DE2158036A1

DE2158036A1 - Löschschaltung für gesteuerte Gleichrichter

Info

Publication number: DE2158036A1
Application number: DE19712158036
Authority: DE
Inventors: James William Warren Ohio McNamee (V.StA.). P
Original assignee: Motors Liquidation Co
Current assignee: Motors Liquidation Co
Priority date: 1970-11-23
Filing date: 1971-11-23
Publication date: 1972-06-08
Also published as: DE2158036B2; AU3581071A; AU449974B2; US3646366A; GB1310799A

Description

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dipc-iho. FtNSTENMALO MPL^in·. ÄPJUIICOW μ < C0f|9fi

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H1/Ü - G 2195

GENERAL MOTOES CJOEPORAIIOIT Detroit, Michigan / USA.

Löschschaltung für gesteuerte Gleichrichter

Ide Erfindung betrifft eine Schaltung zum Löschen τοη gesteuörtea Siliziumgleichriciitern, die als Schalter benutzt verdeu.

Der gesteuerte Siliziumgleichrichter bzw. gesteuerte Gleichrichter ist eine Helbleitereinrichtung mit einer Steuerelektrode, die im allgemeinen als Auftastelelctrode "oeaeichnet wird und zwei stromführenden Elektroden, die im allgemeinen ale Anode und Kathode bezeichnet werden, und ist dazu gedacht, einen ßtromflues entweder in der einen oder in der anderen Richtung normalerweise zu blocki3x^%en bzw. zu sperren.. Wenn die

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Anode und die Kathode in Vorwärtsrichtung gepolt sind, d.h. die Anode positiv und die Kathode negativ ist, kann der gesteuerte Gleichrichter in den leitenden Zustand getriggert werden, in_dem über die Steuerelektrode und die Kathode ein Steuerpotentialsignal angelegt wird, das eine Polarität aufweist, die an der Steuerelektrode positiv in bezug auf die Kathode ist, und das eine genügende Grosse aufweist, um einen Strom über die Steuerelektrode und die Kathode oder einen Auftaststrom zu erzeugen. Wenn jedoch in den leitenden Zustand getriggert worden ist, ist die Steuerelektrode nicht langer in der Lage, die Einrichtung zu beeinflussen, die in dem leitenden Zustand verbleibt, bis der Strom über die Anode und die Kathode auf eine Grosse verringert wird, die geringer als der Haltenennstrom der Einrichtung für eine Periode von 10-75 Mikrosekunden in Abhängigkeit von den Charakteristiken der Einrichtung ist. TJm den Stromfluss durch einen gesteuerten Gleichrichter über die Anode und die Kathode auf eine Grosse zu verringern, die geringer als die des Haltenennstroms der Einrichtung ist, kann der Anoden-Kathoden-Kreis für die zum Löschen der Einrichtung erforderliche Zeitdauer unterbrochen werden oder kann die Polarität des über die Anode und Kathode angelegten Potentials umgekehrt werden, so dass die Kathode positiv und die Anoäe negativ ist, für die zum Löschen der Einrichtung erforderliche Zeitdauer, indem-ein Kondensator in einer Gegenpolaritätsbeziehung bzw. mit umgekehrter Polarität über die Anode und Kathode entladen wird. Bei Wechselstromkreisen wird der gesteuerte Gleichrichter automatisch in jeder Halbperiode des Wechselstrom-Versorgungspotentials gelöscht, während der das Potential an der Kathode eine positive Polaritä; in bezug auf das Potential

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an der Anode aufweißtρ Bei Gleichstromkreisen bestehen jedoch bekannte Methoden zum Löschen von gesteuerten Gleichrichtern darin, dass der Anoden-Kathoden-Kreis unterbrochen wird oder dass ein Kondensator mit Gegenpolarität über die Anode und Kathode entladen wird, was einen Kondensator für jede gesteuerte Gleichrichtereinrichtung, eine Schaltung zum Laden des Kondensators in der richtigen Polaritätsbeziehung und eine Schalteinrichtung zum Schliessen eines Entladekreises für jeden Kondensator erfordert.

Solche Löschschaltungen sind aus den US-Patentschriften 3 404 293, 3 444- 398 und 3 544 818 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Schaltung zum Löschen von als Schalter benutzten gesteuerten Siliziumgleichrichtern, bei der das Erfordernis solcher ßchalteinrichtungen und Kondensatoren für jeden gesteuerten Gleichrichter nicht besteht.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäss eine Schaltung vorgesehen, die die Polarität einer Gleichstrom-Versorgungsleitung periodisch umkehrt} die Schaltung umfasst in Kombination mit einer Gleichstrom-Potentialquelle, die Ausgangsklemmen positiver und negativer Polarität aufweist, einen nicht polarisierten Kondensator, Schalingseinrichtungen , die den Kondensator zu den Ausgangsklemmen positiver und negativer Polarität der Gleichstrom-Potentialquelle . parallel schalten, eine Einrichtung, die den Kondensator auf ein Potential vorbestimmter Grosse mit einer Polarität auflädt, die in Reihe zu der Gleichstrom-Po tential-Quelle diese unterstützt, und eine potential-

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empfindliche elektrische Schaltungseinrichtung, die in den Schaltungseinrichtungen enthalten ist und auf die das Potential vorbestimmter Grosse erreichende Ladung auf dem Kondensator anspricht zum Schliessen eines Entladungskreises für den Kondensator durch die Gleichstrompotentialquelle.

Der Zweck der erfindungsgemässen Schaltung besteht darin, die Polarität einer Gleichstrom-Potential-Versorgungsleitung -wie den Gerätekreis bzw. Versorgungskreis eines Motorfahrzeuges, in der bzw. dem gesteuerte ψ Gleichrichter als Schaltungseinrichtungen benutzt werden, periodisch umzukehren. Wenn die Polarität der Gleichstrom-Potential-Versorgungsleitung für eine kurze Zeitdauer, beispielsweise 60 MikroSekunden, umgekehrt wird, werden alle gesteuerten Gleichrichterschalter, die leiten, gelöscht. Bei der Rückkehr der Leitung zu der richtigen Polarität werden alle die gesteuerten Gleichrichterschalter, an die Auftastsignale angelegt sind, wieder gezündet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung beispielsweise beschrieben; in dieser zeigts

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Schaltung zum periodischen Umkehren der Polarität einer Gleichstrom-Potential-Versorgungsleitung und

Fig. 2 eine Kurve, die zum Verständnis der Schaltung nach Fig. 1 nützlich ist.

Da der Bezugspunkt oder das Erdpotential bzw. Massepotential elektrisch der gleiche Punkt in der gesamten

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Schaltung ist, ist er durch das übliche Symbol dargestellt und mit 5 "bezeichnet.

ITach D'ir. 1 ist eine Schaltung, die die Polarität einer ■Ileichctrom-Potential-Versorgungsleitung periodisch Uxiii:ehrt, in schematischer Form in Verbindung mit einer Gleichstrom-Potentialquelle, die Ausgangsklemmen positiver und negativer Polarität aufweist und eine bekannte Speicherbatterie 3 sein kann, einem InduktivitäGseleEient bzw. einex¹ Spule 15₅ einem unpolarisierten j-i-ondensator $ und einer elektrischen Schaltungseinrichtung vorgesehen, die ein gesteuerter Silizium-Gleichrichter 35 mit einer Anodenelektrode 36, einer li-atjioaenelektrode 37 ^un<ä einer Gatterelektrode bzw.

33 sein kann und dazu dient, einen für den unpolarisierten Kondensator 25 u-ii-ch die Gleichstrom-Potential-Quelle 8 und das ±nau_;rb or element 15, ia folgenden Spule 15 genannt, üu schliessen, wenn die Ladung auf dem Kondensator J- ein Potential vorbestimmter Grosse erreicht.

Obgleich die Gleichstrom-Potentialguelle im folgen-..on irleiclißtromqueile genannt, in i'ig. 1 als eine

. .εηΐΓϋο Speicherbatterie G dargestellt ist, ist v.L'; erfindun^s^emässe Schaltung in gleicher Weise für eine Benutzung mit einer Gleichstroiaquelle irjendeines anderen 'fyps geeignet.

Dxe Sjiule 15 ist in Reihe zvjischen eine Ausgangst'ilemme ausgewählter Polarität der Gleichstromquelle und die Gleichstrom-Potential-Versorgungsleitung 16, .L folgenden Gleichstromleitung 16 genannt, geschaltet. iij'cii -Fig. 1 ist die Spule 15 in Eeihe zwischen die

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AusgangsHemme positiver Polarität der Batterie 8 und die Gleichstromleitung 16 mittels Leitungen 17 "bzw. 18 geschaltet.

In einer nachfolgend mehr im einzelnen erläuterten Weise wird durch den Spannungsabfall an einem Induktivitätselement bzw. einer Spule, der durch den Entladungsstrom eines Kondensators hervorgerufen wird, die Polarität einer Gleichstromleitung,die an eine Ausgangsklemme gewählterPolarität einer Gleich Stromquelle ange-

ψ schlossen ist, in bezug auf die Ausgangsklemme der anderen Polarität umgekehrt. Infolgedessen ist es erforderlich, dass die Spule eine hohe induktive Impedanz bzw. hohe Induktivität in bezug auf Wechselstrom und, da sie in Reihe zwischen eine Ausgangsklemme gewählter Polarität ... der Gleichstromquelle und die Gleichstromleitung geschaltet ist, einen sehr niedrigen ohmschen Wert oder Gleichstromwiderstand aufweist, um eine merk_T liehe Verringerung des Gleichstromspotentials über die Leitung und die Ausgangsklemme der anderen Polarität der Gleichstromquelle zu verhindern. Bei einer praktischen Anwendung der erfindungsgemässen Schaltung

^ weist die Spule 15 ein etwa 3 m langes Stück eines mit AWG No. lO-Ferrit beschichteten bzw. überzogenen Kupferdrahtes auf (a 10-foo.t length of AWG No. 10 ferrite coated copper wire).

