DE3703661C2 - Rückgekoppelte Steueranordnung zum Steuern eines Transistors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine rückgekoppelte Steueranordnung zum Steuern eines Transistors, der in der letzten Stufe eines Schalterkreises angeordnet ist.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist insbesondere zum Löschen eines Transistors anwendbar, der die letzte Stufe eines sogenanntes Schalterkreises bildet, z. B. eines Kreises, der zu unterschiedlichen Zeitpunkten an seinen Ausgangsklemmen zwei unterschiedliche elektrische Spannungswerte liefert und der durch eine externe Steuerung von dem einen auf den anderen dieser Spannungswerte umschaltbar ist.

Dieses Umschalten erfolgt an einer Last, die in den Kollektor- oder den Emitterkreis des die letzte Stufe des Schalterkreises bildenden Transistors eingefügt sein kann.

Dabei führt das Umschalten in Abhängigkeit von dem jeweiligen Ausgangszustand der Schaltung entweder zum Zünden oder zum Löschen des genannten Transistors. Die Basis des betreffenden Transistors ist mit dem Kollektor eines Steuertransistors und dem Kollektor eines Löschtransistors verbunden, die ihrerseits mit ihren Basiselektroden mit einem Transistor verbunden sind, der die erste Stufe des Schalterkreises bildet.

Bekanntlich bildet die exakte Steuerung der Löschdauer bestimm­ ter Transistoren während der Umschaltphasen eines der Haupt­ probleme, denen man sich bei mit Transistoren ausgestatteten Schalterkreisen gegenüber sieht.

Es ist bekannt, dieses Löschen und damit das Umschalten dadurch zu bewerkstelligen, daß der die letzte Stufe der Schaltung bil­ dende Transistor über einen anderen Transistor, den sogenannten Löschtransistor, gelöscht wird, der während der gesamten Zeit, in der der erstgenannte Transistor gelöscht sein soll, in seinem Sättigungszustand gehalten wird.

So wird der Löschtransistor in seinem leitenden Zustand, ins­ besondere in den Sättigungsbereich überführt, wenn die Umschal­ tung stattfinden soll, wodurch der Basis des zu löschenden Transistors Strom entzogen wird, so daß letzterer gelöscht und damit die angestrebte Umschaltung des Schalterkreises erreicht wird.

Bei einer zweiten bekannten Lösung, die in der italienischen Patentanmeldung 25 054-A/81 (= DE 32 41 976 A1) beschrieben ist, ist eine Einrich­ tung vorgesehen, die die Sättigungsspannung des sogenannten Steuertransistors überwacht, der die letzte Stufe des Schalter­ kreises steuert. Diese Einrichtung hält den Löschtransistor in seinem vorzugsweise ungesättigten leitenden Zustand, bis der Steuertransistor aus dem Sättigungsbereich gelangt.

Ein offensichtlicher Nachteil der erstgenannten Lösung besteht darin, daß der Löschtransistor im Sättigungsbereich betrieben wird, da in einem gesättigten Transistor eine Akkumulierung elektrischer Ladungen stattfindet, die bei einer nachfolgenden Umsteuerung entfernt werden müssen, bevor die letzte Stufe des Schalterkreises in den leitenden Zustand zurückkehren kann. Dadurch wird die Ansprechzeit der Schaltung auf externe Steuer­ signale, die die Umschaltung einleiten sollen, beträchtlich verzögert.

