DE2027310B2

DE2027310B2 - Schaltungsanordnung zum elektronischen schutz einer ausgangs schaltung im empfaenger einer datenuebertragungsanlage

Info

Publication number: DE2027310B2
Application number: DE19702027310
Authority: DE
Inventors: Dieter Dip! Ing 8190 Wolfratshausen Opielka
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-06-03
Filing date: 1970-06-03
Publication date: 1972-03-30
Also published as: DE2027310A1

Description

elektrode des ersten Transistors (/"I) ein weiterer 30 Zum Schutz von Schalttransistoren sind bereits

Widerstand 1R5) eingeschaltet ist und daß der elektronische Schutzschaltungen bekannt, die beim

Widerstand (Λ3) mit dem von der Basiselektrode überschreiten eines bestimmten Arbeitsstromes aus-

des zweiten Transistors (7"2) abgewendeten Ende lösen und den zu schützenden Transistor sperren,

zwischen den beiden Widerständen (RS, Rl) Nach Beseitigung des Kurzschlusses oder des über-

im Emitterkreis des ersten Transistors (Tl) ange- 35 stromes kehrt die Schutzschaltung in den Ruhe-

schaltet ist. zustand zurück. Es ist bereits eine Schaltungsanord-

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, nung bekannt, die ohne Hilfspotential als Zweipol dadurch gekennzeichnet, daß von der Basiselek- j_n den zu schützenden Womkreis einer beliebigen trode und von der Emitterelektrode des zweiten Anordnung eingeschaltet werden kann (H. Pelka. Transistors (Γ2) eine SerienschalPJng von zwei 40 »Vollelektronische bipolare Überstromsicherungen«. Widerständen (Λ6, Rl) angeordnet ist und daß Siemcns-Bauieile-lnformation f. 1968. Heft 4, S. 106 einer der beidm Widerstände (Rl) einen tempe- bis 108). Bei dieser bekannten Schaltung fließt der raturabhängigen Widerstandswert aufweist. Strom im störungsfreien Betrieb über den ersten

4 Schaltungsanordnung nach Anspruch 3. Transistor, der von einem /weiten Transistor gedadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstrecke *5 steuert wird. Bei Überstrom oder Kurzschluß steigt des ersten Transistors (Tl) /wischen den Eck- der Spannungsabfall an der Kollektor-F mitter-Strecke punkten einer Diagonale einer Diodenbrücke des ersten Transistors, und dadurch wird der /weite (/)!, Dl. Z)3. /)4) angeordnet ist und daß die Transistor vom gesperrten Zustand in den leitenden Eckpunkte der anderen Brückendiagonale in Serie Zustand gesteuert. Der leitende /weite Transistor in die /u schützende Ausgangsschaltung (AS) 50 steuert den ersten Transistor in den gesperrten /11-eingeschaltet sind. stand. Damit ist der Stromfluß über den ersten Transistor unterbunden und über den /weiten Transistor durch einen hochohmigen Widerstand begrenzt Beim Aufhören des Kurzschlusses oder der (Kr-

Die Gründung betrifft eine Schaltungsanordnung 55 spannung gelangt die Schaltung naht ohne ν res

zum elektronischen Schutz einer Ausgangsschaltung in den Ruhezustand zurück. Erst nach kurm gem

im Empfänger einer Datenübertragungsanlage, die Unterbrechen des Ausgangskrpises oder nach Ab"

binäre Datenzeichen am Ausgang abgibt und deren sinken des Stromes auf einen sehr kleinen Wert wird

Schal (transistoren bei ausgangsseitigem Kurzschluß der zweite Transistor gesperrt und dadurch der erste

oder Anliegen von Fremdspannungen vor der Zer· 60 Transistor wieder leitend. Die Schaltung hat den

störung geschützt werden, mit einem ersten Tran* Nachteil, daß die Umschaltung zwischen den beiden

sistor, über den der Strom im störungsfreien Betrieb Zuständen langsam erfolgt, so daß die Transistoren

fließt, einem zweiten Transistor, der im störung»- für eine größere Verlustleistung ausgelegt werden

freien Betrieb gesperrt ist und bei einem bestimmten müssen. Der Rückstellstrom ist sehr klein, so daß

Stromanstieg leitend wird und den ersten Tran- 65 bei der Rückstellung in den Ruhezustand der Strom*

sistor sperrt. weg praktisch kurzzeitig unterbrochen werden muß.

