DE2459016A1

DE2459016A1 - Schaltung zum zuenden von zwei oder mehreren in reihe liegenden bidirektionalen halbleiterelementen

Info

Publication number: DE2459016A1
Application number: DE19742459016
Authority: DE
Inventors: Gerhard Brieske
Original assignee: BAUM ELEKTROPHYSIK GmbH
Current assignee: BAUM ELEKTROPHYSIK GmbH
Priority date: 1974-12-13
Filing date: 1974-12-13
Publication date: 1976-06-16

Description

Schaltung zum Zünden von zwei oder mehreren in Reihe liegenden bidirektionalenllalbleiterelementen Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung zum Zünden von bidirektionalen Halhleiterelementen, die in Reihe geschaltet ene Wechselspannung im Voliperiodenbetrieb schalten.
Es ist bereits vorgeschlagen worden, einen Triggerimpuls zum Zünden von Halbleiterelementen dadurch zu erzeuen, daß am erdseities;en Ende eines Spannungsteilers, der an einer Wechselspanntlng liegt, beim Nulldurchgang der l-Jechselspannung mit Hilfe eines z.B. aus einer Lichtdiode oder einem Fototransistor bestehenden Fotokopplers ein Trigerimpuls erzeugt wird. Je nach dem Anstieg des Stromes über der Zeit, den dus zu zündende Halbleiterelement führt, bedarf das Halbleiterelement zur Zündung eines kürzeren oder längeren Zeitimpulses, der um so länger sein muß, je langsamer der geführte Strom ansteigt, bzw. je kleiner die Last ist. In diesen Fällen reichen die von den herkömmlichen Zündschaltungen abgegebenen Zündimpulse häufig nicht aus.
Die vorliegende Erfindung hat -die Aufgabe, eine Schaltung zum Zünden von zwei oder mehreren in Reihe liegenden Halbleiterelementen anzugeben, die unter allen Betriebsbedingungen eine sichere Durchzündung der Halbleiterelemente ermöglicht. Dabei werden unter Halbleiterelementen im folgenden sowohl Triacs verstanden als auch antiparallel geschaltete Thyristoren. Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist eine Schaltung zum Zünden von zwei oder mehreren in Reihe liegenden, im Vollperiodenbetrieb eine Last periodisch an einer Wechselspannungsquelle liegenden bidirektionalen Halbleiterelementen, bei der über einen an der Wechselspannung liegenden Spannungsteiler beim Nulldurchgang der Wechselspannung mit Hilfe eines, z.B.
aus einer Lichtdiode und einem Fototransistor bestehenden Fotokopplers ein Triggerimpuls erzeugt wird.
Die Erfindung wird nun darin gesehen, daß der Triggerimpuls als Eingangs signal einem aus einer Itilfs-Gleichspannungsquelle gespeisten monostabilen Zeitkreis zugeführt wird, der einer der Anzahl der Halbleiterelemente entsprechenden Anzahl weiterer in Reihe geschalteter Fotokoppler ein Zündsignal solcher Intensität und Dauer zuführt, daß die Halbleiterelemente in einer Halbwelle der Wechselspannung sicher gezündet werden und daß die zum Zünden der Halbleiterelemente aus der genannten Gleichspannungsquelle mittels eines Gleichspannungswandlers erzeugt wird.
Der wesentliche Vorteil der vorliegenden Erfindung ist darin zu sehen, daß die Länge und die Intensität der Zündimpulse so eingestellt werden können, daß auch unter wechselnden Lastbedingungen ein sicheres Zünden der bidirektionalen Halbeleiterelemente gewährleistet ist. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, daß durch die Verwendung eines Fotokopplers einerseits und einer Mehrzahl von Fotokopplern andererseits und dadurch, daß zwischen diesen beiden Gruppen die Schaltelemente zur Einstellung von Intensität und Dauer der Zündimpulse angeordnet sind.gerade diese Schaltelemente galvanisch von der Hochspannung her getrennt sind.
Dieser letztgenannte Vorteil kommt insbesondere dann zum Tragen, wenn die zu schaltende Wechselspannung sehr niederfrequent ist1 wie es geXgentlich im Bahnbetrieb vorkommt, und eine galvanische Trennung über Transformatoren gemacht werden müßte, die unter diesen Bedingungen besonders groß und unhandlich ausfallen.
Da Einsatzpunkt und Laufdauer des Multivibrators, die Intensität und Laufdauer des Zündsignals bestimmen, weitgehend abhängig sind von der Stabilität der Gleichspanrnrngsquelle, ist es unter Bedingungen, bei denen die Gleichspannungsquelle nur mit großem Aufwand stabil gehalten werden kann, von besonderem Vorteil, wenn in Weiterbildung der Erfindung die Hilfs-Gleichspannung dem Zeitkreis, also dem BIultivibrator, über einen spannungsstabilisierenden Regelkreis zugeführt wird.
In Weiterbildung der Erfindung ist es auch möglich, mit dem aus dem Stand der Technik bekannten Fotokoppler mehrere monostabile Zeitkreise nach der Erfindung anzusteuern. Es wird auf diese Art ermöglicht, mehrere in ihren elektrischen Daten unterschiedlichen Lasten aus ein- und demselben Wechselspannungsnetz sicher zu speisen, wobei die verschiedenen monostabilen Zeitkreise in der erforderlichen Impulsintensität und Impulslänge an die unterschiedlichen elektrischen Daten der verschiedenen Lasten angepaßt werden könne Ebenso ist es mit dieser Weiterbildung möglich, auch verschiedene Zeitkreise mit gleichen Lasten zu unterschiedlichen Zeiten ein- und auszuschalten, beispielsweise bei einer Bahnbeheizung eine Reihe von Heizkörpern als Grundlast über den einen Zeitkreis und / oder eine Reihe von weiteren Heizkö-rpern als Zusatzlast über den anderen Zeitkreis einzuschalten.
Die Figur zeigt in zum Teil schematischer Darstellung ein Ausführungs beispiel einer Schaltung nach der Lehre der Erfindung. Mit 1 ist dabei die aus dem Stand der Technik bekannte Schaltung bezeichnet, bei der im Ausführungsbeispiel an der Erdseite eines an der Wechselspannung liegenden Spannungsteilers beim Null-Durchgang der Wechselspannung mit Hilfe eines z.B. aus einer Lichtdiode und einem Fototransistor bestehenden Fotokopplers 2 ein Triggerimpuls erzeugt wird. Dieser Triggerimpuls wird als Eingangssignal einem aus einer Gleichspannungsquelle 3 über einen Regelkreis 4 gespeisten monostabilen Zeitkreis 5 zugeführt. Diesermonostabile Zeitkreis 5 ist nach Intensität und Laufdauer einstellbar. Er erzeugt ein Zündsignal, das zwei weiteren in Reihe geschalteten Fotokopplern 6 und 7 zugeführt wird. Die Fotokoppler 6 und 7 geben ein auslösendes Signal auf die Zündgruppen 8 und 9, die ihrerseits die antiparallel geschalteten Thyristoren 10 und Ii durchzünden.
Die zur Zündung erforderliche Energie wird den Zündgruppen 8 und 9 über einen aus der Gleichspannungsquelle 3 gespeisten Wandler 12 zugeführt, an dessen Ausgangsseite die Primärwicklung 13 eines Übertragungstransformators angeschlossen ist, dessen Sekundärwicklungen 14 und 15 die Zündgruppen 8 und 9 speisen. Parallel zur galvanischen Trennung durch die Fotokoppler 6 und 7 bezüglich des Impulses mit hier also auch die galvanische Trennung bezüglich der Zuführung der Zündenergie durch den Transformator gewährleitstet.

