DE1286556B

DE1286556B - Electronic switch

Info

Publication number: DE1286556B
Application number: DER47187A
Authority: DE
Inventors: Hanchett George Draper
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1966-10-28
Filing date: 1967-10-20
Publication date: 1969-01-09
Also published as: DE1286556C2; JPS4519926B1; GB1144710A

Description

Die Erfindung betrifft einen elektronischen Schalter mit einem mit seinen Anschlußelektroden in Reihe mit einer Last an eine Wechselspannungsquelle liegenden Schaltelement.The invention relates to an electronic switch with one with its connection electrodes in series with a load on an AC voltage source lying switching element.

Ein Nachteil bekannter Schaltkreise liegt im Auftreten beträchtlicher Schaltübergangserscheinungen beim Schalten des Kreises. Die Übergangsschwingungen verursachen oft Störungen bei in der Nachbarschaft befindlichen Rundfunk- und Fernsehempfängern. Ein weiterer Nachteil der bekannten Schaltkreise liegt in dem ungünstigen Verhältnis von Steuerleistung zu Schaltleistung. Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Verbesserung bekannter elektronischer Schalter hinsichtlich des Ein- und Ausschalteverhaltens, insbesondere in der Vermeidung des Auftretens von Überschwingungen beim Schalten und der dadurch verursachten Störungen. Dabei soll gleichzeitig das Verhältnis von Steuerleistung zu Schaltleistung günstiger gestaltet werden.A disadvantage of known circuits is the occurrence of significant switching transient phenomena when switching the circuit. The transitional oscillations often cause disturbances in the neighborhood radio and television receivers. Another disadvantage of the known circuits lies in the unfavorable ratio of control power to switching power. The object of the invention is in the improvement of known electronic switches with regard to the on and off behavior, especially in avoiding the occurrence of overshoots when switching and the resulting caused disturbances. At the same time, the ratio of control power to switching power should be more favorable be designed.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß bei dem ao erfindungsgemäßen Schalter das Schalterelement ein in beiden Richtungen leitender, steuerbarer Schalter ist, dessen Steuerelektrode über eine Diode mit einer Zündspannungsquelle verbunden ist, welche ebenfalls an die Wechselspannungsquelle angeschlossen ist und as eine gegenüber der Wechselspannung verzögerte Zündspannung liefert. Die Zündspannungsquelle ist so ausgelegt, daß sie sich während einer Halbperiode der Wechselspannung zunächst auflädt und sich danach über die Steuerelektrode des Schalters entlädt, wobei dieser bei Beginn der nächsten Halbperiode in seinen leitenden Zustand gebracht wird. Die Dauer der Entladung über die Steuerelektrode ist ausreichend lang bemessen, damit der Schalter während des Beginns der nächsten Halbperiode der Wechselspannung, wenn diese ihre Polarität an den Anschlußelektroden des Schalters umkehrt, in der entgegengesetzten Richtung leitend wird. Bei diesem Betrieb ist der Schalter jeweils während des Aufladens der Zündspannungsquelle in einer Halbperiode nichtleitend und wird in der folgenden Halbperiode in umgekehrter Richtung leitend. Dieses Leitendwerden erfolgt in Zeitpunkten, in denen die absolute Größe der Spannung an den Anschlußelektroden niedrig ist, so daß die beim Schalten auftretenden Übergangsersoheinungen minimal sind und Störungen in Rundfunk- und Fernsehempfängern vermieden werden. Ferner ist der Steuerleistungsbedarf des erfindungsgemäßen Schalters außerordentlich gering, da nur die Zündspannungsquelle ein- bzw. ausgeschaltet werden muß, um ein Ein- bzw. Ausschalten des gesamten elektronischen Schalters zu bewirken.This object is achieved in that in the case of the switch according to the invention, the switch element is on is conductive, controllable switch in both directions, the control electrode via a diode with a Ignition voltage source is connected, which is also connected to the AC voltage source and as supplies an ignition voltage that is delayed compared to the alternating voltage. The ignition voltage source is designed in such a way that it first charges itself during a half cycle of the alternating voltage and then charges itself discharges via the control electrode of the switch, which at the beginning of the next half cycle in its conductive state is brought. The duration of the discharge via the control electrode is sufficient long dimensioned so that the switch during the beginning of the next half cycle of the AC voltage, if this reverses its polarity at the connection electrodes of the switch, in the opposite Direction becomes leading. In this mode of operation, the switch is always on while charging Ignition voltage source non-conductive in one half cycle and is switched to in the following half cycle reverse direction conductive. This becoming conductive takes place at times when the absolute magnitude the voltage at the connection electrodes is low, so that the transition voltage occurring during switching are minimal and interference in radio and television receivers is avoided. Further, the control power requirement of the invention Switch extremely small, since only the ignition voltage source are switched on or off must in order to cause the entire electronic switch to be switched on or off.

In besonders zweckmäßiger Weise kann das in beiden Richtungen leitende steuerbare Schalterelement ein Triac sein, d.h. ein Halbleiterbauelement, welches durch Anlegen einer Steuerspannung an seine Steuerelektrode nicht wie bisher bekannte Schalter nur in eine Richtung, sondern in beiden Richtungen leitend wird.The controllable switch element which is conductive in both directions can be particularly expedient be a triac, i.e. a semiconductor component which, by applying a control voltage to its control electrode does not only work in one direction, as previously known, but in both Directions becomes guiding.

