DE2810641A1

DE2810641A1 - Spannungsfolge-steuerschaltung

Info

Publication number: DE2810641A1
Application number: DE19782810641
Authority: DE
Inventors: Maurus Cappa
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1977-03-14
Filing date: 1978-03-11
Publication date: 1978-09-21
Also published as: FR2384388A1; US4151425A; FR2384388B1; CA1079804A; JPS6230447B2; GB1595394A; JPS53114052A

Description

Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, NoY. 10504

ar / sue Spannungsfolge-Steuerschaltung

Diese Erfindung betrifft gemäß dem Oberbegriff des ersten Patentanspruches eine Spannungsfolge-Steuerschaltung zum Anlegen und Trennen von wenigstens zwei Versorgungs-Gleichspannungen vorzugsweise verschiedenen Potentials für eine Last, - insbesondere monolithische Schaltkreise, Feldeffekttransistoren und dergleichen, derart, daß bei einer Einschaltung der von einer oder mehreren Stromquellen gelieferten Versorgungsspannungen zunächst eine erste Versorgungsspannung an die Last angelegt wird. Nachdem diese erste Versorgungsspannung wenigstens eine vorgegebene Potentialhöhe erreicht hat, bzw. nach einer bestimmten Verzögerungszeit wird die andere zweite Versorgungsspannung an die Last angeschaltet. Auch die Abschaltung dieser beiden Versorgungsspannungen bzw. deren Trennung von der Last erfolgt in einer bestimmten Folge, bei der die zuletzt angeschaltete zweite Versorgungsspannung zuerst von der Last getrennt wird, während anschließend nach einer bestimmten Verzögerungszeit die zuerst angelegte Versorgungsspannung an der Last auf den Wert Null absinkt.

Durch die An- und Abschaltung der beiden Versorgungsspannungen in einer vorbestimmten Folge an die Last, - welche beispielsweise eine elektronische Schaltungsanordnung in monolithischer Bauweise sein kann, die integrierte Feldeffekttransistoren enthält *- wird eine Beschädigung der sehr empfindlichen und dünnen Grenzschichten in den Halbleiterelementen infolge überbeanspruchung verhindert und es wird dadurch die Betriebssicherheit erhöht.

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Ähnliche Spannungsfolge-Steuerschaltungen werden bereits bei elektronischen Rechnern oder sonstigen elektronischen Schaltungsanordnungen verwendet. Bei diesen bekannten Spannungsfolge-Steuerschaltungen werden die einzelnen Versorgungsspannungen, welche verschiedene Spannungspotentiale und/oder Polaritäten in bezug zu Masse aufweisen können, ebenfalls in einer gesteuerten Folge - der sog. Sequenz nacheinander an die Last geschaltet oder von dieser getrennt. Die Folgesteuerung kann hierbei durch elektromagnetische Relaisschaltungen, mittels Nockenwalzen, durch logische Schaltungsanordnungen die Vergleichseinrichtungen und Verzögerungsglieder enthalten, oder durch eine programmgesteuerte Schaltungseinrichtung erfolgen. Bei neuzeitlichen Anlagen, bei denen die Folge - bzw. die Verzögerungszeit zwischen zwei an- oder abzuschaltenden Versorgungsspannungen unterhalb des Milisekundenbereiches liegt, werden vorzugsweise elektronische, logische und/oder programmgesteuerte Schaltungsanordnungen verwendet.

Wie bereits erwähnt wurde, können in elektronischen Schaltkreisen die Halbleiterelemente durch unsachgemäße An- oder Abschaltung der Versorgungs-Gleichspannungen beschädigt werden. Monolithische Schaltungsanordnungen mit integrierten Feldeffekttransistoren sind besonders empfindlich und gefährdet, wenn beispielsweise bei einer Einschaltung nicht zuerst eine negative Versorgungs-Gleichspannung an die !Schaltungsanordnung gelegt wird, worauf nach einer kurzen Verzögerungszeit eine positive zweite Versorgungs-Gleich-[spannung an die Schaltungsanordnung angeschaltet wird. Eine Gefährdung der Halbleiterelemente besteht auch bei der Abschaltung der Versorgungsspannungen, wenn nicht zuerst die positive zweite Versorgungsspannung von der Last genommen wird, bevor eine Abschaltung der negativen ersten Versorgungsspannung erfolgt.

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Feldeffekttransistoren oder sonstige Bauelemente bzttf_o Schaltkreise mit Halbleiterelementen als Last sind in solchen Betriebsfällen nicht empfindlich, wenn z„ B. an die Last zuerst eine negative Versorgungs-Gleichspannung angelegt wird, oder wenn wenigstens gleichzeitig mit der ersten negativen Vergleichsspannung als Kompensation die positive zweite Versorgungs-Gleichspannung angeschaltet itfird»

