DE1293215B

DE1293215B - Elektronischer Polwendeschalter

Info

Publication number: DE1293215B
Application number: DE19681762364
Authority: DE
Inventors: Schneider Wolfgang
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1968-06-05
Filing date: 1968-06-05
Publication date: 1969-04-24

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem elektronischen Polwendeschalter mit direkten und inversen Ausgängen für mehrere Lastwiderstände mit je einem Paar komplementären Transistoren, die derart parallel- zur umzupolenden Betriebsspannungsquelle geschaltet sind, daß die beiden Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps jeweils am gleichen Pol der Betriebsspannungsquelle liegen, wobei einem Transistor eine Steuerspannung zugeführt wird, und die Transistoren so geschaltet sind, daß jeweils ein Transistor des einen Leitfähigkeitstyps eines ersten Parallelzweiges und hierzu komplementärer Transistor eines zweiten Parallelzweiges geöffnet bzw. gesperrt ist.
Derartige Schalter sind bekannt. Es hat sich jedoch bei diesen Schaltern gezeigt, daß für manche Anwendungszwecke die Umpolzeit zu lange dauert und das darüber hinaus die Verlustleistung zu groß ist: Ziel der Erfindung ist es deshalb, einen Polwendeschalter mit direkten und inversen Ausgängen aufzuzeigen, mit dem eine sehr rasche Umpolung mit großem Wirkungsgrad möglich ist.
Ausgehend von dem eingangs beschriebenen Schalter, wird zur Lösung der gestellten Aufgabe erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Emitter der npn-Transistoren direkt mit dem Minuspol der Betriebsspannungsquelle, die Emitter der pnp-Transistoren direkt mit Massepotential und die Kollektoren je eines komplementären Transistorpaares über einen niederohmigen Schutzwiderstand verbunden sind und daß zwischen der Basis des npn-Transistors im zweiten Parallelzweig und dem Kollektor des pnp-Transistors im ersten Parallelzweig sowohl als auch zwischen der Basis des npn-Transistors im ersten Parallelzweig und dem Kollektor des pnp-Transistors im zweiten Pärallelzweig ein Differenzierglied aus der Serienschaltung eines Widerstandes mit einem Kondensator eingefügt ist, jeweils zwischen der Basis und dem Kollektor der beiden npn-Transistoren und dem Kollektor des Eingangstransistors und der Basis beider pnp-Transistoren hochohmige Widerstände angeordnet sind und daß eine Steuerspannung. dem pnp-Transistor im ersten Parallelzweig zugeführt wird.
An Hand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles soll die Erfindung im folgenden näher erläutert werden.
Der Polwendeschalter ist aus vier Transistoren aufgebaut, von denen zwei komplementäre Transistoren Tsl und Ts2 den ersten Parallelzweig bezüglich der Betriebsspannungsquelle und die beiden komplementären Transistoren Ts3 und Ts4 den zweiten Parallelzweig bezüglich der Betriebsspannungsquelle bilden. Die npn-Transistoren Tsl und Ts3 liegen mit ihren Emittern direkt am Minuspol der Betriebsspannungsquelle UB, während die Emitter der pnp-Transistoren Ts2 und Ts4 direkt auf Massepotential liegen: Zwischen Massepotential und der Klemme 7 wird dem Transistor Ts2 über den Widerstand R4 eine Steuerspannung zugeführt. Wenn diese Steuerspannung Null ist, wird der Transistor Ts2 gesperrt. Sein Kollektor ist über einen Widerstand R3 mit dem Minuspol der Betriebsspannungsquelle dadurch mit dem Emitter des Transistors Tsl verbunden. Über den erwähnten Widerstand R3 und die Parallelschaltung des Widerstandes R6 mit dem aus dem Kondensator C2 und dem Widerstand R13 bestehenden Serienzweig fließt ein Strom, der den Transistor Ts4 durchzusteuern beginnt. Gleichzeitig steigt die Spannung am Kollektor des Transistors Ts2 an. Der Kollektor dieses Transistors ist nämlich über den Schutzwiderstand R5 mit dein' Kollektor des Transistors Ts2 verbunden. Der erwähnte Spannungsanstieg bewirkt nun, daß der über den Kondensator Cl und der in Serie hierzu liegende Widerstand R14 den durch den Widerstand R7 fließenden Strom vermindert und damit die Sperrung des Transistors Ts3 einleitet. Das Differenzierglied Cl, R14 verbindet die Basis des Transistors Ts3 mit dem Kollektor des Transistors Ts2. Der erwähnte Widerstand R7 ist zwischen der Basis des Transistors Ts3 und dem Kollektor des Transistors Tsl eingefügt. Durch das fallende Potential am Kollektor des Transistors Ts4 fließt ein Ladestrom über das aus dem Kondensator C3 und dem in Serie dazu liegenden Widerstand R8 gebildete weitere Differenzierglied zur Basis des Transistors Tsl und über den Emitter dieses Transistors zum Minuspol der Betriebsspannungsquelle. Zwischen dem Kollektor des Transistors Ts3 und dem Kollektor des Transistors Ts4 ist ein Schutzwiderstand R10 eingefügt. Entsprechend dem Widerstand R7 im ersten Parallelzweig ist ein WiderstandR9 zwischen dem Basisanschluß des, Transistors Tsl und dem Kollektor des Transistors Ts3 vorgesehen. Der obenerwähnte Ladestrom bewirkt, daß der Transistor Tsl leitend wird. Statisch bleiben Tsl und Ts4 über die relativ hochohmigen -.Widerstände R9-- und R6 leitend. Wenn zwischen Massepotential und der mit 7 bezeichneten Klemme die angelegte Steuerspannung Ust negativ wird, beginnt der nachgeschaltete Transistor Ts2 leitend zu werden. Das Spannungspotential am Kollektor dieses Transistors fällt ab, und es fließt ein Ladestrom vom Anschlußpunkt 4 (Massepotential) über den Emitter zum Kollektor weiter über das Differenzierglied Cl, R14 und die Basis-Emitter-Strecke des Transistors Ts3 zum Minuspol der Betriebsspannungsquelle UB. Damit. wird der Transistor Ts3 leitend. ' Gleichzeitig fließt von Massepotential über den Transistor Ts2 (Einitter-Kollektor-Strecke) über den in Serie zum Widerstand R13 liegenden Kondensator C2- ein Entladestrom, der dem durch den Widerstand R6 fließenden Strom entgegengepolt ist. Damit beginnt der Transistor Ts4 zu sperren. Sofern zwischen dem Kollektor des Transistors T's4 und dem Emitter des Transistors Ts3 kein Lastwiderstand R11 angeschlossen ist, fließt beim Leitendwerden des Transistors Ts3 vom Minuspol der Betriebsspannungsquelle über den Transistor Ts3, den Widerstand R 10, den Kondensator C3 mit nachgeschaltetem -Widerstand R8 ein Entladestrom, der dem Stroni durch den Widerstand R9 entgegengepolt ist und somit den Transistor Tsl sperrt. Statisch bleibt Ts3 über den relativ hochohmigen Widerstand R7 leitend.
Die erfindungsgemäße Schaltung ermöglicht die gleichzeitige Anschaltung gleicher oder verschiedener Lastwiderstände. Diese Lastwiderstände können zwischen folgenden Anschlußpunkten angeschaltet werden: 1-3, 2-4, 3-5, 5-4, 6-1, 6-2.
Wenn an den Anschlußklemmen 1 bis 6 kein Lastwiderstand angeschaltet ist, so muß der bereits eingangs erwähnte relativ hochohmige Widerstand R3 angeschaltet werden.
Beim dargestellten Ausführungsbeispiel liegen parallel zu den Basis-Emitter-Strecken der beiden npn- Transistoren und des im zweiten Parallelzweig liegenden pnp-Transistors geeignet gepolte Schutzdioden, die bei entsprechend niedrigen Spannungen entfallen können.
Abschließend sei noch angegeben, welche Werte die einzelnen Schaltelemente des Ausführungsbeispieles bei einer verwirklichten Schaltung besaßen: R1, R2, R11, R12 330ü R6, R7, R9 >_ 8,2 k9 je nach Last R3 = 8,2 kn R8, R13, R14 = 68S2 R5, R10 = 1009 Cl, C2 = 100 pF C3 = 1 nF UB = 24V R4 in Abhängigkeit von Ust Dl, D2, D 3 Typ 1 N 4151 Tsl, Ts3 Typ 2 N 2222 Ts2, Ts4 Typ BFY 95 Der erfindungsgemäße Polwendeschalter ermöglicht es, relativ hohe Ströme mit gutem Wirkungsgrad rasch zu schalten, wobei die Schaltung trotz der erwähnten Vorteile einen relativ geringen Aufwand an Bauelementen erfordert.

Claims

Patentansprüche: 1. Elektronischer Polwendeschalter mit direkten und inversen Ausgängen für mehrere Lastwiderstände mit je einem Paar komplementärer Transistoren, die derart parallel zur umzupolenden Betriebsspannungsquelle geschaltet sind, daß die beiden Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps jeweils am gleichen Pol der Betriebsspannungsquelle liegen, wobei einem Transistor eine Steuer-Spannung zugeführt wird, und die Transistoren so geschaltet sind, daß jeweils ein Transistor des einen Leitfähigkeitstyps eines ersten Parallelzweiges und ein hierzu komplementärer Transistor eines zweiten Parallelzweiges geöffnet bzw. gesperrtist, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter der npn-Transistoren direkt mit dem Minuspol der Betriebsspannungsquelle, die Emitter der pnp-Transistoren direkt mit Massepotential und die Kollektoren je eines komplementären Transistorpaares über einen niederohmigen Schutzwiderstand verbunden sind und daß zwischen der Basis des npn-Transistors im zweiten Parallelzweig und dem Kollektor des pnp-Transistors im ersten Parallelzweig sowohl als auch zwischen der Basis des npn-Transistors im ersten Parallelzweig und dem Kollektor des pnp-Transistors im zweiten Parallelzweig ein Differenzierglied aus der Serienschaltung eines Widerstandes mit einem Kondensator eingefügt ist und daß jeweils zwischen der Basis und dem Kollektor der beiden npn-Transistoren und dem Kollektor des Eingangstransistors und der Basis beider pnp-Transistoren hochohmiger Widerstände angeordnet sind und daß eine Steuerspannung dem pnp-Transistor im ersten Parallelzweig zugeführt wird.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu den Basis-Emitter-Strecken der beiden npn-Transistoren und des im zweiten Parallelzweig liegenden pnp-Transistors geeignet gepolte Schutzdioden liegen.
3. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kollektor des pnp-Transistors und dem Emitter des npn-Transistors im ersten Parallelzweig beim Fehlen eines Lastwiderstandes zwischen diesen beiden Punkten ein relativ hochohmiger Widerstand eingefügt ist.