DE2356854C3 - Elektronischer Schalter - Google Patents

Description

5 Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines NPN-Transistors und emitterseitig angeordnetem Lastwiderstand und der Gleichsetzung eines von der Steuersignalquelle abgegebenen ersten Signals mit logisch NEIN, eines diesem gegenüber positiven zweiten Signals mit logisch JA als erstes und zweites Gatter (GX, G 2) jeweils NOR-Gatier verwendet sind(Fig-4).

6 Elektronischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der erste Eingang (E2X) des zweiten Gatters (G 2) über einen gegenüber dem Lastwiderstand (RIs) relativ hochohmigen Widerstand (RAj mit dem zweiten Eingang f£22;des zweiten Gatters (G 2) verbunden ist und daß zwischen diesen zweiten Eingang (E22) und den Laststromkreis-Schaltungspunkt (10) eine in gleicher Weise wie die Basis-Emitterdiode des Transistors (Ts X) gepolte Diode (D i) eingefügt ist (F i g. 5).

7. Elektronischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Laststromkreis-Schaltungspunkt (10) und den Lastwiderstand (RIs) erne für den Laststrom in Durchlaßrichtung gepolte Diode (Dl₁ eingefügt ist (F i g. 5).

8. Elektronischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors (TsX) eine für den Laststrom in Sperrichtung gepolte Zenerdiode (D 3,J angeordnet ist ( F i g. 5).

9. Elektronischer Schalter nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeicb net, daß vor oder nach dem ÄC-Glied (R 3, C !,leine Störungsmeldeeinrichtung angeschaltet ist ( F i g. 5).

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektronischer Schalter entsprechend dem Oberbegriff des Patetitan Spruches.

Schalter dieser Art, wie sie z. B. aus der DT-AS 13 921 bekannt sind, werden in der Nachrichtentech nik zur Signalübertragung u. ä. verwendet, indem mii ihrer Hilfe Gleichstromkreise abwechselnd geöffnet unc geschlossen werden. Das Schließen und Öffnen eine! solchen Gleichstromkreises geschieht hierbei mit Hilft eines sogenannten Schalttransistors, dessen Kollektor Emitterstrecke mit Hilfe eines Eingangssignals (Steuer signals) von einem hochohmigen in einen niederohmi gen Zustand versetzt werden kann. Die Auswertung solcher Signale erfolgt häufig weit entfernt von Schalttransistor z. B. mit Hilfe von Relais, die in der Gleichstromkreis eingefügt sind. Außerdem werden di( von dem Gleichstrom durchflossenen Signaladern meis auch noch über Verteilereinrichtungen geführt. Da; Auftreten von Kurzschlüssen solcher Signaladern kanr daher nicht mit Sicherheit ausgeschlossen werden Hierbei wird meist der Lastwiderstand, also z. B. da: Relais, kurzgeschlossen. Befindet sich die Kollektor Emitterstrecke des Schalttransistors eines solcher elektronischen Schalters während eines Kurzschlüsse: des Lastwiderstandes im niederohmigen Zustand, se muß der Transistor eine gegenüber den normaler Bemebsverhältnissen wesentlich erhöhte Leistung auf nehmen. Um hierdurch eine Zerstörung des Schalttran sistors zu verhindern, ist bei dem aus der DT-Ai

12 13 921 bekannten elektronischen kurzschlußsicheren jchaltersystem vorgesehen, einen Laststromkreis- »chaltungspunkt mit einem zweiten Eingang einer koinzidenzschaltung zu verbinden, dessen erstem Eingang das zur Beeinflussung des Schalttransistors vorgesehene Steuersignal zugeführt ist. Die Koinzidenzschaltung ist so ausgelegt, ciaß ein einem Kurzschluß entsprechender Potentialsprung am Laststromkreis-Schaltungspunkt die Sperrung des Schalttransistors zur Folge hat auch wenn dem ersten Eingang dei Koinzidenzschaltung ein Steuersignal anliegt, das an sich den Schalttransistor in den niederohmigen Zustand versetzen würde. Da jedoch bei diesem bekannten elektronischen kurzschlußsicheren Schaltersystem am Laststromkreis-Schaltungspunkt im Ruhezustand, also bei wegen Fehlens eines Steuersignals gesperrtem Schalttransistor, ebenfalls ein Potential vorhanden ist, das demjenigen entspricht, welches im Kurzschlußfall auftritt, muß dieses Potential zum Einschalten des Schalttransistors ersetzt werden. Dieser Potentialersatz, wird bei dem elektronischen kurzschlußsicheren Schaltersystem mit Hilfe eines Taktgenerators bewirkt, der kurze Impulse mit einem Potential abgibt, das zusammen mit dem Potential des Steuersignals die Koinzidenzschaltung überwinden und den Schalttransistör niederohmig steuern kann. Zu diesem Zweck ist der Ausgang des Taktgenerators über eine Entkopplungsdiode ebenfalls mit dem zweiten Eingang der Koinzidenzschaltung verbunden.

