DE3120529A1

DE3120529A1 - Transistor relay circuit arrangement

Info

Publication number: DE3120529A1
Application number: DE19813120529
Authority: DE
Inventors: Kiyokazu Nagoya Inoue; Shoji Konan Toyoshima
Original assignee: NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1980-05-23
Filing date: 1981-05-22
Publication date: 1982-04-08
Also published as: JPS56165418A; DE3120529C2

Abstract

A transistor relay arrangement is described which exhibits a load with a variable impedance characteristic such as, for example, a lampload, and a driver transistor connected to the load; a current control device is connected to the driver transistor in order to increase the base current of the driver transistor only when the voltage present between collector and emitter of the driver transistor is higher than a particular value.

Description

Transistorrelais-Schaltungsanordnung Transistor relay circuitry

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung an einer Transistorrelaisschaltung, die einen Leistungstransistor verwendet 9 und insbesondere auf eine Verbesserung an einer kontaktlosen Transistorrelaisschaltung, die einen Leistungstransistor verwendet9 für eine Last wie beispielsweise eine Lampe oder einen Motor, bei der ein übermäßiger Strom unmittelbar nach Beginn des Antriebs fließt.The invention relates to an improvement in a transistor relay circuit, which uses a power transistor 9 and in particular to an improvement on a non-contact transistor relay circuit using a power transistor9 for a load such as a lamp or a motor where an excessive Current flows immediately after the drive starts.

Bislang ist eine VielzaIl von Magnetrelais mit Direktkontakt in Verbindung mit Fahrzeugen oder zum Zwecke der automatischen Steuerung einer DC-Schaltung verwendet worden. Die Verwendung von Halbleitern bei diesen Relais ergibt sich aus der Notwendigkeit, das Gewicht zu reduzieren und deren Zuverlässigkeit zu verbessern. Tatsächlich haben Transistorrelais für kleine Ströme, bei denen diese Idee verwirklicht ist, eine weite Anwendung gefunden und ihre Eignung hierfür gezeigt. In Verbindung mit der verbreiteten Verwendung von Silicium-Leistungstransistoren wurden ferner Transistorrelais für große Ströme (5 bis 20 A) im Hinblick auf die Lebensdauer ihrer "Kontakte" zusammen mit kleinen Motoren oder Lampen als Last verwendet. In Abhängigkeit von der Charakteristik der Last,war,en andererseits besondere Maßnahmen für die Verwendung der Transistorrelais erforderlich.So far, a large number of magnetic relays have been connected to direct contact used with vehicles or for the purpose of automatically controlling a DC circuit been. The use of semiconductors in these relays results from the need to to reduce weight and improve their reliability. Actually have Transistor relays for small currents where realized this idea has found wide application and demonstrated its suitability for this. In connection with the widespread use of silicon power transistors have also been Transistor relays for large currents (5 to 20 A) in view of the service life of their "Contacts" used together with small motors or lamps as loads. Dependent on of the characteristics of the load, on the other hand, was special measures for the Use of transistor relays required.

Fig. 1 zeigt ein Beispiel einer bekannten Lichtschaltung für eine Kraftfahrzeug-Lampenschaltung. Eine DC-Energiequelle 5 ist in Serie mit einem Transistor 2 und einer Last 3 geschaltet. Als Vorspannungsschaltung für den Transistor 2 ist eine Serienschaltung aus einem Widerstand 1 und einem Widerstand 8 parallel zu dem Transistor 2 geschaltet, dessen Basis -Anschluß mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 1 und 8 verbunden ist.Fig. 1 shows an example of a known light circuit for a Motor vehicle lamp circuit. A DC power source 5 is in series with a transistor 2 and a load 3 switched. As a bias circuit for transistor 2 is a series circuit of a resistor 1 and a resistor 8 in parallel with the Transistor 2 switched, its base terminal with the connection point of the resistors 1 and 8 is connected.

Wenn ein Antriebsschalter 4 geschlossen wird, wird der Transistor in Vorwärtsrichtung vorgespannt und leitend, so daß ein Strom zu der Last 3 fließt. Der Widerstandswert RBl des Widerstandes list im allgemeinen so gewählt, daß sich ein für den Widerstand 2 ausreichender Basisstrom IBS ergibt, damit der erforderliche Laststrom 1LS im stationären Zustand fließt.When a drive switch 4 is closed, the transistor becomes forward biased and conductive so that a current flows to the load 3. The resistance value RBl of the resistor list is generally chosen so that a base current IBS which is sufficient for the resistor 2 results, so that the required Load current 1LS flows in the steady state.

Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen der Leistung Pd, die vom Transistor 2 während der Zeit zwischen dem Schließen des Schalters 4 und dem stationären Zustand verbraucht -wird, sowie die Leistung Pp, die das Produkt aus dem Strom ILMAX und der Spannung VcEMAx ist, welches sich unmittelbar nach Schließen des Schalters 4 ergibt. Die Beziehung zwischen der Leistung Pd und der Leistung P ist gegenläufig zueinander. Andererseits p wird der Prozentsatz der Beschädigungen beim Schließen der Schaltfunktion des Transistors 2 mit dem Ansteigen der Leistung Pd erhöht. Es ist gefunden worden, daß die Schäden beim Schließen der Schaltfunktion des Transistors 2 stärker durch die verbrauchte Leistung Pd beim Erreichen des stationären Zustandes als durch die gleichzeitige Leistung Pp beim Schließen des Schalters beeinflußt werden.Fig. 2 shows the relationship between the power Pd produced by the transistor 2 during the time between the closing of the switch 4 and the steady state -is consumed, as well as the power Pp, which is the product of the current ILMAX and the voltage VcEMAx, which is immediately after the switch 4 results. The relationship between the power Pd and the power P is opposite to each other. On the other hand, p becomes the percentage of damage on closing the Switching function of the transistor 2 increases with the increase in the power Pd. It is found that the damage when closing the switching function of the transistor 2 stronger due to the power consumed Pd when the steady state is reached than influenced by the simultaneous power Pp when the switch is closed will.

Diese Tatsache zeigt, daß das bessere Ergebnis mit dem größeren Wert des Maximalstromes ILMAX erhalten wird, wenn der Transistor 2 ohne Unterbrechung benutzt werden soll. Der Wert ILMAX kann dadurch erhöht werden, daß der Basisstrom 1B erhöht wird, oder wenn derselbe Basisstrom verwendet wird, daß der Stromverstärkungsfaktor hFE vergrößert wird. Die erstere Methode hat den Nachteil, daß der Leistungsverlust aufgrund des Basiswiderstands 1 vergrößert wird. Transistoren mit einem größeren Wert von hFE sind der jüngst entwikkelte Transistor, der im Handel als Super Beta bezeichnet wird, oder der wohl bekannte Darlington-Transistor.This fact shows that the better the result, the greater the value of the maximum current ILMAX is obtained when the transistor 2 is uninterrupted should be used. The value ILMAX can be increased by the fact that the base current 1B is increased, or if the same base current is used that the current gain factor hFE is enlarged. The former method has the disadvantage that the loss of performance is increased due to the base resistance 1. Transistors with a larger one Worth of hFE are the recently developed transistor, which is commercially available as Super Beta or the well-known Darlington transistor.

