DE1488275C - Einstellbares Transistorzundgerat - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein einstellbares. Transistorzündgerät für ein an Wechselspannung betriebenes steuerbares elektrisches Ventil mit einer aus der Wechselspannung abgeleiteten Versorgungsspaniuing und einem mit seinem Kollektor an der Zündelektrode des steuerbaren Ventils liegenden pnp-Schalttransistor, dessen Emitter mit einer Klemme der Versorgiingsspannungsquelle verbunden ist, wobei der pnp-Schalttransistor seinerseits von einem npn-Steuertransistor gesteuert ist und wobei die Versor gungsspannung an einer Zenerdiode ansteht, zu der ein Widerstand in Reihe geschaltet ist. Ein solches Zündgerät ist durch die französische Patentschrift 1 355 010 bekannt.

Dieses bekannte Zündgerät ist galvanisch von der Wechselspannungsquelle getrennt. Abgesehen davon, daß bei dem bekannten Zündgerät eine Einstellung kleiner Zündwinkel kaum möglich ist, bedarf es eines zusätzlichen Aufwandes an Gleichrichtern, um die Versorgungsspannung des Transistor-Zündgerätes bereitzustellen.

Diese Nachteile werden bei einem Zündgerät der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch beseitigt, daß der npn-Steuertransistor mit seiner Basis an einem Abgriff eines ohmschen Spannungsteilers undmitseinemEmitteran einem Verbindungspunkt von einem Kondensator und einem veränderbaren Widerstand eines jRC-Gliedes liegt und daß der ohmsche Spannungsteiler und das ÄC-Glied der Zenerdiode parallel geschaltet, sind und daß die Reihenschaltung von Zenerdiode und Widerstand an der Wechselspannungsquelle liegt und daß ferner der Kollektor des pnp-Schalttransistors mit der Basis des npn-Steuertransistors durch Rückkopplungskondensator verbunden ist.

Durch die Rückkopplung wird ein schnelles Schalten des Schalttransistors erreicht. Zur Einstellung des Zündvvinkels ist immer eine Steuerspannungvorhanden, die in Abhängigkeit von der Größe des veränderbaren Widerstandes den Wert Null zu bestimmten Zeiten über- oder unterschreitet, wodurch der vorher gesperrte Transistor zu einem einstellbaren Zeitpunkt aufgesteuert und damit der Impuls ausgelöst wird.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel dar. Es zeigt

F i g. i eine Schaltungsanordnung eines Zündgerätes,

F i g. 2 und 3 Spannungsversorgungen für das Zündgerät.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, liegen an einer Wechselspannung 1/nmz einerseits über einen Thyristor Th ein Lastwiderstand A₁ und andererseits eine Reihenschaltung, bestehend aus einem ohmschen Widerstand R₁ und einer Zenerdiode D₁. Der ZenerdiodeD₁ ist ein Kondensator C₁ parallel geschaltet. Ein pnp-Schalttransistor T₂ liegt über Widerstände R₉ und R₆ an der Zündelektrode Z des Thyristors Th und an dem Kondensator C₁.

Ein npn-Steuertransistor T₁ liegt mit seiner Basis an einem Abgriff 4 eines ohmschen Spannungsteilers, bestehend aus Widerständen A₂ und A₃, und mit seinem Emitter an einem Verbindungspunkt 3 von einem Kondensator C₂' und einem veränderbaren Widerstand A₁₀ eines ÄC-Gliedes. Der ohmsche Spannungsteiler und das ÄC Glied sind dem Kondensator C₁ parallel geschaltet. Der Kollektor des npn-Steuertransistors T₁ ist über Widerstände A₄ und A₅ mit dem Verbindungspunkt von Widerstand A₁ und Zenerdiode D₁' verbunden. Der Verbindungspunkt von Widerstand A₄ und A₅ ist seinerseits mit der Basis des pnp-Schalttransistors 7₂ verbunden. In der Zeit, in der während der positiven Halbwelle keine Zündung erfolgen soll, ist die Spannung am Kondensator C₂' kleiner als am Widerstand R₂.

Der Reststrom des pnp-Schalttransistors T₂ vergrößert den kleinsten erreichbaren Zündwinkel. Es muß deshalb auf ein gutes Sperren dieses Transistors

ίο geachtet werden. Da keine positive Basis-Emitterspannung für den Transistor T₂ zur Verfügung steht, wurde ein Teil des Lastbegrenzuiigs-Widerstandes, nämlich der Widerstand R_H, in die Emitterzuleitung als Gegenkopplung eingebaut. Um die geforderte Impulsleistung zu erreichen, darf die Lastbegrenzung nicht zu groß sein. Es könnte jedoch' bei ungünstiger Eingangskennlinie dazu führen, daß der Spitzenstrom des Transistors Tz überschritten wird. Es wurde deshalb der Widerstand /?_ä vorgesehen, der den Basisstrom und damit den Kollektorstrom des Transistors T₂ begrenzt, ohne den Basis-Emitter-Widerstand R be zu vergrößern. Da die Stufe stark gegengekoppelt ist, machen sich Streuungen der Stromverstärkung nur wenig bemerkbar. Der Basis-Emitter-Widerstand Rbe soll wegen des Reststromes möglichst klein sein.

