-
-
Schaltungsanordnung zum Anschalten und Abschalten einer
-
Versorgungssnannung an einen bzw. von einem Verbraucher Die Erfindung
bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Anschalten und Abschalten einer Versorgungsspannung
an einen bzw. von einem Verbraucher, insbesondere an einen bzw. von einem Microprozessor,
mit einer die Versorgungsspannung messenden Spannungsmeßeinrichtung, welche bei
mit einem bestimmten Spannungswert auftretender Versorgungsspannung ein Steuersignal
abgibt, und mit einedmit dem Verbraucher verbundenen Schalteinrichtung, die durch
das genannte Steuersignal steuerbar ist.
-
Eine Schaltungsanordnung der vorstehend bezeichneten Art ist generell
bereits bekannt (Zeitschrift "Elektronik" 1974, Heft 5, Seiten 183, 184, insbesondere
Bild 13, 14).
-
Von Nachteil bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist jedoch,
daß diese das Anschalten und Abschalten der Versorgungsspannung an den bzw. von
dem Verbraucher bei einem vorgegebenen Wert der Versorgungsspannung bewirkt, so
daß es zu unerwünschten Schaltvorgängen in dem Fall kommen kann, daß die Versorgungsspannung
gerade einen Wert aufweist, der dem zum Schalten erforderlichen Wert entspricht.
-
Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen,
wie bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art auf einfache Weise
sichergestellt werden kann, daß das Anschalten und Abschalten der Versorgungsspannung
an einen bzw. von einem Verbraucher bei unterschiedlichen Spannungswerten der Ver-
sorgungsspannung
erfolgen kann.
-
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Schaltungsanordnung
der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch, daß die Spannungsmeßeinrichtung
bei Auftreten der betreffenden Versorgungsspannung mit einem festgelegten ersten
Wert ein Steuersignal an eine die Schalteinrichtung bildende selbsthaltende Ausgangsschaltung
abgibt, welche dadurch von einem Sperrzustand in einen Selbsthaltezustand gelangt,
in dem die Weiterleitung der Versorgungsspannung an den Verbraucher erfolgt und
aus dem die betreffende Ausgangs schaltung in ihren Sperrzustand dadurch wieder
zurückführbar ist, daß die an ihrer mit dem Verbraucher verbundenen Ausgangsseite
liegende Spannung einen unterhalb des genannten ersten Wertes liegenden vorgegebenen
zweiten Wert aufweist.
-
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß auf relativ einfache
Weise sichergestellt ist, daß das Anschalten der Versorgungsspannung an einen Verbraucher
und das Abschalten der Versorgungsspannung von dem betreffenden Verbraucher bei
solchen unterschiedlichen Versorgungsspannungspegeln erfolgen, daß keinerlei Schaltprobleme
auftreten. Außerdem ermöglicht die Erfindung in vorteilhafter Weise eine sogenannte
harte Einschaltung der Versorgungsspannung für einen Verbraucher, und zwar insbesondere
für einen Microprozessor, nachdem die betreffende Versorgungsspannung den erwahnten
ersten festliegenden Wert erreicht bzw. überschritten hat.
-
Überdies ermöglicht die Erfindung in vorteilhafter Weis das schnelle
Abschalten der Versorgungsspannung in dem Fall, daß diese mit dem erwähnten zweiten
Spannungswert auftritt, der unterhalb des genannten ersten Spannungswertes liegt.
Dadurch ist dann auf einfache Weise sichergestellt, daß der durch die betreffende
Schaltungsanordnung mit der Versorgungsspannung versehene
Verbraucher
nur solange eine Versorgungsspannung zugeführt erhält, wie sein sicheres Arbeiten
gewährleistet ist.
-
Zweckmäßigerweise liegt mit der Spannungsmeßeinrichtung eine Diodenanordnung
in Reihe, wobei der Spannungsabfall an der Diodenanordnung zur Steuerung der selbsthaltenden
Ausgangsschaltung dient. Hierdurch ergibt sich der Vorteil eines besonders geringen
Schaltungsaufwands hinsichtlich der Steuerung der selbsthaltenden Ausgangsschaltung.
-
Es ist aber auch möglich, einen mit der Spannungsmeßeinrichtung in
Reihe liegenden Widerstand zu verwenden, mit dem ein Transistor verbunden ist, mit
dessen Hilfe die selbsthaltende Ausgangsschaltung ansteuerbar ist.
-
Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer besonders wirksamen Ansteuerung
der selbsthaltenden Ausgangsschaltung.
-
Vorzugsweise enthält die selbsthaltende Ausgangsschaltung zwei Transistoren
entgegengesetzter Leitfähigkeitstpyen. Dies bringt den Vorteil einer besonders einfach
aufbaubaren selbsthaltenden Ausgangsschaltung mit sich.
-
Um die an den Verbraucher weiterzuleitende Versorgungsspannung auf
einen vorgegebenen Spannungswert zu begrenzen bzw. zu stabilisieren, ist die Spannungsmeßeinrichtung
vorzugsweise durch einen Shunt-Regler gebildet.
-
Eine andere zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung liegt darin, die
Spannungsmeßeinrichtung durch einen Spannungskomparator zu bilden. Dies bringt den
Vorteil eines besonders einfachen Schaltungsaufbaus mit sich.
-
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise
näher erläutert.
-
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung gemäß
der Erfindung.
-
Figur 2 zeigt in einem Spannungs-Zeit-Diagramm den Verlauf einer der
Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 eingangsseitig zugeführten Versorgungs spannung.
-
Figur 3 zeigt in einem Spannungs-Zeit-Diagramm den Verlauf einer von
der Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 an einen Verbraucher abgegebenen Versorgungsspannung.
-
Figur 4 zeigt ein weiteres AusfühTungsbeispiel einer Schaltungsanordnung
gemäß der Erfindung.
-
Die in Figur 1 dargestellte Schaltungsanordnung weist eingangsseitig
eine Spannungsmeßeinrichtung M auf, die ein Shunt-Regler, beispielsweise des Typs
TL 431 der Firma Texas Instruments oder ein Spannungskomparator sein kann. Die Meßeinrichtung
M ist gemäß Figur 1 mit einem Meßeingang am Verbindungspunkt zweier Widerstände
R1, R2 angeschlossen, die zwischen Eingangsanschlüssen e und o liegen, denen eine
Spannung zuführbar ist, welche eine Versorgungsspannung für einen Verbraucher darstellt,
der beispielsweise durch einen Microprozessor gebildet sein kann und der zwischen
Ausgangsanschlüssen a und o der betreffenden Schaltungsanordnung angeschlossen sein
soll.
-
Die Spannungsmeßeinrichtung M liegt mit ihrer Arbeitsstromstrecke
über eine Diodenanordnung ebenfalls an den
Eingangsanschlüssen e
und o. Die Diodenanordnung umfaßt im vorliegenden Fall zwei gleichsinnig in Reihe
geschaltete Dioden D1 und D2. Diesen beiden Dioden Dl, D2 ist noch ein Widerstand
R3 parallel geschaltet. Mit dem Verbindungspunkt der Diodenanordnung und des Widerstands
R3 einerseits und der Spannungsmeßeinrichtung M andererseits ist ein Widerstand
R6 verbunden, der über einen weiteren Widerstand R7 mit der Basis eines Transistors
T1 verbunden ist, welcher vom pnp-Leitfähigkeitstyp ist.
-
Dieser Transistor T1 liegt mit seiner-Emitter-Kollektor-Strecke zwischen
dem Eingangsanschluß e und dem Ausgangsanschluß a der Schaltungsanordnung.
-
Zwischen dem Ausgangsanschluß a und dem bereits erwähnten Anschluß
o sind zwei in Reihe zueinander liegende Widerstände R4 und R5 vorgesehen. Am Verbindungspunkt
der Widerstände R4, R5 ist ein Transistor T2 mit seiner Basis angeschlossen. Dieser
Transistor T2 ist mit seinem Kollektor am Verbindungspunkt der bereits erwähnten
Widerstände R6, R7 und mit seinem Emitter am Anschluß o angeschlossen. Der Transistor
T2, der vom npn-leitfahigkeitstyp ist, bildet zusammen m t dem Transistor T1 eine
selbsthaltende Ausgangs schaltung, die auf ihre Ansteuerung über den Widerstand
R6 her aus einem Sperrzustand - in welchem beide Transistoren T1 und T2 gesperrt
sind - in einen leitenden Zustand überführbar sind, in welchem beide Transistoren
T1 und T2 leitend sind und in welchem die dem Eingangsanschluß e in Bezug auf den
Anschluß o zugeführte Eingangs- bzw.
-
Versorgungsspannung zu dem Ausgangsanschluß a hin weitergeleitet ist
und damit zu dem dort angeschlossenen Verbraucher hin gelangt.
-
Neben den vorstehend betrachteten Elementen weist die in Figur 1 dargestellte
Schaltungsanordnung noch einen
Kondensator C auf, bei dem es sich
um einen der Glättung dienenden Elektrolytkondensator handeln mag.
-
Unter Bezugnahme auf die in Figuren 2 und 3 dargestellten Spannungs-Zeit-Diagramme
wird die vorstehend betrachtete Schaltungsanordnung näher erläutert. In dem Diagramm
gemäß Figur 2 ist der Verlauf der am Eingangsanschluß e bezogen auf den Anschluß
o auftretenden Spannung Ue in Abhängigkeit von der Zeit t veranschaulicht. Das Diagramm
gemäß Figur 3 zeigt den Verlauf der am Ausgangsanschluß a in Bezug auf den Anschluß
o auftretenden Ausgangs-bzw. Versorgungsspannung Ua in Abhängigkeit von der Zeit
t, das heißt den Verlauf derjenigen Versorgungsspannung, die einem an den Anschlüssen
a und o angeschlossenen Verbraucher zugeführt wird.
-
Wie aus Figur 2 hervorgeht, steigt die Eingangs- Versorgungsspannung
Ue zwischen den Anschlüssen e und o zunächst allmählich an, wobei - wie dies Figur
3 erkennen läßt - mit Erreichen des Spannungswerts Ul ein Steuer-und Schaltvorgang
erfolgt. In diesem Fall spricht nämlich die Meßeinrichtung M an und führt über ihre
Arbeitsstromstrecke einen Strom, der zu einem solchen Spannungsabfall an der Diodenanordnung
Dl, D2 führt, daß der Transistor T1 und damit auch der Transistor T2 der selbsthaltenden
Ausgangs schaltung in den leitenden Zustand gelangt. Über die Emitter-Kollektor-Strecke
T1 des dann leitenden Transistors T1 ist dann der Eingangsanschluß e mit dem Ausgangsanschluß
a der betrachteten Schaltungsanordnung verbunden. Dadurch wird ein zwischen den
Anschlüssen a und o angeschlossener Verbraucher mit einer entsprechenden Versorgungsspannung
versorgt.
-
Die selbsthaltende Ausgangsschaltung mit den Transistoren T1 und T2
verbleibt in ihrem leitenden Zustand bzw. Selbst-
naltezustand
auch dann, wenn der Spannungsabfall an den Dioden D1 und D2 wieder etwas absinkt.
Der betreffende Selbsthaltezustand der betrachteten Ausgangs schaltung bleibt solange
erhalten, bis die Ausgangsspannung bzw.
-
die ausgangsseitige Versorgungsspannung zwischen den Anschlüssen a
und o einen Wert U3 erreicht bzw. unterschreitet, das heißt einen Spannungswert,
der unterhalb des Spannungswerts U1 liegt. Der betreffende Spannungswert U3 genügt
dabei der Beziehung U3 = UBE (1+ R4 75 wobei mit UBE die Basis-Emitter-Spannung
des Transistors T2, mit R4 der Widerstandswert des Widerstands R4 und mit R5 der
Widerstandswert des Widerstands R5 bezeichnet sind.
-
Bei der vorstehend erläuterten Schaltungsanordnung mißt also die Meßeinrichtung
M die der betreffenden Schaltungsanordnung eingangsseitig zugeführte Versorgungsspannung
und gibt bei Erreichen eines vorgegebenen ersten Spannungswerts Ul ein Steuersignal
ab, auf dessen Auftreten hin die selbsthaltende Ausgangs schaltung mit den beiden
Transistoren T1 und T2 in ihren Selbsthaltezustand gelangt. Die betreffende Ausgangsschaltung
überwacht dann selbsttätig die auf der Ausgangsseite der betreffenden Schaltungsanordnung
auftretende Versorgungsspannung und wird dann wieder in ihren Sperrzustand zurückgebracht,
wenn diese ausgangsseitige Versorgungsspannung einen Spannungswert U3 erreicht bzw.
unterschreitet, der niedriger ist als der vorerwähnte Spannungswert Ul. Dabei kann
die Spannungsmeßeinrichtung M entweder ein Spannungskomparator sein, oder aber durch
einen Shunt-Regler gebildet sein, der die den Anschlüssen e und o zugeführte eingangsseitige
Versorgungsspannung Ue auf einen vorgegebenen Wert U2 begrenzt bzw. stabilisiert
und damit
eine entsprechende Stabilisierung auch bezüglich der
ausgangsseitigen Versorgungsspannung Ua bewirkt. Diese Verhältnisse sind in Figuren
2 und 3 angedeutet.
-
In Figur 4 ist eine Modifikation der in Figur 1 dargestellten Schaltungsanordnung
veranschaulicht. In Figur 4 sind diejenigen Schaltungselemente, die den bei der
Schaltungsanordnung gemäß Figur 1 verwendeten Schaltungselementen entsprechen, mit
denselben Bezugszeichen bezeichnet wie in Figur 1. In Abweichung von den in Figur
1 dargestellten Verhältnissen ist bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 lediglich
ein einzelner Widerstand R3 zu der Arbeitsstromstrecke der Spannungsmeßeinrichtung
M in Reihe geschaltet. Am Verbindungspunkt dieses Widerstands R3 mit der Spannungsmeßeinrichtung
M ist die Basis eines Transistors T3 angeschlossen, der vom pnp-Leitfähigkeitstyp
ist. Dieser Transistor T3 liegt mit seinem Emitter am Eingangsanschluß e, und mit
seinem Kollektor der Transistor T3 über einen Widerstand R9 mit der Basis des Transistors
T2 der selbsthaltenden Ausgangs schaltung verbunden. Die Basis des Transistors T1
der selbsthaltenden Ausgangsschaltung ist über einen Widerstand R8 mit dem Eingangsanschluß
e verbunden. Der übrige Aufbau der Schaltungsanordnung gemäß Figur 4 stimmt mit
dem Aufbau der in Figur 1 gezeigten Schaltungsanordnung überein.
-
Bezüglich der in Figur 4 dargestellten Schaltungsanordnung sei bemerkt,
daß diese in der gleichen Weise arbeitet wie die in Figur 1 gezeigte Schaltungsanordnung.
-
Demgemäß mißt die Spannungseinrichtung M die zwischen den Anschlüssen
e und o eingangsseitig auftretende Versorgungsspannung, um bei Auftreten des bestimmten
festgelegten ersten Spannungswertes U1 ein Steuersignal abzugeben. Durch dieses
Steuersignal wird der Transistor T3in den leitenden Zustand gesteuert, der dadurch
den Transistor T2 in den leitenden Zustand steuert. Dies hat
zur
Folge, daß dann auch der Transistor T1 in den leitenden Zustand gelangt. Damit befindet
sich die selbsthaltende Ausgangsschaltung, bestehend aus den beiden Transistoren
Ti und T2 im Selbsthaltezustand. Aus diesem Selbsthaltezustand kehrt die betreffende
Ausgangs schaltung dann wieder in ihren Sperrzustand zurück, wenn die zwischen den
Anschlüssen a und o auftretende ausgangsseitige Versorgungsspannung den Spannungswert
U3 erreicht bzw. diesen unterschreitet. Die Höhe dieses Spannungswertes ist auch
hier durch die oben bereits angegebene Beziehung gegeben.
-
Abschließend sei noch angemerkt, daß durch die Überwachung der erwähnten
ausgangseitigen Versorgungsspannung mit Hilfe der selbsthaltenden Ausgangsschaltung
Störungsfälle berücksichtigt werden können, die auf der Ausgangsseite der betreffenden
Schaltungsanordnung auftreten und die dort die Versorgungsspannung beispielsweise
infolge eines Kurzschlusses absinken lassen. Die erläuterte Weiterleitung der Versorgungsspannung
erst in dem Fall, daß diese Versorgungsspannung den oben betrachteten Spannungswert
U1 erreicht hat, und die damit verbundene gewissermaßen harte Spannungsanschaltung
an den zwischen den Anschlüssen a und o angeschlossenen Verbraucher kann im Falle
eines Microprozessors in günstiger Weise zur Erzeugung einer internen Rücksetzung
ausgenutzt werden.
-
6 Patentansprüche 4 Figuren