DE2628290C3 - Schaltungsanordnung zum Überlastschutz eines Schalttransistors in einer Endstufe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Überlastschutz eines Schalttransistors nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Durch die Fertigung von Piezokristallen ist es möglich, daß tieren gegenüberliegende Flächen noch während des Einbaues durch das Aufbringen von metallenen Belägen überbrückt sind. Auch besteht die Möglichkeit, den Piezokristall bei der Montage und bei Prüfarbeiten am Schreibkopf gegen Masse kurzzuschließen. Beim Anlegen der Betriebsspannung wird dabei der Schalttransistor der Endstufe überlastet.

Piezoelektrische Schwinger und -Kristalle sind aus verschiedenen Anwendungsgebieten bekannt. In der DE-OS 14 91 993 ist ein frequenzstabilisierter Oszillator mit Breitbandverstärker beschrieben worden, der durch den Austausch frequenzbestimmender piezoelektrischer Schwinger innerhalb eines großen Frequenzbereiches betrieben werden kann. Der eingesetzte Schwinger ist im Rückkopplungszweig des zweistufigen Verstärkers geschaltet und niederohmig gegenüber seinem Resonanzwiderstand abgeschlossen. Um den Schwinger nicht zu überlasten, ist an den Eingang des Rückkopplungszweiges eine geringe Spannung über einen Spannungsteiler angelegt.

Aus der Schaltungsanordnung nach der DE-OS 31 829 ist es bekannt, einen polarisierten Piezokristall mit einer hohen Wechselspannung zu beaufschlagen, ohne seine Lebensdauer als Folge der ständigen Depolarisierung herabzusetzen. Der Piezokristall liegt hierbei parallel zu einem mit einer Diode in Serin geschalteten Widerstand. Die sich aus diesem /?C-Glied ergebende Zeitkonstante ist kleiner als die halbe Periodendauer der anliegenden Wechselspannung.

Mit der DE-OS 20 25 803 wird eine Schaltungsanordnung gezeigt zum Schutz eines Transistors beim Schalten einer induktiven Last in einer Zündanlage. Hierbei befinden sich parallel zur Schaltstrecke des Transistors die Reihenschaltung einer Diode mit einer Spannungsquelle. Die in der Induktivität des Zündübertragers verbleibende Restenergie kann den Transistor zerstören. Der Abbau der Energie erfolgt über Kondensatoren und eine Diode parallel zur Schaltstrekke.

In der DE-OS 25 32 037 ist eine Treiberschaltung für die Auslenkung von Piezokristall in einem Tintenschreibkopf beschrieben worden. Hierbei werden die Basiselektroden von Schalttransistoren von den Ausgangen zeichengeneratorgesteuerter UND-Gatter über Widerstände gesteuert, deren Kollektor-Elektrode jeweils an der Betriebsspannung und die Emitter-Elektrode an Masse geschaltet ist Die Piezokristalle sind einseitig ebenfalls an Masse und mit der anderen Elektrode in Reihe zu einem Widerstand veränderlicherer Größe und über diesen an die Emitter-Eiektrode des Schalttn.nsistors angeschlossen. Wird an die Basis eines Schalttransistors ein Spannungsimpuls gegeben, wird die Emitter-Eiektrode an Null gelegt und es kommt zu einer Rücki^hnung des Piezokristall in seine Ruhestellung. Zwar besteht hierbei nicht die Gefahr der Überlastung des Schalttranisistors der Endstufe. Der Piezokristall ist jedoch ständig durchgebogen und nur bei Änderung des Schaltzustandes des Schalttransistors als Folge eines Signals vom Zeichengenerator schnellt der Piezokristall unter gleichzeitigem Verkleinern der Kompressionskammer in seine Ruhelage zurück. Der Piezokristall muß somit auf die Membran bzw. diese an dem Piezokristall verschweißt sein. Hierzu sind höhere Temperaturen erforderlich \md das Verfahren wird teuer. Die starke thermische Behandlung schwächt nicht mehr reversibel das Auslenkverhalten der Piezokristalle.
Der Erfindung liegt die Aufgaue zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die die Nachteile dieser Treiberschaltung ausschließt und durch die es möglich ist, die Impulsenergie für die Auslenkung des Piezokristall so zu bemessen, daß der Schalttransistor im Falle eines Kurzschlusses am Piezokristall geschützt ist.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale nach dem Kennzeichendes Patentanspruches 1.

Die Impulsenergie wird nicht direkt aus der Stromversorgung bezogen, sondern indirekt aus dem Speicherkondensator. Dessen Energiebetrag ist so bemessen, daß am Piezokristall der volle Impuls verfügbar ist. In den längeren Nicht-Spritzzeiten liegt keine Spannung an dem Piezokristall. Dieser befindet sich dann in seiner Ruhelage und die Verbindung von Piezokristall und Membran ist unbelastet und kann durch Kleben hergestellt werden. Das Kleben im Vergleich zum Hartlöten oder Schweißen ermöglicht eine leichte Austauschbarkeit einzelner Piezokristalle.

