CS206756B1

CS206756B1 - Connexion of circuit for control of power switching electronic elements

Info

Publication number: CS206756B1
Application number: CS107279A
Authority: CS
Inventors: Rudolf Sykora
Original assignee: Rudolf Sykora
Priority date: 1979-02-19
Filing date: 1979-02-19
Publication date: 1981-06-30

Description

(54) Zapojení obvodu pro řízení výkonových spínacích elektronických prvků(54) Circuit for control of power switching electronic components

Předmětem vynálezu je zapojení obvodu pro ¹ řízení výkonových spínacích elektronických prvků, zejména triaků a tyristorů. Tyto prvky jsou zapojeny v obvodu střídavého napětí a v závislosti na i stavu vstupního řídicího signálu jsou prostřednic tvím řídicího obvodu zapínány vždy při průchodu Střídavého napětí nulovou úrovni. Řídicí obvod podle vynálezu je určen pro odporovou zátěž Spínacích elektronických prvků (především pro regulaci střední hodnoty výkonu elektrických tepelných zdrojů).The present invention is a wiring circuit for control of power switching ^one of electronic components, in particular thyristors and triacs. These elements are connected in the AC circuit and, depending on the state of the input control signal, are always switched on by the control circuit when the AC voltage passes through the zero level. The control circuit according to the invention is designed for resistive load of Switching electronic elements (especially for regulation of mean power output of electric heat sources).

i Je známa řada obvodů, které umožňují zapínání Spínacích elektronických prvků při průchodu napájecího střídavého napětí nulovou úrovní. Tyto obvody jsou prakticky realizované buď v diskrétní formě) nebo tvoří součást integrovaných obvodů. Sestáváš i obvykle z několika tranzistorů, diod a odporď, takže jsou poměrně složité. Jiné známé obvody- vyžadují použití transformátoru, což je rovněž nqvýhodné.A number of circuits are known which allow the switching of the Electronic Switching Elements when the AC supply voltage passes through a zero level. These circuits are practically realized either in discrete form) or they form part of integrated circuits. You usually consist of several transistors, diodes and resistor, so they are quite complicated. Other known circuits require the use of a transformer, which is also advantageous.

Zapojení řídicího obvodu podle vynálezu je podstatně jednodúšší něž dosud známá zapojení obvodů používaných pro řízení výkonových elektronických spínacích prvků. Podstata zapojení řídicího Qbvodu podle vynálezu spočívá v tom, že ovládací svorka výkonového spínacího prvku je spojena js emitorem prvního tranzistoru, jehož kolektor? je přes omezovači odpor připojen na první uzél paralelního spojení ovládacího obvodu a Zenerovy diody s kondenzátorem a jehož báze je spojena s kolektorem druhého tranzistoru opačné vodivosti a s prvním vývodem pomocné diody, přičemž emitor druhého tranzistoru je přes druhý odpor připojen na výstupní svorku ovládacího obvodu a báze téhož tranzistoru j e přes první odpor připojena do uzlu sériového spojení usměrňovači diody a srážecího odporu zapojeného mezi první uzel paralelního spojení ovládacího obvodu a Zenerovy diody s kondenzátorem a první napájecí svorku, mezi níž a druhou napájecí svorkou je v sérii zapojena zátěž a výkonový spínací prvek, přičemž ke druhé napájecí svorce je dále připojen druhý uzel paralelního spojení ovládacího obvodu a Zenerovy diody s kondenzátorem a druhý vývod pomocné diody.The wiring of the control circuit according to the invention is substantially simpler than the known wiring of circuits used to control power electronic switching elements. The principle of the connection of the control circuit according to the invention is that the control terminal of the power switching element is connected to the emitter of the first transistor whose collector? is connected via a limiting resistor to the first node of the parallel connection of the control circuit and the Zener diode to the capacitor and the base of which is connected to the collector of the second conductivity opposite transistor and the first auxiliary diode terminal; the same transistor is connected via a first resistor to a rectifier diode and a collision resistor node connected between the first parallel circuit of the control circuit and the Zener diode to the capacitor and a first power terminal between which a load and a power switching element is connected in series; wherein a second node of the parallel connection of the control circuit and the Zener diode to the capacitor and a second auxiliary diode terminal are further connected to the second power terminal.