Weitere Anordnungen, mit deren Hilfe es möglich ist, einen Schalttransistor vor Überströmen zu schützen, sind aus der DT-AS 20 27 310 und der DT-AS 12 02 826 bekannt. Die aus der DT-AS 20 27 310 bekannte Schaltungsanordnung zum elektronischen Schutz einer Ausgangsschaltung im Empfänger einer Datenübertragungsanlage hat den Vorteil, daß sie nach An einer Uberstromsicherung völlig unabhängig von der Art des verwendeten elektronischen Schalters in einen Gleichstromkreis eingefügt werden kann. Sie enthält einen Abschalttransistor, über dessen Kollektor-Emitterstrekke der Gleichstromkreis geführt ist und einen Steuertransistor, der wiederum von dem Spannungsabfall an einem Meßwiderstand, der ebenfalls in den Gleichstromkreis eingefügt ist, beeinflußt wird. Überschreitet der den Meßwiderstand durchfließende Strom einen bestimmten Wert, so wird dadurch der Steuertransistor geöffnet und demzufolge der Abschalttransistor gesperrt. Bei der aus der DT-AS 12 02 826 bekannten Anordnung zur schnellen kontaktlosen Unterbrechung eines Stromes mittels einer Vierschichtentriode muß zur Sperrung der in den Gleichstromkreis eingefügten Vierschichtentriode eine Stromquelle vorgesehen werden, mit deren Hilfe ein entgegengesetzt zum Laststrom fließender Sperrstrom durch die Vierschichtentriode gedrückt werden kann, wenn diese gesperrt werden soll.

Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, einen elektronischen Schalter der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß zum Wiedereinschalten des elektronischen Schalters kein von einem Taktgenerator abgeleitetes Hilfsignal erforderlich ist und daß neben dem Schalttransistor kein weiterer in den Laststromkreis eingefügter und für den Laststrom auszulegender Transistor und auch keine Hilfsspannungsquellen erforderlich sind und dennoch eine beim Auftreten eines Lastwiderstand-Kurzschlusses erfolgende automatische Abschaltung des Schalttransistors nur für die Dauer ; den Schalttransistor mit seiner Kollektor-Emitter-

strecke in den niederohmigen Zustand steuernden Eingangssignals wirksam ist.

Erfindungsgemäß ergibt sich die Lösung dieser Aufgabe durch eine den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches entsprechende Ausbildung eines solchen elektronischen Schalters.

Insbesondere ist bei dem elektronischen Schalter nach der Erfindung vorgesehen, daß bei Verwendung eines PNP-Transistors und kollektorseitig angeordnetem Lastwiderstand und der Gleichsetzung eines von der Steuersignalquelle abgegebenen ersten Signals mit logisch NEIN, eines diesem gegenüber positiven zweiten Signals mit logisch JA, als erstes Gatter ein OR-Gatter und als zweites Gatter ein NOR-Gatter verwendet ist oder daß bei Verwendung eines PNP-Transistors und emitterseitig angeordnetem La^twiderstand und der Gleichsetzung eines von der Steuersignalquelle abgegebenen erster» Signals mit logisch NEIN, eines diesem gegenüber positiven zweiten Signals mit logisch JA als erstes und als zweites Gatter jeweils NAND-Gatter verwendet sind und der Steuersignalquelle eine Invertierstufe nachgeschaitet ist, oder daß bei Verwendung eines PNP-Transistors und kollektorseitig angeordnetem Lastwiderstand und der Gleichsetzung eines von der Steuersignalquelle abgegebenen ersten Signals mit logisch NEIN, eines diesem gegenüber positiven zweiten Signals mit logisch JA, als erstes Gatter ein UND-Gatter und als zweites Gatter ein NAND-Gatter verwendet ist und daß der Steuersignalquelle eine Invertierstufe nachgeschaltet ist, oder daß bei Verwendung eines N PN-Transistors und emitterseitig angeordnetem Lastwiderstand und der Gleichsetzung eines von der Steuersignalquelle abgegebenen ersten Signals mit logisch NEIN, eines diesem gegenüber positiven zweiten Signals mit logisch JA, als erstes und zweites Gatter jeweils NOR-Gatter verwendet sind.

Diese Beispiele für die weitere Ausgestaltung eines elektronischen Schalters nach der Erfindung sollen lediglich aufzeigen, daß die Erfindung weder durch die Art des verwendeten Transistors noch durch die entweder kollektorseitige oder emitterseitige Anordnung des Lastwiderstandes eingeengt wird. Werden, um den Schalttransistor mit seiner Kollektor-Emitterstrekke in den niederohmigen Zustand zu versetzen, von der Steuersignalquelle positive Signale abgegeben, so genügt es. der Steuersignalquelle im ersten und letzten Fall dieser Ausgestaltungen der Erfindung eine Invertierstufe nachzuschalten, und diese Invertierstufe im zweiten und dritten Fall dieser Ausgestaltungen der Erfindung wegzulassen.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der zweite Eingang des zweiten Gatters mit einem gegenüber dem Lastwiderstand relativ hoehohmigen Widerstand verbunden ist und daß zwischen diesen zweiten Eingang und den Laststromkreis-Schaltungspunkt eine in gleicher Weise wie die Basis-Emitterdiode des Transistors gepolte Diode eingefügt ist.

Mittels dieser Ausgestaltung des elektronischer Schalters nach der Erfindung kann das am Laststrom kreis-Schaltungspunkt bei gesperrtem Transistor unc das im Kurzschlußfall wirksame Potential durch ein voi der Steuersignalquelle über diesen hoehohmigen Wider stand geliefertes Potential substituiert werden. Die kann insbesondere dann erforderlich sein, wenn das ai

dem Laststromkreis-Schaltungspunkt im Sperrzustand des Transistors bzw. im Kurzschlußfall wirksame Potential zur Verarbeitung in der Logik zwar vorzeichenrichtig ist, jedoch größenordnungsmäßig nicht geeignet ist.

Ferner kann bei dem elektronischen Schalter nach der Erfindung vorgesehen sein, daß zwischen den Laststromkreis-Schaltungspunkt und den Lastwiderstand eine für den Laststrom in Durchlaßrichtung gepolte Diode eingefügt ist.

Diese Diode verhindert in vorteilhafter Weise, daß im Laststromkreis ein die Betriebsstromrichtung umkehrendes Potential, welches z. B. in Folge eines Schaltungsfehlers auftreten kann, sich auf den Schalttransistor schädlich auswirken kann.

Schließlich ist vorgesehen, daß parallel zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors eine für den Laststrom in Sperrichtung gepolte Zenerdiode angeordnet ist.

Diese Zenerdiode verhindert, daß der lediglich für die Betriebsspannung bemessene und daher gegen Überlastung empfindliche Transistor durch eine beim Abschalten des Laststromes von der Induktivität des Lastwiderstandes auftretende Spannungsspitze gefährdet werden kann.

Ferner kann vor oder nach dem RC-GIied eine Störungsmeldeeinrichtung angeschaltet sein.

Durch diese Anschaltung kann auf einfache Weise das Auftreten eines Lastwiderstandkurzschlusses signalisiert werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand von fünf Figuren noch näher erläutert. Dabei zeigen die

Fig.l bis 4 Prinzipschaltbilder des elektronischen Schalters, wie sie sich bei Verwendung eines PN P-Transistors oder eines NPN-Transistors bzw. eines kollektorseitig oder emitterseitig angeordneten Lastwiderstandes ergeben, und

F i g. 5 ein Schaltbild des elektronischen Schalters nach der Erfindung unter Verwendung eines PNP-Transistors und kollektorseitig angeordnetem Lastwiderstand mit weiteren Einzelheiten der Schaltung.

Im einzelnen ist den Fig.l bis 4 zu entnehmen, daß ein Schalttransistor Ts\ mit seiner Kollektor-Emitterstrecke in einen Gleichstromkreis eingefügt ist, welcher zwischen den Anschlüssen 6 und 9 verläuft. Der Transistor kann sowohl ein sogenannter PNP-Transistor sein, wie in den Fig.l und 3 dargestellt oder ein N PN-Transistor, wie in den Prinzipschaltbildern der F i g. 2 und 4. Ein in den Gleichstromkreis eingefügter Lastwiderstand RIs kann entweder kollektorseitig im Gleichstromkreis angeordnet sein, wie dies in den Prinzipschaltungen nach den Fig.l und 2 der Fall ist oder emitterseitig, wie in den Schaltungen nach den Fig.3 und 4. Der Lastwiderstand RIs ist in den Prinzipschakbildern der Fig.l bis 4 als ohmscher Widerstand dargestellt, was jedoch nicht ausschließt, daß es sich bei diesem Widerstand z. B. um die Wicklung eines Relais handeln kann. Zur Steuerung des Schaltzustandes des Transistors TsI vom niederohmigen Zustand seiner Kollektor-Emitterstrecke in den hochohmigen Zustand dieser Strecke und umgekehrt ist ein von einer nicht dargestellten Steuersignalquelle abgegebenes Steuersignal vorgesehen, das einem Schaltungspunkt 7 zugeführt ist

Um den Transistor Tsi sperren zu können, auch wenn dem Schaltungspunkt 7 ein Steuersignal anliegt, welches geeignet ist, den Transistor TsI mit seiner Kollektor-Emitterstrecke in den niederohmigen Zustand zu versetzen und um diese Sperrung für die Dauer eines solchen gerade anliegenden Signals aufrechterhalten zu können, ist zwischen dem Schaltungspunkt 7 und einem Laststromkreis-Schaltuingspunkt 10, welcher in dem Gleichstromkreis zwischen dem Transistor Tsi und dem Lastwiderstand RIs vorgesehen ist. eine Logikschaltung angeordnet. Diese !Logikschaltung bewirkt eine Verknüpfung des Ausgangssignals des Transistors TsI mit dem am Schaltungspunkt 7 wirksamen Eingangssignal zur Erzielung einer erwünschten Wirkung, nämlich ίο der Sperrung des Transistors Tsi im Falle eines Kurzschlusses des Lastwiderstandes RIs.

Bei den in den Fig.l bis 4 dargestellten Prinzipschaltbildern eines elektronischen Schalters nach der Erfindung ist vorausgese'zt, daß der Transistor Tsi jeweils durch ein von der Steuersignalquelle abgegebenes erstes Signal mit seiner Kollektor-Emitterstrecke in den leitenden Zustand versetzt werden soll und daß ein von der Steuersignalqiiielle abgegebenes zweites Signal, welches gegenüber dem ersten Signal positiv sein soll, die Sperrjng des Transistors Tsi, also die Unterbrechung dfs Stromflusses im Gleichstromkreis zwischen den Anschlüssen 6 und 9 zur Folge haben soll. Jedoch sollen die in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Beispiele des Aufbaus eines elektronischen Schalters nach der Erfindung lediglich den Grundgedanken der Erfindung vermitteln. Verwendet man nämlich als zweites Signal ein gegenüber dem ersten Signal der Steuersignalquelle negatives Signal, so genügt es unter Verwendung der durch die dargestellten Beispiele vermittelten Lehre, durch einen entsprechenden Austausch der Gatterschaltungen, die mit dem elektronischen Schalter nach der Erfindung erwünschte Wirkung ebenfalls zu erzielen.

Bei den in den Fig.l bis 4 dargestellten Ausführungsbeispielen sind zur Verknüpfung des Schaltungspunktes 10 mis dem Schaltungspunkt 7 und der Eingangselektrode (Basiselektrode) des Transistors Tsi im wesentlichen jeweils zwei Gatterschaltungen vorgesehen. Diese Gatterschaltungen Gl. G2 weisen jeweils zwei Eingänge EH, E12; £21, E22 sowie jeweils einen Ausgang Ai und A2 auf. Jeweils ein erster Eingang El 1. £21 beider Gatter GiI, G2 ist mit dem Schaltungspunkt 7 verbunden, an den auch die Steuersignalquelle angeschlossen zu denken ist. Bei den in den F i g. 2 und 3 dargestellten Prinzipschaltungen mit einem NPN-Transistor und kollektorseitigem Lastwiderstand bzw. einem PNP-Transistor und emitterseitigem Lastwiderstand ist in die gemeinsame Verbindungsleitung zwischen den beiden ersten Eingängen der Gatter Gl und G2 und dem Schaltungspunkt 7 eine Invertierstufe eingefügt, da bei diesen Ausführungsbeispielen das den Gatterschaltungen zugeführte Steuersignal, welches die Kollektor-Emitterstrecke des Schalttransistors Tsi in den niederohmigen Zustand schalten soll, gegenüber dem die Sperrung dieses Transistors bewirkenden Signal positiv sein muß.

Der zweite Eingang £22 des zweiten Gatters G2 ist mit dem Laststromkreis-Schaltungspunkt 10 verbunden und der zweite Eingang £12 des ersten Gatters Gl über ein RC-Glied, welches aus dem Widerstand R3 und dem Kondensator Cl besteht, an den Ausgang A2 des zweiten Gatters G2 angeschlossen. Außerdem ist der Ausgang Ai des Gatters Gl mit der Basiselektrode des Transistors TsI verbunden.

Die prinzipielle Wirkungsweise der in den F i g. 1 bis 4 dargestellten Anordnungen soll nun an Hand der in Fig.l dargestellten Anordnung näher erläutert werden. Die Anordnungen nach den Fig.2 bis 4 funktionieren entsprechend.

