DE2339119A1

DE2339119A1 - Flash light circuit with thyristor - is bridged by antiparallel diode and capacitor limiting flash duration

Info

Publication number: DE2339119A1
Application number: DE19732339119
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Rollei Werke Franke und Heidecke GmbH and Co KG
Current assignee: Rollei Werke Franke und Heidecke GmbH and Co KG
Priority date: 1973-08-02
Filing date: 1973-08-02
Publication date: 1975-02-20

Abstract

The flash light circuit has a thyristor in series with the lamp across the supply. The thyristor is bridged by an antiparallel diode. The duration of the flash is limited by the series combination of a second thyristor, inductor (11) and capacitor (7), all coupled across the first thyristor (with both thyristors having the same conduction direction, i.e. coupled cathode to cathode). The first thyristor gate is connected to a two-resistor voltage divider which is connected at one end of the two thyristor cathodes (i.e. to the negative supply pole) and at the other end over a capacitor to the junction between first capacitor and inductor. This same junction is coupled over a resistor to the positive supply pole.

Description

ROL L EI -WERKE 31.7.1973ROL L EI -WERKE July 31, 1973

Franke & Heidecke Sh/HöFranke & Heidecke Sh / Hö

BraunschweigBraunschweig

A 937A 937

Patent application

Schaltung zum Löschen eines ThyristorsCircuit for erasing a thyristor

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Löschen eines Thyristors mit einem über die Kathoden-Anoden-Strecke des Thyristors entladbaren Kondensator.The invention relates to a circuit for erasing a thyristor with a capacitor that can be discharged via the cathode-anode path of the thyristor.

Bei einer bekannten Schaltung dieser Art liegt der Löschkondensator parallel zum Thyristor. Der Kondensator ist auf eine bestimmte Spannung aufgeladen und wird durch Schließen eines Schalters, der im allgemeinen durch einen zweiten Hilfsthyristor verwirklicht ist, über die Kathoden-Anoden-Strecke des "Thyristors entladen. Die Aufladung des Löschkondensators erfolgt in der Regel mit der vorhandenen Gleichspannungsquelle, in deren Stromkreis der zu löschende Thyristor eingeschaltet ist. Der erforderliche Kapazitätswert des Löschkondensators hängt u.a. von der Höbe der Spannung des Löschkondensators zu Beginn der Kommutierung ab. Je höher die Spannung ist, desto kleiner kann der benötigte Löschkondensator gewählt werden. Man bevorzugt daher, den Löschkondensator auf die durch die vorhandene Gleichspannungsquelle gegebene Betriebsspannung aufzuladen.In a known circuit of this type, the quenching capacitor is located parallel to the thyristor. The capacitor is charged to a certain voltage and is closed by closing one Switch, which is generally implemented by a second auxiliary thyristor, via the cathode-anode path of the "Thyristor discharged. The quenching capacitor is usually charged with the existing DC voltage source, in whose Circuit the thyristor to be deleted is switched on. The required capacitance value of the quenching capacitor depends, among other things, on the level of the voltage of the quenching capacitor at the beginning of the commutation. The higher the voltage, the smaller it can be the required quenching capacitor can be selected. It is therefore preferred to connect the quenching capacitor to the DC voltage source provided to charge the given operating voltage.

Bei solchen Schaltungen hat man indessen festgestellt, daß beim Kointnutieren ein Teil der Thyristoren zerstört wird. Auch eine bekannte RC-BeschaItupg der Thyristoren zur Verhütung vonIn such circuits, however, it has been found that the Cointnutating some of the thyristors will be destroyed. Also one well-known RC-BeschaItupg the thyristors for the prevention of