Um einen Transistor als Relais zu verwenden, ist es jedoch zusätzlich zu einem verringerten Übergangs-LeistungsverlustPd notwendig, daß der stationäre Leistungsverlust Ps verringert wird; ferner ist es in dem Fall9 daß das Transistorrelais in einem Fahrzeug verwendet wird, beispielsweise erforderlich, eine ausreichende Durchbruchsspannung gegen eine hohe Rückwärtsspannung, wie beispielsweise einen Zündimpuls oder eine Spitzenüberspannung vorzusehen. Bei einem Super-Beta-Transistor haben der Stromversträrkungsfaktor hFE und die Rückwärts-Durchbruchssspannung BVCE im wesentlichen entgegengesetzte Charaksteristik; deshalb ist es schwierig, einen Transistor mit hoher Durchbruchsspannung herzustellen. Ferner ist eine spezielle Behandlung zur Erhöhung des Wertes BVCE erforderlich, was zu höheren Kosten führt. Ein Darlington-Transistor hat andererseits einen Aufbau, daß die Werte hFE und BVCE leicht erhöht werden können. Trotzdem ist, wenn der Laststrom ILS den Normalzustand erreicht hat, die Sättigungsspannung VCEsat zwischen Kollektor und Emitter 1 bis 1,5-V, was 2 bis 5 mal höher als die Kollektor-Emitter-Sättigungsspannung von 0,2 bis 0,5 V eines gewöhnlichen Transistors ist, was zu einer größeren Verlustleistung Pos im Normalzustand führt.However, to use a transistor as a relay it is additional to a reduced transition power loss Pd necessary that the stationary Power loss Ps is decreased; furthermore it is in the case9 that the transistor relay used in a vehicle, for example, required a sufficient Breakdown voltage against a high reverse voltage, such as a An ignition pulse or a peak overvoltage must be provided. With a super beta transistor have the current amplification factor hFE and the reverse breakdown voltage BVCE essentially opposite characteristics; therefore it is difficult to find one Manufacture transistor with high breakdown voltage. There is also a special one Treatment required to increase BVCE value, resulting in higher costs leads. A Darlington transistor, on the other hand, has a structure that the values hFE and BVCE can be easily increased. Even so, if the load current ILS is the normal state has reached the saturation voltage VCEsat between collector and emitter 1 bis 1.5-V, which is 2 to 5 times higher than the collector-emitter saturation voltage of 0.2 to 0.5 V of an ordinary transistor, resulting in a greater power dissipation Pos leads in the normal state.

Im Hinblick auf diese Nachteile beim Stand der Technik geht die vorliegende Erfindung von der Tatsache aus, daß, da sich die Impedanz bzw. der Widerstand einer Last wie einer Lampe nach Einschalten der Leistungsversorgung erhöht, eine hohe Spannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors zu dem Zeitpunkt erzeugt wird, zu dem sich der Leistungsfluß im stationären Zustand befindet. Folglich wird eine Last mit einem derartigen- Merkmal in Serie mit dem Transistor geschaltet, so daß der Basisstrom des Transistors auf das Empfangen des Treiberbefehls für die Last fließt. Insbesondere wird der Basisstrom des Transistors nur dann weiter erhöht, wenn die Spannung am Verbindungspunkt der Last und des Transistors einen bestimmten Pegel überschreitet. Auf diese Weise wird sogar in dem Fall, daß der Lastwiderstand klein ist, die an dem Transistor angelegte Spannung reduziert und die Last in einen stationären Zustand innerhalb kurzer Zeit gebracht. Ferner wird zum Zeitpunkt des Beginns der Leistungsversorgung die Übergangsleistung, die im Transistor auftritt, auf ein niedriges Niveau gesenkt. Als Ergebnis wird ein Transistor mit einem hohen Stromverstårkungsfaktor anders als bei herkömmlichen Schaltungen nicht benötigt, was die Kosten der Halbleiter-Relaisschaltung verringert.In view of these disadvantages in the prior art, the present one addresses Invention from the fact that, since the impedance or resistance of a Load like a lamp increased after turning on the power supply, a high one Voltage between the collector and the emitter of the transistor at the time is generated at which the power flow is in the steady state. Consequently a load with such a feature is connected in series with the transistor, so that the base current of the transistor on receiving the drive command for the Load flows. In particular, the base current of the transistor is only increased further, when the voltage at the junction of the load and the transistor is a certain Level exceeds. In this way, even in the event that the load resistance is small, the voltage applied to the transistor is reduced and the load in a brought steady state within a short time. Furthermore, at the time of At the beginning of the power supply the transient power that occurs in the transistor, lowered to a low level. As a result, a transistor with a high Current amplification factor, unlike conventional circuits, is not required, which reduces the cost of the semiconductor relay circuit.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine Grundschaltung einer herkömmlichen Transistorrelaisschaltung, Fig. 2 die Beziehung zwischen der Verbrauchsleistung und der momentanen Leistung, Fig. 3 den Schaltplan eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, Fig. 4 eine herkömmliche Relaisschaltung, bei der ein Darlington-Transistor verwendet wird, Fig. 5, 6, 7, 8 und 9 elektrische Schaltpläne weiterer Ausführungsbeispiele der Erfindung, Fig.lO Kennlinien zur Erläuterung der Vorteile der Erfindung.The invention is described below using exemplary embodiments Described in more detail with reference to the drawing. 1 shows a basic circuit a conventional transistor relay circuit, Fig. 2 shows the relationship between the Consumption power and the instantaneous power, Fig. 3 shows the circuit diagram of a first Embodiment of the invention, Fig. 4 shows a conventional relay circuit at which uses a Darlington transistor, Figures 5, 6, 7, 8 and 9 electrical Circuit diagrams of further exemplary embodiments of the invention, FIG. 10 characteristic curves for explanation the advantages of the invention.

Ausführungsbeispiel 1 Eine Grundschaltung der Erfindung ist in Fig. 3 gezeigt. Embodiment 1 A basic circuit of the invention is shown in FIG. 3 shown.

Das Bezugszeichen 5 bezeichnet eine Dc-Energiequelle 2 einen Ausgangsstufentransistor und 6 einen Treiber transistor, dessen Kollektor mit dem Kollektor des Ausgangsstufentransistors und dessen Emitter mit der Basis des Ausgangsstufentransistors 2 verbunden ist. 3 bezeichnet eine Last, wie beispielsweise eine Lampe oder einen Motor, deren Impedanz unmittelbar nach dem Beginn der Energieversorgung ansteigt. Typischerweise ist die Larnpen-Last zwischen dem Kollektor des Ausgangsstufen- Transistors 2 und der Energiequelle eingesetzt. Mit den Bezugszeichen 7, 1 und 8 sind Widerstände und mit dem Bezugsze,ichen 4 ein Last-Antriebsschalter bezeichnet. Die Widerstände 1, 7 und 8 sowie die Transistoren 3 und 6 können auf einem Chip ausgebildet sein.Numeral 5 denotes a Dc power source 2, an output stage transistor and 6 a driver transistor whose collector is connected to the collector of the output stage transistor and the emitter of which is connected to the base of the output stage transistor 2. 3 denotes a load such as a lamp or a motor, its impedance increases immediately after the start of the energy supply. Typically the Larnp load between the collector of the output stage Transistor 2 and the energy source used. Numeral 7, 1 and 8 are resistors and with the reference numeral 4 denotes a load drive switch. The resistances 1, 7 and 8 and the transistors 3 and 6 can be formed on one chip.

Im folgenden soll die Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels mit diesem Aufbau erläutert werden. Solange der Schalter 4 geöffnet ist, werden die Basen der Transistoren 2 und 6 nicht mit Strom versorgt; deshalb sperren die Transistoren 2 und 6. Wenn der Schalter 4 geschlossen wird, fließt der Strom IBS zu der Basis des Transistors 2 von der DC-Energiequelle 5 durch einen Basiswiderstand. Zum Einstellen des Basissstroms IBS ist der Wert des Widerstands 1 derart eingestellt, daß durch den Transistor 2 in dessen Sättigungsbereich ein ausreichender Laststrom ILS im Normalzustand der Lampen-Last 3 fließen kann. Andererseits ist eine Spannung, die größer als einige Volt ist, zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors 2 angelegt, die unmittelbar dem Energiefluß durch den Schalter folgt, so daß ferner ein Strom zwischen Basis und Emitter des Widerstands 6 über dem Widerstand 7 sowie in die Basis des Transistors 2 fließt. Der Emitterstrom IE6 des Transistors 6 hat eine Größe, die hFE mal größer als der Strom IB6 ist, der in den Widerstand 7 fließt, und ist derart benessen, daß er einen ausreichend großen Wert verglichen mit dem Basisstrom IBS annimmt, der durch den Widerstand 1 fließt. Als Ergebnis hiervon ist der Basisstrom IB2 des Transistors 2 die Summe aus den Werten IB6 hFE und IBs, die ausreichend größer als der Laststrom 1LMAX ist, der lediglich durch den Strom IBS bestimmt wird. Im Betrieb hat der Transistor 6 im wesentlichen dieselben Vorteile wie eine herkömmliche Schaltung, die einen Darlington-Transistor gemäß Fig.The following is the mode of operation of the embodiment with this Structure are explained. As long as switch 4 is open, the bases of the Transistors 2 and 6 not powered; therefore the transistors block 2 and 6. When switch 4 is closed, the current IBS flows to the base of the transistor 2 from the DC power source 5 through a base resistor. To adjust of the base current IBS, the value of the resistor 1 is set so that through the transistor 2 in its saturation range a sufficient load current ILS im Normal state of the lamp load 3 can flow. On the other hand, there is a tension that is greater than a few volts, between the collector and the emitter of the transistor 2 applied, which immediately follows the flow of energy through the switch, so that further a current between the base and emitter of the resistor 6 via the resistor 7 as well flows into the base of transistor 2. The emitter current IE6 of the transistor 6 has a quantity hFE times greater than the current IB6 flowing into resistor 7, and is such that it has a sufficiently large value compared to the Assumes base current IBS flowing through resistor 1. As a result of this the base current IB2 of transistor 2 is the sum of the values IB6 hFE and IBs, which is sufficiently larger than the load current 1LMAX, which is generated only by the current IBS is determined. In operation, transistor 6 has essentially the same advantages like a conventional circuit using a Darlington transistor as shown in FIG.

4 als Relaistransistor aufweist9 nämlich daß der Maximalwert ILNAX des Laststromes ausreichend groß ist.4 as a relay transistor9 namely that the maximum value ILNAX the load current is sufficiently large.

Somit kann der Maximalwert VCEMAX der Spannung zwischen Kollektor und Emitter des Transistors 2 ausreichend verringert werden und die Lampen-Last scharf geheizt werden, so daß sie den Norrnalzustand innerhalb einer kurzen Zeit erreicht. Als Folge hiervon wird der Leistungsverlust P aua einem niedrigen Niveau gehalten und der Transistor 2 bricht nicht durch. Im Verlauf der Zeit wird die Spannung VCE zwischen Kollektor und Emitter des Transistors verringert; wenn diese Spannung VCE den Pegel VCEsat erreicht, der die Summe aus der Sättigungsspannung VCEsat des Transistors 6 und der Emitter-Basis-Spannung VBE des Transistors 2 ist 9 wird der Transistor 6 abgeschaltet, so daß der Basisstrom des Transistors 2 ausschließl ich durch den Strom IBS gebildet wird, der durch den Widerstand 1 fließt. Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß der Strom IBS auf einen Wert eingestellt wird, der ausreichend ist, daß ein normaler Strom ILS durch die Last 3 fließt, nimmt jedoch die Kollektor-Emitter-Spannung des Widerstands 2 ab, und wird auf die Sättigungsspannung VcEsat eines Transistors eingestellt.Thus the maximum value VCEMAX of the voltage between collector and emitter of the transistor 2 can be sufficiently reduced and the lamp load can be sharply heated so that they return to normal within a short time achieved. As a result, the power loss P aua becomes a low level held and the transistor 2 does not break down. As time goes on, the tension increases VCE decreased between collector and emitter of the transistor; when this tension VCE reaches the level VCEsat, which is the sum of the saturation voltage VCEsat des Transistor 6 and the emitter-base voltage VBE of transistor 2 is 9 will be the Transistor 6 is switched off, so that the base current of transistor 2 is exclusive is formed by the current IBS flowing through the resistor 1. Considering the fact that the current IBS is set to a value which is sufficient is that a normal current ILS flows through the load 3, but decreases the collector-emitter voltage of resistor 2, and is applied to the saturation voltage VcEsat of a transistor set.

