DE1488781A1

DE1488781A1 - Circuit arrangement for controlling an AC-fed consumer

Info

Publication number: DE1488781A1
Application number: DE19651488781
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-11-18
Filing date: 1965-11-18
Publication date: 1969-05-22
Also published as: DE1488781C3; DE1488781B2

Description

Schaltungsanordnung zur Steuerung eines wechselst romgespeisten Verbrauchers Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines wechselstromgespesten Verbrauchers mit mindestens einem steuerbaren, in Reihe mit dem Verbraucher liegenden Schaltelement mit Thyristorverhalten und einem mit diesem einen Zweipol bildenden Netzwerk zur Eizeugung von in ihrer Phasenlage veränderbaren Steuerimpulsen für das Schaltelement Bei einer derartigen Schaltungsanordnung nach der älteren deutschen Anmeldung Akz.:. 27 34? VIIlb/21d, 2 ist das Netzwerk zur Erzeugung von in ihrer Phasenlage veränderbaren Steuerimpulsen für das Schaltelement als Brückenschaltung aufgebaut und es findet in dieser Brückenschaltung ein Transformator Verwendung, dessen Sekundärwicklung in Reihe zu den Steuerelektroden der in Anti-Parallel-Schaltung angeordneten Schaltelementen liegen. Nachteilig ist, daß bei einer solchen Schaltungsanordnung infolge der Brückenschaltung der Eigenverbrauch durch die Brücke nicht sehr gering gehalten werden kann, und daß ein verhältnismäßig teueres Bauelement in Form eines Übertragers erforderlich ist: Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung zur Steuerung eines wechselstromgespeisten Verbrauchers zu schaffen, bei der die teueren Bauelemente vermieden bzw. auf die unbedingt erforderliche Anzahl vermindert sind und der Eigenverbrauch der Schaltungsanordnung sehr klein gehalten wird, was insbesondere bei Verbrauchern mit kleiner Leistung erwünscht ist Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß das Netzwerk mindestens ein parallel zum einen Schaltelement liegendes RC-Glied mit veränderbarer-Zeitkonstante aufweist und die Steuerelektrode des Schaltelementes mit einem von der Spannung am Kondensator des RC-Gliedes beaufschlagten, spannungsabhängigen Schalter verbunden ist.Circuit arrangement for controlling an alternating current fed consumer The invention relates to a circuit arrangement for controlling an AC voltage Consumer with at least one controllable, lying in series with the consumer Switching element with thyristor behavior and a two-pole with this forming Network for the generation of control pulses that can be changed in their phase position for the switching element In such a circuit arrangement according to the older German Registration Akz.:. 27 34? VIIlb / 21d, 2 is the network for generating in their Phased variable control pulses for the switching element as a bridge circuit constructed and a transformer is used in this bridge circuit, its secondary winding in series with the control electrodes of the anti-parallel circuit arranged switching elements lie. The disadvantage is that with such a circuit arrangement as a result of the bridge circuit, the internal consumption by the bridge is not very low can be kept, and that a relatively expensive component in the form of a Transformer is required: The present invention is the Object is based on a circuit arrangement for controlling an AC-powered To create consumer, in which the expensive components avoided or on the absolutely necessary number are reduced and the internal consumption of the circuit arrangement is kept very small, which is especially true for consumers with low power The invention solves this problem in that the network at least an RC element with a variable time constant lying parallel to one switching element and the control electrode of the switching element with one of the voltage connected to the capacitor of the RC element, voltage-dependent switch is.

Vorzugsweise ist der spannungsabhängige Schalter eine Vierschichtdiode (Trigger-Diode).The voltage-dependent switch is preferably a four-layer diode (Trigger diode).

Um den Regelbereich sowie den zeitbestimmten Strom durch den Kondensator des RC-Gliedes zu begrenzen, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung dem RC-Glied ein fester Vorwiderstand vorgesclmltet.About the control range and the time-determined current through the capacitor To limit the RC element is, according to a further feature of the invention, the RC element a fixed series resistor preclmltet.

