DE2236427A1

DE2236427A1 - Thyristor-schaltkreis zum steuern der energieversorgung eines verbrauchers

Info

Publication number: DE2236427A1
Application number: DE2236427A
Authority: DE
Inventors: Eric Peak; Michael John Shilling
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1971-07-30
Filing date: 1972-07-25
Publication date: 1973-03-15
Also published as: GB1381876A; IT956875B; DE2236427B2; ES404736A1; JPS4824243A; ES415918A1; JPS525982B1; FR2149142A5

Description

236427

7405-72/Kö/s

RCA Docket Mo.: 65,142/65,106

Convention Date:

July 30, 1971 .

RCA Corporation; New York, N.Y., V.St.A,

Thyristor-Schaltkreis zum Steuern der Energieversorgung eines

Verbrauchers

Die Erfindung betrifft einen Thyristor-Schaltkreis zum Steuern der Energieversorgung eines Verbrauchers mit einem Thyristor, einer Zeitkonstantenschaltung zum Steuern des Phasenwinkels des Schaltens des Thyristors in den leitenden Zustand und einem LC-Filter. Sie befaßt sich insbesondere mit einer Störuntei? drückungsschaltung .für einen solchen Schaltkreis.

Der sogenannte Triac, die bidirektionale Thyristortriode, ist ein Dreipol-Festkörperschalter, der normalerweise durch Beaufschlagen seiner Steuerelektrode mit einem Impuls bei anliegender Vorspannung an seinen Hauptelektroden in den leitenden Zustand geschaltet wird, wobei die Richtung der Stromleitung von der Polarität der anliegenden Vorspannung abhängt.

Die Beliebtheit von triacgesteuerten Glühlampenregelschaltungen hat dazu geführt, daß eine Vielzahl solcher Schaltungen auf dem Markt erschienen sind, von denen einige zufriedenstellend sind, dagegen andere Mängel aufweisen, die sie häufig für den häuslichen Gebrauch unannehmbar machen. Diese Schaltungen arbeiten im allgemeinen mit "Phasensteuerung", wobei die an den Ver-

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braucher gelieferte Energie durch Verändern des Phasenwinkels gesteuert wird, bei dem das Schalten des Triacs den Stromfluß einleitet. In der Hauptsache enthalten die Schaltungen, außer dem Triac, ein einstellbares RC-Zeitkonstantenglied zum Steuern des Phasenwinkels des Schaltens des Triacs in den leitenden Zustand, ein Triggerelement, beispielsweise eine Triggerdiode (Diac), zum Beaufschlagen der Steuerelektrode des Triacs mit einem Impuls bei Aufladung des Zeitkonstantengliedes auf den gewünschten Wert sowie ein Filterglied für die HF-Störunterdrückung.

Ein bei der Verwendung von Triac-Lichtregelschaltungen auftretendes Problem ist die bekannte Erscheinung des "Flimmerns", das, wie der Name besagt, ein störendes sichtbares Flimmern oder Flackernjdes Lampenlichtes hervorruft. Dieser Effekt macht sich im allgemeinen stärker bei Lampenverbrauchern von weniger als 100 Watt bemerkbar, wie noch erläutert werden wird, wobei das Ausmaß der Schwierigkeit von den HF-Störunterdrückungsanforderungen an die Schaltung und den Betriebsumgebungsverhältnissen abhängt. Beispielsweise sind in den USA vereinfachte HF-Störunterdrückungsfilter, bestehend aus einem Kondensator von 0,1 uF und einer Spule von 0,1 mH, allgemein in Gebrauch, die wegen der Abwesenheit von kommerziellen Rundfunksendungen im 150-250 KHz-Band zufriedenstellend arbeiten. Dagegen ist in Ländern, bei denen dieses Band für Rundfunkzwecke benutzt wird, die Ver—Wendung solcher Filter ausgeschlossen. Beispielsweise wurde in Großbritannien eine Regelung vorgeschlagen, die strenge Anforderungen an die HF-Störunterdrückung stellt, wodurch das Flimmerproblem noch verstärkt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Störunterdrückungsschaltung zu schaffen, welche die genannten Schwierigkeiten behebt.

Ein Thyristor-Schaltkreis der eingangs genannten Art ist erfindungsgemäß gekennzeichnet durch eine Anordnung, die auf den Leitungszustand des Thyristors anspricht und verhindert, daß der Thyristor in der Periodenmitte in den nichtleitenden Zustand umgepolt wird.

