DE2203038C3

DE2203038C3 - Elektronisches, berührungslos arbeitendes Schaltgerät

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Publication number: DE2203038C3
Application number: DE19722203038
Authority: DE
Inventors: Robert 7995 Neukirch Buck
Original assignee: Individual
Current assignee: BUCK, ROBERT, 7992 TETTNANG, DE
Priority date: 1972-01-22
Filing date: 1972-01-22
Publication date: 1975-10-09
Also published as: JPS504970A; FR2169080A1; SE381543B; DE2203038B2; DE2203038A1; JPS5416837B2; IT978329B; GB1423311A; CH564288A5; FR2169080B1

Description

. ^,'iines Verbrauchers (dessen anderer Anschluß an elektrode (20) des Thyristors (12) andererseits

■ iilem anderen Pol der Spannungsquelle ange- eine Emitterfolgestufe (32) vorgesehen ist und

schlossen ist) verbindbar ist, bestehend aus einem io daß der Kollektor (33) der Emitterfolgestufe (32) yon außen beeinflußbaren Oszillator, einem von an die miteinander verbundenen Anschlüsse des

dem Oszillator, gegebenenfalls über eine Kipp- Speicherkondensators (18), des Zündelektrodenstufe, steuerbaren Thyristor (oder einem anderen Widerstandes (21), der KoppeLdiode (19) und des

elektronischen Schalter) und einer Speiseschal- HilfsWiderstandes (17) angeschlossen ist.

. "tung zur Erzeugung der Hilfsspannung für den 15

Oszillator und gegebenenfalls die Kippstufe, bei

jäem die Speiseschaltung für den Oszillator und
;|egebenenfalls die Kippstufe eine zwischen der

Kathode des Thyristors und dem Minuspol der Die Erfindung betrifft ein elektronisches, berüh-

zu schaltenden, gegebenenfalls pulsierenden 20 rungslos arbeitendes Schaltgerät, das über einen Gleichspannung liegende Zenerdiode (oder ein Außenleiter mit einem Pol einer Spannungsquelle anderes Halbleiterventil), einen relativ hochohiri- und nur über einen weiteren Außenleiter mit einem gen Hilfswiderstand, gegebenenfalls einen Anschluß eines Verbrauchers (dessen anderer An-Speicherkondensator und gegebenenfalls eine Schluß an dem anderen Pol der Spannungsquelle an-Koppeidiode aufweist, dadurch gekenn- 25 geschlossen ist) verbindbar ist, bestehend aus einem zeichnet, daß die Kathode (14) des Thyr- von außen beeinflußaren Oszillator, einem von dem Störs (12) angesteuert ist, derart, daß sie zum Oszillator, gegebenenfalls über eine Kippstufe, steu-7ünden des Thyristors (12) relativ niederohmig erbaren Thyristor (oder einem anderen elektroniait dem Minuspol (15) der zu schaltenden sehen Schalter) und einer Speiseschaltung zur Erzeu-Gleichspannung verbindbar ist und daß zumin- 30 gung der Hilfsspannung für den Oszillator und gegedest zum Zünden des Thyristors (12) dessen Zünd- benenfalls die Kippstufe, bei dem die Speiseschaltung elektrode (20) ein nur geringfügig über dem Po- für den Oszillator eine zwischen der Kathode des tential des Minuspols (15) der zu schaltenden Thyrsto's und dem Minuspol der zu schalttnden, Gleichspannung liegendes Potential aufweist. gegebenenfalls pulsierenden Gleichspannung liegende

2. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 1, 35 Zenerdiode (oder ein anderes Halbleiterventil), einen dadurch gekennzeichnet, daß die Kathode (14) relativ hochohmigen Hilfswiderstand gegebenenfalls des Thyristors (12) über einen relativ niederoh- einen Speicherkondensator und gegebenenfalls eine migen Kathodenwiderstand (28) und die Kollek- Koppeldiode aufweist.

tor-Emitter-Strecke (23) eines Ansteuertransi- Elektronische Schaltgeräte der eingangs beschrie-

stors (24) mit dem Minuspol (15) der zu schal- 40 benen Art, die also kontaktlos ausgeführt sind und tenden Gleichspannung verbindbar ist. die an Stelle des Oszillators auch ein anderes, von

3. Elektronisches Schaltgerät nach Ansprach 1 außen beeinflußbares Ansprechglied, ζ. B. eine Ma- oder 2, dadu^rch gekennzeichnet, daß die Zünd- gnetdiode, eine Feldplatte, einen Fotowiderstand, elektrode (20) des Thyristors (12) über einen eine Fotodiode, einen Fototransistor usw. aufweisen Zündelektrodenwiderstand (21) an den Speicher- 45 können, werden in zunehmendem Maße an Stelle kondensator (18) angeschlossen ist. von elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgerä-

4. Elektronisches Schaltgerät nach einem der ten, die kontaktbehaftet ausgeführt sind, in elektri-Anspriiche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sehen Meß-, Steuer- und Regelkreisen verwendet. Da der Kathode (14) des Thyristors (12) eine Ent- diese elektronischen Schaltgeräte im Gegensatz zu koppeidiode (29) nachgeschaltet ist. 50 elektrischen, mechanisch betätigten Schaltgeräten

5. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 3, einer Hilfsspannung für Jen Oszillator oder das an dadurch gekennzeichnet, daß dem Zündeiektro- Stelle des Oszillators vorgesehene, von außen beein-

, denwjderstand (21) die Koppeldiode (19) parallel flußbare Ansprechglied bedürfen, besteht ein Progeschaltet ist, daß der Speicherkondensator (18), blem bei der praktischen Ausgestaltung dieser elekder ZUndelektrodenwiderstand (21) und die Kop- 55 tronischen Schaltgeräte in der Schaffung einer entpeidiode (19) an ihren miteinander verbundenen sprechenden Speiseschaliung zur Erzeugung der vom Anschlüssen über den Hilfswiderstand (17) an Oszillator bzw. der von dem an Stelle des Oszillators den Pluspol (22) der zu schaltenden Gleichspan- vorgesehenen Ansprechglied und gegebenenfalls von hung angeschlossen sisd und daß dem Speicher- der Kippstufe benötigten Hiifsspannung, ein Pro-ί kondensator (IS) eine Zenerdiode (30) parallel 60 blem, dessen Lösung deshalb Schwierigkeiten bereigeschaltet ist. tet, weil insgesamt nur zwei Außenleiter zur Verfü-