Das Ein- und Ausschalten der Zündspannungsquelle für die Betätigung des elektronischen Schalters kann in einfacher Weise mit Hilfe eines Steuerschalters erfolgen, der zwischen die Zündspannungsquelle und die diese speisende Wechselspannungsquelle geschaltet ist. Hierzu eignet sich insbesondere ein in 6g einen Durchlaß bzw. Sperrzustand steuerbares elektronisches Bauelement, beispielsweise ein Transistor, gesteuerter Siliziumgleichrichter od. dgl.Switching the ignition voltage source on and off for operating the electronic switch can be done in a simple manner with the help of a control switch between the ignition voltage source and the AC voltage source feeding it is connected. A in 6g is particularly suitable for this an electronic component that can be controlled on or off, for example a transistor, Controlled silicon rectifier or the like.

Für ein Anschalten der Last an eine Wechselspannungsquelle, welche zu einem Bezugspotential symmetrisch ist, also etwa an eine erdsymmetrische Wechselspannungsquelle, wird die Zündspannungsquelle zweckmäßigerweise zwischen einen Pol der Wechselspannungsquelle und den Bezugspunkt derart geschaltet, daß sie sich nur dann auflädt, wenn dieser Pol negativ gegenüber dem Bezugspunkt ist. Ordnet man das die Zündspannungsquelle an die Wechselspannungsquelle anschaltende steuerbare Bauelement am bezugspunktseitigen Ende der Steuerspannungsquelle an, so kann die Steuerspannung für dieses Bauelement in der Nähe des Bezugspotentials liegen, so daß sich keine Probleme hinsichtlich der Isolierung oder irgendeiner Berührungsgefahr für diese Spannung ergeben.For connecting the load to an AC voltage source, which leads to a reference potential is symmetrical, that is to say to an alternating voltage source symmetrical to ground, the ignition voltage source is expediently between one pole of the AC voltage source and the reference point switched in such a way that it only charges when this pole is negative with respect to the reference point. If you assign the ignition voltage source to the The controllable component connecting the AC voltage source at the end of the control voltage source on the reference point side on, the control voltage for this component can be close to the reference potential so that there are no problems with insulation or any risk of contact result in this tension.

Weitere Einzelheiten ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den Darstellungen von Ausführungsbeispielen der Erfindung. Es zeigtFurther details can be found in the following description in conjunction with the illustrations of embodiments of the invention. It shows

Fig. 1 ein Schaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen Schalters,Fig. 1 is a circuit diagram of an embodiment of the electronic switch according to the invention,

Fig.2 bis 5 Schaltbilder weiterer Ausführungsformen der Erfindung und 2 to 5 circuit diagrams of further embodiments of the invention and

F i g. 6 das Schaltsymbol eines bei der Erfindung als Söhalterelement verwendeten Triacs.F i g. 6 the circuit symbol of a triac used in the invention as a holder element.

Ehe die einzelnen Ausführangsformen nach den F i g. 1 bis 5 der erfindungsgemäßen Schaltung beschrieben werden, sei kurz auf den Betrieb des verwendeten Halbleiterschaltelementes, das hier als Triac bezeichnet ist, eingegangen. Der Ausdruck Triac kennzeichnet einen Wechselspannungshalbleiterschalter, der etwa einer Triode entspricht.Before the individual forms of execution according to FIGS. 1 to 5 of the circuit according to the invention described be briefly on the operation of the semiconductor switching element used, which is here as Triac has been received. The term triac denotes an alternating voltage semiconductor switch, which corresponds approximately to a triode.

Als Halbleiterbauelement arbeitet das Triac ähnlich wie ein gesteuerter Siliziumgleichrichter. Beide werden durch Anlegen eines Signals an ihre Steuerelektrode in den leitenden Zustand gebracht, wenn zwischen ihren Anschlußelektroden eine bestimmte Potentialdifferenz herrscht; sie bleiben im leitenden Zustand, bis das Potential an ihren Anschlußelektroden unter einen bestimmten Wert fällt. Der wichtigste Unterschied zwischen einem Triac und einem gesteuerten Siliziumgleichrichter besteht darin, daß das Triac Strom in beiden Richtungen leiten kann, während der Siliziumgleichrichter ihn nur in eine Richtung leitet.As a semiconductor component, the triac works in a similar way to a controlled silicon rectifier. Both are brought into the conductive state by applying a signal to their control electrode, if there is a certain potential difference between their connection electrodes; they stay in the lead State until the potential at their connection electrodes falls below a certain value. The most important The difference between a triac and a silicon controlled rectifier is that the Triac can conduct current in both directions, while the silicon rectifier can only conduct it in one direction directs.

In Fig. 6 ist das Schaltsymbol für ein Triac dargestellt. Wenn die Spannung am Anschluß T₁ positiv gegenüber der am Anschluß T₂ ist und entweder ein gegenüber T„ positives oder negatives Signal an die Steuerelektrode G gelegt wird, wird das Triac in den leitenden Zustand geschaltet, so daß ein normaler Strom von T₁ nach T₂ fließt. Ist die Spannung am Anschluß T₁ negativ gegenüber T₂, so bringt ein Signal an der Steuerelektrode G den Schalter zum Leiten, so daß der Strom von T₂ nach T₁ fließt. Das Triac kann also, mit verschieden großer Empfindlichkeit, in einer beliebigen der folgenden Arten betrieben werden (wobei sämtliche Polaritäten auf T₂ bezogen sind):In Fig. 6, the circuit symbol for a triac is shown. If the voltage at terminal T _{1 is} positive compared to that at terminal T ₂ and either a positive or negative signal compared to T "is applied to control electrode G , the triac is switched to the conductive state, so that a normal current from T ₁ to T ₂ flows. If the voltage at terminal T _{1 is} negative compared to T ₂ , a signal at control electrode G causes the switch to conduct, so that the current flows from T ₂ to T ₁ . The triac can therefore be operated in any of the following ways (with all polarities related to T ₂ ) with different sensitivity levels:

positiv
positiv
negativ
negativpositive
positive
negative
negative

positiv negativ positiv negativpositive negative positive negative

Es seien nun die einzelnen Schaltungen beschrieben. In Fig. 1 ist ein Anschluß 10 einer Wechsel-The individual circuits will now be described. In Fig. 1, a terminal 10 is an alternating

stromquelle mit einem Anschluß einer Last 12 verbunden. Diese Last kann beispielsweise eine elektrische Heizung oder Kochplatte, ein Heizlüfter oder ein Motor sein. Die erste Anschlußelektrode 14 des Triacs 20 ist mit dem anderen Anschluß der Last 12 verbunden. Die zweite Anschlußelektrode 16 des Triacs ist mit dem zweiten Anschluß 11 der Wechselstromquelle verbunden. Eine erste Diode 22 und eine zweite Diode 24 sind in Reihe zwischen die Steuerelektrode 18 des Triacs und den Eingangsanschluß 11 geschaltet. Beide Dioden 22 und 24 sind so gepolt, daß sie den Strom zur Steuerelektrode 18 des Triacs leiten. Eine dritte Diode 26, ein erster Widerstand 28 und ein zweiter Widerstand 30 sind in dieser Reihenfolge hintereinander zwischen den Anschluß 10 und den Anschluß 11 der Wechselstromquelle geschaltet, wobei die Diode 26 so gepolt ist, daß sie den Strom zum Anschluß 10 leitet. Zwischen den Verbindungspunkt 31 der beiden Dioden 22 und 24 und den Verbindungspunkt 33 der Widerstände 28 und 30 ist ein Kondensator 32 geschaltet. Zur Unterbrechung des Stromflusses durch die Reihenschaltung der Diode 26 und des Widerstandes 28 ist ein Schalter 34 eingefügt. Gemäß F i g. 1 liegt der Schalter 34 zwischen der Diode 26 und dem Eingangsanschluß 10.power source connected to one terminal of a load 12. This load can, for example, be an electric heater or hotplate, a fan heater or be an engine. The first connection electrode 14 of the triac 20 is connected to the other connection of the load 12 tied together. The second terminal electrode 16 of the triac is connected to the second terminal 11 of the alternating current source tied together. A first diode 22 and a second diode 24 are in series between the control electrode 18 of the triac and the input terminal 11 switched. Both diodes 22 and 24 are polarized that they conduct the current to the control electrode 18 of the triac. A third diode 26, a first resistor 28 and a second resistor 30 are in this order between the terminals 10 and connected to the terminal 11 of the alternating current source, the diode 26 being polarized so that the current leads to connection 10. Between the connection point 31 of the two diodes 22 and 24 and the connection point 33 of the resistors 28 and 30, a capacitor 32 is connected. To interrupt the Current flow through the series connection of the diode 26 and the resistor 28, a switch 34 is inserted. According to FIG. 1, the switch 34 is located between the diode 26 and the input terminal 10.

Ist der Schalter 34 geöffnet, so ist die Schaltung nichtleitend. Der Grund hierfür liegt darin, daß bei offenem Schalter die Zeitkonstantenschaltung aus den Elementen 28, 30 und 32 sich nicht aufladen und daher die Steuerelektrode 18 des Triacs 20 nicht schalten kann. Da das Triac 20 ohne Steuersignal an seiner Elektrode 18 nichtleitend bleibt, existiert kein geschlossener Strompfad, so daß der Strom nicht fließen kann.If the switch 34 is open, the circuit is non-conductive. The reason for this is that When the switch is open, the time constant circuit from elements 28, 30 and 32 does not charge and therefore the control electrode 18 of the triac 20 cannot switch. Since the triac 20 without a control signal its electrode 18 remains non-conductive, there is no closed current path, so that the current does not can flow.

Ist der Schalter 34 dagegen geschlossen und das Potential am Anschluß 10 wird negativ gegenüber dem Anschluß 11, dann werden die Dioden 24 und 26 durchlässig: es fließt dann ein Strom vom Anschluß 11 durch den Widerstand 30 und die parallel dazu liegende Reihenschaltung der Diode 24 mit dem Kondensator 32, durch den Widerstand 28, die Diode 26, den Schalter 34 und den Anschluß 10. Da durch die Schaltung nur ein sehr kleiner Strom fließt, treten beim Schließen des Schalters 34 keine nennenswerten Schaltvorgänge auf. Das Triac 20 bleibt wegen der Sperrvorspannung über der Diode 22, die nicht leitet und damit die Steuerelektrode 18 vom Ladekondensator 32 abtrennt, in seinem nichtleitenden Zustand.On the other hand, if the switch 34 is closed and the potential at the connection 10 becomes negative the connection 11, then the diodes 24 and 26 become conductive: a current then flows from the connection 11 through the resistor 30 and the parallel series connection of the diode 24 with the Capacitor 32, through resistor 28, diode 26, switch 34 and terminal 10. Da through the circuit only flows a very small current, no noteworthy occur when the switch 34 is closed Switching operations on. The triac 20 remains because of the reverse bias across the diode 22, the does not conduct and thus separates the control electrode 18 from the charging capacitor 32, in its non-conductive State.

Während dieser anfänglichen Betriebsphase lädt sich der Kondensator 32 auf eine Spannung auf, die durch den Spannungsteiler aus den Widerständen 28 und 30 bestimmt ist, deren Verbindungspunkt 31 positiv gegenüber dem Verbindungspunkt 33 ist. Zu irgendeinem Zeitpunkt während der Halbperiode der Wechselspannung, bei der der Anschluß 10 negativ gegenüber dem Anschluß 11 ist, wird das Potential am Anschluß 10 weniger negativ als die negative Seite 33 des Kondensators 32, und das Potential am Verbindungspunkt 31 wird positiver als das Potential am Anschluß 11, so daß die Dioden 24 und 26 in Sperrichtung vorgespannt werden und in ihren nichtleitenden Zustand schalten. Der Kondensator 32 fängt dann an, sich über die Diode 22, die nunmehr in Durchlaßrichtung vorgespannt ist und sich in ihrem leitenden Zustand befindet, zu entladen. Wenn das Verhältnis der Größen des Widerstandes 28 und des Widerstandes 30 relativ hoch ist, so liegt der Punkt, bei dem der Kondensator 32 sich zu entladen beginnt, sehr nahe am Ende der Aufladehalbperiode, also dort, wo die Spannung zwischen den Anschlüssen 10 und 11 gegen 0 geht. Der Kondensator 32 entlädt sich weiterhin über die Steuerelektrode 18, wenn die Wechselspannung ihre Polarität umkehrt, d. h. der Anschluß 10 positiv gegenüber dem Anschluß 11 wird, und die Entladespannung an der Steuerelektrode 18 schaltet das Triac 20 in seinen leitenden Zustand, so daß der Strom vom Anschluß 10 durch die Last 12, das Triac 20 zum Anschluß 11 fließen kann. Das Triac 20 leitet so lange, bis die Spannung über den Anschlüssen 10 und 11 auf 0 zurückgeht: es schaltet dann in seinen nichtleitenden Zustand um. Wenn ferner der Wert des Kondensators 32 geeignet gewählt wird, kann die Dauer der Entladeperiode genügend lang gemacht werden, so daß beim erneuten Umkehren der Polarität zwischen den Anschlüssen 10 und 11, wenn also der Anschluß 10 negativ gegenüber dem Anschluß 11 wird, noch genügend Entladestrom vom Kondensator 32 durch die Steuerelektrode 18 fließt, um das Triac 20 in seinem leitenden Zustand in entgegengesetzte Richtung zu halten, so daß der Strom vom Anschluß 11 durch das Triac 20 und die Last 12 zum Anschluß 10 fließt. Der vorbeschriebene Betrieb setzt sich nun fort und wiederholt sich während aufeinanderfolgender Perioden des Wechselstromes mit dem einzigen Unterschied, daß die nachfolgende Aufladung des Kondensators 32 stattfindet, während sich das Triac 20 schon in seinem leitenden Zustand befindet.During this initial phase of operation, the capacitor 32 charges to a voltage that is determined by the voltage divider from the resistors 28 and 30, the connection point 31 is positive with respect to the connection point 33. At any point during the half period of the AC voltage at which terminal 10 is negative with respect to terminal 11 becomes the potential at terminal 10 less negative than the negative side 33 of capacitor 32, and the potential am Connection point 31 becomes more positive than the potential at terminal 11, so that diodes 24 and 26 in Reverse direction are biased and switch to their non-conductive state. The capacitor 32 then begins to move across the diode 22, which is now forward biased, and is in its conductive state is to be discharged. When the ratio of the sizes of the resistor 28 and the Resistance 30 is relatively high, the point at which capacitor 32 begins to discharge is very close to the end of the charging half-cycle, i.e. where the voltage between the terminals 10 and 11 goes to 0. The capacitor 32 continues to discharge via the control electrode 18 when the AC voltage reverses polarity, d. H. the connection 10 positive compared to the connection 11 is, and the discharge voltage at the control electrode 18 switches the triac 20 into its conductive State, so that the current from the terminal 10 through the load 12, the triac 20 to the terminal 11 flow can. Triac 20 conducts until the voltage across terminals 10 and 11 drops to 0: it then switches to its non-conductive state. Furthermore, if the value of capacitor 32 is appropriate is chosen, the duration of the discharge period can be made long enough so that when again reversing the polarity between the terminals 10 and 11, so when the terminal 10 negative compared to the terminal 11, there is still sufficient discharge current from the capacitor 32 through the control electrode 18 flows to the triac 20 in its conductive state in the opposite direction to hold, so that the current from terminal 11 through the triac 20 and the load 12 to the terminal 10 flows. The above-described operation now continues and is repeated during successive ones Periods of alternating current with the only difference that the subsequent charging of the capacitor 32 takes place while the triac 20 is already in its conductive state.

Zur Unterbrechung dieses Betriebszustandes braucht nur der Schalter 34 geöffnet zu werden. Dann kann nämlich die Zeitkonstanteinschaltung den Kondensator 32 nicht mehr aufladen, und die Steuerelektrode 18 erhält kein Schaltsignal, so daß das Triac 20 nichtleitend wird.To interrupt this operating state, only the switch 34 needs to be opened. Then the time constant switch-on can no longer charge the capacitor 32 and the control electrode 18 does not receive a switching signal, so that the triac 20 becomes non-conductive.

In F i g. 2 ist der Schalter 34 weggelassen, und an seiner Stelle ist zwischen den Verbindungspunkt 33 und den Anschluß 11 die Kollektor-Emitter-Strecke (36, 38) eines PNP-Transistors 40 geschaltet. Die Basis 42 des Transistors 40 ist mit seinem Emitter 38 über einen Widerstand 46 verbunden. Außer der Art der Aufladung des Kondensators 32 ist der Betrieb der Schaltung nach Fig. 2 gleich dem nach Fig. 1. Solange der Transistor 40 leitend ist, dient er als Kurzschluß für den Ladekondensator 32. Zur Aufladung des Kondensators 32 braucht nur das Eingangssignal zu der die Basis 42 und den Emitter 38 umfassenden Schaltung durch Veränderung eines von einer nicht dargestellten Quelle den Eingangsanschlüssen 44 und 45 des Transistors 40 zugeführten Signals abgeschaltet zu werden. Ist der Transistor 40 erst einmal nichtleitend, so arbeitet die Schaltung wie in Fig. 1. Zum Abschalten des Schaltkreises braucht der Transistor 40 nur wieder leitend gemacht zu werden. Dies läßt sich durch Anlegen eines kleinen Signals an die Eingangsklemmen 44 und 45 des Transistors erreichen. Auf diese Weise kann mit einem sehr kleinen Signal, in der Größenordnung einiger Mikrowatt, eine relativ große Leistung in der Größenordnung von Kilowatt, die der Last 12 zugeführt wird, geschaltet werden.In Fig. 2 the switch 34 is omitted, and in its place is between the connection point 33 and the terminal 11, the collector-emitter path (36, 38) of a PNP transistor 40 is connected. the Base 42 of transistor 40 is connected to its emitter 38 via a resistor 46. Except the kind When the capacitor 32 is charged, the operation of the circuit of FIG. 2 is the same as that of FIG. 1. As long as the transistor 40 is conductive, it serves as a short circuit for the charging capacitor 32. For charging of capacitor 32 only needs the input to the base 42 and emitter 38 comprehensive circuit by changing one of the input terminals 44 and 45 of the transistor 40 supplied from a source not shown Signal to be switched off. Once transistor 40 is non-conductive, the circuit operates as in Fig. 1. To turn off the circuit, the transistor 40 only needs to be made conductive again will. This can be done by applying a small signal to input terminals 44 and 45 of the transistor reach. That way, with a very small signal, on the order of some Microwatts, a relatively large amount of power, on the order of kilowatts, supplied to load 12 will be switched.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist die Kollektor-Emitter-Strecke (36, 38) eines PNP-Transistors 40 zwischen den Verbindungspunkt 31 und den Anschluß 11 geschaltet. Die in den F i g. 1 und 2 verwendete Diode 24In the case of the in FIG. 3 embodiment of the invention shown is the collector-emitter path (36, 38) of a PNP transistor 40 is connected between the connection point 31 and the terminal 11. The in the F i g. 1 and 2 used diode 24

entfällt. Über die Basis 42 und den Emitter 38 des Transistors 40 ist ein Widerstand 46 geschaltet, und die Anschlüsse 42 und 38 werden zu den Eingangsklemmen 44 und 45, mit denen eine nicht dargestellte Signalquelle verbunden werden kann.not applicable. A resistor 46 is connected across the base 42 and the emitter 38 of the transistor 40, and the connections 42 and 38 become the input terminals 44 and 45, with which one is not shown Signal source can be connected.

In der Schaltung nach Fig. 3 ist der Transistor 40 ein notwendiges Bauelement für die Aufladeschaltung, liegt kein Signal an den Klemmen 44 und 45, dann bleibt der Transistor 40 nichtleiitend, und der Kondensator 32 kann sich nicht aufladen. Nach Anlegen eines Signals an die Anschlüsse 44 und 45 wird der Transistor 40 leitend und schließt die Ladeschaltung von Anschluß 11 durch den Widerstand 30 und die parallel dazu liegende Reihenkeine Verbindung besteht, durch welche sich der Kondensator 32 aufladen könnte. Bei Anlegen eines Signals geeigneter Größe und Polarität an die Klemmen 44 und 45 wird der Transistor 60 leitend, und die Entladungsschaltung ist in folgender Weise geschlossen: vom Eingangsanschluß 54 über den Widerstand 30 und die parallel dazu liegende Reihenschaltung der Diode 24 und des Kondensators 32, durch den Widerstand 56, die Diode 58, den Kollektor 36 und Emitter 38 des Transistors 60 zum neutralen Mittelanschluß 52. Wenn die Spannung am Anschluß 54 gegenüber dem Anschluß 52 positiv wird, werden die Dioden 24 und 58 in ihren leitenden Zustand geschaltet, und der Kondensator 32 beginntIn the circuit of FIG. 3, the transistor 40 is a necessary component for the charging circuit, if there is no signal at terminals 44 and 45, transistor 40 remains non-conductive, and capacitor 32 cannot charge. After applying a signal to terminals 44 and 45, transistor 40 becomes conductive and closes the charging circuit from terminal 11 through the resistor 30 and the parallel rows there is no connection through which the Capacitor 32 could charge. When applying a signal of suitable size and polarity to the Terminals 44 and 45, transistor 60 becomes conductive, and the discharge circuit is in the following manner closed: from the input terminal 54 via the resistor 30 and the series circuit lying parallel to it of diode 24 and capacitor 32, through resistor 56, diode 58, the collector 36 and emitter 38 of transistor 60 to neutral center terminal 52. When the voltage on Terminal 54 becomes positive with respect to terminal 52, diodes 24 and 58 become conductive in theirs State switched, and the capacitor 32 begins

schaltung des Transistors 40 und des Kondensators 15 sich aufzuladen. Die Höhe, bis zu der sich der 32, durch den Widerstand 28, die Diode 26 und den Kondensator 32 auflädt, hängt von der Dimensionie-Ansohlüß 10. Solange der Transistor 40 anschließend rung des Spannungsteilers 30, 56 ab. In irgendeinem leitend bleibt, arbeitet die Schaltung wie in Fig. 1. Augenblick währenddieser Halbperiode der Wechsel-Zur Unterbrechung des Stromes zur Last 12 braucht spannung, wenn also der Anschluß 54 positiv gegennur das Signal von den Anschlüssen 44 und 45 weg- 20 über dem Anschluß 52 ist, wird der negativ aufri ld Bl f d Si 33 d Kd 32circuit of the transistor 40 and the capacitor 15 to be charged. The height to which the 32, through the resistor 28, the diode 26 and the capacitor 32 is charged, depends on the dimension 10. As long as the transistor 40 then tion of the voltage divider 30, 56 from. In any remains conductive, the circuit operates as in Fig. 1. Moment during this half-cycle of the change-over Interruption of the current to the load 12 needs voltage, so if the terminal 54 is positive against the signal from terminals 44 and 45 is away through terminal 52, the negative will be raised ld Bl f d Si 33 d Kd 32

genommen zu werden, so daß der Betrieb des Transistors 40 unterbrochen wird und dieser nichtleitend wird. Dann kann sich der Kondensator 32 nicht mehr aufladen und somit auch kein Schaltsignal für die Steuerelektrode 18 des Triac 20 mehr liefern.to be taken, so that the operation of the transistor 40 is interrupted and this non-conductive will. Then the capacitor 32 can no longer charge and thus no switching signal for the Supply control electrode 18 of the triac 20 more.

Die in den Fiig. 4 und 5 veranschaulichten Ausführungsformen der Erfindung eignen sich für die Verwendung bei einem einphasigen Wechselspannungssystem mit drei Anschlüssen, nämlich mitThe in the Fiig. 4 and 5 illustrated embodiments of the invention are suitable for use in a single phase AC system with three connections, namely with

geladene Belag auf der Seite 33 des Kondensators 32 negativ gegenüber dem Anschluß 52, und der positiv aufgeladene Belag auf der Seite 31 des Kondensators 32 wird positiv gegenüber dem Anschluß 54. In diesem Zustand schalten die Dioden 24 und 58 in ihren nichtleitenden Zustand um, und der Kondensator 32 fängt an, sich über die Diode 22, die in Durchlaßrichtung vorgespannt ist und leitet, zu entladen. Wenn das Verhältnis der Widerstände 56charged coating on the side 33 of the capacitor 32 negative compared to the terminal 52, and the positive charged coating on the side 31 of the capacitor 32 becomes positive with respect to the connection 54. In In this state, the diodes 24 and 58 switch to their non-conductive state, and the capacitor 32 begins to flow through diode 22 which is forward biased and conducts unload. When the ratio of resistors is 56

einem neutralen Mittelanschluß. Der Vorteil dieser 30 und 30 relativ groß ist, liegt der Punkt, bei dem sich Schaltungen liegt darin, daß die Last bei maximaler der Kondensator 32 entlädt, wieder dicht am Ende Spannung an die Quelle gelegt werden kann, während der Aufladungshalbperiode, d. h. wenn die Spannung der Schaltkreis nur vom neutralen Anschluß zu einem zwischen den Anschlüssen 52 und 54 gegen 0 geht, der Spannungsanschlüsse geschaltet zu werden Er entlädt sich weiterhin über die Steuerelektrode 18, braucht. Sie eignen sich insbesondere für Anwen- 35 wenn die Wechselspannung ihre Polarität umkehrt, dungsfälle, bei denen eine Heimraumheizung oder also der Anschluß 54 negativ gegenüber dem eine Kocheinrichtung für beispielsweise 240 Volt mit Anschluß 52 wird, und die Entladespannung an der einem Mittelanschluß an ein Bezugspotential wie Steuerelektrode 18 schaltet das Triac 20 in den Erde gelegt werden soll. leitenden Zustand, so daß der Strom von Anschlußa neutral center connection. The advantage of these 30 and 30 is relatively great lies the point at which they become Circuits is that the load at maximum discharges the capacitor 32, again close to the end Voltage can be applied to the source during the charging half cycle, i.e. H. when the tension the circuit only goes from the neutral connection to one between the connections 52 and 54 towards 0, of the voltage connections to be switched It continues to discharge via the control electrode 18, needs. They are particularly suitable for use when the alternating voltage reverses its polarity, Application cases in which a home heating system or the terminal 54 is negative compared to the a cooking device for, for example, 240 volts with connection 52, and the discharge voltage at the a center connection to a reference potential such as control electrode 18 switches the triac 20 into the Earth is to be laid. conductive state so that the current of connection

In F i g. 4 ist eine einphasige Spannungsquelle mit 40 50 über die Last 12 und das Triac 20 zum Anschluß drei Anschlüssen an die Eingangsanschlüsse 50,52 54 fließt. Bei geeigneter Dimensionierung des Kon- und 54 gelegt, wobei der neutrale Mittelanschluß der densators 32 kann die Entladezeitdauer genügend Anschluß 52 ist. Der Eingangsanschluß 50 liegt an lang gemacht werden, so daß bei einer erneuten einem Anschluß der Last 12. Der zweite Anschluß Umkehrung der Polarität der Wechselspannung der Last 12 ist mit der ersten Eingangselektrode 14 45 zwischen 50 und 54, wenn also der Anschluß 54 des Triac 20 verbunden. Die zweite Eingangs- positiv gegenüber dem Anschluß 50 wird, noch elektrode 16 des Triacs 20 ist mit dem Eingangsanschluß 54 verbunden. Eine erste Diode 22 und eine
zweite Diode 24 liegen in Reime zwischen der Steuerelektrode 18 des Triacs 20 und dem Eingangs- 50 das Triac 20 und die Last 12 zum Anschluß 50 fließt, anschluß 24. Die beiden Dioden 22 und 24 sind so Der Betrieb dieser Schaltung setzt sich in gleicher gepolt, daß sie den Strom zur Elektrode 18 leiten. Weise während aufeinanderfolgender Perioden fort Ein erster Widerstand 30, ein zweiter Widerstand mit dem Unterschied, daß die nachfolgende Auf- 56, eine Diode 58 und die Kollektor-Emitter-Strecke ladung des Kondensators 32 auftritt, während das (36, 38) eines NPN-Transistors 60 sind in dieser 55 Triac schon in seinem leitenden Zustand ist. Reihenfolge hintereinander zwischen den Eingangs- Zur Unterbrechung des Betriebs dieser SchaltungIn Fig. 4 is a single-phase voltage source with 40 50 flowing across the load 12 and the triac 20 for connecting three connections to the input connections 50, 52 54. With suitable dimensioning of the condenser and 54, the neutral central connection of the capacitor 32 can be sufficient connection 52 to discharge time. The input terminal 50 is to be made long, so that when the load 12 is connected again. The second terminal reverses the polarity of the alternating voltage of the load 12 with the first input electrode 14 45 between 50 and 54, so if the terminal 54 of the triac 20 connected. The second input positive with respect to the connection 50 is still electrode 16 of the triac 20 is connected to the input connection 54. A first diode 22 and a
second diode 24 are in rhyme between the control electrode 18 of the triac 20 and the input 50, the triac 20 and the load 12 flows to the terminal 50, terminal 24. The two diodes 22 and 24 are so the operation of this circuit is polarized that they conduct the current to electrode 18. Continue during successive periods. A first resistor 30, a second resistor with the difference that the subsequent charge 56, a diode 58 and the collector-emitter path charge of the capacitor 32 occurs, while the (36, 38) of an NPN Transistors 60 are in this 55 triac is already in its conductive state. Sequence one after the other between the input To interrupt the operation of this circuit

anschluß 54 und den Mittelanschluß 52 geschaltet. muß der Transistor durch Verringerung des an den Die Diode 58 ist so gepolt, daß sie den Strom zum Klemmen 44 und 45 liegenden Signals abgeschaltet Kollektor 36 des Transistors 60 leitet. Zwischen werden. Dann kann sich der Kondensator 32 nicht den Verbindungspunkt 31 der Dioden 22 und 24 und 60 mehr aufladen, den Verbindungspunkt 33 der Widerstände 30 und Die Ausführungsform nach Fi g. 5 unterscheidetconnection 54 and the center connection 52 switched. must the transistor by reducing the to the The diode 58 is polarized so that it switches off the current to the terminals 44 and 45 lying signal Collector 36 of transistor 60 conducts. Between will. Then the capacitor 32 can not charge connection point 31 of diodes 22 and 24 and 60 more, the connection point 33 of the resistors 30 and The embodiment according to Fi g. 5 differs

genügend Entladestrom durch die Steuerelektrode 18 fließt, um das Triac in seinem leitenden Zustand zu halten, so daß der Strom vom Anschluß 54 durchenough discharge current flows through the control electrode 18 to keep the triac in its conductive state to hold so that the current from terminal 54 through

ist ein Kondensator 32 geschaltet. Die Basis 42
und der Emitter 38 des Transistors 60 werden zu den
Anschlüssen 44 bzw. 45, zwischen die ein Widerstand
geschaltet ist.a capacitor 32 is connected. The base 42
and the emitter 38 of transistor 60 become the
Connections 44 and 45, between which a resistor
is switched.

Wenn in der Schaltung nach Fig. 4 kein Signal
zwischen den Anschlüssen 44 und 45 liegt, bleibt der
Transistor 60 im nichtleitenden Zustand, so daßIf in the circuit of FIG. 4 no signal
lies between the terminals 44 and 45, the remains
Transistor 60 in the non-conductive state, so that

sich von der mach Fig. 4 nur dadurch, daß die Diode 58, der Transistor 60 und der Widerstand 46 durch einen gesteuerten Siliziumgleidhridhter 70 ersetzt sind.differs from the mach Fig. 4 only in that the Diode 58, transistor 60 and resistor 46 through a silicon controlled resistor 70 are replaced.

Der Gleichrichter 70 wM in seinen leitenden Zustand geschaltet, wenn die Spannung an seiner Anode 72 positiv gegenüber der Spannung an seinerThe rectifier 70 wM in its conductive Switched state when the voltage at its anode 72 is positive compared to the voltage at its

Kathode 74 ist und ein Schaltimpuls an seine Steuerelektrode 56 von einer geeigneten an die Anschlüsse 44 und 45 angeschlossenen Spannungsquelle gelangt. Abgesehen davon gleicht der Betrieb dem der Schaltung nach F i g. 4.Cathode 74 is and a switching pulse to its control electrode 56 from a suitable one to the terminals 44 and 45 connected voltage source arrives. Apart from that, the operation is the same as that of the Circuit according to FIG. 4th

Bei den beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung wird das Triac immer am Anfang aufeinanderfolgender Wechselstromhalbperioden in seinen leitenden Zustand geschaltet, wenn die absolute Größe der über den Anschlußelektroden liegenden Spannung sehr klein ist, d. h. kurz nachdem das Potential der Wechselspannung an den Eingangsanschlüssen den Wert 0 durchlaufen hat. In gleicher Weise wird das Triac immer am Schluß aufeinanderfolgender Wechselspannungshalbperioden in seinen nichtleitenden Zustand geschaltet, wenn die absolute Größe der über den Anschlüßelektroden liegenden Spannung sehr klein ist, d. h., gerade wenn das Potential der Wechselspannungsquelle an den Eingangsanschlüssen gegen Null geht. Dabei werden ao Schaltübergangserscheinungen und die von ihren verursachten Störungen vermieden.In the described embodiments of the invention, the triac is always at the beginning consecutive alternating current half-cycles switched to its conductive state when the the absolute magnitude of the voltage across the connection electrodes is very small, d. H. shortly after the potential of the alternating voltage at the input connections has passed the value 0. In in the same way, the triac is always at the end of successive alternating voltage half cycles switched to its non-conductive state when the absolute size of the connection electrodes lying voltage is very small, d. that is, just when the potential of the AC voltage source is applied to the Input connections goes to zero. Ao switching transition phenomena and those of their caused disturbances avoided.

Claims

Patent claims:

1. Electronic switch with one with its connecting electrodes in series with one Load on a switching element lying on an alternating voltage source, characterized in that, that the switch element is a controllable switch (20) which conducts in both directions is, the control electrode (18) via a diode (22) with an ignition voltage source (24,26,28, 30, 32) is connected, which is also connected to the AC voltage source (10, 11) and supplies an ignition voltage that is delayed compared to the alternating voltage.

2. Electronic switch according to claim 1, characterized in that the switch element (20) is a triac.

3. Electronic switch according to claim 1 or 2, characterized in that the ignition ¹ voltage source (24 to 32) is connected to the AC voltage source (10, 11) for switching on and off via a control switch (34, 40).

4. Electronic switch according to spoke 3, characterized in that the control switch is an electronic component (40) which can be controlled into a conducting or blocking state.

5. Electronic switch according to one or more of claims 1 to 4, for connecting the load to an alternating voltage source symmetrical to a reference potential, characterized in that the ignition voltage source (30, 32, 56, 60 or 70) is so between a pole ( 54) of the AC voltage source (50, 52, 54) and the reference point (52) is connected so that it is only charged when this pole (54) is negative with respect to the reference point (52).

6. Electronic switch according to claim 4 and 5, characterized in that the in the On or off state controllable component (60 or 70) on the reference point side The end of the ignition voltage source is arranged.

1 sheet of drawings 809702/1335