DE4116948A1

DE4116948A1 - Hybrid power relay circuit - uses MOSFET controlling parallel path across relay energising winding

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Publication number: DE4116948A1
Application number: DE4116948A
Authority: DE
Inventors: Eckhard Mademann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-05-24
Filing date: 1991-05-24
Publication date: 1992-11-26
Anticipated expiration: 2011-05-25
Also published as: DE4116948C2

Abstract

The power relay circuit has a relay (d1) with its energising winding (12) and a resistance (r1) coupled to the signal inputs. A MOSFET is coupled to the energising winding (17) and the resistance (r1) allowing a parallel path across the energising winding (17) to be opened in response to an input signal and closed in the absence of the input signal. Pref. the drain/source path of the MOSFET (T1) lies in parallel with the relay energising winding (17), the MOSFET gate coupled to the resistance (r1) on the opposite side to the resistance (r1). ADVANTAGE - Residual current elimination without increased control power requirement.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Koppelrelaisschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem des Anspruchs 5.The present invention relates to a Coupling relay circuit according to the preamble of claim 1 or that of claim 5.

Signalübertragungsrelaisschaltungen dienen als Verbindungsglied zwischen Steuerelektronik und Leistungselektronik. Es wird bei derartigen Schaltungen gefordert, daß das Nutzsignal prellfrei und ohne Einfluß von kleineren Rest- und Ruheströmen der Steuerglieder zur Steuer- bzw. Leistungselektronik durchgeschaltet wird. Signal transmission relay circuits serve as Link between control electronics and Power electronics. It is with such circuits required that the useful signal bounce-free and without the influence of smaller residual and quiescent currents from the control elements to the control or power electronics is switched through.

Bei einer bekannten Signalübertragungsrelaisschaltung ist zur Reststromausblendung parallel zur Erregerwicklung des Relais die Reihenschaltung aus einer Zenerdiode und einem Widerstand vorgesehen. Außerdem ist zur Funkentstörung parallel zur Erregerwicklung eine Diode geschaltet. Nachteilig hieran ist, daß durch den Widerstand stets ein zusätzlicher Strom fließt, der sich zum Nutzsteuerstrom addiert, wodurch sich der Steuerstrombedarf der Schaltung beträchtlich erhöht. Da die Zenerspannung der Zenerdiode in Reihe mit der Steuerspannung (der Erregerwicklung) für das Relais liegt, erhöht sich außerdem auch die benötigte Steuerspannung für diese Schaltung. Mit anderen Worten, der Steuerleistungsbedarf wird durch diese bekannte Reststromausblendung beträchtlich erhöht.In a known signal transmission relay circuit Residual current suppression parallel to the field winding of the relay the series connection of a zener diode and a resistor intended. In addition, radio interference suppression is parallel to Excitation winding switched a diode. The disadvantage of this is that an additional current always flows through the resistor, which adds to the utility tax stream, which increases the Control current requirement of the circuit increased considerably. Since the Zener voltage of the Zener diode in series with the control voltage (the excitation winding) for the relay increases also the required control voltage for this Circuit. In other words, the tax demand will be considerably increased by this known residual current suppression.

Bei einer bekannten Signalübertragungsrelaisschaltung die zur Verminderung bzw. Beseitigung des Kontaktprellens der elektromechanischen Schaltglieder dient, ist parallel zum Arbeitskontaktpaar ein RC-Reihenglied angeordnet. Im Betrieb wird der Kondensator beim Schließen des Arbeitskontaktpaares über den Strombegrenzungswiderstand schnell entladen und beim Öffnen des Kontaktes über den Verbraucher langsam wieder aufgeladen. Dadurch wird zwar die Auswirkung des Kontaktprellens gedämpft, jedoch findet hier keine Beseitigung sondern lediglich eine Dämpfung dieses Kontaktprellens statt. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß das Schaltsignal verschleift wird und daher das Arbeitskontaktpaar zusätzlich mit dem Entladestrom des RC-Reihengliedes belastet wird.In a known signal transmission relay circuit for Reduction or elimination of contact bouncing Serves electromechanical switching elements, is parallel to Working contact pair arranged an RC series link. Operational becomes the capacitor when the pair of normally open contacts is closed Discharged quickly via the current limiting resistor and at Opening of the consumer contact again slowly charged. As a result, the impact of Bounce dampened, but there is no elimination here but only a dampening of this contact bouncing instead. Another disadvantage is that the switching signal is ground and therefore the work contact pair additionally is loaded with the discharge current of the RC series link.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Koppelrelaisschaltung, insbesondere Signalübertragungsrelaisschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine Reststromausblendung ohne eine Erhöhung des Steuerleistungsbedarfes möglich ist und/oder mit der eine Beeinflussung der nachfolgenden Schaltung durch ein Kontaktprellen aufgehoben ist und/oder mit der beide Ziele zu erreichen sind, wobei dies in allen Fällen bei minimalem Steuerleistungsbedarf erfolgt.The object of the present invention is a Coupling relay circuit, in particular Signal transmission relay circuit of the type mentioned to create a residual current suppression without a Increasing the tax power requirement is possible and / or with an influencing of the subsequent circuit by a Contact bouncing is eliminated and / or with both goals too can be achieved, in all cases with minimal Tax performance is required.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Koppelrelaisschaltung der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale und/oder die im Anspruch 5 angegebenen Merkmale gelöst.To solve this problem are in a coupling relay circuit of the type mentioned the features specified in claim 1 and / or the features specified in claim 5 solved.

