DE2422928A1

DE2422928A1 - Elektronischer ruhekontakt

Info

Publication number: DE2422928A1
Application number: DE2422928A
Authority: DE
Inventors: Hans-Robert Dipl Ing Schemmel
Original assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Current assignee: Tekade Felten and Guilleaume Fernmeldeanlagen GmbH
Priority date: 1974-05-11
Filing date: 1974-05-11
Publication date: 1975-11-13
Also published as: DE2422928B2; DE2422928C3

Description

Elektronischer Ruhekontakt Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für einen Schalttransistor, der von einem selbstleitenden Feldeffekttransistor angesteuert wird und als elektronischer Ruhekontakt wirkt.
In der Elektrotechnik werden Relaissteuerungen immer mehr durch elektronische Schalter ersetzt. Diese unterliegen keinem Verschleiß-, da sie keine mechanisch beweglichen Teile besitzen. Schwierigkeiten treten immer dann auf, wenn Ruhekontakte erforderlich werden. Solche elektronische Ruhekontakte müssen entsprechend den mechanischen Ruhekontakten einen niederohmigen Stromweg bilden, wenn keine Steuerspannung anliegt. Das Schaltverhältnis des geschlossenen zum geöffneten Kontakt muß groß sein, weil einerseits auch hohe Lasten geschaltet werden sollen und andererseits bei geöffneten, parallel liegenden Kontakten die addierten Restströme nicht zu groß werden dürfen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung für einen elektronischen Schalter anzugeben, der einen niederohmigen Stromweg bildet, wenn keine Steuerspannung anliegt.
Er muß ein großes Schnltverhältnis besitzen, große Schaltleistungen zulassen und seine Funktionssicherheit darf auch von Überspannungsspitzen nicht beeinträchtigt werden. Die Belastung der Steuerspannungsquelle soll ein Minimum sein.
Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß zwischen der Basis des Schalttransistors und seinem Emitter ein erster Widerstand angeordnet ist, wobei der Emitter über den Lastwiderstand mit dem Minuspol der Betriebsspannungsquelle verbunden ist und daß der Kollektor über einen niederohmigen zweiten Widerstand mit dem Pluspol der Betriebsspannungsquelle und über einen dritten Widerstand mit der D-Elektrode des Feldeffekttransistors verbunden ist und daß der Kollektor eines dritten Transistors an der Basis des Schalttransistors und seine Basis an der S-Elektrode des Feldeffekttransistors liegen wobei der Emitter des dritten Transistors an den Pluspol der Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist und die S-Elektrode über einen vierten Widerstand am Pluspol der Betriebsspannungsquelle liegt.
In einer Varianten der erfindúngsgemäßen Schaltung wird der niederohmige Widerstand in der Kollektorleitung des Schalttransistors durch in Durchlaßrichtung gepolte Dioden realisiert.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zwischen der S-Elektrode des Feldeffekttransistors und dem Emitter des Schalttransistors ein weiterer Widerstand angeordnet, der die Transistoren T2, T3 vor zu hohen Abschaltspannungen schützt.
In Weiterführung des Erfindungsgedankens werden zum Zweck der Schaffung eines Ruhekontakts für Wechselstrom zwei Schaltungsanordnungen obiger Art derart kombiniert, daß die G-Elektroden der Feldeffekttransistoren an dem gleichen Pol der Steuerspannungsquelle liegen, daß die Verstärker-Transistoren jeder Schaltungseinheit von entgegengesetztem Leitungstyp und daß auch die Schalttransistoren von entgegengesetztem Leitungstyp sind und daß die Schaltungsausgänge über Entkopplungsdioden an dem Lastwiderstand angeschlossen sind, der mit seinem anderen Ende an der Wechselspannungsquelle liegt, deren zweiter Pol am Bezugspõtential angeschlossen ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben und erläutert: In Fig.1 wird ein elektronischer Ruhekontakt für Gleichstrom dargestellt. Hier soll bei Ausfall der Steuerspannung U7 ein optisches oder akustisches Signalelement ansprechen, für das der Widerstand R7 gesetzt ist. Zu diesem'Zweck wird die zu überwachende Steuerspannung U1 mit ihrem Minuspol an die G-Elektrode eines selbstleitenden Feldeffekttransistors T1 gelegt. Seine S-Elektrode liegt einerseits über einen Widerstand R4 am Bezugspotential, das ist das Pluspotential der Betriebsspannungsquelle U2, an welches auch der Pluspol der Steuerspannungsquelle angeschlossen ist, andererseits an der Basis eines Transistors T3.
Die D-Elektrode liegt über einen Widerstand R3 am Kollektor des Schalttransistors T2, der außerdem über den Widerstand R2 mit dem Bezugspotential verbunden' ist. Die Basis des Schalttransistors T2 ist mit dem Kollektor des Transistors T3 verbunden.
Zwischen der Basis des Schalttransistors und seinem Emitter ist der Widerstand RI angeordnet. Außerdem ist parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors ein Widerstand R6 geschaltet. Der Emitter des Schalttransistors ist mit dem einen Ende des Lastwiderstandes R7 verbunden, dessen anderes Ende zum Minuspol der Betriebsspannungsquelle U2 geht.
Die Funktionsweise der Schaltung besteht darin, daß der Feldeffekttransistor T1 den Verstärker-Transistor T3 ansteuert, dessen Kollektorspannung den Schalttransistor T2 durchschaltet.
Der hier verwendete selbstleitende Feldeffekttransistor T1 ist gesperrt, wena die Steuerspannung Ul vorhanden ist, da sie die G-Elektrode negativ vorspannt. Fällt die Steuerspannung aus, ist der Feldeffekttransistor leitend und erzeugt am Widerstand R4 die Steuerspannung für den>Verstärker-vransistor T3. Der dann fließende Kollektorstrom dieses Transistors läßt das Basispotential des Schalttransistors T2 so weit ansteigen, daß dieser Transistor durchschaltet. Seine Emitter-Kollektor-Strecke bildet dann einen niederohmigen Stromweg für den aus der Betriebsspannungsquelle U2 kommenden Strom, der das Signal element R7 zum Ansprechen bringt.
Die Funktion der Schaltungbleibt auch bei Lastströmen unterschiedlicher Größe erhalten, wenn der in der Kollektorleitung des Schalttransistors T2 liegende niederohmige Widerstand R2 durch Dioden ersetzt wird, die in Durchlaßrichtung gepolt sind.
Um im gesperrten Zustand des Schalttransistors T2 von seinem in der Stärke schwankenden Reststrom unabhängig zu sein, ist ein Widerstand R6 parallel zu seiner Emitter-Kollektor-Strecke geschaltet.
Durch die Verbindung der D-Elektrode des Feldeffekttransistors Ti über den Widerstand R3 mit dem Kollektor des Schalttransistors T2 ist sichergestellt, daß auch bei stark induktiver Last die am Feldeffekttransistor auftretenden Spannungen nicht größer sein können als der Spannungsabfall am Widerstand R2 bzw. an den Dioden, die ihn ersetzen.
Um die Transistoren vor zu hohen Abschaltspannungen zu schützen, wird der Widerstand R5 zwischen der Basis des Verstärker-Transistors T3 und dem Emitter des Schalttransistors T2 geschaltet.
Er sorgt dafür, daß durch kurz zeitiges Durchschalten der Transistoren T3 und T2 die Überspannungsspitzen abgebaut werden.
Hingewiesen sei auf die Möglichkeit, den Feldeffekttransistor durch einen bipolaren Transistor zu ersetzen, wenn auf den hohen Eingangswiderstand verzichtet werden kann. Der bipolare Transistors ein PNP-Transistor, wird dann an die Stelle von Widerstand R4 gesetzt und mit seinem Emitter an das Bezugspotential und mit seinem Kollektor an die Basis des Transistors T3 gelegt, welche direkt mit dem Widerstand R3 verbunden ist. Die gleiche Anordnung ist auch für selbstsperrende Feldeffekttransistoren brauchbar.
Fig. 2 zeigt, wie durch Kombination zweier Schaltungen der beschriebenen Art ein Ruhekontakt für Wechselstrom erzeugt wird.
Dazu werden die G-Elektroden der Feldeffekttransistoren 1 und T1' an den Minuspol der Steuerspannungsquelle U1 angeschlossen, deren Pluspol am Bezugspotential liegt. Die Verstärker-Transistoren T3 und T3' sind von entgegengesetztem Leitungstyp. Dann müssen auch die Schalttransistoren T2 und 2' von entgegengesetztem Leitungstyp sein. Die Ausgänge der Schaltungen werden über Entkopplungsdioden D3 und D4 mit dem einen Ende des Lastwiderstandes R7 verbunden, deren anderes Ende an dem einen Pol der Wechselspannungsquelle U2 liegt, deren zweiter Pol an das Bezugspotential gelegt ist. Die sntkopplungsdioden D3 und D4 sind so gepolt, daß bei jeder Halbwelle der Wechselspannung immer nur eine Schaltung anspricht, während die andere gesperrt ist.
Die Vorteile der Schaltung sind: 1) Die Steuerspannungequelle wird durch den sehr hohen Eingangs-Widerstand des Feldeffekttransistors kaum belastet.
2) Durch Verwendung von Verstärkerstufen ist eine sichere Betätigung des Schalttransistors auch mit relativ sehr kleinen Steuerspannungen möglich. Andererseits können durch die Verwendung von Verstärkerstufen große Schaltleistungen verarbeitet werden.
3) Durch die Verbindung der D-Elektrode über den Widerstand R3 mit dem Kollektor des Schalttransistors T2 ist der Feldeffekttransistor Ti vor Überspannungen geschützt und die Spannungsfestigkeit der Anordnung ist nur durch die bipolaren Transistoren begrenzt.

Claims

Patentansprüche

W Schaltungsanordnung für einen Schalttransistor, der von einem selbstleitenden Feldeffekttransistor angesteuert wird und als elektronischer Ruhekontakt wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Basis des Schalttransistors (T2) und seinem Emitter ein erster Widerstand (R1) angeordnet ist, wobei der Emitter über den Lastwiderstand (R7) mit dem Minuspol der Betriebsspannungsquelle (U2) verbunden ist und daß der Kollektor über einen niederohmi--gen zweiten Widerstand (R2) mit dem Pluspol der Betriebsspannungsquelle und über einen dritten Widerstand (R3) mit der D-Elektrode des Feldeffekttransistors (T7) verbunden ist und daß der Kollektor eines dritten Transistors (23) an der Basis des Schalttransistors (T2) und seine Basis an der S-Elektrode des Feldeffekttransistors liegen, wobei der Emitter des dritten Transistors (T3) an den Pluspol der Betriebsspannungsquelle angeschlossen ist und die S-Elektrode über einen vierten Widerstand (R4) am Pluspol der Betriebsspannungsquelle liegt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zwischen dem Kollektor des Schalttransistors (t2) und der Plusleitung liegende niederohmige Widerstand (R2) durch in Flußrichtung gepolte Dioden verwirklicht ist.
3. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der S-Elektrode des Feldeffekttransistors (T7) und dem Emitter des Schalttransistors (T2) ein Widerstand (R5) angeordnet ist.
4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen' ? bis 3 für Wechselstrom, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Schaltungsanordnungen nach obigen Ansprüchen derart zusammengeschaltet sind, daß die G-Elektroden (G, G') der Feldeffekttransistoren (Ti, T11) an der gleichen Steuerspannungsquelle (U1) liegen, daß die Verstärkertransistoren (T3, T3') jeder Schaltungseinheit von entgegengesetztem Leitungstyp und daß auch die Schalttransistoren (T2, T2') von entgegengesetztem Leitungstyp sind, und daß die Schaltungsausgänge über Entkopplungsdioden (D3, D4) an dem Lastwiderstand (R7) angeschlossen sind, der mit seinem anderen Ende an der Wechselspannungsquelle (U2) liegt, deren zweiter Pol am Bezugspotential angeschlossen ist.

L e e r s e i t e