DE2929515B1

DE2929515B1 - Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Spannungsumschaltung

Info

Publication number: DE2929515B1
Application number: DE2929515A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Schick
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-07-20
Filing date: 1979-07-20
Publication date: 1980-10-09
Also published as: ZA804370B; US4342925A; JPS5617416A; IN151751B; DE2929515C2; BR8004482A

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Spannungsumschaltung auf eine Ausgangsklemme, wobei an zwei Eingangsklemmen jeweils eine Speisespannung ansteht und auf die größere der beiden Speisespannungen umzuschalten ist.

Solche Umschalter werden beispielsweise benötigt, wenn die Versorgungsspannung von C-MOS-Speichern von Netz- auf Batteriebetrieb oder umgekehrt umgeschaltet werden muß. In handelsüblichen Geräten werden hierzu Relaisschaltungen benutzt, die jedoch eine gewisse Schaltträgheit besitzen und bei denen die Umschaltung nicht unterbrechungsfrei erfolgt. Außerdem ist für diese Relaisschaltungen eine zusätzliche Ansteuerschaltung erforderlich. Bekannt sind auch Umschalter mit Dioden, deren Kathoden oder Anoden miteinander und mit einer Ausgangsklemme verbunden sind. Wegen des Diodenschwellwerts von ca. 0,7 V tritt bei diesen Umschalteinrichtungen jedoch auch bei kleinen Strömen ein Spannungsabfall auf, der insbesondere bei der Stromversorgung integrierter Halbleiterbauelemente, beispielsweise von C-MOS-Speichern größer als der zulässige Wert ist.

Es besteht die Aufgabe, eine Schaltungsanordung der eingangs genannten Art in einfacher Weise aufzubauen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Eingangsklemme mit der Basis eines Ansteuertransistors verbunden ist, daß die Emitter beider Ansteuertransistoren mit dem Anschluß eines mit einem unteren Ende mit Bezugspotential verbundenen Widerstands und die Kollektoren der Ansteuertransistoren jeweils mit der Basis eines komplementären Schalttransistors verbunden sind, daß die Kollektoren beider Schalttransistoren mit der Ausgangsklemme verbunden sind und daß der Emitter jedes Schalttransistors mit der Eingangsklemme verbunden ist, mit der die Basis des zugehörigen Ansteuertransistors verknüpft ist.

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird nur der Ansteuertransistor leitend, an dessen Basis die größere der beiden Speisespannungen liegt. Damit wird der zugehörige Schalttransistor durchgeschaltet und die größere der Speisespannungen an die Ausgangsklemme gelegt. Die Umschaltung erfolgt ■-) unterbrechungs- und praktisch verzögerungsfrei. Außerdem nützt die Schaltung die bei kleinen Strömen geringe Sättigungsspannung UcEsan der Schalttransistoren aus, die bis zu einem Kollektorstrom von ca. 0,1 A < 0,25 V ist. Forderungen, die an die Versorgungsspannungen integrierter Halbleiterbauelemente, beispielsweise von C-MOS-Speichern gestellt werden, sind wegen dieser kleinen Spannungsabfälle voll erfüllt. Gekennzeichnet wurde die erfindungsgemäße Umschalteinrichtung anhand von npn-Transistoren als Ansteuertransistoren. Selbstverständlich läßt sich die Schaltung in äquivalenter Weise mit pnp-Transistoren als Ansteuertransistoren aufbauen.

Zum Ausgleich von Spannungsabfällen, die zwischen den Ansteuertransistoren und den Schalttransistoren auftreten, ist es vorteilhaft, zwischen jede Eingangsklemme und die Basis des zugeordneten Ansteuertransistors eine Diode zu schalten.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird beispielhaft anhand der Figur näher erläutert.

In der Figur ist eine erfindungsgemäße Umschalteinrichtung gezeigt, mit der die Versorgungsspannung von C-MOS-Speichern von Netz- auf Batteriebetrieb und umgekehrt umgeschaltet werden kann. Bei einer solchen gepufferten Stromversorgung von C-MOS-Speichern sind folgende Bedingungen zu erfüllen: Während der Umschaltung darf die Spannung nicht unter 2,5 V absinken und bei Netzbetrieb darf die Versorgungsspannung maximal 0,3 V unterhalb der aus der Netzspannung abgeleiteten Logikversorgungsspannung liegen.

In der Figur liegt an der Eingangsklemme 1 die aus der Netzspannung abgeleitete Logikversorgungsspannung Ul- Die Eingangsklemme 2 ist mit einer Batterie verbunden und an ihr steht damit die Batteriespannung

Ub an. Über die Ausgangsklemme 3 werden die nachgeschalteten C-MOS-Halbleiterbauelemente versorgt.

Die Eingangsklemme 1 ist über eine Diode 4 mit der Basis eines npn-Ansteuertransistors 5 und direkt mit dem Emitter eines zum Ansteuertransistor komplementären pnp-Schalttransistors 6 verbunden. Der Emitter des Ansteuertransistors 5 ist mit dem Anschluß 7 eines Widerstands 8 verbunden, der an Bezugsspannung liegt. Über den Kollektor des Ansteuertransistors 5 wird die

χ» Basis des Schalttransistors 6 angesteuert und der Kollektor des Schalttransistors 6 ist mit der Ausgangsklemme 3 verbunden. Es sei hier nochmals betont, daß der Ansteuertransistor 5 auch ein pnp-Transistor und der Schaltransistor 6 dementsprechend ein npn-Transistör sein kann.

In analoger Weise ist auch die Eingangklemme 2 über eine Diode 9 mit der Basis des npn-Ansteuertransistors 10 verbunden, dessen Emitter am Verbindungspunkt 7 liegt und über dessen Kollektor die Basis des pnp-Schalttransistors 11 angesteuert wird, dessen Emitter mit der Eingangsklemme 2 und dessen Kollektor mit der Ausgangsklemme 3 verbunden ist.

Man kann voraussetzen, daß die Basis-Emitter-Spannungen der Ansteuertransistoren 5 und 10 und auch die Durchlaßspannungen der Dioden 4 und 9 etwa gleich sind. Da beide Ansteuertransistoren 5 und 10 über den Widerstand 8 auf das gleiche Potential bezogen sind, wirken die Basis-Emitter-Strecken der Ansteuertransi-

ORIGINAL INSPECTED

stören 5 und 10 als Grenzwertmelder zur Feststellung, welche der Speisespannungen Ul und Ub größer ist. Angenommen, die Spannung Ul sei die größere, dann wird der Spannungsabfall am Widerstand 8 ausschließlich durch den Strom über die Diode 4 und die Basis-Emitter-Strecke des Ansteuertransistors 5 bestimmt. Der Ansteuertransistor 10 ist damit gesperrt, da von der kleineren Batteriespannung Ub gegen die am Widerstand 8 abfallende größere Spannung kein Strom fließen kann. Da nur der Transistor 5 leitet, wird auch ι ο nur der Schalttransistor 6 ausgesteuert und die Spannung Ul Hegt an der Ausgangsklemme 3. Fällt die Spannung Ul unter den Wert der Batteriespannung Ug ab, dann wird der Spannungsabfall am Widerstand 8 durch den über die Diode 9 und die Basis- Emitter-Strekke des Ansteuertransistors 10 fließenden Strom bestimmt. Damit sperren die Transistoren 5 und 6 augenblicklich und der Transistor 11 wird angesteuert und die Batteriespannung Ub unverzögert an die Ausgangsklemme 3 gelegt.

Die Sättigungsspannung UcEsatt der Schalttransistoren 6 und 11 ist bei kleinen Strömen, wie sie zur Stromversorgung von Halbleiterbauelementen in C-MOS-Technik benötigt werden, sehr gering. Die Sättigungsspannung beträgt bis zu einem Kollektorstrom von ca. 0,1 A weniger als 0,25 V. Damit ist auch die zweite der obengenannten Bedingungen erfüllt, nach der bei Netzbetrieb die an der Ausgangsklemme 3 anstehende Spannung maximal 03 V kleiner als die Logikversorgungsspannung Ul sein darf.

Zusammenfassung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, mit der die größere von zwei Speisespannungen (Uu Ub), die jeweils an einer Eingangsklemme (I₁ 2) anstehen, unterbrechungs und verzögerungsfrei auf eine Ausgangsklemme (3) geschaltet wird. Dabei darf bei kleinen Strömen wie sie bei der Versorgung von Halbleiterbauelementen in C-MOS-Technik auftreten, die Versorgungsspannung nur geringfügig kleiner als eine der Eingangsspannungen sein. Zur Umschaltung ist jede der Eingangsklemmen (1, 2) über eine Diode (4, 9) mit der Basis eines Ansteuertransistors (5, 10) und mit dem Emitter eines komplementären Schalttransistors (6,10) verbunden. Die Emitter beider Ansteuertransistoren (5, 10) liegen über einen gemeinsamen Widerstand (8) an Bezugsspannung. Der Kollektor jedes Ansteuertransistors (5, 10) ist mit der Basis des zugehörigen Schalttransistors (6, 11) verbunden, deren Kollektoren mit der Ausgangsklemme (3) verbunden sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Spannungsumschaltung auf eine Ausgangsklemme, wobei an zwei Eingangsklemmen jeweils eine Speisespannung ansteht und auf die größere der beiden Speisespannungen umzuschalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Eingangsklemme (1,2) mit der Basis eines Ansteuertransistors (5, 6) verbunden ist, daß die Emitter beider Ansteuertransistoren (5, 6) mit dem Anschluß (7) eines mit seinem anderen Ende mit Bezugspotential verbundenen Widerstands (8) und die Kollektoren der Ansteuertransistoren (5,10) jeweils mit der Basis eines komplementären Schalttransistors (6, 11) verbunden sind, daß die Kollektoren beider Schalttransistoren (6, 11) mit der Ausgangsklemme (3) verbunden sind und daß der Emitter jedes Schalttransistors (6, 11) mit der Eingangklemme (1, 2) verbunden ist, mit der die Basis des zugeordneten Ansteuertransistors (5,10) verknüpft ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jede Eingangsklemme (1, 2) und die Basis des zugeordneten Ansteuertransistors (5, 10) eine Diode (4, 9) geschaltet ist.