DE3146709C1 - Switching device which operates without being contacted or touched - Google Patents

Switching device which operates without being contacted or touched

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DE3146709C1 DE19813146709 DE3146709A DE3146709C1 DE 3146709 C1 DE3146709 C1 DE 3146709C1 DE 19813146709 DE19813146709 DE 19813146709 DE 3146709 A DE3146709 A DE 3146709A DE 3146709 C1 DE3146709 C1 DE 3146709C1
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Abstract

The switching device can be connected via external lines to a rectified alternating voltage and a load. The switching device has an oscillator which can be influenced from the outside and which is used for controlling a power MOS transistor located in the load circuit. The stabilised direct voltage for the oscillator is derived from the load current via a power MOS transistor, a Zener diode and a capacitor.

Description

Die in der Zeichnung dargestellte Schaltungsanordnung für die kontakt- und berührungslos arbeitende Schaltvorrichtung ist an die Spannungsquelle 1, die sowohl eine Gleichspannungsquelle als auch eine Wechselspannungsquelle sein kann, angeschlossen. In Reihe zur Spannungsquelle liegt die Last 2, die vorzugsweise ein elektromagnetisches Schaltgerät sein kann, und die Brückenschaltung 3 aus die Wechselspannung gleichrichtenden Gleichrichtern. Am positiven Pol 4 der Brückenschaltung 3 liegt die Reihenschaltung aus einer Zenerdiode 5, mit ihrer positiven Seite dem positiven Pol 4 zugekehrt, und einem Power MOS-Transistor 6: Am Gate 7 ist ein Kondensator 8 und der Mittelpunkt eines Spannungsteilers aus den Widerständen 9 und 10 angeschlossen. Dieser Spannungsteiler bewirkt die Durchschaltung des Power MOS-Transistors 6 und damit die Einschaltung der Last 2. Durch den Spannungsteiler 9, 10 kann die Schaltspannung des Power MOS-Transistors 6 mit Rücksicht auf die Zenerdiode 5 in gewisse Grenzen beliebig festgelegt werden. Der Spannungsteiler wird im Ausführungsbeispiel von der Ausgangsstufe 11 beeinflußt, die ihrerseits über den Schwellwertschalter 12, den Demodulator 13 vom Oszillator 14 in Schaltabhängigkeit steht. Der Oszillator 14 ist mit der den Schwingkreis bildenden Parallelschaltung aus Spule 15 und Kondensator 16 an Minus gelegt. Der Demodulator 13 ist über einen Beruhigungskondensator 17, der Schwellwertschalter über einen Abgleichwiderstand 18 und eine Massezuleitung 19 und die Ausgangsstufe 11 ebenfalls über eine Massezuleitung 20 an den Minuspol der Brückenschaltung 3 angeschlossen. Der Ausgangskondensator 8 verhindert ein ungewolltes Ansteuern des Transistors 6 durch Spannungsspitzen. Zur stabilisierten Spannungsversorgung von Oszillator 14, Demodulator 13 und Schwellwertschalter 12 sowie Ausgangsstufe 11 dient der Power MOS-Transistor 21, dessen Leistungsschaltstrecke zwischen dem positiven Pol 4 und der die Spannungsschiene bildenden Punkt 22 eingeschaltet ist. The circuit arrangement shown in the drawing for the contact and non-contact switching device is connected to the voltage source 1, the can be both a DC voltage source and an AC voltage source, connected. In series with the voltage source is the load 2, which is preferably a can be electromagnetic switching device, and the bridge circuit 3 from the AC voltage rectifying rectifiers. At the positive pole 4 of the bridge circuit 3 lies the series connection of a Zener diode 5, with its positive side the positive Pole 4 facing, and a power MOS transistor 6: At gate 7 is a capacitor 8 and the midpoint of a voltage divider made up of resistors 9 and 10 are connected. This voltage divider causes the power MOS transistor 6 and 6 to be switched through thus switching on the load 2. The voltage divider 9, 10 can control the switching voltage of the power MOS transistor 6 with regard to the Zener diode 5 within certain limits can be set arbitrarily. The voltage divider is in the embodiment of the output stage 11, which in turn via the threshold switch 12, the demodulator 13 is dependent on the oscillator 14 in switching. The oscillator 14 is connected to the parallel circuit of coil 15 and capacitor, which forms the resonant circuit 16 placed on minus. The demodulator 13 is via a calming capacitor 17, the threshold switch via a balancing resistor 18 and a ground lead 19 and the output stage 11 also via a ground lead 20 to the negative pole the bridge circuit 3 connected. The output capacitor 8 prevents an unintentional Driving the transistor 6 due to voltage peaks. To stabilized Power supply for oscillator 14, demodulator 13 and threshold switch 12 and output stage 11 is used by the power MOS transistor 21, its power switching path switched on between the positive pole 4 and the point 22 forming the voltage rail is.

