DE2247816A1 - Schaltungsanordnung zur begrenzung des einschaltstromes - Google Patents

Description

• Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Einschaltstromes Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Einschaltstromes bei der Anschaltung von Gleichspannungseinrichtungen mit Kondensatoren an die Gleichspannungsversorgung.
• Gleichspannungseinrichtungen, insbesondere Batterieanschlußgeräte mit Transistor-Gleichspannungswandlern und Schaltregler enthalten eingangseitig und ausgangsseitig Kondensatoren relativ großer Kapazität. Die eingangsseitigen Kondensatoren sind meist Bestandteil eines Siebgliedes, das notwendig ist, um die Anforderungen an die Funkentstörung zu erfüllen und Rückwirkungen der Schaung auf die Speisebatterie zu verhindem. Die ausgangsseitigen Kondensatoren dienen zur Glättung der von den Geräten gelieferten Gleichspannung. Beim Einschalten der Gleichspannungsversorgung fließt ein Ladestrom in den Kondensatoren, der meist ein Vielfaches, beispielsweise 10-bis 20-faches des Betriebsstromes beträgt. Insbesondere bei der gleichzeitigen Einschaltung mehrerer Gleichspannungsgeräte führt der große Spannungsabfall auf den Zuleitungen dazu, daß die Uberwachungsgeräte ansprechen.
• Aufgabe der Erfindung ist es> eine Schaltungsanordnung aufzuzeigen, die den Einschaltstromstoß auf einen bestimmten festgelegten Wert begrenzt.
• Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß in Serie mit dem Kondensator bei der Anschaltung an die Gleichspannungsversorgung ein Widerstand, dem die gesperrte Schaltstrecke eines Thyristors parallelgeschaltet ist, liegt, und daß ein den Thyristor steuernder Schalttransistor beim Erreichen eines bestimmten Spannungswertes am Widerstand leitend wird und den Thyristor zündet.
• Die Schaltungsanordnung begrenzt den Einschaltstrom auf einen bestimmten Wert. Bei normalem Betriebsablauf erfolgt die Z;indung des Thyristors spannungsabhängig. Es treten keine Spannungseinbrüche auf. Die Schaltung benötigt nach der Zündung des Thyristors keine Steuerleistung mehr. BeimAusbleiben der spannungsabhängigen Zündung erhält der Thyristor einen weiteren Zündimpuls, der unabhängig vom Ladezustand des Kondensators im Siebglied nur zeitabhängig mit einem RC-Glied erzeugt wird.
• Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines vorteilhaften Ausführungsbeispieles, das in der Figur dargestellt ist, erläutern Die Figur zeigt eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Einschaltstromes auf das zweifache des Betriebsstromes. Die Drossel Dr und der Kondensator C1 stellen das eingangsseitige Siebglied eines Batterieanschlußgerätes, beispielsweise eines Gleichspannungswandlers GW dar. In der negativen Eingangsleitung -E liegt der Begrenzungswiderstand R1, der im wesentlichen die Größe der ersten Eischaltstroaispitze bestimmt. Der Gleichspannungswandler wird im AusfUhrungsbeispiel entweder im Leerlauf eingesehaltet oder die Ausgangsspannung wird langsam auf den Betriebswert hochgeregelt.
• Beim Einschalten des Gerätes liegt zunächst die ganze Eingangsspannung am Widerstand R1 und an der brossel Dr an.
• Da zu diesem Zeitpunkt auch der Kondensator C2 ungeladen ist, liegt an den Kathoden der Dioden D2 und D6 die positive Eingangsspannung +E. Der Emitter des Transistors T2 liegt an der Anode der Diode D1, also ebenfalls auf einem positiven Potential, das durch die Zenerspannung der Zenerdiode Z1 und die Durchlaßspannung der Diode DI bestimmt wird und in jedem Fall kleiner ist als die positive Eingangsspannung. Der Transistor T2 wird also nicht angesteuert. Er erhält eine zusätzliche Sperrspannung über den Widerstand R6 und die Diode D3. Während der Kondensator C1 aufgeladen wird, nimmt die Spannung über dem Widerstand R1 und der Drossel Dr ab.
• Sobald das Potential an der Kathode von D6 unter die Zenerspannung von ZI und die Schwellspannungen der Dioden D1 und D6 abgesunken ist, wird der Transistor T2 leitend gesteuert.
• Uber seinen Kollektorstrom wird der Transistor T1 angesteuert, der dann den Thyristor Ty zündet. Da der Transistor T1 seine Arbeitsspannung vom Spannungsabfall des Widerstandes Rl erhält, fließt über diesen Transistor nur bis zum Durchschalten des Thyristors Strom. Die Zündung des Thyristors erfulgt hier in Abhangigkeit vom Ladezustand des Kondensators Cl.
• Sobald der Thyristor den Widerstand R1 überbrückt, tritt eine zweite Stromspitze auf, deren Größe-durch die Differenz von Eingangs- zu Kondensator spannung und dem Innenwiderstand des Eingangskreises bestimmt wird Bei entsprechender Dimensionierung der Schaltung kann erreicht werden, daß diese Stromspitze nicht größer als die durch den Widerstand R1 bestimmte Spitze wir. !, Da der Widerstand Ru. nur für eine kurze Impulsbelastung ausgelegt ist, würde dieser Widerstand zerstört werden, falls eine Zündung des Thyristors in der beschriebenen Weise nicht erfolgen sollte, beispielsweise beim Einschalten des Gerätes unter Last. Um dies zu vermeiden ist noch eine zweite zeitabhängige Zündung des Thyristors Ty vorgesehen, die dann wirksam wird, wenn die erste Zündung versagt. Für diese zweite Zündung ist der Widerstand R2 und der Kondensator C2 bestimmend. Beim Einschalten der Eingangsspannung wird der Kondensator C2 über den Widerstand R2 aufgeladen, wobei der TransistorT2 erst dann zeityerzögert leitend gesteuert wird, wenn der Spannungsabfall an R2 die stabilisierte Emitterspannung unterschreitet. Der weitere Steuervorgang bis zum Zünden des Thyristors Ty vollzieht sich dann in gleicher Weise wie bei der bereits erläuterten spannungsabhängigen ZUndung.
• Der Widerstand R4 und die Zenerdiode Z2 bilden in Verbindung mit dem Transistor T1 eine Stromstabilisierung fUr den Zündstrom des Thyristors. Die Dioden D1, D4 und D5 verhindern einen inversen Stromfluß über die Zenerdiode Z1 und die Transistoren T1 und T2 während einer möglichen Spannungsumpolung, die durch das Einschwingverhalten des Siebgliedes verursacht werden kann.
• 7 Patentansprüche 1 Figur

Claims (6)

1. Pätentansprüche fß D Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Einschaltstromes bei der Anschaltung von Gleichspannungseinrichtungen mit Kondensatoren an die Gleichspannungsversorgung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in Serie mit dem Kondensator bei der Anschaltung an die Gleichspannungsversorgung ein Widerstand (R1), dem die gesperrte Schaltstrecke eines Thyristors (Ty) parallelgeschaltet ist, liegt, und, daß ein den Thyristor steuernder Schalttransistor (T2) beim Erreichen eines bestimmten Spannungswertes am Widerstand (R1) leitend wird und den Thyristor zündet.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d .u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß der Schalttransistor (T2) mit einer bestimmten Vorspannung gesperrt ist und daß als Steuerspannung der am Widerstand auftretende Spannungsabfall an, liegt.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, da d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß in Serie mit dem Kondensator (C1) weitere Siebglieder eingeschaltet sind und daß als Steuerspannung des Schalttransistors kT2) der am Widerstand (R1) und an einem Teil der weiteren Siebglieder (Dr) auftretende Spannungsabfall anliegt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g.ek e n n z e i c h n e t, daß von der Gleichspannungsversorgung über einen Widerstand (R2) ein Kondensator (C2) auf;-geladen wird, daß beim Uberschreiten des festgelegten Spannungswertes der Schalttransistor (T2) leitend wird und daß die Zeitkonstante für den Ladevorgang so einstellbar ist, daß die zweite Zündung des Thyristors zeitlich später als erste Zündung durch den Einschaltstromstoß erfolgt.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zur Bildung der Vorspannung des Schalttransistors (T2) eine Zenerdiode (Z1) angeordnet'ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, d a d u r c h g ek e n n z e i c h n e t, daß die Schaltstrecke eines weiteren Transistors (T1), an dessen Steuerelektrode die Kollektorelektrode der ersten Transistorstufe (T2) angeordnet ist, parallel zur Anoden-C itter-Strecke des Thyristors (Ty) liegt, und daß die Arbeitsspannung des Transistors (TI1) vom Spannungsabfall am Widerstand (R1) gebildet wird.

   7'. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, d a d u r e h g ek e.n n z e i c h n e t, daß die Dioden (D1, D4, D5) mit ihrer Stromflußrichtung so angeordnet sind, daß über die Zenerdioden und die Transistoren kein Stromfluß entgegengesetzt zur Richtung des Betriebs stromes in dem jeweiligen Bauelement fließt.