Bei der zweiten Lösung arbeitet der Löschtransistor nicht im Sättigungsbereich. Diese Lösung entspricht zwar im wesentlichen dem vorgesehenen Zweck, ist jedoch an den Arbeitszustand des Steuertransistors und nicht an den effektiven Zustand des zu löschenden Transistors gebunden, und hat den Nachteil, daß die Schaltung eine Einrichtung benötigt, die die Sättigungsspannung des Steuertransistors überwacht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Steuerungs­ anordnung für einen Schalterkreis mit einem Löschtransistor zu schaffen, die es ermöglicht, daß dieser Löschtransistor während der für das Löschen des zu löschenden Transistors, der die letzte Stufe des Schalterkreises bildet, unbedingt erforderli­ chen Zeit in Funktion ist, und so die Nachteile der oben erwähnten bekannten Lösungen zu vermeiden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Die Erfindung wird durch die Merkmale der Unteransprüche weitergebildet.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild einer rückgekoppelten Steuer­ anordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 2 zeigt nähere Einzelheiten der Einrichtung gemäß Fig. 1 sowie ihre Verbindungen mit dem Schalterkreis.

Mit 1 ist ein Schalterkreis in seiner Gesamtheit bezeichnet, dessen letzte Stufe von einem Transistor T3 gebildet ist, der bei einer Änderung des Schaltzustands der Anordnung gelöscht, d. h. in seinen nichtleitenden Zustand überführt gelöscht werden muß. Die Basis B3 dieses Transistors ist mit dem Kollektor C2 eines Steuertransistors T2 und mit dem Kollektor C4 eines Löschtransistors T4 verbunden. Letztere sind ihrerseits mit ihren Basiselektroden B2 bzw. B4 mit den Kollektoren C11 und C12 eines einzigen Transistors T1 verbunden, der die erste Stufe des Schalterkreises 1 bildet.

Mit 2 ist ein Stromsensor bezeichnet, der zwischen dem Kollek­ tor C3 des Transistors T3 und dem positiven Pol Vc einer Speisespannungsquelle liegt.

Mit 3 ist ein Stromwandler bezeichnet, der über einen Leiter mit dem Stromsensor 2 elektrisch verbunden ist.

Mit 4 ist ein nicht näher dargestellter Summierer bezeichnet, der über einen Leiter 7 mit dem Stromwandler 3 und über einen Leiter 8 mit der Basis B2 des Steuertransistors T2 des Schal­ terkreises 1 verbunden ist.

Mit 5 ist ein Schaltungsblock bezeichnet, der aus einem in eine Verbindungsleitung 9 eingefügten Schalter besteht, der den Stromwandler 3 mit der Basis B1 des die erste Stufe des Schalterkreises 1 bildenden Transistors T1 verbindet. Der Schalter 5 ist in der schaltungsmäßigen Realisierung in dem Stromwandler 3 enthalten.

Der Kollektor und der Emitter des zu löschenden Transistors T3 sind mit Anschlußklemmen C bzw. E verbunden, die für den Anschluß einer außerhalb des Schalterkreises 1 befindlichen Last dienen.

Es sei nun auf Fig. 2 Bezug genommen. Der Schalterkreis 1 umfaßt als letzte Stufe den zu löschenden Transistor T3, der ein npn-Transistor ist, dessen Emitter E3 über eine Last Zc mit Masse und dessen Kollektor C3 über einen Widerstand R1, der den erwähnten Stromsensor 2 bildet, mit dem Pol Vc der Speisespan­ nung verbunden ist. Die Basis B3 des Transistor T3 ist mit dem Kollektor C4 eines Löschtransistors T4 vom npn-Typ und mit dem Kollektor C2 eines Steuertransistor T2 verbunden, der ein pnp-Transistor ist.

Der Emitter E4 des Löschtransistors T4 ist mit dem Emitter des Transistors T3 verbunden, während seine Basis B4 mit einem Kollektor C12 des genannten pnp-Transistors T1 verbunden ist, der zwei Kollektoren besitzt und die erste Stufe des Schalter­ kreises 1 darstellt.

Zwischen der Basis B4 und dem Emitter E4 befindet sich ein stromrichtungsabhängiges Schaltungselement, namlich eine Diode D4.