Der unpolarisierte Kondensator ist parallel zu der

die Ii η -V₃-.-

Spule und der Gleicnstromquelle,in Reihe/geschaltet. Nach Fig. 1 ist der Kondensator 25 parallel zu der Spule 15 und der Batterie L^: in Reihe durch eine Leitung 14, eine Leitung 19, die Anode und Kathode des gesteuerten Gleichrichters j;-5 und den Bezugspunkt oder das Hassepotential 5 geschaltet. Die Anode .und die

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Kathode des gesteuerten Gleichrichters 35 sind infolgedessen parallel zu der von dem Kondensator 25 , der Spule 15 und der Gleichstromquelle 8 gebildeten Reihenspaltung geschaltet, um einen Entladungskreis für den Kondensator 25 durch die Gleichstromquelle 8 und die Spule 15 zu schliessen, -wenn die Ladung auf dem Kondensator 25 eine vorbestimmte Grosse erreicht hat.

Um den Kondensator 25 auf ein Potential vorbestimmter Grosse von einer Polarität in Eeihen-UnterStützungs-Beziehung mit der Gleichstromquelle bzw. einer Polarität, die in Eeihe die Gleichstromquelle unterstützt, aufzuladen, ist eine Quelle eines Gleichstrom-Ladepotentials vorgesehen, Aus nachfolgend mehr im einzelnen erläuterten Gründen ist eine Quelle mit einem halbwellen-gleichgerichteten Gleichstrom-Ladepotential am meisten erwünscht. Um das erforderliche Wechselstrompotential zu erzeugen, das halbwellengleichgerichtet bzw. in einer Richtung gleichgerichtet werden kann, um ein in einer Richtung gleichgerichtetes Gleichstrom-Ladepotential vorzusehen, kann jeder bekannte freischwingende Schwingkreis der vielen bekannten Typen angewendet werden. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein bekannter parallel gespeister Schwingkreis vom Hartley-Typ vorgesehen, der in dem gestrichelten Rechteck 24 dargestellt ist. Der Schwingkreis umfasst eine geteilte Induktivitä; bzw. Spule 26, die an ihrem Mittelpunkt mit einem Bezugspunkt bzw. Massepotential 5 verbunden ist, einen Oszillatortransistor 10 vom PHP-Typ mi__t einer Basiselektrode 11 und zwei stromführenden Elektroden, einer Emitterelektrode 12 und einer Kollektorelektrode 13, die in der richtigen Polaritätsbeziehung für einen

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FMP-Transistor parallel zu der Gleichstromquelle 6 über die Leitungen 29 und JS bzw. die Hälfte 2Ga der geteilten Spule 26 und den Bezugspunkt oder das Hassepotential 5 geschaltet sind, und Kondensatoren 27 und 28, von denen der Kondensator 27 die Schwingfrequenz bestimmt und der Kondensator* 2b die positive Rückkopplung von der Hälfte 2öb der geteilten Spule 26 zu der Basiselektrode 11 des Oszillatortransistors IO liefert.

fc Falls es' erforderlich ode__r erv/ünscht ist, können die Ausgangssignale des Schwingkreises mit Transformator gekoppelt werden zv einem bekannten Vurstär]onirj£.-tr£.nsistor 20 vom NPN-Typ mit einer BasiselektxOde 21 und zwei stromführenden Elektroden, einer Kollektorelektrode 22 und einer Emitterelektrode 23» die in der richtigen tolaritätsbesiehung für einen NPH-Transistor parallel zu der Gleichstromquelle ό über Leitungen 7:3 und 39 bzw. eine Primärwicklung 46 eines Koppeltransformators 45 und den Bezugspunkt oder des Massepotential 5 geschaltet sind. Die Ausgangssignale des Schwingkreises induzieren ein Wechselstrompotential in einer magnetisch mit der JSpulenhälfte 26a

P gekoppelten Wicklung 48 und werden parallel zu den Basis-Emitter-Elektroden des KPIT-Verstärker tr ansi store 20 über eine Diode 54-, die die in öer Wicklung 48 induzierten Wechselstrom-Potentialsignale bzw. Wochoelstromsignale halbwellengleichrichtet \.z\-i. in einer Sichtung gleichrichtet.und einen Strombegrenzungswiderstand 55 bzw. über den Bezugspunkt oder das Ilacsepotential 5 ⁱⁿ de_r richtigen Polaritytcbcziehung angelegt, um einen Basis-Emitter- und folglich einen Kollektor-Emitter-Stromfluss durch einen KELT-Titans is tor

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Ku erzeugen. Der Ausgang von dem Verstärkerkreis kann mit l'ransformator gekoppelt werden auf einen Lade-1-creis für den Kondensator 25, der von dem Klemmenende 47a einer Sekundärwicklung 47 des Koppeltransformabox's 45 durch eine Diode 56, einen Widerstand 5¹J, eine Leitung 14, eine Verbindungsstelle 58 , den Kondensator 25, die Spule 15, die Batterie 8 von der Klemme positiver Polarität zu der ülemme negativer Polarität und den Bezugspunkt bzw. das Kassepotential 5 zu dem .uleiuruen.vn.de 47b der Sekundärwicklung 47 des Koppeltransfor'.::r.toi',j 4> geführt sein kann. In bekannter Weise induziert -;-er Kollekto-V-iiimittci'-Stromfluss durch den ΊJPIi-l'ri-nsistör 2U und die Primärwicklung 46 des Koppeltransfcreators 45 über die Iialbperioden der Oszillator- sz\i. /j.-hv/ingkrä. s-Ausgangssignale, während denen das ivlernjueneride 4üa der Wicklung 48 eine positive Polarität in bezug auf das Kleiam&nende 48 b aufweist, ein Potential in der Sekundärv.'icl:lung 47 des Koppeltransformators 45· Die Diode 56 trennt die Rücklauf spannung ei or Sekundärwicklung 47 von dom Ladekreis und der Widerstand 57 sieht eine Impedanz vor, die das Kurzschliessen der Sekundärwicklung 47 verhindert, während der gesteuerte Gleichrichter 35 leitend ist.