Im folgenden soll die Erfindung exemplarisch anhand eines speziellen Beispiels beschrieben werden Eine Kraftfahrzeug-Frontlampe mit 75 Watt wird als Last 3 verwendet; ferner wird ein Widerstand 2 mit einem Wert hFE von etwa 400 verwendet. Wenn eine Batterie-Spannungsversorgung mit 12V als DC-Energiequelle 5 verwendet wird, ist der Laststrom ILS etwa 6,3 A. Der Basisstrom 1135 des Transistors 2 wird auf einen Pegel eingestellt, bei dem ein ausreichender Strom ILS im Sättigungsbereich des Transistors 2 fließt. In diesem Fall ist ein Basisstrom von mehr als s 20 mA erforderlich; deshalb wird ein Widerstand 1 mit 200 Ohm verwendet. Ein Transistor mit einem Wert h FE von 400 wird als Transistor 6 verwendet, dessen Basisstrom 1136 0,3 mA bei einem Widerstand 7 von 40 k0hrn ist, so daß ein Emitterström von etwa 1A zum Zeitpunkt des Schließens des Schalters 4 erhalten werden kann. Für eine -Relaisschaltung mit diesem Aufbau sind die Änderungen der Kollektor-Emitter-Spannung VcEl und der Basfäström IL1 des Transistors 2 im Verlauf der Zeit, nachdem der Schalter 4 geschlossen worden ist, in Fig. 10 gezeigt. Die Werte VcE2 und IL2 bei einer herkömmlichen Spaltung gemäß Fig. 1, die aus demselben Transistor 2 und Widerstand 1 aufgebaut ist, sind ebenfalls in Fig.lO gezeigt.In the following, the invention is to be exemplified on the basis of a special A motor vehicle front lamp with 75 watts is described as an example Load 3 used; a resistor 2 with a value hFE of approximately 400 is also used. When a battery power supply of 12V is used as the DC power source 5 the load current ILS is about 6.3 A. The base current 1135 of the transistor 2 becomes set to a level at which a sufficient current ILS is in the saturation region of transistor 2 flows. In this case a base current of more than s is 20 mA necessary; therefore will a resistor 1 with 200 ohms is used. A transistor with a value h FE of 400 is used as the transistor 6, its Base current 1136 0.3 mA with a resistance 7 of 40 k0hrn, so that an emitter current of about 1A at the time of closing the switch 4 can be obtained. For A relay circuit with this structure are the changes in the collector-emitter voltage VcEl and the Basfäström IL1 of the transistor 2 over time after the switch 4 has been closed, shown in FIG. The values VcE2 and IL2 in a conventional Cleavage according to FIG. 1, which is built up from the same transistor 2 and resistor 1 is, are also shown in Fig.lO.

Wenn die Schaltung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels 1 verwendet wird, wird der Leistungsverbrauch des Widerstands 2 vor Erreichen des Normal zustandes um etwa ein Drittel der Leistung verringert, die für eine herkömmliche Schaltung erforderlich ist, wodurch ein Durchbrechen des Transistors 2 aufgrund von Hitze vermieden wird. Die Kollektor-Emitter-Spannung VCEsat des Widerstands 2 im Normalzustand ist etwa 0,3V, was derselbe Wert ist, wie wenn der Transistor 2 alleine verwendet würde. Als Ergebnis hiervon ist der Leistungsverbrauch unter Normalbedingungen erfindungsgemäß etwa 1/2 bis 1/5 der erforderlichen Leistung, wenn ein Darlington-Transistor verwendet würde. Wie vorstehend beschrieen, ist der durch den Schalter 4 fließende Strom im wesentlichen derselbe wie bei dem Aufbau gemäß Fig.When the circuit of Embodiment 1 of the present invention is used is, the power consumption of the resistor 2 before reaching the normal state reduced by about a third of the power required for a conventional circuit is required, thereby breaking down the transistor 2 due to heat is avoided. The collector-emitter voltage VCEsat of the resistor 2 in the normal state is about 0.3V, which is the same value as when the transistor 2 is used alone would. As a result, the power consumption under normal conditions is in accordance with the present invention about 1/2 to 1/5 of the power required when using a darlington transistor would. As described above, the current flowing through switch 4 is im essentially the same as in the structure according to FIG.

1, so daß eine Zerstörung des Schalters 4 verhindert wird.1, so that destruction of the switch 4 is prevented.

Ausführungsbeispiel 2 Wie in Fig. 5 gezeigt, ist die Source und die Drain eines N-Kanal-MOS-Transistors vom Anreicherungstyp 9 parallel zum Widerstand 1 des der in Fig. 1 gezeigten Schaltung geschaltet; das Gate des MOS-Transistors 2 ist mit dem Verbindungspunkt der Last 3 und des Kollektors des Transistors. 2 verbunden. Wenn die Schwellenspannung des MOS-Transistors 9 VTN ist, fließt Strom zwischen der Source und der Drain des MOS-Transistors 9 während der Zeitdauer, in der die Kollektor-Emitter-Spannung VcE des Transistors 2 höher als VTN nach Schließen des Schalters 4 ist. Deshalb wird während diese Zeitdauer, wie beim Ausführungsbeispiel 1, der Basisstrom des Transistors 2 erhöht, was dieselben Vorteile wie beim Ausführungsbeispiel 1 ergibt. Embodiment 2 As shown in FIG. 5, the source and the Drain of an N-channel enhancement type MOS transistor 9 in parallel with the resistor 1 switched to the circuit shown in FIG. 1; the gate of the MOS transistor 2 is with the connection point of the load 3 and the collector of the transistor. 2 tied together. When the threshold voltage of the MOS transistor 9 is VTN, current flows between the source and drain of the MOS transistor 9 during the period in which the collector-emitter voltage VcE of the transistor 2 is higher than VTN after closing of switch 4 is. Therefore, during this period, as in the embodiment 1, the base current of the transistor 2 increases, which has the same advantages as in the embodiment 1 results.