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Überspannungen konnte den Ausfall eines gewissen Prozentsatzes eines bestimmten Thyristorentyps nicht verhindern. Erst eine wesentliche Vergrößerung der Kristallfläche des Thyristors erbracht bei gleicher Leistung des Thyristors in Durchlaßrichtung ein merkliches Zurückgehen der Ausfallquote.Surges could cause the failure of a certain percentage of a certain type of thyristor cannot be prevented. Only a substantial increase in the crystal area of the thyristor was achieved with the same power of the thyristor in the forward direction noticeable decline in the failure rate.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung zum Löschen eines Thyristors mittels eines Löschkondensators dahingehend zu verbessern, daß beim Kommutieren von Thyristoren, die mit maximaler Ausnutzung ihrer Leistung in Durchlaßrichtung betrieben werden, eine Zerstörung verhindert wird, oder anders gesagt, Thyristoren, die eine ihrer DurchgangsIeistung entsprechenden Kristallfläche aufweisen, so zu beschälten, daß eine Zerstörung während des Kommutierungsvorganges mit Sicherheit ausgeschlossen wird.The invention is therefore based on the object of providing a circuit for erasing a thyristor by means of an erasing capacitor to the effect that when commutating thyristors, the maximum utilization of their power in the forward direction be operated, a destruction is prevented, or, in other words, thyristors that have a corresponding throughput Have crystal surface to peel so that a Destruction during the commutation process is excluded with certainty.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Kathoden-Anoden-Strecke des Thyristors mit einer Diode überbrückt ist.This object is achieved according to the invention in that the Cathode-anode path of the thyristor is bridged with a diode.

Auf diese Weise wird erreicht, daß die während des Kommutierungsvorgangs an dem Thyristor in Sperrichtung liegende Spannung sehr gering ist, wodurch die im Thyristor entstehende Verlustleistung wesentlich vermindert wird und somit die verminderte Verlustleistung nicht mehr zu einer die Kristallstruktur des Thyristors zerstörenden Temperaturerhöhung führen kann. Da weiterhin die Freiwerdezeit des Thyristors von der beim Kotrrnutieren im Halbleiterkristall auftretenden Temperatur abhängig ist, wird mit der Herabsetzung der Verlustleistung auch der Bereich der Änderung der Freiwerdezeit während der Kommutierungsphase wesentlich eingeengt. Die Grübe der Freiwerdezeit bestimmt die SchonzeitIn this way it is achieved that the during the commutation process The reverse voltage across the thyristor is very low, which reduces the power dissipation in the thyristor is significantly reduced and thus the reduced power loss no longer leads to the crystal structure of the Thyristor can lead to a destructive increase in temperature. Since the release time of the thyristor continues to differ from that of the Kotrrnutieren the temperature occurring in the semiconductor crystal is dependent, with the reduction of the power loss, the range of the Change in the release time during the commutation phase is significantly restricted. The pit of the free time determines the closed season

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dus Thyristorlöschkroises und nach der Schonzeit des Thyristorlöschkreises ist der Kapazitätswert des Löschkondensators zu wählen. Da infolge der geringen Verlustleistung und der damit verbundenen nur noch geringfügigen Temperaturerhöhung die Freiwerdezeit des Thyristors nahezu konstant bleibt, kann die Schonzeit des Thyristorlöschkreises wesentlich kleiner gewählt werden und damit verringert sich auch die Größe des Löschkondensators.dus thyristor quenching circuit and, after the closed season, the thyristor quenching circuit the capacitance value of the quenching capacitor is to be selected. As a result of the low power dissipation and the associated only a slight increase in temperature, the release time of the thyristor remains almost constant, the protection time of the thyristor quenching circuit can can be chosen to be much smaller and thus the size of the quenching capacitor is also reduced.

Eine besonders optimale Auslegung des Löschkreises erhält man, wenn man eine Diode vorsieht, deren Durchlaßspannung höchstens so groß ist, daß die beim Kommutieren des Thyristors entstehende Thyristorverlustleistung eine maximale Temperaturleistung hervorrufen kann, bei welcher die Freiwerdezeit des Thyristors mit Sicherheit kleiner bleibt als die Schonzeit des Thyristorlöschkreises .A particularly optimal design of the extinguishing circuit is obtained if a diode is provided, its forward voltage is at most is so large that the resulting when the thyristor commutates Thyristor power loss can cause a maximum temperature power at which the release time of the thyristor remains with certainty smaller than the closed time of the thyristor quenching circuit.

Besonders vorteilhaft kann man diese Löschschaltung des Thyristors in Elektronenblitzgeräten einsetzen, da man hier bestrebt ist, zu möglichst kleinen Baueinheiten zu gelangen, also insbesondere Löschkondensator von kleinen Kapazitätswerten zu verwenden. Die erfindungsgemäße Schaltanordnung gestattet dies in besonderem Maße, wenn man berückxichtigt, daß beispielsweise bei einer Betriebsspannung eines Elektronenblitzgerätes von 36o Volt bei Überbrückung des Thyristors mit einer Diode, deren Durchlaßspannung ca. 4 bis 6 Volt beträgt, der Kapazitätswert des Löschkondensators gegenüber einer Schaltanordnung ohne Diode um mehr als die Hälfte verkleinert werden kann. Weiterhin könneri aus den vorstehend genannten Gründen Thyristorlöschkreise mit kleineren Schonzeiten als bisher "eingesetzt werden, so daß sich die Blitzfolgezeiten verkürzen lassen.This quenching circuit of the thyristor can be particularly advantageous use in electronic flash units, as the aim here is to achieve the smallest possible structural units, i.e. in particular to use quenching capacitors of small capacitance values. The switching arrangement according to the invention allows this in particular if one takes into account that, for example, with an operating voltage of an electronic flash device of 36o volts when bridging the thyristor with a diode, the forward voltage of which is approx. 4 to 6 volts, the capacitance value of the Quenching capacitor can be reduced by more than half compared to a switching arrangement without a diode. Furthermore, you can for the reasons mentioned above, thyristor quenching circuits with smaller closed periods than before "are used, so that shorten the recycle times.

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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt. Es zeigenIn the drawing is an embodiment of the invention Circuit shown. Show it

Figur 1 eine Prinzipsskizze der erfindungsgemäßen Schaltanordnung undFigure 1 is a schematic diagram of the switching arrangement according to the invention and

Figur 2 eine praktische Verwirklichung des Erfindungsgedankens in einem Elektronenblitzgerät mit einer:« fotoelektrisch gesteuerten Blitzbegrenzungseinrichtung. Figure 2 shows a practical implementation of the inventive concept in an electronic flash device one: «photoelectrically controlled lightning limiting device.

In Figur 1 ist eine beliebige Last Io1 über einen Thyristor Io2 mit einer Gleichspannungsquelle Io3 verbunden. Das Steuergitter des Thyristors wird von einer Steuereinrichtung Io4 angesteuert, die es gestattet, den Thyristor zu einem beliebigen Zeitpunkt durchzuzünden. Parallel zum Thyristor ist ein Löschkondensator Io5 anschaltbar, der durch geläufige Maßnahmen auf die in der Zeichnung dargestellte Polarität aufladbar ist. Ein Schalter Io6, der häufig durch einen zweiten Hilfsthyristor verwirklicht wird, legt beim Schließen die positive Platte des Kondensators an die Kathode des Thyristors Io2. Parallel zur Kathoden-Anoden-Strecke des Thyristors Io2 ist eine Diode Io7 gelegt. Die Diode weist eine geringe Durchlaßspannung auf.In Figure 1, any load Io1 is through a thyristor Io2 connected to a DC voltage source Io3. The control grid of the thyristor is controlled by a control device Io4 controlled, which allows the thyristor to be ignited at any time. Parallel to Thyristor, a quenching capacitor Io5 can be switched on, which by means of common measures to the one shown in the drawing Polarity is chargeable. A switch Io6, often implemented by a second auxiliary thyristor is, places the positive plate of the capacitor when it closes to the cathode of the thyristor Io2. A diode is parallel to the cathode-anode path of the thyristor Io2 Io7 placed. The diode has a low forward voltage.

Beim Schließen des Schalters Io6 entlädt sich der Kondensator Io5 über die Diode Io7. Der Löschkondensator übernimmt während der Komtnutierungsphase den Laststrom des Thyristors, so daß der Thyristorstrom unter den Wert seines Haltestromes sinkt, und der Thyristor nach Überschrei-When the switch Io6 closes, the capacitor discharges Io5 through the diode Io7. The quenching capacitor takes over during the Komtnutierungsphase the load current of the thyristor, so that the thyristor current below the value of its holding current drops, and the thyristor after exceeding

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ten der Freiwerdezeit sperrt. Die beim Entladen bzw. Umladen des Kondensators Io5 an der Diode Io7 abfallenden Spannung liegt in Richtung Kathode/Anode an dem Thyristor Io2 und stellt während der Schonzeit eine negative Anodenspannung an dem·- Thyristor sicher, so daß diethe free time. The one when unloading or reloading of the capacitor Io5 at the diode Io7 is in the direction of the cathode / anode on the thyristor Io2 and ensures a negative anode voltage at the thyristor during the closed season, so that the

der Sperrschicht des Ladungsträger in Thyristor während der Freiwerdezeit vollständig ausgeräumt werden und der Thyristor nach Umladen des Kondensators Io5 und bei der damit verbundenen Wiederkehr der vollen Anodenspannung sicher sperrt. Die in der Sperrschicht des Thyristors umgesetzte Verlustleistung während des Kommutierens ist wegen der kleinen in Sperrichtung liegenden Spannung von wenigen Volt sehr gering und führt zu keiner die Sperrschichtstruktur zerstörenden Temperaturerhöhung.the barrier layer of the charge carrier in the thyristor during the release time be completely emptied and the thyristor after reloading the capacitor Io5 and the associated Recovery of the full anode voltage safely blocks. the in the junction of the thyristor converted power dissipation during commutation is due to the small The reverse voltage of a few volts is very low and does not result in the barrier structure destructive increase in temperature.

Figur 2 zeigt die praktische Anwendung der erfindungsgemäßen Thyristorlöschschaltung in einem Elektronenblitzgerät mit fotoelektrisch gesteuerter Blitzbegrenzungseinrichtung. FIG. 2 shows the practical application of the thyristor extinguishing circuit according to the invention in an electronic flash device with photoelectrically controlled flash limiting device.

Der über einen Gleichstromwandler aufladbare Speicherkondensator 1 liegt in Reihe mit einer Blitzröhre 2 und einem die Blitzröhrenentladung steuernden Thyristor 3, dem ein Widerstand 4 parallelgeschaltet ist. Die Blitzröhre 2 wird durch eine Zündeinrichtung 5, die beispielsweise durch Schließen der bekannten Synchronkontaktfe an der Kamera in Tätigkeit gesetzt wird, gezündet. Parallel zur Röhre 2 liegt die Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Löschkondensators 7. Zwischen dem Verbindungspunkt von Widerstand 6 und Löschkondensator 7 und der Kathode des Thyristors 3 ist die Reihenschaltung einesThe storage capacitor 1, which can be charged via a direct current converter, is in series with a flash tube 2 and a thyristor 3 which controls the discharge of the flash tube and to which a resistor 4 is connected in parallel. The flash tube 2 is by an ignition device 5, for example by closing the known Synchronkontaktfe is activated on the camera. A resistor is connected in series parallel to tube 2 and a quenching capacitor 7. Between the connection point of resistor 6 and quenching capacitor 7 and the The cathode of the thyristor 3 is the series connection of one

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weiteren Kondensators 8 und zweier Widerstände 9 und Io angeschlossen, wobei der Widerstand Io parallel zur Zündstrecke des Thyristors liegt. Parallel zu dieser Reihenschaltung aus Kondensator 8 und den Widerständen 9 und ist eine Induktivität 11 und ein Lösch thyristor 12 in Serie geschaltet. Der Löschthyristor wird in bekannter Weise von einer fotoelektrisch arbeitenden Belichtungsmeßeinrichtung 13 angesteuert, die das von der Blitzröhre ausgestrahlte und vom Aufnahmeobjekt reflektierte Licht mittels eines fotoelektrischen Wandlers mißt, integriert und bei Erreichen eines bestimmten Sollwertes in Steuersignal an das Gitter des Löschthyristors 12 abgibt. Dem Thyristor 3 ist eine Diode 14 parallelgeschaltet, und zwar-, in der Weise, daß die Durchlaßrichtung der Diode in Sperr·- richtung des Thyristors, also in Kathoden/Anodenrichtung liegt. Bei einem Vergleich von Figur 1 und 2 ergeben sich folgende entsprechende Bauteile:another capacitor 8 and two resistors 9 and Io connected, the resistor Io being parallel to the firing path of the thyristor. Parallel to this series connection from capacitor 8 and resistors 9 and is an inductor 11 and a quenching thyristor 12 in Switched in series. The erase thyristor is in a known manner by a photoelectrically operating exposure metering device 13 that controls the light emitted by the flash tube and reflected by the subject measures by means of a photoelectric converter, integrated and, when a certain setpoint is reached, in a control signal to the grid of the quenching thyristor 12 emits. A diode 14 is connected in parallel to the thyristor 3, namely-, in such a way that the forward direction of the diode is in the reverse direction of the thyristor, i.e. in the cathode / anode direction lies. When comparing Figures 1 and 2, the following corresponding components result:

Löschkondensator Io5 entspricht Kondensator 7, Thyristor Io2 entspricht Thyristor 3, Schalter Io6 entspricht Löschthyristor 12, Diode Io7 entspricht Diode 14.Quenching capacitor Io5 corresponds to capacitor 7, thyristor Io2 corresponds to thyristor 3, switch Io6 corresponds to quenching thyristor 12, diode Io7 corresponds to diode 14.

Die Wirkungsweise der in Figur 2 dargestellten Schaltung eines Elektronenblitzgerätes ist wie folgt:The mode of operation of the circuit shown in FIG of an electronic flash unit is as follows:

Zunächst ist der Speicherkondensator 1 auf Betriebsspannung aufgeladen. Mit dem Speicherkondensator laden sich der Löschkondensator 7 und der Kondensator 8 über den Widerstand 6 ebenfalls auf Betriebsspannung auf. An der Elektronenblitzröhre 2 liegt die volle Betriebsspannung, während Anode und Kathode des Thyristors 3 auf gleichem Potential liegen.First, the storage capacitor 1 is charged to operating voltage. With the storage capacitor, the Quenching capacitor 7 and the capacitor 8 via the resistor 6 also on operating voltage. On the electronic flash tube 2 is the full operating voltage, while the anode and cathode of the thyristor 3 on the same Potential.

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Durch Betätigen der Zündeinrichtung 5 wird ein Triggerimpuls erzeugt, der die Entladungsstrecke der Blitzröhre ionisiert und dadurch die Blitzröhre zum Zünden bringt. Beim Zünden der Blitzröhre steigt das Potential an der Anode des Thyristors 3 bzw.- an der Kathode der Blitzröhre 2 schlagartig an. Durch diesen schnellen Potentialanstleg wird über den Kondensator 7 und den Kondensator 8 sowie der aus den Widerständen 9 und Io bestehenden Spanmmgsteilerschaltung ein positiver Impuls auf das Steuergitter des Thyristors 3 gegeben. Der Thyristor zündet, womit der volle Blitzstrom durch die Blitzröhre 2 fließt, so daß nunmehr nahezu die volle Betriebsspannung des Speicherkondensators 1 an der Blitzröhre 2 liegt. Die Blitzröhre gibt somit einen Blitz bestimmter Lichtintensität ab.By actuating the ignition device 5, a trigger pulse is generated which is the discharge path of the flash tube ionized and thereby causes the flash tube to ignite. When the flash tube is ignited, the potential at the increases Anode of the thyristor 3 or - at the cathode of the flash tube 2 abruptly. This rapid potential application is via the capacitor 7 and the capacitor 8 as well the voltage divider circuit consisting of the resistors 9 and Io a positive pulse is given to the control grid of the thyristor 3. The thyristor ignites, with which the full lightning current flows through the flash tube 2, so that now almost the full operating voltage of the storage capacitor 1 is on the flash tube 2. The flash tube thus emits a flash of a certain light intensity.