Der Emitter E2 des Steuertransistors T2, der ein pnp-Transistor ist, ist mit dem Pol Vc der Speisespannung verbunden, während seine Basis über eine Diode D2 mit dem Pol Vc der Speisespan­ nung sowie mit dem zweiten Kollektor C11 des Transistors T1 der ersten Stufe des Schalterkreises 1 verbunden ist. Der Emitter E1 des Transistors T1 ist mit dem Pol Vc der Speisespannung verbunden, während seine Basis B1 über eine Diode D1 mit dem Emitter E1 verbunden ist.

Der elektrische Leiter 6 ist mit einem Ende mit dem Kollektor C3 des zu löschenden Transistors T3 und mit seinem anderen Ende mit einem Eingang des Stromwandlers 3 verbunden. Letzterer be­ steht aus zwei parallel angeordneten Verstärkern K1 und K2, die beide über den Leiter 6 mit dem Kollektor C3 verbunden sind.

Der Ausgang des ersten Verstärkers K1 ist mit der Basis B5 eines Transistors T5 verbunden, dessen Emitter E5 an Masse liegt und dessen Kollektor C5 mit dem erwähnten Summierer 4 verbunden ist.

Der Ausgang des zweiten Verstärkers K2 führt zu einem Schal­ tungspunkt A, der mit der Basis B6 eines Transistors T6 verbun­ den ist, dessen Kollektor E6 an Masse liegt und dessen Kollek­ tor C6 über den elektrischen Leiter 9 mit der Basis B1 des die erste Stufe des Schalterkreises 1 bildenden Transistors T1 verbunden ist.

Mit dem genannten Schaltungspunkt A ist ferner der Kollektor C7 eines Transistors T7 verbunden, dessen Emitter E7 an Masse liegt und dessen Basis B4 mit einer Außenklemme R verbunden ist. Der Transistor T7 bildet den erwähnten Schalter 5. Die Außenklemme R bildet einen Anschluß eines nicht dargestellten externen Schalters dar, der das Löschen des Transistors T3 steuert.

Ein Eingang des Summierers 4 ist mit einer Außenklemme S ver­ bunden, die einen Anschluß eines nicht dargestellten externen Schalters bildet, durch den das Zünden des Transistors T3 gesteuert wird.

Der Ausgang des Summierers 4 ist über den Leiter 8 elektrisch mit der Basis B2 des Steuertransistors T2 verbunden.

Die Funktion der Anordnung gemäß der Erfindung beruht auf der mit Hilfe des Stromsensors 2 durchgeführten Messung des Kollek­ torstroms Ic des zu löschenden Transistors 3 ein von diesem Strom abhängiges Spannungssignal wird an dem Kollektor C3 des Transistors T3 abgegriffen und über den Leiter 6 dem Eingang des Stromwandlers 3 zugeführt. Dieser verstärkt das Signal in den beiden parallel angeordneten Verstärkern K1 und K2 und erzeugt am Ausgang über die Transistoren T5 bzw. T6 ein erstes und ein zweites Signal, die zu dem Kollektorstrom Ic proportio­ nal sind.

Der Summierer 4 kann aus einer logischen ODER-Schaltung mit zwei Eingängen bestehen. Einer dieser Eingänge ist über den Lei­ ter 7 mit dem Stromwandler 3 verbunden, während der andere mit der Außenklemme S verbunden ist, an der das Zündsignal angelegt wird. Dem Summierer 4 ist deshalb sowohl ein von der Außenklem­ me S kommendes Zündsignal als auch ein dem Kollektorstrom Ic des Steuertransistors Transistors T3 proportionales Signal zuführbar, das von dem Ausgang des Stromwandlers stammt.

Der Ausgang des Summierers speist in einem Rückkopplungszweig über den Leiter 8 die Basis B2 des Steuertransistors T2. Wenn die Zündsteuerung aktiviert wird, steuert das Zündsignal über den Summierer 4 den Steuertransistor T2 in den leitenden Zu­ stand, wodurch der der Transistor T3 gezündet wird. Der Strom­ sensor 2 und der Stromwandler 3 halten von diesem Zeitpunkt an durch das dem Kollektorstrom proportionale Rückkopplungs­ signal, das über den Summierer 4 verläuft, die beiden Transi­ storen T2 und T3 auch dann weiter in ihrem leitenden Zustand, wenn das Zündsignal an der Außenklemme S verschwindet.