6. Elektronisches Schaitgerät nach Anspruch S, gung stehen.

dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich die Zünd- Bd einem bekannten elektronischen Schaltgerät

elektrode (20) des Thyristors (12) angesteuert der eingangs beschriebenen Art (vgl. die DT-OS ist. «5 1 951137) liegt der relativ hochohmige Hüfswider-

7. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 6, stand parallel zu der Schaltstrecke des Thyristors, ist dadurch gekennzeichnet, daß die Zündelektrode nämlich der Hilfswiderstand einerseits an die Anode (20) des Thyristors (12) über eins Umkehrstufe und andererseits an die Kathode des Thyristors ange-

schlossen. Parallel zu der zwischen der Kathode des an dem Thyristor und dem Spannungsabfall an der

** Thyristors und dem Minuspol der zu schaltenden zwischen der Kathode des Thyristors und dem Minus-

% Gleichspannung liegenden Zenerdiode liegt bei den pol der zu schaltenden Gleichspannung liegenden

* "praktisch ausgeführten Schaltgeräten dieser Art die Zenerdiode. Dieser Gesamtspannungsabfall hat —

ί Reihenschaltung aus einer Kopp"Idiode und einem 5 von dem Zeitintervall zwischen de.m Spannungsnull-

\ Speicherkondensator, wobei von dem Speicherkon- durchgang und dem Zünden des Thyristors jeweils

"^s densator die Hilfsspannung für den Oszillator und abgesehen — einen mäanderförmigen Verlauf. In

■ die Kippstufe abgenommen wird. den Zeitintervallen zwischen dem Spannungsnull-

Ϊ. Bei diesem bekannten elektronischen Schaltgerat durchgang und dem Zünden i*es Thyristors sind dem

% wird also unabhängig davon, ob das SchaltgerUt io mäanderförmigen Verlauf Spannungsspitzen überla-

i durchgeschaltet ist oder nicht, stets ein Strom über gert Diese Spannungsspitzen entstehen dadurch, daß

s die Zenerdiode geführt, der an der Zenerdiode in am Zündelektrodenwiderstand — und damit auch an

% Form der Zenerspannung die für den Oszillator und der Anode des Thyristors — die Spannung zunächst

j die Kippstufe erforderliche Hilfsspannung erzeugt. um einen Betrag über der Zenerspannung der zwi-

1 Bei gezündetem Thyristor fließt nämlich der durch 15 sehen der Kathode des Thyristors und dem Minuspol

$ den Thyristor und den Hüfswiderstand fließende der zu schaltenden Gleichspannung liegenden Zenei-

i$ Strom, praktisch also der durch den Thyristor fiie- diode ansteigen muß, der ausreicht, damit über den

I ßende Strom, bei gesperrtem Thyristor der durch den Zündelektrodenwiderstand, die Zündelektroden-Ka-

I Hüfswiderstand fließende Strom durch die Parallel- thoden-Strecke des Thyristors und die Zenerdiode

I schaltung aus Zenerdiode, Speicherkondensator, Os- 20 der zum Zünden des Thyristors erforderliche Zünd-

ί zillator und Kippstufe, fällt also an der Zenei diode strom fließt. Die dadurch verursachten Spannungs-

I und damit an dem Speicherkondensator die für den spitzen führen unter Umständen zu Funkstörungen

¹ Oszillator und die Kippstufe erforderliche Hilfsspan- od. dgl.

I _nung ab. Beim erstmaligen Anlegen der bekannten elektro-

^ Im übrigen erfolgt bei dem bekannten elektroni- 25 nischen Schaltgeräte an die Spannungsquelle und an

I sehen Schaltgerät die Ansteuerung des Thyristors den Verbraucher ist der Speicherkondensator noch ί über dessen Zündelektrode. Diese ist nämlich einer- leer. Das hat zur Folge, daß im Augenblick des An-I seits über einen relativ hochohmigen Zündelektro legens einerseits der Oszillator und die Kippstufe I denwiderstand an den Pulspol der zu schaltenden noch nicht mit der nötigen HiKsspannung versorgt I pulsierenden Gleichspannung angeschlossen und an- 30 sind, so daß der Ansteuertransistor gesperrt ist, an- \ dererseits über die Kollektor-Emitter-Strecke eines dererseits die Kathode des Thyristors über die Kop-I Ansteuertransistors mit dem Minuspol der zu schal- peldiode und den Speicherkondensator praktisch ^ tenden Gleichspannung verbindbar. Ist der Ansteuer· niederohmig am Minuspol der zu schaltenden 1 transistor durchgeschaltet — das ist bei einem Gleichspannung liegt. Da aber im Augenblick des ^] Schaltoerät mit Arbeitskontakt dann der Fall, wenn 35 Anlegens des Schaltgerätes an die Spannuogsquelle i der Oszillator schwingt —, so kann über die prak- und den Verbraucher bereits der Zundstrom über "' tisch am Minuspol der zu schaltenden Gleichspan- den Zündelektrodenwiderstand, die Zundelektronune liegende Zündelektrode des Thyristors kein den-Kathoden-Strecke des Thyristors, die Koppel-Zündstrom zur Kathode fließen, der Thyristor kann diode und den Speicherkondensator fließt, zündet also nicht zünden, das Schaltgerät nicht durchschal- 40 der Thyristor, ohne daß der (noch nicht scnwinten Sperrt nun der Ansteuertransistor — das ist bei gende) Oszillator von außen beeinflußt wird, also uneinem Schaltgerät mit Arbeitskontakt dann der Fall, gewollt. Da dieses Zünden des Thyristors und damit wenn der Oszillator, z.B. durch ein angenähertes das Durchschalten des elektronischen Schaltgerates Metallteil beeinflußt, zu schwingen aufgehört hat —, unerwünscht ist, werden besondere Maßnahmen zur so fließt vom Pluspol der zu schaltenden Gleichspan- 45 Verhinderung des Durchschaltens beim Anlegen des nuna über den Zündelektrodenwiderstand ein Zünd- Schaltgerätes an die Spannungsquelle und an den strom von der Zündelektrode des Thyristors zu des- Verbraucher erforderlich. Es wird z. B. durch einen sen Kathode, der Thyristor zündet, das elektronische parallel zum Ansteuertransistor hegenden Zusatz-Schaltgerät schaltet durch. kondensator mit einer gegenüber dem Spe,.;h>.-Von-

