DE2749804C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Zweipolnetzwerk in einem Transistor.

Immer wenn Transistoren dafür vorgesehen sind, hohe Ströme durchzulassen und wenn sie aus wirtschaftlichen Gründen nicht überdimensioniert sind, so besteht die Gefahr der Überhitzung des Transistors, je nach den Abweichungen von angenommenen Werten für Strom, Transistor, Umgebungstemperatur usw. Unabhängig davon, ob der Transistor den Strom kontinuierlich oder möglicherweise gepulst durchläßt, kann die Gefahr der Überhitzung dadurch herabgesetzt werden, daß die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors schnell von einem nieder-ohmigen in einen hoch-ohmigen Zustand umgeschaltet wird, in Abhängigkeit davon, daß ein vorbestimmter Maximalwert eines Spannungsabfalls an der Kollektor-Emitter-Strecke überschritten wird.

Die DE-OS 17 63 067 zeigt eine Regelschaltung, die einen Transistor T1 in Reihe mit einem Widerstand R2 aufweist. Dieser Reihenschaltung liegt eine weitere Reihenschaltung aus einem Widerstand R1 und einer Zenerdiode Z parallel. Der Abgriff dieser letztgenannten Reihenschaltung steht mit dem Emitter eines Steuertransistors T2 und einem Potentiometer P1 in Verbindung. Die Basis des Steuertransistors T2 ist mit dem Abgriff eines zweiten Potentiometers P2 verbunden, an dem im wesentlichen die Lastspannung anliegt. Im normalen Betriebsfall wirken der Transistor T1 als Stellglied und der Steuertransistor T2 als Vergleicher. Bei Überlast wird die Zenerspannung unterschritten. Demzufolge werden die beiden Transistoren schlagartig gesperrt. Bei Normallast kehrt die Schaltung in den Regelbetrieb zurück.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Zweipolnetzwerk mit einem Transistor zu schaffen, mit dem dieser Transistor dann schnell aus einem nieder-ohmigen in einen hoch-ohmigen Zustand umgeschaltet werden kann, wenn ein vorbestimmter Wert des Spannungsabfalles an seiner Kollekter-Emitter-Strecke überschritten wird.

Diese Aufgabe wird durch das im Anspruch 1 angegebene Zweipolnetzwerk gelöst.

Das Zweipolnetzwerk kann in Reihe mit einer Last geschaltet werden, um für letztere einen Schalter zu bilden. Eine mögliche Anwendung des Zweipolnetzwerkes besteht darin, daß sein Transistor Teil einer Leistungsstufe in einem Verstärker sind, so daß dieser mit einem eingebauten Schalter versehen ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind aus den Unteransprüchen ersichtlich.

In diesem Zusammenhang ist zu erwähnten, daß Transistoren mit vertikalem bzw. lateralem Aufbau aus "Valvo Berichte", 1974, Band XIX, Heft 3, S. 111 bekannt sind.

Die Zeichnung zeigt ein gemäß der Erfindung ausgebildetes Zweipolnetzwerk.

Das Zweipolnetzwerk enthält einen Transistor 1 und ist derart ausgebildet, daß es von einem nieder-ohmigen in einen hoch-ohmigen Zustand umschalten kann, wenn ein vorbestimmter Wert des Spannungsabfalls an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 1 überschritten wird. Gemäß der Erfindung enthält das Zweipolnetzwerk eine regenerative Schwellenschaltung 2, die imstande ist, den Basisstrom des Transistors 1 in Abhängigkeit davon, daß der vorbestimmte Wert des Spannungsabfalls überschritten wird, zu unterbrechen. Die regenerative Schwellenschaltung 2 weist eingangsseitig einen Spannungsteiler auf, der einen Widerstand 3 mit negativem Temperaturkoeffizienten enthält, der geeignet ist, die Funktion des Zweipolnetzwerks innerhalb eines vorbestimmten Temperaturbereichs unverändert zu halten, und weiterhin einen Widerstand 4. Dieser Spannungsteiler liegt parallel zur Reihenschaltung aus der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 1 und dem Widerstand 5.

Der Widerstand 5 ist nicht unbedingt erforderlich und kann entfallen, wobei dann der Eingangsspannungsteiler der regenerativen Schwellenschaltung 2 direkt parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 1 geschaltet ist.

Die regenerative Schwellenschaltung 2 weist einen Ausgangsanschluß 6 auf, der mit der Basiselektrode des Transistors 1 über einen zweiten Transistor 7 und einen dritten Transistor 8 verbunden ist, welche miteinander in Kaskade geschaltet sind und von entgegengesetztem Leitungstyp sind. Um sicherzustellen, daß die Schwellenschaltung 2 den Basisstrom des Transistors 1 vollständig unterbrechen kann, ist eine Diode 9 in den Emitterkreis des Transistors 7 geschaltet, und ein Widerstand 10 bzw. 11 ist parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 8 bzw. des Transistors 1 geschaltet. Letzterer Transistor ist vor kurzzeitigen Spitzen dadurch geschützt, daß seine Kollektor-Emitter-Strecke mit einer Überbrückungsdiode 12 und seine Kollektor-Basis-Strecke mit einer Überbrückungs-Zenerdiode 13 versehen ist.

Neben den erwähnten Widerständen 3 und 4 enthält die regenerative Schwellenschaltung 2 zwei Transistoren 14, 15, die bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel vom entgegengesetzten Leitungstyp sind und derart angeordnet sind, daß sie ein Flip-Flop vom sogenannten "Hakentyp" bilden, wobei ein Widerstand 16 parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors 15 und ein Widerstand 17 in Reihe mit den Kollektor-Emitter-Strecken der Transistoren 14 und 15 geschaltet ist. Geeignete Werte der Bauteile für die Verwirklichung der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform sind 50 Kilo-Ohm und ein negativer Temperaturkoeffizient (NTC) in der Größenordnung von 0,57%/°C (5700 ppm/°C) für Widerstand 3, 150 Kilo-Ohm für Widerstand 4, 0,6 Ohm für Widerstand 5, 500 Ohm für Widerstand 10, 50 Ohm für Widerstand 11, 5 Kilo-Ohm für Widerstand 16 und 2,2 Kilo-Ohm für Widerstand 17.

Die regenerative Schwellenschaltung 2, die zwei in Kaskade geschalteten Transistoren 7 und 8, die Diode 9 und der Widerstand 10 sind bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung als monolithische Schaltung 18 ausgebildet, wobei einer der in Kaskade geschalteten Transistoren eine herkömmliche Vertikalstruktur und der andere zweckmäßigerweise eine laterale Struktur aufweist, um Herstellungskosten einzusparen, wie dies in der schwedischen Patentschrift 3 37 851 beschrieben ist.

Claims (5)

1. Zweipolnetzwerk mit einem Transistor (1), das derart angeordnet bzw. ausgebildet ist, daß es von einem nieder-ohmigen in einen hoch-ohmigen Zustand umschaltet, wenn ein vorbestimmter Wert eines Spannungsabfalls an der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (1) überschritten wird, und mit einer regenerativen Schwellenschaltung (2), die eingangsseitig einen zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (1) parallel liegenden Spannungsteiler (3, 4) enthält, dessen einer Widerstand (3) einen negativen Temperaturkoeffizienten aufweist, und die ausgangsseitig bei Überschreitung des vorbestimmten Spannungsabfalls ein den Basisstrom des Transistors (1) unterbrechendes Signal abgibt.

2. Zweipolnetzwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors (1) ein Widerstand (5) geschaltet ist.

3. Zweipolnetzwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerative Schwellenschaltung (2) einen Ausgangsanschluß (6) aufweist, der mit der Basiselektrode des Transistors (1) über einen zweiten und einen dritten Transistor (7, 8) verbunden ist, welche in Kaskade miteinander geschaltet sind und von entgegengesetztem Leitungstyp sind.

4. Zweipolnetzwerk nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die regenerative Schwellenschaltung (2) und die zwei in Kaskade geschalteten Transistoren (7, 8) in einer monolithischen Schaltung (18) integriert sind, wobei der eine der in Kaskade geschalteten Transistoren ein solcher mit vertikalem Aufbau und der andere ein solcher mit lateralem Aufbau ist.

5. Zweipolnetzwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff des Spannungsteilers (3, 4) mit dem Kollektor eines vierten Transistors (15) und mit der Basis eines fünften Transistors (14) verbunden ist, daß die Kollektor-Basis-Strecken dieser Transistoren (14, 15) zueinander parallel liegen, daß eine Reihenschaltung, bestehend aus der Kollektor-Emitter-Strecke des fünften Transistors (14) und einem weiteren Spannungsteiler (16, 17) zum erstgenannten Spannungsteiler (3, 4) parallel liegt, daß der Abgriff des weiteren Spannungsteilers (16, 17) mit dem Emitter des vierten Transistors (15) und mit dem Ausgang (6) der regenerativen Schwellenschaltung verbunden ist und daß der vierte und der fünfte Transistor (14, 15) von entgegengesetztem Leitungstyp sind.