DE2820782C2 - Single pole electronic switch - Google Patents
Single pole electronic switchInfo
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- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K17/00—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
- H03K17/51—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used
- H03K17/56—Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking characterised by the components used by the use, as active elements, of semiconductor devices
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen einpoligen elektronischen Schalter zum Anschalten eines Verbrauchers an eine Spannungsquelle, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a single-pole electronic switch for switching on a load to a voltage source, according to the preamble of claim 1.
Sowohl bei mechanischen als auch bei elektronischen Schaltern ist es erforderlich, bei geöffnetem Kontakt einem hochohmigen und bei geschlossenem Kontakt einen niederohmigen Übergangswiderstand zu erzielen. Während dieses Erfordernis bei rein mechanischen Schaltern und Relaiskontakten leicht zu erfüllen ist, treten bei elektronischen Schaltern, insbesondere durch die bei Halbleitern vorhandenen Restströme Schwierigkeiten auf. Das bedeutet, daß im ausgeschalteten Zustand dennoch ein nicht unerheblicher Strom fließt. Für schwache Batterien oder für solche Batterien, die über einen sehr langen Zeitraum funktionsfähig bleiben müssen, infolge des ansteigenden Gewichts aber nicht mit größerer Kapazität ausgelegt werden können, wie z. B. in Flugkörpern, stellt dieser Stromverbrauch im ausgeschalteten Zustand eine erhebliche Belastung dar. Da aber andererseits mechanische Schalter einem höheren Verschleiß unterliegen und im allgemeinen auch nicht unempfindlich gegen mechanische Stoßbelastungen sind, müssen für bestimmte Anwendungsfälle, wie z. B. für Flugkörper, elektronische Schalter verwendet werden.Both mechanical and electronic switches require that the contact be open to achieve a high-ohmic contact resistance and a low-ohmic contact resistance when the contact is closed. While this requirement is easy to meet with purely mechanical switches and relay contacts, difficulties arise with electronic switches, in particular due to the residual currents present in semiconductors on. This means that a not inconsiderable current still flows when it is switched off. For weak batteries or for batteries that remain functional for a very long period of time must, due to the increasing weight, but cannot be designed with a greater capacity, such as z. B. in missiles, this power consumption is a significant burden when switched off. But since, on the other hand, mechanical switches are subject to greater wear and tear, and in general are also not insensitive to mechanical shock loads, must for certain applications, such as B. be used for missiles, electronic switches.
Ein Schalter der eingangs genannten Art ist aus der DE-OS 17 62 861 bekannt. Dort ist eine Schaltungsanordnung zur impulsförmigen Abtastung von elektrischen Signalen beschrieben, bei der ein Feldeffekttransistör mit seinem Kanal zwischen eine Signalspannungsquelle und einen Lastwiderstand eingescheitet ist. Das Gate des Transistors ist mit einem Aktivierungseingang verbunden, dem eine Steuerspannung in Form einzelner Schahimpulse zugeführt wird. Der durchgeschaltete Zustand des bekannten Schalters hält bei keinem der drei beschriebenen Ausführungsformen länger an als der entsprechende Aktivierungsimpuls. Für einen andauernden Durchschaltzustand muß ein Dauersignal am Aktivierungseingang zur Verfügung gestellt werden.A switch of the type mentioned is known from DE-OS 17 62 861. There is circuitry there described for the pulse-shaped sampling of electrical signals, in which a field effect transistor is inserted with its channel between a signal voltage source and a load resistor. That The gate of the transistor is connected to an activation input, which receives a control voltage in the form of individual Shah pulses is supplied. The switched state of the known switch does not hold for any of the three embodiments described longer than the corresponding activation pulse. For one A permanent signal at the activation input must be made available for a permanent switching state.
Für einen derartigen Betriebszustand ist der bekannte Schalter jedoch gar nicht vorgesehen, vielmehr ist ein in schneller Abfolge ständig wiederholtes Durchschalten und Sperren beabsichtigt. Im übrigen ist dieser Schalter wegen der dort verwendeten Kondensatoren nur schwer in integrierter Form ausführbar.However, the known switch is not intended for such an operating state, rather an in Intended to be repeatedly switched through and blocked in a rapid sequence. Otherwise this switch is Because of the capacitors used there, it is difficult to implement in an integrated form.
Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, einen Schalter der eingangs genannten Art bereit ^u stellen, der bei einfachem schaltungstechnischem Aufbau durch Anlegen eines einmaligen, kurzzeitigen Schaltimpulses an den Aktivierungseingang mit hoher Zuverlässigkeit auf Dauer in den durchgeschalteten Zustand gebracht werden kann. Dies hat selbstverständlich so zu geschehen, daß im offenen Zustand keine Belastung der Spannungsquelle auftritt und im duirchgeschalteten Zustand eine sehr niederohmige Verbindung zum Verbraucher vorliegt.In contrast, the invention is based on the object of providing a switch of the type mentioned at the beginning ready ^ u provide that with simple circuitry Setup by applying a single, short-term switching pulse to the activation input can be brought into the switched-through state with high reliability in the long term. this Of course, it has to be done in such a way that the voltage source is not exposed to any load when it is open and a very low resistance when switched on There is a connection to the consumer.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zwischen dem Gate und dem anderen Pol der Spannungsquelle ein Speicherelement eingeschaltet ist, das in zwei Zuständen existieren kann, wobei der erste Zustand einer galvanischen Verbindung und der zweiten Zustand einer Unterbrechung entspricht, und das vom ersten in den zweiten Zustand durch Anlegen eines kurzzeitigen Spannungsimpulses an den Aktivierungseingamg umschaltbar ist.This object is achieved according to the invention in that between the gate and the other pole the voltage source a storage element is switched on, which can exist in two states, the the first state corresponds to a galvanic connection and the second state corresponds to an interruption, and from the first to the second state by applying a brief voltage pulse to the activation input is switchable.
Mit Hilfe des Speicherelementes gelingt es, den Feldeffekttransistor durch Anlegen eines einmaligen, kurzzeitigen Schaltimpulses an den Aktivierungseingang durchzuschalten. Dieser Schaltzustand hält beliebig lange an, ohne daß am Aktivierungseingang ein Dauersignal anstehen muß. Es genügt vielmehr ein kurzzeitiger Impuls, durch den das Speicherelement in einen Zustand gebracht wird, der ein dauerndes Durchschalten ermöglicht. Die Spannungsquelle wird erst beim Eintreffen eines Signals am Aktivierungseingang belastet und ist anschließend sehr niederohmig mit dem Verbraucher verbunden. Dadurch ist es sichergestellt, daß Batterien mit geringer Ladekapazität, wie sie insbesondere in Flugkörpern aus Gewichts- und Platzgründen Verwendung finden, nicht vorzeitig entladen werden. Im übrigen ist der Schalter aufgrund der Art der erforderlichen Schaltelemente leicht in integrierter Form ausführbar.With the help of the memory element it is possible to convert the field effect transistor by applying a one-time, short-term switching pulse to the activation input. This switching state lasts indefinitely on for a long time without a continuous signal having to be present at the activation input. Rather, it is enough short-term pulse by which the storage element is brought into a state that is permanent Through switching enabled. The voltage source is only activated when a signal arrives at the activation input loaded and is then connected to the consumer with a very low resistance. This ensures that batteries with low charge capacity, as they are in particular in missiles from weight and To be used for reasons of space, not to be discharged prematurely. Otherwise the switch is due the type of switching elements required can easily be implemented in integrated form.
Eine weitere Ausgestaltungsmöglichkeit der Erfindung sowie eine Auswahl bevorzugter Speicherelemente ist durch die Unteransprüche gegeben.Another embodiment of the invention and a selection of preferred storage elements is given by the subclaims.
