DE10048433A1 - Lastbetätigungsschaltkreis - Google Patents
LastbetätigungsschaltkreisInfo
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Abstract
Beschrieben wird ein Lastbetätigungsschaltkreis, der in der Lage ist, den Laststrom für eine Last unterhalb eines bestimmten Wertes mit hoher Genauigkeit festzusetzen oder einzuregeln. In dem Lastbetätigungsschaltkreis ist ein Serienschaltkreis, bestehend aus einem Erkennungstransistor und einem NPN-Transistor parallel mit einem Ausgangstransistor zur Zufuhr des Laststromes an die Last verbunden, wobei eine Diode zwischen die Gates des Ausgangstransistors und des Erkennungstransistors gesetzt ist, so daß ein Spannungsabfall gleich einem Spannungsabfall im NPN-Transistor erzeugt wird. Zusätzlich ist ein Konstantstromschaltkreis zur Zufuhr eines Konstantstromes mit dem Gate des Erkennungstransistors verbunden und ein weiterer Transistor zur Bildung eines Stromspiegelschaltkreises zusammen mit dem NPN-Transistor ist mit dem Gate des Ausgangstransistors verbunden. Dieser Schaltkreisaufbau verhindert, daß ein Grenzwert des Laststromes auf Grund von Ungleichförmigkeiten von Schaltkreiselementen oder dergleichen schwankt, so daß eine hochgenaue Laststrombegrenzung oder -beschränkung möglich wird.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen
Lastbetätigungsschaltkreis zum Betreiben oder Antreiben ei
ner Last; insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung
einen Lastbetätigungsschaltkreis, der eine Funktion dahin
gehend hat, einen Grenzwert eines Laststromes unterhalb ei
nes bestimmten Stromwertes festzulegen.
Als Lastbetätigungsschaltkreis, der dafür ausgelegt
ist, einen Laststrom zu begrenzen, wenn der Laststrom in
einen überhöhen Stromzustand verfällt, ist bislang bei
spielsweise aus der ungeprüften japanischen Patentveröf
fentlichung (HEI) 2-226808 bekannt, bei der ein Stromerken
nungstransistor vorgesehen ist (der nachfolgend als
"Erkennungstransistor" bezeichnet wird), mit einem MOS-
Transistor, dessen Drain bzw. Gate mit Drain bzw. Gate ei
nes MOS-Transistors in Form von "common lines" verbunden
ist und der einen Ausgangstransistor bildet, wobei die Ga
tes und ein Transistor (der nachfolgend als "erster Transi
stor" bezeichnet ist) einen Stromspiegelschaltkreis bilden,
der auf der Source-Seite dieses Erkennungstransistors ange
ordnet ist, so daß ein durch den Ausgangstransistor in eine
Last fließender Laststrom unterhalb eines bestimmten Wertes
begrenzt wird, in dem eine Gatespannung des Ausgangstransi
stors abhängig von einem Strom gesteuert bzw. geregelt
wird, der durch den anderen Transistor fließt, der den
gleichen Stromspiegelschaltkreis mit betreibt (und der
nachfolgend als "zweiter Transistor" bezeichnet wird).
Es ergibt sich ein Problem immer dann bei dem Lastbetä
tigungsschaltkreis gemäß dieser Veröffentlichung, insofern,
als, da das Gate des Ausgangstransistors und das Gate des
Erkennungstransistors über einen Widerstand verbunden sind
oder direkt miteinander verbunden sind, eine Schwierigkeit
beim Einstellen der Übereinstimmung zwischen Der Ga
te/Source-Spannung des Ausgangstransistors und der Ga
te/Source-Spannung des Erkennungstransistors vorhanden ist,
was keine Übereinstimmung in den Betriebspunkten zwischen
diesen Transistoren bewirken kann.
Mit anderen Worten, der erste Transistor, der den
Stromspiegelschaltkreis bildet, ist mit der Source-Seite
des Erkennungstransistors verbunden, wohingegen kein Tran
sistor mit der Source-Seite des Ausgangstransistors verbun
den ist; daher tritt ein Spannungsabfall (in einem Fall, in
welchem der erste Transistor ein bipolarer Transistor ist,
beträgt die Vorwärtsspannung Vf am P/N-Übergang annähernd
0,7 V), der sich aufgrund eines Stroms aufbaut, der durch
den ersten Transistor fließt, zwischen den elektrischen
Source-Potentialen dieser Transistoren auf, wodurch eine
Differenz im Betriebspunkt zwischen dem Ausgangstransistor
und dem Erkennungstransistor bewirkt wird.
Das Auftreten eines Betriebspunkt-Unterschiedes macht
es schwierig, einen Laststrom präzise zu erfassen, der von
dem Erkennungstransistor zum Ausgangstransistor fließt, so
daß eine hochgenaue Strombegrenzung nicht möglich ist.
Als Lastbetätigungsschaltkreis, der in der Lage ist,
ein derartiges Problem zu beseitigen, hat die Anmelderin
der vorliegenden Anmeldung bereits eine Schaltkreisanord
nung vorgeschlagen, bei der eine Spannungsabfallvorrichtung
zwischen einem Gate eines Ausgangstransistors und einem Ga
te eines Erkennungstransistors angeordnet ist, um einen
Spannungsabfall gleich demjenigen in einem ersten Transi
stor zu erzeugen (japanische ungeprüfte Patentveröffentli
chung (HEI) 10-32475).
Bezugnehmend auf Fig. 15 der beigefügten Zeichnung er
folgt nachfolgend eine Beschreibung eines Beispiels dieses
bereits vorgeschlagenen Lastbetätigungsschaltkreises.
Fig. 15 zeigt einen Lastbetätigungsschaltkreis, in wel
chem ein N-Kanal-MOS-Transistor sowohl als Ausgangstransi
stor To und als Erkennungstransistor Ts verwendet wird und
die Drain des Ausgangstransistors To ist über einen Aus
gangsanschluß 4 mit einem Anschluß einer Last 2 in Verbin
dung, deren anderer Anschluß zur Aufnahme einer positiven
Energieversorgungsspannung von dem positiven Anschluß
(Elektrode) einer Direktstom-Energieversorgungsquelle zur
Lastbetätigung dient, wohingegen die Source des Ausgangs
transistors To über einen Ausgangsanschluß 6 mit Masse ver
bunden ist, d. h. im elektrischen Potential gleich dem nega
tiven Anschluß (Elektrode) der DC-(Gleichspannungs-
)Energieversorgung, so daß der Ausgangstransistor To als
sogenannter niedrigseitiger Schalter (low-side switch) ar
beitet.
Zusätzlich ist, wie Fig. 15 zeigt, bei dem erwähnten
und bereits vorgeschlagenen Lastbetätigungsschaltkreis die
Drain des Erkennungstransistors Ts mit der Drain des Aus
gangstransistors To verbunden und die Source des Erken
nungstransistors Ts ist mit der Source des Ausgangstransi
stors To über einen Transistor (ersten Transistor) Ta ver
bunden, der einen Stromspiegelschaltkreis 10 bildet, wobei
der andere Transistor (zweiter Transistor) Tb des gleichen
Stromspiegelschaltkreises 10 zwischen das Gate und die
Source des Ausgangstransistors To geschaltet ist und eine
Spannungsabfallvorrichtung 20, welche einen Spannungsabfall
im ersten Transistor Ta aufgrund eines Stroms proportional
zu einem Laststrom erzeugt, der durch den Erkennungstransi
stor To fließt und den ersten Transistor Ta erreicht, ist
zwischen die Gates des Ausgangstransistors To und des Er
kennungstransistors Ts geschaltet.
Wenn bei dem vorgeschlagenen Lastbetätigungsschaltkreis
gemäß obiger Beschreibung ein Laststrom durch den Ausgangs
transistor To fließt, stimmt die Drain/Source-Spannung des
Ausgangstransistors To mit der Drain/Source-Spannung des
Erkennungstransistors Ts überein, um einen Strom proportio
nal zu dem Laststrom zu bewirken, der mit Gewissheit in den
Erkennungstransistor Ts fließt; im Vergleich zu dem Fall,
in welchem die Drains des Ausgangstransistors To und des
Erkennungstransistors Ts direkt miteinander verbunden sind,
oder miteinander in einem Zustand verbunden sind, in wel
chem ein Widerstand zwischengeschaltet ist, ist der durch
den Ausgangstransistor To fließende Laststrom mit höherer
Genauigkeit beschränkbar.
Im Falle des voranstehenden bereits vorgeschlagenen
Lastbetätigungsschaltkreises gemäß Fig. 15 ist jedoch ein
Konstantspannungsschaltkreis 50 vorgesehen, um eine Kon
stantspannung aus einer Energieversorgungsspannung zu er
zeugen, welche von außen über einen Energieversorgungsan
schluß 8 zugeführt wird, so daß die von dem Konstantspan
nungsschaltkreis 50 erzeugte Konstantspannung 50 über einen
Widerstand Ra einem Steueranschluß (konkret: Gate) des Er
kennungstransistors Ts angelegt wird, so daß der Ausgangs
transistor To und der Erkennungstransistor Ts mit der Kon
stantspannung betätigt werden; aufgrund der Nichtgleichför
migkeit des Ausgangstransistors To oder des Widerstandes Ra
(Temperaturabhängigkeit etc.), besteht die Wahrscheinlich
keit, daß Schwierigkeiten bei der Steuerung des Laststromes
zur erwarten sind, der durch den Ausgangstransistor To
fließt, wenn dieser auf einen fest- oder ausgelegten Wert
gesteuert werden soll.
Genauer gesagt, wie aus der VGS-ID-Charakteristikkurve
gemäß Fig. 16 zu erkennen ist (Gate/Source-Spannung gegen
über Drain-Strom), steigt ein Laststrom (genauer gesagt ein
Drain-Strom) ID, der durch den Ausgangstransistor To
fließt, mit einem Anstieg der Gate/Source-Spannung VGS ra
pide an.
In dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß Fig. 15 hängt
ein von dem Konstantspannungsschaltkreis 50 über den Wider
stand Ra zur Gate-Seite des Erkennungstransistors Ts gelie
ferter Strom von einem Widerstandswert des Widerstandes Ra
und einer Spannung über dem Widerstand Ra ab, so daß er ab
sinkt, wenn die Gate/Source-Spannung VGS des Ausgangstran
sistors To zunimmt. Aus diesem Grund nimmt ein Speisestrom
(im Detail: ein Umwandlungswert dieses Stromes in einen
Drain-Strom ID) von dem Konstantspannungsschaltkreis 50 zu
dem zweiten Transistor Tb des Stromspiegelschaltkreises 10
ebenfalls ab, wenn die Gate/Source-Spannung VGS des Aus
gangstransistors To anwächst, wie durch die Speisestromcha
rakteristik gemäß der durchgezogenen Linie wie in Fig. 16
dargestellt.
Zusätzlich, wenn in dem Lastbetätigungsschaltkreis ge
mäß Fig. 15 ein Strom (ein Strom proportional zum Last
strom), der vom Erkennungstransistor Ts zum ersten Transi
stor Ta des Stromspiegelschaltkreises 10 fließt, den zwei
ten Transistor Tb nicht versorgt, sinkt die Gate-Spannung
des Ausgangstransistors To ab, um den Laststrom (Drain-
Strom Id) auf den Stromwert zu diesem Zeitpunkt zu begren
zen, so daß die Grenzwerte des Laststromes Drain-Strom-
Werte ID an den Schnittstellen der MOS-Transistor-VGS-ID-
Charakteristik und der Speisestromcharakteristik werden (in
Fig. 16 mit den schwarzen Punkten bezeichnet).
Wie durch die gestrichelten Linien in Fig. 16 darge
stellt, ändert sich die MOS-Transistor-VGS-ID-Charakteri
stik abhängig von der Ungleichförmigkeit der Charakteristik
des MOS-Transistors selbst oder seiner Temperaturvariation
oder -fluktuation und die Speisestromcharakteristik von dem
Konstantspannungsschaltkreis 50 zum Stromspiegelschaltkreis
10 ändert sich mit der Ungleichförmigkeit der Charakteri
stik des Widerstandes Ra oder der Transistoren Ta bzw. Tb,
welche den Stromspiegelschaltkreis 10 bilden, oder abhängig
von Temperaturänderungen.
Obgleich somit der voranstehend genannte und bereits
vorgeschlagenen Lastbetätigungsschaltkreis es erlaubt, daß
ein Strom proportional zu einem Laststrom durch den Aus
gangstransistor To über den Erkennungstransistor Ts dem er
sten Transistor Ta des Stromspiegelschaltkreises 10 zuge
führt wird, ändert sich der durch den Stromspiegelschalt
kreis 10 beschränkbare oder begrenzbare Laststrom aufgrund
von Ungleichförmigkeiten eines jeden der genannten Schalt
kreiselemente oder aufgrund von dortigen Temperaturschwan
kungen, was es schwierig macht, den durch den Ausgangstran
sistor To fließenden Laststrom auf einen gewünschten Wert
einzustellen.
Infolgedessen wurde die vorliegende Erfindung gemacht,
um die oben erwähnten Probleme zu beseitigen und somit ist
es Aufgabe der Erfindung, einen Lastbetätigungsschaltkreis
zu schaffen, der in der Lage ist, einen Laststrom auf einen
Wert unterhalb eines bestimmten Wertes mit hoher Genauig
keit zu begrenzen, ohne daß Einflüsse durch Ungleichförmig
keiten in den Betriebscharakteristiken der Schaltkreisele
mente und/oder aufgrund von Temperaturschwankungen zu erwar
ten sind.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die vorliegende Er
findung die im Anspruch 1 bzw. 2 angegebenen Merkmale vor;
vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand
der Unteransprüche.
Im Gegensatz zu den aus dem Stand der Technik bekannten
Lastbetätigungsschaltkreisen gemäß obiger Beschreibung, bei
denen eine Konstantspannung als Lastbetätigungs-Steuersi
gnal über einen Widerstand jedem der Steueranschlüsse eines
Ausgangstransistors und eines Erkennungstransistors zuge
führt wird, wird bei einem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß
einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Konstantstrom
von einem Konstantstromschaltkreis einem Ausgangstransistor
und einem Erkennungstransistor zugeführt. Somit wird sowohl
der Ausgangstransistor als auch der Erkennungstransistor
mit dem Konstantstrom betrieben und es besteht keine Not
wendigkeit, einen Widerstand im Zuleitungspfad des Betrei
berstroms anzuordnen. Dies kann verhindern, daß ein durch
den Ausgangstransistor fließender Laststrom sich aufgrund
von Ungleichförmigkeiten des Widerstandes oder aufgrund von
Temperaturänderungen selbst ändert. Infolge dessen kann die
vorliegende Erfindung Änderungen des beschränkbaren Last
stromes aufgrund von ungleichförmigen Charakteristiken der
Schaltkreiselemente und/oder aufgrund von Temperaturschwan
kungen hiervon vermeiden, so daß der Laststrom auf einen
Wert unterhalb eines bestimmten Wertes mit hoher Genauig
keit beschränkt werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung schafft einen Lastbe
tätigungsschaltkreis, bei welchem der voranstehend erwähnte
Aspekt der Erfindung in den Lastbetätigungsschaltkreis ge
mäß Fig. 14 eingebracht wird. Mit anderen Worte, bei dem
Lastbetätigungsschaltkreis gemäß dieses Aspektes der Erfin
dung ist gemäß Fig. 1 der beigefügten Zeichnung ein Serien
schaltkreis bestehend aus einem Erkennungstransistor Ts und
einem ersten Transistor Ta parallel mit einem Ausgangstran
sistor To geschaltet, um einen Laststrom einer Last 2 zuzu
führen und eine Spannungsabfallvorrichtung 20, welche dafür
ausgelegt ist, einen Spannungsabfall zu erzeugen, der im
wesentlichen gleich einem Spannungsabfall im ersten Transi
stro Ta ist, wenn ein Strom proportional zum Laststrom
durch den Erkennungstransistor Ts fließt, ist zwischen den
Steueranschlüssen des Ausgangstransistors To und des Erken
nungstransistors Ts angeordnet (in Fig. 1 zwischen den Ga
tes dieser Transistoren). Zusätzlich ist ein Konstantstrom
schaltkreis 30, der zur Zufuhr eines Konstantstromes IC als
Steuersignal für die Lastbetätigung ausgelegt ist, mit dem
Steueranschluß (in Fig. 1 dem Gate) des Erkennungstransi
stors Ts verbunden, wohingegen ein zweiter Transistor Tb,
der einen Stromspiegelschaltkreis 10 zusammen mit dem er
sten Transistor Ta bildet und einen Spannungspegel (in Fig.