Das zuvor beschriebene elektronische, berührungs- 50 densator großen Kapazität dafür gesorgt, daß beim los arbeitende Schaltgerät hat sich in der Praxis be- Anlegen des Schaltgerätes an uie Spannungsquelle reits außerordentlich bewährt, da oei diesem Schalt- und an den Verbraucher auch die Zündelektrode des eerät alleine durch die Zenerdiode, den ohnehin vor- Thyristors praktisch am Minuspol der zu schaltenden handenen Thyristor und den Hüfswiderstand die Er- Gleichspannung liegt, so daß kein Zundsirom fließen zeueuns der für den Oszillator und die Kippstufe er- 55 kann. Diese Maßnahme ist jedoch, insbesondere bei forderlichen Hilfsspannung, in weiten Grenze.1 vom größeren SpeicherkondensaSor_;n unsicher; zudem Verbraucherwiderstand und der Höhe der Spannung stört die Notwendigkeit, eir.cn Zusatzkondensator »■ der den Verbraucher speisenden Spannungsquelle vorsehen zu müssen. , _UrnniQrhp

I unabhängig, sichergestellt ist, wobei ohne weiteres Schließlich weist das bekannte elektromsche

1 mehrere dieser Schaiigeräte parallel oder in Reihe 60 Schaltgerät in der Speiseschallung fur den Oszillator ί Schaltet werden können. Hinsichtlich folgender und die Kippstufe eine Mehrzahl von Bauteilen auf { Punkte ist dieses elektronische Schaltgerät jedoch die nicht monolithisch mtegnerfähig ^«nd; das sind - «nrh vprheqseninssbedürftie de zwischen der Kathode des Thyristors und dem

i ^iKÄäS&dl an dem bekannten Minuspol der zu schaltenden G^spannun^- ^; elektrischen Schaltgerät setzt sich im durchge-65 gende Zenerdiode der Hüfswiderstand, der Speicberschalteten stationären Zustand zusammen aus dem kondensator, der Zündelektroden_%-.derstand^ und der ^.!.„!„„«.„u^ii „„ »;„_D, ™_m„ict Pin^nosÄiticr vor- Zusatzkondensator. Da aoer in zunehmendem Maße ^TTS^ elektronische Schaltungen integriert werden, ist eme

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Speiseschaltung mit weniger monolithisch nicht inte- Koppeldiode und den Speicherkpndensator niederoh-

grierfähigen Bauteilen anzustreben. mig am Minuspol der zu schaltenden Gleichspan-

Der Erfindung Hegt also die Aufgabe zugrunde, nung liegt. Da jedoch in diesem Augenblick die Zünd-

das bekannte, zuvor im einzelnen erläuterte el&ktro- elektrode des Thyristors kein höheres Potential hat

nische Schaltgerät so weiterzubilder«, daß erstens der 5 als dessen Kathode, kann kein Zündstrom fließen.

Verlauf des Gesamtspannungsabfalls an dem Schalt- Weiter ist die Anzahl der monolithisch ,nicht inte-

gerät von Spannungsspitzen frei ist, daß zweitens gnerfähigen Bauteile reduziert worden. Während bei

sichergestellt ist, daß im Augenblick des Anlegens dem bekannten elektronischen Schaltgerät, von dem

des Schaltgerätes an die Spannungsquelle und an den die Erfindung ausgeht, der Zündelektrodenwiaer-

Verbraucher der Thyristor nicht zündet, und daß io stand, an dem praktisch die volle Spannung der

drittens die Anzahl der monolithisch nicht integrie-- Spannungsqueüe, z. B. 220 V, abfiel, wegen der

fähigen Bauteile innerhalb der Speiseschaltung für anstehenden Spannung nicht integrierfähig war,

den Oszillator und die Kippstufe geringer wird. ist bei dem erfindungsgemäßen elektronischen

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch ge- Schaltgerät der Zündelektrodenwiderstand ohne wei-

löst, daß die Kathode des Thyristors angesteuert ist, 15 teres monolithisch integrierfähig, weil an ihm nur

derart, daß sie zum Zünden des Thyristors relativ eine geringe Spannung ansteht,

niederohmig mit dem Minuspol der zu schaltenden Schließlich weist das erfindungsgemäße Schaltge-

Gleichspannung verbindbar ist und daß zumindest rat in der zuvor beschriebenen Ausführungsform

zum Zünden des Thyristors dessen Zündelektrode auch noch folgende Besonderheit auf. Durch eine

ein aur geringfügig über dem Potential des Minus- so entsprechende Dimensionierung des Hilfswiderstan-

pols der zu schaltenden Gleichspannung liegendes des und des Kathodenwiderstandes kann erreicht

Potential aufweist. Das kann hinsichüich des Ansteu- werden, daß der Thyristor des erfindungsgemäßen

erns der Kathode des Thyristors in einfacher Weise Schaltgerätes nur in unmittelbarer Nähe des Span-

dadurch realisiert werden, daß die Kathode des Thy- nungsnulldurchganges zündet, was für die Praxis un-

ristors über einen relativ niederohmigen Kathoden- 35 ter Umständen von Eedeutung ist. Dieser Effekt be-

widerstand und die Kollektor-Emitter-Strecke eines ruht darauf, daß bei — vom Spannungsnulldurch-

Ansteuertransistors mit dem Minuspol der zu scha!- gang ausgehend — ansteigender Spannung alsbald

tenden Gleichspannung verbindbar ist, während das die Spannung einen Wert erreicht, bei dem die Span-

zum Zünden des Thyristors an dessen Zündelektrode nungsteilung über den Hilfswiderstand und den Ka-

erforderücbe, nur geringfügig über dem Potential des 30 thodenwiderstand zu einem so hohen Potential an

Minuspols der zu schaltenden Gleichspannung lie- der Kathode des Thyristors führt, daß trotz des

gende Potential zweckmäßigerweise dadurch gewon- durchgeschaiteten Ansteuertransistors die zwischen

nen wird, daß die Zündelektrode des Tnyristors über der Zündelektrode des Thyristors und dessen Ka-

einen Zündelektrodenwiderstand an den Speicher- fhode liegende Potentialdifferenz zum Zünden nicht

kondensator angeschlossen ist. Die Größe des Katho- 35 ausreicht.

denwiderstandes ist dabei vornehmlich so gewählt, Dit zuvor beschriebene Ausführungsform des er-

daß bei geschaltetem Ansteuertransistor über den findungsgemäßen elektronischen Schaltgerätes ist je-

Thyristor zumindest der Hakestrom gezogen wird. doch iur in einem relativ kleinen Spannungsbereich

Fließt dann ein yößerer Strom über den Thyristor, verwendbar. Ein z. B. für maximal 220 V ausgelegtes

so geht der über den Haltestrom hinausgehende 4° Schaltg^rät arbeitet nicht bis herunter zu 40 V, was

Strom über die zwischen der Kathode des Thyristors die elektronischen Schaltgeräte, von denen die Erfin-

und dem MinusDol der zu schaltenden Gleichspan- dung ausgeht, ohne weiteres tun. Das ist darauf zu-

nung liegende Zenerdiode. rückzuführen, daß der aus dem HilfsWiderstand und

Bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät wird ge- dem Kathoden widerstand bestehende Spannungstei-

genüber dem eingangs beschriebenen Schaltgerät ein 45 ler bei kl*inei werdender Spannung an der Reihen-

inverses Ansteuersignal benötigt. Handelt es sich um schaltung aus dem Hilfswiderstand und dem Katho-

ein elektronisches Schaltgerät mit einem Arbeitskon- denwidersiand alsbald am Speicherkondensator zu

takt, so muß der Ansteuertransistor bei schwingen- einer für den Oszillator und/oder die Kippstufe nicht

dem Oszillator gesperrt, bei nicht schwingendem Os- mehr ausreichenden Hilfsspannung führt,

ziliator durchgeschaltet sein. 50 Um die Einschränkung des Spannungsbereiches, in

Die durch die zuvor beschriebene Lehre der Er- dem das erfindungsgemäße Schaltgerät arbeitet, wie-

findung erreichten Vorteile sind zusammengefaßt in der zu eliminieren, geht eine weitere Lehre der Erfin-

folgendem zu sehen: dung dahin, den Verbindungspunkt zwischen der Ka-

Zunächst treten bei dem erfindungsgemäßen thode des Thyristors und dem Kathodenwiderstand

Schahgerät im Verlauf seines Gesamtspanmingsab- 55 von dem Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode

falls keine Spannungsspitzen auf. Zum Zünden des und der Koppeldiode zu entkoppeln, also der Ka-

Thyristors wird nämlich keine über der Zenerspan- thode des Tnyristors eine Entkoppeldiode nachzu-

nung der zwischen der Kathode des Thyristors und schalten. Nunmehr bilden der Hilfswiderstand und

dem Minuspol der zu schaltenden Gleichspannung der Kathodenwiderstand wegen der dazwischenlie-

angeordneten Zenerdiode liegende Zündspannung 60 genden, in Sperrichtung beanspruchten Entkoppel-

benötigt. Darüber hinaus ist sichergestellt, daß im diode keinen Spannungsteiler mehr, so daß durch

Augenblick des Anlegens des erfindungsgemäßen den durchgeschalteten Ansteuertransistor das Poten-

elektronischen Schaltgerätes an die Spannungsquelle tial des Speicherkondensators nicht mehr beeinflußt

und an den Verbraucher der Thyristor nicht zündet. wird.

Zwar gilt auch bei dem erfindungsgemäßen elektro- 65 Die zuletzt beschriebene Ausführungsform des er-

nischen Schaltgerät, daß die Kathode des Thyristors findungsgemäßen Schaltgerätes hat den Mangel, daß

im Augenblick des Anlegens des Schaltgerätes an die im Leistungskreis sin weiteres Bauteil liegt, über das

Spannungsqueüe und an den Verbraucher über die im durchgeschalteten Zustand praktisch der gesamte

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Verbraucherstrom fließt, das zu einer Erhöhung des zwischen dem Kathodenwiderstand und dem Ansteu-Gesamtspannungsabfalles führt, dessen Wärme abge- ertransistor angeschlossen wird. Ist der Ansteuerführt werden muß und das monolithisch kaum inte- transistor gesperrt, so liegt die Zündelektrode' des grierfähig ist. Thyristors über der Umkehrstufe am Minuspol der Bei den bisher erläuterten Ausführungsformen des S zu schaltenden Gleichspannung, es kann also kein erfindungsgemäßen elektronischen Schaltgerätes wird Zündstrom fließen, der Thyristor kann also nicht zün-— wie bei dem elektronischen Schaltgerät, von dem den. Schaltet der Ansteuertransistor durch, so wird die Erfindung ausgeht — die Hilfsspannung für den einerseits die Kathode des Thyristors über den Ka-Oszülator und die Kippstufe — sowohl im durchge- thodenwiderstand an den Minuspol der zu schaltenschaiteten als auch im offenen Zustand des Schaltge- 10 den Gleichspannung gelegt, wird andererseits — werätes — als Spannungsabfall an der zwischen der Ka- gen des offenen Ausgangs» der Umkehrstufe — die thode des Thyristors und dem Minuspol der zu schal- Zündelektrode des Thyristors vom Minuspol der zu tenden Gleichspannung liegenden Zenerdiode ge- schaltenden Gleichspannung getrennt, so daß nuniWonnen. Dieses Prinzip ist bei einer weiteten Aus- mehr ein ZündsUom fließen, der Thyristor also zünführungsform des erfindungsgemäßen elektronischen 15 den kann.

Schaltgerätes verlassen. Nach dieser weiteren Lehre, Schließlich empfiehlt es sich, zwischen dem Zünd-

der selbständig erfinderische Bedeutung zukommt, ist elektrodenwiderstand bzw. dem Ausgang der Um-

dem Zündelektrodenwiderstand die Koppeldiode kehrstufe einerseits und der Zündelektrode des Thy-

parallel geschaltet, sind der Speicherkondensator, der ristors andererseits eine Emilterfolg^stufe vorzusehen Zündslektrcdenwiderstand und die Koppeldiode an ao und den Kollektor der Emitterfolgestufe an die mit-

shren miteinander verbundenen Anschlüssen über einander verbundenen Anschlüsse de& Speicherkon-

den HilfsWiderstand an den Pluspol der zu schalten- densators, des Zündelektrodenwiderstandes, der

den Gleichspannung angeschlossen und ist dem Koppeldiode und des HilfsWiderstandes anzuschlie-

Speicherkondensator eine Zenerdiode parallel ge- Ben. Dadurch kann der Zündelektrodenwiderstand schaltet. Bei dieser Ausführungsform des erfindungs- 35 relativ hochohmig gewählt werden, 30 daß im cffe-

gernäßen elektronischen Schaltgerätes arbeitet die nen Zustand des erfir.dungsgemäßen Schaltgerätes

Spe^;seschaltung zur Erzeugung der Hiifsspai.nung für ein geringerer Strom über den HilfsWiderstand, den

den Oszillator und die Kippstufe wie folgt: Zündelektrodenwiderstand und den Ausgang der

Ist das Schaitgeräi gesperrt, ist also bei der Aus- Umkehrstufe fließt.

führungsform mit einem Arbeitskontakt der Oszüla- 3» Im folgenden wird die Erfindung an Hand yon Ietor von außen unbeeinflußt, so wird der Speicher- diglich Ausführungsbeispiele darstellenden Zeichkondensator über den HilfsWiderstand aufgeladen. nungen ausführlicher erläutert; es zeigt

Die Spannung am Speicherkondensator und damit. Fig. I das Blockschaltbild eines bekannten elek-

die Hilfsspannung für den Oszillator und die Kipp- ironischen, berührungslos arbeitenden Schaltgerätes, stufe wird durch die dem Speicherkondensator paral- 35 F i g. 2 die Speiseschaltung eines bekannten elek-

lelgeschaltete Zenenode begrenzt. Im duichgeschal- tronischen, berührungslos arbeitenden Schaltgerätes,

teten Zustand des elektronischen Schaltgerätes, wenn dessen Blockschaltbild irs F i g.! dargestellt ist,

also der Thyristor gezündet ist, führt der durch die F i g 2 den zeitlichen Verlauf dts Gesamtspan-

zwischen der Kathode des Thyristors und dem Minus- nungs; Kalis an dem elektronischen Schallgerät nach pol der zu schaltenden Gleichspannu/ig liegende 40 den Fig.? und 2,

Zenerdiode fließende Strom dazu, daß das Potential F i g. 4 die Speiseschaltung einer ersten Ausfüh-

der Kathode des Thyristors um die Zenerspannung rungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes, des-

über dem Potential des Minuspol« der zu schaltenden sen Blockschaltbild in F i g. 1 dargestellt ist,

Gleichspannung liegt. Die Zündelektrode des Thyri- Fig. 5 die Speiseschaltung einer zweiten Ausfüh-

stors liegt gegenüber dessen Kathode auf einem um 45 rungsform des erfinciungsgemäien Schaltgerätes, des-

den Spannungsabfall an der Zündelektroden-Katho- sen Blockschaltbild in F i g. 1 dargestelii ist,

den-St'ecke des Thyristors höheren Potential, so daß Fig. 6 die; Speiseschalt· og einer dritten Ausfüh-

_s j j · ,yon der Zündelektrode des Thyristors über die Kop- rungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes, des-

^?psldiode de" Speicherkondensator aufgeladen wird. sen Blockschaltbild in F i g. 1 dargestellt ist,

^ö 'Jei der zuletzt beschriebenen Ausführungsform ao Fig.7 die Speiseschaltung einer vierten Ausfüh-

_tder, erfinduftgsgemUßen elektronischen Schaltgerätes rungsform des erfindungsgemäßen Schaltgerätes, des-

^ldarf die Ze ißrspannung der zwischen der Kathode sen Blockschaltbild in F i g. 1 dargestellt ist, und

'des Thyristors und dem Minuspol der zu schaltenden F i g„ 8 den zeitlichen Verlauf des Gesamtspan-

toleich&pai nung liegenden Zenerdiode nicht kleiner nungsabfalls an den elektronischen Schaltgeräten

sei« -Uf, did Zenerspannung der parallel zum 55 nach den Fig. 1 und4,1 und5,1 und6sowie 1 und7.

iSpeicherWndensator liegenden Zenerdiode, weil Das elektronische SchaltgerUtl arbeitet berüh-

,¹sonst — ohne daß der Ansteuertransistor durchge- rungslos, d.h., es spricht auf ein sich annäherndes,

^schaltet ist — über den HilfsWiderstand bzw. vom nicht dargestelltes Metallteil an, und ist über einen

. ISpcicherkotidensator über den Zündelektrodenwider- Außenleiter2 mit einem Pol3 einer Spannungs-