Derselbe Vorteil wird erreicht, wenn, wie in Fig. 6 gezeigt, der Widerstand 7 in der Schaltung gemäß Ausführungsbeispiel 1, wie in Fig. 3 gezeigt ist, durch einen N-Kanal-MOS-Transistor 9A vom Anreicherungstyp ähnlich dem im Ausführungsbeispiel 2 gemäß Fig. 5 ersetzt wird.The same advantage is obtained when, as shown in FIG. 6, the resistor 7 in the circuit according to exemplary embodiment 1, as shown in FIG. 3 an enhancement type N-channel MOS transistor 9A similar to that in the embodiment 2 according to FIG. 5 is replaced.

Ausführungsbeispiel 3 Fig. 7 zeigt eine Schaltung, bei der ein Last-Treiberschalter 4 zwischen dem Widerstand 1 und ciem BasisanscE1luß dee Transistors 3 eingesetzt ist, wodurch die Aufgabe der Erfindung mit einem einfacheren Aufbau als bei den . Ausführungsbeispielen 1 und 2 erreicht wird. Embodiment 3 Fig. 7 shows a circuit in which a load driving switch 4 between the resistor 1 and the base terminal of the transistor 3 is inserted is, whereby the object of the invention with a simpler structure than with the . Embodiments 1 and 2 is achieved.

Ein Widerstand 10 ist mit dem Verbindungspunkt des Schalters 4 und des Widerstands 1 verbunden; das andere Ende des Widerstands ist mit dem Verbindungspunkt des Kollektors des Transistors 2 und der Last 3 verbunden.A resistor 10 is connected to the connection point of the switch 4 and of resistor 1 connected; the other end of the resistor is with the connection point of the collector of the transistor 2 and the load 3 are connected.

Bei diesem Aufbau fließt, wenn der Schalter 4 geschlossen wird, Strom zu der Basis des Transistors 2 durch den Widerstand 10 während der Zeitdauer, in der die Kollektor-Ernitter-Spannung VCE des Transistors 2 höher als die Vorwärts-Basis-Emitter-Spannung VBE des Transistors 2 ist, wodurch die Aufgabe der Erfindung gelöst wird. Derselbe Vorteil wird erreicht, wenn eine Diode 11 anstelle des Widerstands 10 in Fig. 7 eingesetzt wird, wie in Fig. 11 gezeigt ist. Ferner wird derselbe Vorteil erreicht, wenn, wie in Fig. 9 gezeigt ist, der Last-Treiberschalter 4 nicht direkt eingesetzt ist, sondern der Transistor 12 durch die Betätigung des Schalters 4 in Betrieb gesetzt wird.With this structure, when the switch 4 is closed, current flows to the base of transistor 2 through resistor 10 during the period in the collector-emitter voltage VCE of the transistor 2 is higher than the forward base-emitter voltage VBE of the transistor 2, whereby the object of the invention is achieved. Same The advantage is achieved if a diode 11 instead of the resistor 10 in FIG. 7 is used as shown in FIG. Furthermore, the same advantage is achieved when, as shown in Fig. 9, the load drive switch 4 is not directly inserted is, but the transistor 12 is set by the actuation of the switch 4 in operation will.

Bei den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Transistoren 2, 6 und 12 hauptsächlich vom NPN-Typ; sie können jedoch durch PNP-Transistoren ersetzt werden, wenn die Energieversorgung 5 negativ ist, oder wenn die Polarität der elektrischen Elemente mit derselben Wirkung umgekehrt wira.In the embodiments described above, the transistors are 2, 6 and 12 mainly of the NPN type; however, they can be through PNP transistors be replaced when the power supply 5 is negative, or when the polarity of the electrical elements with the same effect are reversed.

Wie die vorstehende Beschreibung gezeigt hat, wird erfindungsgemäß eine Halbleiterrelaisschaltung geschaffen, die eine Serienschaltung aus einem Widerstand und einer Last mit einer derartigen Charakterstik, daß ihre Impedanz unmittelbar folgend auf das Einschalten des Transistors und durch den Energiefluß ansteigt, aufweist, wobei dem Transistor ein Basisstrom entsprechend einem Treiberbefehl f-ür die Last zugeführt wird und der Basisstrom des Transistors nur dann erhöht wird, wenn die Spannung am Verbindungspunkt der Last und des Transistors höher als ein bestimmter Wert ist. Als Ergebnis hiervon werden, sogar wenn der Widerstand der angetriebenen Last gering ist, die am Transistor anliegende Spannung reduziert, und die Normalbedingungen innerhalb einer kurzen Zeit erreicht, so daß der Leistungsverlust am Transistor auf ein niedriges Niveau gesenkt wird Somit ist es nicht notwendig, einen Transistor mit einem hohen Stromverstärkungsfaktor zu verwenden, wodurch die Herstellungskosten für die Relaisschaltung verringert werden. Ferner ist lediglich ein Transistor zum Treiben der Last ausreichend, so daß die Sättigungsspannung zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors minimiert werden kann, was zu dem Vorteil führt, daß der Leistungsverlust im Normalzustand minirnal ist.As the above description has shown, according to the invention a semiconductor relay circuit created which is a series circuit of a resistor and a load of such character that its impedance is immediate following the turning on of the transistor and increasing through the flow of energy, having, the transistor having a base current corresponding to a driver command f-ür the load is supplied and the base current of the transistor is only increased if the voltage at the connection point of the load and the transistor is higher than one certain value is. As a result, even if the resistance is the driven load is low, the voltage applied to the transistor is reduced, and the normal conditions reached within a short time, so that the power loss at the transistor is reduced to a low level Thus, it is not necessary to use a transistor with a high current gain to use, thereby reducing the manufacturing cost of the relay circuit will. Furthermore, only one transistor is sufficient to drive the load, see above that the saturation voltage between the collector and the emitter of the transistor can be minimized, resulting in an advantage that the power loss in the normal state is minirnal.

Beschrieben wird eine Transistor-Relaisanordnung, die eine Last mit einer variablen Impedanzcharaksteristik wie beispielsweise eine Lampen-Last und einen mit der Last verbundenen Treibertransistor aufweist; eine Strom-Steuereinrichtung ist mit dem Treibertransistor verbunden, um den Basisstrom des Treibertransistors lediglich dann zu erhöhen, wenn die zwischen Kollektor und Emitter des Treibertransistors anliegende Spannung höher als ein bestimmter Wert ist.A transistor relay arrangement is described which has a load a variable impedance characteristic such as a lamp load and has a driver transistor connected to the load; a current controller is connected to the driver transistor to control the base current of the driver transistor only increase if the between the collector and emitter of the driver transistor applied voltage is higher than a certain value.

Claims

Patent claims Trans: i transistor relay circuit arrangement 9 characterized by an electrical load (3) with an impedance that increases when energy is supplied, a driver transistor (2) in series with the load to control the flow of current is switched by the load, a first switching device, the current to the Base of the transistor supplies when the first circuit device is switched on and second circuit means connected to the connection point of the load and the transistor to increase the base current of the transistor only then, if the voltage at the connection point is higher than a predetermined value, when the load is energized, connected.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the second Circuit means a Transi stor of the same type as that of the driver transistor has, which forms a Darlington structure.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that the second Switching device an H1OS Has transistor whose gate is connected to the connection point of the load and the driver transistor.

4. Arrangement according to claim 1, characterized in that the second Circuit means a transistor, which is connected to the driver transistor in the form of a Darlington structure, as well as a MOS transistor connected to the transistor having.

5. Arrangement according to claim 1, characterized in that the second Circuit device has a resistor, one end of which is connected to the connection point the load and the driver transistor and its other end to the connection point the line device and the energy source is connected.

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that the second Circuit device comprises a diode, one end of which is connected to the connection point the load and the driver transistor and their other end to the connection point the first circuit device and the energy source is connected.