Das zweite zum Kollektorstrom Ic des Transistors T3 proportio­ nale Signal, das von Stromwandler 3 erzeugt wird, wird hinge­ gen über den Leiter 9 der Basis B1 des Transistors T1 in der ersten Stufe des Schalterkreises 1 zugeführt, wobei dieser Stromkreis unter dem Steuereinfluß des Schalters 5 steht.

Sobald der Außenklemme R ein Löschsignal zugeführt wird, speist der den Schalter 5 bildende Transistor T7 den Transistor 1 in der ersten Stufe des Schalterkreises 1 mit einem Signal, das dem Kollektorstrom Ic des zu löschenden Transistors T3 propor­ tional ist. Der Transistor T1 steuert daraufhin den Löschtran­ sistor T4 in einen leitenden Zustand. Beide löschen den Steu­ ertransistor T2 bzw. den Transistor T3, wodurch die Umschaltung des Schalterkreises 1 bewerkstelligt wird.

Ein ganz offensichtlicher Vorteil der Anordnung gemäß der Erfindung besteht darin, daß der Transistor T1 in der ersten Stufe des Schalterkreises während der Löschphase im Sättigungs­ bereich gehalten werden kann, wodurch der Steuertransistor T2 wirksam gelöscht und gleichzeitig der Löschtransistor T4 gezün­ det wird, was das Löschen des Transistors T3 in der letzten Stufe und damit das Umschalten zur Folge hat.

Neben dem Vorteil eines geringeren Energieverbrauchs steht vor allem der Vorteil, daß das Umschalten sowohl in der Löschphase als auch in der Zündphase rascher erfolgen.

Claims (5)

1. Rückgekoppelte Steueranordnung zum Steuern eines Transi­ stors, der die letzte Stufe eines Schalterkreises bildet und dessen Basis elektrisch mit dem Kollektor eines Steuertransi­ stors und mit dem Kollektor eines Löschtransistors verbunden ist, die ihrerseits mit ihren Basiselektroden mit einem Tran­ sistor verbunden sind, der die erste Stufe des Schalterkreises bildet, gekennzeichnet durch
einen Stromsensor (2), der zwischen dem zu steuernden Transistor (T3) und einem Pol (Vc) der Speisespannung angeord­ net ist,
einen Stromwandler (3), der elektrisch mit dem Stromsensor (2) verbunden ist,
und einen Schalter (5), der zwischen dem Stromwandler (3) und der ersten Stufe des Schalterkreises angeordnet ist.

2. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromsensor (2) aus einem Widerstand (R1) besteht, der zwischen dem Kollektor (C3) des zu steuernden Transistors (T3) und einem Pol (Vc) der Speisespannung angeordnet ist.

3. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromwandler (3) aus zwei parallel zueinander angeordneten Verstärkern (K1, K2) besteht, deren Eingänge elektrisch mit dem Kollektor (C3) des zu steuernden Transistors (T3) verbunden sind und deren Ausgänge jeweils mit einem Transistor (T5 bzw. T6) verbunden sind, deren Emitter an Masse liegen.

4. Steueranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Schalter (5) von einem Transistor (T7) gebildet ist, dessen Emitter an Masse liegt, dessen Basis mit einer Außenklemme (R) verbunden ist und dessen Kollektor mit der Basis eines Transistors (T6) verbunden ist, der in dem Ausgangskreis eines der Verstärker (K) des Stromwandlers (3) liegt.

5. Steueranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch einen Summierer (4) mit einem ersten Eingang, der elektrisch mit dem Stromwandler verbunden ist, und einem zweiten Eingang, der elektrisch mit einer externen Zündsteuerung (S) verbunden ist, und eine elektrische Verbindung zwischen dem Summierer (4) und der Basis (B2) des Steuertransistors (T2).