Um beide Halbwellen der Verbraucherweehselspannung steuern. zu können, sind zwei steuerbare Schaltelemente mit Thyristorverhalten in Anti-Parallel-Schaltung vorgesehen, wobei nach einem weiteren Merkmal der Erfindung in einfachster Weise die RC-Glieder für die Schaltelemente in Reihe aber zusammen parallel zu den Schaltelementen angeordnet und den Kondensator-Dioden parallel geschaltet sind, die so wirken, daß sie den für eine Halbwelle nicht in Betrieb befindlichen Kondensator entsprechend einem Schalter überbrücken. Um bei einer Steuerung beider Verbraucherwechselspannungs-Halbwellen ein Schaltelement einsparen zu können, ist nach einem weiteren Merkmal der Erfindung diesem Schaltelementein Gleichrichter, vorzugsweise ein Graetz-Gleichrichter, vorgeschaltet. Zur Stabilisierung der Steuerspannung für die spannungsabhängigen Schalter und zur Erweiterung des Regelbereiches ist nach einem anderen Merkmal der Erfindung' dem RC-Glied eine Zenerdiode parallel geschaltet: Weitere die Erfindung kennzeichnende Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung in Verbindung mit den Ansprüchen.To control both half-waves of the consumer alternating voltage. to be able to are two controllable switching elements with thyristor behavior in anti-parallel connection provided, according to a further feature of the invention in the simplest manner the RC elements for the switching elements in series but together in parallel with the switching elements arranged and the capacitor diodes are connected in parallel, which act so that they correspond to the capacitor that is not in operation for a half-wave bypass a switch. In order to control both consumer AC voltage half-waves To be able to save a switching element is according to a further feature of the invention A rectifier, preferably a Graetz rectifier, is connected upstream of this switching element. To the Stabilization of the control voltage for the voltage-dependent switches and for expansion According to another feature of the invention, the control range is one of the RC element Zener diode connected in parallel: Further features characterizing the invention result from the following description of the exemplary embodiments shown in the drawing of the invention in conjunction with the claims.

In der Zeichnung zeigen: Fig. 'I ein schematisches Schaltbild der Schaltungsanordnung nach der Erfindung, Fig. 2 ein Schaltbild einer geänderten Schaltungsanordnung nach der Erfindung, Fig. 3 ein Schaltbild einer weiteren Schaltungsanordnung der Erfindung mit Schaltelementen in Anti-Parallel-Schaltung, Fig. 4 ein Schaltbild nach einer anderen Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit einem einzigen Schaltelement und vorgeordnetem Gleichrichter und Fig. 5 ein Schaltbild einer weiteren Schaltungsanordnung mit Schaltelementen in Anti-Parallelschaltung und zu; den RC-Gliedern zugeschalteten' Zenerdioden.In the drawing: FIG. 1 shows a schematic circuit diagram of FIG Circuit arrangement according to the invention, FIG. 2 is a circuit diagram of a modified circuit arrangement according to the invention, Fig. 3 is a circuit diagram of a further circuit arrangement of the Invention with switching elements in anti-parallel circuit, FIG. 4 is a circuit diagram according to another circuit arrangement according to the invention with a single switching element and upstream rectifier and FIG. 5 shows a circuit diagram of a further circuit arrangement with switching elements in anti-parallel connection and closed; connected to the RC elements' Zener diodes.

Nach Fig. 't ist ein Verbraucher 1, vorzugsweise ein ohm!scher Verbraucher, z:B. eine Glühlampe, in Reihe-mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung in Formeines Zweipoles 2 mit den Anschlußklemmen 3 und 4 an eine Wechselstromquelle, z.B. das Lichtnetz, mit der Wechselspannung UN angeschlossen. Der Zweipol 2 ist vorzugsweise zu einer Baueinheit zusammengefaßt und ermöglicht die Regelung des durch den Verbraucher fließenden Stromes und damit die Helligkeit der z. B. den Verbraucher bildenden Glühlampe.According to Fig. T is a consumer 1, preferably an ohmic consumer, z: B. an incandescent lamp in series with the circuit arrangement according to the invention in the form of a Two-pole 2 with the connection terminals 3 and 4 to an alternating current source, e.g. the Lighting network, connected to the AC voltage UN. The two-pole 2 is preferred combined into one unit and allows the consumer to control the flowing current and thus the brightness of the z. B. educating the consumer Lightbulb.

Wenn im einfachsten Fall nur eine Halbwelle der Netzwechselspannung UN gesteuert werden soll, genügt es, daß die Schaltungsanordnung ein in Reihe mit dem Verbraucher 1 liegendes steuerbares Schaltelement, im folgenden Thyristor genannt, aufweist. Die Ansteuerung des Thyristors 5 erfolgt über einen spannungsabhängigen Schalter 6, dessen Zündspannung US, von einem Kondensator 7 nach Aufladung auf die Spannung US geliefert wird, der in Reihe mit einem Vorwiderstand 8 liegt und zusammen mit diesem ein RC-Glied bildet, das parallel zum Thyristor 5 angeordnet ist. Zur phasenabhängigen Steuerung ist der Vorwiderstand 8 -als veränderbarer Widerstand, vorzugsweise als Potentiometer, ausgebildet. Je nach der Zeitkonstante des RC-Gliedes wird die Zündspannung des spannungsabhängigen Schalters 6 und damit der Zündzeitpunkt des Schaltelementes 5 früher oder später bezogen azf die positive Halbwelle der Netzspannung erreicht. Da somit ein mehr oder weniger großer Anteil der Halbwelle der Netzspannung ausgenutzt wird, wird dem .Verbraucher 1 eine mehr oder weniger große Leistung zugeführt.If, in the simplest case, only a half-wave of the AC mains voltage UN is to be controlled, it is sufficient for the circuit arrangement to have a controllable switching element, referred to below as a thyristor, in series with the consumer 1. The triggering of the thyristor 5 is via a voltage-dependent switch 6, the starting voltage US is supplied from a condenser 7 after charging to the voltage US which is in series with a resistor 8 and forms, together with this, an RC element, which parallel to the Thyristor 5 is arranged. For phase-dependent control, the series resistor 8 is designed as a variable resistor, preferably as a potentiometer. Depending on the time constant of the RC element, the ignition voltage of the voltage-dependent switch 6 and thus the ignition time of the switching element 5 is reached earlier or later, based on the positive half-wave of the mains voltage. Since a more or less large portion of the half-wave of the mains voltage is thus used, a more or less large power is supplied to the consumer 1.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der spannungsabhängige Schalter 6 vorzugsweise von einer Vierschichtdiode, auch Trigger-Diode genannt,, gebildet-. Dem RC-Glied 7,8 kann ein Festwiderstand 9 vorgeschaltet-werden, um den Regelbereich sowie den zeitbestimmenden Strom durch den Kondensator 7 zu begrenzen.As can be seen from FIG. 2, the voltage-dependent switch 6 preferably formed by a four-layer diode, also called a trigger diode. A fixed resistor 9 can be connected upstream of the RC element 7, 8 in order to adjust the control range and to limit the time-determining current through the capacitor 7.

Um beide Halbwellen der Netzwechselspannung, also eine volle Periode derselben zu steuern, können zwei`°Thyristoren 5 und 10 in Anti-Parallel-Schaltung verwendet werden, wobei dem zusätzlichen Thyristor 10 eine zusätzliche Vierschichtdiode 6' zugeordnet ist. Zur Bildung eines zweiten RC-Gliedes für den zusätzlichen Thyristor 10 ist ;.in Reihe mit dem ursprünglichen RC-Glied ?, 8 ein Kondensator 7' geschaltet, wobei das Potentiometer 8 für beide RC-Glieder den erforderlichen Widerstandswert liefert. Zwischengefügt ist hier wieder ein den Ladestrom der Kondensatoren begrenzender Festwiderstand 9. Damit eine einwandfreie Aufiadung der Kondensatoren der RC-Glieder erfolgt, wird der für die jeweilige Halbwelle nicht benötigte Kondensator ? bzw. ?' an der Diode 12 bzw. 11 überbrückt.In order to control both half-waves of the AC mains voltage, i.e. a full period of the same, two thyristors 5 and 10 can be used in an anti-parallel circuit, with an additional four-layer diode 6 being assigned to the additional thyristor 10. To form a second RC element for the additional thyristor 10 , a capacitor 7 'is connected in series with the original RC element?, 8, with the potentiometer 8 supplying the required resistance value for both RC elements. A fixed resistor 9 limiting the charging current of the capacitors is interposed here again. In order for the capacitors of the RC elements to be properly charged, the capacitor that is not required for the respective half-wave? respectively. ?' bridged at diode 12 and 11, respectively.