Mit dem gemäß Anspruch 1 ausgebildeten Ausführungsbeispiel ergeben sich insbesondere zwei Vorteile, nämlich daß aufgrund der größeren Steilheit des Steuerstromes durch das Relais die Schaltsicherheit dieses Relais steigt und daß, da der MOS-Feldeffekt-Transistor im Arbeitsbetrieb total sperrt, der sonst übliche zusätzliche Parallelstrom entfällt, was zu einer Verminderung benötigter Steuerleistung führt.With the embodiment formed according to claim 1 there are in particular two advantages, namely that due to the greater steepness of the control current through the relay Switching reliability of this relay increases and that since the MOS field effect transistor totally locks in working mode otherwise usual additional parallel current is omitted, resulting in a Reduction of required tax performance leads.

Mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Anspruch 5 wird erreicht, daß ein möglicher Prellvorgang des Schaltgliedes ohne Einfluß bleibt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß keine Hilfsspannungen benötigt werden.With the embodiment according to claim 5 is achieved that a possible bouncing process of the switching element has no influence remains. Another advantage is that none Auxiliary voltages are required.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel, das gemäß Anspruch 13 die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 und der des Anspruchs 5 beinhaltet, ist ein nahezu ideales Verbindungsglied zwischen Steuerelektronik und Leistungselektrik bei minimalem Steuerleistungsbedarf erreicht.According to a further embodiment, which according to claim 13 the combination of the features of claim 1 and that of Claim 5 includes is an almost ideal Link between control electronics and Power electronics with minimal control power requirement reached.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der genannten Ausführungsbeispiele ergeben sich aus einem oder mehreren der Unteransprüche 2 bis 4 und/oder 6 bis 12.Advantageous embodiments of the above Exemplary embodiments result from one or more of the Subclaims 2 to 4 and / or 6 to 12.

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert sind.Further details and refinements of the invention are the following description in which the invention based on the embodiments shown in the drawing are described and explained in more detail.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 eine Signalübertragungsrelaisschaltung zur Reststromausblendung gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, Fig. 1 is a signal transfer relay circuit for residual current suppression according to an embodiment of the present invention,

Fig. 2 eine Signalübertragungsrelaisschaltung zur Reststromausblendung gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung, Fig. 2 shows a signal transmission relay circuit for residual current suppression according to another embodiment of the present invention,

Fig. 3 eine Signalübertragungsrelaisschaltung zur Unterdrückung des Einflusses des Kontaktprellens gemäß einem Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und Fig. 3 is a signal transfer relay circuit for suppressing the influence of chattering according to an embodiment of the present invention, and

Fig. 4 eine Signalübertragungsrelaisschaltung zur Unterdrückung des Einflusses des Kontaktprellens gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung. Fig. 4 is a signal transmission relay circuit for suppressing the influence of chattering according to another embodiment of the present invention.

Die in den Fig. 1 und 2 gemäß zweier Ausführungsbeispiele dargestellte Signalübertragungsrelaisschaltung 11 bzw. 11′ ermöglicht die Ausblendung des Reststromes von elektronischen Schaltern, damit z. B. der störende Grundstrom von im Zweidrahtbetrieb betriebenen elektronischen Initiatoren wirkungslos wird.The signal transmission relay circuit 11 and 11 'shown in FIGS. 1 and 2 according to two embodiments allows the suppression of the residual current of electronic switches, so z. B. the disruptive base current of two-wire electronic initiators is ineffective.

Gemäß Fig. 1 ist ein Relais d1 vorgesehen, das mit einem Arbeitskontaktpaar 13 und mit einem Ruhekontaktpaar 14 versehen ist, die jeweils von einem Schaltglied 15 bzw. 16 überbrückbar sind.Referring to FIG. 1, a relay is d 1 provided which is provided with a normally open contact pair 13 and a normally closed contact pair 14, each of which is bridged by a switching member 15 and 16 respectively.

