufgetragen. Der Punkt C stellt die stö- 5 und DA besteht. Die beiden Eckpunkte der anderen rungsfreie Arbeitsweise dieser Schutzschaltung dar. Brückendiagonale sind in den zu sichernden Strom-Es fließt der Strom /. Die Widerstandsgerade durch kreis zwischen der Ausgangsschaltung AS und dem den Punkte wird vom Widerstand Λ1 festgelegt. Lastwiderstand Rl eingeschaltet. Bei der einen Strom-Der Strom steigt bis zum Ansprechstrom Ia im richtung fließt der Strom über die Dioden Dl und Punkt D an. Der Punkt D ist instabil, und die Schutz- io DA, während in der umgekehrten Richtung die schaltung kippt sofort in den Punkt E. Dieser Punkt Dioden Dl und D3 stromdurchflossen sind,
ist wieder stabil, und der auftretende Strom /1 ist In Fig. 5, die im wesentlichen die Schutzschaldurch den Widerstand R4 bestimmt. Beim Aufhören tung nach F i g. 2 zeigt, sind die beiden Widerstände des Kurzschlusses oder der Fremdspannung sinkt R6 und Λ7 zwischen der Basis und dem Emitter der Strom /1 ab und gelangt beim Rückstellstrom Ir 15 des Transistors Tl eingefügt. Der Widerstand Rl zum Punkt F. Der Punkt F ist wieder instabil, und ist als temperaturabhängiger Widerstand ausgeführt die Schaltung kippt sofort in den Punkt C. Damit Dadurch wird eine große Temperaturstabilität erreicht ist wieder der Ruhezustand der Schutzschaltung so daß auch bei starken Schwankungen der Umerreicht. Der Umlaufsinn der Schutzschaltung in gebungstemperatur die Ansprechwerte der eingestell ihrem Kippverhalten ist mit Pfeilen angedeutet. 20 ten Ströme sich nicht ändern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

pat.ntanc_rn»!,„. als Schalter betrieben werden. Die Ausgangsschal- Patentanspruche: tungen geben bm§re Datenzeichen ab. DieL Ausgangs-

1. Schaltungsanordnung zum elektronischen schaltungen sind niederohinig, so daß für die verSchutz einer Ausgangsschaltung im Empfänger wendeten Schalttransistoren die Gefahr der Zereiner Datenübertragungsanlage, die binäre Daten- 5 störung besteht, wenn am Ausgang ein Kurzschluß zeichen am Ausgang abgibt und deren Schalt- oder hohe Fremdspannungen auftreten,
transistoren bei ausgangsseitigem Kurzschluß oder Es ist bereits eine Transistorschaltung rur Uber-Anliegen von Fremdspannungen vor der Zer- wachung von Gleichspannungen auf Spannungsstörung geschützt werden, mit einem ersten Tran- abweichungen, die eine vorgegebene Toleranzgrenze sistor, über den der Strom im störungsfreien io überschreiten, bekannt, die aus zwei Transistoren Betrieb fließt, einem zweiten Tiansistoi, der in gleichen Leitfähigkeitstyps, deren Kollektor-Emitterstörungsfreien Betrieb gesperrt ist und bei einem Strecken in Reihe geschaltet an der Versorgungsbestimmten Stromanstieg leitend gesteuert wird Spannung liegen, besteht. Diese Schaltungsanordnung und den ersten Transistor sperrt, dadurch ist für den Schutz von Transistoren vor der Zergekennzeichnet, daß in Serie mit der 15 störung durch Überlastung nicht geeignet, da sie Schaltstrccke des ersten Transistors (Tl) in die nur eine Signalisierung beim Überschreiten der vor-Emitterelektrr^e ein Widerstand (Al) eingeschal- gegebenen Toleranzgrenzen ermöglicht. Eine rasche tet ist, der mit dem emitterfernen Ende mit der Schutzwirkung für einen betroffenen Transistor kann Emitterelektrode des zweiten Transistors (Tl) damit nicht erreicht werden.

verbunden ist, daß die Emitterelektrode des ersten 30 Es ist weiterhin eine Schaltungsanordnung zur

Transistors über einen Widerstand (R3) mit der Signalisierung von Spannungsgrenzwerten mittels eines

Basiselektrode des zweiten Transistors verbunden Kippgliedes, dem eine Anzeigeeinrichtung nachge-

ist und daß die Basiselektrode und die Kollektor- schaltet ist, bekannt, bei der der Meßspannung

elektrode des zweiten Transistors (Tl) über abwecnselnd posi.ive und negative Nadelimpulse

jeweils einen Widerstand (Ä2, A4) mit der Kollek- as überlagert werden, die das Ki^pglied zum Ansprechen

torelektrode des ersten Transistors (Tl) ver- bringen. Auch diese Schaltung ermöglicht nur die

bunden sind. Signalisierung von Spannungsgrenzwerten. Der auto-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, matische Schutz eines überlasteten Transistors wird dadurch gekennzeichnet, da; in die Emitter- damit nicht erreicht.

elektrode des ersten Transistors (Tl) ein weiterer 30 Zum Schutz von Schalttransistoren sind bereits Widerstand (RS) eingeschaltet .st und daß der elektronische Schutzschaltungen bekannt, die beim Widerstand (R3) mit dem von der Basiselektrode Überschreiten eines bestimmten Arbeitsstromes ausdes zweiten Tiansistors (Tl) abgewendeten Ende lösen und den zu schützenden Transistor sperren, zwischen den beiden Widerständen (RS, Rl) Nach Beseitigung des Kurzschlusses oder des Überim Emitterkreis des ersten Transistors (Tl) ange- 35 stromes kehrt die Schut7scha!tung in den Ruheschaltet ist. zustand zurück. Es ist bereits eine Schaltungsanord-

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, nung bekannt, die ohne Hilfspotential als Zweipol dadurch gekennzeichnet, daß v^n der Basiselek- in den zu schützenden Stromkreis einer beliebigen trode und von der Emitterelektrode des zweiten Anordnung eingeschaltet werden !rinn (H. Pelka, Transistors (Tl) eine Serienschaltung von zwei 40 »Vollelektronische bipolare Überstromsicherungen«, Widerständen (R6, Rl) angeordnet ist und daß Siemens-Bauteile-Information 6, 1968, Heft 4, S. 106 einer der beiden Widerstände (RT) einen tempe- bis 108). Bei dieser bekannten Schaltung fließt der rati-rabhängigen Widerstandswert aufweist. Strom im störungsfreien Betrieb über den ersten

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, Transistor, der von einem zweiten Transistor gedadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstrecke 45 steuert wird. Bei Überstrom oder Kurzschluß steigt des ersten Transistors (Tl) zwischen den Eck- der Spannungsabfall an der Kollektor-Emitter-Strecke punkten einer Diagonale einer Diodenbrücke des ersten Transistors, und dadurch wird der zweite (Dl, Dl, D2>, DA) angeordnet ist und daß die Transistor vom gesperrten Zustand in den leitenden Eckpunkte der anderen Brückendiagonale in Serie Zustand gesteuert. Der leitende zweite Transistor in die zu schützende Ausgangsschaltung (AS) 50 steuert den ersten Transistor in den gesperrten Zueingeschaltet sind. stand. Damit ist der Stromfluß über den ersten

Transistor unterbunden und über den zweiten Transistor durch einen hochohmigen Widerstand begrenzt. Beim Aufhören des Kurzschlusses oder der Über-

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung 55 spannung gelangt die Schaltung nicht ohne weiteres zum elektronischen Schutz einer Ausgangsschaltung in den Ruhezustand zurück. Erst nach kurzzeitigem im Empfänger einer Datenübertragungsanlage, die Unterbrechen des Ausgangskreises oder nach Abbinäre Datenzeichen am Ausgang abgibt und deren sinken des Stromes auf einen sehr kleinen Wert wird Schalttransistoren bei ausgangsseitigem Kurzschluß der zweite Transistor gesperrt und dadurch der erste oder Anliegen von Fremdspannungen vor der Zer· 60 Transistor wieder leitend. Die Schaltung hat den störung geschützt werden, mit einem ersten Tran- Nachteil, daß die Umschaltung zwischen den beiden sistor, über den der Strom im störungsfreien Betrieb Zuständen langsam erfolgt, so daß die Transistoren fließt, einem zweiten Transistor, der im störungs- für eine größere Verlustleistung ausgelegt werden freien Betrieb gesperrt ist und bei einem bestimmten müssen. Der Rückstellstrom ist sehr klein, so daß Stromanstieg leitend wird und den ersten Tran- 65 bei der Rückstellung in den Ruhezustand der Stromsistor sperrt. weg praktisch kurzzeitig unterbrochen werden muß.

Ausgangsschaltungen von Empfängern in Daten- Der Ansprechstrom und der Rückstellstrom sind überiragungssystemen arbeiten mit Transistoren, die nicht getrennt einstellbar. Beim Übertragen eines