Das von der Blitzröhre 2 ausgesandte Licht wird vom Aufnahmeobjekt reflektiert und gelangt zu dem lichtelektrischer Wandler der BeiichtungsmeBeinrichtung 13. Wird der für die richtige Belichtung erforderliche Wert der Lichtmenge durch die Belichtungsmeßeinrichtung 13 festgestellt, so gibt diese einen Zündimpuls an den Löschthyristor 12, der somit leitend wird. Der nahezu auf Betriebsspannung aufgeladene Kondensator 7 entlädt sich über die Induktivität 11, der Diode 14 bzw. teilweise über den Thyristor 12 infolge des geringen Widerstandes im Löschkreis sehr schnell und bewirkt, daß der durch den Thyristor fließende Entladungsstrom unter den Haltestrom des Thyristors sinkt, der Thyristor sperrt damit, womit der Entladungsvorgang des Speicherkondensators 1 beendet ist. Wie bereits zu Figur 1 beschrieben, liegt infolge desThe light emitted from the flash tube 2 light is reflected by the subject and reaches the photoelectric converter of the BeiichtungsmeBeinrichtung 13. If the space required for the proper exposure value of the amount of light detected by the exposure measuring 13, so this is a firing pulse to the thyristor 12, the thus-conductive will. The almost charged to the operating voltage capacitor 7 discharges through the inductor 11, the diode 14 and sometimes very quickly and caused via the thyristor 12 as a result of the low resistance in the turn-off circuit, that the current flowing through the thyristor discharge current falls below the holding current of the thyristor The thyristor blocks, with which the discharge process of the storage capacitor 1 is ended. As already described for Figure 1, is due to the

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Spannungsabfalles an der Diode während der Schonzeit des Thyristorlöschkreises eine negative Spannung in Sperrichtung des Thyristors, so daß innerhalb der Freiwerdezeit des Thyristors die Ladungsträger in der Sperrschicht ausgeräumt werden und der Thyristor bei Wiederkehr der Anoden-Kathodenspannung mit Sicherheit sperrt.Voltage drop across the diode during the closed season of the Thyristor quenching circuit a negative voltage in the reverse direction of the thyristor, so that within the free time of the thyristor, the charge carriers in the junction are eliminated and the thyristor when the Anode-cathode voltage locks with safety.

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Claims

ROLLEI -WERKE July 31, 1973

Franke & Heidecke
Braunschweig

A 937

Claims

/ 1st output circuit for erasing a thyristor with one over the cathode-anode path of the thyristor can be discharged Capacitor, characterized in that the cathode

^B Q.o2; lo3) '(Io7; 14)

The anode path of the thyristor / with a diode / is bridged.

2. Circuit according to claim 1, characterized by a diode (Io3; 14) with a forward voltage which is at most is so great that the thyristor power loss resulting from commutation of the thyristor (Io2; 3) has a maximum Can cause temperature at which the release time of the thyristor remains with certainty shorter than the closed time of the thyristor quenching circuit (Io5; lo6; Io3; lo2; 7; 11; 12; 3; 14).

3. A circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the thyristor (3) is switched on in the Blitzentlad'ekreis of an electronic flash device consisting of storage capacitor (1) and flash tube (2).

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