Die Erregerwicklung 17 des Relais d1 ist einenends über eine Diode n1 und andernends über einen Widerstand r1 mit einer (Gleichspannungs-) Signalquelle 18 verbunden. Parallel zur Erregerwicklung 17 liegt die Source-Drain-Strecke eines MOS-Feldeffekt-Transistors (im folgenden MOSFET genannt) T1, der hier vom Verarmungstyp, also selbstleitend ist. Der Gate-Anschluß des MOSFET T1 ist mit dem der Erregerwicklung 17 abgewandten Ende des Widerstandes r1 verbunden. Die Diode n1, deren Anode mit dem einen Pol der Signalquelle 18 verbunden ist, dient zum Schutz des MOSFET T1 vor Falschpolung.The excitation winding 17 of the relay d 1 is connected at one end via a diode n 1 and at the other end via a resistor r 1 to a (direct voltage) signal source 18 . Parallel to the excitation winding 17 is the source-drain path of a MOS field-effect transistor (hereinafter referred to as MOSFET) T1, which is of the depletion type here, that is to say self-conducting. The gate connection of the MOSFET T 1 is connected to the end of the resistor r 1 facing away from the excitation winding 17 . The diode n 1 , the anode of which is connected to one pole of the signal source 18 , serves to protect the MOSFET T 1 against incorrect polarity.

Die Wirkungsweise der Schaltung 11 ist folgende: Der Eingangsstrom von der Signalquelle 18 fließt zunächst über die in Reihe liegenden Bauelemente, nämlich Diode n1, MOSFET T1 und Widerstand r1. Bei steigendem Strom steigt der Spannungabfall an dem Widerstand r1 (negative Gate-Spannung an MOSFET T1) und der MOSFET T1 gelangt in den Sperrbereich, so daß der Strom durch ihn kleiner wird und nun durch das Relais d1 fließt. Der Spannungabfall am Widerstand r1 steigt weiter an und zu einem bestimmten Zeitpunkt sperrt der MOSFET T1 total, so daß der Gesamtstrom durch das Relais d1 fließt und somit dieses Relais d1 erregt wird und schaltet. Bei sich verringerndem Eingangsstrom wiederholt sich der beschriebene Vorgang in umgekehrter Weise. Zunächst nimmt der Strom durch die Bauelemente, nämlich die Diode n1, das Relais d1 und den Widerstand r1 ab, so daß der Spannungabfall am Widerstand r1 sinkt und der MOSFET T1 aus dem Sperrbereich in den Arbeitsbereich gerät und Strom übernimmt. Damit sinkt der Strom durch das Relais d1 und bei weiter abnehmendem Eingangsstrom übernimmt dann schließlich der MOSFET T1 den gesamten Strom, so daß das Relais d1 stromlos wird, also entregt wird und abschaltet. The circuit 11 works as follows: The input current from the signal source 18 initially flows through the components lying in series, namely diode n 1 , MOSFET T 1 and resistor r 1 . As the current increases, the voltage drop across the resistor r 1 (negative gate voltage at MOSFET T 1 ) increases and the MOSFET T 1 enters the blocking region, so that the current through it becomes smaller and now flows through the relay d 1 . The voltage drop across the resistor r 1 continues to increase and at a certain point in time the MOSFET T 1 is completely blocked, so that the total current flows through the relay d 1 and thus this relay d 1 is excited and switches. If the input current decreases, the process described is repeated in the opposite way. First, the current through the components, namely the diode n 1 , the relay d 1 and the resistor r 1 decreases, so that the voltage drop across the resistor r 1 decreases and the MOSFET T 1 gets out of the blocking area into the working area and takes over current. The current through the relay d 1 thus falls and, if the input current continues to decrease, the MOSFET T 1 then finally takes over the entire current, so that the relay d 1 is de-energized, that is to say is de-energized and switches off.

Aufgrund der dadurch erreichten größeren Steilheit des Steuerstromes durch das Relais d1 steigt die Schaltsicherheit dieses Relais. Da der MOSFET T1 im Arbeitsbetrieb total sperrt, entfällt der sonst übliche zusätzliche Parallelstrom, was zu einer Verminderung der benötigten Steuerleistung führt.Because of the greater steepness of the control current through the relay d 1 , the switching reliability of this relay increases. Since the MOSFET T 1 is totally blocked during operation, the usual additional parallel current is eliminated, which leads to a reduction in the control power required.

Die Variante 11′ gemäß Fig. 2 ist gegenüber der Signalübertragungsrelaisschaltung 11 der Fig. 1 um eine vorgeschaltete Gleichrichterschaltung erweitert. Eine Brückengleichrichterschaltung n3 ist zwischen dem Drain-Anschluß und dem Gate-Anschluß des MOSFET T1 vorgesehen, wobei zwischen diesen beiden Anschlüssen eine Parallelschaltung von Ladekondensator k2 und Zenerdiode n2 zur Begrenzung der Relaisbetriebsspannung angeordnet ist. Die beiden eingangsseitigen Klemmen der Brückengleichrichterschaltung n3 führen einerseits unmittelbar und andererseits über einen Kondensator k1 als kapazitiven Vorwiderstand und einen Schutzwiderstand r2 zur Signalspannungsquelle 18′. Ein Varistor r3 zum Schutz der Schaltung vor hohen Spannungsspitzen ist einerseits an einer Eingangsklemme der Brückengleichrichterschaltung n1 und andererseits an der Verbindungsklemme von Kondensator k1 und Schutzwiderstand r2 eingeschaltet. Die weiteren Bauelemente, nämlich das Relais d1, der Widerstand r1 und der MOSFET T1 sind in derselben Weise vorhanden und elektrisch angeordnet, wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Insoweit arbeitet auch die Schaltung 11′ genauso wie die Schaltung 11. Bei der Schaltungsvariante 11′ gemäß Fig. 2 wird durch die Ausblendung des Reststromes der sonst störende Einfluß der Kabelkapazität von Steuerleitungen auf das hochohmige Relais vermieden. Außerdem ist durch den niedrigen Steuerstrombedarf, verbunden mit dem kapazitiven Vorwiderstand k1 die Eigenerwärmung des Relais d1 äußerst gering.The variant 11 'shown in FIG. 2 is expanded compared to the signal transmission relay circuit 11 of FIG. 1 by an upstream rectifier circuit. A bridge rectifier circuit n 3 is provided between the drain connection and the gate connection of the MOSFET T 1 , a parallel connection of the charging capacitor k 2 and the zener diode n 2 being arranged between these two connections to limit the relay operating voltage. The two input-side terminals of the bridge rectifier circuit n 3 lead on the one hand directly and on the other hand via a capacitor k 1 as a capacitive series resistor and a protective resistor r 2 to the signal voltage source 18 '. A varistor r 3 for protecting the circuit from high voltage peaks is switched on the one hand at an input terminal of the bridge rectifier circuit n 1 and on the other hand at the connecting terminal of capacitor k 1 and protective resistor r 2 . The other components, namely the relay d 1, the resistance r 1 and the MOSFET T 1 are arranged in place and electrically in the same manner as in the embodiment according to Fig. 1. In that regard, the circuit 11 'operates the same way as the circuit 11. In the circuit variant 11 'according to FIG. 2, the otherwise disruptive influence of the cable capacity of control lines on the high-resistance relay is avoided by masking out the residual current. In addition, the self-heating of the relay d 1 is extremely low due to the low control current requirement combined with the capacitive series resistor k 1 .

Die Ausführungsbeispiele der Signalübertragungsrelaisschaltungen 21 bzw. 21′ dienen zur Unterdrückung der Auswirkungen eines Kontaktprellens der Kontaktpaare 13 und 14 des Relais d1 während des Schaltens. Als Relais d1 wird ein den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 entsprechendes Relais verwendet.The embodiments of the signal transmission relay circuits 21 and 21 'serve to suppress the effects of contact bouncing of the contact pairs 13 and 14 of the relay d 1 during switching. A relay corresponding to the exemplary embodiments of FIGS. 1 and 2 is used as relay d 1 .

Gemäß Fig. 3 sind bei der Signalübertragungsrelaisschaltung 21 die einen Kontakte von Arbeitskontaktpaar 13 und Ruhekontaktpaar 14 miteinander und mit dem einen Ende eines Schutzwiderstandes r4 verbunden, dessen anderes Ende über einen Kondensator k3 mit dem anderen Kontakt des Arbeitskontaktpaares 13 verbunden ist. Außerdem ist der Verbindungspunkt von Widerstand r4 und Kondensator k3 mit dem Gate-Anschluß eines MOS-Feldeffekt-Transistors T3 (im folgenden MOSFET T3 genannt) verbunden. Die Drain-Source-Strecke dieses MOSFET T3 liegt zwischen den einander zugeordneten anderen Kontakten von Arbeitskontaktpaar 13 und Ruhekontaktpaar 14, wobei der Drain-Anschluß des MOSFET T3 mit dem anderen Kontakt des Arbeitskontaktpaares 13 und der Source-Anschluß des MOSFET T3 mit dem anderen Kontakt des Ruhekontaktpaares 14 verbunden ist. Der MOSFET T3 ist ein Feldeffekt-Transistor vom Anreicherungstyp, also selbstsperrend. Die Source-Gate-Strecke des MOSFET T3 ist durch eine Zenerdiode n5 geschützt, wobei deren Kathode mit dem Gate-Anschluß verbunden ist. Parallel zur Drain-Source-Strecke des MOSFET T3 ist außerdem ein Varistor r5 zum Schutz der Gesamtschaltung vor Spannungsspitzen und in Reihe dazu die betreffende, nicht dargestellte zu- und abzuschaltende Last angeordnet.According to Fig. 3 in the signal transmission relay circuit 21 a contacts of normally open contact pair 13 and normally closed contact pair 14 and connected to the one end of a protective resistor R 4 is connected, the other end through a capacitor k 3 to the other contact of the normally open contact pair 13 is connected. In addition, the connection point of resistor r 4 and capacitor k 3 is connected to the gate terminal of a MOS field-effect transistor T 3 (hereinafter referred to as MOSFET T 3 ). The drain-source path of this MOSFET T 3 lies between the mutually assigned other contacts of normally open contact pair 13 and normally closed contact pair 14 , the drain connection of MOSFET T 3 with the other contact of normally open contact pair 13 and the source connection of MOSFET T 3 the other contact of the normally closed contact pair 14 is connected. The MOSFET T 3 is a field effect transistor of the enhancement type, that is to say self-blocking. The source-gate path of the MOSFET T 3 is protected by a Zener diode n 5 , the cathode of which is connected to the gate connection. Parallel to the drain-source path of the MOSFET T 3 there is also a varistor r 5 for protecting the entire circuit from voltage peaks and in series with the relevant load (not shown) to be switched on and off.

Die Funktion dieser Schaltung 21, die zum prellfreien Schalten kleiner Spannungen und Ströme von bspw. maximal 30 V/50 mA mit einer nur geringen Restspannung im durchgeschalteten Zustand dient, ist folgende: Wird das Relais d1 erregt, so wird zuerst das Ruhekontaktpaar 14 geöffnet, was auf die Gesamtschaltung ohne Einfluß bleibt, da der Ladungszustand der Gate-Source-Steuerstrecke des MOSFET T3 hierdurch nicht verändert wird. Mit dem darauffolgenden ersten Schließen des Arbeitskontaktpaares 13 wird über den Schutzwiderstand r4 die Steuerstrecke des MOSFET T3 positiv geladen. Der MOSFET T3 schaltet durch und das sich ggf. wiederholende kurzzeitige Öffnen des Arbeitskontaktpaares 13 während eines Prellvorganges bleibt ohne Einfluß, weil die Ladung des hochohmigen Steuerkreises des MOSFET T3 während der kurzen Öffnungsperiode des Prellvorganges nicht abfließen kann. Da die Gate-Elektrode des MOSFET T3 über den Schutzwiderstand r4 und das Arbeitskontaktpaar 13 des Relais d1 leitend mit der Drain-Elektrode des MOSFET T3 verbunden ist, ist die Steuerspannung des MOSFET T3 gleich dessen Restspannung im durchgeschalteten Zustand. Sie beträgt bei einem MOS-Feldeffekt-Transistor mit kleiner Schwellspannung bei einem Strom von ca. 5 mA<1 V; damit liegt der sichere Arbeitsbereich der Schaltung 21 zwischen ca. 1,3 V und 30 V.The function of this circuit 21 , which is used for bounce-free switching of small voltages and currents of, for example, a maximum of 30 V / 50 mA with only a small residual voltage in the switched-on state, is as follows: If the relay d 1 is energized, the normally closed contact pair 14 is opened first , which has no influence on the overall circuit, since the charge state of the gate-source control path of the MOSFET T 3 is not changed thereby. With the subsequent closing of the normally open contact pair 13 , the control path of the MOSFET T 3 is positively charged via the protective resistor r 4 . The MOSFET T 3 switches through and the possibly repeated short-term opening of the normally open contact pair 13 during a bouncing process has no influence because the charge of the high-resistance control circuit of the MOSFET T 3 cannot flow off during the short opening period of the bouncing process. Since the gate electrode of the MOSFET T 3 r through the protection resistor 4 and the normally open contact pair 13 of the relay d 1 conductively connected to the drain electrode of the MOSFET T is connected to 3, the control voltage of the MOSFET T 3 is equal to the residual voltage in the ON state. In a MOS field-effect transistor with a small threshold voltage, it is <5 V at a current of approx. 5 mA; the safe working range of the circuit 21 is between approximately 1.3 V and 30 V.