1 eine Gate-Spannung) am Steueranschluß des Erkennungstran
sistors Ts durch die Verwendung eines Stromes proportional
zum Laststrom durch den Erkennungstransistor Ts ändert, mit
dem Steueranschluß (in Fig. 1 dem Gate) des Ausgangstransi
stors To verbunden ist.
Bei diesem Lastbetätigungsschaltkreis kann nicht nur
ein Betrieb der Spannungsabfallvorrichtung 20 eine Entspre
chung oder Übereinstimmung im Betriebspunkt zwischen dem
Ausgangstransistor To und dem Erkennungstransistor Ts wie
im Falle des bekannten Lastbetätigungsschaltkreises von
Fig. 15 erzeugen, sondern auch der Konstantstrom Ic kann
als Steuersignal zum Einschalten des Ausgangstransistors To
vom Konstantstromschaltkreis 30 an den Steueranschluß des
Erkennungstransistors Ts zugeführt werden, so daß der Last
strom konstant wird, wenn der zweite Transistor Tb den Aus
gangstransistor abschaltet.
Mit anderen Worten, wie in Fig. 1 gezeigt, wird in ei
nem Fall, in welchem sowohl der Ausgangstransistor To als
auch der Erkennungstransistor Ts unter Verwendung eines N-
Kanal-MOS-Transistors wie im Falle des bekannten Schlalt
kreises von Fig. 15 aufgebaut ist und ein Konstantstrom Ic
als Lastbetätigungs-Steuersignal von dem Konstantstrom
schaltkreis 30 dem Steueranschluß des Erkennungstransistors
Ts zugeführt wird, wie aus der Speisestromcharakteristik
gemäß der durchgezogenen Linie in Fig. 2 zu sehen, der
Strom (genauer gesagt ein Umwandlungswert dieses Stromes in
einen Laststrom-Drain-Strom ID), der vom Konstantstrom
schaltkreis 30 dem Stromspiegelschaltkreis 10 zugeführt
wird, nahezu konstant, bis die Gate/Source-Spannung VGS des
Ausgangstransistors To einen bestimmten Spannungswert er
reicht, bei dem die Erzeugung des Konstantstromes Ic von
der Energieversorgungsspannung, welche von außen über den
Energieversorgungsanschluß 8 zugeführt wird, in dem Kon
stantstromschaltkreis 30 ungeeignet wird.
Bei diesem Lastbetätigungsschaltkreis wird, wie in Fig.
2 gezeigt, somit auch dann, wenn die VGS-IC-Charakteristik
des MOS-Transistors sich aufgrund von Ungleichförmigkeiten
in den Betriebseigenschaften des MOS-Transistors selbst
oder aufgrund von Temperaturänderungen ändert, der Last
strom (der Drainstrom ID) der über den Stromspiegelschalt
kreis 10 beschränkbar wird, nahezu konstant.
Infolge dessen kann dieser Lastbetätigungsschaltkreis
verhindern, daß sich der Grenzwert des Laststromes, der
über den Stromspiegelschaltkreis 10 beschränkbar oder be
grenzbar ist, sich aufgrund von Ungleichförmigkeiten der
Betriebseigenschaften der Schaltkreiselemente, beispiels
weise des Ausgangstransistors To ändert, was im Gegensatz
zum Lastbetätigungsschaltkreis von Fig. 15 nach dem Stand
der Technik ist, so daß eine hochgenaue Beschränkung oder
Begrenzung des Laststromes erhaltbar ist.
Obgleich in dem Lastbetätigungsschaltkreis von Fig. 1
wie beim Schaltkreis nach dem Stand der Technik von Fig. 15
ein N-Kanal-MOS-Transistor als Ausgangstransistor To und
Erkennungstransistor Ts verwendet wird und die Drain des
Ausgangstransistors To über den Ausgangsanschluß 4 mit einem
Anschluß der Last 2 verbunden ist, deren anderer Anschluß
eine positive Energieversorgungsspannung vom positiven An
schluß der Lastbetätigungs-Gleichstromenergiequelle emp
fängt, wohingegen die Source des Ausgangstransistors To
über den Ausgangsanschluß 6 mit Masse gleich einem elektri
schem Potential der negativen Anschlußseite der Gleich
strom-Energiequelle verbunden ist, so daß der Ausgangstran
sistor To als sogenannter niedrigseitiger Schalter (Low-
Side-Switch) wirkt, ist es beispielsweise in einem Fall, in
welchem der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der vorliegen
den Erfindung als Lastbetätigungsschaltkreis des hochseiti
gen Typs (High-Side-Type load actuation circuit) gemäß Fig.
1 aufgebaut ist, möglich, daß der Ausgangstransistor To und
der Erkennungstransistor Ts durch einen bipolaren NPN-Tran
sistor aufgebaut werden.
Zusätzlich ist es in einem Fall, in welchem der Lastbe
stätigunsschaltkreis als sogenannter hochseitiger Lastbetä
tigungsschaltkreis aufgebaut ist, bei welchem der Ausgangs
transistor To in einem Strompfad liegt, der vom positiven
Anschluß der Gleichspannungsernergiequelle zur Last 2 ver
läuft, weiterhin akzeptabel, daß beispielsweise der Aus
gangstransistor To und der Erkennungstransistor Ts durch
einen P-Kanal-MOS-Transistor oder einen bipolaren PNP-Tran
sistor aufgebaut werden.
Im Falle der Verwendung eines MOS-Transistors für den
Ausgangstransistor To und den Erkennungstransistor Ts kann
im Vergleich zu einem bipolaren Transistor der MOS-Transi
stor einen höheren Strom führen, so daß ein höherer Last
strom der Last zugeführt werden kann. In diesem Fall sind
bevorzugt die Drains des Ausgangstransistors To und des Er
kennungstransistors Ts miteinander verbunden, wohingegenen
die Gates, das heißt die Steueranschlüsse dieser Transisto
ren To und Ts über die Spannungsabfallvorrichtung 20 mit
einander verbunden sind.
Weiterhin, was die Verwendung eines MOS-Transistors für
den Ausgangstransistor To und den Erkennungstransistor Ts
betrifft, da ein N-Kanal-MOS-Transistor für gewöhnlich ei
nen höheren Strom führt, als ein P-Kanal-MOS-Transistor,
ist es bevorzugt, daß der Ausgangstransistor To und der Er
kennungstransistor Ts jeweils aus einem N-Kanal-MOS-Transi
stor aufgebaut werden. Nebenbei gesagt, in diesem Fall
bringt der Konstantstromschaltkreis 30 einen Konstantstrom
Ic in das Gate des Erkennungstransistors Ts ein, während
der zweite Transistor Tb den Konstantstrom Ic empfängt oder
aufnimmt, der von dem Konstantstromschaltkreis 30 über die
Spannungsabfallvorrichtung 20 dem Gate des Ausgangstransi
stors To zugeführt wird.
Weiterhin ist bei der Verwendung des MOS-Transistors
als Ausgangstransistor To beim Verschwinden des Ausgangs
des Konstantstromes Ic von dem Konstantstromschaltkreis 30
zum Abschalten des Ausgangstransistors To die Entladung der
elektrischen Ladung, welche sich in der parasitären Kapazi
tät des MOS-Transistors gesammelt hat, der den Ausgangs
transistor To bildet, zeitaufwendig und der Ausgangstransi
stor To kann nicht schnell abschalten. Aus diesem Grund ist
es in dem voranstehenden Lastbetätigungsschaltkreis bevor
zugt, daß zusätzlich eine Entladungsvorrichtung vorgesehen
ist, um die elektrische Ladung vom Gate des Ausgangstransi
stors beim Abschalten des Ausgangstransistors To zu entla
den. Dies kann den Ausgangstransistor To zum Zeitpunkt des
Beendens der Stromzufuhr zur Last 2 prompt abschalten, um
den Laststrom ebenfalls prompt zu unterbrechen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der erste Transistor
Ta und der zweite Transistor Tb, welche den Stromspiegel
schaltkreis 10 bilden, aus einem bipolaren Transistor auf
gebaut sind oder daß sie mittels eines MOS-Transistors rea
lisiert werden.
Für den Fall der Verwendung eines bipolaren Transistors
für die ersten und zweiten Transistoren Ta und Tb werden
bevorzugt die Basen dieser bipolaren Transistoren in einer
gemeinsamen Form verbunden und die Emitter hiervon werden
ebenfalls miteinander verbunden, wobei der Kollektor des
bipolaren Transistors, der den ersten Transistor Ta bildet
mit den Basen verbunden ist, welche mit dem Erkennungstran
sistor Ts und gemeinsam zusammengefaßt sind, während des
Kollektor des bipolaren Transistors, der den zweiten Tran
sistor Tb bildet, mit dem Steueranschluß des Ausgangstran
sistors To verbunden ist.
Bei der Verwendung von bipolaren Transistoren für die
ersten und zweiten Transistoren Ta und Tb ist die Span
nungsabfallvorrichtung 20 bevorzugt mittels einer Halblei
tervorrichtung aufgebaut, beispielsweise einer Diode, wel
che an einem PN-Übergang eine Vorwärtsspannung erzeugt. Die
Verwendung einer derartigen Halbleitervorrichtung für die
Spannungsabfallvorrichtung 20 kann einen Spannungsabfall
ähnlich dem Spannungsabfall im zweiten Transistor Tb erzeu
gen, so daß eine Übereinstimmung im Betriebspunkt zwischen
dem Ausganstransistor To und dem Erkennungstransistor Ts
erhalten wird.
Andererseits ist es im Falle der Verwendung eines MOS-
Transistors für die ersten und zweiten Transistoren Ta und
Tb bevorzugt, daß die Gates des ersten und zweite Transi
stors Ta und Tb gemeinsam zusammengefaßt werden und die
Sources hiervon ebenfalls miteinander verbunden werden, wo
bei die Drain des MOS-Transistors, der den ersten Transi
stors Ta bildet, mit den Gates verbunden ist, welche mit
dem Erkennungstransistor Ts und gemeinsam zusammengefaßt
sind, während die Drain des MOS-Transistors, der den zwei
ten Transistor Tb realisiert, mit dem Steueranschluß des
Ausgangstransistors To verbunden ist.
Bevorzugt ist bei der Verwendung eines MOS-Transistors
für die ersten und zweiten Transistoren Ta und Tb die Span
nungsabfallvorrichtung 20 unter Verwendung des gleichen
MOS-Transistors realisiert, so daß ein Spannungsabfall auf
grund der vorliegenden Gate/Source-Spannung erfolgt. Der
Aufbau der Spannungsabfallvorrichtung 20 auf diese Weise
kann einen Spannungsabfall gleich dem Spannungsabfall im
zweiten Transistor Tb bestehend aus einem MOS-Transistor
erzeugen, so daß eine Übereinstimmung im Betriebspunkt zwi
schen dem Ausgangstransistor To und dem Erkennungstransi
stor Ts erhalten wird.
Es ist weiterhin vorteilhaft, wenn der Konstantstrom
schaltkreis sich aus einem dritten Transistor und einem
vierten Transistor gebildet wird, welche einen Stromspie
gelschaltkreis bilden, wobei eine Konstantstromquelle zu
sammen mit dem dritten Transistor zwischen die positiven
und negativen Energieversorgungsleitungen zur Zufuhr eines
Konstantstromes Ic an den dritten Transistor geschaltet
ist, wobei der vierte Transistor mit dem Steueranschluß des
Erkennungstransistors Ts verbunden ist, so daß ein Kon
stantstrom Ic proportional zu einem Strom, der durch den
dritten Transistor fließt, über den vierten Transistor dem
Steueranschluß des Erkennungstransistors Ts zugeführt wird.
Diese Anordnung des Konstantstromschaltkreises 30 er
möglicht es, daß die Zufuhr- oder Speisespannung an die
Konstantstromquelle der Energieversorgungsspannung ent
spricht, welche an die positiven und negativen Energiever
sorgungsleitungen angelegt wird, wobei dies unabhängig von
Spannungsänderungen am Steueranschluß des Erkennungstransi
stors Ts ist, was wiederum die Zufuhr eines stabilen Kon
stantstromes Ic über den vierten Transistor an den Steuer
anschluß des Erkennungstransistors Ts erlaubt.
Bei dieser Anordnung des Konstantstromschaltkreises 30
können weiterhin die dritten und vierten Transistoren, wel
che den Stromspiegelschaltkreis aufbauen, durch jeweils ei
nen bipolaren Transistor oder einen MOS-Transistor verwirk
licht werden, wie im Fall der ersten und zweiten Transisto
ren Ta und Ts, welche den oben erwähnten laststrombegren
zenden Stromspiegelschaltkreis 10 bilden.
Im Falle der Verwendung eines bipolaren Transistors für
den dritten und vierten Transistor werden die Basen dieser
beiden Transistoren miteinander zusammengeführt und die
Emitter hiervon werden ebenfalls in gemeinsamer Weise zu
sammengeführt, wobei der Kollektor des bipolaren Transi
stors, der den dritten Transistor bildet, mit den Basen
verbunden ist, welche gemeinsam und mit der Konstantstrom
quelle verbunden sind, während der Kollektor des bipolaren
Transistors, der den vierten Transistor bildet, mit dem
Steueranschluß des Erkennungstransistors Ts verbunden ist.
Im Falle des Aufbaus der dritten und vierten Transisto
ren unter Verwendung der bipolaren Transistoren, kann die
Kollektor/Ermitter-Spannung des vierten Transistors schwan
ken, so daß ein Strom, der vom Konstantstromschaltkreis 30
der Steueranschlußseite des Erkennungstransistors Ts zuge
führt wird, aufgrund des Early-Effekts des vierten Transi
stors Schwankungen aufweist.
Der Early-Effekt des bipolaren Transistors bedeutet,
daß bei einem Anwachsen der Kollektor/Ermitter-Spannung die
Verarmungsschicht am Kollektor-Basis-Übergang sich in Rich
tung der Basisbereichseite erweitert, um die wirksame Ba
sisbreite zu verringern, wodurch der Kollektorstrom erhöht
wird. Wenn somit die Steueranschlußspannung des Erkennungs
transistors Ts (des Ausgangstransistors To) abnimmt, wird
der zum Steueranschluß des Erkennungstransistors Ts geför
derte Strom größer. Wenn somit der Early-Effekt im vierten
Transistor auftritt, zeigt die Charakteristik des Zufuhr-
oder Speisesstromes eine leichte Neigung, wie durch die
strichpunktierte Linie in Fig. 2 gezeigt und wenn die Ga
te/Source-Spannungs VGS anwächst, nimmt der begrenzbare
Laststrom (Drainstrom ID) ab.
Um dieses Problem zu vermeiden, ist es bevorzugt, daß
ein fünfter Transistor und ein sechster Transistor jeweils
mit einem bipolaren Transistor identisch zum vierten Tran
sistor und mit einer Funktion zur Aufhebung des Early-Ef
fekts für den vierten Transistor vorgesehen sind.
