CH659553A5 - An eine last angeschlossener stromstossgenerator. - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Stromstossgenerator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
In der Steuer- und Regeltechnik sind vielfach Schaltvorgänge erforderlich, zu deren Auslösung eine erhöhte Momentanleistung aufgebracht werden muss, während zur Aufrechterhaltung eines Schaltzustandes eine gegenüber der Momentanleistung erheblich reduzierte Dauerleistung ausreichend ist. Dies ist beispielsweise bei der Schaltung von Magnetventilen der Fall, die beispielsweise eine Momentanleistung von 8 bis 12 Watt benötigen, während die Halteleistung bei nur 1,5 bis 2 Watt liegt. In vielen Fällen ist das für die Ansteuerung der Magnetventile oder anderer Lasten erforderliche Gleichspannungs-Versorgungsnetz vorgeschrieben oder durch andere Rahmenbedingungen vorgegeben. Dabei kann es vorkommen, dass das Gleichspannungs-Versorgungsnetz zwar in der Lage ist, die für die Aurechterhaltung eines Schaltzustandes erforderliche Halteleistung aufzubringen, dass aber die für die Auslösung des Schaltvorganges selbst erforderliche erhöhte Momentanleistung nicht aus dem vorhandenen Gleichspannungs-Versorgungsnetz bezogen werden kann.
Aus der DE-OS 2 303 168 sind Stromstossgeneratoren bekannt, die sich zur zeitlich begrenzten Abgabe einer erhöhten Einschaltleistung an eine Last eignen, wobei eine Transistor-Sperrschwingerschaltung einen Kondensator auf eine gegenüber der Speisespannung höhere Spannung auflädt, bis bei Erreichen eines vorbestimmten Spannungswertes ein Thyristor den Kondensator mit der Last verbindet und ein aus dem Laststromkreis steuerbarer Transistor die Sperrschwingerschaltung abschaltet. Dabei ist zwischen dem Kondensator und der Steuerelektrode des Thyristors eine Triggerdiode vorgesehen, deren Durchbruchsspannung im wesentlichen die Kondensatorspannung bestimmt, bei der der Thyristor zündet.
Die vorbekannten Schaltungen erzeugen Spannungsimpulse für eine Funkenstrecke insbesondere in Gasfeuerzeugen. Es handelt sich dabei also um zeitlich voneinander vollständig getrennte, transiente Spannungsstösse, die ggf. auch periodisch auftreten können, wobei aber nach jedem Spannungsstoss aus-gangsseitig keine Leistung mehr benötigt wird. Bei Schaltungen dieser Art tritt nicht das Problem auf, zunächst eine erhöhte Momentanleistung aufzubringen und anschliessend eine erheblich reduzierte Dauerleistung für die Last bereitzustellen.
Eine ähnliche Schaltungsanordnung ist aus der Zusammenfassung zur JP-A2 56-61106 bekannt. Bei dieser wird einem Elektromagneten über eine Diode zunächst eine hohe Momentanleistung durch Abschalten einer Induktivität zugeführt, wonach eine geringere Dauerleistung über eine weitere Diode direkt der Stromversorgungsquelle entnommen wird. Der Umschaltevorgang von der Momentanleistung auf die Dauerleistung ist in der genannten Veröffentlichung nicht angesprochen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stromstossgenerator eingangs genannter Art anzugeben, der an das vorhandene Gleichspannungs-Versorgungsnetz angeschlossen wird und in der Lage ist, an die Last eine erhöhte Momentanleistung und danach eine geringere Dauerleistung abzugeben. Dabei soll die Steuerung des die Sperrschwingerschaltung abschaltenden Transistors unter möglichst geringem Aufwand, jedoch bei hoher Genauigkeit möglich sein.
Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine Schaltungsanordnung dieser Art zeichnet sich dadurch aus, dass sie die besonderen Belange erfüllt, die bei Verwendung solcher Lasten auftreten, welche nach der Einschaltung eine verringerte Dauerleistung benötigen. Diese Dauerleistung wird nämlich über die direkte Verbindung des Laststromkreises mit der Speisespannungsquelle bereitgestellt. Diese direkte Verbindung erfolgt über eine Diode, um störende Rückwirkungen aus dem Stromstossgenerator zum Schaltungseingang zu verhindern. Gleichzeitig dient die weitere Diode zur Entkopplung des Kondensators gegenüber der Verbindung mit der Speisespannungsquelle, denn der Kondensator gehört zum Laststromkreis, und wenn dieser mit der Speisespannungsquelle über die erste Diode direkt verbunden ist, so könnte er direkt aus der Speisespannungsquelle über die erste Diode aufgeladen werden, was zu verhindern ist. Die Bereitstellung der Steuerspannung für den die Sperrschwingerschaltung abschaltenden Transistor durch einen Spannungsteiler, der der Last direkt parallelgeschaltet ist, stellt eine besonders einfache, jedoch genaue Massnahme zur Abschaltung der Sperrschwingerschaltung bei Erreichen einer vorbestimmten Spannung bzw. eines vorbestimmten Stromflusses durch die Last dar. Zum Abschalten des Sperrschwingers werden somit keine besonderen Schwellenschalter oder zusätzliche Schaltelemente benötigt.
Die erfindungsgemässe Schaltungsanordnung eignet sich deshalb insbesondere zur Speisung elektromagnetischer Last&n, beispielsweise von Elektromagnetventilen.
Zwischen den Kondensator und die Steuerelektrode des Thyristors kann ein Durchbruchsstromkreis geschaltet sein, der eine oder mehrere Triggerdioden mit jeweils einer definierten Durchbruchsspannung enthält. Die Gesamtdurchbruchsspan-nung dieser Triggerdioden bestimmt somit im wesentlichen die Spannung am Kondensator, bei deren Erreichen der Thyristor
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Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Figur dargestellt ist.
Bei dieser Schaltung steht am Schaltungseingang eine Gleichspannungsquelle Unetz zur Verfügung, die an ein Magnetventil M im Laststromkreis eine Halteleistung von beispielsweise 2 Watt abgeben kann, die aber nicht die Ansprechleistung von ca. 8 bis 12 Watt abzugeben vermag.
Eine an die Gleichspannungsquelle angeschlossene Diodenbrücke aus Dioden D5, Dö, D7, Ds gewährleistet eine verpo-lungssichere Anschaltung des Stromstossgenerators. Die Dioden D5 bis D8 sind so geschaltet, dass unabhängig von der Polung der Gleichspannungsquelle an der Eingangsklemme A des Stromstossgenerators stets positives Potential anliegt, während die andere Eingangsklemme B mit Bezugspotential belegt wird.
Die Eingangsklemme A ist über eine Diode D2 an einen Laststromkreis mit einem Thyristor Thy und einem Magnetventil M angeschlossen . Auf diesem Weg wird folglich das Magnetventil M mit der erforderlichen Halteleistung versorgt, wobei die Diode D2 störende Rückwirkungen aus dem Stromstossgenerator zum Schaltungseingang sicher verhindert.
Ein Widerstand R2, der die Eingangsklemme A mit einer Sperrschwingerschaltung verbindet, dient der Strombegrenzung für diese Schaltung.
Die Sperrschwinger- oder Sperrwandlerschaltung ist in an sich bekannter Weise aufgebaut (Baranowski/Jankowski «Transistorschaltungen in der Impulstechnik», VEB-Verlag Technik Berlin, 1964, Seiten 179 ff.) Im Kollektorzweig eines Transistors T2 ist eine Wicklung Li eines Sparübertragers angeordnet, die über den Widerstand R2 mit der Eingangsklemme A verbunden ist. Eine Rückkopplungswicklung L2 liegt im Basiszweig des Transistors T2, der bei der dargestellten Schaltung ausserdem eine als Schutz gegen Überlastungen des Basis-Emitterstrecke des Transistors T2 dienende Diode D3 und einen Widerstand Rs enthält. Parallel zur Reihenschaltung aus Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T2 und der Wicklung Li liegt zum einen ein Kondensator C2 und zum anderen die Reihenschaltung aus einem Kondensator Ci und einem Widerstand Ri, wobei der Basisstromkreis des Transistors T2 an die Verbindung zwischen dem Kondensator Ci und dem Widerstand Ri angeschlossen ist.
Der Kondensator C2 sorgt dafür, dass der Sperrschwinger trotz Vorwiderstand R2 den erforderlichen Spitzenstrom aufnehmen kann. Der Kollektor des Transistors T2 ist über eine den Rückschlagimpuls des Sperrschwingers gleichrichtende Diode D4 an einen Stromstosskondensator C3 angeschlossen, der mit diesen Ausgangsimpulsen in den Abschaltphasen des Transistors T2 auf eine gegenüber der Eingangspannung Ue stark überhöhte Spannung aufgeladen wird.
Der Kondensator Ci wird beim Anlegen einer Gleichspannung Unetz bzw. Ue über den Widerstand Ri aufgeladen, bis der Transistor T2 über den Widerstand Rs, die Induktivität L2 und die Diode D3 leitend wird und schliesslich über die Rückkopplungswicklung L2 bis zur Sättigung aufgesteuert wird. Durch den Rückschlag- bzw. Ausgangsimpuls beim Abschalten des Transistors T2 lädt sich der Kondensator Ci negativ auf und
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entlädt sich über den Widerstand Ri während der Sperrphase des Transistors. Unmittelbar nach der Sperrung des Transistors T2 muss die im magnetischen Feld während der Durchsteuerung dieses Transistors gespeicherte Energie abgebaut werden. Am Ausgang C des Sperrschwingers entsteht somit ein Spannungsimpuls mit überhöhter Maximalspannung, und es kommt zu einem Stromfluss aus der Induktivität des Übertragers durch die geöffnete Diode D4, der den Kondensator C3 auflädt.
Der geschilderte Vorgang wiederholt sich periodisch, so dass der Kondensator C3 über die gleichrichtende Diode D4 mit den Ausgangsimpulsen des Sperrschwingers so lange aufgeladen wird, bis eine vorgegebene Maximalspannung erreicht ist. Bei entsprechender Dimensionierung des Sperrschwingers wird eine Impulsfolgefrequenz von 20 bis 25 kHz am Ausgang C des Sperrschwingers erzielt. Der Kondensator C3 wird mit diesen Impulsen beispielsweise auf eine Spannung von ca. 80 V aufgeladen.
Der Entladestromweg des Kondensators C3 führt über den Strombegrenzungswiderstand R3 und die Diode Di zur Katho-den-Anoden-Strecke des Thyristors Thy, der in Reihe zu dem zu schaltenden Magnetventil M im Laststromkreis angeordnet ist. Die Diode Di verhindert , dass der Kondensator C3 über die Direktverbindung des Thyristors mit der Eingangsklemme A aufgeladen wird.
Der Kondensator C3 kann sich jedoch erst dann entladen, wenn die Steuerelektrode des Thyristors über die mit dem Kondensator verbundene Spannungsdurchbruchsstrecke ein Triggersignal erhält. Dies ist dann der Fall, wenn die Spannung am Kondensdator C3 die Gesamtdurchbruchsspannung von Triggerdioden Vi, V2 übersteigt. Dann gelangt über die Triggerdioden Vi, V2, die beispielsweise Vierschichtdioden sind, und über einen Strombegrenzungswiderstand R6 ein Triggersignal zur Steuerelektrode des Thyristors Thy, so dass dieser leitend wird und der Kondensator C3 eine erhöhte Momentanleistung von mehr als 8 Watt an das Magnetventil M abgeben kann. Ein zwischen die Steuerelektrode und die Kathode des Thyristors Thy geschalteter Widerstand R7 dient als Ableitwiderstand für den Sperrstrom durch die Steuerelektrode des Thyristors.
Wenn das Magnetventil M bei Abgabe der erhöhten Momentanleistung anspricht, liegt an ihm fast die gesamte Kondensatorspannung. Diese Spannung liegt auch am parallel zum Magnetventil M geschalteten Spannungsteiler aus Widerständen R4 und R5, so dass ein mit seiner Basiselektrode an den Abgriff des Spannungsteilers angeschlossener Transistor Ti durchgeschaltet wird. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors Ti liegt parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2, so dass bei durchgeschaltetem Transistors Ti das Basispotential des Transistors T2 im wesentlichen dem Bezugspotential entspricht. Der Sperrschwinger schwingt folglich nicht mehr, und der Kondensator C3 wird nicht mehr nachgeladen.
Die weiterhin erforderliche Halteleistung für das Magnetventil M — bei einer Haltespannung von z.B. 6 bis 9 Volt und einem Haltestrom von ca. 120 mA — wird direkt aus der Gleichspannungsquelle über die Diode D2 bezogen. Die Haltespannung am Magnetventil M reicht auch aus, um den Transistor Ti im durchgesteuerten Zustand zu halten.
Eine parallel zum Magnetventil M geschaltete Diode D9 dient als Löschdiode für die im Magnetventil M gespeicherte Energie bei dessen Abschaltung.
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1 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. An eine Last (M) angeschlossener Stromstossgenerator zur zeitlich begrenzten Abgabe einer erhöhten Einschaltleistung an die Last (M), mit einer an eine Speisespannungsquelle (A) anschaltbaren Transistor-Sperrschwingerschaltung (T2, Li, L2), die einen Kondensator (C3) auf eine gegenüber der Speisespannung höhere Spannung auflädt, bis bei Erreichen eines vorbestimmten Spannungswertes ein Thyristor (Thy) den Kondensator (C3) mit der Last (M) verbindet und ein aus dem Laststromkreis (Thy, M, C3) steuerbarer Transistor (TO die Sperrschwingerschaltung (T2, Li, L2) abschaltet, dadurch gekennzeichnet, dass der Laststromkreis (Thy, M, C3) über eine zur Last (M) hin durchlässige Diode (D2) direkt mit der Speisespannungsquelle (A) verbunden ist, dass der Kondensator (C3) mittels einer weiteren Diode (Di) gegenüber dieser Verbindung (D2, A) entkoppelt ist, und dass die Steuerspannung für den die Sperrschwingerschaltung (T2, Li, L2) abschaltenden Transistor (TO an einem zur Last (M) parallelen Spannungsteiler (R4, R5) abgegriffen ist.
2. Stromstossgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kollektor des Sperrschwinger-Transistors (T2) über eine Diode (D4) an den Kondensator (C3) angeschlossen ist.
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PATENTANSPRÜCHE
3. Stromstossgenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Kondensator (C3) und der Steuerelektrode des Thyristors (Thy) ein Durchbruchsstromkreis geschaltet ist, der eine oder mehrere Triggerdioden (Vi, V2) mit einer definierten Durchbruchsspannung enthält, so dass diese Durchbruchsspannung die definierte Spannung am Kondensator (C3) im wesentlichen bestimmt, bei der der Thyristor (Thy) gezündet und die Momentanleistung aus dem Kondensator (C3) an die Last (M) abgegeben wird.
4. Stromstossgenerator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchbruchsstromkreis zwei Triggerdioden (Vi, V2) und einen Strombegrenzungswiderstand (R6) enthält.
5. Stromstossgenerator nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Triggerdioden (Vi, V2) Vierschichtdioden sind.
6. Verwendung des Stromstossgenerators nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Last durch die Spule (M) eines Elektromagentventils gebildet ist.
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Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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Family Applications (1)
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| CH45982A CH659553A5 (de) | 1982-01-26 | 1982-01-26 | An eine last angeschlossener stromstossgenerator. |
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