Der Kondensator C₂' muß so groß sein, daß seine Energie ausreicht, den Transistor T₂ während der Impulsdauer aufzusteuern. Er wird je nach gewünschtem Zündwinkel über den veränderbaren Widerstand Rio in einer bestimmten Zeit aufgeladen. Die Rückkopplung, die für einen steilen Anstieg erforderlich ist. erfolgt vom Kollektor des Transistors T₂ über einen Kondensator C₃ auf die Basis des Transistors T₁. Der Zündimpuls wird ausgelöst, wenn der Transistor T₁ durch eine Steuerspannung U_st zwischen der Punkten 4 und 3 durchgesteuert wird.

Während der Impulsdauer werden die Kondensate) ren C₁ und C₂' entladen und der Kondensator C. aufgeladen. Wenn der Transistor T₁ dann wieder dei Sperrzustand erreicht, beginnt wieder die Aufladung die damit endet, daß ein neuer Impuls abgegeben wird Dies setzt sich fort bis zum Ende der positiven Halb welle. Der Impulsabstand hängt vom Wert des Wider Standes R₁ ab. Somit ist er bei kleinerem Zündwinke auch kleiner als bei großem. Dieser Effekt bietet bi Antiparallelbetrieb an induktiver Last den Vorte einer sicheren Zündung. Wenn der eingestellte Zum. winkel kleiner als der Lastwinkel ist, so führt einer dt nachfolgenden Impulse zur Zündung.

Erfolgt die Aufladung des Kondensators C₂' üb den Widerstand R₁₀ von der Minusleistung aus, s könnten bei hohen Temperaturen und ungünstige Lastverhältnissen die Transistoren T₁ und T₂ nac dem ersten Impuls leitend bleiben. Bei kleinem Zürn winkel könnte der Strom, über den dann klein* Widerstand A₁₀ ausreichen, um' den Transistor geöffnet zu halten. Liegt dann der Widerstand R_t a Kollektor des Transistors T₂, kann erst dann wied ein Strom über den Widerstand A₄ fließen, wenn d Transistor T₂ über den Transistor T₁ gesperrt ist.

Der Kondensator C₁ wird vom Beginn jeder posi ven Netzhalbwelle ab über den Widerstand R₁ ai geladen. Die Zenerdiode D₁ begrenzt die Spannu am Kondensator C₁ während der positiven Halbwe

6g auf den Wert der Zenerspannung, während der ne[ tiven Halbwelle auf den Wert der Durchlaßspannu; Die Spannung am Kondensator C₂' steigt langsan an als am Widerstand /?₂, so daß der Transistor

mit Basis und Emitter an den Klemmen 4 und 3 zunächst gesperrt bleibt.

Erst wenn die Spannung an C₂' größer wird als an R₂ erfolgt der Impuls.

Der Kondensator C₁ muß so groß sein, daß ein Impuls der verlangten Spitzenleistung und Dauer auch im ungünstigsten Fall entnommen werden kann. Mit den Mindestwerten der Elemente A₁ und C₁ ist der kleinste erreichbare Zündwinkel gegeben. Er kann noch durch den Stromverbrauch der Schaltung geringfügig vergrößert werden.

Der Aufwand an Halbleiterbauelementen beträgt nur eine Zenerdiode.

Die F i g. 2 und 3 zeigen andere Möglichkeiten für die Spannungsversorgung des Zündgerätes.

Entsprechend F i g. 2 wird ein Kondensator C₁ aus dem Netz über den Widerstand R₁ und eine Diode D₃ während der positiven Halbwelle bis zur Zenerspannung der Zenerdiode D₁ aufgeladen. Während der negativen Halbwelle bleibt der Kondensator C₁ aufgeladen. Der Kreis muß so hochohmig sein bzw. der Kondensator C₁ so groß sein, daß die Spannung an ihm während der negativen Halbwelle nicht unter den Wert sinkt, der zum Erreichen der Spitzenleistung des Impulses nötig ist. Dies heißt aber auch, daß nach dem Zünden des Thyristors Th der Transistor T₂ wieder geschlossen werden muß, um den Kondensator C₁ möglichst wenig zu entladen (F i g. 1).

Zur Gewinnung der Steuerspannung U_st ist deshalb ein weiterer Spannungsteiler, bestehend aus einem weiteren Widerstand R₂' und einer weiteren Zenerdiode Z)₂, nötig, von dem aus über einen Widerstand Z?'_1O der Kondensator C₂ aufgeladen wird. Steigt die Spannung am Kondensator C₂ über die zwischen Widerständen R₃' und A₄' abgegriffene Spannung an, so löst der mit Basis und Emitter an den Klemmen 4 und 3 liegende Transistor T₁ einen Zündimpuls aus. Nach dem Zünden des Thyristors Th wird der Kondensator C₂ über eine Diode Z)₄ entladen, der Transistor T₁ also wieder gesperrt.

