DE4116947C2 - Koppelrelaisschaltung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Koppelrelaisschaltung, insbesondere Hybrid-Leistungsrelaisschaltung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige Relaisschaltungen werden bspw. in speicherprogrammierbaren Steuerungen eingesetzt, in denen sie zur Umsetzung von Steuersignalen in Leistungszu- und -abschaltungen dienen. Dabei müssen bei den geschalteten Leistungen Störspannungsspitzen vermieden und eine ausreichende Funkenlöschung beim Abschalten erreicht werden.

Bei einer bekannten, als Hybrid-Leistungsrelaisschaltung ausgebildeten Koppelrelaisschaltung liegt parallel zum Arbeitskontaktpaar zusätzlich zum Varistor die Reihenschaltung aus Kondensator und Strombegrenzungswiderstand, zu welchem letzteren eine Diode parallel geschaltet ist. Dadurch ergibt sich eine wirksame Funkenlöschung bei Abschalten der Last bzw. Öffnen des Arbeitskontaktpaares, da beim Öffnen des Schalters der Kondensator, der sich im geschlossenen Zustand des Schalters über den Strombegrenzungswiderstand vollständig entladen hat, durch den durch die abzuschaltende Last fließenden Strom auflädt, was wegen des weiterfließenden Laststromes den am sich öffnenden Arbeitskontaktpaar anstehenden Spannungsabfall niedriger werden läßt. Abschaltspannungsspitzen werden durch den Varistor wirksam begrenzt.

Nachteilig an dieser bekannten Koppelrelaisschaltung ist jedoch, daß sie polaritätsgebunden ist, also nur beim Schalten von Gleichströmen wirksam ist.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Koppelrelaisschaltung, insbesondere Hybrid-Leistungsrelaisschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der unter entsprechend wirksamer Funkenlöschung und Abschalt-Spannungsspitzenbegrenzung auch Wechselströme (ohne einen durch die Löschschaltung bedingten Reststrom) geschaltet werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind bei einer Koppelrelaisschaltung der genannten Art die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale vorgesehen.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen ist eine hochwirksame Funkenlöschung erreicht, die nicht polaritätsgebunden ist und daher sowohl beim Schalten von Gleichströmen als auch von Wechselströmen wirksam ist. Da sich über die Dioden sowohl für die positive als auch für die negative Halbwelle eines Wechselstromes Strömungspfade über den Ladekondensator ergeben, kann auch hier das Arbeitskontaktpaar beim Öffnen niederohmig überbrückt werden, so daß der Laststrom zunächst durch den Kondensator weiterfließen kann, was an dem Arbeitskontaktpaar nur einen unerheblichen Spannungsabfall entstehen läßt. Die Spannung am Arbeitskontaktpaar steigt während des Öffnens abgeflacht an und eine Spannungsbegrenzung setzt durch den Varistor ein, so daß auch die Abschaltspannungspitze wirksam begrenzt wird. Das Hilfskontaktpaar wird auf die gleiche Weise geschützt.

Zweckmäßigerweise sind dabei die Merkmale gemäß Anspruch 2 vorgesehen. Sind ferner die Merkmale gemäß Anspruch 3 vorgesehen, so ist sichergestellt, daß sich im geschlossenen Zustand der beiden Schalterteile der Kondensator über den Strombegrenzungswiderstand entladen kann.

Mit den Merkmalen nach Anspruch 4 ist erreicht, daß ein Prellen der beiden Kontaktpaare ohne Einfluß auf die Wirksamkeit der Funkenlöschung bleibt und daß die Schaltarbeit auf beide Kontaktpaare verteilt wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsvariante, wie sie durch die Merkmale gemäß Anspruch 5 vorgesehen ist, ist erreicht, daß die Schaltung insoweit vereinfacht werden kann, als der Kondensator nicht über die Parallelschaltung aus Diode und Strombegrenzungswiderstand sondern direkt an die betreffenden der vorgenannten Dioden angeschlossen werden kann. Der Vorteil dieser Schaltung besteht darin, daß der Löschkreis etwas niederohmiger ist und daß die bisher zum Strombegrenzungswiderstand parallele Diode entfallen kann.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung sind die Merkmale gemäß Anspruch 6 vorgesehen. Dadurch entsteht eine Schaltung, die das erste Arbeitskontaktpaar durch den über das zweite Arbeitskontaktpaar gesteuerten Feldeffekt-Transistor entlastet. Die Schaltarbeit für das EIN und AUS wird dabei vom Feldeffekt-Transistor übernommen und das erste Arbeitskontaktpaar führt fast nur den Dauerstrom.

Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 7 ist erreicht, daß durch die Zenerdiode die Steuerspannung des Feldeffekt-Transistors begrenzt ist.

Zweckmäßigerweise sind die Merkmale gemäß Anspruch 8 vorgesehen.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung sind die Merkmale gemäß Anspruch 9 vorgesehen. Dadurch ist eine Schaltung erreicht, die, bedingt durch die kürzere Schaltzeit des ersten Feldeffekt-Transistors, etwa den doppelten Laststrom wie eine Schaltung nach dem nur einen Feldeffekt-Transistor aufweisenden vorgenannten Ausführungsbeispiel schalten kann.

Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 10 ist erreicht, daß in einem der beiden Betriebszustände der Schaltung die ausgangsseitige Spannung am zweiten Feldeffekt-Transistor vom Steuerkreis des ersten Leistungs-Feldeffekt-Transistors getrennt werden kann.

Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 11 ist erreicht, daß durch die Zenerdiode die Steuerspannung des ersten Leistungs-Feldeffekt-Transistors begrenzt ist.

Mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12 ist erreicht, daß normal justierte Relais Verwendung finden können, da das Ruhekontaktpaar immer öffnet, bevor das Arbeitskontaktpaar schließt, und erst schließt, nachdem das Arbeitskontaktpaar wieder geöffnet hat. Eine Spezialjustage des Relais entfällt somit.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen ergeben sich aus den Merkmalen gemäß Anspruch 13.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der folgenden Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung unter Bezugnahme auf eine bekannte Schaltung anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele beschrieben und erläutert ist.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Hybrid-Leistungsrelaisschaltung zum Schalten von Gleichströmen nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 eine Hybrid-Leistungsrelaisschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung,

Fig. 3 eine Hybrid-Leistungsrelaisschaltung gemäß einer Variante des ersten Ausführungsbeispieles nach Fig. 2,

Fig. 4 eine Hybrid-Leistungsrelaisschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung und

Fig. 5 eine Hybrid-Leistungsrelaisschaltung gemäß einer Variante des zweiten Ausführungsbeispieles nach Fig. 4.

Zunächst sei kurz eine bekannte Koppelrelaisschaltung in Form einer Hybrid-Leistungsrelaisschaltung 1 nach dem Stand der Technik anhand der Fig. 1 beschrieben. Die Schaltung 1 besitzt ein Relais 2 mit Erregerspule-Anschlüssen 3 und einem Arbeitskontaktpaar 4, das von einem vom Relais 2 bewegbaren Schaltglied 5 überbrückbar ist. Parallel zum Arbeitskontaktpaar 4 liegt eine Reihenschaltung aus einem Strombegrenzungswiderstand 6 und einem Ladekondensator 7 und ebenfalls hierzu parallel ferner ein Varistor (spannungsabhängiger Widerstand) 8. Parallel zum Strombegrenzungswiderstand 6 liegt eine Diode 9, die entsprechend der Gleichspannungsquelle 10 in Durchlaßrichtung von deren positivem zu deren negativem Pol angeordnet ist. Mit diesem polaritätsgebundenen, also nur zum Schalten von Gleichströmen wirksamen Hybrid-Leistungsrelaisschaltung 1 kann eine Last 11 beliebiger Art, funkstörungsfrei geschaltet werden.

Mit der in der Zeichnung gemäß mehreren Ausführungsbeispielen bzw. Varianten dargestellten als Hybrid-Leistungsrelaisschaltung ausgebildeten Koppelrelaisschaltung 12 bzw. 12' und 22 bzw. 22' kann die betreffende Last 11 nicht nur unter Gleichspannungsbedingungen sondern auch unter Wechselspannungsbedingungen zu- und abgeschaltet werden. Auch dabei ist eine hochwirksame Funkenlöschung und eine Abschaltspannungsspitzenbegrenzung wirksam erreicht.

Gemäß Fig. 2 besitzt die Hybrid-Leistungsrelaisschaltung 12 ein Relais d1 mit Erregerspule-Anschlüssen 14, einem ersten und zweiten Arbeitskontaktpaar 15, 16, und Schaltgliedern 17, 18, mit denen das jeweilige Arbeitskontaktpaar 15 bzw. 16 bei Erregung des Relais d1 überbrückbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel öffnen und schließen die beiden Arbeitskontaktpaare 15 und 16, von denen das zweite Arbeitskontaktpaar 16 ein Hilfskontaktpaar ist, gleichzeitig. Im Zuge des ersten Arbeitskontaktpaares 15 liegt die Last 11 und eine Wechselspannungsquelle 19 zur Speisung der Last 11.

Parallel zum zweiten Arbeitskontaktpaar 16 liegt sowohl die Reihenschaltung aus einem Strombegrenzungswiderstand r2 und einem Ladekondensator k1 als auch ein Varistor (spannungsabhängiger Widerstand) r1. Parallel zum Strombegrenzungswiderstand r2 liegt eine Diode n1, wobei ihre Kathode mit der Verbindung zwischen Spannungsbegrenzungswiderstand r2 und Kondensator k1 geschaltet ist. Die jeweils entsprechenden bzw. benachbarten Arbeitskontakte der beiden Arbeitskontaktpaare 15, 16 sind mittels einer Diode n5 bzw. n2 verbunden, wobei die Kathode der Diode n5 mit dem betreffenden Kontakt des zweiten Arbeitskontaktpaares 16 und die Kathode der Diode n2 mit dem betreffenden Kontakt des ersten Arbeitskontaktspaares 15 verbunden ist. Außerdem ist zwischen jeweils gegenüberliegenden Arbeitskontakten der beiden Arbeitskontaktpaare 15 und 16 eine Diode n4 bzw. n3 geschaltet, wobei die Kathode der Diode n3 mit der Kathode der Diode n5 und damit mit dem einen Arbeitskontakt des zweiten Arbeitskontaktpaares 16 und die Anode der Diode n4 mit der Anode der Diode n2 und damit mit dem anderen Arbeitskontakt des zweiten Arbeitskontaktpaares 16 verbunden ist.

Die Funktion dieser Schaltung 12 ist folgende: Durch eine positive Halbwelle der Speisespannung der Wechselspannungsquelle 19 wird der Kondensator k1 über den Strompfad aus der Diode n5, der Diode n1, dem Kondensator k1 und der Diode n2 geladen, während dies bei einer negativen Halbwelle über den Strompfad mit der Diode n3, der Diode n1, dem Kondensator k1 und der Diode n4 erfolgt, und zwar dann, wenn, wie in Fig. 2 dargestellt, das Relais d1 entregt und damit beide Arbeitskontaktpaare 15, 16 offen sind. Der Varistor r1 dient zum Schutz der Schaltung 12 vor Überspannungen.

Wird das Relais d1 erregt, so werden beide Arbeitskontaktpaare 15, 16 über das jeweilige Schaltglied 17, 18 überbrückt bzw. geschlossen. Das Arbeitskontaktpaar 15 schaltet den Lastkreis wechselspannungsmäßig (oder gleichspannungsmäßig) durch, während das zweite Arbeitskontaktpaar es ermöglicht, daß über den Strombegrenzungswiderstand r2 der Kondensator k1 sich entlädt.

Wird dann das Relais d1 entregt, so werden beide Arbeitskontaktpaare 15, 16 geöffnet. Das erste Arbeitskontaktpaar 15 bleibt aber im Augenblick seines Öffnens durch die Reihenschaltung aus den Dioden n5 und n1, dem ungeladenen Kondensator k1 und der Diode n2 bzw. bei Wechselspannung durch die Reihenschaltung aus den Dioden n3 und n1, dem ungeladenen Kondensator k1 und der Diode n4 niederohmig überbrückt, so daß dadurch der Laststrom weiterfließen kann. Am sich öffnenden ersten Arbeitskontaktpaar 15 entsteht damit nur ein unerheblicher Spannungsabfall, wodurch die Ausbildung eines Schaltfunkens unterdrückt wird. Im weiteren zeitlichen Ablauf wird der Kondensator k1 aufgeladen und die Spannung am ersten Arbeitskontaktpaar 15 steigt abgeflacht an. Es setzt dann die Spannungsbegrenzung durch den Varistor r1 ein, so daß auch die Abschaltspannungsspitze wirksam begrenzt wird. Auf die gleiche Weise wird das zweite Arbeitskontaktpaar 16 geschützt.

Wird das Relais d1 wieder erregt, so schließen sich seine beiden Arbeitskontaktpaare 15 und 16 und der oben beschriebene Vorgang läuft erneut ab.

Wird das Relais d1 so justiert, daß sein zweites Kontaktpaar 16 vor seinem ersten Kontaktpaar 15 schließt und nach diesem öffnet, so übernimmt das Kontaktpaar 16 die Zu- und Abschaltarbeit und das Kontaktpaar 15 übernimmt die Führung des Dauerstromes. Damit wird eine mögliche Schaltfunkenbildung durch Kontaktprellen weitestgehend vermieden.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante einer Hybrid-Leistungsrelaisschaltung 12', die ein entsprechendes Relais d2 mit zwei Arbeitskontaktpaaren 15' und 16' verwendet, ist der Kondensator k1 nicht, wie in Fig. 2 über die Parallelschaltung aus der Diode n1 und dem Strombegrenzungswiderstand r2 sondern direkt an den Verbindungspunkt der beiden Dioden n3 und n5 angeschlossen. Das zweite Arbeitskontaktpaar 16' liegt in Reihe mit dem Strombegrenzungs- bzw. Entladewiderstand r2 und zusammen mit diesem parallel zum Kondensator k1. Die weitere Schaltungsanordnung bezüglich der Dioden n2 bis n5 ist entsprechend der Anordnung nach Fig. 2. Die Diode n1 ist bei der Schaltung 12' nach Fig. 3 entfallen und der sogenannte Löschkreis parallel zu den beiden Arbeitskontaktpaaren 15' und 16' ist etwas niederohmiger als beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2. Bei dieser Schaltung 12' muß aber sichergestellt sein, daß das zweite Arbeitskontaktpaar 16' nach dem ersten Arbeitskontaktpaar 15' schließt und vor dem ersten Arbeitskontaktpaar 15' öffnet, da sonst bei leichtem Kontaktprellen der Strombegrenzungswiderstand r2 und das zweite Arbeitskontaktpaar 16' zusätzlich kurzzeitig den Laststrom mit übernehmen müßten und sich unzulässig erwärmen würden. Die Wirkungsweise dieser Schaltung 12' ist ansonsten dieselbe wie die der Schaltung 12 nach Fig. 2.

Bei der Hybrid-Leistungsrelaisschaltung 22 nach Fig. 4 wird ebenfalls ein Relais d2 verwendet, bei dem das zweite Arbeitskontaktpaar 16' vor dem ersten Arbeitskontaktpaar 15' schließt und nach diesem ersten Arbeitskontaktpaar 15' öffnet, was durch eine Spezialjustage des Relais d2 bewirkt werden kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist das erste Arbeitskontaktpaar 15' im Zuge der Wechselspannungsquelle 19 und der Last 11.

Gegenüber der Schaltung 12 nach Fig. 2 ist die Schaltung 22 um einen MOS-Feldeffekt-Transistor T1, eine Zenerdiode n6 sowie um zwei Widerstände r3 und r4 erweitert. Damit entsteht eine Schaltungsanordnung, die das erste Arbeitskontaktpaar 15' durch den über das zweite Arbeitskontaktpaar 16' gesteuerten MOS-Feldeffekt-Transistor T1 entlastet, welcher beim dargestellten Ausführungsbeispiel vom Anreicherungstyp bzw. selbstsperrend ist. Die Schaltarbeit für das Ein- und Ausschalten wird hier von diesem MOS-Feldeffekt-Transistor T1 (im folgenden MOSFET T1 genannt) übernommen, während das erste Arbeitskontaktpaar 15' fast nur den Dauerstrom führt.

Gemäß Fig. 4 sind zu einer ersten Sammelleitung 23 die Diode n1, deren Anode mit dem einen Kontakt des ersten Arbeitskontaktpaares 15' verbunden ist, mit ihrer Kathode geführt, ferner der Drain-Anschluß des MOSFET T1, das eine Ende des mit dem Kondensator k1 in Reihe liegenden Widerstandes r2, die Anode der Diode n1, ein Anschluß des Varistors r1 und die Kathode der Diode n4, deren Anode mit dem anderen Kontakt des ersten Arbeitskontaktpaares 15' verbünden ist. Eine zweite Sammelleitung 24 führt vom Verbindungspunkt des Source-Anschlusses des MOSFET T1 mit der Anode der Diode n3, deren Kathode mit dem einen Kontakt des ersten Arbeitskontaktpaares 15' verbunden ist, zum Verbindungspunkt von Varistor r1 und Anode der Diode n2, deren Kathode mit dem anderen Kontakt des ersten Arbeitskontaktpaares 15' verbunden ist. Mit dem anderen Kontakt des zweiten Arbeitskontaktpaares 16' ist die Kathode der Diode n1 und ein Verbindungspunkt des Widerstandes r2 mit dem Kondensator k1 verbunden. Der eine Kontakt des zweiten Arbeitskontaktpaares 16' ist ferner mit dem Widerstand r3, dessen anderes Ende zum Gate-Anschluß des MOSFET T1 führt verbunden. Mit diesem Gate-Anschluß ist ferner ein Ende des Widerstandes r4, dessen anderes Ende mit der zweiten Sammelleitung 24 verbunden ist, und mit der Kathode einer Zenerdiode 6 verbunden, deren Anode zur zweiten Sammelleitung 24 führt, die ferner mit dem dem Widerstand r2 abgewandten Ende des Kondensators k1 verbunden ist.

Die Funktion dieser Schaltung 22 ist folgende: Bei entregtem Relais 2 sind die beiden Arbeitskontaktpaare 15' und 16' geöffnet und der Kondensator k1 wird sowohl bei Wechselspannungs- als auch bei Gleichspannungsbetrieb über die Dioden n1-n5 auf die Betriebsspannung des Lastkreises geladen. Wird das Relais d2 erregt, so schließt zunächst das zweite Arbeitskontaktpaar 16'. Die Ladespannung des Kondensators k1 wird über das zweite Arbeitskontaktpaar 16' und den Widerstand r3 auf den Gate-Anschluß des MOSFET T1 geführt und durch die Zenerdiode n6 begrenzt. Der MOSFET T1 wird durchgesteuert und der Lastkreis wird über die Diode n5, den MOSFET T1 und die Diode n2 bzw. über die Diode n4, den MOSFET T1 und die Diode n3 durchgeschaltet. Kurz darauf schließt das erste Arbeitskontaktpaar 15' und übernimmt den Laststrom. Der MOSFET T1 entlädt über den Widerstand r3 den Kondensator k1. Der MOSFET T1 wird stromlos sobald die Ladespannung vom Kondensator k1 die Schwellspannung des MOSFET T1 unterschreitet. Der gesamte Laststrom fließt nun über das erste Arbeitskontaktpaar 15'.

Wird das Relais d2 entregt, so öffnet zunächst sein erstes Arbeitskontaktpaar 15'. Der Laststrom fließt über die Dioden n5 und n1, den ungeladenen Kondensator k1 und die Diode n2 bzw. über die Dioden n4 und n1 den ungeladenen Kondensator k1 und die Diode n3 weiter. Dabei wird der Kondensator k1 aufgeladen. Erreicht jetzt dessen Ladespannung die Schwellspannung des MOSFET T1, der über das zweite Arbeitskontaktpaar 16' und den Widerstand r2 angesteuert wird, so wird der MOSFET T1 durchgesteuert und übernimmt, wie vorstehend beschrieben, den Laststrom.

Die Spannung am sich öffnenden ersten Arbeitskontaktpaar 15' bleibt unerheblich und die Entstehung eines schädlichen Abschaltfunkens wird verhindert, da die Abschaltarbeit weitgehend vom MOSFET T1 übernommen wird. Öffnet sich im weiteren Verlauf auch das zweite Arbeitskontaktpaar 16' so sinkt über den Widerstand r4 die Gate-Anschluß-Steuerspannung des MOSFET T1 auf Null. Der MOSFET T1 wird gesperrt und die Spannung am Kondensator k1 steigt an, bis sie durch die einsetzende Spannungsbegrenzung des Varistors r1 begrenzt wird. Der Varistor r1 übernimmt die restliche Abschaltarbeit.

Nach Beendigung des Abschaltvorganges ist der Kondensator k1 wieder auf die Betriebsspannung des Lastkreises aufgeladen und ein neuer Schaltvorgang kann eingeleitet werden. Die Eigenerwärmung des Lastrelais ist durch die sinnvolle Aufteilung des Schaltvorganges gering. Es entnimmt die für seine Elektronik notwendige Steuerleistung dem Lastkreis und benötigt daher keine Hilfsspannung. Die Schaltungsanordnung ist auch nicht polaritätsgebunden und kann daher sowohl Wechselspannungs- als auch Gleichspannungslasten mit größeren Strömen weitestgehend funkstörungsfrei schalten.

Fig. 5 zeigt eine Variante der Schaltung 22 in Form einer Schaltung 22', bei der ein Relais d3 verwendet ist, dessen erstes Arbeitskontaktpaar 25 (mit Schaltglied 27) im Zuge der Last 11 und der Wechselspannungsquelle 19 angeordnet ist und dessen Hilfskontaktpaar 26 als Ruhekontaktpaar (mit Schaltglied 28) ausgebildet ist. Dies bedeutet, daß das Ruhekontaktpaar 26 immer öffnet, bevor das Arbeitskontaktpaar 25 schließt und erst dann schließt, nachdem das Arbeitskontaktpaar wieder geöffnet hat. Eine Spezialjustage, wie beim Relais d2 entfällt beim Relais d3.

Bei der Schaltung 22' wird zusätzlich zum MOSFET (MOS-Feldeffekt-Transistor) T1 ein zweiter MOSFET (MOS-Feldeffekt-Transistor) T2 verwendet, der jedoch beim dargestellten Ausführungsbeispiel vom Verarmungstyp, d. h. selbstleitend ist. Außer dem zweiten MOSFET T2 wurde die Schaltung 22' gegenüber der Schaltung 22 um die Zenerdiode n7 und den Widerstand r5 erweitert. Schaltungstechnische Unterschiede zur Schaltung 22 ergeben sich in folgendem: Zwischen dem Gate-Anschluß des ersten MOSFET T1 und der Kathode der Diode n1 ist in Reihenschaltung eine Zenerdiode n7 und die Source-Drain-Strecke des zweiten MOSFET T2 angeordnet. Der Source-Anschluß des zweiten MOSFET T2 ist über die Reihenschaltung aus dem Widerstand r3 und der Zenerdiode n6 mit der zweiten Sammelleitung 24' verbunden, wobei die Verbindung zwischen Widerstand r3 und Kathode der Zenerdiode n6 mit dem Gate-Anschluß des zweiten MOSFET T2 verbunden ist. Der Gate-Anschluß des zweiten MOSFET T2 ist außerdem über den Widerstand r5 mit dem anderen Kontakt des Ruhekontaktpaares 26 und damit aufgrund des normalerweise geschlossenen Ruhekontakt über den einen Kontakt des Ruhekontaktpaares 26 mit der zweiten Sammelleitung 24' verbunden. Diese ist außerdem über den Widerstand r4, wie bei der Schaltung 22, mit dem Gate-Anschluß des ersten MOSFET T1 verbunden.

Die Wirkungsweise dieser Schaltung 22' ist folgende: Im Ruhezustand der Schaltung 22', d. h. bei entregtem Relais d3, wird der Kondensator k1, wie anhand der Fig. 4 bzw. der Schaltung 22 beschrieben, aufgeladen. Der Gate-Anschluß des zweiten MOSFET T2 liegt über das geschlossene Ruhekontaktpaar 26 und den niederohmigen Schutzwiderstand r5 an Masse der Schaltung 22'. Es fließt ein geringer Strom über den zweiten MOSFET T2, den hochohmigen Source-Widerstand r3, den Schutzwiderstand r5 und das geschlossene Ruhekontaktpaar 26 zur Masse. Dabei entsteht am Widerstand r3 ein Spannungsabfall, der zu einer negativen Steuerspannung am Gate-Anschluß des zweiten MOSFET T2 führt. Dadurch wird der Stromfluß durch den zweiten MOSFET T2 heruntergeregelt und am Widerstand r3 und an dem in Reihe liegenden niederohmigen Schutzwiderstand r5 entsteht nur eine Spannung, die in etwa der Schwellenspannung des MOSFET T2 entspricht. Diese niedrige Spannung wird durch die Zenerdiode n7 vom Steuerkreis des ersten Leistungs-MOSFET T1 getrennt, so daß an dessen Gate-Anschluß die Steuerspannung Null ansteht. Damit ist der erste MOSFET T1 gesperrt.

Wird das Relais d3 erregt, so öffnet sich zunächst das Ruhekontaktpaar 26. Die Steuerspannung des zweiten MOSFET T2 (Gate/Source) wird zu Null und der zweite MOSFET T2 schaltet durch. Damit wird die Ladespannung des Kondensators k1 über den durchgesteuerten zweiten MOSFET T2 und die Zenerdiode n7 auf den Gate-Anschluß des ersten Leistungs-MOSFET T1 durchgeschaltet. Die Steuerspannung am ersten MOSFET T1 steigt stromgesteuert durch den zweiten MOSFET T2 schnell an, bis sie durch die aus dem zweiten MOSFET T2 dem Widerstand r3 und der Diode n6 gebildeten Regelschaltung auf einen Wert begrenzt wird, der aus der Zenerspannung der Zenerdiode n6 plus der Schwellenspannung des zweiten MOSFET T2 vermindert um die Schwellenspannung von der Diode n7 gebildet ist.

Der erste Leistungs-MOSFET T1 wird sehr schnell stromführend, da geringe Schaltverluste bestehen, und der Lastkreis wird über die Diode n5 den ersten MOSFET T1 und die Diode n2 bzw. über die Diode n4 den ersten MOSFET T1 und die Diode n3 durchgeschaltet. Am noch offenen Arbeitskontaktpaar 25 des Relais d3 steht nur noch eine geringe Spannung an. Nach einer gewissen Zeit schließt auch das Arbeitskontaktpaar 25 und übernimmt gefahrlos die Stromführung des Lastkreises. Der Kondensator k1 wird über den Widerstand r2 und den ersten MOSFET T1 entladen, bis seine Ladespannung die Summe der Schwellenspannungen von der Diode n7 und des ersten MOSFET T1 unterschreitet, so daß der letztere gesperrt wird.

Wird das Relais d3 entregt, so öffnet zunächst das Arbeitskontaktpaar 25. Der Laststrom fließt aber weiter über die Diode n5, die Diode n1, den entladenen Kondensator k1 und die Diode n2 bzw. über die Dioden n4 und n1, den entladenen Kondensator k1 und die Diode n3. Der Kondensator k1 wird dabei aufgeladen. Wird die Ladespannung des Kondensators k1 nun größer als die Summe der Schwellenspannungen von Diode n7 und erstem MOSFET T1, so wird der letztere, wie oben beschrieben, durchgesteuert und der Laststrom fließt wieder über die Diode n1, den ersten MOSFET T1 und die Diode n2 bzw. über die Diode n4, den ersten MOSFET T1 und die Diode n3, so daß die Spannung am sich öffnenden Arbeitskontaktpaar 25 eine bestimmte Höhe nicht überschreitet, wodurch die Entstehung eines Abschaltfunkens wirkungsvoll verhindert wird. Im weiteren Verlauf schließt das Ruhekontaktpaar 26 wieder. Die Stromführung des zweiten MOSFET T2 wird, wie eingangs beschrieben, nahezu unterbrochen, die Steuerspannung am Gate-Anschluß des ersten MOSFET T1 wird Null, der Leistungs-MOSFET T1 sperrt und der Kondensator k1 wird aufgeladen, bis die Spannungsbegrenzung des Varistors r1 einsetzt. Danach übernimmt der Varistor r1 den Rest der Abschaltarbeit. Nach dem Abklingen des Abschaltvorganges ist der Kondensator k1 wieder auf die Betriebsspannung des Lastkreises aufgeladen und es kann ein neuer Schaltvorgang eingeleitet werden.

Die Hybrid-Leistungsrelaisschaltung 22' nach Fig. 5 ermöglicht gegenüber der Schaltung 22 nach Fig. 4 durch die kürzere Schaltzeit des ersten MOSFET T1 etwa den doppelten Laststrom. Außerdem kann ein normal justiertes Relais d3 verwendet werden.

Claims (13)

1. Koppelrelaisschaltung, insbesondere Signalübertragungsrelaisschaltung, mit einem Relais (d1), dessen Erregerwicklung (17) und ein Widerstand (r1) mit dem Signaleingang verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Erregerwicklung (17) des Relais (d1) und mit dem Widerstand (r1) ein MOS-Feldeffekt-Transistor (T1) derart gekoppelt ist, daß ein Parallelweg zur Erregerwicklung (17) bei anstehendem Eingangssignal geöffnet und bei nicht vorhandenem Eingangssignal geschlossen ist.

2. Koppelrelaisschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drain-Source-Strecke des MOS-Feldeffekt-Transistors (T1) parallel zur Erregerwicklung (17) liegt und der Gate-Anschluß des MOS-Feldeffekt-Transistors (T1) mit dem der Erregerwicklung (17) abgewandten Ende des Widerstandes (r1) verbunden ist.

3. Koppelrelaisschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der MOS-Feldeffekt-Transistor (T1) selbstleitend ist.

4. Koppelrelaisschaltung nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Signaleingang über eine Gleichrichterschaltung (n3) zwischen Gate- und Drain-Anschluß des MOS-Feldeffekt-Transistors (T1) angekoppelt ist.

5. Koppelrelaisschaltung, insbesondere Signalübertragungsrelaisschaltung, mit einem Relais (d1), dessen Arbeitskontaktpaar (13) mit einem Kondensator (k3) und einem dem Kondensator (k3) zugeordneten Strombegrenzungswiderstand (r4) verbunden ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (d1) ein Hilfskontaktpaar (14) aufweist und daß zwischen zugeordneten Kontakten von Arbeitskontaktpaar (13) und Hilfskontaktpaar (14) ein MOS-Feldeffekt-Transistor (T3) geschaltet ist.

6. Koppelrelaisschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Hilfskontaktpaar durch ein Ruhekontaktpaar (14) gebildet ist.

7. Koppelrelaisschaltung nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Relais (d1) derart ausgebildet ist, daß das Ruhekontaktpaar (14) öffnet, bevor das Arbeitskontaktpaar (13) schließt, und das Arbeitskontaktpaar (13) öffnet, bevor das Ruhekontaktpaar (14) schließt.

8. Koppelrelaisschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der MOS-Feldeffekt-Transistor (T3) selbstsperrend ist.

9. Koppelrelaisschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Gate-Anschluß des MOS-Feldeffekt-Transistors (T3) am dem einen Kontakt des Arbeitskontaktpaares (13) abgewandten Ende des Strombegrenzungswiderstandes (r4) liegt und der Source-Anschluß des MOS-Feldeffekt-Transistors (T3) am anderen Kontakt des Ruhekontaktpaares (14) angeschlossen ist.

10. Koppelrelaisschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der MOS-Feldeffekt-Transistor (T4) selbstleitend ist.

11. Koppelrelaisschaltung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Gate-Anschluß des MOS-Feldeffekt-Transistors (T4) am dem einen Kontakt des Arbeitskontaktpaares (13) abgewandten Ende des Strombegrenzungswiderstandes (r4) liegt und der Source-Anschluß am anderen Kontakt des Arbeitskontaktpaares (13) angeschlossen ist.

12. Koppelrelaisschaltung nach mindestens einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einander zugeordneten Kontakten von Arbeits- und Ruhekontaktpaar (13, 14) eine Zenerdiode (n6) angeordnet ist.

13. Koppelrelaisschaltung, gekennzeichnet durch die Kombination der Merkmale des Anspruchs 1 und ggf. mindestens einem der Ansprüche 2 bis 4 und denen des Anspruchs 5 und ggf. mindestens einem der Ansprüche 6 bis 12.