DE1168962B - Schaltungsanordnung zur Vermeidung einer UEberlastung eines Schalttransistors - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/18

Nummer: 1 168 962

Aktenzeichen: S 64694 VIII a / 21 al

Anmeldetag: 1. September 1959

Auslegetag: 30. April 1964

In der Fernmeldetechnik zeigen sich in neuerer Zeit in zunehmendem Maße Bestrebungen, mechanische Kontakte durch steuerbare Halbleiter, insbesondere durch Schalttransistoren, zu ersetzen. Unter Schalttransistoren sind Transistoren zu verstehen, welche in der Weise betrieben werden, daß die in das Ausgangskennlinienfeld eines solchen Schalttransistors eingezeichnete Belastungskennlinie, im allgemeinen also die durch einen Lastwiderstand gegebene Widerstandsgerade, bis auf kurze Endabschnitte innerhalb der Hyperbel der maximal zulässigen Verlustleistung verläuft. Die beiden Arbeitspunkte des Schalttransistors liegen dabei auf den beiden Endabschnitten der Belastungskennlinie im Bereich zulässiger Verlustleistung, nämlich einmal im Bereich hohen Spannungsabfalls, aber praktisch vernachlässigbaren Stromflusses (»Aus «-Zustand) und das andere Mal im Bereich hohen Stromflusses bei minimalem Spannungsabfall (»Ein«-Zustand). Der zwischen den beiden Arbeitspunkten liegende Bereich unzulässiger Verlustleistung wird beim Umschalten von dem einen in den anderen Betriebszustand so schnell durchlaufen, daß hierbei noch keine unzulässig hohe Erwärmung des Schalttransistors hervorgerufen wird.

Der dem »Ein«-Zustand des Schalttransistors entsprechende Arbeitspunkt liegt im Sättigungsbereich des Ausgangskennlinienfeldes. Unter Sättigung des Schalttransistors versteht man den Zustand, daß bei hinreichend großem Basisstrom der Kollektorstrom in weiten Grenzen lediglich durch die Werte der Speisespannung und des Kollektorwiderstandes bestimmt wird, von der Größe des Basisstroms jedoch weitgehend unabhängig ist. Im Kollektorkennlinienfeld ist dies derjenige Bereich, in welchem die einzelnen Kennlinien konstanten Basisstromes miteinander zusammenfallen. In diesem Bereich ist der am Transistor auftretende Spannungsabfall sehr gering. Dies bedeutet, daß der größte Teil der Speisespannung am Lastwiderstand abfällt. Nachdem auf der anderen Seite der Kollektorstrom sehr groß ist, ist auch die an den Lastwiderstand abgegebene Schaltleistung sehr groß, während die im Schalttransistor auftretende Verlustleistung wesentlich kleiner ist und insbesondere unterhalb der Grenze der maximal zulässigen Verlustleistung verbleibt.

Diese Grenze kann jedoch überschritten werden, wenn der im Ausgangskreis des Schalttransistors angeordnete Lastwiderstand zu klein wird, so daß ein zu großer Teil der Speisespannung am Transistor abfällt. Ein derartiger hoher Spannungsabfall bei gleichzeitig hohem Kollektorstrom kann durch einen Schaltungsanordnung zur Vermeidung einer
Überlastung eines Schalttransistors

Anmelder:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,
Berlin und München,
München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Peter Gerke,
Dr.-Ing. Hans Baur, München

teilweisen oder völligen Kurzschluß des Lastwiderstandes hervorgerufen werden oder auch durch das Auftreten eines Spannungsschlusses am Ausgang des Schalttransistors. Bei einer solchen Überlastung würde der Transistor sehr schnell zerstört werden.

Es ist nun bereits bekannt, einem Schalttransistor einen besonderen Schutzwiderstand vorzuschalten, welcher im Fall eines Kurzschlusses des eigentlichen Verbraucherwiderstandes den Transistorstrom aufeinen noch zulässigen Maximalwert begrenzt und dadurch eine Überlastung des Schalttransistors verhindert. In einer solchen Schaltungsanordnung beträgt jedoch die an den Verbraucher abgebbare Schaltleistung maximal nur ein Viertel der von dem Schalttransistor insgesamt abgebbaren Schaltleistung. Der Schaltwirkungsgrad, als welcher hier das Verhältnis von an den Verbraucher abgegebener Leistung zur Gesamtleistung verstanden werden soll, besitzt im günstigsten Fall, nämlich bei maximaler an den Verbraucher abgegebener Leistung, den Wert 0,5. Des weiteren liegt an dem Verbraucherwiderstand nicht die volle Speisespannung, sondern nur eine Teilspannung, die dem Einfluß nicht nur der ohnehin vorhandenen Batterie- und Transistortoleranzen, sondern auch noch der Toleranzen der Teilwiderstände unterliegt. Schließlich muß der zur Steuerung des Schalttransistors erforderliche Basisstrom so groß gewählt werden, daß auch bei einem Kurzschluß des Verbraucherwiderstandes der eine Arbeitspunkt des Schalttransistors außerhalb der Hyperbel der maximal zulässigen Verlustleistung verbleibt.

Die Erfindung betrifft nun eine Schaltungsanordnung zur Vermeidung einer Überlastung eines Schalttransistors, welche gegenüber einer Schaltungsanordnung der soeben erwähnten Art wesentliche Vorteile aufweist. Die erfindungsgemäße Schaltungs-

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anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einem Schutzschalter und einem Kondensator bestehende Parallelschaltung in Serie zu dem Schalttransistor und dem Verbraucherwiderstand angeordnet ist, wobei der Steuereingang des Schutzschalters an den Ausgang einer Prüfschaltung angeschlossen ist, die eingangsseitig mit der der Parallelschaltung abgewandten Ausgangsklemme des Schalttransistors verbunden ist und die den Schutzschalter nur so lange leitend macht, wie an dem Schalttransistor nach seiner Entriegelung ein dem Sättigungszustand entsprechender Spannungsabfall auftritt.

Als Schutzschalter können geeignete mechanische oder elektronische Schalter bekannter Art verwendet werden. Vorzugsweise wird hierfür wegen seiner hohen Schaltgeschwindigkeit ein weiterer Transistor verwendet, der damit als Schutztransistor für den gegen eine Überlastung zu schützenden Schalttransistor dient.

Die Prüfschaltung kann gemäß weiterer Erfindung einen Transistor aufweisen, dessen eine Vergleichsspannungsquelle enthaltender Eingangskreise an die Ausgangsklemme des Schalttransistors derart angeschlossen ist, daß er nur durch das bei Vorliegen des Sättigungszustandes des Schalttransistors an dieser Ausgangsklemme auftretende Potential aus seinem Ruhezustand in den Arbeitszustand gebracht wird und durch die hierdurch an seinem Ausgang auftretende Potentialänderung an dem Ausgang der Prüfschaltung ein solches Potential erzeugt, daß der Schutztransistor in den leitenden Zustand gesteuert wird.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung liegt darin, daß für eine Mehrzahl von Schalttransistoren, von denen jeweils nur einer aus seinem Ruhezustand in den Betriebszustand gesteuert werden kann, nur ein Schutzschalter und eine Prüfschaltung vorgesehen sind, deren Eingang jeweils über Entkoppelrichtleiter mit den einzelnen Ausgangsklemmen der Schalttransistoren verbunden ist.

An Hand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Erfindung nunmehr näher erläutert.

Aus Fig. 1 wird der grundsätzliche Aufbau der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ersichtlich. In der hier dargestellten Schaltung ist einem Verbraucherwiderstand R ein Schalttransistor T1 vorgeschaltet, welcher in Abhängigkeit von dem Strom, welcher an dem an seine Basiselektrode angeschlossenen Steuereingang B fließt, einen geschlossenen oder einen geöffneten Kontakt in dem Speisestromkreis für den Verbraucherwiderstand R darstellt. In Serie zu dem Verbraucherwiderstand R und dem Schalttransistor Π ist ein Schalter S angeordnet, welcher in noch zu beschreibender Weise als Schutzschalter für den Schalttransistor T1 dient. Die der Serienschaltung des Verbraucherwiderstandes R und des Schalttransistors Tl abgewandte Klemme des Schutzschalters S ist mit der Speisespannungsquelle U_B verbunden. Parallel zu dem Schutzschalter S ist ein Kondensator C angeordnet.

