DE2209461C3

DE2209461C3 - Zündschaltung für einen Thyristor

Info

Publication number: DE2209461C3
Application number: DE2209461A
Authority: DE
Inventors: Walter Hemel Hempstead Hertfordshire Sinclair
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1971-03-03
Filing date: 1972-02-29
Publication date: 1981-11-12
Also published as: US3772530A; DE2209461B2; DE2209461A1; FR2127943A5; GB1378652A; SE372388B

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zündschaltung für einen Thyristor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine solche Zündschaltung für einen Thyristor ist aus der US-PS 34 80 797 bekannt. Für den Zündstromkreis ist hiernach eine hochfrequente Stromquelle an einen ersten Transformator angeschlossen, der über seine sekundäre Wicklung und Dioden an einen weiteren Transformator angeschlossen ist, welche beiden Transformatoren über einen Widerstand und dazu parallel geschalteten Transistor in Mittenverbindung stehen. Im Ausgangsstromkreis des zweiten Transformators finden sogenannte Shockley-Dioden Verwendung, die bei Überschreiten einer vorgegebenen Spannung einen Lawinendurchbruch erfahren. Sie sind allerdings gegenüber Störimpulsen sehr empfindlich. Trotz ihres schnellen Durchbruches läßt sich eine Verzögerung gegenüber dem Eingangssignal nicht vermeiden, weil zwei induktive Bauteile einerseits und die Aufladegeschwindigkeit eines zwischengeschalteten Kondensators über einen Widerstand andererseits zu berücksichtigen sind.

Eine ähnliche Zündschaltung ist aus der US-PS 33 35 294 bekannt Das Tor des Thyristors ist dabei über einen Widerstand an einen positiven oder negativen Versorgungsanschluß angeschlossen, während der Mittenanschluß des Transformators an die Kathode des Thyristors angeschlossen ist Die Schaltfunktionen übernehmen hierbei Transistoren. Ein schneller Anstieg der Torspannung am Thyristor, wie er für dessen Schnelleinschaltung erforderlich ist, läßt sich auf diese Weise nicht verwirklichen.

Vom einleitend dargestellten Stand der Technik ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine besonders zuverlässige Ausschaltung des Thyristors zu gewährleisten, ohne daß unkontrollierbare Impulse anderer Ströme eine unbeabsichtigte Einschaltung desselben herbeiführen können. Der Thyristor soll mit einer verhältnismäßig hohen Torspannung eingeschaltet werden können, die später nach erfolgter Einschaltung des Thyristors herabgesetzt werden kann. Die beiden Vorgänge sollen mit besonders großer Geschwindigkeit ablaufen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gezeichneten Merkmale gelöst.

Somit kann auf das Zeitverhalten der neuen Schaltung nur ein einziges induktives Bauteil einwirken, während kapazitive Aufladungen ohne Einfluß bleiben.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des Vorschlages der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Zündschaltung, während

F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform des Schaltbildes wiedergibt.

Nach F i g. 1 ist eine Wechselstromquelle 10 vorgesehen, deren Ausgangsspannung durch Vollwellengleichrichter gleichgerichtet und an Leitungen 11 und 12 gelegt ist, die von positiver bzw. negativer Polarität sind. Ein Kondensator Cl verbindet die beiden Leitungen, um den gleichgerichteten Wechselstrom zu glätten.

Fig. 1 zeigt die Verwendung eines Thyristors SCR 1 mit einer Belastung, die durch den im Anodenstromkreis liegenden Widerstand R 6 veranschaulicht ist. Das Tor des Thyristors steht über den Widerstand R 4 mit der Leitung 11 in Verbindung, während seine Kathode über die in Serie geschalteten Diodengleichrichter D1 und D 2 mit der Leitung 12 derart in Verbindung steht, daß die Kathode des Gleichrichters D 2 an die Leitung 12 anschließt. Weiterhin ist parallel zu den Diodengleichrichtern ein Kondensator C 3 geschaltet; die Kathode des Thyristors SCR 1 steht über den Widerstand R 5 mit der Leitung 11 in Verbindung.