.' stand ein Zündstrom fließen und der Thyristor zün- 60 quelle 4 und nur über einen weiteren Außenleiter 5 den könnte. Damit der Wert der beiden Zenerspan- mit einem Anschluß 6 eines Verbrauchers 7 (dessen nungen unkritisch ist, geht eine weitere Lehre der Er- anderer Anschluß 8 an den anderen Pol 9 der Spanfindung, der wiederum selbst Hndig erfinderische Be- nungsquelle4 angeschlossen ist) verbunden. Mit an-

, deutüng zukommt, dahin, zusätzlich — zu der Ka- deren Worten ist das dargestellte elektronische

thode des Thyristors — auch die Zündelektrode des 65 Schaltgerät 1 in bekannter Weise übir insgesamt nur

Thyristors anzusteuern. Das kann vorzugsweise in zwei Außenleiter 2, S einerseits an die Spannungs-

der Weise geschehen, daCl die Zündelektrode des quelle 4 und andererseits an den Verbraucher? angc-

Thyristors über eine Umkehrstufe an die Verbindung schlossen.

■%»

ίο

Die Fig. 1 zeigt, daß das dargestellte elektroni- wird nun die Kathode 14 des Thyristors 12 angesteu-

" sehe, d. h. kontaktlose Schaitgerät 1 in seinem grund- ert, d. h„ es wird zum Zünden des Thyristors 12 des-

s'stzlichen Aufbau aus einem von außen beeinflußba- sen Kathode 14 relativ niederohmig mit dem Minus-

ren OsziHator 10, einem von dem Oszillator 10 über pol 15 der zu schaltenden Gleichspannung verbun-

eine Kippstufe 11 steuerbaren Thyristor 12 und einer 5 de», und es weist zumindest zum Zünden des Thyri-

Speiseschaltung 13 zur Erzeugung der Hilfsspannung stors 12 dessen Zündelektrode 20 ein nur geringfügig

für den Oszillator 10 und die Kippstufe 11 besteht. über dem Potential des Minuspols 15 der zu schal-

Die bekannte Speiseschaltung 13 nach Fig.2 tenden Gleichspannung liegendes Potential auf. Das

weist eine zwischen der Kathode 14 des Thyristors ist hinsichtlich des Ansteuerns der Kathode 14 des

12 und dem Minuspol 15 der zu schaltenden pulsie- »o Thyristors 12 in einfacher Weise dadurch realisiert,

blenden Gleichspannung liegende Zenerdiode 16, daß die Kathode 14 des Thyristors 12 über einen re-

''einen relativ hochohmigen HilfsWiderstand 17, einen lativ nieüerohmigen Kathodenwiderstand 28 und die

^Speicherkondensator 18 und eine Koppeldiode 19 Kollektor-Emitter-Strecke 23 des Ansteuertransistors

auf. 24 mit dem Minuspol 15 der /u schaltenden GJeich-

' ' Bei dem bekannten, in den Fig. 1 und 2 darge- 15 spannung verbindbar ist, während das zum Zünden stellten elektronischen Schaltgerät 1 erfolgt die An- des Thyristors 12 an dessen Zündelektrode 20 erfor-' steuerung des Thyristors J 2 über dessen Zündelek- derliche, nur geringfügig über dem Potential des Mitrode 20. Die Zündelektrode 20 des Thyristors 12 ist nuspols 15 der zu schaltenden Gleichspannung Henämlich einerseits über einen relativ hochohmigen gende Potential dadurch gewonnen wird, daß die Zündelektrodenwiderstand 21 an den Pluspol 22 der ao Zündelektrode 20 des Thyristors 12 über den Zündzü schaltenden Gleichspannung angeschlossen und elektrodenwidcrstand 21 an den Speicherkondensator Andererseits über die Kollektor-Emitter-Strecke 23 18 angeschlossen ist. Die Größe des Kathodenwidercines Ansteuertransistors 24 mit dem Minuspol 15 Standes 28 ist dabei vorzugsweise so gewählt, daß bei der zu schaltenden Gleichspannung verbindbar. Ist geschaltetem Ansteuertransistor 24 über den Thyrider Ansteuertransistor 24 durchgeschaltet — das ist 25 stör 12 zumindest der Haltestrom gezogen wird, bei einem Schaitgerät 1 mit Arbeitskontakt dann der Fließt dann ein größerer Strom über den Thyristor Fall, wenn der Oszillator 10 schwingt —, so kann 12, so geht der über den Haltestrom hinausgehende über die praktisch am Minuspol 15 der zu schalter- Strom über die Zenerdiode 16. den Gleichspannung liegende Zündelektrode 20 des Bei der in F i g. 4 dargestellten erfindungsgemäßen Thyristors 12 kein Zündstrom zur Kathode 14 flie- 30 Speiseschahung 13 wird gegenüber der zuvor erläußen, der Thyristor 22 kann also nicht zünden, das terten bekannten Speiseschahung 13 nach Fig.2 ein Schaltgerät 1 nicht durchschalten. Sperrt nun der inverses Ansteuersignal benötigt. Handelt es sich um Ansteuertransistor 24 — das ist bei einem Schaltge- ein elektronisches Schaltgerät 1 mit einem Arbeitsrät 1 mit Arbeitskontakt dann der Fall, wenn der Os- kontakt, so muß der Ansteuertransistor 24 bei zillator 10, durch ein angenähertes Metallteil beein- 35 schwingendem Oszillator 10 gesperrt, bei nicht flußt, zu schwingen aufgehört hat —, so fließt vom schwingendem Oszillator 10 durchgeschaltet sein. Pluspol 22 der zu schaltenden Gleichspannung üb. 1 Die zuvor beschriebene, in Fig.4 dargestellte den Zündeiektrodenwiderstand 21 ein Zündstrom Ausiührungsiorm der eriindungsgemäßen Speiscvon der Zündelektrode 20 des Thyristors 12 zu des- schaltung 13 ist nur in einem relativ kleinen Spansen Kathode 14, der Thyristor 12 zündet, das elek- 40 nungsbereich verwendbar. Ein z. B. für maximal 220 ironische Schäiigerät ί SCnäitct uUrCn. τ ausgelegtes Schäugciäi 1 arbeitet nicht bis herun-

Der Gesamtspannungsabfall an dem bekannten ter zu 40 V, was die bekannten elektronischen elektronischen Schaltgerät 1, der in Fig. 3 dargestellt Schaltgeräte 1, von denen die Erfindung ausgeht, ist, setzt sich im durchgeschalteien stationären Zu- ohne weiteres tun. Das ist darauf zurückzuführen, stand zusammen aus dem Spannungsabiall an einer 45 daß der aus dem Hilfswiderstand 17 und dem Kathoeingangseitig vorgesehenen Gleichrichterbrücke 25, denwiderstand 28 bestehende Spannungsteiler bei dem Spannungsabfall an dem Thyristor 12 und dem kleiner werdender Spannung an der Reihenschaltung Spannungsabfall an der "«fischen der Kathode 14 des aus dem Hilfswiderstand 17 und dem Kathoden-Thyristors 12 und dem Minuspol 15 der zu schalten- widerstand 28 alsbald am Speicherkondensator 18 zu den Gleichspannung liegenden Zenerdiode 16. Dieser 50 einer für den Oszillator 10 und/oder die Kippstufe GesamtspannungsabfaH hat — von dem Zeitintervall 11 nicht mehr ausreichenden Hilfsspannung führt, zwischen dem Spannungsnulldurchgang und dem Um die Einschränkung des Spannurigsbereiches,

Zünden des Thyristors 12 jeweils abgesehen — einen in dem die erfindungsgemäße Speiseschaltung 13 rnäanderförmigen Verlauf. In den Zeitintervallen in der Ausführungsform nach F i g. 4 arbeitet, wieder zwischen dem Spar.nungsnulldurchgang und dem 55 zu eliminieren, ist bei der Ausführungsform nach Zünden des Thyristors 12 sind dem mäanderförmi- F i g. 5 der Verbindungspimkt zwischen der Kathode gen Verlauf Spanoungsspitzen überlagert. Diese 14 des Thyristors 12 und dem Kathodenwiderstand Spannungsspitzen entstehen dadurch, daß am Zünd- 28 von dem Verbindungspunkt zwischen der Zenerelektrodenwiderstand 21 — und damit auch an der diode 16 und der Koppeldiode 19 entkoppelt, indem ^?Anode 26 des Thyristors 12 — die Spannung zu- 60 der Kathode 14 des Thyristors 12 eine Entkoppelnächst um einen Betrag über der Zencrspannung der diode 29 nachgescha'tet ist. Bei dieser Ausführungs-Zenerdiode 16 ansteigen muß, der ausreicht, damit form bilden der Hilfswiderstand 17 und der Kathoüber den Zündeiektrodenwiderstand 21, die Zünd- denwiderstand 28 wegen der dazwischenliegenden, in elektroden-Kathoden-Strecke 27 des Thyristors 12 Sperrichtung beanspruchten Entkoppeldiode 29 kei- und die Zenerdiode 16 der zum Zünden des Thyri- 65 nen Spannungsteiler mehr, so daß durch den durchstors 12 erforderliche Zündstrom fließt. geschalteten Ansteuertransistor 24 das Potential des

Bei der in F i g. 4 dargestellten erfindungsgemäßen Speicherkondensators 18 nicht mehr beeinflußt wird. Speiseschaltung 13 des elektronischen Schaltgerätes 1 Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform der

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erfindungsgemäßen Speiseschaltung 13 hat den Man- Ausführungsbeispiel in der Weise realisiert, daß die

ge), daß im Leistungskreis mit der Entkoppeldiode Zündelektrode 20 des Thyristors 12 über eine Um-

29 ein weiteres Bauteil liegt, über das im durchge- kehrstufe 31 an die Verbindung zwischen dem Katho-

schalteten Zustand praktisch der gesamte Ver- denwiderstand 28 und dem Ansteuertransistor 24 an-

braucherstrom fließt, das zu einer Erhöhung des Ge- 5 geschlossen ist. Ist der Ansteuertransistor 24 ge-

samtspannungsabfalls führt, dessen Wärme abgeführt sperrt, so liegt die Zündelektrode 20 des Thyristors

werden muß und das monolithisch kaum integrierfä- 12 über die Umkehrstufe 31 am Minuspol 15 der zu

hig ist. schaltenden Gleichspannung, es kann kein Zünd-

Bei den bisher erläuterten Ausführungsformen der strom fließen, der Thyristor 12 kann also nicht zün-

erfindungsgemäßen Speiseschaltung 13 wird — wie i° den. Schaltet der Ansteuertransistor 24 durch, so

bei der bekannten Speiseschaltung 13 — die Hilfs- wird einerseits die Kathode 14 des Thyristors 12

spannung für den Oszillator 10 und die Kippstufe 11 über den Kathodenwiderstand 28 und die Kollek-

— sowohl im durchgeschalteten als auch im gesperr- tor-Emitter-Strecke 23 des Ansteuertransistors 24 an ten Zustand des Schaltgerätes 1 — als Spannungsab- den Minuspol 15 der zu schaltenden Gleichspannung fall an der Zenerdiode 16 gewonnen. Dieses Prinzip i5 gelegt und wird andererseits — wegen des gesperrten ist bei den beiden in den F i g. 6 bzv/. 7 dargestellten Ausgangs der Umkehrstufe 31 — die Zündelektrode Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Speise- 20 des Thyristors 12 vom Minuspol 15 der zu schalschaltung 13 verlassen. tenden Gleichspannung getrennt, so daß nunmehr ein

Bei den Ausführungsformen der erfindungsgemä- Zündstrom fließen, der Thyristor 12 also zünden

ßen Speiseschaltung 13, die in den F« g. 6 bzw. 7 dar- «⁰ kann.

gestellt sind, ist dem Zündelektrodenwiderstand 21 Bei der in Fig.7 dargestellten Ausführungsform die Koppeldiode 19 parallel geschaltet, sind der der erfindungsgemäßen Speiseschaltung 13 ist Speicherkondensator 18, der Zündelektrodenwider- schließlich zwischen dem Zündelektrodenwiderstand stand 21 und die Kcppeldiode 19 an ihren miteinan- 21 bzw. dem Ausgang der Umkehrstufe 31 einerseits der verbundenen Anschlüssen über den Hiifswider- «5 und der Zündelektrode 20 des Thyristors 12 andererstand 17 an den Pluspol 22 der zu schaltenden seits eine Emitterfolgestufe 32 vorgesehen, wobei der Gleichspannung angeschlossen und ist dem Speicher- Kollektor 33 der Emitterfolgestufe 32 an die miieinkondensator 18 eine Zenerdiode 30 parallel geschal- ander verbundenen Anschlüsse des Speicherkondentet. Bei diesen Ausführungsformen des erfindungsge- sators 18, des Zündelektrodenwiderstandes 2J, der mäßen elektronischen Schaltgerätes 1 arbeitet die 3° Koppeldiode 19 und des HilfsWiderstandes 17 ange-Speiseschaltung 13 zur Erzeugung der Hilfsspannung schlossen ist. Dadurch kann der Zündelektrodenfür den Oszillator 10 und die Kippstufe 11 wie folgt: widerstand 21 relativ hochohmig gewählt werden, so

Ist das Schaltgerät 1 gesperrt, ist also bei der Aus- daß im gesperrten Zustand des Schaltgerätes 1 ein

führungsform mit einem Arbeitskontakt der Oszilla- geringerer Strom über den Hilfswiderstand 17, den

tor 10 von außen unbeeinflußt, so wird der Speicher- 35 Zündelektrodenwiderstand 21 und den Ausgang de·¹

kondensator 18 über den Hilfswiderstand 17 aufgela- Umkehrstufe 31 fließt.

den. Die Spannung am Speicherkond'.'nsator 18 und Die Fig. 8, die für alle Ausführungsformen der erdamit die Hilfsspannung für den Oszillator 10 und findungsgemäßen Speiseschaitung Ϊ3 prinzipiell gilt, die Kippstufe 11 wird durch die dem Speicherkon- zeigt, daß bei dem erfindungsgemäßen Schaltgerät 1 dcnsator !8 paraüelgeschaltete Zenerdiode 30 be- 4<> im Verlauf des Gesamtspannungsabfalls keine Spangrenzt. Im durrhgeschalteten Zustand des elektroni- nungsspitzen auftreten. Zum Zünden des Thyristors sehen Schaltgerätes 1, wenn also der Thyristor 12 ge- 12 wird nämlich keine über der Zenerspannung der zündet ist, führt der durch die Zenerdiode 16 flie- Zenerdiode 16 liegende Zündspannung benötigt,
ßende Strom dazu, daß das Potential der Kathode 14 In der Beschreibung sind im einzelnen nicht näher des Thyristors 12 um die Zenerspannung über dem « bestimmte Ausdrücke wie »relativ hochohmig«, »re-Potentia! des Minuspols 15 der zu schaltenden lativ niederohmig« usw. verwendet worden. Die na-Gleichspannung liegt. Die Zündelektrode 20 des here Ausfüllung dieser für sich unbestimmten AusThyristors 12 liegt gegenüber dessen Kathode 14 auf drücke ergibt sich ohne weiteres aus der erläuterten einem um den Spannungsabfall an der Zündelektro- Funktion der in Rede stehenden elektronischen äen-Kathoden-Strecke 27 des Thyristors 12 höheren so Schaltgeräte 1.

Potential, so daß von der Zündelektrode 20 des Thy- Im folgenden werden für einige der verwendeten

ristors 12 über die Koppeldiode 19 der Speicherkon- Bauteile beispielhafte Angaben gemacht, die ein

densator 18 aufgeladen wird. Schaltgerät 1 betreffen, das für 220 V ausgelegt ist:

Bei der in Fig.6 dargestellten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Speiseschaltung 13 darf die 55

Zenerspannung der Zenerdiode 16 nicht kleiner sein Fiilfswiderstand 17 150 kü

als die Zenerspannung der Zenerdiode 30, weil sonsl Zündelektrodenwiderstand 21 in Fig.2 220 kß

— ohne daß der Ansteuertransistor 24 durchgeschal- Zündelektrodenwiderstand 21

tet ist — über den Hilfwiderstand 17 bzw. vom in den F i g. 4 bis 6 5,6 kü

Speicherkondensator 18 und über den Zündelektro- ⁶° Zündelektrodenwiderstand 21 in Fig. 7 68 kQ

denwiderstand 21 ein Zündstrom fließen und der Kathodenwiderstand 28 IkQ

Thyristor 12 zünden könnte. Damit der Wert der bei- Speichcrkondensator 18 4,7 |iF

den Zenerspannungen unkritisch ist, ist bei der in Zenerspannung der Zenerdiode 16

Fig.7 dargestellten Ausführungsform der Speise- in den Fi g.2 und 4 bis 6 5,6 V

schaltung 13 zusätzlich — zu der Kathode 14 des ⁶5 Zenerspannung der Zenerdiode 16

Thyristors 12 — auch die Zündelektrode 20 des in der F i g. 7 4,7 V

Thyristors 12 angesteuert. Das ist im dargestellten Zenerspannung der /.cnerdiode 30 ... 4,7 V

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

K- ■

& (31) an die Verbindung zwischen dem Kathoden-

P _it ; >4 Patentansprüche: widerstand (28) und dem Ansteuertransistor (24)

f-⁵" ^f angeschlossen ist.

":^ *;'■ *· Elektronisches, berührungslos arbeitendes 8. Elektronisches Schaltgerät nach Anspruch 7,

Schaltgerät, das über einen Außenleiter mit 5 dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Zündeinem Pol einer Spannungsquelle und nur über elektrodenwiderstand (21) bzw. dem Ausgang

W einen weiteren Außenleiter mit einem Anschluß der Umkehrstufe (31) einerseits uisd der Zünd-