Wird das Relais d1 entregt, so wird zunächst sein Arbeitskontaktpaar 13 geöffnet, was durch den Ladungserhalt der hochohmigen Steuerstrecke des MOSFET T3 ohne Einfluß bleibt. Mit dem anschließenden ersten Schließen des Ruhekontaktpaares 14 wird die Steuerstrecke des MOSFET T3 entladen und der MOSFET T3 wird gesperrt. Der Schaltkreis ist damit geöffnet. Die nun ggf. folgenden kurzzeitigen Schließ- und Öffnungszyklen während des Prellvorganges bleiben ohne Einfluß auf das Schaltverhalten des MOSFET T3, da die einmal gelöschte Ladung seiner Steuerstrecke nur durch das Schließen des Arbeitskontaktpaares 13 des Relais d1 wieder aufgebaut werden kann. Der Kondensator k3 dient dabei zur Verhinderung von Einschwingvorgängen an den Schaltflanken.If the relay d 1 is de-energized, its normally open contact pair 13 is first opened, which remains unaffected by the charge retention of the high-resistance control path of the MOSFET T 3 . With the subsequent first closing of the normally closed contact pair 14 , the control path of the MOSFET T 3 is discharged and the MOSFET T 3 is blocked. The circuit is now open. The short-term closing and opening cycles that may follow during the bouncing process have no influence on the switching behavior of the MOSFET T 3 , since the charge of its control path that has been deleted once can only be built up again by closing the normally open contact pair 13 of the relay d 1 . The capacitor k 3 serves to prevent transients on the switching edges.

Die Signalübertragungsrelaisschaltung 21 ermöglicht ein prellfreies exaktes Schalten mit einem mechanischen Umschaltkontakt, wobei das Schließen des elektronischen Schaltkreises mit dem ersten Schließen des Arbeitskontaktpaares 13 und das Öffnen des elektronischen Schaltkreises mit dem ersten Schließen des Ruhekontaktpaares 14 erfolgt.The signal transmission relay circuit 21 enables a bounce-free, precise switching with a mechanical changeover contact, with the closing of the electronic circuit with the first closing of the normally open contact pair 13 and the opening of the electronic circuit with the first closing of the normally closed contact pair 14 .

Die in Fig. 4 dargestellte Variante einer Signalübertragungsrelaisschaltung 21′ dient zum prellfreien Schalten höherer Spannung bei kleineren Strömen, von bspw. maximal 250V Gleichspannung/50mA, bei einer höheren Restspannung im durchgeschalteten Zustand als bei der Schaltung 21 nach Fig. 3.The variant of a signal transmission relay circuit 21 'shown in FIG. 4' serves for bounce-free switching of higher voltages at lower currents, for example a maximum of 250 V DC / 50 mA, with a higher residual voltage in the switched-on state than in the circuit 21 according to FIG. 3.

Auch bei diesem Ausführungsbeispiel sind die einen Kontakte von Arbeitskontaktpaar 13 und Ruhekontaktpaar 14 mit dem einen Ende des Schutzwiderstandes r4 verbunden, dessen anderes Ende einerseits über den Ladekondensator k3 mit dem anderen Kontakt des Arbeitskontaktpaares 13 und andererseits mit dem Gate-Anschluß eines MOSFET T4 verbunden ist, der hier vom Verarmungstyp, also selbstleitend ist. Der Source-Anschluß des MOSFET T4 ist einerseits unmittelbar mit dem anderen Kontakt des Arbeitskontaktpaares 13 und andererseits über eine Zenerdiode n6 mit dem anderen Kontakt des Ruhekontaktpaares 14 verbunden, wobei die Kathode der Zenerdiode n6 mit dem Source-Anschluß des MOSFET T4 verbunden ist. Zwischen dem anderen Kontakt des Ruhekontaktpaares 14 und dem Drain-Anschluß des MOSFET T4 ist ein Varistor r6 und die betreffende Last vorgesehen. Der Varistor r6 dient zum Schutz der Schaltung vor höheren Spannungsspitzen und die Zenerdiode n6 zur Gewinnung der Sperrspannung für den Schalttransistor T4. In this exemplary embodiment, too, the one contacts of the pair of normally open contacts 13 and the normally closed contact pair 14 are connected to one end of the protective resistor r 4 , the other end of which, on the one hand, via the charging capacitor k 3 to the other contact of the normally open contact pair 13 and, on the other hand, to the gate connection of a MOSFET T. 4 is connected, which here is of the depletion type, that is to say self-conducting. The source connection of the MOSFET T 4 is connected on the one hand directly to the other contact of the normally open contact pair 13 and on the other hand via a Zener diode n 6 to the other contact of the normally closed contact pair 14 , the cathode of the Zener diode n 6 being connected to the source connection of the MOSFET T 4 connected is. Between the other contact of the normally closed contact pair 14 and the drain terminal of the MOSFET T 4 , a varistor r 6 and the relevant load are provided. The varistor r 6 is used to protect the circuit from higher voltage peaks and the zener diode n 6 is used to obtain the reverse voltage for the switching transistor T 4 .

Die Wirkungsweise der Signalübertragungsrelaisschaltung 21′ ist folgende: Im entregten Zustand des Relais d1 ist dessen Ruhekontaktpaar 14 geschlossen und der Gate-Anschluß des MOSFET T4 über den Schutzwiderstand r4 mit der Anode der Zenerdiode n6 verbunden. Über den MOSFET T4 und die Zenerdiode n6 fließt ein kleiner Strom, der Reststrom der Schaltung 21′, und erzeugt an der im Sperrbereich arbeitenden Zenerdiode n6 einen Spannungabfall. Dadurch gelangt eine negative Steuerspannung auf die Gate-Elektrode des MOSFET T4 und läßt den Strom durch ihn sinken. Dabei stellt sich ein geregelter Reststrom von bspw. <5 µA ein.The operation of the signal transmission relay circuit 21 'is as follows: When the relay d 1 is de-energized, its normally closed contact pair 14 is closed and the gate connection of the MOSFET T 4 is connected to the anode of the Zener diode n 6 via the protective resistor r 4 . A small current flows through the MOSFET T 4 and the Zener diode n 6 , the residual current of the circuit 21 ', and generates a voltage drop across the Zener diode n 6 operating in the blocking region. As a result, a negative control voltage reaches the gate electrode of the MOSFET T 4 and causes the current through it to decrease. This results in a regulated residual current of, for example, <5 µA.

Wird das Relais d1 erregt, so öffnet zunächst sein Ruhekontaktpaar 14. Dies bleibt ohne Einfluß auf den Zustand der Gesamtschaltung, da die Sperrladung von der Steuerelektrode (der Gate-Elektrode) des MOSFET T4 nicht abfließen kann. Mit dem darauffolgenden ersten Schließen des Arbeitskontaktpaares 13 wird die Gate-Source-Steuerstrecke des MOSFET T4 über den Widerstand r4 entladen, die Steuerspannung wird zu Null und der MOSFET T4 wird leitend. Es fließt nun der Arbeitsstrom über den MOSFET T4 und die Diode n6, an der der Spannungsabfall im Arbeitsbereich entsteht, so daß sich die Restspannung der Schaltung 21′ im durchgeschalteten Zustand als Summe der Zenerspannung an der Zenerdiode n6 und der Restspannung am MOSFET T4 ergibt (sie beträgt bspw. ca. 4V). Ein kurzzeitiges Schließen und Öffnen des Arbeitskontaktpaares 13 während eines evtl. Prellvorganges bleibt ohne Einfluß auf den Zustand der Schaltung, da sich ohne Schließen des Ruhekontaktpaares 14 keine Sperrladung im Steuerkreis des MOSFET T4 ausbilden kann. Der Kondensator k3 dient auch hier zur Verhinderung von Einschwingvorgängen an den Schaltflanken. Wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 3 führt auch bei der Schaltung 21′ das erste Schließen des Arbeitskontaktpaares 13 des Relais d1 zum Durchschalten der Schaltung und das erste Schließen des Ruhekontaktpaares 14 des Relais d1 zum Sperren der Schaltung.If the relay d 1 is energized, its normally closed contact pair 14 opens first. This has no influence on the state of the overall circuit, since the reverse charge cannot flow away from the control electrode (the gate electrode) of the MOSFET T 4 . With the subsequent closing of the first normally open contact pair 13, the gate-source control path of the MOSFET is T 4 r 4 discharged through the resistor, the control voltage becomes zero and the MOSFET T 4 becomes conductive. Now the working current flows through the MOSFET T 4 and the diode n 6 , at which the voltage drop occurs in the working area, so that the residual voltage of the circuit 21 'in the switched-on state as the sum of the zener voltage at the zener diode n 6 and the residual voltage at the MOSFET T 4 results (for example, it is approx. 4V). A brief closing and opening of the normally open contact pair 13 during a possible bouncing process has no influence on the state of the circuit, since without closing the normally closed contact pair 14 no blocking charge can form in the control circuit of the MOSFET T 4 . The capacitor k 3 also serves to prevent transients on the switching edges. As in the embodiment of FIG. 3, the first closing of the normally open contact pair 13 of the relay d 1 for switching the circuit and the first closing of the normally closed contact pair 14 of the relay d 1 for locking the circuit also in the circuit 21 '.

Weitere nicht dargestellte jedoch bevorzugte Ausführungsbeispiele vorliegender Erfindung ergeben sich aus der Kombination der Signalübertragungsrelaisschaltung 11 oder 11′ gemäß Fig. 1 bzw. Fig. 2 mit einer der Signalübertragungsrelaisschaltungen 21 und 21′ gemäß den Fig. 3 und 4. Durch eine der dadurch erreichbaren Schaltungskombinationen ist ein nahezu ideales Verbindungsglied zwischen Steuerelektronik und Leistungselektrik geschaffen.Further, but not shown, preferred exemplary embodiments of the present invention result from the combination of the signal transmission relay circuit 11 or 11 'according to FIG. 1 or FIG. 2 with one of the signal transmission relay circuits 21 and 21 ' according to FIGS. 3 and 4. By means of one of the circuit combinations achievable thereby is an almost ideal link between control electronics and power electronics.

Claims

1. coupling relay circuit, in particular signal transmission relay circuit, with a relay (d 1 ), the excitation winding ( 17 ) and a resistor (r 1 ) are connected to the signal input, characterized in that with the excitation winding ( 17 ) of the relay (d 1 ) and a MOS field-effect transistor (T 1 ) is coupled to the resistor (r 1 ) in such a way that a parallel path to the excitation winding ( 17 ) is open when the input signal is present and closed when the input signal is not present.

2. Coupling relay circuit according to claim 1, characterized in that the drain-source path of the MOS field-effect transistor (T 1 ) is parallel to the excitation winding ( 17 ) and the gate connection of the MOS field-effect transistor (T 1 ) with the end of the resistor (r 1 ) facing away from the excitation winding ( 17 ).

3. Coupling relay circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the MOS field-effect transistor (T 1 ) is self-conducting.

4. Coupling relay circuit according to at least one of the preceding claims, characterized in that the signal input via a rectifier circuit (n 3 ) between the gate and drain terminal of the MOS field-effect transistor (T 1 ) is coupled.

5. coupling relay circuit, in particular signal transmission relay circuit, with a relay (d 1 ), the normally open contact pair ( 13 ) with a capacitor (k 3 ) and a capacitor (k 3 ) associated with the current limiting resistor (r 4 ), in particular according to claim 1, characterized characterized in that the relay (d 1 ) has an auxiliary contact pair ( 14 ) and that a MOS field-effect transistor (T 3 ) is connected between the associated contacts of the normally open contact pair ( 13 ) and the auxiliary contact pair ( 14 ).

6. Coupling relay circuit according to claim 5, characterized in that the auxiliary contact pair is formed by a normally closed contact pair ( 14 ).

7. coupling relay circuit according to claims 5 and 6, characterized in that the relay (d 1 ) is designed such that the normally closed contact pair ( 14 ) opens before the normally open contact pair ( 13 ) closes, and the normally open contact pair ( 13 ) opens before that Closed contact pair ( 14 ) closes.

8. coupling relay circuit according to at least one of claims 5 to 7, characterized in that the MOS field-effect transistor (T 3 ) is normally off.

9. Coupling relay circuit according to claim 8, characterized in that the gate connection of the MOS field-effect transistor (T 3 ) at the one contact of the normally open contact pair ( 13 ) facing away from the end of the current limiting resistor (r 4 ) and the source connection of the MOS -Field effect transistor (T 3 ) is connected to the other contact of the normally closed contact pair ( 14 ).

10. Coupling relay circuit according to at least one of claims 5 to 7, characterized in that the MOS field-effect transistor (T 4 ) is self-conducting.

11. Coupling relay circuit according to claim 10, characterized in that the gate connection of the MOS field-effect transistor (T 4 ) on the one contact of the normally open contact pair ( 13 ) facing away from the end of the current limiting resistor (r 4 ) and the source connection on the other Contact of the working contact pair ( 13 ) is connected.

12. Coupling relay circuit according to at least one of claims 5 to 11, characterized in that a Zener diode (n 6 ) is arranged between mutually associated contacts of the work and normally closed contact pair ( 13 , 14 ).

13. Coupling relay circuit, characterized by the Combination of the features of claim 1 and possibly at least one of claims 2 to 4 and those of Claim 5 and possibly at least one of claims 6 to 12.