Man erkennt weiterhin einen n-p-n Transistor T2, dessen Kollektor mit dem Tor des Thyristors SCR 1 und dessen Emitter mit der Leitung 12 verbunden ist. Die Basis des Transistors T2 steht mit dem Kollektor des n-p-n Transistors T\ und über den Widerstand Λ 3 mit der Leitung 11 in Verbindung. Der Emitteranschluß des Transistors T\ ist mit der Leitung 12 und der P isisanschluß über den Widerstand R1 mit einem bingangsanschluß 13 verbunden. Ein zweiter Eingangsanschluß 14 ist unmittelbar an die Leitung 12 angeschlossen; zwischen die genannten Anschlüsse sind

ein Widerstand R2 und ein Kondensator C2 parallel jreschaltet

Für den Betrieb sei davon ausgegangen, daß der Transistor 72 leitend ist; ein positives Eingangssignal an den Anschlüssen 13 und 14 schaltet den Transistor 71 ein, wodurch der Transistor 72 ausgeschaltet wird. In dem Zustand wird das Tor des Thyristors SCR 1 über den Widerstand A4 angesteuert, so daß der Thyristor SCR 1 leitet Die aniänglich am Tor anliegende Steuerspannung ist gleich der Spannung der Versorgungsleitung 11 einschließlich derjenigen Spannung, die entsprechend der Induktivität des Widerstandes A4 erzeugt wird Wenn der Transistor T2 leitet, fließt durch den Widerstand R 4 Strom. Beim Fortfall des Eingangssignals schaltet der Transistor 71 aus, während der Transistor 72 einschaltet Dadurch wird das Tor des Thyristors 5CR 1 mit der Leitung 12 verbunden. Der Spannungsabfall an den Dioden D1 und D 2 legt das Kathodenpotential fest; wenn der Transistor T2 einschaltet, wird das Tor des Thyristors SCR 1 in Bezug auf seine Kathode negativ. In diesem Zustand schaltet der Thyristor SCR 1 ab, wenn sein Anoden-Kathodenstrom auf Null absinkt; da das Tor in Bezug auf die Kathode negativ gespannt ist, wird der Thyristor weniger empfindlich gegen von äußeren Impulsen ausgelöste Einschaltvorgänge. Darüberhinaus wird die Ausschaltspannung des Thyristors erhöht und eine Verringerung in der Ausschaltzeit erzielt.

Bei einigen Thyristor-Schaltungen sind Thyristorpaare in Reihe geschaltet und werden wechselweise gezündet, um eine Umkehr des Stromflusses in der Belastung zu erreichen. Wenngleich hierbei die Steuerspannungen für die Thyristoren korrekt phasenverschoben sein können, ist bei der Zündung des einen Thyristors eine Fehlzündung des anderen Thyristors infolge elektrischen Rauschens möglich.

F i g. 2 zeigt eine Schaltung, die vor allem für Anwendungsfälle geeignet ist, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Die Schaltung steuert die Arbeitsweise des Thyristors SCR 2, der mit einem weiteren, zeichnerisch nicht dargestellten Thyristor in Reihe geschaltet ist. Die Schaltung ist mit den Anschlüssen 15 und 16 für die Verbindung mit den positiven und negativen Anschlüssen einer Gleichspannungsquelle versehen. Zusätzlich enthält die Schaltung die n-p-n Transistoren T3, TA und 75, deren Emitter-Anschlüsse jeweils mit dem Anschluß 16 verbunden sind Die Kollektor-Anschlüsse der Transistoren Γ3, TA und T5 sind über die Widerstände R7, RS und R9 mit dem Anschluß 15 verbunden. Weiterhin ist der Basisanschluß des Transistors 74 mit dem Kollektoranschluß des Transistors 73 und der Basisanschluß dis Transistors 7 5 mit dem Kollektoranschluß des Transistors 74 über den Widerstand R10 verbunden.