Nachstehend wird als erste Versorgungs-Gleichspannung in bezug zur Masse eine negative Spannung bezeichnet und als zweite Versorgungs-Gleichspannung wird eine positive Spannung bezeichnet, wenn die als Last dienend® Schaltungsanordnung zum Betrieb nur zwei Versorgungs-Gleichspannungen verschiedener Spannungshöhe und gegensätzlicher Polarität erfordert» Bei einer solchen Schaltungsanordnung als Last ist es im Interesse ' einer guten Betriebssicherheit und langen Lebensdauer zweckmäßig, wenn bei der Einschaltung der beiden gleichzeitig zur Verfügung stehenden Versorgungsspannungen durch die Spannungsfolge-Steuerschaltung zuerst die erste_p das ist die negative Spannung an die Schaltungsanordnung gelegt wird und nach einer kurzen Verzögerungszeit die positive zweite Spannung. Auch bei der Ausschaltung sollte die erste negative Versorgungsspannung längere Zeit auf die Last einwirken als die zweite positive Versorgungsspannung»

Ein elektronischer Speicher, welcher aus Feldeffekttransistoreri FET besteht, die in monolithischen Schaltungsanordnungen integriert sind, erfordert zu seinem Betrieb eine negative und eine positive Versorgungs-Gleichspannung ₍ welche gleichzeitig wenigstens eine leistungsstarke Stromquelle liefert. Die negative erste Versorgungs-Gleichspannung wird In einer ;solchen Speicherschaltung zur Umpolung der Vorspannung an den Feldeffekttransistoren benötigt« Wenn diese negativ© erste Versorgungsspannung in der Speicherschaltung nicht vorhanden ist, bevor die positive zweite Versorgungsspannung auf die Speicherschaltung einwirkt, dann entsteht bei den

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Feldeffekttransistoren ein übermäßig starker unzulässiger Drain-Strom. Ist eine solche Feldeffekttransistoren enthaltende Schaltungsanordnung häufiger oder längere Zeit einem solchen unzulässig großen Drain-Strom ausgesetzt, dann kann die Schaltungsanordnung beschädigt werden, wodurch sich ein fehlerhafter Speicher ergibt. Bei derartigen spannungszeitempfindlichen Schaltkreisen besteht außerdem noch ein zweiter Grund die verschiedenen Versorgungs-Gleichspannungen nacheinander in einer gesteuerten Folge mit kleinen zeitlichen Abständen an die Last anzuschalten, um unerwünschte Einschwingvorgänge zu verhindern, welche falsche oder fehlerhafte Zeit- bzw. Taktsignale erzeugen können.

Zur Vermeidung der vorstehend erwähnten Probleme - Beschädigung der Halbleiterelemente durch unzulässig große Drain-Ströme und die Entstehung von unerwünschten Einschwingvorgängen - wurden Untersuchungen durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, daß eine Lösung dieser Probleme möglich ist, !wenn beide Versorgungsspannungen - d. h. die negative erste :und die positive zweite Versorgungsspannung - von der gleichen !wicklung eines Transformators erzeugt und abgeleitet werden. Diese Lösung ist ausreichend für die meisten einfachen JAnwendungsfälle, wenn der Fehler in dem Transformator oder in dem Versorgungsnetz zum Transformator hin auftritt. Jedoch ist kein Schutz gegeben, wenn der Spannungsfehler in einem anderen Teil der Schaltungsanordnung auftritt. Sogar wenn alle Versorgungs-Gleichspannungen von einer Wicklung des Transformators einer Stromversorgungsquelle geliefert werden, ergibt sich eine Unsicherheit durch die verschieden steilen Anstiegsflanken der Veraorgungs-Glelchspannungen während des Einschaltvorgangs, Es ist somit bedingt, durch die unterschiedlichen Leitungsimpedanzen, durch die verschiedenen Zeitkonstanten und die verschiedenen Spannungswerte nicht gewährleistet, daß die An- und Abschaltung der Versorgungs-Gleichspannungen von der Last wenigstens gleichzeitig erfolgt.

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Diese vorgenannten Mangel und Probleme ergeben sich nicht bei der Verwendung der eingangs bereits erwähnten bekannten elektronischen Spannungsfolge-Steuerschaltungen, welche logische Schaltkreise mit Rückkopplungsmeldeeinrichtungen und Zeitverzögerungsgliedern enthalten, oder die durch ein Programm gesteuert werden. Der Nachteil dieser bekannten Spannungsfolge-Steuerschaltungen besteht darin, daß sie sehr aufwendig und teuer sind und wirtschaftlich vertretbar nur dort verwendet werden, wo eine größere Anzahl Versorgungsspannungen verschiedener Polarität und unterschiedlichen Potential an- und abzuschalten sind, wie z. B„ in Computern oder elektronischen Prozeßrechnern. Für Taschenrechner, Mikroprozessoren, Büro- oder Minicomputer oder sonstige Geräte und Anlagen, welche monolithische Schaltungsanordnungen und/oder Feldeffekttransistoren enthalten, sind diese bekannten Spannungsfolge-Steuerschaltungen zu aufwendige

Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine relativ einfache, billig herstellbare Spannungsfolge-Steuerschaltung zum Anlegen und Trennen von wenigstens zwei Versorgungs-Gleichspannungen für eine Last zu schaffen, die nicht so aufwendig ist, wie die bekannten vorstehend erklärten Spannungsfolge-Steuerschaltungen. Die neue Spannungsfolge-Steuerschaltung soll so ausgelegt sein, daß sie nach der Anschaltung einer ersten Versorgungs-Gleichspannung an die Last die nächste folgende zweite Versorgungs-Gleichspannung erst nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit an die Last schaltet. Bei der Trennung der Last von den beiden Versorgungs-Gleichspannungen durch eine Ausschaltung der ersten Versorgungs·= spannung soll die zuletzt an die Last angeschaltete zweite Versorgungs-Gleichspannung zuerst von der Last getrennt werden, während die erste Versorguagsspannung erst nach einer !gewissen Verzögerungszeit nicht mehr auf die Last einwirkt, !Dadurch sollen die vorstehend erwähnten Mängel - Entstehung

von unzulässig großen Drain-Strömen, unerwünscht Einschwingvorgänge bei den Schaltvorgängen - mit Sicherheit bei

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monolithischen Schaltungsanordnungen oder bei Feldeffekttransistoren vermieden werden.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß die erfindungsgemäße Spannungsfolge-Steuerschaltung die Kombination der im Kennzeichnungsteil des ersten Patentanspruches enthaltenen Merkmale aufweist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Spannungsfolge-Steuerschaltung sind in den ünteransprüchen gekennzeichnet.

Die neue Spannungsfolge-Steuerschaltung ist verhältnismäßig einfach und billiger herstellbar als die bekannten Spannungsfolge-Steuerschaltungen, welche logische Schaltkreise und Rückmeldeeinrichtungen aufweisen, oder die durch ein Programm gesteuert werden. Außerdem werden beim Gebrauch der erfindungsgemäßen Spannungsfolge-Steuerschaltung die vorstehend erwähnten und in der Last auftretenden unerwünschten Effekte z. B. - unzulässig großer Drain-Strom sowie die die Taktsignale verfälschenden Einschwingvorgänge vermieden.

Die erfindungsgemäße Spannungsfolge-Steuerschaltung enthält in der Leitung, welche von der Stromversorgungsquelle die zweite Versorgungs-Gleichspannung an die Last liefert, einen steuerbaren Schalter, Dieser Schalter wird von einem Steuerstrom, bzw. einer Steuerspannung in den Leitzustand geschaltet, iwenn bei der Einschaltung der Last bereits die erste Vervorgungs-Gleichspannung an der Last anliegt. Dieser Steuerstrom - bzw, diese Steuerspannung für den Schalter, der vorzugsweise ein Leistungstransistor ist, wird durch ein Zeitsteuerglied, das ein spannungsempfindliches Detektorelement enthält aus der ersten Versorgungs-Gleichspannung abgeleitet. Durch die Steuerspannung wird der Schalter so betätigt, daß ! er, nachdem die erste Versorgungsspannung bereits an der Last j anliegt, nach einer kursen bestimmten Verzögerungszeit ι

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die zweite Versorgungs-Spannung an die Last schaltet» Bei der Abschaltung der Last wird die zweite Versorgungs-Gleichspannung zuerst von der Last getrennt, indem der Schalter in den Sperrzustand schaltet, wobei die erste Versorguags-Gleichspannung zunächst noch weiterhin an der Last anliegt und dabei ihr Spannungspotential allmählich auf den Wert null verringert.

Zur Bestimmung der EIN·= und AUS-Schalt Zeitpunkte für den Schalter ist ein Zeitsteuerglied vorgesehen, das ein entsprechendes Steuersignal erzeugt, wenn bei der Anschaltung der Versorgungsspannungen an die Last die erste Versorgungsspannung eine bestimmte Potentialhöhe erreicht hat oder bereits an der Last voll anliegt« Auch bei der Abschaltung der Versorgungsspannungen von der Last erzeugt das Zeitsteuerglied ein Steuersignal zur sofortigen Schließung des Schalters, wenn die erste Versorgungsspanaung auf einen bestimmten Spannungswert abgesunken ist. Das Seitsteuerglied besteht aus einem Ladungsspeieher und einem damit verbundenen spannungsempfindlichen Detektorelement, das an eine Steuerschaltung angeschlossen ist, die wiederum mit dem Schalter für die zweite Versorgungsspannung verbunden ist. Das I Zeitsteuerglied, welches ein ROGlied als Ladungs speicher und

als Detektorelement eine Zenerdiode enthält, ist über diese mit der Steuerschaltung verbunden und es erzeugt die gewünschte Verzögerungszeiten bzw. Abstand© zwischen der ersten und zweiten Versorgungsspannung bei der Anschaltung- und der Abschaltung der beiden Versorgungsspannungen von d@r Last. Der Kondensator des RC-Gliedes im Zeitsteuerglied dient als Ladungsspeicher, der bei der Anschaltung der ersten iVersorgungsspannungen an die Last von dessea Stromquelle über einen Lade/Entladewiderstand aufgeladen wird. Erst nachdem dieser Kondensator des RC-Gli@d@s eia b@stia®t@s äer Verzögerungszeit zugeordnetes Spamrangspoteatial aufweist, !erzeugt das Zeitsteuerglied ein Signal«, das den Schalter 'für die zweite Versorgungsspannung In äen Leitsustand schaltet,

