DE2322639A1

DE2322639A1 - Integrierte transistor-treiberschaltung fuer induktive belastungen

Info

Publication number: DE2322639A1
Application number: DE19732322639
Authority: DE
Inventors: Hans Gunnar Jeborn; Eva Matzner; Olaf Sternbeck
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1972-05-30
Filing date: 1973-05-02
Publication date: 1973-12-13
Also published as: AU5481973A; SE355105B; AU475983B2; FR2186739A1; FR2186739B3

Description

T 1171·

Or.-Ιηβ· Ha ·' -"J'

Telefonaktiebolaget L M Ericsson, 126 25 Stockholm (Schweden)

Integrierte Transistor-Treiberschaltung
für induktive Belastungen

Die Erfindung betrifft eine Transistor-Treiberschaltung,
die mit einer induktiven Belastung, z.B. mit einer Relaiswicklung zusammengeschaltet werden kann. Die Erfindung betrifft insbesondere eine Transistorschaltung, die so bemessen ist, dass der bei der Abschaltung der induktiven Belastung-induzierte Gegenimpuls vermindert werden kann.

Bei bekannten Treiberschaltungen für Relaiswicklungen, die aus einzelnen Schaltungselementen bestehen, bestehen grundsätzlich keine Schwierigkeiten bei der Unterdrückung der Spitze des Gegenimpulses, der in der Wicklung bei deren Abschaltung induziert wird. Ein zu diesem Zweck angewendetes Verfahren besteht darin, die Anschlusskontakte der Relaiswicklung mit einzelnen Schaltungselementen, z.B. mit einer Diode oder einem Kondensator zu verbinden, die (der) mit einem Widerstand, einem Silikonkarbidvaristor oaer einer Avalanchediode in Serie geschaltet ist. Die Wahl der Schaltungselemente wird bestimmt von der zugelassenen Verzögerung

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des Relaistromes.

Bei einer integrierten RelaistreibersGhaltung wird Jedoch mit Vorteil die Herstellung einer Verbindung mit äußeren einzelnen Schaltungselementen vermieden und stattdessen in der tatsächlichen Schaltung ein integrierteres Element vorzusehen zwecks Unterdrückung der Gegenimpulsspitze. Auf diese Weise kann erreicht werden, dass die integrierte !Treiberschaltung wesentlich billiger und außerdem kompakter wird·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer integrierten Treiberschaltung für eine induktive Belastung, beispielsweise für eine Relaiswicklung, eine wirksame Unterdrückung des Gegenimpulses zu bewirken, ohne einzelne äußere Schaltungselemente von der Schaltung zu trennen.

Die Erfindung sieht zu diesem Zweck vor, eine oder mehrere Avalanche-Dioden, die integrierbar sind, mit einander und mit dem Ausgangstransistor der Treiberschaltung zu verbinden. Bei Auftreten eines Gegenimpulses wird die Avalanche spannung der Diode oder der Dioden überschritten, so dass der Avalanche-Strom den Transistor in den leitenden Zustand versetzt und ein Strom zu fließen beginnt. Hierdurch wird die Relaiswicklung belastet und die Spannungsspitze unterdrückt.

Die Erfindung wird nunmehr ausführlich beschrieben. In den beiliegenden Zeichnungen ist die

iFig. 1 ein Schaltplan für eine Transistorschaltung nach der Erfindung, ' ,

Fig-r2 eine Darstellung der Anwendung der Erfindung bei einer besonderen Relaistreiberschaltung,

Fig.3 ein. Schaltplan für eine Ausführungsform der Transistorschaltung nach der E¹Xg. 1

Jfig.4 ein Schaltplan für eine andere Ausführungsform der Schaltung nach der Fig.1·

Die Fig«1 zeigt die Grundausführung der Transistorschaltung nach der Erfindung, die bei einer an sich bekannten Transistortreiberstufe (auch Darlington-Stufe genannt) verwendet ist und

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zwei Transistoren ^1 und Q2 aufweist, die eine Relaiswicklung P1 mit Strom versorgen. Das integrierte Schaltungselement ist in der Fig.1 mit einer unterbrochenen Linie umrandet. Die Kollektorelektroden der Transistoren ^1 und (£2 sind mit einander verbunden, während an die Basis-Emitter-Verbindungsstelle ein Widerstand R1 angeschlossen ist. Die Relaiswicklung P1 ist mit dem einen Pol +Ucc einer Speisespannungsquelle verbunden sowie mit dem Kollektorausgang des Transistors 0_νΛ» Der Erdungspunkt der Speisespannungsquelle ist mit "0" bezeichnet. Nach der Erfindung wird zwischen die Kollektorelektrode und die Basiselektrode des Ausgangstransistors ^1 eine Avalanche-Diode D1 eingeschaltet, so dass deren Katode mit der Relaiswicklung P1 verbunden wird· In diesem Falle wird vorausgesetzt, dass einerseits die Spannung der Spannungsquelle Ucc niedriger ist als die Avalanche-Spannung der Diode D1, und dass andererseits die Avalanche-Spannung niedri ger ist als ötörungsspannung der Kollektor-Basis-Verbindungsstelle des Transistors Q₁I.

Wird der Relaisstromfluss unterbrochen, d.h., wenn der Kollektorstrom der Transistoren Q1 und Qfi. plötzlich zu fließen aufhört, so wird in der Relaiswicklung P1 eine Spannungsspitze induziert, die am Kollektor-Emitter-Pfad des Transistors Q1 sowie an der Avalanche-Diode D1 auftritt, die hierbei leitend wird und die Heiaiswicklung belastet, so dass die unerwünschte Spannungsspitze ausgeglichen wird. Zugleich wird der durch die Diode D1 fließende Strom über die Basis-Emitter-Verbindungsstelle des Transistors Q1 zur Erdung abgeleitet. Dieser Transistor wird daher kurzzeitig in den leitenden Zustand versetzt, so dass ein Kollektorstrom zu flieiten beginnt, der dem durch die Diode D1 fließenden Avalanchestrom proportional ist. Auf diese Weise wird die Relaiswicklung nich mehr belastet, so dass die Spannungsspitze noch mehr herabgesetzt wird«

wird eine Avalanche-Diode mit einem Schalttransistor nach der Fig.1 zusaiumengeschaltet, so können diese Schaltungselemente direkt in eine integrierte Schaltung aufgenommen werden. Im Gegen satz zu der gleichen Schaltung, in der die Diode zum Begrenzen der bei der .abschaltung induzierten Spannungsspitze zur Relais- ^ ±i parallelgeschaltet ist, muss die .Diode in diesem

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Falle widerstandsfähig sein für den gesamten Iinpulseffekt an der Relaiswicklung. Bei der Schaltung nach der Fig.1 liegt dieser Fall- nicht vor, da die eigentliche Strombelastung der Relaiswicklung "bei deren Abschaltung über den Transistor Q1 erfolgt, während die Avalanche-Diode D1 lediglich auf den Spannungsanstieg reagiert, wenn durch die Diode ein ziemlich schwacher .ötrom fließt, der vom Stromverstärkungsfaktor des Transistors ^I abhängt. Die am Transistor t£i auftretende Belastung steht vollständig im Einklang mit der Dimensionierung der Schaltung, die zulässt, dass der Transistor Q1 bei einem niedrigen Spannungsabfall einen ziemlich starken Strom führt ganz gleich, ob es sich um eine integrierte Schaltung oder um eine aus Einzelelementen zusammengesetzte Schaltung handelt.

Das oben beschriebene Prinzip zum Unterdrücken der Spannungsspitze kann auch bei anderen Arten von Treiberschaltungen angewendet werden. Die Fig.2 zeigt eine an sich bekannte Relaistreiberschaltung, wie in dem Schwedischen Patent Hr* 337 851 beschrieben, die eine Avalanche-Diode enthält. Die Transistoren <^3, Q4- und Q5 stellen eine Relais-Treiberstufe in pnp/npn-Kaskadenschaltung dar, wobei der npn-Teil der Verbindung aus derselben Darlington-Stufe besteht wie bei der Schaltung nach der Fig.1. Die Avalanche-Diode Ώ2 ist in diesem Falle zwischen die Basiselektrode des Transistors Q₁M- und den gemeinsamen Nulleiter der Stufe geschaltet und wirkt wie bei der Schaltung nach der Fig.1 als Begrenzungsmittel der Spannungsspitze, die in der Relaiswicklung P2 bei deren Abschaltung induziert wird. Die Avalanche-Diode wirkt in dieser Schaltung noch besser als in der Schaltung nach der. Fig.1 als Folge des Umstandes, dass die Diode D2 bei einem Zusammenbruch den Transistor Q4 in den leitenden Zustand versetzt, Dieser Transistor ist dem Ausgangstransistor Q3 vorgeschaltet, aus welchem Grunde die Verstärkung des Transistors Q4- zusammen mit -der Impulsunterdrückungswirkung des Transistors, Q3 allein ausgenutzt wird. Die Begrenzung des induzierten Gegenimpulses bei der Abschaltung erfolgt daher rascher und ausgeprägter. Die Ausführung der Treiberschaltung und die eingeschlosene Avalanche-Diode ist für Treiberstufen vorzuziehen, bei denen bei dem Ausgangssignal keine Phasenuiükehrung bewirkt wird.

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Bei der in der Fig»3 dargestellten Schaltung wurde die einzelne Avalanche-Diode der Schaltung nach der Fig.1 durch eine Anzahl von einander nachgeschalteten Avalanche-Dioden D3 - D6 ersetzt, während der übrige Teil der Schaltung unverändert belassen wurde. Durch Einschalten von mehr als einer Diode können Treiberschaltungers so bemessen werden, dass sie bei höheren Speisespannungen Ucc als bei der Ausführungsform nach der Fig.1 benutzt v/erden können, beispielsweise bei Spannungen-von 24- oder 46 Volt, die bei älteren Telephonanlagen benutzt wurden zum Unterschied von einer 5~Volt-3pannung_$ die gegenwärtig bei integrierten TTL-Schaltungen benutzt wird.

-hJine weitere Ausführungsform der Transistorschaltung nach der .Erfindung ist -in der 3?ig«4· dargestellt₉ die sich von der Schaltung nach dar Fig.1 dadurch unterscheidet, dass ein Tran-

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sistor φΙΟ mit dem Kollektor-iSmitter-Kreis an den Jtollektor-Basis-treis des Ausgangstransistors (49 angeschlossen ist. Der Transistor ^ΊΟ ist für die primäre Funktion der" Treiberschaltung nicht wesentlich sondern dient ausschließlich zum Verstärken des Diodenstromes_? der in dem Zeitpunkt fließt, in dem is. der Avalanche-Diode D9 ein Zusammenbruch erfolgt als Folge der Gegenspannungsspitze, die in der Heiaiswicklung P4 indusziert wird» Infolgedessen wird der Ausgangstransistor Q9 rascher in den leitenden Zustand versetzt und eins wirksame Unterdrückung des G-egenimpulses erzielt·

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

Integrierte Transistorschaltung, die als Treiberschaltung mit einer induktiven Belastung,' z,B. mit einer Helaiswicklung verbunden ist und mindestens eine Transistortreiberstufe enthält, die mit einem Ausgangstransistor verbunden ist, dadurch gekennzeichnet_s- dass die Schaltung zum Begrenzen
induktiver Belastungsspitzen mindestens eine integrierbare Avalanche-Diode enthält, die zwischen einen Yerbindungspunkt für die induktive Belastung und einen Bezugspotentialpunkt geschaltet ist, so dass die Avalanche-Diode zugleich mit dem Auftreten der Spannungsspitse leitend wird mit der Folge, dass der Ausgangstransistor leitend'wird und den
auftretenden Belastungsstrom ableitet.

2« Transistorschaltung nach Anspruch Λ , dadurch gekennzeichnet, dass die Avalanche-Diode mit einem der Belastungsanschlusskontakte und mit der Basiselektrode des Ausgangstransistors verbunden ist«

3« ' Transistorschaltung nach Anspruch I₉ dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor-iimitter-Ereis eines weiteren Transistors als Yorstufe zwischen die Kollektorelektrode und
die Basiselektrode des Ausgangstransistors geschaltet ist, und dass die Avalanche-Diode zwischen einen Anschlusspiinkt in der Belastung und die Basiselektrode des genannten weiteren Transistors geschaltet ist«

4» Transistorschaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet
_v durch eine Anzahl von einander nachgeschalteten Avalanche-Dioden, die mit der Belastung und mit der Basiselektrode

des Ausgangstransistors verbunden sind.

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