Am Punkt 22 ist zusätzlich ein Kondensator 23, der u. a.At the point 22 there is also a capacitor 23, which, inter alia.

mit der Zenerdiode 24 die Spannungsstabilisierung bewirkt, an Masse gelegt. Der positive Pol der Zenerdiode liegt gemeinsam mit dem hochohmigen Widerstand 25 am Steuereingang 26 des Power MOS-Transistors 21. Die andere Seite des Widerstands 25 ist an den positiven Pol 4 der Brückenschaltung 3 angeschlossen.with the Zener diode 24 causes the voltage stabilization, to ground placed. The positive pole of the Zener diode is shared with the high resistance 25 at the control input 26 of the power MOS transistor 21. The other side of the resistor 25 is connected to the positive pole 4 of the bridge circuit 3.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Schaltvorrichtung wird wie folgt erklärt: Über den sehr hochohmigen Widerstand 25 wird der Power MOS-Transistor 21 so lange aufgesteuert, bis an dem Kondensator 23 die Spannung der Zenerdiode 24 abzüglich der Gate-Source-Spannung des Transistors 21 entsteht. Hiernach wird der Transistor durch die Drain-Source-Spannung so weit zugesteuert, daß die komplette restliche Spannung über dem Transistor abfällt Hierdurch ist eine Spannungssteuerung möglich, die den Bereich beispielsweise von 10V bis 250V überstreichen kann, die nach oben lediglich abhängig von der Sperrspae nung des Transistors 21/6 ist. Die Ansteuerung erfolgt praktisch verlustlos, da am Widerstand 25 praktisch keine Verlustleistung zu verzeichnen ist; denn der Transistor 21 wird nicht strom-, sondern spannungsgesteuert An der Spannungsschiene 22 entsteht somit eine konstante Spannung, und zwar unabhängig von der angelegten Außenspannung. Über den Schwellwertschalter 12 und die Ausgangsstufe 11 wird praktisch stromlos am Punkt 7 des Power MOS-Transistors 6 entweder das Potential der Spannungsschiene 22 oder das Massepotential angelegt, wodurch die Durchschaltung des Transistors 6 bewirkt wird. Die Zenerdiode 5 sorgt auch im eingeschalteten Zustand für eine ausreichende Spannung an der Spannungsschiene 22. The function of the switching device according to the invention is as follows explains: The power MOS transistor 21 turned on until the voltage of the zener diode 24 on the capacitor 23 minus the gate-source voltage of transistor 21 arises. After that will the Transistor controlled by the drain-source voltage so far that the complete residual voltage across the transistor drops This is a voltage control possible, which can cover the range from 10V to 250V, for example upwards only depends on the voltage of the blocking voltage of the transistor 21/6. the Control takes place with practically no loss, since there is practically no power loss at resistor 25 is recorded; because the transistor 21 is not current-controlled, but voltage-controlled A constant voltage thus arises on the tension rail 22, independently on the applied external voltage. Via the threshold switch 12 and the output stage 11 is practically currentless at point 7 of the power MOS transistor 6 either the potential the voltage rail 22 or the ground potential applied, whereby the connection of the transistor 6 is effected. The Zener diode 5 also ensures when it is switched on for sufficient tension on tension rail 22.