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4%

Die erfindungsgemäße Spannungsfolge-Steuerschaltung enthält ncoh eine zweite Speichereinrichtung, welche vorzugsweise ein Kondensator ist, der einerseits mit Masse und andererseits mit der Leitung verbunden ist, welche die erste Versorgungs-Gleichspannung von der Stromversorgungsquelle zur Last liefert. Diese Stromquelle liefert auch die Energie zur Ladung dieses Kondensators auf ein Potential, das dem der ersten ¥ersorgungsspannung entspricht. Dieser kapazitive Speicher wird wirksam, sobald die Stromversorgungsquelle, welche die erste Versorgungsspannung liefert, abgeschaltet wird, dann liefert der Speicher noch kurze Zeit seine gespeicherte elektrische Energie an die Last, wobei die als erste Versorgungsspannung dienende Entladespannung ihr Spannungspotenital stetig vermindert. Dadurch ist gewährleistet, daß nach der Abschaltung der zweiten Versorgungsspannung über eine kurze Zeit die erste Versorgungsspannung noch an der Last anliegt.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgeimäßen Spannungsfolge-Steuerschaltung anhand von Schaltbildern und einem Spannungs-Zeitdiagramm ausführlicher beschrieben. {Von den Zeichnungen stellen dar:

Fig» 1 das Blockschaltbild der von zwei Versorgungs-Gleichspannungen über eine Spannungsfolge-Steuerschaltung gespeisten Last,

Fig. 2 zeigt das Prinzipschaltbild eines ersten ; Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen

Spannungsfolge-Steuerschaltung,

Fig. 3 ein Spannungs-Zeitdiagramm, das den zeitlichen Verlauf der ersten und zweiten Versorgungs-Gleichspannungen zeigt, bei einer Anschaltung und Trennung von der Last,

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Fig. 4 zeigt das Prinzipschaltbild einers zweiten

Ausführungsbeispieles der erfindungsgemäßen Spannungsfolge-Steuerschaltung.

Die beiden Versorgungs-Gleichspannungen werden über eine . Spannungsfolge-Steuerschaltung 2 an die Last 1 geliefert, welche beispielsweise ein digitaler Halbleiterspeicher oder eine bekannte andere elektronische Schaltungsanordnung bzw. Feldeffekttransistoren sein können» Sehr zweckmäßig 1st es, wenn die Spannungsfοlge-Steuerschaltung 2 in Verbindung mit einer elektronischen Schaltungsanordnung verwendet wird,

in der die Feldeffekttransistoren integriert sind, oder in anderen Schaltungsanordnungen, bei denen eine besondere Spannungsempfindlichkeit besteht, welche abhängig ist vom Spannungs-Zeitverhältnis, d.h. ob zu einer bestimmten Zeit eine Spannung vorhanden ist.

Ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Spannungs-* folge-Steuerschaltung ist im Prinzipschaltbild Fig, 2 dargestellt. Dieser Spannungsfolge-Steuerschaltung 2 wird ein- · gangsseitig über die Leitung 3 die zweite veränderliche Versorgungs-Gleichspannung V- zugeführt, welche am Emitter des Schalttransistors T₁ anliegt. Der Kollektor dieses Schalt- ! transistors T₁ ist mit einem Ausgangsanschluß 5 der Spannungs- , folge-Steuerschaltung 2 verbunden, der, wie aus dem Block- ; schaltbild Fig. 1 ersichtlich ist, an die Last 1 die zweite \

Versorgungs-Spannung V_{1 Auscf} liefert, wenn der Schalttran- j sistor T₁ leitend ist,

Die veränderliche erste Versorgungs-Gleichspannung V₀ gelangt j

von einem zweiten Eingang der Spannungsfolge-Steuerschaltung 2 über die Leitungen 4 und 7 zum Zeitsteuerglied 8, Desgleichen gelangt diese erste Versorgungs-Gleichspannung V~ auch über die Leitung 4 und einer damit in Reihe angeordneten Diode D₂ zum zweiten Ausgang 6 der Spannungsfolge-Steuerschaltung 2, der, wie das Blockschaltbild Fig. 1 zeigt, direkt mit der

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Last 1 verbunden ist und an diese die erste Versorgungs-Gleichspannung V- liefert.

Der Ausgang des Zeitsteuergliedes 8 ist mit der Basis eines Steuertransistors T₂ verbunden, dessen Kollektor über einen Widerstand R_ an Masse angeschlossen ist.

Nachstehend wird nun die Wirkungsweise dieser im Schaltbild Fig. 2 dargestellten Spannungsfolge-Steuerschaltung 2 unter Hinweis auf das Diagramm Fig. 3 beschrieben. Vor dem Beginn einer Inbetriebnahme liegen an den beiden Eingängen der Spannungsfolge-Steuerschaltung 2, die mit den Leitungen 3 und verbunden sind, keine Spannungen V₁ oder V₂ an. Die Leitungen 3 und 4 haben somit ein Nullpotential, desgleichen auch die beiden Ausgänge 5 und 6 für die beiden Versorgungsspannungen V₁, V_{2 Aug}_ · Wenn an die Eingangsleitung 3 ein Spannungspotential V₁ angelegt wird, das der zweiten Versorgungsspannung V entspricht, dann verbleibt der zugeordnete Ausgang 5 weiterhin spannungslos, weil der Schalttransistor T₁ noch gesperrt ist. Die zweite Versorgungsspannung V_{1 Augcr} gelangt somit noch nicht zur Last 1. Der Schalttransistor T₁ schaltet in den Leitzustand, wenn auch der Steuertransistor T₂ leitend ist. Um den Steuertransistor T₂ in den Leitzustand zu schalten, muß auf der Leitung 4 am Eingang der Spannungsfolge-Steuerschaltung 2 eine ausreichend hohe negative Spannung V₂ anliegen, welche der ersten Versorgungs-Gleichspannung V₂ entspricht. Eine derartige Vorrang-Steuerschaltung stellt sicher, daß die zweite Versorgungsspannung V₁, welche bereits auf der Leitung 3 liegt, so lange nicht zur Ausgangsklemme 5 bzw. zur Last 1 gelangen kann, wenn nicht bevor die erste Versorgungsspannung an der Ausgangsklemme 6 bzw, an der Last 1 anliegt« Wie aus dem Diagramm Fig, 3 ersichtlicht ist, wird die erste Versorgungsspannung V₂, die ein negatives , ,Potential aufweist, zur Zeit T₁ auf die Leitung 4 gegeben j jund sie liegt ab diesem Zeitpunkt T₁ auch an der Last 1 an. IZur gleichen Zeit erfolgt eine Entladung des Kondensators C₁

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über den Widerstand R- zur Leitung 4„ welche das negative Potential der ersten Versorgungsspannung V~ aufweist» Wenn am Knotenpunkt 9 des RC-Gliedes im Zeitsteuerglied 8 durch den Entladevorgang eine ausreichend große negative Spannung in bezug zur Spannung an der Basis des Steuertransistors T_? besteht, dann wird die Zenerdiode Z₁. leitend und überträgt die negative Spannung zum Steuertransistor Τ«, welcher in den Leitzustand schaltet. Der leitende Steuertransistor T₂ liefert einen Basisstrom in den Schalttransistor T., worauf auch dieser ab dem Zeitpunkt T₂ leitet und die positive zweite Versorgungsspannung V- über seine Kollektor-Smitter-Strecke von der Leitung 3 zur Ausgangskleime 5 schaltet und diese an die Last 1 anlegt, wie dies aus der Pig» 3 zu ersehaa ist. Zur Kompensation des Leckstromee der Zenerdiode Z.. ist ein Kompensationswiderstand R- _f einerseits an den Emitter des Schalttransistors T- und andererseits an die Basis des Steuertransistors T₂ angeschlossen„ Dieser Kompensationswiderstand R₂ stellt i^eiterhin sieher,, daß der Steuertransistor T₂ gesperrt ist, wenn die erste Versorgungs·= spannung. V₂ nicht an der Ausgangsklemm© 6 vorhanden istο

Die Sperr-Durchbruchsspanmmg der Zeaerdiode Z- ist so gewählt, daß diese zwei bis drei Volt kleiner ist als der Spannungsabfall zwischen de» Leitungen 3 und 4, abzüglich des Spannungsabfalles am Lade/Entladewiderstand R. und der Basis-Emitter-Verbindung an den beiden Transistoren T- und T₃₀ Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Durehbmaehsspaanung etwa 4 bis 5 Volt weniger als die maximal© Spannungsdifferenz ;der beiden Versorgungsspaanungen V₁,? V₉, welch® auf ä&n Leitungen 3 und 4 vorhanden sind_Q

iWenn nach der Äbselialtuag der Stromquelle, w©lofo@ di© ; erste Versorgungs-Gleichspannung V₀ an die Spaaiwsigsfolge=· !Steuerschaltung 2 liefert _f di© erste VersorgtingsspanKUiag V₃ ,auf der Leitung 4 sich auf den Spanaragspsgsl VT •dann sperrt die Zenerdiode Z^ und der Steuertransistor

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schaltet ebenfalls in den Sperrzustand, desgleichen dadurch auch der Schalttranslstor T-. Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, daß bei einem Ausschaltevorgang zur Zeit T₃, bei dem die erste Versorgungsspannung V₂ vom Eingang der Spannungsfolge-Schaltung getrennt wird, am Ausgang 6 bzw. an der Last 1 sich die erste Versorgungsspannung V₂ nicht plötzlich auf den Wert null ändert, sondern allmählich über einen längeren Zeitbereish ihre Spannungshöhe stetig verringert. Zur Zeit T. hingegen wird die positive zweite Versorgungsspannung durch den in den Sperrzustand schaltenden Transistor T₁ sofort von der Last 1 getrennt.

liach der Abschaltung der ersten Versorgungsspannung V₃ vom Eingang der Spannungsfolge-Steuerschaltung 2 bleibt zunächst an der Last 1 bzw. am Ausgang 6 noch eine exponentiell ab-

klingende negative erste Versorgungsspannung erhalten wie dies die Fig. 3 zeigt. Diese Verzögerung wird dadurch erreicht, daß sich der Kondensator C₂ in der Speichereinrichtung entlädt, dabei ist die in der Leitung 4 angeordnete Diode D₃ umgekehrt 'vorgespannt. Für die Last 1 ist zum Betrieb und zum Schutz .eine negative erste Versorgungsspannung erforderlich, deren Minimalwert einen Spannungspotential VM entspricht. Bei einer Abschaltung der negativen ersten Versorgungsspannung von der {Last zur Zeit T₃, welche vor dem Eingang der Spannungsfolge-Steuerschaltung 2 stattfindet, liegt wie vorstehend erklärt !wurde, weiterhin eine sich allmählich vermindernde negative erste Versorgungsspannung V₂ an der Last 1 wenigstens bis zum Zeitpunkt T₅ an. Zur Zeit T₄ wird die positive zweite Versorgungsspannung durch die zwangsläufige Schließung des Schalttransistors T- von der Last entfernt. Es besteht somit eine größere Verzögerungszeit T₄-T₅ bei der Abschaltung der beiden Versorgungsspannungen, wobei sichergestellt ist, daß die positive zweite Versorgungsspannung vor der negativen ersten Versorgungsspannung von der Last 1 getrennt wird. Die Größe dieser Verzögerungszeit zwischen den Zeitpunkten T₄-T₅ ist abhängig von der Kapazität des Kondensators C₂ und dem

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Drain-Strom, welcher über den Ausgang zur Last 1 geliefert wird.

In diesem Ausführungsbeispiel wurden die folgend Spannungen und Bauelemente verwendet:

Erste Versorgungs-Gleichspannung	^V2	- 12 Volt
zweite Versorgungs-Gleichspannung	1	+ 8,5 Volt
Lade/Entlade-Widerstand		1 Kilo Ohm
Kompens ationswiderstand	^R2	10 Kilo Ohm
Schutzwiderstand	R₃	120 Ohm
Kondensator		100 uF
Kondensator	^C2	150 uF
Zenerdiode	^Z1	16 V
Diode		Standard Schalt-«
		diode
Diode	^D2	Standard Schalt-i
		diode
Schalttransistor	^T1	3 Amp. Leistungs
		transistor
Steuertransistor	^T2	0,5 Amp. ;
		Transistor
		mittlerer Lei- :
		stung j

In manchen Betriebsfällen mag es erforderlich oder erwünscht sein, daß eine negative Versorgungs-Gleichspannung nur an
eine Schaltungsanordnung oder Last angelegt wird, wenn gewährleistet ist, daß gleichzeitig mit dieser - oder möglichst kurzzeitig vorher - auch eine positive Versorgungs-Gleichspannung an diese Schaltungsanordnung oder Last 1 ange-.schaltet wird. Gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel ist !diese Forderung mit einer der Spannungsfolge-Steuerschaltung .2 ähnlichen Spannungsfolge-Steuerschaltung 2a zu erfüllen _r ,die im Schaltbild in Fig. 4 dargestellt ist. Bei dieser
' Spannungsfolge-Steuerschaltung 2a des zweiten Ausführungs-

beispieles sind die Spannungspolaritäten der beiden Versorgungsspannungen umgekehrt im Vergleich zum ersten Ausführungsbeispiel. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel ist die erste Versorgungs-Gleichspannung V- positiv und sie wird zeitlich vor der zweiten Versorgungs-Gleichspannung V,_a an die Last 1 gelegt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel einer Spannungsfolge-Steuerschaltung gemäß Fig. 4 weisen die Transistoren T.., T₂a' ^{die Dioden D}i_a ^{und D}2a ^{und die} Zenerdiode Z_la eine Polarität auf, die der im ersten Ausführungsbeispiel - Fig. 2 - entgegengesetzt ist. Zum leichteren Verständnis des zweiten Ausführungsbeispieles einer Spannungsfolge-Steuerschaltung werden im Schaltbild Fig. 4 die gleichen Elementbezeichnungen verwendet, jedoch wurden diese noch durch die Zusatzbezeichnung a ergänzt. Die Funktionsweise der Spannungsfolge-Steuerschaltung 2a gemäß Fig. 4 ist die gleiche wie beim ersten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2. Im Betrieb besteht die Ausnahme darin, daß die erste Versorgungs-Gleichspannung V₁ positiv ist und die zweite Versorgungs-Gleichspannung V_2a negativ. Im Diagramm Fig. ist die dargestellte negative Spannungskurve sowohl der ersten Versorgungsspannung V₀ des ersten Ausführungsbeispiels

j «b

!zugeordnet, wo diese Versorgungsspannung negativ ist und !im zweiten Ausführungsbeispiel entspricht die untere jSpannungskurve einer ersten positiven Versorgungsspannung ; V_{1 A} . Auch die obere Spannungskurve in der Fig. 3, welche der zweiten Versorgungsspannung entspricht, ist im ersten Ausführungsbeispiel positiv und mit V₁ - bezeichnet. Im zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig, 4 ist diese zweite Versorgungsspannung negativ und sie ist mit V₁ *„ bezeichnet.