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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 das Schaltschema eines Triacs in der erfindungsgemäßen Schaltung;

Figur 2 bis 4 verallgemeinerte Schaltschemata von Lichtregel^ Schaltungen mit HF-Störunterdrückungsgliedern gemäß dem Stand der Technik;

Figur 5 das Schaltschema einer? Triac-Lichtregelschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 6 das Schaltschema einer Triac-Lichtregelschaltung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung; und

Figur 7 und 8 Wellenformdiagramme, die der Erläuterung der Erfindung dienen.

Für das Verständnis der Theorien, die entwickelt wurden, um die Ursache der Flimmererscheinung zu erklären, ist es zweckmäßig, zunächst einige der Eigenschaften eines Triacs zu erörtern, die zu dem Problem beitragen: beispielsweise die kritische Anstiegsgeschwindigkeit der Abschaltspannung, der Haltestrom und die Abschaltzeit. Wichtig ist auch das Verständnis der HF-Störungsprobleme, die bei Triac-Schaltkreisen auftreten, und der Art und Weise, wie sie gemäß dem Stand der Technik bewältigt werden und wie sie zum Flimmerproblem beitragen.

Wie in Figur 1 gezeigt, ist der Triac ein Dreipol-Festkörpei? schalter mit einer ersten Hauptelektrode T., einer zweiten Hauptelektrode T„ und einer Steuerelektrode G. Der Triac leitet bidirektional, d.h. in beiden Richtungen, je nach der Polarität der an den Hauptelektroden liegenden Spannung, und er kann in einer der vier nachstehend aufgeführten Arbeitsweisen in den leitenden Zustand geschaltet werden (wobei sämtliche Polaritäten auf die Elektrode T. als Bezugspotentialpunkt bezogen sind):

Arbeitsquadrant . .... V V „

- g X Δ

T(+) positiv positiv

* Ti-) negativ positiv

ΊΙΤί+) positiv negativ

TT](~) negativ negativ

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Die erforderliche Steuerelektrodentriggerung des Triacs ist in jedem der Arbeitsquadranten anders, und zwar im allgemeinen am empfindlichsten bei den Betriebsarten I(+) und III(-). Wenn der Triac in den leitenden Zustand getriggert oder geschaltet ist, ist der Spannungsabfall an ihm vernachlässigbar, und sämtliche Elektroden (d.h. T₁, T„ und G) führen im wesentlichen die gleiche Spannung. Wenn der Triac sich im nichtleitenden oder "abgeschalteten" Zustand befindet, führen die Hauptelektrode T₁ und die Steue£ elektrode G im wesentlichen die gleiche Spannung, während die Hauptelektrode T₀, je nach der anliegenden Betriebsspannung, eine davon erheblich abweichende Spannung führt, da die Steuerelektrode G und die Hauptelektrode T₁ effektiv über einen niedrigen Innenwiderstand gekoppelt sind.

Wegen seiner Elektrodenkapazität ist das Vorwärts- oder Durchlaßsperrvermögen eines Triacs von der Geschwindigkeit abhängig, mit der die Durchlaß- oder Vorspannung an die Hauptelektr-o den gelegt wird. Beaufschlagt man die Hauptelektroden mit einer steil ansteigenden Spannung, so fließt durch den Triac ein kapazitiver Ladestrom, der eine Funktion der Anstiegsgeschwindigkeit der Abschalt- oder Sperrspannung (i = C dv/dt) ist, wobei die Abschalt- oder Sperrspannung definiert ist als derjenige Spannungsbereich, sei es im Einschwingzustand oder im eingeschwungenen Zustand, den der Triac verarbeiten kann, ohne in den leitenden Zustand zu schalten. Wenn die Anstiegsgeschwindigkeit der Durchlaßspannung einen kritischen Wert übersteigt, kann der kapazitive Ladestrom so groß werden, daß der Triac getriggert wird oder zündet. Je steiler die Wellenfront der angelegten Durchlaßspannung ist, desto kleiner ist der Wert der Überschlagspannung, d.h. derjenigen Spannung, bei welcher der Triac in den leitenden Zustand schaltet. Dieses dv/dt-Vermögen (d.h. das Vermögen, einen Ladestrom ohne Zündung zu verarbeiten) ist temperaturabhängig und nimmt mit ansteigender Temperatur ab.

