DE1932511A1 - Transformatorloser Steuerstromkreis fuer elektronische Schalter - Google Patents

Description

; 8048-69/Sch/Ro. ....... 19325A]

i ital.Anm. 18 231 A/68 · " " .·.-■--. !vom 26. Juni I968 ■ ; χ

Societa Italiana Telecomunicazioni Siemens s.p.a. -.. - * Mailand* Piazzale, Zavattari; 12

Transformatorloser Steuerstromkreis für elektronische Schalter.

Die Erfindung betrifft einen transformatorlosen Steuerstromkreis für elektronische Schalter, mit zwei Eingangsklemmen für eine Steuerspannung und mit zwei Ausgangsklemmen: zum Anschluß des Steuereingangs des Schalters.

Im italienischen Patent Nr. 8o4 897 ist ein Stromkreis beschrieben, der ohne Verwendung eines Transformators die Steuerung eines elektronischen Schalters erlaubt, welcher zwei gleiche, gegeneinander geschaltete Transistoren enthält, deren Basen bzw. Emitter miteinander verbunden sind. Die Punktion dieses bekannten Stromkreises beruht auf der Tatsache, daß die Spannungen +E₁ und - Ep, die dem Ladestromkreis eines Kondensators zugeführt werden, als Spannungsunterschiede auf Masse bezogen sind. Da auch die Spannung der zu unterbrechenden Leitung wegen des LadewiderStandes auf Masse bezogen ist, sind der Steuerstromkreis und der Schalterstromkreis nicht unabhängig voneinander. Eine Trennung beider Stromkreise ist aber erwünscht, damit die Transistoren und die Dioden die richtigen Vorspannungen erhalten können* Der bekannte Stromkreis bietet daher keine große Betriebssicherheit, wenn man sich darauf beschränkt, zwischen den Klemmen den Spannungsunterschied (E, +Ε«) herzustellen, ohne ihn auf Masse zu beziehen und/oder der Generator nicht gegenüber Masse festliegt, auch wenn seine Spannung um (E₁ + E₀) geringer ist.

BAD OR1G*^NAL

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Steuermöglichkeit einer solchen transformatorlosen Schaltung zu erweitern. Sie soll sich für jeden Schaltertyp eignen (,z.B. für Schalter mit

; Dioden, mit gleichen Transistoren In der Schaltung nach dem italienischen Patent Nr. 804 89T oder mit Komplementärtransistoren) und unter anderen Verhältnissen als in dem erwähnten Patent' arbeiten, da die Spannungen nicht gegenüber Masse auftreten müssen,:

^! wie-es dort der Fall Ist. " -■■■■■"' . : :-.-■■·-:■-■:■- - ■■

Γ Für das Funktionieren der erfindungsgemäßen Schaltung soll ; es genügen, daß der Spannungsunterschied, der bei geöffnetem ; Schalter zwischen dessen Klemmen herrscht, geringer ist als der Spannungsunterschied, der zwischen den Klemmen des Steuerstrdmkreises herrscht. Bildlich gesprochen heißt dies, daß die Spannungen an den Klemmen des Schalters sich innerhalb desjenigen Bereiches befinden, der von den an den Klemmen des Steuerstrom-' kreises liegenden Spannungen eingegrenzt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine erste Diode mit Ihrer Anode an einer Eingangsklemme und mit₅ihrer Kathode an einer Ausgangsklemme und eine zweite Diode mit ihrer Kathode an die andere Eingangsklemme und.mit ihrer Anode an .die ι andere .Ausgangsklemme angeschlossen ist, und daß eine dritte Diode! ^: mit. ihrer Anode, an die eine Ausgangsklemme und mit ihrer Kathode j an einen ,Kondensator und daß eine.vierte Diode mit ihrer Kathode ' an die andere Eingangsklemme und mit ihrer Anode an die andere j Seite des Kondensators angeschlossen ist.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Schaltung , zwei Widerstände enthalten, deren erster zwischen die Anode der vierten Diode und die Kathode der ersten Diode, und deren zweiter, zwischen die Anode der zweiten Diode und die Kathode der dritten Diode geschaltet Ist. ,.;. . _x

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben; sich aus den ünter.% ?