Zunächst sei angenommen, der Transistor Tsl befinde sich im gesperrten Zustand, d. h. seine Kollektor-Emitterstrecke sei hochohmig. Ausgehend von der dargestellten Schaltung wird in diesem Fall von der Steuersignalquelle ein zweites Signal abgegeben, welches positiv gegenüber einem von dieser Quelle abgegebenen ersten Signal ist. Da der Transistor TsI gesperrt ist, liegt am Schaltungspunkt 10 im wesentlichen das Potential des Schaltungspunktes 9, also negatives Potential. Somit sind an den Eingängen £21. £22 des Gatters G2, bei welchem es sich um ein sogenanntes NOR-Gatter handelt, voneinander verschiedene Potentiale wirksam. Hierbei ist in den Prinzipschaltungen nach den F i g. 1 bis 4 vereinfachend angenommen, daß in jeder dieser Schaltungen nur zwei voneinander verschiedene Potentialzustände möglich sind, nämlich ein dem von der Steuersignalquelle abgegebenen ersten Signal äquivalentes Signal und ein einem von dieser Quelle abgegebenen zweiten Signal äquivalentes gegenüber dem ersten Signal positives Signal. Unter dieser Voraussetzung liegt also bei gesperrtem Transistor 7s1 an dem Schaltungspunkt 10 das erste Signal und an dem Schaltungspunkt 7 das zweite Signal. Ferner sollen die Gatterschaltungen so ausgelegt sein, daß für diese das zweite Signal das logische JA repräsentiert und das erste Signal das logische NEIN. Somit ist aber am Schaltungspunkt 8. also am Ausgang des RC-Gliedes, im Ruhezustand der dargestellten Schaltung das erste Signal wirksam. Beim Gatter Cl handelt es sich um ein sogenanntes OR-Gatter, folglich steht an dessen Ausgang das zweite Signal. Ein an der Basiselektrode des Transistors Tsi wirksames zweites Signal sperrt die Kollektor-Emitterstrecke di :ses Transistors. Um nun den Transistor TsX zu öffnen, also dessen Kollektor-Emitterstrecke in den niederohmigen Zustand zu versetzen, muß von de·- Steuersignalquelle an Stelle des zweiten Signals das erste Signa! abgegeben werden. Wenn dies der Fall ist. so werden beide Eingänge des Gatters G2 vom ersten Signal beaufschlagt, da der Transistor TsI sich zunächst noch im gesperrten Zustand befindet. Am Ausgang des Gatters G2 steht daher das zweite Signal. Am Schaltungspunkt 8 ist jedoch zunächst noch das erste Signal wirksam, weil das RC-CWed (Widerstand R3. Kondensator Ci) zunächst noch den Durchgriff des zweiten Signals auf den Schaltungspunkt 8 verhindert. Infolgedessen steht an beiden Eingängen des Gatters Cl jetzt das erste Signal und damit auch an dessen Ausgang Ai und damit ebenso an der Basiselektrode des Transistors TsI. Dies hat zur Folge, daß der Transistor nun mit seiner Kollektor-Emitterstrecke niederohmig geschallet wird. Damit kann aber das am Schaltungspunkt 6 stehende zweite Signal auf den Schaltungspunkt 10 durchgreifen. Am Eingang £21 des Gatters G2 ist daher jetzt das erste Signal und am Eingang £22 des Gatters G2 das zweite Signal wirksam. Am Ausgang Al des Gatters G2 tritt daher jetzt wieder das erste Signal auf und verhindert damit eine Signaländerung am Schaltungspunkt 8. Die Zeitkonstante des ÄC-Gliedes (Widerstand R3 und Kondensator Cl) muß also so bentfessen werden, daß sie bei einem Umschalten der Steuersignalquelle vom zweiten Signal (Sperrsignal) zum ersten Signal, d. h. während des Durchsteuerns des Transistors Tsi, eine Signaländerung am Schaltungspunkt 8 sicher verhindert.

Tritt nun im Stromkreis des Widerstandes RIs ein diesen Widerstand überbrückender Kurzschluß auf, so wird dadurch das am Schaltungspunkt 10 wirksame zweite Signal durch das erste Signal ersetzt, während am Schaltungspunkt 7 nach wie vor das erste Signal steht. Infolgedessen tritt am Ausgang A2 des Gatters C2 das zweite Signal auf. Nach einer von der Zeitkonstante des /iC-Gliedes bestimmten Verzögerungszeit greift das zweite Signal vom Ausgang Al des Gatters C2 auf den Schaltungspunkt 8 durch. Infolgedessen ist nun am Eingang Eil des Gatters Cl das erste Signal und am Eingang £12 dieses Gatters das zweite

ίο Signal wirksam. Dies hat am Ausgang dieses Gatters Cl eine Signaländerung vom ersten zum zweiten Signal zur Folge. Das zweite Signal aber sperrt den Transistor Tsi. Nach einer durch die Zeitkonstante des /?C-Gliedes bestimmten Verzögerungszei: wird also der Transistor Tsi bei einem Kurzschluß des Lastwiderstandes RIs gesperrt und damit der Stromkreis zwischen den Schaltungspunkten 6 und 9 unterbrochen. Nach der Sperrung des Transistors Tsi bleibt am Schaltungspunkt 10 weiterhin das erste Signal wirksam, so daß sich am Schaltzustand'!es Transistors Tsi nichts ändert.