Mit dieser Schaltung können sehr kleine Zündwinkel eingestellt werden.

F i g. 3 zeigt eine einfachere Schaltung. Von einem Spannungsteiler, bestehend aus dem Widerstand R₁ und den Zenerdioden D₁", Z)₂, wird der Kondensator C₁ über den Widerstand A₄" aufgeladen. Der Kondensator C₁ wird hier als zeitbestimmendes Bauelement mitverwendet. Da die zwischen den Widerständen A₂ und R₃ abgegriffene Spannung schneller ansteigt als die am Kondensator C₁, istderTransistor7\, dessen Basis und Emitter an den Klemmen 4 und 3 liegen, zunächst gesperrt. Er öffnet, wenn die Kondensatorspannung größer geworden ist als die Spannung am Widerstand R₃.

Dies darf jedoch erst geschehen, wenn die Spannung am Kondensator C₁ einen Wert erreicht hat, der für die Spitzenleistung eines Impulses ausreicht. Die Auslösung muß außerdem im steilen Teil der Aufladekurve erfolgen, damit große Streuungen des Zündwinkels vermieden werden. Es sind deshalb zwei Zenerdioden D₁", D₂' vorgesehen, so daß der Impuls beim halben Wert der Endspannung erfolgen kann. Während der negativen Halbwelle ist der Kondensator C₁ entladen.

Er kann deshalb so klein sein, weil die Energie der Ladung nur für einen Impuls auszureichen braucht.

Aus dem Wert von R₁ und C₁ ergibt sich der kleinste einstellbare Zündwinkel. A₁ muß nach dem maximal zulässigen Strom der Zenerdiode dimensioniert werden.¹ Die Schaltung nach F i g. 3 erfordert zwar einen geringeren Aufwand an Bauelementen, jedoch lassen sich sehr kleine Zündwinkel nicht ohne weiteres einstellen.

xo Das beanspruchte Zündgerät ist bei fast allen . Gleichrichterschaltungen anwendbar, z. B. Einwegschaltung, Mittelpunktschaltung, Brückenschaltung, Sternschaltung, halbgesteuerte Drehstrombrückenschaltung.

Nicht ohne weiteres ist das Zündgerät bei einer Antiparallelschaltung zu verwenden. Um hier bei den Zündgeräten der beiden Thyristoren gleiche Verhältnisse zu erhalten, müssen sie an der Spannung über den Thyristoren betrieben werden. Bei Antiparallelschaltungen ist es empfehlenswerter, die Zündgeräte an vom Netz galvanisch getrennten Spannungen zu betreiben. Wenn mehrere Zündschalter in einer Schaltung vorhanden sind, können die veränderbaren Widerstände zur Zündwinkeleinstellung auf einer gemeinsamen Achse liegen.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Einstellbares Transistorzündgerät für ein an Wechselspannung betriebenes steuerbares elektrisches Ventil mit einer aus der Wechselspannung abgeleiteten Versorgungsspannung und einem mit seinem Kollektor an der Zündelektrode des steuerbaren Ventils liegenden pnp-Schalttransistor, dessen Emitter mit einer Klemme der Versorgungsspannungsquelle verbunden ist, wobei der pnp-Schalttransistor seinerseits von einem npn-Steuertransistor gesteuert ist und wobei die Versorgungsspannung an einer Zenerdiode ansteht, zu der ein Widerstand in Reihe geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der npn-Steuertran-SiStOr(J₁) mit seiner Basis an einem Abgriff (4) eines ohmschen Spannungsteilers (A₂, R₃) und mit seinem Emitter an einem Verbindungspunkt (3) von einem Kondensator (C₂') und einem veränderbaren Widerstand (R₁₀) eines /?C-Gliedes (A₁₀, C₂') liegt und daß der ohmsche Spannungsteiler (A₂, R₃) und das ÄC-Glied (A₁₀, C₂') der Zenerdiode (D₁) parallel geschaltet sind und daß die Reihenschaltung von Zenerdiode (D₁') und Widerstand (R₁) an der Wechselspannungsquelle liegt und daß ferner der Kollektor des pnp-Schalttransistors (T₂) mit der Basis des npn-Steuertransistors (T₁) durch einen Rückkopplungskondensator (C₃) verbunden ist.

2. Zündgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Steuertransistors (T₁) am ohmschen Spannungsteiler (A₃', R_t') und die Basis am ÄC-Glied (R'_1O, C₂) liegen, das seinerseits einer weiteren Zenerdiode (Z)₂) parallel geschaltet ist, die ihrerseits über einen weiteren Widerstand (R₂) dem elektrischen Ventil (Th) parallel geschaltet ist, und daß der ohmsche Widerstand (R'_1O) des ÄC-Gliedes (Ä'_1O, C₂). von einer Diode (Z)₄) überbrückt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen