DE1952011C3 - Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung von Impulsen, insbesondere für elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen - Google Patents
Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung von Impulsen, insbesondere für elektromagnetisch gesteuerte EinrichtungenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung von Impulsen, insbesondere für
elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen, mit einem Transistor als Verstärkerelement. Derartige Schaltungsanordnungen
werden für datenverarbeitende Anlagen, z. B. zum Steuern und Überwachen von Eisenbahnsicherungseinrichtungen
in Stellwerken oder für Rechenanlagen von Kernreaktoren, benötigt. Alle diese Anlagen
müssen nach erfolgter Datenverarbeitung entsprechend ihrer Aufgabe mit Hilfe von Steuerbefehlen Vorgänge
auslösen, z. B. das Ausführen eines Stellvorganges oder das Drucken von Rechenergebnissen. Außerdem muß
bei derartigen Einrichtungen vielfach sichergestellt sein, daß bei einem Defekt des Verstärkevelementes oder
eines anderen Bauteiles keine falsche bzw. nichtgewollte Information ausgegeben wird. Erfahrungsgemäß reicht
jedoch der Leistungspegel, mit welchem die datenverarbeitenden Anlagen ihre Steuerbefehle ausgeben, vielfach
nicht aus, weil zum Betätigen von Relais, Schützen oder dergleichen ein wesentlich höherer Leistungspegel
erforderlich ist.
Wenn also beispielsweise ein Relais durch einen Leistungstransistor angesteuert wird, der infolge eines
Defektes einen Kurzschluß aufweist, kann das Relais nicht mehr abgeschaltet werden, was zu einem
gefährlichen Betriebszustand führen kann.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist bei der aus der DT- PS 12 46 805 bekannten Schaltungsanordnung zur
Leistungsverstärkung von Impulsen bekannt, eine galvanische Trennung zwischen dem steuernden Transittor
und dem gesteuerten Verbraucher, z. B. Relais, vorzusehen. Durch diese Maßnahme wird die Sicherheitsbedingung
erfüllt, daß nämlich bei einem Transistordurchschlag der Verbraucher keinen Strom zur
Unzeit erhält. Dies wird durch den eingefügten Transformator gewährleistet, der bei dem genannten
Defekt auf der Primärseite ausschließlich einen konstanten Magnetisierungsstrom erhält, der sich auf
der Sekundärseite und damit auf den Verbraucher nicht auswirkt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung anzugeben, die unter Berücksichtigung von
Sicherheitsbedingungen ohne den genannten Transformator auskommt und damit weniger aufwendig wird
und außerdem einen geringeren Platzbedarf erfordert.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in Reihe mit der Schahstrecke des Transistors ein
Kondensator und eine Diode geschaltet sind und daß parallel zu den beiden passiven Elementen entweder ein
ohmscher Widerstand vorgesehen ist mit einem Wert, der unterhalb desjenigen der gesteuerten Einrichtung
liegt oder ein Transistor vorgesehen ist, dessen Schaltstrecke parallel zu den beiden passiven Elementen
liegt und dessen Basiselektrode einerseits über einen Widerstand mit der Steuerpotentiai führenden Elektrode
des Kondensators und andererseits über eine Diode mit der anderen Elektrode des Kondensators verbunden
ist.
Eine derartige Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß bei jeglicher Störung eines der Bauelemente die
nachgeschaltete elektromagnetisch gesteuerte Einrichtung auf jeden Fall nicht angeschaltet wird oder
angeschaltet bleibt. Außerdem erfordert die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung nur einen sehr geringen
Aufwand und arbeitet in einem großen Frequenzbereich, so daß eine einmal dimensionierte Schaltung für
die verschiedensten Impulsfolgefrequenzen verwendet werden kann.
Besonders die zweite Version hai den Vorteil eines guten Wirkungsgrades. Diese Schaltungsausführung hat
außerdem bei sonst gleicher Bemessung einen geringen Innenwiderstand.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand der Zeichnung näher erläutert. Die Figuren zeigen
im einzelnen
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung
von Impulsen, bei der im Entladestromkreis
des Kondensators ein Widerstand vorgesehen ist und
F i g. 2 eine Schaltungsanordnung, bei der im Entladestromkreis des Kondensators die Schaltstrecke eines
Transistors vorgesehen ist.
Die Schaltungsanordnung nach F i g. 1 besteht aus einem Transistor 7Ί, dessen Kollektor-Elektrode über
einer. Kondensator C1 sowie eine Diode D1 mit dem
Pluspol einer Gleichspannungsquelle verbunden ist. Die Emitterelektrode liegt auf Null-Potential. Parallel zu
den beiden passiven Elementen Cl und Dl ist ein Bauelement R 0 geschaltet, das einerseits beim Aufladevorgang
des Kondensators Cl keinen Kurzschluß bildet und das andererseits das Entladen des Kondensators
Cl gestattet. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist ein ohmscher Widerstand R 1 parallel zu den
beiden passiven Elementen geschaltet. Als Last dieser Leistungsstufe ist ein Relais RL 1 vorgesehen. Der Wert
des Widerstandes R 1 wird in der Regel so gewählt, daß er wesentlich niedriger als derjenige des Relais RL1 ist.
Die Wirkungsweise der Schaltungsanordnung ist folgende. Solange keine Impulse an den Eingangsklemmen
1 und 2 des Transistors 7"1 vorhanden sind, ist dessen Schaltstrecke hochohmig. Wenn weiterhin
vorausgesetzt wird, daß der Kondensator Cl keine Ladung hat, fließt in der gesamten Schaltungsanordnung
kein Strom. Sobald jedoch der Transistor Ti durch einen Impuls angesteuert wird, fließt über dessen
dann niederohmige Schaltstrecke sowie über die Diode D1 Ladestrom für den Kondensator Cl, der hierdurch
in der angegebenen Polarität aufgeladen wird. Da der Widerstand der Diode D1 gegenüber demjenigen des
Relais RL 1 für den Aufladevorgang des Kondensators Cl wesentlich geringer ist, trägt der Strom über das
Relais RL 1 beim Aufladevorgang nur wenig bei. Für
den Aufladevorgang ist es jedoch wesentlich, daß der Wert des Widerstandes R1 nicht zu klein ist, damit der
über diesen Widerstand fließende Strom beim Aufladevorgang möglichst klein gegenüber demjenigen bleibt,
der über die Diode D1 fließt. Das hat den Vorteil, dab der über den Widerstand R1 fließende Strom nur
unerheblich zur Erwärmung des Transistors Π beiträgt
und der Kondensator bei den nur kurz andauernden Impulsen genügend Ladung erhält
Mach dem Aufhören des Impulses wird der Transistor Tl wieder nichtleitend, so daß der Aufladevorgang des
Kondensators Ci beendet ist Beim Entladevorgang speist der Kondensator C i das Relais RL 1 über den
Widerstand R1. Je kleiner der Wert des Widerstandes
Al gewählt werden konnte, um so besser ist der Wirkungsgrad der Schaltungsanordnung beim Entladevorgang,
weil dann wenig Energie am Widerstand R 1 in Wärme umgesetzt wird. Wie jedoch oben bereits
erläutert wurde, kann der Wert des Widerstandes R1
nicht beliebig klein gemacht werden, also beispielsweise gegen Null gehen( weil sonst keine Aufladung des
Kondensators C1 möglich ist.
Wenn die elektromagnetisch gesteuerte Einrichtung, also das Relais RL1, eine Schaltungsanordnung zur
Leistungsverstärkung von Impulsen mit geringem Innenwiderstand erfordert, ist eine Ausführungsform
nach F i g. 2 vorteilhafter. Hierbei besteht das parallel zu den beiden passiven Elementen Cl und Dl geschaltete
Element R 0 aus einem weiteren Transistor 72, dessen Schaltstrecke an Stelle des ohmschen Widerstandes R 1
parallel zu dem Kondensator C1 und der Diode D1
geschaltet ist. Die Basiselektrode dieses Transistors 72 ist über einen Widerstand R 2 mit der Steuerpotential
führenden Elektrode des Kondensators Cl verbunden. Bei Verwendung eines npn-Transistors ist positives
Potential steuerwirksam. Andererseits ist die Basiselektrode über eine weitere Diode Dl mit dem anderen
Anschluß des Kondensators C1 verbunden.
Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung entspricht im wesentlichen derjenigen nach Fig. 1.
Aufgeladen wird der Kondensator C1 bei einem an der Steuerstrecke des Transistors Γ1 vorhandenen Impuls
über die Dioden D1 und D 2 sowie die Schaltstrecke des
Transistors 71. Während dieser Zeit, die kurz ist im Verhältnis zu dem Zeitraum, der zwischen zwei
Impulsen liegt, bleibt der Transistor Γ2 gesperrt, weil
dessen Basiselektrode über den durchgeschalteten Transistor 71 auf Null-Potential liegt Nach dem
Aufhören des zu verstärkenden Impulses ist die Schaltstrecke des Transistors Ti hochohmig, so daß die
Basiselektrode des Transistors 72 einerseits durch den Transistor Π und andererseits durch die Diode D 2
vom Null-Potential abgetrennt ist. Der durch den Widerstand R 2 vorgegebene Basisstrom steuert den
Transistor Γ2 leitend, so daß sich der Kondensator C1
über das Relais RL X entladen kann. Die Energie des Kondensators C1 reicht aus, das Relais RL1 bis zum
Abklingen des nächstfolgenden Impulses erregt zu halten. Es ist ohne weiteres einzusehen, daß die
Schaltungsanordnung nach F i g. 2 einen wesentlich besseren Wirkungsgrad als die Schaltungsanordnung
nach F i g. 1 hat. Bei beiden Schaltungen ist sichergestellt, daß das Relais RL X bei einem Durchschlag des
Transistors Ti nicht angeschaltet bleibt oder wird. Dasselbe gilt bei einem Durchschlag des Transistors 72.
Entsprechende Betrachtungen können auf die übrigen Bauteile ausgedehnt werden; alle diese Fehler führen
zum Abfallen des Relais RL I.
Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr können
auch pnp-Transistoren zur Anwendung kommen und andere elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen als
Last vorgesehen werden. Es ist auch denkbar, die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zum Anschalten
von Signallampen zu verwenden.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (1)
- Patentanspruch:Schaltungsanordnung zur Leistungsverstlrkung von Impulsen, insbesondere für elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen, mit einem Transistor als Verstärkerelement, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Schaltstrecke des Transistors (7Ί) ein Kondensator (Cl) und eine Diode (D II) geschaltet sind und daß parallel zu den beiden passiven Elementen (Cl, Dl) entweder ein ohmscher Widerstand (R 1) vorgesehen ist mit einem Wert, der unterhalb desjenigen der gesteuerten Einrichtung liegt (Fig. 1) oder ein Transistor (7"2) vorgesehen ist, dessen Schaltstrecke parallel zu den beiden passiven Elementen (Cl, D1) liegt und dessen Basiselektrode einerseits über einen Widerstand (R 2) mit der Steuerpotentiai führenden Elektrode (+) des Kondensators (Cl) und andererseits über eine Diode (D 2) mit der anderen Elektrode des Kondensators (Cl) verbunden ist (Fig. 2).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19691952011 DE1952011C3 (de) | 1969-10-15 | Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung von Impulsen, insbesondere für elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19691952011 DE1952011C3 (de) | 1969-10-15 | Schaltungsanordnung zur Leistungsverstärkung von Impulsen, insbesondere für elektromagnetisch gesteuerte Einrichtungen |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1952011A1 DE1952011A1 (de) | 1971-04-22 |
DE1952011B2 DE1952011B2 (de) | 1976-07-29 |
DE1952011C3 true DE1952011C3 (de) | 1977-03-10 |
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