Hlavní výhodou obvodu pro řízení výkonových spínacích elektronických prvků podle vynálezu je jeho jednoduchost a možnost přímého napájení ze Sítě. Použitím různých druhů ovládacího obvodu lze vytvořit funkční celky pro nejrůznější použití v regulační technice. Obvod lze realizovat jak z diskrétních součástek, tak i formou integrovaného obvodu (hybridního nebo monolitického).The main advantage of the circuit for controlling the power switching electronic components according to the invention is its simplicity and the possibility of direct mains supply. By using different types of control circuit it is possible to create functional units for various applications in control technology. The circuit can be realized both from discrete components and in the form of an integrated circuit (hybrid or monolithic).

Na připojeném výkresu je příklad zapojení řídicího obvodu podle vynálezu. Mezi napájecí svorky 1 a 2 je připojena zátěž 3 v sérii s výkono206756 )-206756(1...... V!! vým spínacím prvkem 4. K ovládací svorce 42!The attached drawing shows an example of a control circuit according to the invention. A load 3 in series with power 206756) -206756 is connected between the power terminals 1 and 2 (1 ...... by the switching element 4. To the control terminal 42!

: výkonového spínacího prvku je připojen emitqr l tranzistoru 10. Kolektor tohoto tranzistoru je přes i omezovači odpor 11 připojen k napájecímu zdroji, i tvořenému Srážecím odporem 5, usměrňovači diodou 7 a paralelním spojením Zenerovy diody 15 a kondenzátoru 16. Báze tranzistoru 10 jepřipojé; na k pomocné diodě 9 a ke kolektoru tranzistoru 8, jehož emitor je přes druhý odpor 12 spojen s výstupní svorkou 132 ovládacího obvodu 13. Báze tranzistoru 8 je prostřednictvím prvního odporu 6 spojena s uzlem usměrňovači diody 7 a srážecího odporu 5. ^! *The transistor 10 is connected via a limiting resistor 11 to a power supply 1 formed by a collision resistor 5, a rectifier diode 7 and a parallel connection of the Zener diode 15 and the capacitor 16. The base of the transistor 10 is connected; on the auxiliary diode 9 and on the collector of the transistor 8, whose emitter is connected via the second resistor 12 to the output terminal 132 of the control circuit 13. The base of the transistor 8 is connected to the node of the rectifier diode 7 and the resistor 5 ^. *

Po dobu, kdy je střídavé napětí na svorce 1 vůči svorce 2 zápornější než napětí na paralelním spojení Zenerovy diody 15 a kondenzátoru 16, je usměrňovači dioda 7 otevřena a přes srážecí odpor 5 se nabíjí kondenzátor 16 na napětí omezeně Zenerovóu diodou 15. Tranzistor 8 je při tom .zavřen. Jakmile okamžitá hodnota střídavého ná' pěti svorky 1 dosáhne úrovně napětí na Zenérově diodě 15 a kondenzátoru 16, dioda 7 se uzavře a tranzistor 8 se začne otevírat, pokud je ovládací obvod 13 v takovém stavu, že napětí jeho výstupní svorky 132 je blízké napětí na Zenerově diodě 15. Spolu s tranzistorem 8 se začíná otevírat i komplementární tranzistor 10, takže do ovládací svorky 42 výkonového spínacího elektronického prvku ^začíná téci zapínací proud, jehož maximální jvélikost ] je omezena omezovacím odporem 11. Přibližně při j ' dosažení nulové okamžité hodnoty střídavého, napětí svorky 1 se druhý tranzistor 8 dostáýádo saturovaného stavu, ve kterém zůstává (á udržuje otevřený i první tranzistor 10) až do té doby, kdy( : okamižitá hodnota střídavého napětí svorky 1 do- j sáhne takové kritické kladné úrovně, že . proud | tekoucí přes odpory 5 a 6 do báze druhého] * tranzistoru 8 je vyšší než velikost emitorového : proudu tohoto tranzistoru určená napětím Zenérovy diody 15 a odporem 12. Pokud součet hodnot odporů 5 a 6 je roven hodnotě odporuj 12, je (přibližně) kritická kladná úroveň napětí svorky 1 rovna co do absolutní hodnoty záporné úrovni, při které se tranzistory 8 i 10 (a tím i výkonový spínací prvek 4) začaly otevírat. Odpor] 6 je případně možno vynechat. λ ‘ 'While the AC voltage at terminal 1 is more negative to terminal 2 than the voltage at the parallel connection of the Zener diode 15 and the capacitor 16, the rectifier diode 7 is opened and the capacitor 16 is charged to the voltage limited by the Zener diode 15 via a resistor 5. closed. As soon as the instantaneous value of the AC five terminal 1 reaches the voltage level on the Zener diode 15 and the capacitor 16, the diode 7 closes and the transistor 8 begins to open when the control circuit 13 is in such a condition that its output terminal 132 voltage is close to Zener diode 15. Complementary transistor 10 begins to open along with transistor 8, so that the inrush current begins to flow into the control terminal 42 of the power switching electronic component, the maximum power of which is limited by the resistor 11. The voltage of terminal 1 receives the second transistor 8 in a saturated state in which it remains (and keeps the first transistor 10 open) until (the instantaneous AC voltage value of terminal 1 reaches such a critical positive level that the current flowing through resistors 5 and 6 into the base of the second transistor 8 is greater than the emitter current of this transistor, determined by Zener diode voltage 15 and resistor 12. If the sum of resistor values 5 and 6 equals resist 12, the (approximately) critical positive voltage level of terminal 1 equals negative in absolute terms, at which opened transistors 8 and 10 (and thus the power switch element 4). Resistor 16 may optionally be omitted. λ ‘'