Erfolgt während eines Kurzschlusses des Lastwiderstandes RIs am Schaltungspunkt 7 ein Signalwechsel, so daß diesem Schaltungspunkt wieder das zweite Signal anliegt, so hat dies am Ausgang A2 des Gatters G2 das erste Signal zur Folge. Der Signalzustand am Schaltungspunkt 8 ändert sich daher nach der Verzögerungszeit des ÄC-Gliedes. Es erscheint hier nämlich wieder das erste Signal. Da jedoch am Eingang £11 des Gatters Cl das zweite Signal steht, bleibt der Transistor TsI nach wie vor gesperrt.

Ein neuerlicher Signalwechsel am Schaltungspunkt 7 bringt an diesen Punkt das erste Signal. Gleichgültig, ob nun der Lastwidersland RIs kurzgeschlossen ist oder nicht, am Schaltungspunkt 10 ist bei gesperrtem Transistor Tsi das erste Signal wirksam. Am Ausgang Al des Gatters G2 wird daher jetzt das zweite Signal abgegeben. Das /?C-Glied verhindert jedoch zunächst den Durchgriff des zweiten Signals zum Schaltungspunkt 8, an dem das erste Signal wirksam ist. Daher wird nun über das Gatter Cl der Transistor Tsi wieder vom gesperrten Zustand in den niederohmigen Zustand seiner Kollektor-Emitterstrecke umgeschaltet.

Bringt diese Umschaltung jedoch das zweite Signal nicht an den Schaltungspunkt 10, weil der Lastwiderstand RIs nach wie vor kurzgeschlossen ist. so bedeutet dies, daß an den Eingängen des Gatters C2 keine Signaländerung stattfindet. Nach wie vor ist daher am Ausgang A2 des Gatters G2 das zweite Signal wirksam. Nach Ablauf der durch das /?C-Glied bestimmten Verzögerungszeit kann das zweite Signal daher nun zum Schaltungspunkt 8 durchgreifen und wird dadurch am Eingang £12 des Gatters Gl und damit auch an dessem Ausgang Al wirksam. Der Transistor TsI wird daher von neuem gesperrt.

Die Wirkungsweise der in den F i g. 1 bis 4 im Prinzip dargestellten Schaltung ist daher folgende. Ein am Schaltungspunkt 7 auftretendes zweites Signal (Sperrsignal) sperrt den Transistor TiI sofort. Ebenso steuert ein Signalwechsel am Schaltungspunkt 7 vom zweiten Signal zum ersten Signal den Transistor Tsi sofort durch, d. h. schaltet seine Kollektor-Emitterstrecke niederohmig. Wird der Lastwiderstand RIs im durchgesteuerten Zustand des Transistors Tsi kurzgeschlossen, während am Schaltungspunkt 7 das erste Signal steht, so wird der Transistor Tsi nach Ablauf einer durch die ^yerzögerungszeit des /?C-Gliedes bestimmten Zeit-.ianne ge ierrt. Die Sperrung bleibt so lange

ifrechterr ten. bis ein doppelter Signalwechsel

609 643/271

stattgefunden hat. Das bedeutet, zunächst muß am Schaltungspunkt 7 das erste Signal wieder durch das zweite Signal ersetzt werden und dann ein erneuter Signalwechsel vom zweiten Signal zum ersten Signal stattfinden, um die Wirkung der durch den Kurzschluß verursachten Sperre des Transistors Tsi aufzuheben. Ein nach dem Zwischenspiel eines zweiten Signals erneut am Schaltungspunkt 7 wirksames erstes Signa! bewirkt zunächst stets erneut eine Durchsteuerung des Transistors Tsi ohne Rücksicht darauf, ob der Widerstand RIs immer noch kurzgeschlossen ist oder der Kurzschluß inzwischen beseitigt worden ist. Auf diese Weise wird der Stromkreis zwischen den Schaltungspunkten 6 und 9 bei jedem einem zweiten Signal folgenden Auftreten des ersten Signals auf das noch andauernde Vorhandensein eines Kurzschlusses erneut überprüft. Ist dabei der Kurzschluß nach wie vor vorhanden, so wird der Transistor 7Ϊ1 nach Ablauf einer durch das Verzögerungsglied bestimmten Zeitspanne erneut abgeschaltet. Der elektronische Schalter prüft also selbsttätig den Betriebszustand des über die Klemmen 6, 9 geführten Stromkreises von neuem, so daß nach Beseitigung eines Kurzschlusses des Lastwiderstandes RIs nicht eigens eine Inbetriebnahme des -lektronischen Schalters erforderlich ist.

Bei dem in Fig.5 dargestellten Schaltbild eines elektronischen Schalters nach der Erfindung, welcher in seiner Grundkonzeption mit der in F i g. t dargestellten Schaltung übereinstimmt, ist dem Gatter Gi eine Invertierstufe I nachgeschaltet, die lediglich dazu dient, das Ausgangssignal des Gatters GI in ein zur Steuerung des Transistors Tsi strom- und spannungsmäßig geeigneteres Signal umzusetzen. Das erste Gatter Gl ist deshalb bei der in F i g. 5 dargestellten Anordnung ein NOR-Gatter und nicht wie bei der in Fig.1 dargestellten Schaltung ein OR-Gatter. Zwischen die Invertierstufe 1 und die Basiselektrode des Transistors TsI ist ein Widerstand /Q zur Begrenzung des Basisstromes des Transistors TsI eingefügt. Außerdem ist bei der Anordnung nach Fig.5 eine Diode Di zwischen dem Laststromkreis-Schaltungspunkt 10 und dem zweiten Eingang £22 des Gatters G2 angeordnet Diese Diode verhindert den Durchgriff des ersten Signals vom Schaltungspunkt 10 zu einem Schaltungspunkt 11, welcher mit dem Eingang £22 des Gatters G2 übereinstimmt, wenn das am Schaltungspunkt stehende Signal seiner Größenordnung nach nicht als Eingangssigncl für den Eingang £22 geeignet ist. Daher wird dem Eingang £22 über die Diode Di lediglich das zweite Signal, sofern dies am Schaltungspunkt wirksam ist, zugeführt Das erste Signal gelangt an den Eingang £22 von einem Schaltungspunkt 18 her über einen Widerstand A4 und über den Schaltungspunkt Der Widerstand Λ4 ist dabei wesentlich hochohmiger als der Lastwiderstand Rk Infolgedessen kann das am Schaltungspunkt 18 z. B. als Dauersignal wirksame erste Signal sich immer nur dann am Schaltungspunkt auswirken, wenn am Schaltungspunkt 10 ebenfalls das erste Signal steht

₁₅ Der Schaltungspunkt 18 kann unter Umständen auch mit dem Eingang £21 des Gatters Gl verbunden werden, ohne daß sich das Schaltverhalten der in F i g. 5 dargestellten Anordnung ändert.

Mit dem Schaltungspunkt 8 ist ein Abgriff 100 verbunden, an den eine Störungsmeldeeinrichtung angeschaltet werden kann, die nicht dargestellt ist. Legt man diese Slörungsmeldeeinrichtung so aus, daß diese dann ein Signal abgibt, wenn am Schaltungspunkt 8 das zweite Signal auftritt und dies ist immer nur dann der Fall, wenn am Schaltungspunkt 7 das erste Signal ansteht und der Widerstand RIs kurzgeschlossen ist, so kann durch die Störungsmeldeeinrichtung jeder im Stromkreis zwischen den Schaltungspunkten 6 und 9 auftretende Kurzschluß während eines ersten Sieuersi gnals aufgezeichnet werden oder in einem solchen Fall Alarm gegeben werden. Ein zwischen den Schaltungspunkt 6 und die Basiselektrode des Transistors Tsi eingefügter Widerstand Ri führt der Basiselektrode des Transistors das zweite Signal vom Schaltungspunkt 6 her zu, falls das von der Invertierstufe I abgegebene zweite Signal nicht die für eine Sperrung des Transistors ausreichende Größe aufweist. In der Anordnung nach Fig.5 kann ferner emitterseitig in den Stromkreis zwischen den Schaltungspunkten 6 und 9 ein Widerstand AS eingefügt sein, mit einem gegenüber dem Lastwiderstand RIs relativ geringen Widerstandswert. Dieser Widerstand verbessert den Signalwechsel am Schaltungspunkt 10, weil er im Falle eines Kurzschlusses des Widerstandes RIs insbesondere im Fall eines teilweisen Kurzschlusses dieses Widerstandes den Durchgriff des ersten Signals auf den Schaltungspunkt 10 gegenüber dem Durchgriff des zweiten Signals verbessert In der Schaltungsanordnung nach F i g. 5 ist außerdem zwischen dem Schaltungspunkt 10 und dem Widerstand RIs eine Diode für den Laststrom in diesem Kreis in Durchlaßrichtung eingeschaltet. Diese Diode verhindert, daß sich die Stromnchtung im Transistor Tsi umkehren kann, wenn z. B. zwischen der Diode D2 und dem Schaltungspunkt 9 ein gegenüber dem Schaltungspunkt 6 positives Potential mit dem Stromkreis, welcher über die Schaltungspunkte 6 und verläuft in Berührung kommt. Schließlich ist parallel zur Kollektor-Emitterstrecke des Transistors TsI eine Zenerdiode D3 geschaltet. Die Zenerdiode ist so bemessen, daß sie im normalen Betriebszustand des elektronischen Schalters gesperrt ist. Enthält der Lastwiderstand jedoch eine induktive Komponente, so kann es beim Umschalten des Transistors Tsi vom niederohroigen Zustand seiner Kollektor-Emitterstrekke in den hochohmigen Zustand dieser Strecke, an dieser Strecke zu einer Abschaltspannungsspitze kommen, die von der Zenerdiode D3 abgefangen wird. Überschreitet nämlich die Abschaltspannungsspitze an der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors TsI einen bestimmten Wert, so wird die Zenerdiode D3 leitend und begrenzt damit die an der Kollektor-Emitterstrecke des Transistors Tsi mögliche Sperrspannung.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: 23

1. Elektronischer Schalter mit einem über die Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistors geführten Gleichstromkreis und zumindest einem in dem Gleichstromkreis entweder kollektor- oder emitterseitig angeordneten Lastwiderstand und einer ein Steuersignal zum Schalten des Transistors abgebenden Steuersignalquelle, sowie einer Ansteuerlogik zur Verknüpfung des Potentials des Steuersignals mit dem Potential einer Lastelektrode des Transistors, wobei ein Laststromkreis-Schaltungspunkt zwischen dem Transistor und dem Lastwiderstand mit einem Eingang eines Gatters, die Stetiersignalquelle mit zumindest einem anderen Gattereingang und ein Gatterausgang mit der Basiselektrode des Schalttransistors verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwei erste Eingänge (EW), E2X) von zwei jeweils zwei Eingänge und einen Ausgang aufweisenden Gattern (G 1, G 2) mit der Steuersignalquelle (7), ein zweiter Eingang (E X2) eines ersten Gatters (G X) über ein KC-Glied (R 3, CX) mit dem Ausgang (A 2) eines zweiten Gatters (G 2Jt ein zweiter Eingang (E22)dzs zweiten Gatters (G 2) mit dem Laststromkreiseingefügt (10) und der Ausgang (A X) des ersten Gatters (G X) mit der Basiselektrode des Transistors (Ts X) verbunden sind, und daß die Verknüpfungseigenschaften der Gatter (Gi, G2) derart gewählt sind, daß ein einem zumindest teilweisen Kurzschluß des Lastwiderstandes (RIs) äquivalenter Potentialsprung am Laststromkieis-Schaltungspunkt (10) nach Ablauf einer durch das flC-Glied (R 3, CX) festgelegten Zeitspanne die Sperrung des Transistors (Ts i)zm Folge hat.

2. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines PNP-Transistors (Ts X) und kollektcrseitig angeordnetem Lastwiderstand (RIs) und der Gleichsetzung eines von der Steuersignalquelle abgegebenen ersten Signals mit logisch NEIN, eines diesem gegenüber positiven zweiten Signals mit logisch JA als erstes Gatter (G X)z\n OR-Gatter und als zweites Gatter (G 2) ein NOR-Gatter verwendet ist (Fig.l).

3. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines PNP-Transistors (Ts l^und emitterseitig angeordnetem Lastwiderstand (RIs) und der Gleichsetzung eines von der Steuersignalquelle abgegebenen ersten Signals mit logisch NEIN, eines diesem gegenüber positiven zweiten Signals mit logisch JA als erstes und als zweites Gatter (G 1, G 2) jeweils NAN D-Gatter verwendet sind und der Steuersignalquelle eine Invertierstufe nachgeschaltet ist (Fig.3).

4. Elektronischer Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines N PN-Transistors (Ts I^und kollektorseitig angeord- do netem Lastwiderstand (RIs) und der Gleichsetzung eines von der Steuersignalquelle abgegebenen ersten Signals mit logisch NEIN, eines diesem gegenüber positiven zweiten Signals mit logisch JA, als erstes Gatter (GX) ein UND-Gatter und als zweites Gatter (G 2) ein NAND-Gatter verwendet ist und daß der Steuersignalquelle eine Invertierstufe nachgeschaltet ist ( F i g . 2).

854 ₂