Die Erfindung soll im folgenden anhand des Ausführungsbeispieles beschrieben werden. Die zeich= nerische Darstellung zeigt eine Endstufe für einen Piezokristall 1. Dieser befindet sich in einem Tintenschreibkopf, wie er in der DE-OS 25 32 037 beschrieben worden ist und hat die Aufgabe, das Volumen eines Kompressionsraumes über eine Membran kurzzeitig derart zu verringern, daß Tintenflüssigkeit unter dem so entstphenden Überdruck aus einer der Kompressionskammer zugeordneten Düse austritt. An die Betriebs-

spannung Ub ist über einen Einstellwiderstand 3 ein Schalttransistor 2 mit seinem Kollektor angeschlossen. Dessen Emitter-Elektrode liegt an Masse. Die Basis wird durch von einem Zeichengenerator, einem Rechner oder einer gleichwirkenden Steuereinheit angesteuert An die Anzapfung des Einstellwiderstandes 3 ist ein Speicherkondensator 4 angeschlossen, dessen zweiter Pol über eine Diode 5 an Masse liegt Der Piezokristall ί besitzt eine Kapazität und liegt mit einem Belag an Masse, mit dem anderen ist er über eine Parallelschaltung von einer zweiten Diode 6 und einem zweiten Widerstand 7 an den Masseausgang des Speicherkondensators 4 geschaltet Die Einstellbarkeit des Einstellwiderstandes 3 ermöglicht die Veränderung der Höhe der Impulsamplitude am Piezokristall 1. Der Schalttransistor 2 schaltet bei seinem Ansteuern nur die Energie des Zwischenspeichers 4. Dieser wird über die Reihenschaltung aus dem Teilwiderstand des Einstellwiderstandes 3 und der Diode 5 auf die Betriebsspannung Ub aufgeladen. Wird der Basis des Schalttransistors 2 über seinen Basiswiderstand ein impuls zugeleitet, wird der Schalttransistor in seiner Kollektor-Emitter-Strecke leitend. Hierdurch wird der am Einstellwiderstand 3 angeschlossene positiv geladene Belag des Speicherkondensators 4 an Null gelegt An dessen Masseausgang liegt dann eine negative Spannung an. Diese Minusspannung wird über die Diode 6 dem Piezokristall 1 zugeleitet, die ihn dann auslenkt Die Diode 5 verhindert hierbei ein Abfließen (der Minusspannung bzw.) der Ladung des Speicherkondensators 4 (gegen Null Volt). Mit Beendigung des Steuenmpulses an der Basis des Schalttransistors 2 wird dieser gesperrt und der Speicherkondensator 4 über den Einstellwiderstand 3 wird an U_B gelegt Der Piezokristall 1 wird über den zweiten Widerstand 7 auf Null Volt entladen. Die Diode 6 verhindert hierbei ein zu schnelles Entladen der Piezo-Kapazität Der Energieinhalt des Speicherkondensators 4 ist so bemessen, daß der Schalttransistor 2 beim Entladen des Kondensators 4 durch äußeren Kurzschluß nicht überlastet wird. Für eine Schaltungsanordnung, bei der der Kollektor des Schalttransistors 2 an Null Volt und der Emitter ?.-.. Ub geschaltet ist, müßten die Dioden 5 und 6 umgepoh wurden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zum Überlastschutz eines Schalttransistors in einer Endstufe zur Ansteuerung eines Piezokristall an einem Schreiblcopf, der in seiner Kollektor-Emitter-Strecke in Reihe zu einem Einstellwiderstand an eine Betriebsspannung und bei der der Piezokristall im wesentlichen parallel zu seiner Kollektor-Emitter-Strecke geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Ladestromkreis für den Piezokristall (1) ein kapazitiver Zwischenspeicher (4) eingebracht ist, der über den Einstellwiderstand (3) für den Schalttransistor (2) an die Betriebsspannung (Ub) und über eine Diode (5) an Masse geschaltet ist und der infolge einer Änderung des Schaltzustandes des Schalttransistors (2) Ladung an die Eigenkapazität des Piezokristall (1) abgibt

Z Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor (2) mit seinem Kollektor über den Einstellwiderstand (3) an die Betriebsspannung (Ub), der Emitter an Masse und die Basis an einen Taktimpulseingang geschaltet ist, daß der Ladestromkreis für den Zwischenspeicher (4) gebildet wird aus einem Teilwiderstana des Einstellwiderstandes (3) und tier Diode (5), die mit ihrer Kathode an Masse liegt und daß der Piezokristall (1) mit einer Polfläche an Masse, mit der zweiten über eine Parallelschaltung einer zweiten Diode (6) und einem zweiten Widerstand (7) an die Anodt der Diode (5) geschaltet ist.