Nachdem ein Triac in den leitenden oder niederohmigen Zustand geschaltet hat, ist ein bestimmter Mindesthaltestrom erforderlich, um den Triac in diesem "eingeschalteten" Zustand zu halten. Fällt der Triacstrom unter diesen kritischen Haltestromwert ab, so kann

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der Triac sich nicht regenerieren und fällt in den hochohmigen oder "ausgeschalteten" Zustand zurück. Dieser Haltestromparameter ist ebenfalls temperaturabhängig und erhöht sich mit abnehmender Temperatur.

Die Abschalt- oder Ausschaltzeit ist definiert als das Zeitintervall zwischen Nullstrom und dem Zeitpunkt der erneuten Beaufschlagung mit positiver Vorwärtssperrspannung unter bestimmten Voraussetzungen, wobei der Triac im ausgeschalteten Zustand bleibt, nachdem er im eingeschalteten Zustand gewesen ist»

Das schnelle Schalten von Triacs bei der Einschaltung in ohmsche Verbraucher (z.B. Lampen) hat zur Folge, daß der Strom binnen sehr kurzer Zeit auf den durch den Verbraucher bestimmten Momentan wert ansteigt. Triacs schalten vom hochohmigen in den niederohmigen Zustand innerhalb 1 bis 2 Mikrosekunden, und der Strom muß während dieses Zeitintervalls von im wesentlichen null auf den Vollastwert ansteigen. Dieser schnelle Söhaltvorgang erzeugt eine Stromstufe oder einen Stromsprung mit großenteils hohen Oberwellen frequenzen von mehreren MHz, deren Amplitude im umgekehrten Verhältnis zur Frequenz steht. In Anwendungsfällen mit Phasensteuerung,, beispielsweise bei der Lichtregelung, tritt dieser Stromsprung in jeder Halbwelle der Eingangsspannung auf. Da das Schalten viele Male in der Sekunde erfolgt (z.B. 100 mal pro Sekunde bei einer Frequenz von 50 Hz), wird in f requenzeinpf indlichen Geräten wie AM- und Kurzwellenempfängern ein Störimpuls erzeugt, der lästige Empfangsstörungen verursacht. Die Amplitude der hochfrequenten Komponenten des Stromsprungs ist im allgemeinen so niedrig, daß der Fernseh- oder FM-Rundfunkempfang nicht gestört wird. Obwohl der Pegel der durch das Schalten von Triacs erzeugten HF-Störungen beträchtlich unter dem Störpegel liegt, der von den meisten Wechselstrom- und Gleichstrom-Elektromotoren mit Kontaktbürste hervorgerufen wird, sieht man gewöhnlich irgendeine zusatz liehe HF-Störunterdrückungsschaltung vor.

Es gibt zwei Hauptarten von HF-Störungen, die durch das Schalten von Triacs verursacht werden. Die eine Art, die abgestrahlte HF-Störung,, besteht aus Hochfrequenzesiergie_s die vom Gerät durch die Luft abgestrahlt wird. In den meisten Fällen reicht diese

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abgestrahlte Energie nicht aus, um erhebliche Störwirkungen zu erzeugen, außer wenn der Radioempfänger sich sehr dicht bei der Strahlungsquelle befindet.

Von größerer Bedeutung ist die leitungsübertragene HF-Störung, die über die Netzleitungen weitergetragen wird und an die gleichen Netzleitungen angeschlossene Geräte beeinflußt. Da der Störstrom aus höheren Frequenzen zusammengesetzt ist, werden durch eine einfache Drosselspule in Reihe mit der Last oder dem Verbraucher die Stromanstiegszeit vergrößert und die Amplitude der höheren Oberwellen verringert. Jedoch muß eine solche Drossel ziemlich groß sein, damit sie wirksam ist. Filter größerer Wirksamkeit, die sich als für die meisten Lichtregelungszwecke geeignet erwiesen haben, sind in Figur 2 und 3 gezeigt. Diese LC-Filter bewirken eine angemessene Dämpfung der hochfrequenten Oberwellen und drücken die Störkomponenten auf einen niedrigen Pegel herab. Der über das gesamte Netzwerk geschaltete Kondensator leitet hochfrequente Signale ab, so daß sie nicht über die Netzleitungen auf irgendwelche äußeren Schaltungen verkoppelt werden.