ΐ ansprüchen und der folgenden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung.- Es. zeigt: ς;:

Pig." 1 ein Prinzipschaltbild der erfindungsgemäßen Steuer«'-* schaltung, ' ' ^Ä :,*-■'.-

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Pig. 2 SpannungsVerhältnisse an den Klemmen des Steuerstromkreises nach Pig. 1,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung und · Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Die in Fig. 1 im Prinzip dargestellte Schaltung dient hier der Steuerung eines aus vier zu einer Brücke geschalteten Dioden bestehenden Schalters. Die Klemmen A und B des Steuerstromkreises werden an die Spannungen + E und - E gelegt, wenn der Schalter, geöffnet sein soll; diese Spannungen werden umgewechselt, wenn der ! Schalter geschlossen sein soll. Diese Spannungen können dem Steuerstromkreis beispielsweise von einem bistabilen Multivibrator zugeführt werden, der etwa mit zwei Komplementärtransistoren aufgebaut ist. Die Klemmen L, und L_? sind die Klemmen des Schalters und wer-, den in die zu unterbrechende Leitung geschaltet. Vor dem Augen- ; blick t, (geöffneter Schalter) sind die vier Dioden der Brücke in Sperrichtung gepolt und der Kondensator C lädt sich auf die Span- ; nung 2E auf. Während des Zeitraums T= tp - t¹., in dem der Schal- ^; ter geschlossen sein soll, polen die an den Klemmen A und B angej legten umgekehrten Spannungen die vier Dioden DA₁, DA₂, DB und j DBp um, und der Kondensator entlädt sich durch den Stromkreis j ■ MPQN über die vier Dioden der Brücke. So kommen die Klemmen L₁ j und Lp auf gleiches Potential, und der differentielle Widerstand j ι zwischen den Klemmen L₁ und Lp wird vernachlässigbar (geschlosse- , j ner Schalter). ' .

Fig. 2 zeigt den Verlauf der Spannungen in der Schaltung · . nach Fig. 1: Der Schalter ist bis zum Augenblick t, und vom Augenj blick tp an geöffnet, im Zeitraum TT = tg - t₁ dagegen geschlossen. j Häufig muß der Schalter länger offen als geschlossen bleiben. In [ einem solchen Falle ist es zweckmäßig, wenn der Kondensator C sich mit kleinem Strom, also langsam während des Zeitraumes zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schließungen, auflädt und mit großem Strom schnell während der Schließzeit entlädt. In der Prinzipschaltung nach Fig. 1 erfolgt die Entladung des Kondensators durch die Widerstände R. und Rp, und da eine schnelle Entladung erwünscht ist, müßten die Widerstände einen niedrigen Wert haben; in diesem Fall würde aber erhebliche Leistung verbraucht werden,

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wenn der Schalter offen ist.

Bei der Schaltung nach Fig. 3 wird dies vermieden. Die beiden !Komplementärtransistoren T₁ und Tp sind bei offenem Schalter ge- ■ sperrt, da die Dioden DA, und DB, in Durchlaßrichtung gepolt sind. Während des.Schließens des Schalters sind die Transistoren T₁ und T~ nicht mehr" gesperrt und haben den gleichen Widerstand R./lß. + l),

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bzw. Rp/(ßp+l), wobei B₁ und ß_g die Stromverstärkungen der .Tran-^ ίsistoren T₁ und Tp sind. So kann der Entladungsstrom des Kondenlsators erhöht werden, ohne daß sich die Verlustleistung bei ge-I öffnetem Schalter erhöht. ,