Andere Modifikationen der erfindungsgemäßen Spannungsfolge-Steuer schaltung sind von einem Fachmann ausführbar. So kann beispielsweise eine erfindungsgemäße Spannungsfolge-Steuerschaltung für mehrere Versorgungsspannungen dadurch geschaffen

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werden, indem man für jede weitere Versorgungs-Gleichspannung die erfindungsgemäße Spannungsfolge-Steuerschaltung 2, 2a ergänzt bzw. verdoppelt»

Basierend auf dieser erfindungsgemäßen Spannungsfolge-Steuer schaltung 2, 2a ist es auch möglich, eine andere Spannungsfolge-Steuerschaltung zu konstruieren, ifelche zwei oder mehrere negative Versorgungs-Gleichspannungen an eine Last 1 schaltet, bevor die positive zweite Versorgungsspannung , angelegt wird. Bei einer solchen Ausführungsart der Spannungs- ! folge-Steuerschaltung sind zusätzliche Schalttransistoren T- kaskadenförmig anzuordnen, wobei für jede negative Ver- ^: sorgungsspannung jeweils ein Schalttransistor T«, zusätzlich erforderlich ist. In anderen Worten erläutert _t der Kollektor j von einem Schalttransistor T- ist mit dem Emitter des nächsten zugeordneten.Schalttransistors zu verbinden» In der erweiterten Spannungsfolge-Steuersehaltung sind entsprechend angepaßte Zeitsteuerglieder 8_f welche auf zugeordnete Steuertransistoren T, einwirken_r mit den Basisanschlüssen dieser Schalttransistoren T- zu verbinden» Außerdem sind der Anzahl der ersten Versorgungs-Gleichspannungen entsprechend !mehrere Speiehereinrichtungen mit Kondensatoren C₂ und Dioden :D₂ in den Leitungen für die negativen Versorgungs-Gleichspannungen anzuordnen.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

schaltung der Last zuerst die zweite Versorgungsspannung und dann die erste Versorgungsspannung von der Last trennen,

dadurch gekennzeichnet, daß in der Leitung (3, 4a) für die zweite Versorgungsspannung (V., V„ ) zwischen dem Eingang (3) und dem mit der Last (1) verbundenen Ausgang (5, 6a) ein Schalter (T₁, T₁ ) angeordnet ist,

ι ι a

dessen Leit- oder Sperrzustand ein von einer Versorgungsspannung (V₁, V„) beeinflußtes Zeitsteuerglied (8, 8a) über eine Steuerschaltung (T₂, R_, R-) steuert, daß an die Leitung (4-6, 3a-5a) für die erste Versorgungsspannung (V₁ , V₀) eine Speicherein-

i a £

richtung (C₃, D₃; C₃ , D₃ ) angeschlossen ist, daß das Zeitsteuerglied (8, 8a) nach der Anschaltung der ersten Versorgungsspannung (V₁ , V₃) an die Last (1) den Schalter (T₁, T_1a) nach einer ersten Verzögerungszeit (T₁ - T₀) in den Leitzustand schaltet, daß bei einer Abschaltung der ersten Versorgungsspannung (V₁ , V₀) vor dem Eingang der Spannungsfolge-Steuerschaltung (2) das Zeitsteuerglied (8, 8a) den Schalter (T₁, T₁ ) in den Sperrzustand schaltet und daß sich die Ladung der Speichereinrichtung (C₃ D₃, ^C2a ^D2a^{} über die Last (1) entlädt}·

/ 1. / Spannungsfolge-Steuerschaltung zum Anlegen und

V^- Trennen von wenigstens zwei Versorgungs-Gleich- \

spannungen, vorzugsweise verschiedenen Potentials j

auf zugeordneten Leitungen für eine Last, - insbe- j

; sondere monolithische Schaltkreise, Feldeffekt- j

transistoren und dergleichen - , wobei die Steuer- j

schaltung Einrichtuncren enthält, die bei einer |

i Einschaltung der Last zuerst eine bestimmte erste Versorgungsspannung und dann die zweite Versorgungsspannung an die Last schalten und die bei einer Aus-

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2. Spannungsfolge-Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitsteuerglied (S, 8a) einen vorzugsweise durch die erste Versorcfungsspannung (V₁ , V_) sich aufladenden und nach deren Abschaltung sich entladenden Ladungsspeicher (C₁, D₁, R₁) sowie

ein spannungsempfindliches Detektorelement (Z₁, Z₁ ) *" ι ι a

enthält, das bei einer anliegenden Spannung bestimmter Größe und Polarität in den Leitzustand schaltet, daß der Ladungsspeicher (C₁, Dw R₁) so ausgelegt ist, daß er nach der Anschaltung der ersten Versorgungsspannung (V₁ , V) nach einer Ladezeit, die der ersten Verzögerungszeit (T₁-T₉) entspricht, ein Spannungspotential aufv^Teist, das das Detektorelement

(Z₁, Z₁ ) in den Leitzustand schaltet und daß nach ι ι a

der Abschaltung der ersten Versorqunqsspannung (V₁ ^:

"la

^: V₉) sich der Ladungsspeicher (C₁, D₁, R₁) zunächst

auf ein Spannungspotential (VT) entlädt - das einer '. zweiten Verzögerungszeit (T--T.) entspricht - bei dem das Detektorelement (Z₁, Z₁ ) sperrt und der

ι ι a

: Schalter (T₁, T₁ ) in den Sperrzustand schaltet, ι ι ι a
3. Spannungsfolge-Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Abschaltung der Versorgungsspannungen (Vw V₃) von der Last (1) vor dem Eingang der Steuerschaltung (2) Schalteinrichtungen vorgesehen sind, die wenigstens die ^: Lieferung der ersten Versorgungsspannung (^v-j_a/ ^v ₂^ von der Stromversorgungsquelle zur Steuerschaltung (2) unterbrechen, daß bei der Abschaltung die Speichereinrichtung (C₃ D₃, C₃₃ D₃₃) mit dem Zeitsteuerglied (8, 8a) und der Last (1) gekoppelt ist, ·

t und an dieses so lange elektrische Energie liefert, i bis die sich stetig vermindernde erste Versorgungs- j spannung (V₁ , V₉) ein Spannungspotential (VT) aufweist,i bei dem das Zeitsteuerglied (8, 8a) ein Signal erzeugt, j

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das den Schalter (T₁, T₁ ) in den Sperrzustand

ι ι a

schaltet und daß weiterhin Entladestromkreise für das Zeitsteuerglied (8, 8a) und für die gespeicherte elektrische Energie der Speichereinrichtung (C₂ D-, C₂ D- ) bestehen, wobei das stetig sinkende Potential als erste Versorgungsspannung (V-, V₃) an der Last (1) anliegt.
4. Spannungsfolge-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (Tw T- ) ein Leistungstransistor ist, der mit seiner Emitter-Kollektorstrecke in der Leitung (3-5, 4a-6a) liegt, daß das Detektorelement (Zw Z₁ ) im Zeitsteuerglied (8, 8a) eingangsseitig mit dem Ladungsspeicher (Cw Dw R₁) und ausgangsseitig mit der Basis eines Steuertransistors (T₃, T) der Steuerschaltung (T_, R₃, R₃) verbunden ist, daß in dieser Steuerschaltung der Steuertransistor (T₂, T₃) einerseits mit dem aus einem Halbleiterlement bestehenden Schalter (Tw T₁ ) verbunden ist und andererseits über einen in Reihe angeordneten Schutzwiderstand (R,, R, ) an Masse angeschlossen ist und daß ein relativ hochohmiger Kompensationswiderstand (R₂, ^a) einerseits mit der Basis des Steuertransistors (T₃, T₃ ) und andererseits mit der Eingangsleitung (3, 4a) für die zweite Versorgungsspannung (V₁, V₃ ) verbunden ist.
5. Spannungsfolge-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitsteuerglied (8, 8a) ein RC-Glied (R₁ c,, R_1a C_1&) enthält, dessen durch eine Sperrdiode (D₁, D₁ ) überbrückter Lade/Entladewiderstand (Rw R-i.) einerseits mit der Eingangsleitung (3a, 4) für die erste Versorgungsspannung (V-, V₃) verbunden ist und dessen anderes Ende zu einem Knotenpunkt (9) führt, an den ein

ca 977 001 809838/0795

Belag des Kondensators (C₁, C₁ ) vom Ladungsspeicher

ι ι a

angeschlossen ist, dessen Gegenbelag auf Massepotential liegt und daß an den Knotenpunkt (9) und die Basis des Steuertransistors (T₃, T₃ ) als Spannungsdetektor eine Zenerdiode (Z₁, Z_1a) angeschlossen ist, deren Sperr-Durchbruchspannung so gewählt ist, daß sie nach Ablauf der ersten Verzögerungszeit (T₁-T₃) zwischen der Anschaltung der ersten Versorgungsspannung (V₁ , V₂) und der zweiten Versorgungsspannung (V₁, V» ) leitet und den Steuertransistor (T₃, T- ) in den Leitzustand schaltet, so daß dieser auch den Leistungstransistor (T₁, T₁ ) aktiviert.
6. Spannungsfolge-Steuerschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die von der ersten Versorgungsspannung (V₁ , V«) gespeiste und elektrisch aufgeladene Speichereinrichtung (C₂ D₂' C- D_2a) aus einem einerseits auf Massepotential liegenden und andererseits mit der Leitung (3a, 4) der ersten Versorgungsspannung (V₁ , V₃) verbundenen Kondensator (C₂, C₂ ) besteht, und daß zwischen dieser Verbindungsstelle und dem Eingangsanschluß für die erste Versorgungsspannung (V_1fi, V₂) eine Diode (D₃, D₃₃) in der Leitung (3a, 4) für die erste Versorgungsspannung (V_1a, V₃) angeordnet ist,