WiJerstände 65 und 64 ...ind in Reihe parallel zu der Reihenanordnung des Kondensators 25, der Spule 15 und der Gleichstromquelle 8 übex" die Leitung 14 und den Bezugspunkt oder das Kassepotential 5 geschaltet.

Die Abtastelektrode 38 des gesteuerten Gleichrichters 35 ist an die Verbindungsstelle 66 zwischen den Widerständen 64 und 65 durch eine potentialempfindliche zweiseitige elektrische Schaltungseinrichtung 60 angeschlossen·

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Eine potentialempfindliche zweiseitige elektrische Schaltungseinrichtung, die für eine Anwendung bei der erfindungsgemässen Schaltung geeignet ist, ist eine Festkorpereinrichtung des Typs, die normalerweise nicht leitend ist, jedoch durch ihre stromführenden Elemente 61 und 62 leitend wird, wenn das darüber angelegte Potential das Nenn- Durchbruchspotential der gewählten Einrichtung übersteigt, die im Handel von der General Electric Company erhältlich ist.

P Da der Kondensator 25 entJalen wird, wenn er auf das Potential vorbestimmter Grosse aufgeladen worden ist, sind die Widerstände 64 und 65 so bemessen, dass, wenn der Kondensator 25 auf das Potential vorbestimmter Grosse aufgeladen worden ist, das zwischen der Verbindungsstelle 66 und der Masse 5 erscheinende Potential von positiver Polarität und einer Grosse gleich dem Durchbruchspotential der als zweiseitiger Schalter 60 gewählten Einrichtung ist, um ein Leiten durch diese Einrichtung hervorzurufen und einen Kreis für den Fluss eines Auftastelektroden-Kathoden-Stromes durch den gesteuerten Gleichrichter 35 hervorzurufen.

Das von dem Schwingkreis 24· erzeugte Ausgangssignal induziert ein Wechselstrompotential in der Wicklung 48, das durch die Diode 54- halbwellen-gleichgerichtet wird und durch den Transistor 20 in einer bekannten Weise verstärkt wird. Das verstärkte, halbwellengleichgerichtete Gleichstromsignal erscheint über der Primärwicklung 46 des Koppeltransformators 45 und induziert ein halbwellen-gleichgerichtetes Gleichstrom-Ladepotential in der Sekundärwicklung 47» das den

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Kondensator 25 durch einen Kreis lädt, der von dem Klemmenende 47 a der Sekundärwicklung 47 durch die Diode 56, den Widerstand 57» die Leitung 14-, den Kondensator 25, die Spule 15, die Batterie 5 von der Klemme positiver Polarität zur Klemme negativer Polarität und die Masse 5 zu dem entgegengesetzten Klemmenende 47h der Sekundärwicklung 47 geführt sein kann. Wenn der Kondensator 25 auf das Potential vorgewählter Grosse, "beispielsweise 100 V in einer praktischen Anwendung der erfindungsgemässen Schaltung, aufgeladen worden ist, weist das über der Verbindung 66 und der Hasse 5 bzw. zwischen der Verbindung 66 und der Masse 5 auftretende Potential eine genügende Grosse, um die zweiseitige Schaltungseinrichtung 60 zn durchbrechen, beispielsweise 32 V auf. Die leitende zweiseitige SchaltuiiGseinrichtung 60 schliesst einen Kieis für den Auftastelektroden-Kathoden-Strom durch den gesteuerten Gleichrichter 35, der von der Verbindung 66 durch die zweiseitige Schaltungseinrichtung 60, die Aufi^t-Kathoden-Elektroden des gesteuerten Gleichrichters 35 zu der Masse 5 geführt sein kann, um den gesteuerten Gleichrichter 35 in einen leitenden Zustand durch die Anode und Kathode z\\ tri^ern.

Der leitende gesteuerte Gleichrichter 35 schliesst einen Entladekreis für den Kondensator 25, der von .1er mit der Verbindungsstelle 58 verbundenen Platte des Kondensators 25 durch die Anode und Kathode des gesteuerten Gleichrichters 35, die Hasse 5, die batterie S in einer Richtung von der Klemme negativer Polarität zu der Klemme positiver Polarität und die Spule 15 zu der gegenuberlxegenden Platte des Kondensators 25 G^ezof3^en werden kann.

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Für Spezifizierung'szwecke kann, diese Entladekreisschleife in drei Impedanzen geteilt werden, die Impedanz der Drahtleitungen,, die die mit der Verbindungsstelle 5Ö verbundene Platte des Kondensators 25 ;>iit der Anode des gesteuerten Gleichrichters 35 verbinden, zuzüglich der Impedanz des gesteuerten Gleichrichters 35> zuzüglich der Impedanz der die Kathode des gesteuerten Gleichrichters 35 mit der Hasse 5 verbindenden Leitung und der Impedanz der Hasse, die nachfolgend als Impedanz Z1 bezeichnet wird, die Impedanz der Batterie C und die Impedanz der Spule 15. Es sei angenommen, dass der Kondensator 25 auf ein Gleichstrompotential der Grosse von 100 V aufgeladen wird und dass die Batterie 8 eine 12 V-Quelle ist. Wenn die Ladung auf dem Kondensator 25 in Reihe mit der Batterie 8 in einer diese unterstützenden Beziehung vorliegt, beträgt das Potential zwischen der Verbindungsstelle 58 und der Masse 5 112 V. In Übereinstimmung mit dem zweiten Kirchoff'sehen EMK-Gesetz ist die Summe der Spannungaabfälle um irgendeine geschlossene Schleife eines Netzwerkes gleich der Summe der Spannungsanstiege um diese Schleife. Weiterhin sei angenommen, dass ein Viertel der zwischen der Verbindung 58 und der Hasse 5 auftretenden Spannung über die Impedanz Z1 abfällt, daas ein Viertel dieser Spannung über die Batterie 8 abfällt und die Hälfte dieser Sapnnung über die Spule 15 abfällt. D.h. über die Impedanz Z1 teLtii ein Spannungsabfall von 28 V, über die Impedanz der Batterie 8 ein Spannungsabfall von 28 V /über die Impedanz der Ββ.%%θ»ίβ-8-Α Spule 15 ein Spannungsabfall von 56 V auf. Wenn man diese Schleife von der Bezugspunktverbindung 7O> an die die Gleichstromleitung 16 angeschlossen ist, aus

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\.'eiterverfolrt so liefet ein Potentialanstieg von lüO V durch den Kondensator 25, ein Potentialabfall von 2o ^ über die Impedanz Z1 für ein Nettoergebnis von 72 V, ein Spannungsabfall von 26 V über die Impedanz dor Batterie ü, der das' Potential auf 44 V reduziert, plus einem Potentialanstieg von 12 V durch die Batterie 8 von 12 Y, der das Potential auf 56 V anhebt, und ein Spannungsabfall über die Spule 15 von 56 V oder O V an der Verbindung 7^ "vor. Infolgedessen ist "während der Entladung des Kondensators 25 das Potential dei* G-leichstromleitung 16, die durch die Spule 15 üiit der Ausgangskleinme positiver Polarität der Batterie ö verbunden ist, um 72 V negativer 0.1c die andere Ausgangsklemme oder Ausgang ski emme negativer Polarität der Batterie 8, die mit der Masse 5 verbunden ist.

Wenn der Kondensator 25 entladen -worden ist, hört der Entladungsstrom auf durch die Anode und Kathode des gesteuerten Gleichrichters 35 zu fliessen. Infolgedessen fällt, wenn das halbwellen-gleichgerichtete Gleichstrom-Ladepotential auf Null fällt, der Stroinfluss durch die Anode und Kathode des gesteuerten Gleichrichters 35 auf Hull für eine genügend lange Zeitdauer, uu den gesteuerten Gleichrichter 35 ^zu löschen. Aus diesem Grund ist eine Quelle für ein hailywellen-gleichgerichtetes Ladepotential am besten für die erfindungsgemässe Schaltung geeignet.

Wenn der gesteuerte Gleichrichter 35 gelöscht ist, lädt sich der Kondensator 25 wieder durch den vorher beschriebenen Kreis auf. Wenn der Kondensator-25 auf das Gleichstrompotential vorbestimmten Grosse aufgeladen worc_en ist, wird die zweiseitige Schaltung s einrichtung 60 wieder in den leitenden Zustand

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getriggert, um den Kreis für den Auftastelektroden-Kathoden-Stromfluss durch den gesteuerten Gleichrichter 35 zu schliessen und diese Einrichtung durch die Anode und Kathode leitend zu triggern und den oben beschriebenen Entladungskreis für den Kondensator 25 zu schliessen. Wenn der Kondensator 25 wieder entladen worden ist, wird der gesteuerte Gleichrichter 35 gelöscht und der oben beschriebene Zyklus dauert so lange fort, wie ein Gleichstrom-Ladepoten- ψ tial geliefert wird.

Infolgedessen arbeitet die erfindungsgemässe Schaltung als ein schwingender Kreis vom freilaufenden, blockierenden Typ, der so lange schwingt, wie ein Ladepotential zu dem Kondensator 25 geliefert wird, um die Polarität der Gleichstromleitung, die mit einer Ausgangsklemme vorgewählter Polarität der Gleichstromquelle verbunden ist, in bezug auf die Ausgangsklemme der anderen Polatität der Gleichstromquelle für die Dauer jeder Entladung des Kondensators 25 umzukehren.