Anstatt zur Steuerung einer vollen Periode der Netzwechselspannung zwei Thyristoren in Anti-Parallel-Schaltung anzuwenden, empfiehlt es sich, wie aus Fig. 4 ersichtlich, zur Einsparung eines verhältnismäßig teueren Thyristors den den Zweipol zugeführten Wechselstrom gleichzurichten. Vorzugsweise verwendet man hierzu einen Gleichrichter 13 in Graetz-Schaltung. Die übrige Schaltungsanordnung verbleibt dann wie. in Fig. 2 dargestellt.Instead of controlling a full cycle of the AC mains voltage To apply two thyristors in anti-parallel connection, it is recommended how out Fig. 4 can be seen, to save a relatively expensive thyristor rectify the two-pole supplied alternating current. Preferably one uses for this purpose a rectifier 13 in Graetz circuit. The rest of the circuitry then remains like. shown in FIG.

Um von Netzspannungsschwankungen unabhängig; zu sein, also zur Stabilisierung der Steuerungsspannung für die Trigger-Dioden und: zur Erweiterung des Regelbereiches, kann. man vorzugsweise zu dem RC-Glied ?, 8 der Fig. 2 und. 4 eine Zenerdiode 14 parallel schalten.To be independent of mains voltage fluctuations; to be, so for stabilization the control voltage for the trigger diodes and: to expand the control range, can. one preferably to the RC element?, 8 of Fig. 2 and. 4 a zener diode 14 connect in parallel.

Bei einer Schaltungsanordnung mit zwei Schaltelementen in Ant-Parallel-Schaltung nach Fig3, ist eine Stabilisierung nur unter Verwendung von zwei Zenerdioden 14 und 141 möglich, wenn man mit einemeinzigen Potentiometer 8 auskommen will. Mit den Zenerdioden 14 und 14' in Reihe geschaltete-Dioden 15 und 15' schalten dabei die Wirkung der Zer nerdioden dann aus, wenn 'sie nicht für die entsprechende Halbwelle bekgöt°gt werden:. Aus gymmetriegr"xiden ist ein weiterer Vorwiderstand 9` erforderlich. Ansonsten entspricht die Schaltungsanordnung der in Fig. 3 gezeigten. Um einen Ausschalter zu sparen, kann das Potentiometer 8, wie aus Fig. 2 ersichtlich, in der einen Endstellung eine isolierende Endstelle 209 also eine Unterbrecherstelluz;g, besitzen.In a circuit arrangement with two switching elements in an ant-parallel circuit according to FIG. 3, stabilization is only possible using two Zener diodes 14 and 141 possible if one wants to get by with a single potentiometer 8. With the zener diodes 14 and 14 'in series-connected diodes 15 and 15' switch the effect of the Zer nerdioden then off, if 'they are not for the corresponding half-wave bekgöt ° gt :. From gymmetriegr "xiden is a further series resistor 9 'required. Otherwise the circuit arrangement corresponds to that shown in FIG. 3. In order to save a circuit breaker, the potentiometer 8, as can be seen from FIG. 2, in one end position an insulating end point 209, i.e. an interrupter position; g, own.

Claims

Patent claim ch e circuit arrangement for controlling an AC-powered consumer with at least one controllable, in series with the consumer switching element with istorbehavior and a two-pole network with this for generating control pulses for the switching element, which can be changed in their phase position, characterized in that the network has at least one parallel to the one switching element (5, '10) lying RC element (7, 8; 7 ') with variable time constant and the control electrode of the switching element with one of the voltage on the capacitor (7, 7') of the RC element applied, voltage-dependent switch, ter (6) is connected: 2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that

net that the voltage-dependent switch (6) is a four-layer diode (trigger diode). 3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that the RC element (7, 8) is preceded by a fixed series resistor (9 ) . 4. Circuit arrangement according to claim 1 with two controllable switching elements with thyristor behavior in anti-parallel circuit, characterized in that the RC elements (7, 87 ') are arranged in series, but together in parallel with the switching elements (5, 10) the capacitors (7, 7 ') opposing diodes (12, 11) are connected in parallel. 5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that when using only a single switching element (5) this is preceded by a rectifier (13), preferably a Graetz rectifier. 6. Circuit arrangement according to several preceding claims, characterized in that each RC element (7,8; 7 ') a Zener diode (14, 14') is connected in parallel. 7. Circuit arrangement according to claim 4 and 6, characterized in that two Zener diodes (14, 14 ') on both sides the common, changeable resistance (8) of the RC- Links / are closed and in series with each Zener

diode a diode (15, 15 ') is arranged. B. Circuit arrangement according to several preceding claims, characterized in that the RC element (7,8) or both RC elements (7,8, 7 ') have a common potentiometer, preferably with an interrupter position (20).