DE2101441C

DE2101441C -

Info

Publication number: DE2101441C
Application number: DE19712101441
Authority: DE
Filing date: 1971-01-13
Publication date: 1973-03-29

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bünkerschaltung mit einem Schutzgasrelais und dazu parallel liegendem Kondensator, insbesondere für die Verwendung bei Signalerzeugungsschaltungen von Kraftfahrzeugen. Es ist bereits eine Dlinkerschaltung mit einem Schutzgasrelais und dazu parallelliegendem Kondensator bekannt, bei der das Schutzgasrelais unmittelbar die Belastung schaltet (deutsche Auslegeschrift 147 656). Die Lebensdauer der bekannten Blinkerschaltung ist insbesondere bei hoher Strombelastung beere.nt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Blinkerschaltung mit besonders langer Lebensdauer. Diese Aufgabe wird ausgehend von der Blinkerschaltung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß die eine Zunge des Schutzga&relais mit der Basis eines Halbleiterschaiters verbunden ist, dei seinerseits die Last schaltet. Die erfindungsgemäße Blinkerschaltung bietet den Vorteil, daß die Kontakte des Schutzgasrelais wenig

ίο beansprucht v/erden, so daß die Blinkerschaltung auch bei hoher Belastung eine lange Lebensdauer aufweist. Die erfindungsgemäße Blinkerschaltung arbeitet auch mit höherer Zuverlässigkeit als nur Haibleiterschaltelemente verwendende Blinkvorrichtungen, da die erfindungsgemäße Blinkerschaltung gegen Temperaturschwankungen weniger empfindlich ist und im Vergleich zu vollständig als Halbleiterschaltungen ausgebildeten Vorrichtungen in einem geringeren Ausmaß zu einer thermischen Abtrift neigt und weniger stark anderen thermischen Einflüssen ausgesetzt ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten Her Erfindung werden im folgenden an Hand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Schaltung einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung der Schaltung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, F i g. 3 eine graphische Darstellung der Spannungswellenformen, die an bestimmten Punkten einer Blinkerschaltung während eines Blinlizyklus auftreten und

F i g. 4 eine schematische Schaltung einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Blinkerschaltung.

Bei der in F i g. 1 gezeigten Ausführungsform dient eine Klemme 10 dazu, die Blinkerschaltung an eine Gleichs'romquelle anzuschließen. Der Emitter eines Halbleiterschalters 12 ist mit der Klemme 10 verbunden, und der Kollektor dieses Halbleiterschalters 12 ist an einen Schalter 14 angeschlossen. Die Basis des Halbleiterschalters 12 ist mit einem Schutzgasrelais 16 an dessen einer Zunge 18 verbunden, die dann, wenn sie in Berührung mit der anderen Zunge 20 steht, die Basis des Halbleiterschalters 12 über einen Widerstand 22 mit einem Erdungsanschluß verbindet. Die Spule 24 des Schutzgasrelais 16 ist mit einem Kondensator 26 parallelgeschaltet. Ein weiterer Widerstand 28 ist zwischen der Klemme 10 und dem Verbindungspunkt des Kondensators 26 und der Spule 24 angeschlossen. Gegebenenfalls liegt ein weiterer kleiner Widerstand 30 an dem Emitter und der Basis des Halbleiterschalters 12, um eine thermische Instabilität dadurch zu vermeiden, daß Kriechströme des Halbleiterschalters 12 kurzgeschlossen werden, wenn die Basis des Halbleiterschalters 12 abgeschaltet ist. Eine Last 32, bei der es sich z. B. um eine oder mehrere Glühlampen handelt, ist an die eine Seite des Schalters 14 angeschlossen.

Wenn die Klemme 10 mit einer Gleichstromquelle verbunden ist und der Schalter 14 geschlossen wird, ist der Halbleiterschalter 12 zunächst nichtleitend, da kein Strom durch die Emitter-Basis-Verbindung fließen kann, weil das Schutzgasrelais abgeschaltet ist. Nunmehr fließt ein Ladestrom über den Widerstand 28 zu dem Kondensator 26, der über den durch

die noch kalten Lampen 32 gebildeten kleinen Widerstand mit dem Erdungsanschluß verbunden ist. Wenn die Spannung an dem Kondensator 26 einen Wert erreicht, bei dem die Spule 24 des Schutzgasrelais 16 einen Strom aufnimmt, der genügend stark ist, um die Kontaktzungen 18 und 20 zu schließen, wird die Basis des Halbleiterschalters 12 über den Widerstand 22 geerdet. Jetzt fließt der Strom durch den Emitter-Basis-Übergang des Halbleiterschalters 12, so daß der Kalbleiterschalter 12 leitfähig wird. Nunmehr fließt der Belastungsstrom über den Emitter-Kollektor-Übergang des Halbleiterschalters 12 und den geschlossenen Schalter 14 zu der Last 32. Da die Spannung am Kollektor des jetzt leitfähigen Halbleiterschalters 12 praktisch gleich der Netzspannung ist, entlädt sich der Kondensator 26 über die Spule 24 des Schutzgasrelais 16, den Widerstand 28 und den Emitter-Kollektor-Übergang des Halbleiterschalters 12. Wenn die Spannung an dem Kondensator 26 in einem hinreichenden Ausmaß zurückgeht, fließt durch die Spule 24 ein schwächerer Strom, so daß sich die Kontaktzungen 18 und 20 voneinander abheben, wodurch der durch den Emitter-Basis-Übergang des Halbleiterschalters 12 fließende Strom unterbrochen wird, so daß der Halbleiterschalter 12 nichtleitend wird. Gleichzeitig wird die Last 32 ausgeschaltet. Dieses Arbeitsspiel w^derholt sich, so lange der Schalter 14 geschlossen bleibt. Bei dieser Ausführungsform werden sowohl die Blinkfrequenz als auch die Ein- und Ausschaltzeiten der Schaltung durch den resultierenden Widerstand und die Kapazität des Ladestromweges, ferner durch die Widerstandswerte der beiden Entladungsstromwege sowie durch die Einschalt- und Ausschaltschwellen des Schutzgasrelais 16 bestimmt.

Fig. 2 zeigt eine Weiterbildung der vorstehend an Hand von Fig. 1 beschriebenen Schaltung. I.';er ist zwischen dem Widerstand 28 und der Klemme 10 eine Diode 34 vorgesehen, deren Anode an die Klemme 10 angeschlossen ist. Außerdem ist die negative Seite des Kondensators 26 und der Spule 24 jetzt nicht wie in F i g. 1 mit dem Schalter 14, sondern mit dem Verbindungspunkt zwischen der Zunge 20 des Schutzgasrelais 16 und dem Widerstand 22 verbunden. Der gemäß F i g. 1 gegebenenfalls vorgesehene Widerstand 30 ist bei der Schaltung nach F i g. 2 fortgelassen. Im übrigen ist die Schaltung nach F i g. 2 ebenso ausgebildet wie diejenige gemäß Fig. 1.

Wenn die Klemme 10 an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist und der Schalter 14 geschlossen wird, läuft das Arbeitsspiel der Schaltung nach F i g. 2 im wesentlichen ebenso ab wie bei der Schaltung nach Fig. 1. Jedoch kann sich der Kondensator 26 nicht teilweise über den Widerstand 28 und den Emitter-Basis-Übergang des Halbleiterschalteis 12 entladen, da in diesem Leitungsweg die Diode 34 vorgesehen ist. Infolgedessen arbeitet der Kondensator 26 mit einer längeren Entladungszeit, so daß die Einschaltzeit der Last 32 verlängert wird. Bei dieser Ausführungsform werden sowohl die Blinkfrequenz als auch die Ein- und Ausschaltzeiten der Schaltung durch den resultierenden Widerstand und die Kapazität des Ladestromweges, ferner durch den Widerstand des Entlad^gsstromwegcs sowie durch die Ein- und Ausschaltschwellen des Schutzgasrelais 16 bestimmt.

F i g. 3 veranschaulicht in graphischen Darstellungen die Spannungswellen, die an dem Kondensator 26, dem Emitter-Basis-Übergang des Halbleiterschalters 12 und dem Emitter-Kollektor-Übergang des Halbleiterschalters 12 während eines vollständigen BHnkarbeitsspiels der Schaltungen nach F i g. 1 und 2 auftreten. Man erkennt, daß sich die Spannung an dem Kondensator 26 während des Teils des Arbeitsspiels, während dessen die Last 32 abgeschaltet ist, exponentiell erhöht. Wenn die Spule 24 der Schaltung

ίο nach F i g. 1 beginnt, einen Strom aufzunehmen, dessen Stärke ausreicht, um die Kontaktzungen zu schließen, beginnt die Entladung des Kondensators 26 nahezu augenblicklich, so daß die Spannung an seinen Klemmen exponentiell abnimmt.

Während der Abschaltzeit der Lampen 32 ist die an dem Emitter-Basis-Übergang des Halbleiterschalters 12 liegende Spannung sehr niedrig, d. h. sie liegt in der Größenordn. --.g einer Gleichspannung von 0,01 V, und sie ist auf der. Ohmschen Spannungsabfall an dem Widerstand 30 zurückzuführen, der durch den Kriechstrom hervorgerufer wird, welcher über den Widerstand 30, den Basis-Kollektor-Übergang des Halbleiterschalters 12, den Schalter 14 und die Last 32 zum Erdanschluß fließt. Während der

»5 Einschaltzeit der Last 32 fließt ein Strom von der Klemme 10 aus über die durch den Emitter-Basis-Ubergang des Halbleiterschalters 12 und den Widerstand 30 gebildete Parallelschaltung, die Kontakt-• zungen 18 und 20 und den Widerstand 22 zum Er-

dungsanschluß, so daß eine erhebliche Verstärkung des Stroms bewirkt wird, der durch den Widerstand 30 und den Emitter-Basis-Übergang des Halbleiterschalters 12 fließt, was zur Folge hat, daß eine Emitter-Basis-Spannung von etwa 0,45 V auftritt.

Während der Ausschaltzeit der La.U 32 entspricht die Spannung am Emitter-Kollektor-Ubergang des Halbleiterschalters 12 im wesentlichen der Netzspannung, d. h., sie beträgt bei der Signalanlage eines Kraftfahrzeugs z. B. etwa 12 V. Während der Einschaltzeit der Last 32 ist der Halbleiterschalter 12 leitfähig und die Spannung am Emitter-Kollektor-Übergang geht auf etwa 0,10 V zurück.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen BUnkerschaltung schematisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich eine direkte Verbindung von der Klemme 10 zu der Zunge 20 des Schutzgasrelais 16, und der gemäß F i g. 1 vorgesehene Widerstand 28 ist fortgelassen. Zwar ist wie in F i g. 2 eine Diode 34 in den Ladestromweg eingeschaltet, doch ist bei der Schaltung nach F i g. 4 die Anode der Diocie mit dem Kollektor des Halbleiterschalters 12 verbunden, während seine Kathode an die positive Seite des Kondensators 26 und der Spule 24 angeschlossen ist; die andere Seite der Spule 24 ist wie in Fig. 2 über den Widerstand 22 geerdet. Bei der Schaltung nach Fig. 4 ist der gemäß F i g. 1 vorgesehene Widersland 30 zwischen dem Emitter und der Basis des Halbleiterschalter 12 fortgelassen. Jedoch ist ein Widerstand 36 vorgesehen, der die Basis des Halbleiterschalters 12 mit dem Erdungsanschluß verbindet. Im übrigen ist die Schaltung nach F i g. 4 ebenso ausgebildet wie die an Hand von F i g. 1 beschriebene.

Wenn die Klemme 10 an eine Gleichstromquelle angeschlossen ist und der Schalter 14 geschlossen wird, wird der Halbleiterschalter 12 sofort leitfähig, da ein genügend starker Strom über den Emitter-Basis-Übergang und den Widerstand 36 zum

Hrdungsanschluß fließt. Daher wird die Last 32 im wesentlichen gleichzeitig mit dem Schließen" des Schalters 14 eingeschaltet. Der. Strom fließt jetzt durch die Diode 34, um den Kondensator 26 aufzuladen. Wenn die Spannung an diesem Kondensator einen vorbestimmten Wert erreicht, nimmt die Stärke des durch die Spule 24 fließenden Stroms in einem solchen Ausmaß zu, daß die Kontaktzungen 18 und 20 in Berührung miteinander gebracht werden. Somit wird der Emittcr-Basis-Übcrgang des Halbleiterschalters 12 überbrückt, und es fließt kein Strom mehr durch diesen Übergang. Infolgedessen wird der Halbleiterschalter 12 nichtleitend. Jetzt fließt der Ladestrom nicht mehr durch die Diode 34, und der Kondensator 26 entlädt sich über die Spule 24, so daß die Kontaktzungen 18 und 20 geschlossen gehalten werden, bis die Stärke des Entladungsstroms bis unter die Ausschaltschwelle des Relais 16 zurückgeht. Die Diode 34 verhindert, daß irgendein Teil des Entladungsstroms des Kondensators 26 über den Schalter 14 und die Last 32 zum Erdungsanschluß fließt, so daß die Ausschaltzeit der Last 32 verlängert wird. Dieses Arbeitsspiel wiederholt sich, solange der Schalter 14 geschlossen bleibt. Bei dieser Ausführungsform werden sowohl die Blinkfrequenz als auch die Ein- und Ausschaltzeiten der Last durch den resultierenden Widerstand und die Kapazität des Ladestromweges, ferner durch den Widerstand des Entladungsstromweges sowie durch die Ein- und Ausschaltschwellen des Schutzgasrelais 16 bestimmt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Blinkerschaltung mit eir.em Schutzgasrelais und dazu parallelliegendem Kondensator, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Zunge (18) des Schutzgasrelais (16) mit der Basis eines Halbleiterschaiters (12) verbunden ist, der seinerseits die Last (32) schaltet.

2. Blinkerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halbleiterschalter (12) ein Transistor ist.

3. Blinkerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Widerstand (30), der parallel zur Steuerstrecke des Halbleiterschalters (12) liegt.

4. BlinkerscMltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zunge (20) des Schutzgasrelais (16) über einen Widerstand (22) geerdet ist, und daß der Kondensator (26) über einen Widerstand (28) parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Halbleiterschalters (12) angeschlossen ist.

5. Blinkerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zunge (20) des Schutzgasrelais (16) über einen Widerstand (22) geerdet ist, daß der Kondensator (26) mit ".einem einen Anschluß an die zweite Zunge (20) des Schutzgas^r<*lais (16) angeschlossen ist und mit seinein anderen Anschluß über einen Widerstand (28) und eiir-u Gleichrichter (34) an den nichtgeerdeten Pol (10) der Spannungsquelle angeschlossen ist, wobei der Gleichrichter (34) derart gepolt ist, daß der Entladungsstrom des Kondensators (26) nur in einem Kreis fließen kann, der die Spule (24) des Schutzgasrelais (16) umfaßt.

6. Blinkerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Zunge (20) des Schutzgasrelais (16) an den nichtgeerdeten Pol der Spannungsquelle (10) angeschlossen ist, daß der Kondensator (26) mit einem Pol über einen Widerstand (22) an Erde und mit seinem anderen Pol über einen Gleichrichter (34) an den Kollektor des Halbleiterschalters (12) angeschlossen ist, wobei der Gleichrichter (34) derart gepolt 'st, daß der Entladungsstrom des Kondensators (26) nur in einem Kreis fließen kann, der die Spule (24) des Schutzgasrelais (16) umfaßt, und daß die Basis des Halbleiterschalters (12) über einen Widerstand (36) mit Erde verbunden ist.