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näherTwo embodiments of the invention are shown in the drawing and will be described in more detail below
beschrieben. Es zeigtdescribed. It shows
F i g. 1 einen einpoligen elektronischen Schalter gemäß der Erfindung mit einem Feldeffekttransistor,F i g. 1 a single pole electronic switch according to the invention with a field effect transistor,
Fig.2 einen einpoligen elektronischen Schalter gemäß der Erfindung mit zwei Feldeffekttransistoren mit p-Dotierung.2 shows a single pole electronic switch according to the invention with two field effect transistors with p-doping.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten elektronischen Schalter ist die Drain-Elektrode d\ eines ersten η-dotierten Feldeffekttransistors Ti mit dem Pluspol einer Spannungsquelle B verbunden, während die Source-Elektrode s 1 am Verbraucherausgang LJ anliegt. Die Gate-Elektrode g\ ist über ein Speicherelement F auf den nicht schaltbaren Minuspol der Spannungsquelle B geschaltet, der auch den an Masse liegenden Verbraucherausgang M bildet. Ferner ist die Gate-ElektrocJe g 1 über einen Widerstand R 1 mit der Source-Elektrode s 1 verbunden und ergibt über eine in Flußrichtung gepolte Diode D1 den Aktivierungseingang A. Zwischen den Ausgängen U und M liegt ein Verbraucher V. In the electronic switch shown in Fig. 1, the drain electrode d \ of a first η-doped field effect transistor Ti is connected to the positive pole of a voltage source B , while the source electrode s 1 is applied to the consumer output LJ. The gate electrode g \ is connected via a storage element F to the non-switchable negative pole of the voltage source B , which also forms the consumer output M which is connected to ground. Further, the gate ElektrocJe g is 1 via a resistor R 1 connected to the source electrode S 1 is connected, and produces a forward-biased diode D 1 the activation input A. Between the outputs U and M is a consumer V.
Der in Fig.2 dargestellte elektronische Schalter ist mit zwei Feldeffekttransistoren mit p-Dotierung aufgebaut. Die Drain-Elektrode d\ des ersten p-dotierten Feldeffekttransistors Ti ist wieder wie in Fig. 1 mit dem Pluspol einer Spannungsquelle B verbunden, während die Source-Elektrode s X am Verbraucherausgang U anliegt. Die Gate-Elektrode g\ ist über einen Widerstand Ri auf die Drain-Elektrode dl geschaltet und ist außerdem mit der Source-Elektrode s2 eines zweiten Feldeffekttransistors 7"2 verbunden, dessen jo Drain-Elektrode d2 am nicht schaltbaren Minurpol der Spannungsquelle Banliegt. Die Gate-Elektrode g2 des zweiten Feldeffekttransistors T2 ist über die Spannungsteilerwiderstände /?3 und Ri mit der Source-EIektrode s 1 verschaltet. Am Mittelabgriff liegen die Diode ι·5 D t, die den Aktivierungseingang A bildet, sowie das Speicherelement F an, das mit dem Minuspol der Spannungsquelle B verbunden ist und den Ausgang M darstellt. An den Ausgängen U und M ist der Verbraucher Vangeschlossen.The electronic switch shown in Figure 2 is constructed with two field effect transistors with p-doping. The drain electrode d \ of the first p-doped field effect transistor Ti is again as in Fig. 1 with the positive pole of a voltage source B is connected, while the source electrode s X is present at the output U consumer. The gate electrode g \ is connected dl via a resistor Ri to the drain and is also connected to the source electrode S2 connected a second field effect transistor 7 "2, whose jo drain electrode d2 pol r at the non-switchable Minu the voltage source B is applied. the gate electrode G2 of the second field effect transistor T2 is connected via the voltage dividing resistors /? 3 and connected Ri to the source EIektrode s 1. at the center tap of the diode are ι · 5 D t, which is the activation of input A, and the memory element F which is connected to the negative pole of the voltage source B and represents the output M. The consumer V is connected to the outputs U and M.
Als Speicherelement Fdient in beiden Schaltungsan Ordnungen im einfachsten Falle eine Feinsicherung.In the simplest case, a microfuse serves as the storage element F in both circuit arrangements.
Wird der erfindungsgemäße Schalter hohen Beschleunigungsbelastungen ausgesetzt, findet eine Bond-, Dickoder Dünnfilmbrücke Verwendung. Bei monolithischem Schaltungsaufbau des elektronischen Schalters ist das Speicherelement FaIs MNOS-Speicherelement oder als Halbleiterspeicherelement, basierend auf einer Dotierungsumschichtung, aufgebaut. Schließlich kann das, Speicherelement F noch als »Amorph-GIaso-Speicherelement ausgebildet sein.If the switch according to the invention is exposed to high acceleration loads, a bond, thick or thin-film bridge is used. In the case of a monolithic circuit construction of the electronic switch, the storage element is a MNOS storage element or as a semiconductor storage element based on a doping shift. Finally, the storage element F can also be designed as an amorphous GIaso storage element.