Weiterhin ist eine hier nur als Blockschaltbild dargestellte Prüfschaltung P vorgesehen, die eingangsseitig mit derjenigen Ausgangsklemme A des Schalttransistors T1 verbunden ist, welche der den Schutzschalter S und den Kondensator C enthaltenden Parallelschaltung abgewandt ist, während der Ausgang der Prüfschaltung P an den Steuereingang des Schutzschalters 5 angeschlossen ist. Diese Prüfschaltung P steuert den Schutzschalter S nur dann in den leitenden Zustand, wenn an der Ausgangsklemme A etwa die volle Speisespannung U₈ liegt. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nach Fig. 1 arbeitet in der im folgenden beschriebenen Weise. Wird der Schalttransistor Π von dem Steuereingang B her leitend gemacht, so fließt zunächst ein Einschaltstrom von der Speisespannungsquelle U_B

ίο über den Kondensator C und die Emitter-Kollektor-Strecke des Schalttransistors T1 zum Verbraucherwiderstand R.

Es sei zunächst angenommen, daß im Bereich des Verbraucherwiderstandes R Störungen in Form eines Erdschlusses oder eines teilweisen oder völligen Kurzschlusses des Verbraucherwiderstandes R nicht auftreten. Da der Kondensator C im Ruhezustand entladen ist und an dem Schalttransistor 7*1 ein nur minimaler Spannungsabfall auftritt, gelangt in diesem Fall die Ausgangsklemme A unmittelbar nach dem Einschalten des Schalttransistors 7*1 auf ein praktisch der vollen Speisespannung U₈ entsprechendes Potential. Über die Prüfschaltung P wird daher der Schutzschalter 5 in den leitenden Zustand gesteuert, so daß der Strom nunmehr über diesen Schutzschalter S verläuft und dadurch das anfangs nur kurzzeitig vorhandene, der Speisespannung U_B entsprechende Potential nunmehr ständig an der Ausgangsklemme A auftritt.

Wenn dagegen im Bereich des Verbraucherwiderstandes R eine Störung in Form eines Erdschlusses oder eines teilweisen oder völligen Kurzschlusses des Verbraucherwiderstandes R auftritt, so hat dies zur Folge, daß die Ausgangsklemme A nach dem Einschalten des Schalttransistors T1 beim Fließen eines über den Kondensator C verlaufenden Einschaltstromes nicht mehr auf ein der vollen Speisespannung U₈ entsprechendes Potential gelangt. Dies bedeutet, daß nunmehr ein größerer Teil der Speisespannung an dem Schalttransistor Tl abfällt, so daß dieser Transistor nicht in den Sättigungszustand gelangt und der dem »Ein«-Zustand entsprechende Arbeitspunkt innerhalb der Hyperbel maximal zulässiger Verlustleistung zu liegen kommt. Es tritt also eine Überlastung des Schalttransistors Tl auf. Diese zunächst für die Zeit des Fließens eines über den Kondensator C verlaufenden Einschaltstromes andauernde Überlastung ist jedoch noch kurz genug, um eine Zerstörung des Schalttransistors Tl zu vermeiden.

An der Ausgangsklemme A liegt, wie bereits ausgeführt wurde, ein Potential, welches von dem der vollen Speisespannung U₈ entsprechenden Potential abweicht. Über die Prüfschaltung P wird daher der Schutzschalter S im Sperrzustand gehalten, so daß über diesen Schutzschalter kein Strom fließen kann. Im Fall einer Störung der oben beschriebenen Art fließt also über den Schalttransistor Γ1 insgesamt nur der über den Kondensator C verlaufende Einschaltstrom. Dieser Einschaltstrom wird durch die hiermit verbundene Aufladung des Kondensators C von selbst begrenzt und ist hinreichend klein, um den Schalttransistor Tl nicht zu zerstören.

In entsprechender Weise arbeitet die erfindungsgemäße Schaltung auch dann, wenn eine Störung in Form eines Erdschlusses an der Ausgangsklemme A oder eines teilweisen oder völligen Kurzschlusses des Verbraucherwiderstandes R nicht schon vor dem Einschalten des Schalttransistors Tl, sondern erst

während des Betriebes auftritt. In diesem Fall wird der Schutzschalter S über die Prüfschaltung P praktisch trägheitslos gesperrt, so daß eine Überlastung des Schalttransistors T1 ebenfalls vermieden wird.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist die maximal an den Verbraucherwiderstand abgebbare Leistung nahezu gleich der von der Speisespannungsquelle abgegebenen Gesamtleistung; der Schaltwirkungsgrad hat damit angenähert den Wert 1.

diesen Widerstand Rc fließt im übrigen auch ein kleiner Strom über den Schalttransistor Tl zum Verbraucherwiderstand R. Dieser Strom ist jedoch so klein, daß er auch beim Auftreten eines Fehlers der oben beschriebenen Art im Bereich des Verbraucherwiderstandes R eine Zerstörung des Schalttransistors Tl mit Sicherheit nicht bewirken kann.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist in F i g. 3 darge-

An dem Verbraucherwiderstand liegt nunmehr — ab- ίο stellt. In dieser Schaltungsanordnung wird der

gesehen von dem Spannungsabfall an dem Schutz- Schutztransistor T 2 in Emitterschaltung betrieben,

schalter und dem Schalttransistor — die volle Batte- ~ riespannung; ein besonderer hochbelastbarer Schutzwiderstand ist nicht erforderlich. Die Batteriespan-

Ausgangsklemme A des Schalttransistors Π verbunden ist. Die Emitterelektrode des Transistors Γ 3 liegt an einer Vergleichsspannung U_v, welche beispiels-25 weise — 3 V betragen kann. Die Kollektorelektrode ist über einen Widerstand R 2 mit einer Spannungsquelle U 2 verbunden. Weiterhin ist an den Kollektor eine ZenerdiodeZ angeschlossen, welche zusammen mit dem Widerstand R2 und einem weiteren, an

Dabei liegt die Emitterelektrode des Schutztransistors T 2 an Erdpotential, während die Kollektorelektrode mit dem Emitter des Schalttransistors T1 vernung liegt sofort mit dem Einschalten des Schalttran- 15 bunden ist. Zwischen der Kollektorelektrode des sistors in voller Größe an dem Verbraucherwider- Schalttransistors Π und der Speisespannungsquelle stand, zumal eine Gegenkopplung im Steuerkreis, wie JJ_B, welche beispielsweise eine Spannung von —48 V sie beispielsweise durch die Anordnung eines Schutz- abgeben kann, liegt der Verbraucherwiderstand R. Widerstandes im Emitterkreis des Schalttransistors Die den Schutztransistor T 2 steuernde Prüf schalhervorgerufen würde, nicht auftritt. Weiterhin weist 20 rung P weist einen Transistor T3 auf, dessen Basisdie erfindungsgemäße Schaltungsanordnung den Vor- elektrode über einen Entkoppelrichtleiter R1 mit der teil auf, daß zur Steuerung des Schalttransistors in
den leitenden Zustand erforderliche Basisstrom nur
für den normalen Betriebsfall dimensioniert zu werden braucht.

Gelangt nämlich der Schalttransistor nach seinem
Einschalten aus dem Sättigungszustand heraus, so
bewirkt die Prüfschaltung sofort eine Sperrung des
Schutzschalters, während in dem Fall, daß der
Schalttransistor beim Einschalten erst gar nicht in 30 einer Spannungsquelle !71 liegenden Widerstand R1 den Sättigungszustand gelangt, die Prüfschaltung den einen Spannungsteiler bildet, in dem gegebenenfalls Schutzschalter von vornherein nicht entriegelt. In auch ein ohmscher Widerstand an die Stelle der beiden Fällen wird das Fließen eines die Zerstörung Zenerdiode treten könnte. Die Spannung Ul kann des Schalttransistors bewirkenden Stroms verhindert. einen Wert von beispielsweise + 2 V haben, wäh-Nach einer weiteren Ausbildung der Erfindung 35 rend die Spannung L/2 — 48 V betragen mag. Der wird als Schutzschalter für den gegen eine Über- Verbindungspunkt zwischen der ZenerdiodeZ und lastung zu schützenden Schalttransistor ein weiterer dem Widerstand R1 ist an die Basis des Schutztran-Transistor verwendet. Eine entsprechende Schal- sistors Tl angeschlossen.

tungsanordnung ist in F i g. 2 dargestellt. In dieser Im Ruhezustand, d. h. solange der Schalttransistor

Schaltungsanordnung liegt ein Schutztransistor Γ 2 4° Tl gesperrt ist, befindet sich der Transistor Γ 3 im mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke zwischen der leitenden Zustand, so daß an seinem Kollektor die Speisespannungsquelle U_B und der Serienschaltung Emittervorspannung U_v von beispielsweise — 3 V des Schalttransistors Tl und des Verbraucherwider- auftritt. Die ZenerdiodeZ ist dann nichtleitend; der Standes R. Die Basiselektrode des Schutztransistors Schutztransistor Γ 2 ist gesperrt. Wenn nun der T2 ist an den Ausgang der Prüfschaltung P ange- 45 Schalttransistor Tl vom Steuereingang B her in den schlossen. leitenden Zustand gesteuert wird, so gelangt, sofern

nicht an der Ausgangsklemme A ein Spannungsschluß auftritt oder der Verbraucherwiderstand kurzgeschlossen ist, die Ausgangsklemmen des Schalt-50 transistors Tl nahezu auf Erdpotential. Hierdurch wird der Transistor T 3 gesperrt. Gleichzeitig wird durch die damit verbundene Potentialänderung am Kollektor dieses Transistors T 3 die Zenerdiode Z leitend, wodurch wiederum der Verbindungspunkt stors nicht nur einen Kondensator C allein, sondern 55 zwischen dieser Zenerdiode und dem Widerstand R1 den Kondensator C in Serie mit einem Richtleiter D auf ein solches Potential gelangt, daß auch der anzuordnen und gleichzeitig die beiden Belegungen Schutztransistor T 2 in den leitenden Zustand gedes Kondensators durch einen ohmschen Widerstand
Rc miteinander zu verbinden, wie dies aus der in
Fig. 2 gezeigten Schaltungsanordnung hervorgeht. 60 und den VerbraucherwiderstandR fließenden Strom. Durch die Einfügung des Richtleiters D wird er- Ist dagegen der Verbraucherwiderstand R kurzgereicht, daß sich der Kondensator C nach seiner je- schlossen, so wird die Ausgangsklemme A ihr Ruheweiligen Aufladung nicht über den Schutztransistor potential von —48 V auch dann beibehalten, wenn T2 entladen kann, wodurch unter Umständen eine der Transistor Tl leitend geworden ist. In diesem Zerstörung dieses Schutztransistors bewirkt werden 65 Fall bleibt daher der Transistor T 3 leitend, und demkönnte. entsprechend verbleibt auch die Zenerdiode Z im

Der Entladestrom fließt vielmehr über den parallel nichtleitenden Zustand. Der Schutztransistor T 2 zum Kondensator C liegenden Widerstand Rc. Über wird daher nicht entriegelt, so daß über den Schalt-

In ihrer Wirkungsweise entspricht die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 völlig der in F i g. 1 dargestellten Schaltungsanordnung, so daß sich eine diesbezügliche erneute Erläuterung erübrigen dürfte.

In diesem Zusammenhang ist jedoch darauf hinzuweisen, daß es bei Verwendung eines Schutztransistors als Schutzschalter vorteilhaft sein kann, parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke dieses Schutztransi-

steuert wird. Der Transistor T 2 übernimmt damit die Stromleitung für den über den Schalttransistor T1

transistor ΓΙ nur der über die Reihenschaltung des Kondensators C und des Richtleiters D verlaufende Einschaltstrom fließt, der jedoch, wie bereits erwähnt, hinreichend klein ist, um eine Zerstörung des Schalttransistors zu vermeiden. In diesem Zusammenhang ist zu erwähnen, daß die Entriegelung des Schutztransistors T 2 nicht nur bei völligem Kurzschluß des Verbraucherwiderstandes R unterbleibt; vielmehr wird der Schutztransistor nur dann entriegelt, wenn das Potential an der Ausgangs- _ao klemmet des Schalttransistors positiver als das an der Emitterelektrode des Transistors Γ 3 herrschende Potential wird, d. h. wenn der Wert des Potentials am Punkt A den Wert der Vergleichsspannung U_v überschreitet.

Im übrigen fließt neben dem über den Kondensator C verlaufenden Einschaltstrom noch ein sehr kleiner Strom über den parallel zum Kondensator C liegenden Widerstand Rc. Dieser Widerstand Rc ist erforderlich, um den Kondensator C nach dem Auftreten eines Fehlers der soeben beschriebenen Art wieder zu entladen. Der über diesen Widerstand fließende Strom ist jedoch so klein, daß er eine Zerstörung des Transistors Tl mit Sicherheit nicht bewirken kann.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Vermeidung einer Überlastung eines Schalttransistors kann auch in der Weise ausgeführt werden, daß jeweils für eine Mehrzahl von Schalttransistoren Tl, von denen jeweils nur einer aus dem Sperrzustand in den leitenden Zustand ausgesteuert werden kann, nur ein Schutztransistor TI und eine Prüfschaltung P vorgesehen ist. In der Schaltungsanordnung nach F i g. 3 wird dies durch die Vielfachschaltungszeichen ν angedeutet. Dabei ist die Basis des Transistors T 3 der Prüfschaltung jeweils über Entkoppelrichtleiter R1 mit den einzelnen Ausgangsklemmen A der Schalttransistoren Tl verbunden.

In der Schaltungsanordnung nach F i g. 3 wird das an der Ausgangsklemme A herrschende Potential, das im Ruhezustand einen Wert von beispielsweise — 48 V besitzt und im Einschaltmoment sprunghaft gleich dem Erdpotential wird, nach dem Einschalten des Schalttransistors Tl im Normalfall, d.h. wenn der Verbraucherwiderstand R nicht mit einem Fehler der oben beschriebenen Art behaftet ist, wieder zunehmend negativer. Damit dabei die Schaltungsanordnung in der oben angegeben Art und Weise arbeitet, ist es jedoch erforderlich, daß die Spannung an der Ausgangsklemmen so lange positiver als die Vergleichsspannung U_v des Transistors T 3 bleibt, bis der Transistor T2 leitend geworden ist. Dabei soll jedoch der Betrag der Vergleichsspannung möglichst klein sein, weil durch den Wert dieser Vergleichsspannung die maximal mögliche Kollektorbelastung des Schalttransistors Tl für den Fall des Auftretens eines Fehlers während des Betriebes gegeben ist, bevor eine Sperrung des Schutztransistors T 2 erfolgt. Aus dem Vorstehenden ergibt sich daher die Forderung nach einer möglichst großen Kapazität des Kondensators C. Auf der anderen Seite darf aber durch den beim Auftreten eines Fehlers der obengenannten Art im Bereich des Verbraucherwiderstandes über den Kondensator C und den Richtleiter D fließenden hohen Ladestromstoß der Schalttransistor Tl nicht zerstört werden. Dies macht eine Begrenzung der Kapazität des Kondensators erforderlich. Bei der Dimensionierung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist also ein sinnvoller Kompromiß zwischen den beiden vorstehenden, einander widersprechenden Forderungen erforderlich.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zeigt Fig. 4. In dieser Schaltungsanordnung wird der Schutztransistor T 2 in Kollektorschaltung betrieben. Dabei ist nunmehr der Kollektor des Schutztransistors T 2 an die Speisespannungsquelle U_B angeschlossen; der Wert der Speisespannung mag wiederum — 48 V betragen. Der Emitter des Schutztransistors T 2 ist mit dem Kollektor des Schalttransistors Tl verbunden, an dessen Emitter der mit seiner anderen Seite an Erdpotential liegende Verbraucherwiderstand R angeschlossen ist. Parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Schutztransistors Γ 2 ist wiederum die Reihenschaltung eines Richtleiters D und eines Kondensators C angeordnet, wobei die beiden Belegungen des Kondensators C über einen Widerstand Rc miteinander verbunden sind. Der an die Ausgangsklemme A des Schalttransistors Tl angeschlossene Eingang der Prüfschaltung P führt über einen Entkoppelrichtleiter R1 zu der Basiselektrode des Transistors T3, dessen Emitter an einer Vorspannung U_v von beispielsweise — 44 V liegt. An die Kollektorelektrode des Transistors T 3 ist der eine Abgriff eines zwischen einer Spannungsquelle Ul von beispielsweise — 60 V und einer Spannungsquelle i/l von beispielsweise + 4 V liegenden Spannungsteilers, bestehend aus einem Widerstand R 2, einer ZenerdiodeZ und einem Widerstand R1, angeschlossen. Der andere Abgriff dieses Spannungsteilers liegt an der Basis eines weiteren Transistors T 4, dessen Kollektor mit der Basis des Schutztransistors T 2 verbunden ist.

Die Schaltungsanordnung nach F i g. 4 weist gegenüber der in F i g. 3 dargestellten Schaltungsanordnung einige Unterschiede hinsichtlich der Ruhe- und Arbeitszustände der Schaltelemente der Prüfschaltung auf, die durch die unterschiedliche Anordnung der Speisespannungsquelle U_B bedingt sind. So ist in der Schaltungsanordnung nach F i g. 4 der Transistor T 3 nur dann leitend, wenn die Ausgangsklemme A bei fehlerfreiem Betrieb des Verbraucherwiderstandes R ein der Speisespannung U_B entsprechendes Potential aufweist, während er sich im Ruhezustand oder beim Auftreten eines Fehlers im Bereich des Verbraucherwiderstandes R im Sperrzustand befindet. Umgekehrt ist die ZenerdiodeZ und der durch den Spannungsteiler R2, Z, Rl gesteuerte Transistor T 4 im Ruhezustand oder beim Auftreten eines Fehlers am Verbraucherwiderstand R leitend. Der Transistor T 4, dessen Emitter eine Vorspannung von beispielsweise + 2 V besitzt, bewirkt dabei eine Sperrung des Schutztransistors T2. Erst dann, wenn nach Leitendwerden des Transistors T3 die ZenerdiodeZ und damit der Transistor T 4 in den Sperrzustand gelangt sind, wird der Schutztransistor T 2 entriegelt. Dies ist jedoch nur dann der Fall, wenn das an der Ausgangsklemme A herrschende Potential nahezu auf das Potential der Speisespannungsquelle U_B abgesunken ist und insbesondere den Wert der an die Emitterelektrode des Transistors T 3 angeschalteten Vergleichsspannung U_v unterschritten hat. Es tritt dann am Schalttransistor Tl nur noch ein hinreichend niedriger Spannungsabfall auf, bei dem eine Zerstörung dieses Schalttransistors nicht möglich ist.

Im übrigen arbeitet die Schaltungsanordnung nach Fig. 4 analog zu der in Fig. 3 dargestellten Schaltungsanordnung, so daß sich eine weitere Erläuterung der Schaltungsanordnung nach Fig. 4 erübrigen dürfte.

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Vermeidung einer Überlastung eines Schalttransistors, dadurch gekennzeichnet, daß eine aus einem Schutzschalter (S) und einem Kondensator (C) bestehende Parallelschaltung in Serie zu dem Schalttransistor (Tl) und dem Verbraucherwiderstand (R) angeordnet ist, wobei der Steuereingang des Schutzschalters (5) an den Ausgang einer Prüfschaltung (P) angeschlossen ist, die eingangsseitig mit der der Parallelschaltung (5, C) abgewandten Ausgangsklemme (/4) des Schalt- _ao transistors (Tl) verbunden ist und die den Schutzschalter (S) nur so lange leitend macht, wie an dem Schalttransistor (Tl) nach seiner Entriegelung ein dem Sättigungszustand entsprechender Spannungsabfall auftritt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schutzschalter ein als Schutztransistor dienender weiterer Transistor (T 2) verwendet wird.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die in Serie zu dem Schalttransistor (T 6) und dem Lastwiderstand (R) angeordnete Parallelschaltung aus dem Schutztransistor (T 2) und der Reihenschaltung eines Kondensators (C) und eines Richtleiters (D) besteht.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu dem Kondensator (C) ein Entladewiderstand (Rc) angeordnet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfschaltung (P) einen Transistor (T 3) aufweist, dessen eine Vergleichsspannungsquelle (JJy) enthaltender Eingangskreis an die Ausgangsklemme (A) des Schalttransistors (Tl) derart angeschlossen ist, daß er nur durch das bei Vorliegen des Sättigungszustandes des Schalttransistors (Tl) an dieser Ausgangsklemme (A) auftretende Potential aus seinem Ruhezustand (leitend; nichtleitend) in den Betriebszustand (nichtleitend; leitend) gebracht wird und durch die hierdurch an seinem Ausgangskreis auftretende Potentialänderung an dem Ausgang der Prüfschaltung (P) ein solches Potential erzeugt, daß der Schutzschalter (S, T 2) in den leitenden Zustand gesteuert wird.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß durch die durch die Umsteuerung des Transistors (T 3) hervorgerufene Potentialänderung eine an dessen Ausgangskreis angeschlossene Zenerdiode (Z) von dem Ruhezustand (nichtleitend; leitend) in den Betriebszustand (leitend; nichtleitend) umgesteuert wird, wodurch an dem Ausgang der Prüfschaltung (P) ein solches Potential auftritt, daß der Schutztransistor (T 2) in den leitenden Zustand gesteuert wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode des in Emitterschaltung betriebenen, im Ruhezustand leitenden Transistors (T 3) an die Ausgangsklemme (4) angeschlossen ist und daß an die Kollektorelektrode eine im Ruhezustand nichtleitende Zenerdiode angeschlossen ist, welche zwischen den beiden Abgriffspunkten eines den Kollektorwiderstand sowie einen weiteren Widerstand enthaltenden Spannungsteilers liegt, an dessen anderen Abgriff die Basiselektrode des Schutztransistors (T 2) angeschlossen ist.

8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektrode des in Emitterschaltung betriebenen, im Ruhezustand nichtleitenden Transistors (T 3) an die Ausgangsklemme (A) angeschlossen ist und daß an die Kollektorelektrode eine im Ruhezustand leitende Zenerdiode angeschlossen ist, welche zwischen den beiden Abgriffspunkten eines den Kollektorwiderstand sowie einen weiteren Widerstand enthaltenden Spannungsteilers liegt, an dessen anderen Abgriff die Basiselektrode eines weiteren, im Ruhezustand leitenden Transistors (T 4) angeschlossen ist, dessen Kollektorelektrode mit der Basiselektrode des Schutztransistors (T 2) verbunden ist.

9. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Mehrzahl von Schalttransistoren (Tl), von denen jeweils nur einer aus seinem Ruhezustand in den Betriebszustand gesteuert werden kann, nur ein Schutzschalter (S, T 2) und eine Prüfschaltung (P) vorgesehen ist, deren Eingang jeweils über Entkoppelrichtleiter (R 1) mit den einzelnen Ausgangsklemmen (A) der Schalttransistoren (Tl) verbunden ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 065 640;
»Telefunken Röhre«, 1956, Heft 34, S.
Abb. 3, 42.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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