Ausgangsschaltungen von Empfängern in Daten* Der Ansprechstrom und der Rückstellstrom sind

übe» Übungssystemen arbeiten mit Transistoren, die nicht getrennt einstellbar. Beim Übertragen eines

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Dauerzustandes nach dem Aufhören eines Kurz- Zustand gesperrt. Die Schallung helindel sich jelzl

Schlusses bleibt die Schaltung so lange im Ansprech- in einem stabilen Zustand, in dem der Transistor 7Ί

zustand, bis die erste Flanke eines binären Daten- völlig leitend und der andere Transistor Tl gesperrt

zeichens auftritt. ist. Die Spannung U an der Schutzschaltung zwischen

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungs- 5 den Klemmen A und B ergibt sich aus der Summe anordnung zum Schutz von Scruiltiransistoren auf- der Kollektor-Emitter-Spannung des Transistors 7Ί zuzeigen, die verbesserte Eigenschaften besitzt. Diese und den Spannungsabfällen an den Widerständen RS Aufgabe wird dadurch gelöst, daß in Serie mit der und Λ1, Bei Kurzschluß oder beim Auftreten von Schallstrecke des ersten Transistors in die Emitter- hohen Frerndspannungen an der Klemme B steigt elektrode ein Widerstand eingeschaltet ist, der mit io der Strom durch den Transistor Tl an. Bei einem dem emitterfernen Ende mit der Emitterelektrode bestimmten Stromwert, dem sogenannten Ansprechdes zweiten Transistors verbunden ist, daß die Emitter- strom, kippt die Schutzschaltung in den anderen elektrode des ersten Transistors über einen Wider- stabilen Zustand. In diesem Zustand ist der Transtand mit der Basiselektrode des zweiten Transistors sistor 7*1 gesperrt und der Transistor Tl völlig verbunden ist und daß die Basiselektrode und die 15 leitend gesteuert. Der Ansprechstrom Ia bestimmt Kollektorelektrode des zweiten Transistors über sich zu:

jeweils einen Widerstand mit der Kollektorelektrode Ujse»

des ersten Transistors verbunden sind. '^{a =} _R\~ ·

Bei der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung

kann der Ansprechstromwert und der Rückstell- 20

stromwert getrennt und beliebig eingestellt werden, Übe« ist die Emitter-Basis-Schwellspannung des so daß eine Unterbrechung des zu schützenden Transistors Tl. Der Strom fließt über den Tran-Slromweges nicht notwendig ist. Die Schaltung sistor 7*2 und wird durch den Widerstand Λ 4 auf besitzt ein bistabiles Verhalten und kippt von einem einen .^lässigen Wert begrenzt. Die Schaltung besitzt Zustand in den anderen. Das Kippen erfolgt sehr »5 eine Mitkopplung, indem der Spannungsabfall am rasch, so daß die entstehende Verlustleistung an Widerstand Λ1, der durch den Strom/ entsteht, einem Widerstand abfällt und Transistoren mit sehr an die Casis des Transistors 7*2 geführt wird. Erreicht geringer Verlustleistung verwendet werden können. die Spannung am Widerstand Rl die Schwellspan-Dadurch ergibt sich eine sehr raumsparende An- nung des Transistors Tl, so wird in den zweiten Ordnung. 30 stabilen Zustand umgeschaltet. Gleichzeitig verEinzelheiten der Erfindung werden an Hand von schwindet aber auch die Spannung am Widerstand Λ1, vorteilhaften Ausführungsbeispielen, die in den Fi- so daß über den Widerstand A3 das Potential der guren dargestellt sind, erläutert. Emitterelektrode des Transistors 7*1 an die Basis-

F i g. 1 zeigt die prinzipielle Einschaltung der elektrode des Transistors 7*2 gelangt. Der Tran-

Schui/schaltung in den Stromkreis einer Ausgangs- 35 sistor Tl wird nun über den Spannungsteiler Λ2

schaltung eines Empfängers; und R3 im leitenden Zustand gehalten. Der Wider-

F i g. 2 zei"t ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel stand /?4 ist in seinem Widerstandswert viel größer

der Schutzschaltung: gewählt als die Summe der Widers.tandswerte von

F i g. 3 zeigt an Hand der Strom-Spannungskenn- Rb und Al. Dadurch ist aber die Spannung zwischen

!•nie die Kippeigenschaft der Schutzschaltung; 40 den Klemmen A und B nach dem Abschalten viel

F i g. 4 zeigt eine Schutzschaltung für eine Aus- höher als vorher, so daß der Widerstand von /?3

gangschaltung, die Doppelstromzeichen abgibt; nur einen verhältnismäßig kleinen Wert aufweisen

F i g. 5 /..'igt eine temperaturstabilisierte Schutz- muß. Um jeizt die Schwellspannung des Transistors Tl

schaltung. zu unterschreiten, ist nur eine geringfügige Verkleine-

Die Fig. i zeigt die Ausgangsschaltung A S, die 45 rung der Spannung U erforderlich. Die Rückstellung über den Innenwidcrstand Ri entsprechend dem der Schulzschaltung in den Ruhezusland erfolgt also Steuersignal abwechselnd die positive ode·- negative bei dem sogenannten Rückstellstrom Ir. Der RückSpannung ( TB. TB) an den Ausgang durch- stellstn.m Ir ergibt sich zu:
schaltet, so daß binäre Datenzeichen entstehen.

Der Schalter .Vl in der Ausgangsschaltung soll die 5° . Uhez

beiden Transistoren symbolisch ersci/en, die ab- / /?4 1 ν

wechselnd leitend oder gesperrt gesteuert werden. \ Rl Bl)
Der andere Pol der beiden Spannungen ( TB) liegt
an Frde. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung

.V/ liegt mit den Klemmen Λ und B in Serie im Strom- 55 Vhf.i i-t die Emitter-Basis-Spannung des Trankreis der Ausgangsschaltung. Der Belastungswider- sistors 7"2 im gesperrten Zustand; Bl ist der Stromstand Rl liegt von der Klemme B der Schutzschal- verstärkungsfaktor des Transistors Tl. Daraus zeigt tung gegen Erde. Beim Auftreten von Überspan- sich, daß der Rückstellstrom unabhängig von der nungen oder einem Kurzschluß zwischen den Klem- Größe des Abschaltstromes ta ist, Verglichen mit men A und B begrenzt die Schutzschaltung St den 60 den bekannten Schaltungen wird ein größerer Rück« Stromfluß auf einen zulässigen Wert. Dadurch werden stellstrom erzielt, so daß beim Aufhören des Kurzdie Transistoren der Ausgangsschaltung vor Zer- Schlusses oder der hohen Fremdspannungen die störung bewahrt. Schutzschaltung unmittelbar in den Ruhezustand

in F i g, 2 ist eine Schaltungsanordnung der neuen zurückkippt. Der Widerstand RS ist für die ein-

Schutzschaltung dargestellt. Der Strom der Ausgangs- 65 wandfreie Arbeitsweise der Schutzschaltung nicht

schaltung/ fließt im siürungsfreien Zustand über erforderlich, er ermöglicht jedoch eine sehr genaue

die Schaltstrecke des Transistors 7*1 und die Wider- Einstellung des Ansprechstromes Ia.

stände Ri und Al. Der Transistor Tl ist in diesem F i g. 3 zeigt an Hand der Strotnspannungskenn-

linie das Kippverhalten der Schutzschaltung. In vertikaler Richtung ist der Strom, der durch die Schutzschaltung fließt und in horizontaler Richtung die Spannung an den Klemmen A und B der Schutzschaltung aufgetragen. Der Punkt C stellt die störungsfreie Arbeitsweise dieser Schutzschaltung dar. Es fließt der Strom /. Die Widerstandsgerade durch den Punkte wird vom Widerstand/?! festgelegt. Der Strom steigt bis zum Ansprechstrom la im Punkt D an. Der Punkt D ist instabil, und die Schutzschaltung kippt sofort in den Punkt E. Dieser Punkt ist wieder stabil, und der auftretende Strom /1 ist durch den Widerstand RA bestimmt. Beim Aufhören des Kurzschlusses oder der Fremdspannung sinkt der Strom /1 ab und gelangt beim Rückstellstrom Ir zum Punkt F. Der Punkt F ist wieder instabil, und die Schaltung kippt sofort in den Punkt C. Damit ist wieder der Ruhezustand der Schutzschaltung erreicht. Der Umlaufsinn der Schutzschaltung in ihrem Kippverhalten ist mit Pfeilen angedeutet.

F i g. 4 zeigt die Schutzschaltung für Doppelstrombetrieb. Die Schutzschaltung Si befindet sich zwischen den Eckpunkten der einen Diagonale einer Brückenschaltung, die aus den Dioden Dl, Dl, D3 und DA besteht. Die beiden Eckpunkte der anderen Brückendiagonale sind in den zu sichernden Stromkreis zwischen der Ausgangsschaltung AS und dem Lastwiderstand Ri, eingeschaltet. Bei der einen Stromrichtung fließt der Strom über die Dioden Dl und DA, während in der umgekehrten Richtung die Dioden 02 und D3 stromdurchflossen sind.

In F i g. 5, die im wesentlichen die Schutzschaltung nach F i g. 2 zeigt, sind die beiden Widerstände /?6 und Rl zwischen der Basis und dem Emittei des Transistors Tl eingefügt. Der Widerstand Rl ist als temperaüirabhängiger Widerstand ausgeführt Dadurch wird eine große Temperaturstabilität erreicht so daß auch bei starken Schwankungen der Um gebungstemperatur die Ansprechwerte der eingestell ten Ströme sich nicht ändern.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche- als Schulter betrieben werden. Die Ausgangsschal- H ' Hingen geben binäre Datenzeichen ab. Die Ausgangs-

1. Schaltungsanordnung zum elektronischen schaltungen sind niederohmig, so daß für die verSchutz einer Ausgangsschaltung im Empfänger wendeten Schalttransistoren die Gefahr der Zereiner Datenübertragungsanlage, die binäre Daten- 5 störung besteht, wenn am Ausgang ein Kurzschluß zeichen am Ausgang abgibt und deren Schalt- oder hohe Fremdspannungen auftreten,
transistoren bei ausgangsseitigetn Kurzschluß oder Es ist bereits eine Transistorschaltung zur Über-Anlicgen von Fremdspannungen vor der Zer- wachung von Gleichspannungen auf Spannungsstörung geschützt werden, mit einem ersten Tran- abweichungen, die eine vorgegebene Toleranzgrenze sistor, über den der Strom im störungsfreien io überschreiten, bekannt, die aus zwei Transistoren Betrieb fließt, einem zweiten Transistor, der im gleichen Leitfähigkeitstyp'·, deren Kollektor-Emitterstörungsfreien Betrieb gesperrt ist und bei einem Strxken in Reihe geschaltet an der Versorgungsbestimmten Stromanstieg leitend gesteuert wird spannung iiegen, besteht. Diese Schaltungsanordnung und den ersten Transistor sperrt, dadurch ist für den Schutz von Transistoren vor der Zergekcnzeichnet, daß in Serie mit der 15 störung durch Überlastung nicht geeignet, da sie Schaltstrecke des ersten Transistors (Tl) in die nur eine Signalisierung beim Überschreiten der vorEmitterelektrode ein Widerstand (Rl) eingeschal- gegebenen Toleianzgrenzen ermöglicht. Eine rasche tet ist, der mit öim emitterfernen Ende mit der Schutzwirkung für einen betroffenen Transistor kann Emitterelektrode des zweiten Transistors (Tl) damit nichi erreicht werden.

verbunden ist, daß die Emitterelektrode des ersten ao Es ist weiterhin eine Schaltungsanordnung zur

Transistors über einen Widerstand (A3) mit der Signalisierung von Spannungsgrenzwerten mittels eines

Basiselektrode des zweiten Transistors verbunden Kippgliedes, dem eine Anzeigeeinrichtung nachge-

ist und daß die Basiselektrode und die Kollektor- schaltet i->t, bekannt, bei der der Meßspannung

elektrode des /weiten Transistors (72) über abwechselnd positive und negative Nadeümpulse

jeweils einen Widerstand (Λ2, R4) mit der Kollek- 25 überlagert werden, die das Kippglied zum Ansprechen

torelektrode des ersten Transistors (Tl) ver- bringen. Auch diese Schaltung ermöglicht nur die

bunden sind. Signalisierung von Spannungsgrenzwerten. Der auto-

2. Schaltungsa 3rdnung nach Anspruch 1, matische Schutz eines überlasteten Transistors wird dadurch gekennzeichnet, daß in die Emitter- damit nicht erreicht.