Um den erfindungsgemäßen elektronischen Schalter durchzuschalten, wird ein Spannungsimpuls mit vorgegebener Höhe am Aktivierungseingang A angelegt. Den Spannungsimpuls (Information) speichert das Speicherelement Fin der Weise, daß es von einer galvanischen Verbindung in eine bleibende Unterbrechung umschlägt. Bei Verwendung einer Feinsicherung als Speicherelement F wird diese Feinsicherung einfach durchgebrannt. Da nun die Gate-Elektrode gi des Feldeffekttransistors Ti in Fig. 1 bzw. die Gate-Elektrode g2 des Transistors T2 in Fig.2 nicht mehr am Minuspol der Spannungsquelle B anliegt, schaltet der Feldeffekttransistor Tl in Fig. 1 bzw. der Feldeffekttransistor T2 in Fig. 2 durch. In Fig. 2 bewirkt der Stromfluß durch den Feldeffekttransistor T2 das Einschalten des Feldeffekttransistors Π. Zum Aufrechterhalten des Einschaltzustandes dient in Fig. 2 eine Rückkopplung der Source-Elektrode s 1 des Feldeffekttransistors Ti auf die Gate-Elektrode g2 des Feldeffekttransistors 7"2 über den Widerstand R 2. Somit ist in den beiden Ausführungsbeispielen der Verbraucher Ksehr niederohmig an die Spannungsquelle B angeschlossen.In order to switch on the electronic switch according to the invention, a voltage pulse with a predetermined level is applied to activation input A. The storage element Fin stores the voltage pulse (information) in such a way that it changes from a galvanic connection to a permanent interruption. If a microfuse is used as the storage element F , this microfuse is simply blown. Since the gate electrode gi of the field effect transistor Ti in FIG. 1 or the gate electrode g2 of the transistor T2 in FIG. 2 is no longer connected to the negative pole of the voltage source B , the field effect transistor Tl in FIG. 1 or the field effect transistor T2 switches in Fig. 2 through. In Fig. 2, the current flow through the field effect transistor T2 causes the field effect transistor Π to be switched on. In Fig. 2, the source electrode s 1 of the field effect transistor Ti is fed back to the gate electrode g2 of the field effect transistor 7 ″ 2 via the resistor R 2 to maintain the switched-on state B connected.
Der erfindungsgemäße elektronische Schalter eignet sich infolge seines einfachen Aufbaus, seiner guten Miniaturisierbarkeit und seiner hohen Zuverlässigkeit, insbesondere fü' die Verwendung in militärischen Geschossen und Minen, für welche pyrotechnische aktivierbare Batterien zu schwer und zu teuer sind. Infolge der erforderlichen Schutzmaßnahmen auf dem Gebiet der elektromagnetischen Verträglichkeit ergeben pyrotechnisch aktivierbare Batterien auch zu hohe Verluste an Batterieleistung.The electronic switch according to the invention is suitable due to its simple structure, its good Miniaturization and its high reliability, especially for use in military projectiles and mines, for which pyrotechnic activatable batteries are too heavy and too expensive. As a result of the necessary protective measures on the In the area of electromagnetic compatibility, pyrotechnically activated batteries also result in excessively high batteries Loss of battery power.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungea1 sheet of drawing a
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782820782 DE2820782C2 (en) | 1978-05-12 | 1978-05-12 | Single pole electronic switch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19782820782 DE2820782C2 (en) | 1978-05-12 | 1978-05-12 | Single pole electronic switch |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2820782A1 DE2820782A1 (en) | 1979-11-15 |
| DE2820782C2 true DE2820782C2 (en) | 1982-05-19 |
Family
ID=6039212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DE19782820782 Expired DE2820782C2 (en) | 1978-05-12 | 1978-05-12 | Single pole electronic switch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2820782C2 (en) |
-
1978
- 1978-05-12 DE DE19782820782 patent/DE2820782C2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2820782A1 (en) | 1979-11-15 |
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Legal Events
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| OD | Request for examination | ||
| 8125 | Change of the main classification | ||
| 8126 | Change of the secondary classification | ||
| D2 | Grant after examination | ||
| 8320 | Willingness to grant licences declared (paragraph 23) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |