DE1463634C - - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromflusses in einer Belastung, die über einen abschaltbaren Thyristor an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist.

Bei einer solchen bekannten Schaltungsanordnung sind zwei Stromquellen an die Steuerelektrode des abschaltbaren Thyristors derart angeschlossen, daß sie durch den zwischen Steuerelektrode und Kathode des abschaltbaren Thyristor befindlichen pn-übergang entweder einen Zündstrom in Durchlaßrichtung ίο oder einen Löschstrom in Sperrichtung treiben (deutsche Auslegeschrift 1 103 389). Es sind also zwei zusätzliche Stromquellen für das Zünden und Löschen des abschaltbaren Thyristors erforderlich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Zünden und Löschen des abschaltbaren Thyristors mit der vorhandenen Gleichspannungsquelle zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Kathode des· abschaltbaren Thyristors und der Belastung der eine Belag eines Kondensators liegt, dessen anderer Belag einerseits an die Steuerelektrode des abschaltbaren Thyristors und andererseits an die Gleichspannungsquelle derart angeschlossen oder anschließbar ist, daß sich der Kondensator abwechselnd mit entgegengesetzter Polarität auflädt und jeweils über die Steuerelektrode des abschaltbaren Thyristors entlädt.

Hierdurch werden das Zünden und Löschen des abschaltbaren Thyristors auf sichere Weise durchgeführt, wobei nur eine Gleichspannungsquelle erforderlich ist.

In den F i g. 1 bis 5 der Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt, die nachstehend näher erläutert werden.

In Fig. 1 sind ,mit 11 und 12 die Klemmen einer Gleichspannungsquelle 13 bezeichnet. Die Klemme 11 ist mit der Anode eines abschaltbaren Thyristors

14 verbunden, dessen Kathode über eine Belastung

15 an die Klemme 12 angeschlossen ist. Die Klemmen 11 und 12 sind durch .in Reihe liegende Widerstände

16 und 17 überbrückt. Der Verbindungspunkt der Widerstände 16 und 17 ist über einen Kondensator 18 an die Kathode des abschaltbaren Thyristors 14 angeschlossen. Dem Kondensator 18 ist ein Widerstand 19 parallel geschaltet. Der mit den Widerständen 16 und 17 verbundene Belag des Kondensators 18 ist außerdem über einen Schalter 21, in Reihe mit einem weiteren Widerstand 22, mit der Steuerelektrode des abschaltbaren Thyristors 14 verbunden.

Wenn der abschaltbare Thyristor 14 nichtleitend ist, wird der Kondensator 18 über den Widerstand 16 und die Belastung 15 aufgeladen. Bei kurzzeitigem Schließen des Schalters 21 entlädt sich der Kondensator 18 über den Steuerelektroden-Kathoden-Stromkreis des abschaltbaren Thyristors 14, wodurch dieser gezündet wird. Das Potential an der Kathode des abschaltbaren Thyristors 14 entspricht jetzt im wesentlichen dem Potential an der Klemme 11. Der Kondensator wird mit entgegengesetzter Polarität über den abschaltbaren Thyristor 14 und den Widerstand 17 aufgeladen, so daß ein erneutes Schließen des Schalters 21 zu einer Entladung des Kondensators führt, die den abschaltbaren Thyristor 14 abschaltet. Der Widerstand 19 begrenzt die Spannung, auf die der Kondensator aufgeladen wird. Er begrenzt außerdem auch die am Schalter 21 auftretende Spannung.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind an Stelle des Schalters 21 zwei antiparallelgeschaltete ViersChichtdioden 23 und 24 vorgesehen, mit denen jeweils eine Diode 25 bzw. 26 in Reihe liegt. Die· Widerstände 16 und 17 sind,hier fortgelassen. Der eine Belag des Kondensators jst über einen Widerstand 27 mit einem Umschalter 28 verbunden, dessen feststehende Kontaktstücke 29 und 31 an die Klemmen 11 und 12 angeschlossen sind. Die Betätigung des Umschalters schaltet den abschaltbaren Thyristor 14 ein bzw. ab. Der Kondensator wird aufgeladen, bis eine der Vierschichtdioden 23 bzw. 24 zündet.

Die verwendeten Vierschichtdioden sind Shockley-Dioden, die bei einer vorbestimmten Spannung in Vorwärtsrichtung durchschlagen, jedoch in Gegenrichtung nicht leiten. Solche Dioden haben jedoch in Gegenrichtung eine begrenzte Durchschlagsspannung. Die Dioden 25 und 26 haben die Aufgabe zu verhindern, daß diese überschritten wird. Sie sind jedoch nicht in allen Fällen erforderlich. Je nach Anwendung kann eine der beiden Dioden fortgelassen werden.

In dieser Schaltungsanordnung können auch Vierschichtdioden verwendet werden, die in der einen Richtung des Stromflusses eine niedrige Impedanz und in entgegengesetzter Richtung eine entgegengerichtete Durchschlagscharakteristik aufweisen. Die Dioden 25 und 26 sind in diesem Fall von Bedeutung; sie werden in einer solchen Weise angeordnet, daß sie einen Stromfluß in Vorwärtsrichtung durch die Vierschichtdioden verhindern.

Es gibt ferner auch andere Halbleiteranordnungen, die als Triggerschaltung bezeichnet werden und an Stelle der Vierochichtdioden 23 und 24 verwendet werden können. Beispielsweise kann jede Vierschichtdiode oder beide Vierschidhtdioden durch eine Triggerschaltung ersetzt werden. Die Dioden 25 und 26 sind in diesem Falle überflüssig.