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\ Fig. 4 zeigt den gleichen Stromkreis wie Fig. 5, bei dem j aber die Transistoren T₁ und T_g durch Darlington-Schaltungen er-I setzt sind, bei denen der entsprechende Widerstand R- = R/(L+ß') •(l+ß") ist und ß¹ und ß" die Stromverstärkungen der Transistoren T¹ und T" sind; die Diodenbrücke ist durch ein Paar Komplementärtransistoren ersetzt. Der Ersatz der Diodenbrücke durch ein Paar Komplementärtransistoren bringt den folgenden Vorteil: Ein niedriger differentieller Widerstand zwischen den Klemmen L₁ und Lp der IDiodenbrUcke erfordert, daß der vom Kondensator gelieferte Durchjlaßstrom für die Dioden viel größer sein muß als der Querstrom ι zwischen L₁ und L₂; der in einem Paar Komplementärtransistoren in ■einer Schaltung nach Fig. 4 fließende Strom sättigt dagegen'die Transistoren selbst, sobald er den Wert überschreitet, der durch den Quotienten des Leiterstroms geteilt durch ßj bestimmt ist, da ß- die niedrigste Stromverstärkung der in Rede stehenden Transistoren ist. So kann der Leiterstrom durch die Brückendiagonale L₁ und Lp während der Schließzeit sehr hohe Werte erreichen.

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Claims (4)

1. Patentansprüche

   l)) Transformatorloser Steuerstromkreis für elektronische Schalter, mit zwei Eingangsklemmen für eine Steuerspannung und mit zwei Ausgangsklemmen zum Anschluß des Steuereingangs des Schalters;, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Diode"(DA₁) mit ihrer Anode an eine Eingangsklemme (A) und mit ihrer Kathode an eine Ausgangsklemme (Q) und eine zweite Diode (DB₁) mit ihrer Kathode an die andere Eingangsklemme (B) und mit \ ihrer Anode an die andere Ausgangsklemme (P) angeschlossen ist, daß eine dritte Diode (DAp) mit ihrer Anode an die eine Eingangsklemme (A) und mit ihrer Kathode an einen Kondensator (C) und daß■ eine vierte Diode (DBg) mit ihrer Kathode an die andere Eingangs- t klemme (B) und mit ihrer Anode an die andere Seite des Kondensa- ! tors (C) angeschlossen ist. j
2. 2.) Steuerstromkreis nach Anspruch 1, gekennze lehne t| durch zwei Widerstände, deren erster zwischen die Anode der I vierten Diode (DBg) und die Kathode der ersten Diode (DA₁) und deren zweiter (Rg) zwischen die Anode der zweiten Diode (DB₁) und die Kathode der dritten Diode (DAg) geschaltet ist.
3. 3.) Steuerstromkreis nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei komplementäre Transistoren (T₁, Tg) oder Darlington-Transistorpaare (T¹J^ T¹¹J₁J T'g, T^wg) von denen die Basis jedes Transistors (oder Transistorpaares) über einen Widerstand (R₁₁, mit seinem Kollektor verbunden ist und die Basis des pnp-

   Transistors mit der Kathode einer fünften Diode (DA,) verbunden ist, deren Anode an die eine Eingangsklemme (A) geschaltet ist, während die Basis des npn-Translstors mit der Anode einer sechsten Diode (DB,) verbunden ist, deren Kathode an die andere Eingangsklemme (B) geschaltet ist.
4. 4.) Steuerstromkreis nach Anspruch j5, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen den Verbindungspunkt der Anoden der ersten und fünften Diode (DA₁ und DA.,) und die Anode der dritten Diode (DAg) ein dritter Widerstand (RA) eingefügt ist und daß zwischen den Verbindungspunkt der Kathoden der zweiten und sechsten Diode (DB₁, DB.,) und die Kathode der vierten Diode (DBg) s in-XlerfceiL Widers t and_. IRBX Mnge.fug.tL.. ist ,-_

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