DE2929515C2 - Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien Spannungsumschaltung - Google Patents
Schaltungsanordnung zur unterbrechungsfreien SpannungsumschaltungInfo
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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 Schalttransisior durchgeschaliet
und die größere der Speisespannungen an die Ausgangsklemme gelegt Die Umschaltung erfolgt
ι unterbrechungs- und praktisch verzögerungsfreL
Außerdem nützt die Schaltung die bei kleinen Strömen geringe .Sättigungsspannung UcEsm der Schalttransistoren
aus, die bis zu einem Kollektorsirom 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 Weinen Spannungsabfalle voll erfüllt.
Gekennzeichnet wurde die erfindungsgemäße Umschalteinrichtung anhand von npn-Transistoren als
is 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 Eingangsklemrne
und die Basis des zugeordneten Ansteuertransistors eine Diode zu schalten.
Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung wird beispielhafi 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-
JO 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
Ui, Die Eingangsklemme 2 ist mit einer Batterie verbunden und an ihr steht damit die Batteriespannung
«to 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 Anstcuertransistor 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 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-
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 s
Basis-Emitter-Strecke des Ansteuenransistors 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
nur der Si balttransistor 6 ausgesteuert und die Spannung Ul liegt an der Ausgangsklemme 3. Fällt die
Spannung Ul unter den Wert der Batteriespannung Ub ab, dann wird der Spannungsabfall am Widerstand 8
durch den über die Diode 9 und die Basis-Emitter-Strek- ι Ί
ke des Ansteuertransistoi s 10 fließenden Strom
bestimmt. Damit sperren die Transistoren 5 und 6 augenblicklich und der Transistor 11 wird angesteuert
und die Balteriespannung Ug unverzögert an die
Ausgangsklemme 3 gelegt. >o
Die Sättigungsspannung Uctsm 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 Kollektor- >r>
strom von ca. O.i A weniger als 0,25 V. Damit ist auch die
zweite der obengenannten Bedingungen erfüllt, nach der bei Neubetrieb die an der Ausgangsklemme 3
anstehende Spannung maximal 03 V kleiner als die Logikversorgungsspannung Ui sein darf.
Zusammenfassung
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung, mit
der die größere von zwei Speisespannungen (Uu Us),
die jeweils an einer Eingangsklemme (1, 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 Ansteuenransistors
(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 (2)
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 Schaltiransistors (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.
Priority Applications (6)
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