Genauer gesagt, bei diesem Aufbau ist somit in dem Kon
stantstromschaltkreis 30, der in dem Lastbetätigungsschalt
kreis 30 enthalten ist, ein fünfter Transistor vorhanden,
dessen Basis mit dem Kollektor des vierten Transistors ver
bunden ist, dessen Emitter mit dem Emitter des vierten
Transistors verbunden ist und dessen Kollektor mit der
Energieversorgungsleitung zu der Konstantstromquelle auf
der gegenüberliegenden Seite des dritten Transistors ver
bunden ist, sowie ein sechster Transistor vorhanden, dessen
Emitter mit dem Kollektor des vierten Transistors verbunden
ist, dessen Basis mit dem Kollektor des fünften Transistors
verbunden ist, und dessen Kollektor mit dem Steueranschluß
des oben erwähnten Erkennungstransistors verbunden ist, so
daß ein Konstantstrom Ic proportional zu einem Strom, der
durch einen dritten Transistor fließt, durch den sechsten
Transistor dem Steueranschluß des Erkennungstransistors Ts
zugeführt wird.
Bei dem Lastbetätigungsschaltkreis mit diesem Aufbau
ist es auch bei der Verwendung von bipolaren Transistoren
für den dritten und vierten Transistor, welche den
Stronspiegelschaltkreis bilden, möglich, daß die Kollek
tor/Emitter-Spannung des vierten Transistors auf die Ba
sis/Emitter-Vorwärtsspannung Vf (annähernd 0,7 V) des fünf
ten Transistors festgelegt wird, um den Early-Effekt des
vierten Transistors aufzuheben. Somit kann dieser Lastbetä
tigungsschaltkreis den Konstantstrom Ic, der proportional
zu dem Strom ist, der durch den dritten Transistor fließt,
vom vierten Transistor zum sechsten Transistor leiten, um
ihn von sechsten Transistor zur Steueranschlußseite des Er
kennungstransistors Ts zu liefern.
Somit ist dieser Lastbetätigungsschaltkreis in der La
ge, den Konstantstrom Ic stabil an die Steueranschlußseite
des Erkennungstransistors Ts ohne Einflüsse durch den
Early-Effekt des vierten Transistors zu liefern, so daß der
Laststrom auf einen Wert unterhalt eines bestimmten Wertes
mit hoher Genauigkeit beschränkt werden kann.
Weiterhin liefert der Konstantstromschaltkreis 30 einen
Konstantstrom Ic an den Steueranschluß des Erkennungstran
sistors Ts zur direkten Betätigung des Erkennungstransi
stors Ts und zum Betreiben des Ausgangstransistors To über
die Spannungsabfallvorrichtung 20 und liefert weiterhin ei
nen Strom entsprechend einem durch den Erkennungstransi
stor Ts fließenden Strom an den zweiten Transistor Tb, der
den strombegrenzenden Spiegelschaltkreis bildet und in die
sem Fall ist eine minimale Ausgangsspannung von Konstant
stromschaltkreis 30, welche für die Betätigung des Aus
gangstransistors To notwendig ist, eine Steueranschlußspan
nung, die zum Einschalten des Ausgangstransistors To (im
Falle, daß der Ausgangstransistor To einen N-Kanal-MOS-Tan
sistors gemäß Fig. 1 aufweist) eine Schwellenspannung des
MOS-Transistors plus eines Spannungsabfalls aufgrund der
Spannungsabfallvorrichtung 20 ist.
Infolgedessen ist die Energieversorgungsspannung (die
Energieversorgungsspannung, welche an die erwähnten positi
ven und negativen Energieversorgungsleitungen anzulegen
ist), welche an den Konstantstromschaltkreis 30 zu liefern
ist, auch notwendigerweise so zu setzten, daß die Ausgangs
spannung vom Konstantstromschaltkreis 30 oberhalb dieser
Spannung liegt. Wenn beispielsweise die Energieversorgungs
spannung sich um einen Wert niedriger als diese Spannung
ändert, wird die Betätigung (Einschaltung) des Ausgangs
transistors To nicht möglich.
Um somit die Lastbetätigung fortzuführen, auch wenn die
Energieversorgungsspannung schwankt (sich absenkt) ist es
aus diesem Grund bevorzugt, daß in dem erwähnten Konstant
stromschaltkreis 30 ein bipolarer Transistor (der vierte
oder sechste Transistor) dessen Kollektor mit dem Steueran
schluß des Erkennungstransistors Ts verbunden ist, so ange
ordnet ist, daß ein zweiter Kollektor in einem Zustand vor
gesehen ist, in welchem er mit dem Steueranschluß des Aus
gangstransistors To verbunden ist, um weiterhin einen Kon
stantstrom Ic direkt über den zweiten Kollektor dem Steuer
anschluß des Ausgangstransistors To zuzuführen.
Auf diese Weise kann nicht nur der Erkennungstransistor
Ts, sondern auch der Ausgangstransitor To direkt durch die
Zufuhr des Konstantstromes Ic vom Konstantstromschalter 30
betrieben werden, was die Minimalspannung absenken kann, so
daß die Betätigung (Einschaltung) des Ausgangstransistors
To sicherstellt, auch wenn die Energieversorgungsspannung
schwankt (absinkt), was durch den Spannungsabfall und der
Spannungsabfalleinrichtung 20 erfolgt, so daß eine noch
stabilere Lastbetätigung erhalten werden kann.
Weiterhin erhöht sich in dem oben erwähnten Lastbetäti
gungsschaltkreis, da der Ausgangstransistor To und der Er
kennungstransistor Ts durch die Zufuhr des Konstantstromes
Ic vom Konstantstromschaltkreis 30 betrieben werden, die
Steueranschlußspannung jedes dieser Transistoren To und Ts
(mit anderen Worten die Ausgangsspannung von Konstantstrom
schaltkreis 30) bis in die Nähe der Energieversorgungsspan
nung im Konstantstromschaltkreis 30. Somit können diese
Transistoren To und Ts zerstört werden, wenn der Konstant
stromschaltkreis 30 eine hohe Energieversorgungsspannung
hat.
Aus diesem Grund ist bei dem Lastbetätigungsschaltkreis
der Erfindung bevorzugt, daß eine Klemm- oder Kappvorrich
tung vorgesehen ist, um die Steueranschlußspannung des Aus
gangstransistors To auf einem Wert unterhalb eines bestimm
ten Spannungswertes zu halten. Dies kann verhindern, daß
die Steueranschlußspannung des Augangstransistors To (die
Steueranschlußspannung des Erkennungstransistors Ts) so
hoch wird, daß die Transistoren To und Ts zerstört werden.
In diesem Fall ist es auch vorteilhaft, daß diese Kapp-
oder Klemmvorrichtung so ausgelegt wird, daß sie direkt die
Steueranschlußspannung des Ausgangstransistors To auf einem
Wert unterhalb der bestimmten Spannung hält oder daß sie
die Energieversorgungsspannung, welche dem Konstantstrom
schaltkreis 30 zugeführt wird, auf einen Wert unterhalb ei
nes bestimmten Wertes hält, um somit indirekt die Steueran
schlußspannung des Ausgangstransistors To auf einem Wert
unterhalb der bestimmten Spannung zu halten.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn der erfindungsgemäße
Laststeuerschaltkreis darüberhinaus einen siebten Transi
stor aufweist, der mit dem ersten Transistor Ta und dem
zweiten Transistor Tb einen Stronspiegelschaltkreis bildet,
sowie einen unterbrechenden oder intermittierend arbeiten
den Steuerschaltkreis zum Abschalten des Ausgangstransistors
To und des Erkennungstransistors Ts, wenn auf der Grundlage
eines durch den siebten Transistor fließenden Stromes er
kannt wird, daß der Laststrom einen überhöhen Strom über
einem bestimmten Wert erreicht und zum Einschalten des Aus
gangstransistors To und des Erkennungstransistors Ts, wenn
danach die Tatsache erkannt wird, daß der Laststrom keinen
überhöhen Stromwert annimmt. Mit anderere Worten, bei die
ser Ausgestaltung des Lastbetätigungsschaltkreises erfolgt
eine Verlustverringerung im Ausgangstransistor To während
des überhöhen Stromes durch Abschalten des Ausgangstransi
stors To, wenn der Laststrom in einem Überstrom-Zustand
ist.
Hierbei ist es in dem Fall, in welchem der unterbre
chend arbeitende Steuerschaltkreis den Ausgangstransistor
To und den Erkennungstransistor Ts ein- oder ausschaltet,
bevorzugt, daß in dem unterbrechend arbeitenden oder Unter
brechungssteuerschaltkreis eine Verzögerungsvorrichtung
vorgesehen ist, um den Ausgangstransistor To und den Erken
nungstransistor Ts nach Verstreichen einer bestimmten Zeit
dauer ab dem Erkennen des Überstroms abzuschalten. Dies
kann vermeiden oder verhindern, daß der Ausgangstransistor
To fälschlicherweise abgeschaltet wird, da zu Beginn der
Energieversorgung oder Erregung der Last 2 ein Stoßststrom
als Überstrom erkannt und behandelt wird.
In diesem Fall ist es weiterhin notwendig, daß der als
überhoher Strom durch den Unterbrechungssteuerschaltkreis
zu erkennende Laststrom auf einem Wert niedriger als ein
Laststrom-Begrenzungswert gesetzt wird, was von einem Spei
sestrom von dem Konstantstromschaltkreis 30 und einem
Stromwert abhängt, der durch den zweiten Transistor Tb
fließt. Dies bedeutet, daß, wenn ein Überstrom-Entschei
dungswert in dem Unterbrechungssteuerschaltkreis den Last
strom-Begrenzungswert überschreitet, dann der Laststrom dem
Begrenzungsvorgang auf der Grundlage des Stromes unterzogen
wird, der durch den zweiten Transistor Tb vor der Erkennung
des Überstroms durch den Unterbrechungssteuerschaltkreis
fließt, so daß die Funktion des Unterbrechungssteuerschalt
kreises zerstört wird.
In dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der Erfindung
wird, da die Spannungsabfallvorrichtung zum Erzeugen eines
Spannungsabfalles entsprechend der Einfachstufe von Transi
storen, welche den Stronspiegelschaltkreis bilden, zwischen
den Steueranschluß des Ausgangstransistors To und dem Steu
eranschluß des Erkennungstransistors Ts gesetzt ist, um ei
ne Übereinstimmung im Betriebspunkt zwischen dem Ausgangs
transistor To und dem Erkennungstransistor Ts zu erhalten,
wenn beispielsweise die Energieversorgungsspannung vorüber
gehen abfällt, so daß Schwierigkeiten zu erwarten sind,
wenn ein gewünschter Strom zu der Spannungsabfallvorrich
tung geliefert werden soll, dann das elektrische Potential
am Steueranschluß des Ausgangstransistors To unstabil wird,
was Auswirkungen auf den Begrenzungsvorgang für einen nor
malen Laststrom haben kann.
In einem Fall, in welchem ein Lastbetätigungsschalt
kreis gemäß der Erfindung unter Bedingungen betrieben wird,
beispielsweise in Kraftfahrzeugen, wo die Energieversor
gungsspannung dazu neigt, zu schwanken, ist es somit bevor
zugt, daß eine Vorspannvorrichtung vorgesehen ist, um einen
Strompfad zu bilden, der den zweiten Transistor Tb umgeht
oder überbrückt und der zwischen dem Steueranschluß und dem
Ausgangsanschluß des Ausgangstransistors To verläuft, so
daß der Betrieb des Ausgangstransistors To stabilisiert
wird.
Selbst wenn somit die Energieversorgungsspannung ab
fällt, stellt die Vorspannvorrichtung sicher, daß ein Strom
in die Spannungsabfallvorrichtung eingebracht wird, so daß
diese Spannungsabfallvorrichtung den gewünschten Spannungs
abfall erzeugt. Selbst wenn somit bei dem Lastbetätigungs
schaltkreis gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung die
Energieversorgungsspannung absinkt, erfolgt eine Überein
stimmung im Betriebspunkt zwischen dem Ausgangstransistor
To und dem Erkennungstransistor Ts, so daß eine stabile
Laststrombegrenzung erfolgen kann.
Der zweite Transistor Tb dient zur Einbringung eines
Konstantstromes, der durch die Spannungsabfallvorrichtung
20 fließt in die Steueranschlußseite des Ausgangstransi
stors To und zur Energieversorgungsseite (in Fig. 1 die
Masseleitung, welche die negative Energieversorgungsleitung
bildet), was abhängig von einem Strom erfolgt, der durch
den Erkennungstransistor Ts fließt, um einen Grenzwert in
dem Laststrom zu erzeugen und wenn beispielsweise das elek
trische Potential auf der Energieversorgungsleitung, welche
mit dem Ausgangsanschluß des zweiten Transistors Tb verbun
den ist, mit einem Anwachsen des Laststromes oder derglei
chen schwankt, wird der Betrieb des zweiten Transistors Tb
(d. h. des Stromspiegelschaltkreises 10) unstabil, was sich
auf den Strombegrenzungsvorgang im zweiten Transistor Tb
bei normalem Laststrom auswirken kann. Um dieses Problem zu
beseitigen, ist es somit bevorzugt, daß eine Vorspannungs
vorrichtung vorgesehen wird, um einen Strompfad zwischen
dem Steueranschluß des zweiten Transistors Tb und der Ener
gieversorgungsleitung zu bilden, mit der der Ausgangsan
schluß des zweiten Transistors Tb in Verbindung ist, was
den Betrieb des zweiten Transistors Tb (d. h. des Stromspie
gelschaltkreises 10) stabilisiert werden kann.
Auf diese Weise kann, selbst wenn das elektrische Po
tential auf der Energieversorgungsleitung, mit der der Aus
gangsanschluß verbunden ist, welcher einer der beiden Aus
gangsanschlüsse des zweiten Transistors Tb (Drain und Sour
ce oder Kollekter und Emitter) ist, auf der gegenüberlie
genden Seite des Ausgangsanschlusses (des anderen Ausgangs
anschlusses), der mit dem Steueranschluß des Ausgangstran
sistors Tu verbunden ist, schwankt, die Vorspannungsvor
richtung die Differenz im elektrischen Potential am Steuer
anschluß des zweiten Transistors Tb bezüglich der Energie
versorgungsleitung unter praktisch allen Umständen aufrecht
erhalten, so daß die Arbeit des zweiten Transistors Tb,
d. h. des Stromspiegelschaltkreises 10 daran gehindert wird,
aufgrund einer elektrischen Potentialschwankung auf der
Energieversorgungsleitung instabil zu werden.
Da in diesem Fall eine Notwendigkeit nur dahingehend
besteht, daß die Vorspannungsvorrichtung einen sehr kleinen
Strom führt, so daß kein Einfluß auf den Betrieb ausgeübt
wird, wenn die Energieversorgungsspannung oder die Energie
versorgungsleitung bzw. die dortigen Potentiale in einem
stabilen Zustand ist, kann konkret ein Widerstand mit einem
relativ hohen Widerstandswert oder ein Konstantstromschalt
kreis zur Erzwingung eines sehr kleinen Stromflusses als
Vorspannungsvorrichtung verwendet werden.
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorlie
genden Erfindung ergeben sich besser aus der nachfolgenden
detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen in
Zusammenschau mit der beigefügten Zeichnung.
Es zeigt:
Fig. 1 in einem Blockdiagramm ein Beispiel des Grund
aufbaus eines Lastbetätigungsschaltkreises gemäß der vor
liegenden Erfindung;
Fig. 2 eine grafische Darstellung zur Erläuterung eines
Laststrombegrenzungsvorganges im Lastbetätigungsschaltkreis
gemäß der Erfindung;
Fig. 3 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer ersten Ausführungsform;
Fig. 4 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 5 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer dritten Ausführungsform;
Fig. 6 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer vierten Ausführungsform;
Fig. 7 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer fünften Ausführungsform;
Fig. 8 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer sechsten Ausführungsform;
Fig. 9 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer siebten Ausführungsform;
Fig. 10 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer achten Ausführungsform;
Fig. 11 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer neunten Ausführungsform;
Fig. 12 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer zehnten Ausführungsform;
Fig. 13 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer elften Ausführungsform;
Fig. 14 den Schaltkreisaufbau eines Lastbetätigungs
schaltkreises gemäß einer zwölften Aufführungsform;
Fig. 15 den elektrischen Schaltkreisaufbau eines Last
betätigungsschaltkreises nach dem Stand der Technik; und
Fig. 16 eine Darstellung zur Beschreibung des Last
strombegrenzungsvorganges in einem Lastbetätigungsschalt
kreis nach dem Stand der Technik.
Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden
nachfolgend unter Bezugnahme auf die einzelnen Figuren der
Zeichnung beschrieben.
Fig. 3 zeigt den elektrischen Schaltkreisaufbau eines
Lastbetätigungsschaltkreises gemäß einer ersten Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung.
Der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der ersten Ausfüh
rungsform ist gemäß dem Schaltkreisaufbau von Fig. 1 vom
sogenannten niederseitigen Typ (low-side-type), bei dem ein
N-Kanal-MOS-Transistor sowohl als Ausgangstransistor To als
auch Erkennungstransistor Ts verwendet wird, wobei die
Drain des Ausgangstransistors To über einen Ausgangsan
schluß 4 mit einem Anschluß (Ende) einer Last 2 verbunden
ist, deren anderer Anschluß wiederum in Verbindung mit der
positiven Anschlußseite einer Gleichstromenergiequelle zur
Lastbetätigung ist, wohingegen die Source des Ausgangstran
sistors To über einen Ausgangsanschluß 6 mit Masse gleich
einem elektrischen Potential der negativen Anschlußseite
der die Last betätigenden Gleichstromenergiequelle verbun
den ist.
Zusätzlich ist bei dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß
dieser Ausführungsform die Drain des Erkennungstransistors
Ts mit der Drain des Ausgangstransitors To verbunden, wo
hingegen die Source des Erkennungstransistors Ts über einen
NPN-Transistor T1, der als erster Transistor zur Bildung
eines Stromspiegelschaltkreises 10 mit der Source des Aus
gangstransistors To verbunden ist, und eine Diode D, welche
eine Spannungsabfallvorrichtung 20 in einem Zustand bildet,
in welchen die Gateseite des Erkennungstransistors Ts als
Anode und die Gateseite des Ausgangstransistors To als Ka
thode wirkt, ist zwischen die Gates des Erkennungstransi
stors Ts und des Ausgangstransistors To geschaltet. Es sei
festzuhalten, daß der Stromspiegelschaltkreis 10 der an
spruchsgemäßen Laststrombegrenzungseinrichtung entspricht.
In dem Stromspiegelschaltkreis 10 ist der Kollektor des
NPN-Transistors T1, der als erster Transistor wirkt, mit
der Source des Erkennungstransistors Ts verbunden und der
Emitter hiervon ist mit der Source des Ausgangstranssistors
To verbunden und die Basis hiervon ist mit dem eigenen Kol
lektor verbunden oder rückgekoppelt, wobei die Basis wei
terhin mit der Basis eines NPN-Transistors T2 verbunden
ist, der als -zweiter Transistor wirkt, was über eine ge
meinsame Leitung erfolgt. Der Emitter des NPN-Transistors
T2, der den zweiten Transistor bildet, ist mit dem Emitter
des NPN-Transistors T1 in gemeinsamer Weise zusammengefaßt,
wohingegen der Kollektor hiervon mit dem Gate des Ausgangs
transistors To verbunden ist.
Im Lastbetätigungsschaltkreis gemäß dieser Ausführungs
form ist mit dem Gate des Erkennungstransistors Ts ein Kon
stanstromschaltkreis 30 verbunden, der eine Energieversor
gung von außen her über einen Energieversorgungsanschluß 8
erhält, um einen Konstantstrom zu erzeugen. Dieser Kon
stantstromschaltkreis 30 liefert einen Konstantstrom Ic an
die Gateseite des Erkennungstransistors Ts.
Im Lastbetätigungsschaltkreis mit dem Aufbau gemäß die
ser Ausführungsform wird zur Betätigung der Last 2 eine
Energieversorgungsspannung über den Energieversorgungsan
schluß 8 dem Konstantstromschaltkreis 30 zugeführt, um den
Konstantstromschaltkreis 30 in Betrieb zu versetzen. Somit
gibt der Konstantstromschaltkreis 30 den Konstantstrom Ic
an die Gateseite des Erkennungstransistors Ts aus, so daß
ein Strom in das Gate des Erkennungstransistors Ts einge
bracht wird und weiterhin ein Strom über die Diode D an das
Gate des Ausgangstransistors To geliefert wird. Das Ergeb
nis ist, daß die Gate/Source-Spannung VGS des Erkennungs
transistors Ts und des Ausgangstransistors To Schwellenwer
te dieser Transistoren Ts bzw. To überschreiten, so daß
diese Transistoren Ts und To in ihre durchgeschalteten oder
eingeschalteten Zustände versetzt werden. Zu diesem Zeit
punkt findet die Zufuhr eines Laststromes an die Last 2
über den Ausgangstransistor To statt.
Weiterhin überschreitet zu diesem Zeitpunkt, wenn die
Last 2 aus irgendeinem Grund, beispielsweise einem Kurz
schluß, eine niedrige Impedanz hat, der Laststrom den nor
malen Betriebsstrom und die Spannung am Ausgangsanschluß 4
wächst an. Wenn weiterhin diese Spannung am Ausgangsans
schluß 4 eine Spannung überschreitet, bei der eine Basis
spannung den NPN-Transistor T1 zugeführt werden kann, der
der ersten Transistor bildet, d. h. die Basis/Emitter-Vor
wärtsspannung, fließt ein Teil des Laststromes (d. h. ein
Strom proportional zum Laststrom) durch den Erkennungstran
sistor Ts.
Dieser Strom nimmt um einen Faktor n in dem Stromspie
gelschaltkreis 10 bestehend aus den NPN-Transistoren T1 und
T2 ab und der NPN-Transistor T2, der den zweiten Transistor
bildet, entnimmt oder zieht einen Strom entsprechend einem
Strom 1/n von der Gateseite des Ausgangstransistors To.
Wenn weiterhin zu diesem Zeitpunkt der vom NPN-Transi
stor T2 gezogene Strom kleiner als der Konstantstrom Ic
ist, der von dem Konstantstromschaltkreis 30 geliefert
wird, verbleiben der Ausgangstransistor To und der Erken
nungstransistor Ts in ihren eingeschalteten Zuständen. Wenn
weiterhin der Laststrom anwächst, so daß der von dem NPN-
Transistor T2 gezogenen Strom den Konstantstrom Ic von dem
Konstantstromschaltkreis 30 überschreitet, wird der Kon
stantstrom von dem Konstantstromschaltkreis 30 auf Seiten
des NPN-Transistors T2 absorbiert, so daß die Gatespannun
gen des Ausgangstransistors To und des Erkennungstransi
stors Ts abfallen, um den Laststrom zu verringern. Infolge
dessen wird der Laststrom auf einen Wert unterhalb eines
bestimmten Werte beschränkt.
Der Grenzwert Imax des Laststromes im Stromspiegel
schaltkreis 10 kann gemäß der nachfolgenden Gleichung (1)
ausgedrückt werden, wenn das Verhältnis des durch den Aus
gangstransistor To fließenden Stromes und des durch den Er
kennungstransistor Ts fließenden Stromes (d. h. NPN-Transi
stor T1 fließenden Stromes) als m : 1 genommen wird, wohin
gegen das Verhältnis des durch den NPN-Transistor T1 flie
ßenden Stromes und des durch den NPN-Transistors T2 flie
ßenden Stromes als n : 1 genommen wird:
Imax = Ic × m × n (1)
Mit anderen Worten, im Lastbetätigungsschaltkreis gemäß
dieser Ausführungsform hängt der Laststrombeschränkungswert
Imax nur vom Konstantstrom Ic, der von dem Konstantstrom
schaltkreis 30 geliefert wird, sowie von den Rückkopplungs
konstanten (m, n) des Laststromes von dem Erkennungstransi
stor Ts und dem Stromspiegelschaltkreis 10 ab, wie oben
unter Bezugnahme auf Fig. 2 erwähnt und es erfolgt keine
Abhängigkeit von den elektrischen Eigenschaften anderer
Schaltkreiselemente, beispielsweise einer Ungleichförmig
keit in der VGS-ID-Charakteristik des Ausgangstranssitors
To.
Im Betrieb des Stromspiegelschaltkreises 10 steigt das
elektrische Potential an der Source des Erkennungstransi
stors Ts um einen Wert entsprechend (oder gemäß) der Ba
sis/Emitter-Spannung des NPN-Transistors T1 gegenüber dem
elektrischen Potential der Source des Ausgangstransistors
To an. Da die Diode D zwischen die Gates dieser Transisto
ren Ts und To gesetzt ist, wird die Gatespannung des Aus
gangstransistors To um einen Wert entsprechend der Vor
wärtsspannung der Diode D höher, als die Gatespannung des
Erkennungstransistors Ts. Somit werden die Gate/Source-
Spannungen des Ausgangstransistors To und des Erkennungs
transistors Ts einander gleich, um eine Übereinstimmung im
Betriebspunkt zwischen den Transistoren To und Ts zu erhal
ten.
Somit kann der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß dieser
Ausführungsform den Laststrom auf einen Wert unterhalt ei
nes gewünschten Strombegrenzungswertes mit hoher Genauig
keit festsetzen.
Obgleich in dieser Ausführungsform die Diode D als
Spannungsabfallvorrichtung 20 verwendet wird, ist es, da
die Spannungsabfallvorrichtung 20 dafür vorgesehen ist, ei
ne Spannung gleich der Basis/Emitter-Spannung des NPN-Tran
sistors T1 im Stromspiegelschaltkreis 10 zu erzeugen, mög
lich, eine andere Vorrichtung als PN-Übergang zur Erzeugung
einer Vorwärtsspannung zu verwenden; beispielsweise kann
ein bipolarer Transistor verwendet werden, dessen Basis und
Emitter miteinander verbunden sind oder einen bipolaren
Transistor, dessen Basis und Kollektor in gemeinsamer Form
ausgebildet sind. Weiterhin ist es möglich, eine andere
Vorrichtung zu verwenden, welche einen Spannungsabfall
äquivalent im wesentlichen zu der Basis/Emitter-Spannung
des NPN-Transistors T1 erzeugt.
Fig. 4 zeigt ein elektrisches Schaltkreisdiagramm einer
Anordnung eines Lastbetätigungsschaltkreises gemäß einer
zweiten Ausführungsform der Erfindung.
Der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der zweiten Aus
führungsform ist ein sogenannter hochseitiger Typ (high-si
de-type) in dem ein P-Kanal-MOS-Transistor als Ausgangs
transistor To und Erkennungstransistor Ts verwendet wird,
wobei die Source des Ausgangstransistors To über einen Aus
gangsanschluß 4 mit dem positiven Anschluß einer eine Last
betreibenden Gleichstromenergieversorgung verbunden ist,
wohingegen die Drain des Ausgangstransistors To über einen
Ausgangsanschluß 6 mit einem Anschluß einer Last 2 in Ver
bindung ist, wobei der andere Anschluß hiervon mit Masse
verbunden ist, welche im elektrischen Potential äquivalent
zur negativen Seite der Gleichstromversorgungsquelle ist.
Weiterhin ist in dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß
dieser Ausführungsform die Drain des Erkennungstransistors
Ts mit der Drain des Ausgangstransistors To verbunden, wäh
rend die Source des Erkennungstransistors Ts über einen
PNP-Transistor T3 (der als erster Transistor wirkt, welcher
einen Stromspiegelschaltkreis 10 bildet), mit der Source
des Ausgangstransistors To verbunden ist, wobei weiterhin
eine Diode D, welche die Spannungsabfallvorrichtung 20 bil
det, zwischen die Gates des Erkennungstransistors Ts und
des Ausgangstransistors To geschaltet ist, wobei die Gate-
Seite des Ausgangstransistors To als Anode und die Gate
seite des Erkennungstransistors Ts als Kathode dient.
In dem Stromspiegelschaltkreis 10 ist der Kollektor des
PNP-Transistors T3, der den ersten Transistor bildet, mit
der Source des Erkennungstransistors Ts verbunden und der
Emitter hiervon ist mit der Source des Ausgangstransistors
To verbunden und weiterhin ist die Basis hiervon auf den
eigenen Kollektor zurückgeführt, wobei die Basis weiterhin
mit der Basis eines PNP-Transistors T4 verbunden ist, der
als zweiter Transistor wirkt. Der Emitter des PNP-Transi
stors T4, welcher den zweiten Transistor bildet, ist mit
dem Emitter des PNP-Transostors T3 in Form einer gemeinsa
men Leitung verbunden, wohingegen der Kollektor hiervon
mit dem Gate des Ausgangstransistors To verbunden ist.
Weiterhin ist in dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß
dieser Ausführungsform das Gate des Erkennungstransistors
Ts in Verbindung mit dem Konstantstromschaltkreis 30, der
eine Energieversorgung von außen über einen Energieversor
gungsanschluß 9 zur Erzeugung eines Konstantstromes erhält.
Dieser Konstantstromschaltkreis 30 entnimmt einen Konstant
strom Ic von der Gateseite des Erkennungstransistors Ts.
Im Lastbetätigungsschaltkreis mit diesem Aufbau gemäß
dieser Ausführungsform wird zum Betrieb oder zur Betätigung
der Last 2 eine Energieversorgungsspannung über den Ener
gieversorgungsanschluß 9 dem Konstantstromschaltkreis 30
zugeführt, um den Konstantstromschaltkreis 30 in Betrieb zu
versetzen. Infolgedessen zieht der Konstantstromschaltkreis
30 den Konstantstrom Ic von der Gateseite des Erkennungs
transistors Ts, so daß die Gatespannungen des Erkennungs
transistors Ts und des Ausgangstransistors To abfallen; so
mit überschreiten die Gate/Source-Spannungen VGS des Erken
nungstransistors Ts und des Ausgangstransistors To Schwel
lenwerte dieser Transistoren Ts und To, so daß diese Tran
sistoren Ts und To durchgeschaltet werden. Zu diesem Zeit
punkt findet die Zufuhr eines Laststromes an die Last 2
über den Ausgangstransistor To statt.
Wenn weiterhin zu diesem Zeitpunkt die Last 2 aus ir
gendeinem Grund, beispielsweise einem Kurzschluß eine nied
rige Impedanz hat, überschreitet der Laststrom den normal
ten Betriebsstrom und die Spannung am Ausgangsanschluß 6
sinkt. Wenn weiterhin diese Spannung am Ausgangsanschluß 6
eine Spannung übersteigt, zu der eine Basisspannung an den
PNP-Transistor T3, der den ersten Transistor bildet, lie
fert, d. h., wenn die Basis/Emitter-Vorwärtsspannung über
schritten wird, fließt eine Teil des Laststromes (mit ande
ren Worten, ein Strom proportional zum Laststrom) durch den
Erkennungstransistor Ts.
Dieser Strom nimmt um den Faktor n in dem Stromspiegel
schaltkreis 10 bestehend aus den PNP-Transistoren T3 und T4
ab und der PNP-Transistor T4, der den zweiten Transistor
bildet, liefert einen Strom entsprechend einem Strom 1/n
zur Gateseite des Ausgangstransistors To.
Wenn weiterhin zu diesem Zeitpunkt der vom PNP-Transi
stor T4 eingebrachte Strom kleiner als der Konstantstrom Ic
ist, der von dem Konstantstromschaltkreis 30 gezogen wird,
verbleiben der Ausgangstransistor To und der Erkennungs
transistor Ts in dem durchgeschalteten Zustand. Wenn wei
terhin der Laststrom ansteigt, so daß der von dem PNP-Tran
sistor T4 eingebrachte Strom den den von dem Konstantstrom
schaltkreis 30 gezogenen Konstantstrom Ic übersteigt, kann
der Konstantstromschaltkreis 30 den zur Gateseite des Aus
gangstransistors To über den PNP-Transistor T4 gelieferten
Strom nicht mehr aufnehmen, so daß die Gatespannungen am
Ausgangstransistor To und Erkennungstransistor Ts anstei
gen, was zu einer Verringerung des Laststromes führt. In
folgedessen wird der Laststrom unterhalb eines bestimmten
Wertes gehalten, oder hierauf beschränkt.
Auf diese Weise wird in dem Lastbetätigungsschaltkreis
dieser Ausführungsform aufgrund der Tatsache, daß ein P-Ka
nal-MOS-Transistor sowohl für den Ausgangstransistor To und
den Erkennungstransistor Ts verwendet wird, so daß der Aus
gangstransistor To als hochseitiger Schalter wirkt, die
Fließrichtung des Stromes vom Konstantstromschaltkreis 30
und dem Stromspiegelschaltkreis 10 und die Spannungsabfall
richtung der Diode D, welche die Spannungsabfallrichtung
bildet umgekehrt zu dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß
der oben beschriebenen ersten Ausführungsform.
Der Laststrom-Grenzwert Imax, der von dem Stromspiegel
schaltkreis 10 abhängt, kann jedoch durch die oben genannte
Gleichung (1) wie im Fall des Lastbetätigungsschaltkreises
gemäß der ersten Ausführungsform ausgedrückt werden und die
Übereinstimmung des Betriebspunktes zwischen dem Ausgangs
transistor To und dem Erkennungstransistor Ts wird durch
Betrieb der Spannungsabfallvorrichtung 20 mit der Diode D
erreichbar. Somit kann wie bei der ersten Ausführungsform
der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß dieser zweiten Ausfüh
rungsform einen Grenzwert des Laststromes unterhalb eines
gewünschten Stromgrenzwertes mit hoher Genauigkeit festle
gen.
Fig. 5 ist ein elektrisches Schaltbild des Aufbaus ei
nes Lastbetätigungsschaltkreises gemäß einer dritten Aus
führungsform der Erfindung.
Bei dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der dritten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht, was den
Lastbetätigungsschaltkreis des niedrigseitigen Typs nach
der ersten Ausführungsform von Fig. 3 betrifft, der Unter
schied in einer Abänderung der Schaltkreiselemente, welche
den Stromspiegelschaltkreis 10 und die Spannungsabfallvor
richtung 20 bilden, jedoch ist der Aufbau mit Ausnahme des
Stromspiegelschaltkreises 10 und der Spannungsabfallvor
richtung 20 gleich wie in der ersten Ausführungsform. Somit
betrifft die nachfolgende Beschreibung nur die Unterschiede
zwischen der ersten und der vorliegenden Ausführungsform
und eine Beschreibung von Elementen oder Bauteilen iden
tisch zu der ersten Ausführungsform erfolgt nicht.
Wie in Fig. 5 gezeigt, sind bei dieser Ausführungsform
einer erster Transistor und ein zweiter Transistor, welche
den Stromspiegelschaltkreis 10 bilden, aus N-Kanal-MOS-
Transistoren T5 bzw. T6 aufgebaut und die Spannungsabfall
vorrichtung 20 ist durch einen N-Kanal-MOS-Transistor T7
realisiert.
Was den Stromspiegelschaltkreis 10 betrifft, so ist vom
MOS-Transistor T5, der als erster Transistor wirkt, dessen
Drain mit der Source des Erkennungstransistors Ts verbun
den, die Source ist mit der Source des Ausgangstransistors
To verbunden und das Gate ist auf die eigene Drain zurück
geführt und weiter mit dem Gate des MOS-Transistors T6 ver
bunden, der als zweiter Transistor dient. Diese Verbindung
erfolgt in der "common line"-Technik wie bereits in den
obigen Ausführungsformen bzw. den nachfolgenden Ausfüh
rungsformen. Vom MOS-Transistor T6, der den zweiten Transi
stor bildet, ist die Source mit der Source des MOS-Transi
stors T5 zusammengefaßt, während die Drain mit dem Gate des
Ausgangstransistors To verbunden ist. Weiterhin sind Drain
und Gate des MOS-Transistors T7, der die Spannungsabfall
vorrichtung 20 aufbaut, mit dem Gate des Erkennungstransi
stors Ts verbunden und die Source ist mit dem Gate des Aus
gangstransistors To verbunden.
Obgleich somit in dieser Ausführungsform der Stromspie
gelschaltkreis 10 im Gegensatz zu den bipolaren Transisto
ren der ersten Ausführungsform aus MOS-Transistoren aufge
baut ist, ist die Strombegrenzungswirkung im Stromspiegel
schaltkreis 10 die gleiche wie in der ersten Ausführungs
form.
Da weiterhin die Spannungsabfallvorrichtung 20 aus dem
MOS-Transistor T7 identisch zu dem MOS-Transistor T5, der
im Stromspiegelschaltkreis 10 als erster Transistor dient
aufgebaut ist, erfolgt im Betrieb des Stromspiegelschalt
kreises 10 der gleiche Spannungsabfall wie am ersten Tran
sistor (MOS-Transistor T5), der den Stromspiegelschaltkreis
10 bildet, zwischen den Gates des Erkennungstransistors Ts
und des Ausgangstransistors To, so daß eine Entsprechung in
dem Betriebspunkt zwischen dem Erkennungstransistor Ts und
dem Ausgangstransistor To erfolgt.
Der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß dieser Ausfüh
rungsform ist somit in der Lage, die gleichen Effekte und
Wirkungsweisen wie in der ersten Ausführungsform bereitzu
stellen, so daß der Laststrom mit hoher Präzision denkbar
ist.
Fig. 6 zeigt den elektrischen Aufbau eines Lastbetäti
gungsschaltkreises gemäß einer vierten Ausführungsform der
Erfindung.
Der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der vierten Aus
führungsform zeigt einen detaillierter ausgeführten Kon
stantstromschaltkreis 30 in dem niedrigseitigen Lastbetäti
gungsschaltkreis gemäß der ersten Ausführungsform von Fig.
3. Die Anordnung und der Aufbau mit Ausnahme des Konstant
stromschaltkreises 30 sind gleich wie in der ersten Ausfüh
rungsform, so daß in der nachfolgenden Beschreibung nur der
Konstantstromschaltkreis 30 gemäß dieser Ausführungsform
beschrieben wird, jedoch die verbleibenden Bauteile nicht
noch einmal näher erläuter werden.
Wie in Fig. 6 gezeigt, ist in dieser Ausführungsform
der Konstantstromschaltkreis 30 über Ausgangsanschlüsse 8
und 9 mit positiven und negativen Energieversorgungsleitun
gen (nicht gezeigt) zum Empfang einer Gleichspannungsener
gieversorgung über diese Leitungen verbunden, um betrieben
zu werden.
Weiterhin ist in dieser Ausführungsform ein Paar von
PNP-Transistoren T11 und T12 vorgesehen, welche als dritter
bzw. vierter Transistor wirken und als Stromspiegelschalt
kreis im Inneren des Konstantstromkreises 30 vorgesehen
sind, wobei ein Konstantstromschaltkreis 32 als Vorspan
nungsschaltkreis wirkt und in Serie mit dem PNP-Transistor
T11 verbunden ist, der den dritten Transistor bildet, um
einen Konstantstrom dem PNP-Transistor T11 zuzuführen, so
daß ein Konstantstrom proportional zu diesem Konstantstrom
über den PNP-Transistor T12 geführt wird, der den vierten
Transistor bildet und zur Gateseite des Erkennungstransi
stors Ts gelangt.
In dem Konstantstromschaltkreis 30 ist somit der PNP-
Transistor T11 so angeordnet, daß sein Emitter über den
Energieversorgungsanschluß 8 mit der positiven Ernergiever
sorgungsleitungs verbunden ist, daß sein Kollektor über die
Konstantstromquelle 32 und den Energieversorgungsanschluß 9
mit der negativen Energieversorgungsleitung verbunden ist
und daß seine Basis auf den eigenen Kollektor zurückgeführt
ist, wobei diese Basis weiterhin mit der Basis des PNP-
Transistors T12 zusammengefasst ist. Weiterhin ist beim
PNP-Transistor T12 der Emitter mit dem Emitter des PNP-
Transistors T11 auf gemeinsame Weise zusammengefasst, wäh
rend der Kollektor mit dem Gate des Erkennungstransistors
Ts verbunden ist.
Somit wird ein Konstantstrom proportional zu dem Strom,
der durch den PNP-Transistor T11 abhängig vom Betrieb der
Konstantstromquelle 32 fließt, vom PNP-Transistor T12 zur
Gateseite des Erkennungstransistor Ts geführt. Aufgrund
dieses Konstantstromes kann der Lastbetätigungsschaltkreis
wie die erste Ausführungsform arbeiten, um auch die glei
chen Effekte und Wirkungsweisen wie die erste Ausführungs
form zu bieten.
Genauer gesagt, da bei dieser Ausführungsform der
Schaltkreis (PNP-Transistor T11 und Konstantstromquelle 32)
zur Erzeugung eines Konstantstromes und der Schaltkreis
(PNP-Transistor T12) zur Erzeugung eines Konstantstromflus
ses zur Gateseite des Erkennungstransistors Ts separat in
dem Konstantstromschaltkreis 30 angeordnet sind, d. h. im
Inneren des Konstantstromschaltkreises 30, kann ein stabi
ler Konstantstrom an die Gateseite des Erkennungstransi
stors Ts geliefert werden, ohne daß dieser Konstantstrom
durch externe Spannungsschwankungen (beispielsweise Span
nungsschwankungen am Ausgangsanschluß 4) beinflußt wird.
Fig. 7 ist ein elektrisches Schaltbild des Aufbaus ei
nes Lastbetätigungsschaltkreises gemäß einer fünften Aus
führungsform der Erfindung.
Der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der fünften Aus
führungsform ist so aufgebaut, daß bei dem Lastbetätigungs
schaltkreis gemäß der vierten Ausführungsform von Fig. 6
der Ausgangstransistor To beim Abfall der Energieversor
gungsspannung, welche über die Energieversorgungsanschlüsse
8 und 9 dem Konstantstromschaltkreis 30 zugeführt wird, mit
größerer Gewißheit betätigt (eingeschaltet) werden kann.
Der Unterschied zwischen der vierten und der fünften Aus
führungsform ist, daß der PNP-Transistor T12, der als vier
ter Transistor den Konstantstromschaltkreis 30 bildet, aus
einem Transistor mit zwei Kollektoren mit dem Gate des Er
kennungstransistors Ts bzw. dem Gate des Ausgangstransi
stors To verbunden sind.
Mit anderen Worten, in dem Fall, in welchem ein Kon
stantstrom vom PNP-Transistor T12 nur der Gateseite des Er
kennungstransistors Ts wie in der vierten Ausführungsform
zugeführt wird, ist beim Betrieb des Ausgangstransistors To
eine Ausgangsspannung des Konstantstromschaltkreises 30 auf
einer Schwellenwertspannung des Ausgangstransistors To plus
der Vorwärtsspannung einer Diode D, welche die Spannungsab
fallvorrichtung 20 bildet, notwendig und wenn die Energie
versorgungsspannung, welche an den Konstantstromschaltkreis
30 angelegt wird, abfällt, um zu bewirken, daß die Aus
gangsspannung niedriger als diese Spannung wird, ergeben
sich Schwierigkeiten beim Betätigen des Ausgangstransistors
To unabhängig vom Betrieb (Einschalten) des Erkennungstran
sistors Ts.
Infolgedessen wird bei dieser Ausführungsform ein Kon
stantstrom nicht nur dem Gate des Erkennungstransistors Ts
sondern auch dem Gate des Ausgangstransistors To zugeführt,
so daß der Ausgangstransistor To mit niedrigerer Spannung
betrieben werden kann. Dies bedeutet, daß, wenn die Ener
gieversorgungsspannung, welche über die Energieversorgungs
anschlüsse 8 und 9 zugeführt wird, abfällt oder absinkt,
dann diese Ausführungsform die Betriebsunfähigkeit des Aus
gangstransistors To (und damit der Last 2) verhindert, was
eine stabilere Betätigung der Last 2 ermöglicht.
Wenn bei dieser Ausführungsform ein Fall auftritt, bei
dem ein Konstantstrom nicht nur dem Gate des Erkennungs
transistors Ts zugeführt wird, sondern auch dem Gate des
Ausgangstransistors To, wobei die Energieversorgungsspan
nung zwischen den Energieversorgungsanschlüssen 8 und 9 in
einem normalen Zustand ist, wobei der Laststrom anwächst,
um sich dem Stromgrenzwert anzunähern, wird der direkt zum
Gate des Ausgangstransistors To gelieferte Konstantstrom
vom NPN-Transistor T2 im Stromspiegelschaltkreis 10 absor
biert und der über die Diode D1 auf die Gateseite des Aus
gangstransistors T0 eingebrachter Konstantstrom wird danach
absorbiert, was den Laststrom verringert, der durch den
Ausgangstransistor To fließt. Auch in dieser Ausführungs
form kann somit der Stromspiegelschaltkreis 10 auf gleiche
Weise wie in den oben beschriebenen Ausführungsformen ar
beiten, um mit hoher Präzision dem Laststrom einen Grenz
wert aufzuerlegen.
Fig. 8 zeigt den Schaltkreisaufbau eines Lastbetäti
gungsschaltkreises gemäß einer sechsten Ausführungsform der
Erfindung.
Der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der sechsten Aus
führungsform ist wie der Lastbetätigungsschaltkeis der
vierten Ausführungsform gemäß Fig. 6 dahingehend ausgelegt,
eine Verschlechterung im Betrieb oder einen Durchbruch des
Erkennungstransistors Ts und des Ausgangstransistors To
aufgrund einer Ausgangsspannung vom Konstantstromschalt
kreis 30 für den Fall zu verhindern, in welchem eine hohe
Energieversorgungsspannung über die Energieversorgungsan
schlüsse 8 und 9 dem Konstantstromschaltkreis 30 zugeführt
wird. Der Unterschied zur vierten Ausführungsform ist, daß
zwischen Gate und Source des Ausgangstransistors To eine
Zenerdiode ZD als Abfang- oder Klemmvorrichtung vorgesehen
ist.
Wenn der Konstantstromschaltkreis 30 wie in der vierten
Ausführungsform aufgebaut ist, nähert sich die Ausgangs
spannung vom Konstantstromschaltkreis 30 der Energieversor
gungsspannung, welche über die Energieversorgungsanschlüsse
8 und 9 angelegt wird, an. Wenn somit diese Energieversor
gungsspannung hoch ist, werden die Gate/Source-Spannungen
vom Ausgangstransistor To und vom Erkennungstransistor Ts
ebenfalls hoch, was eine Beschädigung oder einen Durchbruch
dieser Transistoren To und Ts bedeuten kann.
Aus diesem Grund wird in dieser Ausführungsform die An
ode der Zenerdiode ZD mit der Source des Ausgangstransi
stors verbunden, wohingegen die Kathode hiervon mit dem Ga
te des Ausgangstransistors To verbunden wird; somit wird
die Gate/Source-Spannung des Ausgangstransistors To so
niedrig gehalten, daß sie unterhalb der Durchbruchspannung
der Zenerdiode ZD liegt; wenn die Ausgangsspannung vom Kon
stantstromschaltkreis 30 hoch wird, wird der Ausgangstran
sistor To (und damit wiederum der Erkennungstransistor Ts)
vor dieser Spannung geschützt.
Fig. 9 zeigt den Schaltkreisaufbau eines Lastbetäti
gungsschaltkreises gemäß einer siebten Ausführungsform der
Erfindung.
Der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der siebten Aus
führungsform ist so aufgebaut, daß die Zenerdiode ZD, wel
che als Abfang- oder Klemmvorrichtung wie in der obigen
sechsten Ausführungsform dient, im Inneren des Konstant
stromschaltkreises 30 anstelle zwischen Gate und Source des
Ausgangstransistors To angeordnet ist.
Dies bedeutet konkret, daß der Schutz des Ausgangstran
sistors To vor der Ausgangsspannung des Konstantstrom
schaltkreises 30 nicht immer das direkte Klemmen oder Ab
fangen der Gate/Source-Spannung am Ausgangstransistor To
notwendig macht, sondern auch dadurch erhalten wird, daß
die Ausgangsspannung selbst am Konstantstromschaltkreis 30
unterhalb eines bestimmten Wertes gehalten oder festgelegt
wird.
Somit ist bei dieser Ausführungsform eine spannungsbe
grenzende oder spannungserhaltende Zenerdiode ZD parallel
zu einem Serienschaltkreis bestehend aus dem PNP-Transistor
T11, der als vierter Transistor zur Erzeugung eines Kon
stantstromes im Konstantstromschaltkreis 30 dient und einer
Konstantstromquelle 32 geschaltet, so daß, auch wenn eine
Energieversorgungsspannung, welche von außen über die Ener
gieversorgungsanschlüsse 8 und 9 kommt, anwächst, stets ei
ne Energieversorgungsspannung unterhalb einer bestimmten
Spannung dem Serienschaltkreis aus PNP-Transistor T11 und
Konstantstromquelle 32 zugeführt wird, um die Ausgangsspan
nung des Konstantstromschaltkreises 30 (und wiederum die
Gate-Spannungen von Ausgangstransistor To und Erkennungs
transistor Ts) auf einem Spannungswert unterhalb eines be
stimmten Wertes zu halten. Der Lastbetätigungsschaltkreis
gemäß dieser Ausführungsform hat im wesentlichen den glei
chen Aufbau wie derjenige der fünften Ausführungsform von
Fig. 7, unterscheidet sich jedoch in den nachfolgenden bei
den Punkten von dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der
fünften Ausführungsform:
Genauer gesagt, in dieser Ausführungsform ist in dem
Konstantstromschaltkreis 30 der Energieversorgungsanschluß
8 über einen Widerstand R1 mit den Emittern des PNP-Transi
stors T11 und T12 verbunden und eine spannungsklemmende
oder spannungsbegrenzende Zenerdiode ZD ist zwischen einem
Anschluß des Widerstandes R1 und einem Energieversorgungs
anschluß 9 so angeordnet, daß ein Anschluß hiervon als Ka
thode dient, wohingegen der energieversorgungsseitige An
schluß als Anode dient. Im Ergebnis wird eine Energiever
sorgungsspannung zur Erzeugung eines Konstantstromes in dem
Konstantstromschaltkreis 30 auf einer Spannung unterhalb
einer bestimmten Spannung abhängig von der Durchbruchspan
nung der Zenerdiode ZD gehalten und selbst wenn die Ener
gieversorgungsspannung, welche von außen über die Energie
versorgungsanschlüsse 8 und 9 zugeführt wird, hoch an
steigt, ist es möglich, den Ausgangstransistor To und den
Erkennungstransistor Ts vor fehlerhaftem Betrieb oder Be
schädigungen aufgrund der Ausgangsspannung vom Konstant
stromschaltkreis 30 zu schützen.
Weiterhin erfolgt in dieser Ausführungsform in dem Kon
stantstromschaltkreis 30 anstelle einer direkten Verbindung
zwischen Basis und Kollektor des PNP-Transistors T11, der
zusammen mit dem PNP-Transistor T12 einen Stromspiegel
schaltkreis bildet, eine Verbindung des PNP-Transistors T13
mit dessen Emitter mit der Basis des PNP-Transistors T11,
wohingegen die Basis des PNP-Transistors T13 mit dem Kol
lektor des PNP-Transistors T11 verbunden ist, um die Ver
bindung zwischen Basis/Kollektor des PNP-Transistors T11
und Emitter/Basis des PNP-Transistors T13 zu erhalten, wo
bei der Kollektor des PNP-Transistors T13 mit dem Energie
versorgungsanschluß 9 in Verbindung steht.
Dies deshalb, als, wenn Basis und Kollektor des PNP-
Transistors T11 direkt miteinander im Konstantstromschalt
kreis 30 wie beim Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der
fünften Ausführungsform verbunden sind, dann die Basis
ströme der PNP-Transistoren T11 und T12 in die Konstant
stromquelle 32 fließen und der Strom, der von dem Konstant
stromschaltkreis 30 zu den Gates von Erkennungstransistor
Ts und Ausgangstransistor To fließt, sich gegenüber dem
Konstantstrom verschiebt, der in der Konstantstromquelle 32
fließt. Somit macht bei dieser Ausführungsform der Einbau
des PNP-Transistors T13 in den Konstantstromschaltkreis 30
die Basisströme der PNP-Transistoren T11 und T12 in den
PNP-Transistor T13 fließend, wodurch der Konstantstrom von
dem Konstantstromschaltkreis 30 zu jedem Gate der Transi
storen TS und T0 mit höherer Genauigkeit gesteuert wird.
Fig. 10 zeigt den Schaltkreisaufbau eines Lastbetäti
gungsschaltkreises gemäß einer achten Ausführungsform der
Erfindung.
Der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der achten Ausfüh
rungsform stellt eine weitere Verbesserung des Konstant
stromschaltkreises 30 aus der obigen siebten Ausführungs
form dar und der Unterschied zur siebten Ausführungsform
ist darin zu sehen, daß im Konstantstromschaltkreis 30 der
Energieversorgungsanschluß 8 und die Emitter der PNP-Tran
sistoren T11 und T12 über einen PNP-Transistor T14 anstelle
des Widerstandes R1 miteinander verbunden sind und daß ein
PNP-Transistor T15, der zusammen mit dem PNP-Transistor T14
einen Stromspiegelschaltkreis bildet und eine Konstant
stromquelle 34 zur Zufuhr eines Konstantstromes an den PNP-
Transistor T15 vorhanden sind.
Genauer gesagt, im Falle des Konstantstromschaltkreises
30 der siebten Ausführungsform sind der Energieversorgungs
anschluß 8 und die Emitter der PNP-Transistoren T11 und T12
über den Widerstand R1 verbunden, was ein Problem schafft
dahingehend, daß der Energieverbrauch im Konstantstrom
schaltkreis 30 anwächst oder sich der Widerstand R1 er
wärmt, was aufgrund der elektrischen Energie erfolgt, wel
che im Widerstand R1 verbraucht wird.
Bei der aktuellen Ausführungsform ist somit anstelle
des Widerstandes R1 der PNP-Transistor T14 vorgesehen, des
sen Emitter mit dem Energieversorgungsanschluß 8 verbunden
ist und dessen Kollektor mit den Emittern der PNP-Transi
storen T11 und T12 verbunden ist. Eine Verringerung im
Energieverbrauch der Konstantstromquelle 30 ist dadurch er
reichbar, daß ein Strom über diesen PNP-Transistor T14 den
PNP-Transistoren T11 und T12 zugeführt wird. Hierbei ist
der PNP-Transistor T15, der zusammen mit dem PNP-Transistor
T14 den Stromspiegelschaltkreis bildet, mit diesem mit zu
sammengeschalteten Emittern und Basen verbunden, wohingegen
Basis und Kollektor des PNP-Transistors T15 direkt mitein
ander in Verbindung stehen und der Kollektor hiervon über
die Konstantstromquelle 34 mit dem Energieversorgungsan
schluß 9 in Verbindung steht.
Fig. 11 ist ein Schaltkreisdiagramm eines Lastbetäti
gungsschaltkreises gemäß einer neunten Ausführungsform der
Erfindung.
Wie im Falle der bereits beschriebenen Lastbetätigungs
schaltkreise gemäß den vierten bis achten Ausführungsformen
ist im Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der neunten Ausfüh
rungsform ein Stromspiegelschaltkreis mit PNP-Transistoren
T11 und T12 in einem Konstantstromschaltkreis 30 vorhanden
und dafür ausgelegt, den Early-Effekt des PNP-Transistors
T12 aufzuheben, der in dem Fall auftritt, in welchem ein
Konstantstrom von dem einen PNP-Transistor T12 zur Gate
seite des Erkennungstransistors Ts geführt wird. Grundsätz
lich ist dieser Lastbetätigungsschaltkreis ähnlich zum
Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der vierten Ausführungs
form von Fig. 6.
Der Unterschied zum Lastbetätigungsschaltkreis gemäß
der vierten Ausführungsform ist, daß ein PNP-Transistor
T16, der einen fünften Transistor darstellt und ein PNP-
Transistor T17, der einen sechsten Transistor darstellt in
dem Konstantstromschaltkreis 30 vorhanden sind, um den
Early-Effekt des PNP-Transistors T12 aufzuheben und daß ein
PNP-Transistor T13 wie in der siebten Ausführungsform von
Fig. 9 vorhanden ist, um zu verhindern, daß die Basisströme
der PNP-Transistoren T11 und T12 in die Konstantstromquelle
32 fließen.
Die Verdrahtung bzw. Verknüpfung und die Funktion des
PNP-Transistors T13 ist wie in der siebten Ausführungsform
und eine nochmalige Beschreibung hiervon erfolgt aus Grün
den der Einfachheit nicht. Nachfolgend wird lediglich be
schrieben, wie die PNP-Transistoren T16 und T17 den Early-
Effekt aufheben.
Der PNP-Transistor T16, der den fünften Transistro dar
stellt, ist so angeordnet, daß sein Emitter mit dem Emitter
des PNP-Transistors T12 verbunden ist, seine Basis mit dem
Kollektor des PNP-Transistors T12 verbunden ist und sein
Kollektor über einen Widerstand R2 mit dem Energieversor
gungsanschluß 9 verbunden ist.
Weiterhin ist der PNP-Transistor T17, der den sechsten
Transistor darstellt, so angeordnet, daß sein Emitter mit
dem Kollektor des PNP-Transistors T12 verbunden ist, seine
Basis mit dem Kollektor des PNP-Transistors T16 verbunden
ist und sein Kollektor mit dem Gate des Erkennungstransi
stors Ts verbunden ist.
Bei dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß dieser Ausfüh
rungsform wird somit die Kollektor/Emitter-Spannung des
PNP-Transistors T12 zur Ausgabe eines Konstantstromes auf
die Basis/Emitter-Vorwärtsspannung Vf (annähernd 0,7 V) des
PNP-Transistors T16 festgelegt, was wiederum den Early-Ef
fekt des PNP-Transistors T12 aufhebt.
Somit fließt bei dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß
dieser Ausführungsform ein Konstantstrom proportional zu
dem Strom, der durch den PNP-Transistor T11 fließt, durch
den PNP-Transistor T12, um den PNP-Transistor T17 auf der
Gateseite des Erkennungstransistors Ts zugeführt zu werden,
wodurch es möglich wird, daß der Laststrom unterhalb eines
bestimmten Wertes mit hoher Genauigkeit beschränkt wird.
Der Grund hierfür wurde bereits weiter oben im Zuge der Be
schreibungseinleitung näher dargelegt und eine weitere Be
schreibung erfolgt nicht.
Fig. 12 ist ein Schaltkreisaufbau eines Lastbetäti
gungsschaltkreises gemäß einer zehnten Ausführungsform der
Erfindung.
Der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der zehnten Aus
führungsform ist dafür ausgelegt, abhängig von einem von
außen kommendem Steuersignal zwischen einer Energieversor
gung oder Erregung und einem Abschalten einer Last 2 rasch
umzuschalten. Genauer gesagt, zusätzlich zu der Anordnung
des Lastbetätigungsschaltkreises gemäß der ersten Ausfüh
rungsform von Fig. 1 ist ein Schaltelement SW1 in einem
Konstantstromversorgungspfad angeordnet, der sich von dem
Konstantstromschaltkreis 30 zum Gate des Erkennungstransi
stors Ts erstreckt und das Gate vom Ausgangstransistor To
und der Energieversorgungsanschluß 9 werden miteinander
über ein Schaltelement SW2 verbindbar gemacht. In dieser
Ausführungsform ist der Energieversorgungsanschluß 9 auf
Masse gelegt, um im elektrischen Potential gleich der nega
tiven Seite der die Last betätigenden oder versorgenden
Gleichspannungsquelle zu sein.
Bei dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß dieser Ausfüh
rungsform wird somit zum Betrieb oder zur Betätigung der
Last 2 das Schaltelement SW1 in den Schaltzustand EIN ge
bracht, so daß ein Konstantstrom vom Konstantstromschalt
kreis 30 dem Gate des Erkennungstransistors Ts zugeführt
wird, wohingegen zum Beendigen der Erregung oder Versorgung
der Last 2 das Schaltelement SW1 in die Schaltposition AUS
gebracht wird und das Schaltelement SW2 in die Schaltposi
tion EIN gebracht wird.
Da weiterhin das Gate des Ausgangstransistors To beim
Bewegen des Schaltelementes SW2 in den Zustand EIN auf
Masse gelegt ist, um die Betätigung oder Erregung der La
sten 2 zu beenden, wird eine elektrische Ladung, welche
sich in der parasitären Kapazität des Ausgangstransistors
To angesammelt hat, rasch entladen, was zu einem sofortigen
Abschalten des Ausgangstransistors To führt.
Der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß dieser Ausfüh
rungsform kann somit die Erregung oder Energieversorgung
der Last 2 zum Zeitpunkt des Unterbrechens der Erregung der
Last 2 abschalten. Weiterhin wirkt das Schaltelement SW2 in
dieser Ausführungsform als zusätzliche Entladevorrichtung.
Fig. 13 ist der Schaltkreisaufbau eines Lastbetäti
gungsschaltkreise gemäß einer elften Ausführungsform der
Erfindung.
Beim Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der elften Aus
führungsform ist zusätzlich zu dem Aufbau des Lastbetäti
gungsschaltkreises gemäß der zehnten Ausführungsform von
Fig. 12 ein NPN-Transistor 8 vorhanden, der einen siebten
Transistor darstellt und einen Stromspiegelschaltkreis 10
zusammen mit den NPN-Transistoren T1 und T2 bildet, welche
die ersten bzw. zweiten Transistoren darstellen, wobei ein
unterbrechender Steuerschaltkreis 40 vorgesehen ist, der
auf der Grundlage eines durch diesen NPN-Transistor T8
fließenden Stromes eine Entscheidung fällt, ob der Last
strom einen Überstromwert oberhalb eines bestimmten Wertes
erreicht hat oder nicht, um die Betätigung oder Erregung
der Last abhängig vom Entscheidungsergebnis zu unterbrechen
oder zu beginnen.
Wie in Fig. 13 gezeigt, sind im NPN-Transistor T8 des
sen Basis und Emitter mit den Basen und Emittern von NPN-
Transistoren T1 und T2 zusammengefaßt, während der Kollek
tor über eine Konstantstromquelle 42 in dem unterbrechenden
Steuerschaltkreis 40 mit dem Energieversorgungsanschluß 8
in Verbindung steht.
Was den unterbrechenden Steuerschaltkreis 40 betrifft,
so sind zusätzlich zu der genannten Konstantstromquelle 42
ein PNP-Transistor 21, dessen Basis mit einem Knoten zwi
schen der Konstantstromquelle 42 und dem NPN-Transistor 8
verbunden ist, dessen Emitter wiederum mit dem Energiever
sorgungsanschluß 8 und dessen Kollektor über einen Konden
sator C1 mit dem Energieversorgungsanschluß 9 verbunden
ist, eine Konstantstromquelle 44 parallel zum Kondensator
C1 und ein Schmitt-Trigger 46 vorhanden, der eine Spannung
(welche nachfolgend als "Kondensatorspannung" bezeichnet
wird) am Knoten zwischen Kondensator C1 und PNP-Transistor
T21 mit einer bestimmten Referenzspannung Vth vergleicht,
um, wenn die Kondensatorspannung unterhalb des Referenz
spannungswertes Vth liegt, ein Steuersignal (beispielsweise
ein hochpegeliges Steuersignal) auszugeben, um das Schalt
element SW1 in den Zustand EIN zu versetzen und um das
Schaltelement SW2 in den Zustand AUS zu versetzen und um
weiterhin, wenn die Kondensatorspannung die Referenzspan
nung Vth übersteigt, ein Steuersignal auszugeben
(beispielsweise ein niedrigpegeliges Steuersignal) um das
Schaltelement SW1 in den Zustand AUS zu bringen und um das
Schaltelement SW2 in den Zustand EIN zu bringen.
Die Konstantstromquelle 42 ist zum Einbringen eines
Stromes in die Kollektorseite des NPN-Transistors T8 vor
handen, wenn sie eine Energieversorgung vom Energieversor
gungsanschluß 8 empfängt, wohingegen eine weitere Konstant
stromquelle 44 zum Entladen der elektrischen Ladung im Kon
densator C1 über den PNP-Transistor T21 vorhanden ist.
Da die Eingangsspannung-Entscheidung seitens des
Schmitt-Triggers 46 in einem hysterese-artigen Zustand
durchgeführt wird, um zu verhindern, daß der Ausgang des
Schmitt-Triggers hin- und herspringt, wenn seine Eingangs
spannung (in diesem Falle die Kondensatorspannung) sich im
Nahbereich der Referenzspannung Vth ändert, macht dieser,
wenn er ein hochpegeliges Kontroll- oder Steuersignal aus
gibt eine Entscheidung, daß die Kondensatorspannung um ei
nen bestimmten Wert höher als die Referenzspannung Vth ist
oder nicht und bei Ausgabe eines niedrigpegligen Kontroll
signals erfolgt eine Entscheidung dahingehend, ob die Kon
densatorspannung eine Spannung erreicht hat oder nicht,
welche um einen bestimmten Wert niedriger als die Referenz
spannung Vth ist.
Der so aufgebaute unterbrechende Steuerschaltkreis 40
zeichnet sich dadurch aus, daß im Normalzustand mit einem
normalen Laststrom kei 14693 00070 552 001000280000000200012000285911458200040 0002010048433 00004 14574n Strom durch den NPN-Transistor T8
fließt, der den Stromspiegelschaltkreis 10 bildet und an
der Basis des PNP-Transistors T21 liegt die Energieversor
gungsspannung, die über den Energieversorgungsanschluß her
einkommt, so daß der PNP-Transistor T21 in den voll ausge
schalteten Zustand verfällt, so daß der Kondensator C1
nicht geladen wird.
Selbst wenn sich eine solche Ladung im Kondensator C1
gesammelt hat, wird die hierin enthaltende elektrische La
dung aufgrund des Entladevorganges durch die Konstantstrom
quelle 44 vollständig entladen und die dem Schmitt-Trigger
46 eingegebene Kondensatorspannung wird 0 V (erreicht das
elektrische Potential der Masse, mit welcher der Energie
versorgungsanschluß 9 verbunden ist).
Infolgedessen gibt der Schmitt-Trigger 46 das hochpege
lige Steuersignal aus, um das Schaltelement SW1 in den Zu
stand EIN zu bringen und um das Schaltelement SW2 in den
Zusand AUS zu bringen und der Konstantstromschaltkreis 30
liefert einen Konstantstrom an das Gate des Erkennungstran
sistors Ts, so daß ein Laststrom über den Ausgangstransi
stor To der Last 2 zugeführt wird.
Wenn in diesem Zustand der Laststrom anwächst und ein
Strom proportional zum Laststrom durch den Erkennungstran
sistor Ts und den NPN-Transistor T1 fließt, gelangt auch
ein Strom proportional zum Laststrom in den NPN-Transistor
T8. Zu diesem Zeitpunkt kommt der durch den NPN-Transistor
T8 fließende Strom von der Konstantstromquelle 42.
Wenn der Laststrom weiter anwächst, so daß eine Strom
zufuhr von der Konstantstromquelle 42 zum NPN-Transistor T8
nicht mehr möglich ist, fließt ein Vorwärtsstrom zwischen
Emitter und Basis des PNP-Transistors T21 und der NPN-Tran
sistor T8 empfängt Ströme sowohl von der Konstantstromquel
le 42 als auch dem PNP-Transistor T21.
Wenn der Basisstrom auf diese Weise durch den PNP-Tran
sistor T21 fließt, wird ein Strom, der durch Multiplizieren
dieses Basisstromes mit hFE erhalten wird vom Kollektor des
PNP-Transistors T21 dem Kondensators C1 zugeführt.
Da weiterhin die Konstantstromquelle 44, welche die an
gesammelte elektrische Ladung entlädt, mit dem Kondensator
C1 in Verbindung ist, wird, wenn der Kollektorstrom des
PNP-Transistors T21 kleiner als der von der Konstantstrom
quelle 44 ausgegebene Strom ist, keine elektrische Ladung
im Kondensator C1 aufgeladen.
Wenn jedoch der Laststrom weiter anwächst und der Kol
lektorstrom des PNP-Transistors T21 entsprechend anwächst,
um den Spannungswert zu übersteigen, welchen die Konstant
stromquelle 44 liefern kann, wird der Kondensator C1 durch
den Kollektorstrom gelangen, der vom PNP-Transistor T21 ge
liefert wird.
Im unterbrechenden Steuerschaltkreis 40 dieser Ausfüh
rungsform wird der Laststrom, der fließt, wenn der Kollek
torstrom des PNP-Transistors T21 den Stromwert übersteigt,
welchen die Konstantstromquelle 44 ausgeben kann und da
durch die Ladung im Kondensator C1 beginnt, als Überstrom-
Entscheidungswert festgesetzt. Zusätzlich wird dieser Über
strom-Entscheidungswert auf beispielsweise 5 A gesetzt, was
ein Wert niedriger als ein Stromgrenzwert (beispielsweise 8
A) ist, der vom Konstantstrom Ic der Konstantstromquelle 30
abhängt, den diesen an das Gate des Erkennungstransistors
Ts ausgibt.
Wenn weiterhin die Kondensatorspannung einen Spannungs
wert erreicht, der um einen bestimmten Wert höher als der
Referenzspannung Vth aufgrund des Ladens des Kondensators
C1 ist, ändert sich das vom Schmitt-Trigger 46 ausgegebene
Steuersignal vom hochpegeligen Zustand zum niedrigpegeligen
Zustand, so daß das Schaltelement SW1 in den Zustand AUS
verfällt, wohingegen das Schaltelement SW2 in den Zustand
EIN verfällt. Dies schaltet den Ausgangstransistor To so
fort ab, so daß die Zufuhr des Laststromes an die Last 2
unterbrochen wird.
Da der Zustand AUS des Ausgangstransistors To auf diese
Weise den Laststrom unterbricht, fließt kein Strom durch
die NPN-Transistoren T1, T2 und T8, so daß der PNP-Transi
stor T21 in den Zustand AUS gelangt. Das Ergebnis ist, daß
die im Kondensator C1 gespeicherte elektrische Ladung über
die Konstantstromquelle 44 entladen wird.
Wenn diese Entladung bewirkt, daß die Kondensatorspan
nung um einen bestimmten Wert niedriger als die Referenz
spannung Vth wird, nimmt das vom Schmitt-Trigger 46 ausge
gebene Steuersignal wieder den hohen Wert an, wodurch das
Schaltelement SW1 in den Zustand EIN versetzt wird und das
Schaltelement SW2 in den Zustand AUS versetzt wird, um die
Stromzufuhr zur Last 2 wieder aufzunehmen.
In dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß dieser Ausfüh
rungsform gemäß obiger Beschreibung werden, wenn der Last
strom den Überstrom-Entscheidungswert überschreitet, die
Zustände EIN/AUS der Schaltelemente SW1 und SW2 nach Ver
streichen einer bestimmten Verzögerungszeit abhängig von
der Zeit invertiert, welche zum Laden des Kondensators C1
zum Abschalten des Ausgangstransistors To zur Unterbrechung
der Stromzufuhr zur Last 2 notwendig ist. Bei einem Unter
brechen des Stromzufuhrs zur Last 2 werden die Schaltzu
stände EIN/AUS der Schaltelemente SW1 und SW2 wiederum nach
Verstreichen einer bestimmten Zeit abhängig von der Zeit
invertiert, die zum Entladen des Kondensators C1 notwendig
ist, um den Ausgangstransistor To wieder einzuschalten, so
daß die Stromzufuhr zur Last 2 wieder aufgenommen wird. So
mit wird beim Fließen eines Überstromes durch die Last 2
der Ausgangstransistor To wiederholt ein- und ausgeschal
tet, so daß der Energieverlust verringert wird, der auf
grund eines Fließens des Überstroms durch den Ausgangstran
sistor To auftritt.
Da der Ausgangstransitor To so ausgelegt ist, daß er
nicht abgeschaltet wird, wenn eine Entscheidung dahingehend
erfolgt, daß ein Überstrom vorliegt (mit anderen Worten zu
dem Zeitpunkt ab, zu dem die Ladung des Kondensators C1 be
ginnt) bis nicht eine bestimmte Zeitdauer zum Laden des
Kondensators C1 verstrichen ist, ist es möglich, zu vermei
den, daß ein zu Betriebsbeginn durch die Last 2 fließender
Stoßstrom als Überstrom in fehlerhafter Weise erkannt wird
und dann der Ausgangstransistor To fehlerhafterweise abge
schaltet wird. In dieser Ausführungsform wird der Kondensa
tor C1 dafür verwendet, eine derartig Verzögerungszeitfunk
tion als Verzögerungsvorrichtung im Sinne der vorliegenden
Erfindung festzusetzen.
Da weiterhin in dieser Ausführungsform eine Verzöge
rungszeit zwischen der Entscheidung hinsichtlich eines
Überstroms und dem Abschalten des Ausgangstransistors To
festgesetzt wird, zieht beispielsweise, wenn die Last 2
aufgrund eines Kurzschlusses durchbricht, obgleich ein ho
her Strom durch den Ausgangstransistor To fließt, der NPN-
Transistor T2, der den Stromspiegelschaltkreis 10 bildet,
einen Strom vom Gate des Ausgangstransistors To, so daß der
Laststrom unter einen bestimmten Wert begrenzt wird, was
eine Beschädigung oder einen Durchbruch des Ausgangstransi
stors To aufgrund des Laststromes vermeidet.
Fig. 14 ist ein elektrisches Schaltbild, welches einen
Lastbetätigungsschaltkreis gemäß einer zwölften Ausfüh
rungsform der Erfindung zeigt.
Der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der zwölften Au
führungsform weist zusätzlich zu dem Lastbetätigungsschalt
kreis gemäß der elften Ausführungform von Fig. 13 einen Wi
derstand A auf, der zwischen die miteinander verbundenen
Steueranschlüsse (Basen) der NPN-Transistoren T1, T2 und
T8, welche den Stromspiegelschaltkreis 10 bilden und die
negative Energieversorgungsleitung geschaltet ist, sowie
weiterhin einen Widerstand B, der zwischen den Steueran
schluß (Gate) des Ausgangstransistors To und die negative
Energieversorgungsleitung geschaltet ist, (mit anderen Wor
ten parallel zum NPN-Transistor T2 des Stromspiegelschalt
kreises 10).
Der Widerstand A wirkt als Vorspannvorrichtung und
dient zum Herstellen eines sehr kleinen Stromflusses von
den Basen der NPN-Transistoren T1, T2 und T8, welche den
Stromspiegelschaltkreis 10 bilden zu der negativen Energie
versorgungsleitung, so daß die Basisspannung eines jeden
der Transistoren T1, T2 und T8 beibehalten wird um eine be
stimmte elektrische Potentialdifferenz bezüglich der nega
tiven Energieversorgungsleitung auch dann aufrecht zu er
halten, wenn das elektrische Potential auf der negativen
Energieversorgungsleitung schwankt.
Der Widerstand B wirkt auch als Vorspannungsvorrichtung
und bewirkt den Fluß eines Stromes durch die Diode D, wel
che als Spannungsabfallvorrichtung 20 dient, zur Gateseite
des Ausgangstransistors To bzw. zur negativen Energiever
sorgungsleitung über einen Strompfad, der den Stromspiegel
schaltkreis 10 umgeht, wodurch sichergestellt wird, daß ein
Strom zu der Diode D bei einem Abfall der Energieversor
gungsspannung fließt, so daß wiederum das elektrische Po
tential am Gate des Ausgangstransistors To auf einen kon
stanten Wert entsprechend dem elektrischen Gate-Potential
des Erkennungstransistors Ts beibehalten wird.
Bei dem Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der zwölften
Ausführungsform ist es somit möglich, zu verhindern, daß
die Laststrom-Beschränkungsarbeitsweise des NPN-Transistors
T2 unkorrekt durchgeführt wird, da die Arbeitsweise des
Stromspiegelschaltkreises 10 unstabil wird
(beispielsweise), oder wenn das elektrische Potential an
der negativen Energieversorgungsseite schwankt, wenn der
Laststrom ansteigt oder dergleichen. Zusätzlich ist es mög
lich, zu verhindern, daß der Laststrom-Begrenzungsvorgang
unkorrekt durchgeführt wird, wenn kein Strom durch die Di
ode D beim Abfall der Energieversorgungsspannung fließt,
wodurch eine unstabile Gatespannung am Ausgangstransistor
To bewirkt werden würde. Im Ergebnis kann der Lastbetäti
gungsschaltkreis dieser Ausführungsform im Vergleich zum
Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der elften Ausführungsform
den Laststrom noch stabiler einschränken oder begrenzen.
Die Widerstände A und B wirken als eine Vorspannvor
richtung; sie sind jedoch nicht auf den Lastbetätigungs
schaltkreis gemäß der elften Ausführungsform von Fig. 13
beschränkt, sondern auch bei den oben beschriebenen Lastbe
tätigungsschaltkreisen gemäß den ersten bis neunten Ausfüh
rungsformen anwendbar und zeigen dort gleiche oder ähnliche
Wirkungsweisen. Zusätzlich ist es möglich, nur einen der
Widerstände A und/oder B zu verwenden. Weiterhin ist es
auch vorteilhaft, da diese Widerstände A und B dazu dienen,
einen sehr kleinen Stromfluß zur Stabilisierung des elek
trischen Basispotentiales des NPN-Transistors T2 oder des
elektrischen Gate-Potentials des Ausgangstransistors To zu
erzielen, anstelle eines jeden der Widerstände A und B ei
nen Konstantstromschaltkreis zu verwenden.
Verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfin
dung wurden exemplarisch in der voranstehenden Beschreibung
erläutert; es versteht sich jedoch, daß die vorliegende Er
findung nicht auf diese beschriebenen Ausführungsformen be
schränkt ist, sondern daß es vielmehr beabsichtigt ist,
sämtliche Änderungen, Modifikationen und Abwandlungen mit
abzudecken, welche sich aus dem Umfang der Erfindung gemäß
obiger Beschreibung, der beigefügten Zeichnung und der noch
folgenden Ansprüche ergeben.
Beispielsweise wurde in der obigen Beschreibung von be
vorzugten Ausführungsformen ein MOS-Transistor sowohl für
den Ausgangstransistor To als auch den Erkennungstransistor
Ts verwendet; jeder dieser Transistoren To bzw. Ts kann
auch als bipolarer Transistor ausgelegt werden. Genauer ge
sagt, wenn beispielsweise der Lastbetätigungsschaltkreis
vom niedrigseitigen Typ gemäß Fig. 3 ist, können der Aus
gangstransistor To und der Erkennungstransistor Ts auch in
Form eines NPN-Bipolartransistors anstelle eines N-Kanal
MOS-Transistors ausgelegt sein. Wenn darüber hinaus der
Lastbetätigungsschaltkreis vom hochseitigen Typ gemäß Fig.
4 ist, können der Ausgangstransistor To und der Erkennungs
transistor Ts auch als PNP-Bipolartransistor anstelle eines
P-Kanal MOS-Transistors ausgelegt sein.
In der voranstehenden Beschreibung befaßte sich jede
der vierten bis zwölften Ausführungsformen mit einem Bei
spiel eines niedrigseitigen Lastbetätigungsschaltkreises,
in welchem der Lastbetätigungsschaltkreis gemäß der ersten
Ausführungsform von Fig. 3 als Basisschaltkreis verwendet
wird; der Konstantstromschaltkreis 30, der Spannungsbegren
zungsschaltkreis, der die Energieversorgung unterbrechende
Steuerschaltkreis 40 und andere Schaltkreiselemente oder -
teile, welche unter Bezug auf die vierten bis zwölften Aus
führungsformen beschrieben wurden, sind ebenfalls auf Last
betätigungsschaltkreise abweichend von der ersten Ausfüh
rungsform anwendbar, beispielsweise für hochseitige Lastbe
tätigungsschaltkreise.
Beschrieben wurde ein Lastbetätigungsschaltkreis, der
in der Lage ist, den Laststrom für eine Last unterhalb ei
nes bestimmten Wertes mit hoher Genauigkeit festzusetzen
oder einzuregeln. In dem Lastbetätigungsschaltkreis ist ein
Serienschaltkreis bestehend aus einem Erkennungstransistor
und einem NPN-Transistor parallel mit einem Ausgangstransi
stor zur Zufuhr des Laststromes an die Last verbunden, wo
bei eine Diode zwischen die Gates des Ausgangstransistors
und des Erkennungstransistors gesetzt ist, so daß ein Span
nungsabfall gleich einem Spannungsabfall im NPN-Transistor
erzeugt wird. Zusätzlich ist ein Konstantstromschaltkreis
zur Zufuhr eines Konstantstromes mit dem Gate des Erken
nungstransistors verbunden und ein weiterer Transistor zur
Bildung eines Stromspiegelschaltkreises zusammen mit dem
NPN-Transistor ist mit dem Gate des Ausgangstransistors
verbunden. Dieser Schaltkreisaufbau verhindert, daß ein
Grenzwert des Laststromes auf Grund von Ungleichförmigkei
ten von Schaltkreiselementen oder dergleichen schwankt, so
daß eine hochgenaue Laststrombegrenzung oder -beschränkung
möglich wird.
Claims (18)
1. Ein Lastbetätigungsschaltkreis mit:
einem Ausgangstransistor zur Zufuhr eines Laststro mes an eine Last;
einem Erkennungstransistor mit einem Steueranschluß, der elektrisch mit einem Steueranschluß des Ausgangstran sistors verbunden ist, um einen Stromfluß proportional zum Laststrom zu erzeugen, der durch den Ausgangstransi stor fließt;
einer Laststrom-Begrenzungsvorrichtung zum Begrenzen des Laststromes durch den Ausgangstransistor auf einen bestimmten Wert auf der Grundlage eines Stromflusses durch den Erkennungstransistor; und
einem Konstantstromschaltkreis zur Zufuhr eines Kon stantstromes als Steuersignal zur Betätigung der Last an den Steueranschluß des Erkennungstransistors.
einem Ausgangstransistor zur Zufuhr eines Laststro mes an eine Last;
einem Erkennungstransistor mit einem Steueranschluß, der elektrisch mit einem Steueranschluß des Ausgangstran sistors verbunden ist, um einen Stromfluß proportional zum Laststrom zu erzeugen, der durch den Ausgangstransi stor fließt;
einer Laststrom-Begrenzungsvorrichtung zum Begrenzen des Laststromes durch den Ausgangstransistor auf einen bestimmten Wert auf der Grundlage eines Stromflusses durch den Erkennungstransistor; und
einem Konstantstromschaltkreis zur Zufuhr eines Kon stantstromes als Steuersignal zur Betätigung der Last an den Steueranschluß des Erkennungstransistors.
2. Ein Lastbetätigungsschaltkreis mit:
einem Ausgangstransistor zur Zufuhr eines Laststro mes an eine Last;
einem Erkennungstransistor zum Erkennen des durch den Ausgangstransistor fließenden Laststromes;
einem ersten Transistor, der in Serie mit dem Erken nungstransistor geschaltet ist und zusammen mit dem Er kennungstransistor parallel zu dem Ausgangstransistor ge schaltet ist, so daß ein Strom proportional zum Laststrom durch den Ausgangstransistor fließt; und
einem zweiten Transistor zum Bilden eines Stromspie gelschaltkreises in Verbindung mit dem ersten Transistor, wobei
Steueranschlüsse des Ausgangstransistors und des Er kennungstransistors elektrisch miteinander so verbunden sind, daß der Ausgangstransistor und der Erkennungstran sistor ungefähr gleichzeitig in Antwort auf ein Steuersi gnal zur Betätigung der Last betrieben werden, wobei ein Spannungspegel am Steueranschluß des Ausgangstransistors durch einen Strom geändert wird, der durch den zweiten Transistor fließt, um den Laststrom auf einen bestimmten Wert zu begrenzen, wobei der Schaltkreis weiterhin auf weist:
eine Spannungsabfallvorrichtung, welche zwischen die Steueranschlüsse des Ausgangstransistors und des Erken nungstransistors geschaltet ist, um einen Spannungsabfall zu erzeugen, der im wesentlichen gleich einem Spannungs abfall ist, der sich in dem ersten Transistor ergibt, wenn ein Strom proportional zum Laststrom durch den Er kennungstransistor fließt, so daß eine im wesentlichen vollständige Übereinstimmung der Betriebspunkte von Aus gangstransistor und Erkennungstransistor hergestellt wird; und
einen Konstantstromschaltkreis zum Liefern eines Konstantstromes als besagtes Steuersignal an den Steuer anschluß des Erkennungstransistors.
einem Ausgangstransistor zur Zufuhr eines Laststro mes an eine Last;
einem Erkennungstransistor zum Erkennen des durch den Ausgangstransistor fließenden Laststromes;
einem ersten Transistor, der in Serie mit dem Erken nungstransistor geschaltet ist und zusammen mit dem Er kennungstransistor parallel zu dem Ausgangstransistor ge schaltet ist, so daß ein Strom proportional zum Laststrom durch den Ausgangstransistor fließt; und
einem zweiten Transistor zum Bilden eines Stromspie gelschaltkreises in Verbindung mit dem ersten Transistor, wobei
Steueranschlüsse des Ausgangstransistors und des Er kennungstransistors elektrisch miteinander so verbunden sind, daß der Ausgangstransistor und der Erkennungstran sistor ungefähr gleichzeitig in Antwort auf ein Steuersi gnal zur Betätigung der Last betrieben werden, wobei ein Spannungspegel am Steueranschluß des Ausgangstransistors durch einen Strom geändert wird, der durch den zweiten Transistor fließt, um den Laststrom auf einen bestimmten Wert zu begrenzen, wobei der Schaltkreis weiterhin auf weist:
eine Spannungsabfallvorrichtung, welche zwischen die Steueranschlüsse des Ausgangstransistors und des Erken nungstransistors geschaltet ist, um einen Spannungsabfall zu erzeugen, der im wesentlichen gleich einem Spannungs abfall ist, der sich in dem ersten Transistor ergibt, wenn ein Strom proportional zum Laststrom durch den Er kennungstransistor fließt, so daß eine im wesentlichen vollständige Übereinstimmung der Betriebspunkte von Aus gangstransistor und Erkennungstransistor hergestellt wird; und
einen Konstantstromschaltkreis zum Liefern eines Konstantstromes als besagtes Steuersignal an den Steuer anschluß des Erkennungstransistors.
3. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 2, wobei
der Ausgangstransistor und der Erkennungstransistor aus
MOS-Transistoren gebildet sind, deren Drains miteinander
verbunden sind und deren Gates die Steueranschlüsse bil
den, welche miteinander in einem Zustand verbunden sind,
in welchem die Spannungsabfallvorrichtung zwischenge
schaltet ist.
4. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 3, wobei
der MOS-Transistor, der sowohl den Ausgangstransistor als
auch den Erkennungstransistor bildet, vom N-Kanal-Typ
ist, wobei der Konstantstromschaltkreis den Konstantstrom
zu der Gateseite des Erkennungstransistors liefert, wel
che den Steueranschluß hiervon bildet und wobei der zwei
te Transistor den Konstantstrom aufnimmt, der von dem
Konstantstromschaltkreis über die Spannungsabfallvorrich
tung an das Gate des Ausgangstransistors geliefert wird,
welches den Steueranschluß hiervon bildet.
5. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 3, wei
terhin mit einer Entladevorrichtung zum Durchführen eines
Entladevorganges seitens des Gates des Ausgangstransi
stors, wenn der Ausgangstransistor durch Unterbrechen der
Zufuhr des Konstantstromes von dem Konstantstromschalt
kreis abgeschaltet wird.
6. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 2, wobei
der erste Transistor und der zweite Transistor aus bipo
laren Transistoren gebildet sind, deren Basen gemeinsam
zusammengefaßt sind und deren Emitter gemeinsam zusammen
gefaßt sind, wobei ein Kollektor des bipolaren Transi
stors, der den ersten Transistor bildet mit dem Erken
nungstransistor verbunden ist und weiterhin mit den ge
meinsam verbundenen Basen verbunden ist, wohingegen ein
Kollektor des bipolaren Transistors, der den zweiten
Transistor bildet, mit dem Steueranschluß des Ausgangs
transistors verbunden ist.
7. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 6, wobei
die Spannungsabfallvorrichtung ein Halbleiterelement ist,
welches eine Vorwärtsspannung mittels eines PN-Überganges
erzeugt.
8. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 2, wobei
der erste Transistor und der zweite Transistor mit MOS-
Transistoren gebildet sind, deren Gates gemeinsam verbun
den sind und deren Sources gemeinsam verbunden sind, wo
bei eine Drain des MOS-Transistors, der den ersten Tran
sistor bildet, mit dem Erkennungstransistor und weiterhin
mit den gemeinsam verbundenen Gates verbunden ist, wäh
rend eine Drain des MOS-Transistors, der den zweiten
Transistor bildet, mit dem Steueranschluß des Ausgangs
transistors verbunden ist.
9. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 8, wobei
die Spannungsabfallvorrichtung aus einem MOS-Transistor
gebildet ist, der dafür ausgelegt ist, einen Spannungsab
fall über eine Gate/Source-Spannung hiervon zu erzeugen.
10. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 2, wo
bei der Konstantstromschaltkreis einen dritten Transistor
und einen vierten Transistor zur Bildung eines Stromspie
gelschaltkreises und einer Konstantstromquelle zusammen
mit dem dritten Transistor aufweist, geschaltet zwischen
positive und negative Energieversorgungsleitungen zur
Herstellung eines Konstantstromflusses durch den dritten
Transistor, wobei der vierte Transistor mit dem Steueran
schluß des Erkennungstransistors verbunden ist, um einen
Konstantstrom zu liefern, der proportional zu dem Strom
fluß durch den dritten Transistor ist, wobei der Kon
stantstrom durch den vierten Transistor zu dem Steueran
schluß des Erkennungstransistors erfolgt.
11. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 10, wo
bei der dritte Transistor und der vierte Transistor aus
bipolaren Transistoren gebildet sind, deren Basen gemein
sam zusammengefaßt sind und deren Emitter gemeinsam zu
sammengefaßt sind, wobei ein Kollektor des bipolaren
Transistors, der den dritten Transistor bildet, mit der
Konstantstromquelle verbunden ist und weiterhin mit den
gemeinsam zusammengefaßten Basen verbunden ist, wohinge
gen ein Kollektor des bipolaren Transistors, der den
vierten Transistor bildet, mit dem Steueranschluß des Er
kennungstransistors verbunden ist.
12. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 11, wo
bei der Konstantstromschaltkreis einen fünften Transistor
in Form eines bipolaren Transistors identisch zum vierten
Transistor beinhaltet, wobei eine Basis des fünften Tran
sistors mit dem Kollektor des vierten Transistors verbun
den ist, der Emitter hiervon mit dem Emitter des vierten
Transistors und ein Kollektor hiervon mit der Energiever
sorgungsleitung der Konstantstromquelle auf der gegen
überliegenden Seite des dritten Transistors verbunden
ist, wobei weiterhin ein sechster Transistor in Form ei
nes bipolaren Transistors vorgesehen ist, der identisch
zum vierten Transistor ist, wobei ein Emitter des sech
sten Transistors mit dem Kollektor des vierten Transi
stors, eine Basis hiervon mit dem Kollektor des fünften
Transistors und ein Kollektor hiervon mit der Basis des
Erkennungstransistors verbunden ist, wobei ein Konstant
strom proportional zu einem durch den sechsten Transistor
zum dritten Transistor laufenden Stromes dem Steueran
schluß des Erkennungstransistors zugeführt wird, um
Stromschwankungen auf Grund des Early-Effekts im vierten
Transistor zu vermeiden.
13. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 11, wo
bei in dem Konstantstromschaltkreis derjenige bipolare
Transistor, dessen Kollektor mit dem Steueranschluß des
Erkennungstransistors verbunden ist, einen zweiten Kol
lektor aufweist, der mit dem Steueranschluß des Ausgangs
transistors verbunden ist, wobei ein Konstantstrom direkt
durch den zweiten Kollektor dem Steueranschluß des Aus
gangstransistors zugeführt wird.
14. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 2, wei
terhin mit einer Begrenzungsvorrichtung zum Halten einer
Spannung am Steueranschluß des Ausgangstransistors auf
einem Spannungswert unterhalb eines bestimmten Wertes.
15. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 2, wei
terhin mit:
einem siebten Transistor zur Bildung eines Strom spiegelschaltkreises zusammen mit dem ersten und dem zweiten Transistor;
einem unterbrechenden Steuerschaltkreis zum Abschal ten des Ausgangstransistors und des Erkennungstransistors wenn auf der Grundlage eines Stromflusses durch den sieb ten Transistor erkannt wird, daß der Laststrom einen Überstrom oberhalb eines bestimmten Wertes erreicht und weiterhin zum Einschalten des Ausgangstransistors und des Erkennungstransistors, wenn danach erkannt wird, daß der Laststrom den Überstromwert verlassen hat.
einem siebten Transistor zur Bildung eines Strom spiegelschaltkreises zusammen mit dem ersten und dem zweiten Transistor;
einem unterbrechenden Steuerschaltkreis zum Abschal ten des Ausgangstransistors und des Erkennungstransistors wenn auf der Grundlage eines Stromflusses durch den sieb ten Transistor erkannt wird, daß der Laststrom einen Überstrom oberhalb eines bestimmten Wertes erreicht und weiterhin zum Einschalten des Ausgangstransistors und des Erkennungstransistors, wenn danach erkannt wird, daß der Laststrom den Überstromwert verlassen hat.
16. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 15, wo
bei der unterbrechende Steuerschaltkreis eine Verzöge
rungsvorrichtung beinhaltet zum Abschalten des Ausgangs
transistors und des Erkennungstransistors nach dem Ver
streichen einer bestimmten Zeitdauer vom Erkennen des
Überstromes an.
17. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 2, wei
terhin mit einer Vorspannungsvorrichtung zwischen dem
Steueranschluß des Ausgangstransistors und einem Aus
gangsanschluß hiervon zum Bilden eines Strompfades, der
den zweiten Transistor übergeht, um den Betrieb des Aus
gangstransistors zu stabilisieren.
18. Lastbetätigungsschaltkreis nach Anspruch 2, wei
terhin mit einer Vorspannungsvorrichtung zwischen einem
Steueranschluß des zweiten Transistors und einer Energie
versorgungsleitung, die mit einem Ausgangsanschluß des
zweiten Transistors verbunden ist, um einen Strompfad zur
Stabilisierung des Betriebs des zweiten Transistors zu
bilden.
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