Claims

Patentansprüche

t 1. Schaltung zum Zünden von zwei oder mehreren in Reihe liegenden, im Vollperiodenbetrieb eine Last periodisch an eine Wechselspannungsquelle legenden bi-direktionalen Halbleiterelementen, bei der über einen an der Wechselspannung liegenden Spannungsteiler beim Null durchgang der Wechselspannung mit Hilfe eines, z.B. aus einer Lichtdiode und einem Fototransistor bestehenden Fotokopplers ein Triggerimpuls erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Triggerimpuls als Eingangssignal einem aus einer Hilfsgleichspannungsquelle (3) gespeisten monostabilen Zeitkreis (5) zugeführt wird, der einer der Anzahl der Halbleiterelemente (10, 11) entsprechenden Anzahl weiterer in Reihe geschalteter Fotokoppler (6, 7) ein Zündsignal solcher Intensität und Dauer zuführt, daß die Halbleitenlemente (10, ii) in einer Halbwelle der Wechselspannung sicher gezündet werden und daß die zum Zünden der Halbleiterelemente (io, li) erforderliche Zündspannung für jedes Halbleiterelement (10, 11) aus der genannten Gleichspannungsquelle (3) mittels eines Gleichspannungswandlers (12) erzeugt wird.
2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hilfsgleichspannung dem Zeitkreis über einen spannungsstabilisierenden Regelkreis (4) zugeführt wird.
3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gffs nach Verstärkung der aus dem Fotokoppler (2) entnommene Triggerimpuls mehreren monostabilen Zeitkreisen zugeführt wird, die die Wechselspannung an Lasten mit unterschiedlichem Stromverlauf bzw. unterschiedlichen Einschaltphasentlegen.

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