Der Kollektoranschluß des Transistors 75 ist mit der Kathode des Thyristors SCR 2 und dessen Tor mit dem Kollektor des Transistors 74 verbunden.

Wenn während des Betriebes ein positiver Impuls über den Anschluß 17 auf die Basis des Transistors 73 geleitet wird, schalten die Transistoren 73 und 75 ein, während der Transistor 74 ausschaltet In diesem Zustand der Schaltung steht das Tor des Thyristors über den Widerstand 8 mit dem positiven Anschluß 15 in Verbindung, und die anfänglich am Tor anliegende Spannung ist gleich der Spannung am Anschluß 15 einschließlich derjenigen, die über den Widerstand R 8 entsprechend seiner Induktivität und dem Stromzusammenbruch darin erzeugt wird. Sowie der positive Impuls aufhört, hören die Transistoren 73 und 75 zu leiten auf und wird der Transistor 74 leitend. In diesem Schaltungszustand ist das Tor des Thyristors in Bezug auf seine Kathode negativ, und demgemäß leitet der Thyristor nicht mehr, wenn der Anoden-Kathodenstrom auf Null absinkt.

Um eine zuverlässige Betriebsweise für den Fall zu ermöglichen, daß zwei Thyristoren in Reihe geschaltet sind, ist der Transistor 76 des p-n-p-Types vorgesehen. Der Emitter ist an den Anschluß 15 und der Kollektor an die Kathode des Thyristors geschaltet. Die Basis des Thyristors 6 wird mit einem Schaltimpuls beaufschlagt, um den Thyristor einzuschalten, wenn die Zündschaltung des anderen Thyristors einen Impuls erhält um letzteren einzuschalten. Auf diese Weise steht die Kathode des Thyristors SCR 2 in Wirkverbindung mit dem Anschluß 15, wobei das Tor in bezug auf die Kathode um im wesentlichen die Stromquellenspannung an den Anschlüssen 15 und 16 negativ gespannt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zündschaltung für einen Thyristor, dessen Strom von der Anode zur Kathode im eingeschalteten Zustand periodisch auf einen hinreichend niedrigen Betrag abfällt, um den Thyristor bei herabgesetzter Steuerspannung auszuschalten, wobei der positive Anschluß einer Gleichspannungsquelle über einen Widerstand auf die Steuerelektrode des Thyristors und ihr negativer Anschluß auf die Kathode des Thyristors schaltbar sind, derart, daß die Steuerelektrode des Thyristors gegenüber seiner Kathode negativ vorspannbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromfluß von der Gleichspannungsquelle durch den eine Selbstinduktion aufweisenden Widerstand (R 4; R 8) über einen geschlossenen Schalter (T2; T4) die Steuerelektrode des Thyristors (SCR i;SCR 2) auf eine Spannung einstellt, die gleich oder niedriger als die Spannung an der Kathode des Thyristors (SCR 1; SCR 2) ist, während bei öffnendem Schalter (T2; TA) die momentane positive Spannung an der Steuerelektrode des Thyristors (SCR 1; SCR 2) im wesentlichen der Spannung der Gleichspannungsquelle zuzüglich einer am Widerstand (R 4; R 8) entsprechend seiner Selbstinduktion entstehenden Spannung ist.

2. Zündschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (T2; TA) ein Transistor ist.

3. Zündschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (D 1) zwischen der Kathode des Thyristors (SCR 1) und dem negativen Anschluß (12) der Gleichspannungsquelle angeordnet ist

4. Zündschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (R S) zwischen der Kathode des Thyristors (SCRi) und dem positiven Anschluß (11) der Gleichspannungsquelle angeordnet ist.

5. Zündschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiterer Schalter (TS) mittels des Schalters (TA) einschaltbar ist und hierbei eine Verbindung zwischen der Kathode des Thyristors (SCR 2) und dem positiven Anschluß (15) der Gleichspannungsquelle herstellt.