Die Zeit, die erforderlich ist, um den Kondensator 25 auf ein Gleichstrompotential vorbestimmter Grosse aufzuladen, ist bestimmt durch die Zeitkonstante des oben beschriebenen Ladekreises,und die für das Entladen des Kondensators 25 erforderliche Zeit ist durch die Zeitkonstante des oben beschriebenen Entladekreises bestimmt. Infolgedessen ist die frequenz der erfindungsgemässert Schaltung durch die Zeitkonstante des Laekreises bestimmt und die Ijänge der Zeit während der die Polarität der mit einer KTanroe vorgewählter Polarität der Gleiohstromquelle verbundenen Gleichstromleitung in bezug auf die Klemme der anderen Polarität der Gleich-

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_s-fcromquelle umgekehrt ist, "bestimmt durch die Zeitkonstante des ErLtladυulgskreises. Bei einer praktischen Anwendung der erfindungsgemässen Schaltung liegt die Seit, die zuia Le.den des Kondensators 25 auf das Gleichstrompotential vorbestiaimter Grosse erforderlich ist, in der Grössenordnung von 250 Millisekunden und die für das Entladen des Kondensators 25 erforderliche Z„it in der Grössenordnunc von 60 HikroSekunden. Die erfindungsgemässe Schaltung kehrt infolgedessen periodisch die Polarität der mit einer Klemme vorgewählter Polarität einer Gleichstromquelle verbundenen Gleichstromleitung in Bezug auf die Klemme der anderen Polarität der Gleichstromquelle mit einer durch die Zeitkonstante des Ladekreises "bestimmten Wiederholungsrate bzw« Folgefrequenz für eine Zeitdauer um, die durch äie Zeitkonstante des Kondensatorentladekreises bestimmt ist, wie es in der Kurve der Fig. 2 veranschaulicht ist·

Aus Darstellungsgründen ist in Fig. 1 als eine elektrische Last ein Widerstandselement 72 zwischen die Gleichstromleitung 16 und die Kasse 5 über die iüiode

76 und die Kathode 77 eines schaltenden gesteuerten Gleichrichters 75 geschaltet. Obgleich die elektrische Last als ein Widerstand dargestellt ist, kann diese Last eine elektrische Lampe, ein Elektromotor, ein Radio oder irgendeine andere bekannte elektrische Last sein. Zwischen die Abtastelektrode 78 ^d äie Kathode

77 dee gesteuerten Schaltungsgleichrichters 75 ist ein !Eriggerkreis 79 geschaltet, der, da er irgend ein Kreis von. einer Vielzahl von bekannten Triggerkreisen mit gesteuertem Gleichrichter sein kann und für sich keinen Teil der Erfindung bildet, nur in Blockform dargestellt

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ist. Auf Bedarf liefert der Triggerkreis 79 ein Triggersignal parallel zu der Auftastelektrode und Kathode des gesteuerten Gleichrichters 75 mit einer positiven Polarität an der Auftastelektrode 72 in bezug auf die Kathode 77> das so lange aufrecht erhalten wird, wie die elektrische Last 72 mit Energie versorgt werden soll. Bei jeder Uiakehrung der Polarität der Gleichstromleitung 16 während der Entladung des Kondensators 25 weist das über die Anode und Kathode des schaltenden gesteuerten Gleichrichters 75 angelegte Potential eine umgekehrte Polaritätsbeziehung auf, durch die der Fluss des Anoden-

^ Kathoden-Stromes dort hindurch für eine Zeitdauer unterbrochen wird, die lang genug ist, um diese Einrichtung zu löschen. Solange das durch den Triggerkreis gelieferte Signal aufrechterhalten wird, wird der schaltende gesteuerte Gleichrichter 75 wieder durch seine -Anode und Kathode leitend getriggert um den Energieversorgungskreis für die elektrische Last 72 wieder herzustellen, wenn das Potential der Gleichstromleitung 16 bei dem Abschluss jeder Entladung des Kondensators 25 wieder zum normalen Zustand zurückkehrt. Da der schaltende gesteuerte Gleichrichter 75 für eine extrem kurze Zeitdauer in der Grössenordnung von 60 MikroSekunden gelöscht ist, verhindert die elektrische Trägheit der elektrischen Last 72 eine bemerkbare Unterbrechung ihres Energieversorgnngskreises. Wenn die elektrische Last 72 entregt werden soll, wird das von dem Triggerkreis 79 gelieferte Signal von der Parallelschaltung zu der Auftastelektrode und Kathode des schaltenden gesteuerten Gleichrichters 7!? weggenommen. Infolgedessen wird der schaltende gesteuerte Gleichrichter ^^ nach seinem nächsten Löschen nicht wieder in den leitenden Zustand getriggert, wenn das Potential

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der GleichStromleitung 16 vom normalen Zustand zurückkehrt .

ObJ_eich in Pig. 1 nur eine elektrische Last zwischen die Gleichstromleitung 16 und'den Bezugspunkt oder die Masse 5 durch die Anode und Kathode des schaltenden gesteuerten Gleichrichters geschaltet gezeigt ist, können viele elektrische Lasten so dazwischengeschaltet werden. Während des Betriebs der erfindungsgemässen Schaltung werden alle leitenden gesteuerten Schaltnngs-Gleichrichter durch die Entladung des Kondensators 25 gelöscht. Wenn das Potential der Gleichstromleitung 16 zu dem normalen Zustand zurückkehrt, werden die gesteuerten Schaltungsgleichrichter, bei denen ein Triggersignal zwischen deren Auftastelektrode und Kathode aufrecht erhalten wird, wieder in den leitenden Zustand getriggert, um den Energieversorgungskreis für jede zugeordnete elektrische Last zu schliessen, und solche gesteuerte Schaltungsgleichrichter, zwischen deren Auftastelektrode und Kathode kein Triggersignal angelegt ist, gelöscht bleiben, um den Energieversorgungskreis für jede zugeordnete elektrische Last zu unt erbr e chen.

Andere elektrische Lasten, die durch andere Schaltungseinrichtungen wie einen gesteuerten Gleichrichter geschaltet werden, können ebenso zwischen die Gleichstromleitung 16 und die Hasse 5 geschaltet werden. Diese Einrichtungen werden durch die Entladung des Kondensators 25 nicht beeinflusst.

Die erfindungsgemässe Schaltung ist mit Bezug auf ein Gleichstromsystem mit negativer Erde beschrieben worden.

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Die Schaltung arbeitet in gleicher Weise zufriedenstellend bei der Anwendung einer positiven Erde oder bei nicht geerdeten Systemen.

Bei der bevorzugten Ausfiihrungsform ist das Induktivität sei em ent bzw. die Spule 15 benutzt worden, um die Kapazität des Kondensators 25 wesentlich zu verringern. Die Schaltung kann nur mit der Induktivität der Leitung zwischen der Batterie und der Versorgungsleitung in Verbindung mit einem grösseren Kondensator w ebenfalls zufriedenstellend arbeiten.

Die Gleichstrom-Potentialquelle, die die Ladung zu dem Kondensator 25 liefert, kann direkt parallel zu dem Kondensator 25 geschaltet sein.

Während solchen Zeiten, zu denen es nicht erforderlich ist, dass die gerade beschriebene Schaltung arbeitet, kann es wünschenswert sein, die Schaltung in einen Bereitschaftssustand zu bringen, um Ldiatung zu sparen, der das prompte Arbeiten der Schaltung bei Bedarf gestattet. Zwischen die mit der Verbindungsstelle 58 verbundene Platte des Kondensators 25» die in bezug auf die Hasse 5 eine positive Polarität aufweist, und die Masse 5 ist eine Reihenschaltung von Widerständen Sl und 82, den Basis-Bnitter-Elektroden eines HPlJHEpanaistors 30 und eines Widerstandes 05 geschaltet· Bas ^»annungsteilernetzwerk, das die Beinenwiderstände-81,.82 und 83 umfasst, wird in einer solchen Weise eingestellt, dass wenn eine Gleiohstrom-Potentialladung auf den Kondensator 25 einer gewählten örifsee geringfügig kleiner als das Durchbruchapotential der zweiseitigen Ächaltungseinrichtung 60 ist, Strom durch (^Le Basiselektrode 31 und Emitterelektrode 33 dee Transistors JK) und

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INSPECTED

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infolgedessen Strom durch dessen Kollektorelektrode 32 und Emitterelektrode 33 fliesst. Wenn der Transistor 30 durch die Kollektorelektrode und Emitterelektrode leitet, ist das Potential an der Verbindungsstelle 85 von positiver Polatität in bezug auf die Verbindungsstelle 86 und ist infolgedessen die Diode 87 in Vorwärtsrichtung gepolt. Durch den resultierenden Stromfluss durch den Widerstand 88 wird ein Potential an der Verbindungsstelle 86 von einer in bezug auf die Masse 5 positiven Polarität solcher Grosse erzeugt, die genügt, den Fluss des Emitter-Basis-Stromes durdi den Oszillatortransistor 10 zu unterbrechen, und infolgedessen wird der Oszillatortransistor 10 gelöscht. Wenn der Oszillatortransistor 10 gelöscht ist, ist der Schwingkreis 24- abgeschaltet und es wird keine zusätzliche Ladung auf den Kondensator 25 gebracht. Sollte die Ladung auf dem Kondensator 25 abgehen, dann verringert sich die Kollektor-Emitter-Leitung durch den Transistor 30. Durch diese Verringerung des Eollektoar-Emitter-Stromes durch den Transistor 30 wird ein Potential an der Verbindungsstelle 85 von einer Grosse hervorgerufen, das weniger positiv als das an der Verbindungsstelle 86 ist, um die Diode 87 .umzupolen, die den Stromfluss unterbricht, Wenn der Stromfluss durch die Diode 87 unterbrochen ist, geht das Potential an der Verbindungsstelle 86 auf Erdpotential und infolgedessen fliesst der Emitter-Basis-Strom durch den Oszillator-Transistor 10, um den Emitter-Kollektor-Fluss durch diese Einrichtung anzustossen. Wenn der Emitter-Kollektor-Strom .durch den Oszillatortransistor 10 fliesst, arbeitet der Schwingkreis wieder, um den Kondensator 25 zu laden. Wenn sich der Kondensator 25 auf ein Gleichstrom-Potential der gewählten Grosse aufgeladen hat, die

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geringfügig kleiner als das Durchbruchspotential der zweiseitigen Schaltingseinrichtung 60 ist, wird das Potential an der Verbindungsstelle c5 wieder positiver als das Potential an der Verbindungsstelle 86, um die Diode 87 in Vorwärtsrichtung vorzuspannen. Wenn die Diode 87 in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, wird durch den Stromfluss durch den Widerstand 86 ein Potential an der Verbindungsstelle 86 von einer in bezug auf die Kasse 5 positiven Polarität solcher Grosse hervorgerufen, die genügt, den Fluss des Euiitter-Basis-Stromes durch den Oszillatortransistor 10 zu b unterbrechen und den Schwingkreis abzuschalten.

Nach Bedarf kann ein Signal positiver Polarität zwischen einer Eingangsklemme 90 und die Masse 5 von einer äusseren anstossenden Signalquelle 91 angelegt werdai Dieses Signal wird zwischen die Basiselektrode 51 und die Emitterelektrode 52 eines NPlT-Transistors 50 in der richtigen Polaritätsbe^ehung zur Erzeugung eines Ba.sis-Emitter-Stromflusses durch einen NPIT-Transistör angelegt. Infolgedessen leitet diese Einrichtung, wenn deren Kollektorelektrode 53 mit der Ausgangsklemme positiver Polarität der Batterie 8 verbunden ist, durch die Kollektorelektrode und Emitterelektrode, " um einen Kreis für den Stromfluss durch die Basiselektrode 41 und die Emitterelektrode 42 eines NPN-Transistors 40 über einen Strombegrenzungswiderstand 44 zu schliessen. Wenn die Kollektorelektrode 43 des ITPN-Transistors 40 durch die Reihenwiderstände 82 und 81 zu der mit der Verbindungsstelle 58 verbundenen Platte des Kondensators 25, die eine in bezug auf die Masse 5 positive Polarität aufweist, verbunden wird, wird durch den Fluss des Erüitter-Basis-Stromes durch denNPN-Transistor 40 ein Kollelntor-Emitter-Strom-

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SAD ORIGINAL

fluss durch diesen angestossen, um Basisstrom vom !Transistor 30 abzuziehen, was eine Bedingung darstellt, durch die der Transistor 30 gelöscht wird. Wenn der Transistor 30 gelöscht ist, "befindet sich die Verbindungsstelle 85 im wesentlichen auf Erdpotential und die Diode 87 wird in Rückwärtsrichtung vorgespannt. Wenn die Diode 87 in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist, ist der Schwingkreis 24 wie oben erläutert eingeschaltet, um kontinuierlich ein Ausgangssignal zu erzeugen, das eine Ladung auf den Kondensator 25 bringt. Bei leitendem Transistor 50 wird eine Ladung auf den Kondensator 95 aufgebracht, der an der Verbindungsstelle 96 eine gegenüber der Masse 5 positive Polarität aufweist. Durch dieses Potential auf dem Kondensator 95 "wird der Transistor 40 für eine Zeitdauer, nachdem das Anstosssignal von der Klemme 90 weggenommen ist, leitend gehalten, wie es durch den Wert des Widerstandes 97 bestimmt ist.

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche

Schaltung zum Löschen von als Schalter benutzten gesteuerten Siliziumgleichrichtern, dadurch gekennzeichnet , dass eine Schaltung zum periodischen Umkehren der Polarität einer Gleichstromversorgungsleitung vorgesehen ist und ψ dass die Schaltung in Verbindung mit einer Gleichstromquelle (8) mit Ausgangsklemmen positiver und negativer Polarität umfasst einen unpolarisierten Kondensator (25), Schaltungseinrichtungen (15,14-, 19»35»5) zum Verbinden des Kondensators (25) mit den Ausgangsklemmen positiver und negativer Polarität der Gleichstromquelle (8),eine Einrichtung

(24) zum Laden des Kondensators (25) auf ein Potential vorbestimmter Grosse mit einer in Reihe mit der Gleichstromquelle (8) liegenden, diese unterstützenden Polarität, und eine in den ßchaltungseinrichtungen enthaltene potential empfindliehe elektrische Schaltungseinrichtung (35)» die auf die das Potential vorbestimmter Grosse erreichende Ladung des Kondensators (25) anspricht und einen Entladungskreis für den Kondensator

(25) durch die Gleichstromquelle (8) schliesst.
2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Induktivitatselement (15) hoher induktiver Impedanz und einen sehr kleinen ohmschen Widerstand in Reihe mit der Gleichstromquelle (8)

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und dem Kondensator (25).
3. Schal tuns nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass die potential— empfindliche elektrische Schaltungseinrichtung (35) ein gesteuerter Siliziumgleichrichter ist, der mit seiner Anode und Kathode in Reihe mit dem Kondensator (25), dem Induktivitätselement (15) und der Gleichstromqelle (S)verbunden ist.
4. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet , dass die Einrichtung (24) eine Quelle für halbwellengleichgerichteten Gleichstrom ist.
5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , dass der gesteuerte Siliziumgleichrichter (35) durch eine zweiseitige, potentialempfindliche, elektrische Schaltungseinrichtung (60) auf getastet v/ird, die mit einer Verbindungsstelle (66) in einem Spannungsteiler (64, 65) verbunden ist, der seinerseits parallel zu der aus dem Kondensator (25), der Induktivität (15) und der Gleichstromquelle (8) bestehenden Reihenschaltung geschaltet ist.

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