Při překročení kritické kladné úrovně napětí, svorky 1 se otevře přechod báze — kolektor tranzistoru 8 v předním směru spolu s pomocnou ] diodou 9 a první tranzistor 10 se zavře. Pomocná íWhen the critical positive voltage level is exceeded, terminal 1 opens the base-collector transistor 8 in the forward direction together with the auxiliary diode 9 and the first transistor 10 closes. Pomocná í

Claims

THE OBJECT of diode 9 thus avoiding unnecessary voltage loading of the first transistor 10;

; Re-opening of transistors 8 and pools and switching on of the power switch element 4 occurs at the following drop in the instantaneous AC value of the terminal 1 below this positive critical level. The transistors are open until the instantaneous AC voltage value of the terminal reaches a negative level given by the Zener diode 15. The subsequent opening of the rectifier diode 7 plays the transistor 8 from the voltage overload. |? j

When the control circuit 13 is in a state that its output terminal 132 voltage is close to the terminal voltage

2, the transistors 8 and 10 are permanently closed and the power switching element 4 is switched off.

The circuit according to the invention makes it possible to switch on a power switching electronic element 4 with a resistive load 3 each time the AC supply voltage passes through a zero level depending on the state of the control circuit 13. By using semiconductor devices of the opposite conductivity type, the same function circuit can be realized.

The circuit for the control of power switching electronic elements according to the invention finds application especially in regulation or control of electric and heat sources. If the control circuit 13 is also comprised of an astable flip-flop operating at a frequency lower than the frequency of the AC supply voltage and the duty cycle of the output rectangular voltage at terminal 132 is dependent on the control circuit 13 setting and the temperature sensor 14i connected to input terminals 131,133 The circuit according to the invention can be used as a proportional feedback regulator of the temperature of the environment heated by the resistive load 3, its temperature being measured by the sensor 14.

Similarly, using a threshold flip-flop circuit in the function of control circuits 13, for example, a two-position feedback controller (of the off-on type) can be realized.

By using an optoelectronic coupling element in place of the control circuits 13, a perfect isolation of the power switching circuit from the control signal source can be achieved.

In all circuit applications of the invention, in addition to the advantages mentioned above, the well-known advantages of switching on the power electronic switchgear when the AC power supply passes through the zero level are fully realized. ^;

INVENTION!

1. Circuit for power sleep control; characterized in that the control terminal (42) of the power switching element (4) is connected to the emitter of the first transistor (10) whose collector is connected via a limiting resistor (11) to the first node of the parallel connection of the control circuit (13); Zener diodes (15) condensate (16) and whose base is coupled to the collector of the second transistor (8) with opposite conductivity and to the first terminal of the auxiliary diode (9), wherein the emitter of the second transistor (8) is through the second resistor i (12). connected to the output terminal (132) of the control circuit (13) and the base of the same transistor is connected via a first resistor (6) to a serial connection of a rectifier diode (7) and a resistor (5) connected between the first parallel connection node of the control circuit (13) and a Zener diode (15) with a capacitor (16) and a first power terminal (1) between which a load (3) and a power switching element (4) are connected in series and a second power terminal (2), wherein a second node of the parallel connection of the control circuit (13) and the Zener diode (15) to the capacitor (16) and the second terminal of the auxiliary diode (9) are connected to the second power terminal (2).

2. A circuit for the control of power switching electronic components according to claim 1, characterized in that the control circuit (13) is formed by an astable circuit operating at a frequency of ^{1 of the} order of magnitude lower than the frequency of the staggered supply voltage. power terminals (1, 2).

3. The circuit according to claim 1, characterized in that the control circuit (13) is a threshold circuit.

4. The circuit according to claim 1, characterized in that the control circuit (13) is formed by a bonding optoelectronic element.