DE2811149C2

DE2811149C2 -

Info

Publication number: DE2811149C2
Application number: DE19782811149
Authority: DE
Inventors: Adolf 7000 Stuttgart De Fritz; Erich Ing.(Grad.) 7142 Marbach De Jesse; Walter 7015 Korntal-Muenchingen De Ruf
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-03-15
Filing date: 1978-03-15
Publication date: 1993-03-25
Also published as: DE2811149A1; GB1589807A

Description

Die Erfindung geht aus von einem elektrischen Stromkreis nach der Gattung des Hauptanspruchs. Aus der DE-AS 23 39 896 ist schon ein in Richtung dieser Gattung liegender elektrischer Stromkreis bekannt, bei der jedoch die Ausräumung der Raumladung im Basisraum des Schalttransistors nicht zufriedenstellend ist, weil dort die Aus räumung der Raumladung an der Basis des Endtransistors durch eine im Steuerzweig liegende Blockierdiode behindert wird. Darüber hinaus sind aber auch aus Funktionsgründen Widerstände vorzusehen, die das Ausräumen der besagten Raumladung stark behindern. Sind nun induk tive Widerstände mit Hilfe des Schalttransistors aus- und einzu schalten, so verzögert eine langsame Ausräumung der Raumladung nicht nur den Übergang der Emitter-Kollektor-Strecke in den Sperrzustand, sondern sie verursacht auch bei meist nicht zu vermeidenden Schwing vorgängen eine erhöhte Verlustleistung am Schalttransistor. Weiter hin ist es aus der DD-PS 1 27 658 bekannt, bei Leistungsschaltern zur Verkürzung der Speicherzeit einen Ausräumtransistor zu verwenden, mittels dem Ladungen von der Basis des Schalttransistors zu ent fernen sind. Die dort gezeigte Anordnung ist jedoch dann nicht ein setzbar, wenn der Schalttransistor selbst vor einer Zerstörung durch Überspannung zu schützen ist, da in diesem Falle der den Endstufen transistor aufsteuernde Zenerstrom durch den Ausräumtransistor abge leitet ist.

Die Erfindung setzt sich daher zur Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei der ein Ausräumtransistor auch dann noch anzuwenden ist, wenn ein Überspannungsschutzzweig für einen Schalttransistor vor gesehen ist. Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs gelöst.

Vorteile der Erfindung

Bei dem erfindungsgemäßen Stromkreis mit den kennzeichnenden Merk malen des Hauptanspruchs werden die vorerwähnten Unzulänglichkeiten vermieden. Durch diese erfindungsgemäße Maßnahme wird erreicht, daß an der Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors eine höhere Sperrspannung erreicht wird, weil die Basis-Emitter-Strecke des Schalttransistors im Sperrzustand seiner Emitter-Kollektor-Strecke zumindest nahezu kurzgeschlossen ist. Vorteilhaft ist insbesondere, daß bei Auftreten von Überspannungen der Kollektor-Emitter-Wider stand des Ausräumtransistors erhöht wird, so daß die Wirkung des Überspannungsschutzes voll zum Tragen kommt.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vor teilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Stromkreises möglich und zwar insbesondere hinsichtlich seiner schaltungsmäßigen Realisierung.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schal tungsmäßig dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

Beschreibung der Erfindung

In der Zeichnung ist als bevorzugter Beispielsfall eine Zünd anlage schaltungsmäßig dargestellt, die für eine nicht dar gestellte Brennkraftmaschine eines ebenfalls nicht dargestellten Kraftfahrzeuges bestimmt sein soll. Diese Anlage wird aus einer Gleichstromquelle 1 gespeist, welche die Batterie des Kraftfahrzeuges sein kann. An der Stromquelle 1 geht von dem Minuspol eine bei 2 an Masse liegende negative Versorgungs leitung 3 und von dem Pluspol eine einen Betriebsschalter 4 enthaltende positive Versorgungsleitung 5 aus. Von der positiven Versorgungsleitung 5 geht ein Schaltungszweig aus, der zunächst über die Primärwicklung 6 einer Zündspule 7 zu dem Kollektor eines (npn-) Schalttransistor 8 führt und sich von dessen Emitter zur negativen Versorgungsleitung 3 fortsetzt. Im Nebenschluß der zu dem Schalttransistor 8 gehörenden Emitter- Kollektor-Strecke ist als Schutz gegen Überbeanspruchung die Parallelschaltung eines Kondensators 9 und einer von der Gleichstromquelle 1 in Sperrichtung beanspruchten Zenerdiode 10 vorgesehen. Ein (npn-) Vortransistor 11 ist mit dem Schalt transistor 8 in Darlington-Schaltung verbunden, weshalb die Basis des Schalttransistors 8 mit dem Emitter des Vortransi stors 11 und der Kollektor des Schalttransistors 8 mit dem Kollektor des Vortransistors 11 verbunden ist. Außerdem hat jede Basis-Emitter-Strecke dieser beiden Transistoren 8, 11 je einen von zwei Widerständen 12, 13 in ihrem Nebenschluß. Zur Auslösung des Zündvorganges findet ein kontaktloser Signal geber 14 Anwendung, der im vorliegenden Fall nach Art eines Wechselstromgenerators arbeitet und dessen geliefertes Steuer signal somit eine Wechselspannungsperiode mit einer positiven Halbwelle U 1 und mit einer negativen Halbwelle U 2 ist. Von den beiden Anschlüssen des Signalgebers 14 liegt der eine An schluß an der negativen Versorgungsleitung 3 und der andere Anschluß über einen Bemessungswiderstand 15 an der Kathode einer Diode 16, deren Anode über einen Widerstand 17 mit der positiven Versorgungsleitung 5 Verbindung hat. Die zwischen der Diode 16 und dem Widerstand 17 vorhandene Verbindung ist an die Basis des zu einem nach Art eines Schmitt Triggers arbeitenden Schwellwertschalters 18 gehörenden (npn-) Ein gangstransistors 19 und an die Kathode einer Diode 20 ange schlossen, deren Anode an der negativen Versorgungsleitung 3 liegt. Der zu dem Schwellwertschalter 18 gehörende (npn-) Aus gangstransistor 21 liegt mit seiner Basis an dem Kollektor des Eingangstransistors 19 und außerdem über einen Widerstand 22 an der positiven Versorgungsleitung 5. Der Ausgangstransistor 21 ist an seinem Kollektor über einen Widerstand 23 mit der posi tiven Versorgungsleitung 5 und an seinem Emitter gemeinsam mit dem Emitter des Eingangstransistors 19 über einen Widerstand 24 mit der negativen Versorgungsleitung 3 verbunden. Von dem Kollektor des Ausgangstransistors 21 geht ein Steuerzweig 25 aus, der über eine Blockierdiode 26 verläuft und an seinem dem Ausgangstransistor 21 abgewandten Endabschnitt mit der Basis des Vortransistors 11 Verbindung hat. Außerdem ist der Kollektor des Ausgangstransistors 21 über einen aus zwei Teilwiderständen 27, 28 bestehenden Spannungsteiler 29 an die zwischen der Primärwicklung 6 und dem Kollektor des Schalttransistors 8 vorhandene Verbindung noch Ausgangspunkt für einen Schaltungszweig, der zunächst über die zu der Zünd spule 7 gehörende Sekundärwicklung 32 und danach über eine Zündkerze 33 zur negativen Versorgungsleitung 3 führt.

Der dem Ausgangstransistor 21 abgewandte Endabschnitt des Steuerzweiges 25 ist Ausgangspunkt für einen Stromzweig 34, der zu der mit dem Emitter des Schalttransistors 8 verbundenen negativen Versorgungsleitung 3 führt und ein Schaltungsglied 35 enthält, das im Stromdurchlaßzustand der zu dem Schalt transistor 8 gehörenden Emitter-Kollektor-Strecke nicht leitend, zumindest jedoch hochohmig, und im Sperrzustand dieser Emitter-Kollektor-Strecke leitend, zumindest jedoch niederohmig, ist. Im bevorzugten Fall wird dieses Schaltungs glied 35 durch einen (npn-) Transistor 36 gebildet. Zur Begrenzung des über die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 35 fließenden Stromes ist ein Widerstand 37 in den Stromzweig 34 eingefügt. Außerdem ist aus Bemessungs- bzw. Abstimm gründen im Nebenschluß der aus dem Widerstand 37 und der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 36 bestehenden Serienschaltung ein vorzugsweise einstellbarer Widerstand 38 vorgesehen. Die Basis des Transistors 36 hat mit dem Kollek tor eines weiteren Transistors 39 und über einen ebenfalls vorzugsweise einstellbaren Widerstand 40 mit dem Kollektor des Eingangstransistors 19 Verbindung, wobei der Emitter des weiteres Transistors 39 vom npn-Typ an der negativen Versorgungsleitung 3 und die Basis des weiteren Transistors über einen Widerstand 41 an der zwischen der Zenerdiode 30 und der Blockierdiode 31 vorhandenen Verbindung liegt.

Die soeben beschriebene Zündeinrichtung hat folgende Wirkungs weise:

Sobald der Betriebsschalter 4 geschlossen wird, gelangt die Anlage in Funktionsbereitschaft. Tritt an dem Signalgeber 14 gerade die positive Halbwelle U 1 auf, so hat dieses Signal U 1 keine Wirkung, weil es in Sperrichtung der Dioden 16, 20 wirkt. In diesem Betriebszustand kann Steuerstrom über die Basis-Emitter-Strecke des Eingangstransistors 19 fließen, so daß dessen Emitter-Kollektor-Strecke Stromdurchlaßzustand aufweist. Dadurch wird die Basis-Emitter-Strecke des Ausgangs transistors 21 kurzgeschlossen, weshalb an der Emitter- Kollektor-Strecke dieses Transistors 21 Sperrzustand vorhanden ist. Es kann dann über den Widerstand 23, den Steuerzweig 25 und die darin liegende Diode 26 der Basis des Vortransistors 11 Steuerstrom zufließen, so daß die Emitter-Kollektor-Strecke des Vortransistors 11 und somit auch die Emitter-Kollektor- Strecke des Schalttransistors 8 Stromdurchlaßzustand aufweisen. Es wird daher Strom über die Primärwicklung 6 geführt und somit Zündenergie für den nächsten Zündvorgang in der Zündspule 7 gespeichert.

Wird dann im Signalgeber 14 die negative Spannungshalbwelle U 2 erzeugt, entsteht ein Stromfluß, der über die Diode 20, die Diode 16 und den Widerstand 15 verläuft. Dieser Strom verursacht eine Umsteuerung der Emitter-Kollektor-Strecke des Eingangstransistors 19 in den Sperrzustand. Abhängig davon wird die Emitter-Kollektor-Strecke des Ausgangstransistors 21 leitend und demzufolge die Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 8 gesperrt. Durch die dabei stattfindende Unterbrechung des Stromes in der Primärwicklung 6 wird in der Sekundärwicklung 32 ein Hochspannungsstoß induziert, der an der Zündkerze 33 einen elektrischen Überschlag (Zünd funken) hervorruft.

Der soeben beschriebene Funktionsablauf beginnt erneut, so bald dann wieder vom Signalgeber 14 die Spannungshalbwelle U 1 zur Verfügung gestellt wird.

Mit der Umsteuerung der Emitter-Kollektor-Strecke des Schalt transistors 8 in den Stromdurchlaßzustand gelangt die in dem Stromzweig 34 liegende Emitter-Kollektor-Strecke des Transi stors 36 in den Sperrzustand, weil die im Nebenschluß der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 36 liegende Emitter- Kollektor-Strecke des Eingangstransistors 19 leitend wird. Es kann sich somit der für den Vortransistor 11 bestimmte Steuerstrom nur geringfügig über den hochohmigen Widerstand 38 verzweigen, dessen Anwendung sich aber empfiehlt, um der Basis des Vortransistors 11 potentialmäßig eine feste Lage zu geben. Auf jeden Fall wird aber jetzt durch den Stromzweig 34 in Verbindung mit dem Schaltglied 35 dafür gesorgt, daß zwischen dem dem Ausgangstransistor 21 abgewandten Ende des Steuerzweiges 25 und der negativen Versorgungsleitung 3 keine bzw. nur eine hochohmige Verbindung vorhanden ist. Das hat den Vorteil, daß der über den Steuerzweig 25 zugeführte Steuerstrom im wesentlichen zur Steuerung Verwendung findet und nicht in beachtlicher Größe an einem zwischen dem Steuer zweig 25 und der negativen Versorgungsleitung 3 liegenden Widerstand unnötig verlorengeht.

Wird die Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 8 in den Sperrzustand gesteuert, so gelangt die Emitter- Kollektor-Strecke des Transistors 36 in den leitenden Zu stand, weil dann die zu dem Eingangstransistor 19 gehörende Emitter-Kollektor-Strecke in den Sperrzustand gebracht wird. Die durch den Stromzweig 34 hergestellte Verbindung zwischen dem Steuerzweig 25 und der negativen Versorgungsleitung 3 wird dann leitend, zumindest aber niederohmig, woraus sich ergibt, daß ein relativ hoher Ausräumestrom, das ist ein Basisstrom mit gegenüber dem Durchlaßzustand entgegenge setztem Vorzeichen, fließen und die Raumladung im Basisraum des Schalttransistors 8 relativ schnell beseitigt werden kann. Will man diesen Ausräumestrom doch etwas begrenzen, so kann das in einfacher Weise durch den in den Stromzweig 34 eingefügten Widerstand 37 geschehen. Dadurch, daß nun im vorliegenden Fall ein hoher Ausräumestrom fließen kann, gelangt die Emitter-Kollektor-Strecke bei ihrer Umsteuerung in den nichtleitenden Zustand schneller in ihren Sperrzustand, als das ohne Vorsorge für den guten Abfluß des Ausräumestromes der Fall ist.

Desweiteren sind meist Schwingungen nicht auszuschließen, wenn ein induktiver Widerstand durch einen Transistor ab geschaltet wird, so daß durch diese Schwingungen neue Raumladungen im Basis-Raum dieses Transistors auftreten und abhängig davon Leitfähigkeitserhöhungen an seiner Emitter- Kollektor-Strecke hervorrufen können, falls nicht - wie im vorliegenden Fall - für einen guten Abfluß des Ausräumestromes gesorgt ist.

Schließlich ergibt sich durch die mit Hilfe des Stromzweiges 34 hergestellte leitende bzw. niederohmige Verbindung zwischen dem Steuerzweig 25 und der negativen Versorgungsleitung 3, daß die Sperrspannung an der Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 8 einen höheren Wert aufweist, als das der Fall ist, wenn der Steuerzweig 25 und die negative Versorgungsleitung 3 anstelle des Stromzweiges 34 durch einen fest eingestellten hochohmigen Widerstand bzw. über haupt nicht verbunden sind.

Bevor beim Unterbrechen des Stromes in der Primärwicklung 6 das Potential am Kollektor des Schalttransistors 8 einen unzulässigen Wert erreicht, bricht die Zenerdiode 30 durch, wobei dann über die Diode 31 Steuerstrom zur Basis des Vor transistors 11 fließen und die Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors 8 in den Stromdurchlaßzustand gelangen kann. Um diese Schutzmaßnahme durch den in den Stromzweig 34 liegenden Transistor 36 nicht zu behindern, erhält bei Durch bruch der Zenerdiode 30 auch der weitere Transistor 39 an seiner Basis Steuerstrom, so daß dessen Emitter-Kollektor- Strecke leitend und die niederohmige bzw. leitende Wirkung des Stromzweiges 34 vorübergehend in eine hochohmige bzw. nichtleitende Wirkung gewandelt wird.

Der Transistor 36 kann durchaus auch dazu Verwendung finden, daß der Stromzweig 34 hochohmig und niederohmig gemacht wird, indem dieser Transistor 36 als Widerstand benutzt, das heißt, im aktiven Bereich betrieben wird, was in einfacher Weise durch den einstellbaren Widerstand 40 festgelegt werden kann.

Die erfindungsgemäßen Maßnahmen sind auch dann für die An wendung gut geeignet, wenn der induktive Widerstand andere Aufgaben als die Zündspule im vorliegenden Beispielsfall er füllt. So kann beispielsweise der induktive Widerstand durch aus auch die Wicklung eines zu einem Kraftfahrzeug gehörenden, elektromagnetisch betätigbaren Einspritzventiles oder aber auch das zu einer Blinkanlage im Kraftfahrzeug gehörende Blinkrelais sein.

Claims

1. Für eine Brennkraftmaschine bestimmte Zündanlage mit einer Zünd spule, deren Primärwicklung mit der Emitter-Kollektor-Strecke eines Schalttransistors eine an die Versorgungsleitungen einer Gleich stromquelle anschließbare Serienschaltung bildet, mit einem Steuer zweig, der von einem zum Ein- und Ausschalten des Schalttransistors dienenden Steuertransistor ausgeht und über ein Blockierglied zur Basis des Schalttransistors führt, und mit einem Überspannungs schutzzweig für den Schalttransistor, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Steuertransistor (21) abgewandte Anschluß des Blockier gliedes ( 26) Ausgangspunkt für einen Stromzweig (34) ist, der zu der mit dem Emitter des Schalttransistors (8) verbundenen Versorgungs leitung (3) führt und ein Schaltungsglied (35) enthält, das im Stromdurchlaßzustand der zu dem Schalttransistor (8) gehörenden Emitter-Kollektor-Strecke wenigstens nahezu nichtleitend und im Sperrzustand dieser Emitter-Kollektor-Strecke wenigstens nahezu lei tend ist, und daß das Schaltungsglied (35) beim Ansprechen des Über spannungsschutzzweiges (29, 30, 31) nahezu nichtleitend schaltbar ist.

2. Zündanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überspannungs-Schutzzweig am Schalttransistor (8) zwischen dem Kollektor und der Basis vorgesehen ist, und - ausgehend vom Kollektor - zunächst über eine Zenerdiode (30) und danach über eine Blockierdiode (31) verläuft, wobei an der zwischen dieser Zenerdiode (30) und dieser Blockierdiode (31) vorhande nen Verbindung die Basis eines weiteren Transistors (39) liegt, mit dessen Hilfe die Leitfähigkeit des Schaltungsgliedes (35) veränderbar ist.

3. Zündanlage nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltungsglied (35) ein zusätzlicher Transistor (36) ist.

4. Zündanlage nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Strecke des zusätzlichen Transistors (36) einen Nebenschlußzweig aufweist, in dem die Emitter- Kollektor-Strecke des weiteren Transistors (39) liegt.

5. Zündanlage nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Blockierglied (26) über die Basis-Emitter-Strecke eines Vortransistors (11) mit der Basis des Schalttransistors (8) in Verbindung steht und der Vortran sistor (11) mit dem Schalttransistor (8) eine Darlington-Schal tung bildet.