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Claims (5)

Patentansprüche: 1. Kontakt- und berührungslos arbeitende Schaltvorrichtung, die über Außenleitungen an eine gleichgerichtete Wechselspannung und eine Last anschaltbar ist, mit einem von außen beeinflußbaren Oszillator. der zum Steuern eines im Lastkreis liegenden, steuerbaren Halbleiters dient, wobei eine vom Laststrom abgeleitete, über Transistor, Zenerdiode und Kondensator stabilisierte Gleichspannung für den Oszillator vorgesehen ist, d a d u r c h g e k e n n z e ich ne t, daß als Transistor ein Power MOS-Transistor (21) verwandt ist. Claims: 1. Contact and non-contact operating switching device, which can be connected to a rectified AC voltage and a load via external lines is, with an externally controllable oscillator. the one to control one in the load circuit lying, controllable semiconductor is used, whereby a derived from the load current, DC voltage stabilized via transistor, zener diode and capacitor for the Oscillator is provided, that is, as a transistor a power MOS transistor (21) is related. 2. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auch als steuerbarer Halbleiter ein Power MOS-Transistor (6) verwandt ist. 2. Switching device according to claim 1, characterized in that a power MOS transistor (6) is also used as a controllable semiconductor. 3. Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leistungsstrecke des die Spannung stabilisierenden Power MOS-Transistors (21) mit der Reihenschaltung der Steuerstrecke des den steuerbaren Halbleiter bildenden Power MOS-Transistors (6) und einer Zenerdiode (5) parallel geschaltet ist und mit der positiven Seite der Zenerdiode (5) an der positiven Seite (4) der Gleichrichterschaltung liegt. 3. Switching device according to claim 1 or 2, characterized in that that the power path of the voltage stabilizing power MOS transistor (21) with the series connection of the control path of the controllable semiconductor forming Power MOS transistor (6) and a Zener diode (5) is connected in parallel and with the positive side of the Zener diode (5) on the positive side (4) of the rectifier circuit lies. 4. Schaltvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Reihenschaltung von der Steuerstrecke des den steuerbaren Halbleiter bildenden Power MOS-Transistors (6) und der Zenerdiode ein Widerstand (9) in Reihe liegt. 4. Switching device according to claim 3, characterized in that the series connection of the control path of the controllable semiconductor forming Power MOS transistor (6) and the Zener diode, a resistor (9) is connected in series. 5. Schaltvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (14) zusammen mit den Power MOS-Transistoren (6, 21) für Spannungsversorgung und für Steuerhalbleiterersatz sowie Zenerdioden (5, 24) und Widerständen (9, 10, 25) und gegebenenfalls vorhandenen Demodulator (13), Schwellwertschalter (12) und Ausgangsstufe (11) auf einem Chip integriert sind. 5. Switching device according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the oscillator (14) together with the power MOS transistors (6, 21) for power supply and for control semiconductor replacement as well as Zener diodes (5, 24) and resistors (9, 10, 25) and, if applicable, a demodulator (13), threshold switch (12) and output stage (11) integrated on one chip are. Die Erfindung bezieht sich auf eine kontakt- und berührungslos arbeitende Schaltvorrichtung, die über Außenleitungen an eine gleichgerichtete Wechselspannung und eine Last anschaltbar ist, mit einem von außen beeinflußbaren Oszillator, der zum Steuern eines im Lastkreis liegenden, steuerbaren Halbleiters dient, wobei eine vom Laststrom abgeleitete, über Transistor, Zenerdiode und Kondensator stabilisierte Gleichspannung für den Oszillator vorgesehen ist Derartige Schaltvorrichtungen haben sich in der Praxis gut bewährt und können bei Verwendung von Wechselspannung einen relativ hohen Spannungsbereich der Versorgungsspannung überstreichen. Eine derartige bekannte Schaltvorrichtung ist jedoch nicht für Gleichspannung verwendbar, so daß für eine Gleichspannungsausführung eine gesonderte Schaltvorrichtung vorzusehen war. The invention relates to a non-contact and non-contact Switching device connected to a rectified AC voltage via external lines and a load can be switched on, with an oscillator that can be influenced from the outside, the is used to control a controllable semiconductor located in the load circuit, with one derived from the load current, stabilized via transistor, zener diode and capacitor DC voltage is provided for the oscillator. Such switching devices have has proven itself well in practice and can, when using alternating voltage, a Cover the relatively high voltage range of the supply voltage. Such a one known switching device can not be used for DC voltage, so that a separate switching device must be provided for a DC voltage version was. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Allstromausführung eines berührungslosen Näherungsschalters zu schaffen, der dabei einfach im Aufbau ist und zusätzlich auch einen hohen Anschlußspannungsbereich überstreichen kann. Die erfindungsgemäße Aufgabe wird auf einfache Weise dadurch gelöst, daß als Transistor ein Power(Leistungs-)MOS-(Metal-oxydesemi conductor)Transistor verwandt ist. Hierdurch ist es möglich, den Ansteuerwiderstand für den Transistor sehr hochohmig, in der Größenordnung einiger MOhm zu halten, so daß die Schaltung praktisch verlustlos arbeitet. Eine weitere Reduzierung der Verlustleistung kann erfolgen, wenn auch als steuerbarer Halbleiter ein Power MOS-Transistor verwandt wird. Derartige Power MOS-Transistoren sind beispielsweise unter den Firmenbezeichnungen SIPMOS, T-MOS und V-MOS-Transistoren bekannt. The present invention is based on the object of an all-current version of a non-contact proximity switch that is simple in construction and can also cover a high connection voltage range. The object of the invention is achieved in a simple manner in that as a transistor a power MOS (metal oxydesemi conductor) transistor is related. Through this it is possible to set the control resistor for the transistor to be very high impedance, in the Of a few MOhms, so that the circuit is practically lossless is working. A further reduction in power loss can occur, albeit a power MOS transistor is used as a controllable semiconductor. Such power MOS transistors are for example under the company names SIPMOS, T-MOS and V-MOS transistors are known. Um auch im eingeschalteten Zustand eine in jedem Fall ausreichende Versorgungsspannung für den Oszillator bereitzustellen, kann es vorteilhaft sein, wenn die Leistungsstrecke des die Spannung stabilisierenden Power MOS-Transistors mit der Reihenschaltung der Steuerstrecke des den steuerbaren Halbleiter bildenden Power MOS-Transistors und einer Zenerdiode parallel geschaltet ist und mit der positiven Seite der Zenerdiode an der positiven Seite der Gleichrichterschaltung liegt.In order to have a sufficient in any case even when switched on To provide supply voltage for the oscillator, it can be advantageous to when the power path of the voltage stabilizing power MOS transistor with the series connection of the control path of the controllable semiconductor forming Power MOS transistor and a zener diode is connected in parallel and with the positive Side of the Zener diode is on the positive side of the rectifier circuit. Bei anliegender Wechselspannung wird unmittelbar nach Spannungsnulldurchgang der Ladekondensator wieder geladen. Da sich die Power MOS-Transistoren aus einer Reihe von zusammengeschalteten Transistoren zusammensetzen, ist es zur Vereinfachung der kontakt- und berührungslos arbeitenden Schaltvorrichtung, insbesondere bei der Herstellung, besonders vorteilhaft, wenn der Oszillator zusammen mit den Power MOS-Transistoren für Spannungsversorgung und für Steuerhalbleiterersatz sowie Zenerdioden und Widerständen und gegebenenfalls vorhandenen Demodulator, Schwellwertschalter und Ausgangsstufe auf einem Chip integriert sind.If AC voltage is applied, immediately after voltage zero crossing the charging capacitor is charged again. Since the Power MOS transistors consist of a Assembling a series of interconnected transistors is for simplicity the contactless and non-contact switching device, especially in the Manufacture, particularly advantageous when the oscillator together with the power MOS transistors for power supply and for control semiconductor replacement as well as Zener diodes and resistors and, if applicable, a demodulator, threshold switch and output stage are integrated on a chip. Anhand der Zeichnung wird ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung beschrieben und die Wirkungsweise näher erläutert. An exemplary embodiment according to the invention is illustrated with the aid of the drawing described and the mode of operation explained in more detail.
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