Wie bereits erwähnt, ergibt sich bei Verwendung von Triac-Lichtregelschaltungen in Verbindung mit Leuchtverbrauchern von weniger als 100 Watt häufig ein störendes sichtbares Flimmern oder Flackern, Obwohl die genaue Ursache dieser Erscheinung noch nicht bekannt ist, werden in der Fachliteratur gewisse ^TV:*>s^ xen erörtert.

So behandelt J.H. Galloway das Problem in der Arbeit the Triac for Control of AC Power" in der von der General Electric Company veröffentlichten Application Note vom März 1966. Entsprechend der dort vorgetragenen Theorie bilden in den Schaltungen nach den vorliegenden Figuren 2 und 3 das HF-Störunterdrückungsfilter (210, 310) und der Triac der betreffenden Schaltung einen Entladeresonanzkreis, dessen Resonanzfrequenz hauptsächlich durch die Parameter (Kennwerte) des HF-Störunterdrückungsfilters gegeben ist, die ihrerseits durch den gewünschten Grad der HF-Störunterdrückung bestimmt werden, wobei die durch den Entladekreis bewirkte Dämpfung von der Impedanz des Verbrauchers (220, 320) ab-

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hängt und schlechter ist bei kleinen Leuchtkörper-Verbrauchern (d.h. Glühlampen von weniger als 100 Watt), die nur wenig Dämpfung in die Schaltung einbringen. Wenn der Q-Wert des Resonanzkreises über einen kritischen Pegel ansteigt, so nimmt der durch den Schaltstoß im Resonanzkreis erzeugte Schwingungsstrom eine solche Amplitude und Polarität an, daß der Triac abgeschaltet wird. Um einen einwandfreien Betrieb mit niederwättigen Verbrauchern zu erzielen, wird die Einfügung einer zusätzlichen Dämpfung in das HF-Störunterdrückungsfilter vorgeschlagen. Dies kann durch Hinzuschalten eines Widerstands R und eines zusätzlichen Kondensators C geschehen, wie in Figur 4 gezeigt.

Eine weitere Erörterung des Flimmerproblems findet sich in der Arbeit "Triac Control Circuit for Incandescent Lamps" von A.E. Hilling in der im Juli 1970 veröffentlichten RCA Application Note 4316. Hilling stellt ebenfalls fest, daß bei der Resonanzfrequenz der Störkomponenten der Schwingstrom durch den Q-Wert des^Kreises unter Belastung vergrößert wird und daß, wenn die Amplitude dieses Stromes ausreicht, um den Hauptverbraucherstrom zu übersteuern, dies zur Folge hat, daß der Triac abschaltet* Zusätzlich zu der von Galloway in der oben genannten Arbeit vorgeschlagenen Lösung stellt daher Hilling fest, daß durch Verringern des Q-Wertes des HF-Störunterdrückungsfilters unter Belastung die Amplitude des Schwingstromes so weit herabgedrückt werden kann, daß sie den Verbraucherstrom nicht übersteuern kann. Dies kann mit Hilfe der Schaltung nach der vorliegenden Figur 4 oder dadurch erreicht werden, daß man in den Schaltungen nach den vorliegenden Figuren 2 und 3 an Stelle der gewöhnlich verwendeten Drosseln mit hohem Q-Wert (z.B. Ferrit-Drosselspulen) verlustreiche Drosseln (d.h. solche mit einem Q-Wert im unbelasteten Zustand von ungefähr 1) verwendet.

Sowohl Billing als auch Gälloway stellenfest, daß bei Triacs mit langsamem dv/dt-Vermögen oder schlechter Abschaltcharakteristik der,Flimmereffekt nicht auftritt, da solche Triacs nicht schnell genug ansprechen können und folglich im leitenden Zustand bleiben.

Obwohl beide in den oben genannten Arbeiten vorgeschlagenen

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Lösungen das Flimmerproblem beheben, liegt ein Nachteil darin, daß die Verwendung eines zusätzlichen RC-Gliedes von der für die Scha^L tung nach Figur 4 erforderlichen Größe sowie die Verwendung von verlustbehafteten Drosseln an Stelle von Drosseln mit hohem Q-Wert kostspielig ist. Da ferner eine Lampenlichtregelschaltung im allgemeinen so konstruiert sein muß, daß sie an einer Wand oder Decke nur einen sehr beschränkten Platz beansprucht, ist es wünschenswert, ohne solche zusätzliche Schaltungselemente auszukommen, die die Schaltungsanordnung in nennenswertem Maße sperriger machen.

In der gleichzeitig eingereichten Patentanmeldung

der gleichen Anmelderin ist eine Schaltungsanordnung beschrieben, die das Flimmerproblem mit geringem Kostenaufwand auf zufriedenstellende Weise löst. Diese Schaltung, die in der vorliegenden Figur 5 gezeigt ist, besteht aus einem Triac mit zwei Hauptelektroden und Steuerelektrode; einem Zeitkonstantenkreis zum Steuern des Phasenwinkels des Schaltens des Triacs in den leitenden Zustand; eine Einrichtung zum Beaufschlagen der Steuerelektro_ de des Triacs mit einem Stromimpuls, wenn der Zeitkonstantenkreis auf einen gewünschten Wert aufgeladen ist; einem im Stromkreis der der Hauptelektrode!! des Triacs liegenden Filternetzwerk zum Unterdrücken von HF-Störungen, die durch das Schalten des Triacs hervor^ gerufen werden; und einem zweiten Zeitkonstantenkreis mit der zwischen die Steuerelektrode und eine gegebene der Hauptelektroden des Triacs geschalteten Reihenschaltung eines Widerstands und eines Kondensators, die entsprechend der Änderungsgeschwindigkeit der Spannung an der gegebenen Hauptelektrode gegenüber der Steuei? elektrode diese mit einem Stromimpuls beaufschlagt, falls der Triac in der Mitte der Schwingungsperiode in den Ausschaltzustand zu schalten beginnt, so daß verhindert wird, daß der Triac in der Mitte der Schwingungsperiode abschaltet.

Falls in der Schaltung nach Figur 5 der Triac 540 in der Schwingungsperiodenmitte in den abgeschalteten Zustand zu schalten oder kippen beginnt (z.B. aufgrund des Schwingstromes des Entladeresonanzkreises, wie oben erläutert), so versucht die Spannung an der Elektrode T„ des Triacs 540 gegenüber der Steuerelektrode G augenblicklich auf den Wert der Betriebsspannung 550 anzusteigen

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(in dem durch die Streukapazität des Triacs beschränkten Maße). Die sich ergebende Änderung der Spannungsdifferenz zwischen der Hauptelektrode T„ und der Steuerelektrode G hat zur Folge, daß durch das RC-Glied 530 mit dem Widerstand 532 und dem Kondensator 531 ein Ladestrom (i = C dv/dt) fließt, der zur Gitterelektrode G gelangt und den Triac 540 im leitenden Zustand hält, wobei der Kondensator 531 so bemessen ist, daß der Triac 540 im ausgeschalteten Zustand nicht von der.Wetzspannung 550 gezündet werden kann. Wegen des im wesentlichen augenblicklichen Spannungsanstiegs an der Elektrode T„ des Triacs liefert, falls der Triac in der Schwingungsperiodenmitte abzuschalten versucht, ein verhältnismäßig kleiner Kondensator einen verhältnismäßig großen Ladestrom« Ferner ist der Widerstand 532 so bemessen, daß er den vom Kondensator an den Triac beim Einschalten gelieferten Strom begrenzt und daß er mithilft, ein ungewolltes Zünden des Triacs als Folge von kleinen Stromstößen in der Netzleitung zu verhindern. Jedoch kann sich hinsichtlich der zufriedenstellenden Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 5 eine Schwierigkeit ergeben, wenn der Verbraucher aus einer Netzleitung gespeist wird, die hohe Störpegel führt,, Beispielsweise können durch nicht oder schlecht entstörte Maschinen und Geräte erzeugte Störzacken im Stande sein, den Triac der Lichtregelschaltung über das erwähnte RC-Glied einzuschalten. Erfindungsgemäß wird daher eine andere Lösung vorgeschlagen, der gemäß intern erzeugte dv/dt-Schaltstoße beim Einsatz des "Flimmerns" wahrgenommen werden und daraufhin verhindert wird, daß der Triac in der Schwingungsperiodenmitte abschaltet, während die Schaltung zugleich verhältnismäßig unempfindlich gegen hohe dv/dt-Zacken ist, die durch Störgeräte erzeugt und über die Wechselstrom-Netzleitung eingespeist werden»

Figur 6 zeigt eine erfindungsgemäße Lichtregelschaltung. Es handelt sich dabei um eine Doppelzeitkonstanten-Lichtregelschaltung mit einer Triggerdiode (Diac) 614 und einem HF-Störunterdrückungsfilter 610 in Form einer Spule 612 und eines Kondensators 613 sowie mit einem zusätzlichen, zwischen die Steuerelektrode G des Triacs und den Verbindungspunkt 615 der Spule 612 und des Kondensators 613 geschalteten RC-Glied 63O mit einem Widerstand 632 und einem Kondensator 631.

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Es soll jetzt die Wirkungsweise der Schaltung nach Figur 6 erläutert werden. Am Beginn jeder Halbwelle ist der Triac 64O ab- oder ausgeschaltet, und die gesamte Netzspannung 65O liegt an den Hauptelektroden des Triacs. Zugleich werden die Kondensatoren und 670 über das Potentiometer mit den Widerständen 675, 676, und 678 aufgeladen. Während dieser Zeit gelangen etwaige Störzacken aus der Wechselstrom-Netzleitung über das RC-Glied u30 zur Steuerelektrode G des Triacs und gleichzeitig über die Spule zur Hauptelektrode T₁ des Triacs, so daß im Endeffekt kein wirksames Steuerelektrodensignal nftritt und der Triac ausgeschaltet bleibt. Wenn die Spannung am Kondensator 67O den Wert der Überschlagspannung des Diacs 614 erreicht, entlädt sich der Kondensator 67O über den Diac 614 in die Steuerelektrode G des Triacs 64O, so daß dieser in den leitenden Zustand schaltet. Von jetzt an wird die Netzspannung 65O für den restlichen Teil der Halbwelle vom Triac 64O zum Verbraucher 68O übertragen. Wenn der Widerstandswert des Potentiometers durch den Regelwiderstand 677 verringert wird, lädt sich der Kondensator 67O schneller auf und schlägt der Diac 614 zu einem früheren Zeitpunkt in der Periode über, so daß die den Verbraucher 68O speisende Energie und folglich die Lichtstärke sich erhöht. Wird der Potentiometerwiderstand erhöht, so erfolgt die Zündung zu einem späteren Zeitpunkt in der Periode, so daß die den Verbraucher speisende Energie und folglich die Lichtstärke sich verringert. Der Kondensator 66O verringert die Hysterese in der Schaltung, indem er sich auf eine höhere Spannung als der Kondensator 67O auflädt und einen Teil der Ladung des Kondensators 67O beim Zünden oder Triggern wiederherstellt oder ergänzt.

Falls bei der Schaltung nach Figur 6 der Triac in der Schwingungsperiodenmitte, d.h. während des Einschaltintervalls der Halbwelle, in den Ausschaltzustand zu kippen beginnt (z.B. aufgrund des Schwingstromes des Entladeresonanzkreises, wie oben erwähnt), so bricht der durch die Hauptelektroden T₁, T₀ des Tri? 64O fließende Hauptstrom zusammen. Die Spule 612 ist dann bestrebt, den Stromfluß in ihr aufrechtzuerhalten, und die in ihr gespeicherte Energie entlädt sich über das RC-Glied 630 und die Steuerelektrode zur Hauptelektrode Tj des Triacs, so daß zwischen

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der Steuerelektrode und der Hauptelektrode T^ des Triacs eine Spannung aufgebaut wird, die bettfirkt, daß der Triac in den Einschaltzustand zurückkippt. Wie bei der Schaltung nach Figur 5 ist der Kondensator 631 so bemessen, daß er den Triac 64O im Ausschalt zustand nicht mit Hilfe der Netzspannung 650 zünden kann, und der Widerstand 632 ist so bemessen, daß er den Strom von der Spule 6IO zur Steuerelektrode begrenzt.

Die Signalverlaufe nach Figur 7 und 8 geben die Triacspannung (V.), den Triacstrom (I₊.) und den Steuerelektrodenstrom (I ) für die Schaltung nach Figur 6 bei Speisung einer 25-Watt-Lampe aus einer Wechselstromquelle mit 240 Volt und SO Hz wieder, wobei das RC-Glied 63O im einen Fall weggelassen ist (d.h. entsprechend dem Stand der Technik) und im anderen Fall vorhanden ist. Aus Figur "], die für eine Schaltung mit Flimmereffekt repräsentativ ist, sieht man, daß der Triac mehrere Male im Verlauf jeder Halbwelle sehr rasch ein- und aussschaltet. Aus Figur 8, die für eine erfindungsgemäße Schaltung (d.h. nach Figur 6) repräsentativ ist, sieht man, daß ein Ausschalten des Triacs in der Mitte der Halbperiode durch den über das RC-Glied 630 gelieferten zackenförmigen Steuerelektro denstromimpuls (I ) verhindert wird«

Eine praktisch erprobte Ausführungsform der Schaltung nach Figur 6, auf der die Signalverlaufe nach Figur 7 und 8 beruhen, war wie folgt bestückt:

Schaltungselement Wert

612	1,2 Millihenry
613	0,022 Mikrofarad
6I4	Diac vom Typ RCA 40583
640	Triac vom Typ R.CA 40669
660, 670	0,1 Mikrofarad
675	56OO 0hm
676	25O 000 0hm
677	500 000 0hm
678	39OO 0hm
631	2200 Pikofarad
632	47 0hm

Es ist klar, daß die Bemessung des Kondensators 631 für die Schaltung nach Figur 6 xveniger kritisch ist als die Bemessung des

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Kondensators 531 in Figur 5» weil bei der Schaltung nach Figur der Steuerelektrodenstrom, der das Ausschalten oder Umkippen des Triacs verhindert, durch die Beziehung I=C dv/dt gegeben ist, wie oben erläutert, während bei der Schaltung nach Figur 6 der Steuerelektrodenstrom von der in der Spule 612 gespeicherten Ene£ gie abhängt. Jedoch wurde gefunden, daß, obwohl der Bereich bei der erfindungsgemäßen Schaltung erheblich größer ist, die Bemessung des Kondensators 631 bis zu einem gewissen Grad von der Steuerelektrodenempfindlichkeit des Triacs abhängt. Beispielsweise wurde gefunden, daß bei einem Triac mit einer Steuerelektroden empfindlichkeit von 20 mA in den Betriebsarten l(+) und III(-) ein Kondensator von 2 200 pF zufriedenstellend arbeitet; verwendet man einen größeren Kondensator von 5400 pF, so ist eine Herabsetzung der Empfindlichkeitsanforderungen auf 30 mA bei gleicher Schaltungsleistung möglich.

Durch die Erfindung wird somit eine billige Anordnung zum Beseitigen des störenden visuellen Flimmerns geschaffen, das häufig auftritt, wenn kleine Leuchtverbraucher unter Verwendung von Triac-Lichtregelschaltungen aus Wechselstrom-Netzen gespeist werden.

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Claims

Patentansprüche

\J Thyristor-Schaltkreis zum Steuern der Energieversorgung eines Verbrauchers mit einem Thyristor, einer Zeitkonstantenscha]. tung zum Steuern des Phasenwinkels des Schaltens des Thyristors in den leitenden Zustand und mit einem LC-Filter, gekennzeichnet durch eine Anordnung (530), die auf den Leitungszustand des Thyristors (540) anspricht und verhindert, daß der Thyristor inmitten der Halbperiode in den nichtleitenden Zustand kippt.
2. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch ge kenn zeichnet, daß der Thyristor ein Triac mit zwei Hauptelektroden T₁, T_ und einer Steuerelektrode (G) ist und daß die genannte Anordnung eine zwischen die Hauptelektrode T₀ und die Steuerelektrode des Triacs geschaltete v/eitere Zeitkonstantenschaltung (530) enthält.
3. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß die genannte Anordnung eine Spule enthält (Figur 6).
4. Schaltkreis nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß die Spule einen Bestandteil des LC-Filters bildet.
5. Schaltkreis nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet , daß die weitere Zeitkonstantenschaltung ein RC-Glied (531, 532) enthält.
6. Schaltkreis nach Anspruch 1, dadurch geke nn zeichnet, daß der Thyristor ein Triac mit zwei Hauptelektroden T₁, T„ und einer Steuerelektrode (G) ist und daß die genannte Anordnung die zwischen die Hauptelektrode T₁ und die Steuerelektrode des Triacs geschaltete Reihenschaltung einer Spule, eines Widerstands und eines Kondensators enthält (Figur 6).

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7. Thyristor-Schaltkreis zum Steuern der Wechselstromversorgung eines Verbrauchers mit einem Thyristor, einer Zeitkonstanteri schaltung zum Steuern des Phasenwinkels des Schaltens des Thyristors in den leitenden Zustand und einem HF-Störunterdrückungs.
filter, gekennzeichn et durch eine Anordnung (530), die auf den Leitungszustand des Thyristors (540) anspricht und verhindert, daß der Thyristor inmitten der Ilalbperiode in den nichtleitenden Zustand kippt.

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