F i g. 3 zeigt eine Schaltungsanordnung, die ähnlich wie diejenige nach Fig. 1 aufgebaut ist. Der Schalter 21 ist jedoch durch eine Triggerschaltung 32 und der Widerstand 16 durch eine veränderbare Widerstandsvorrichtung 33 ersetzt. Der Widerstand 19 ist nicht erforderlich. Die Vorrichtung 33 muß so ausgebildet sein, daß ihr Widerstand zwischen einem sehr hohen und einem sehr niedrigen Wert verstellt werden kann. Beispielsweise kann die Vorrichtung in einfacher Weise aus einem Schalter bestehen. Es kann jedoch hierfür auch eine Photozelle oder ein Transistor Verwendung finden. Die Anordnung ist so getroffen, daß bei niedrigem Widerstandswert der Vorrichtung 33 der Kondensator 18 in einer solchen Richtung aufgeladen wird, daß er den abschaltbaren Thyristor 14 einschaltet, und daß bei hohem Widerstandswert der Vorrichtung 33 der Kondensator 18 in einer solchen Weise aufgeladen wird, daß er den abschaltbaren Thyristor 14 abschaltet. Der in F i g. 2 dargestellte Widerstand 27 kann auch bei den Ausführungsbeispielen nach F i g. 3 vorgesehen werden, um den Ladestrom zu begrenzen. Der Widerstand 27 ist dann von Bedeutung, wenn die Vorrichtung 33 ein Schalter oder eine andere Vorrichtung ist, deren Impedanz auf Null abfallen kann.

Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 muß sichergestellt werden, daß der Schaltvorgang nur dann eintritt, wenn der Widerstand der Vorrichtung 33 im Bereich der hohen oder niedrigen Werte liegt und daß keine Schwingungen bei mittleren Wider-

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standswerten auftreten, die möglich sind, wenn als Vorrichtung 33 z. B. eine Photozelle verwendet wird. Die Schwingungen könnten vermieden werden, wenn die Summe der Durchschlagsspannungen der Triggerschaltung 32 in entgegengesetzten Richtungen die Spannung der Gleichstromspannungsquelle übersteigen, jedoch ist dies in vielen Fällen nicht angebracht. Dieses Problem wird gelöst, indem die Schaltung wie in F i g. 4 dargestellt aufgebaut wird. Bei. diesem Ausführungsbeispiel ist die Vorrichtung 33 nicht unmittelbar an die Klemme 11 angeschlossen, sondern liegt an dem Verbindungspunkt zweier Widerstände 34 und 35, die in Reihe zwischen der Klemme 11 und der Kathode des abschaltbaren Thyristors 14 geschaltet sind. Die Werte der Widerstände werden so gewählt, daß der abschaltbare Thyristor 14 nur dann gezündet wird, wenn der Widerstand der Vorrichtung 33 unterhalb eines vorbestimmten Wertes liegt, und daß er nur dann wieder abgeschaltet wird, wenn der Widerstand der Vorrichtung 33 oberhalb eines vorbestimmten höheren Wertes liegt. In diesen Fällen können keine Schwingungen auftreten. Bei einem Versuch wurde eine 400-Volt-Gleichspannungsquelle und eine Vorrichtung 33 verwendet, die zwei Vierschichtdioden enthielt, deren Durchschlagsspanriung 20VoIt betrug. Die Ohm-Werte der Widerstände 17,19, 34 und 35 betrugen 220, 22,'47 und 3,9 kQ. Der abschaltbare Thyristor 14 wurde gezündet, wenn der Widerstand der Vorrichtung 33 unter 10 kQ abfiel. Bei einem Widerstand oberhalb 22 kQ wurde er abgeschaltet.

Die Ausführungsbeispiele nach den F i g. 3 und 4 können so abgeändert werden, daß der abschaltbare Thyristor 14 ein- und abgeschaltet wird, wenn der Widerstand der Vorrichtung 33 hoch bzw. niedrig ist. In F i g. 3 kann die Vorrichtung 33 durch den Widerstand 16 und der Widerstand 17 durch die Vorrichtung 33 ersetzt werden. Das abgeänderte Ausführungsbeispiel ist in F i g. 5 dargestellt.

Falls die Vorrichtung 33 ein Transistor oder eine andere Vorrichtung ist, bei der der Entnahmestrom im wesentlichen unabhängig von der Spannung zwischen den Ausgangsklemmen ist, sind die zusätzlichen Schaltkreise gemäß den F i g. 4 und 5 zum Verhindern von Schwingungen nicht erforderlich. Die Schwingungen können auch dadurch verhindert werden, daß der Widerstand 19 so bemessen wird, daß ein Schalten nur dann bewirkt werden kann, wenn der Transistor leitend oder nicht leitend ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Steuerung des Stromflusses in einer Belastung, die über einen abschaltbaren Thyristor an eine Gleichspannungsquelle angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Verbindung zwischen der Kathode des abschaltbaren Thyristors (14) und der Belastung (15) der eine Belag eines Kondensators (18) liegt, dessen anderer Belag einerseits an die Steuerelektrode des abschaltbaren Thyristors (14) und andererseits an die Gleichspannungsquelle (13) derart angeschlossen oder anschließbar ist, daß sich der Kondensator (18) abwechselnd mit entgegengesetzter Polarität auflädt und jeweils über die Steuerelektrode des abschaltbaren Thyristors (14) entlädt.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kondensator (18) und der Steuerelektrode des abschaltbaren Thyristors (14) ein Schalter (21) geschaltet ist, der die Entladung des Kondensators (18) über die Steuerelektrode steuert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (18) über einen Umschalter (28) an die positive oder negative Klemme (11,12) der Gleichspannungsquelle anschließbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kondensator (18) und der Steuerelektrode des abschaltbaren Thyristors eine Triggerschaltung (32) vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen