DE2506894B2 - Wechselstromlastschaltanordnung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anschalten einer Last an eine Wechselstromquelle mit einem Thyristor-Lastschaltelement und einem Lichtkoppelelement zum Schalten des Thyristors, das ein lichtaussendendes Element und ein lichtempfindliches Schaltelement aufweist, das an die Steuerelektrode des Thyristors angeschlossen ist, um diese einzuschalten, wenn das lichtaussendende Element mit einem Steuersignal betätigt wird.

Bei einer bekannten derartigen Wechselstromlastschaltanordnung (US-PS 35 10 750) liegt parallel zum Steuerkreis des Thyristors ein Transistors, wobei jedoch durch den Transistor fließender Strom nicht zum Durchschalten des Thyristors verwendet wird, und ein Kondensator dient zum Glätten der gleichgerichteten Ausgangsspannung einer Diode, der zwischen Emitter und Kollektor des Transistors über Widerstände S geschaltet ist.

Bekannt ist weiter ein Gatter zur Verarbeitung von als Strahlung vorliegenden Eingangssignalen nach einer logischen Funktion (DT-AS 10 79 113), die durch eine Kombination von lichtempfindlichen Signalempfängern

ίο und ohmschen Widerständen im elektrischen Speisekreis einer Strahlungsquelle dargestellt ist, die ihrerseits einen lichtempfindlichen Schaltwiderstand im Verbraucherkreis steuert.
Typischerweise enthält eine Wechselstromlastschalt-

anordnung der eingangs erwähnten Art, die einen Schaltstrom erzeugt, ein ohmsches Spannungsteilernetzwerk. Der Schaltstrom wird über ein lichtempfindliches Niederspannungsschaltelement wie z. B. einen Phototransistor im Phototransistor geliefert. Das ohmsche Spannungsteilernetzwerk liegt zwischen der Anode und der Kathode des gesteuerten Gleichrichters. Dieses Netzwerk teilt die hohe, über dem Gleichrichter erscheinende Spitzenspannung auf einen Wert unterhalb des Durchbruchswertes des Schaltelementes im Photokoppler. Wird der Photokoppler betätigt, um den Durchbruchspunkt des Schaltelementes zu senken, schaltet der gesteuerte Gleichrichter und verbindet die Last bei denjenigen Phasenwinkel der Spannung über dem Gleichrichter mit der Wechselstromquelle, bei der das Schaltelement durchbricht und dem Gleichrichter einen ausreichenden Schaltstrom liefert. Hierbei erweist sich jedoch als nachteilig, daß bei Einsetzen einer minimalen Phasensteuerung zwecks Erzielung einer maximalen Leistung an der Last sowie geringster HF-Störungen in den Widerständen des Spannungsteilernetzwerkes notwendigerweise eine erhebliche Leistung verbraucht wird. Wird eine stärkere Phasensteuerung eingesetzt, um diesen Leistungsverlust zu verringern, steht ein geringerer Anteil der verfügbaren Eingangsspannung über der Last und steigen die erzeugten HF-Störungen an.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Anordnung zum Anschalten einer Last an eine Wechselstromquelle gemäß der eingangs erwähnten Art derart zu gestalten, daß beim Zuführen der maximal verfügbaren Leistung zur Last HF-Störungen und Verlustleistung so gering wie möglich gehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß in der Reihe zum lichtempfindlichen Schaltelement ein Kondensator liegt, der einen Schaltstrom durch das lichtempfindliche Element hindurch zur Steuerelektrode des Thyristors liefert, der der Lastspannung über der Last phasenmäßig zwecks Lieferung eines maximalen Schaltstroms nahe dem Nulldurchgang voreilt, und daß eine Zenerdiode vorgesehen ist, die an den Verbindungspunkt des lichtempfindlichen Elementes und des Kondensators angeschlossen ist, um die Höhe der Spannung über dem lichtempfindlichen Schaltelement, die infolge des Stroms aus dem Kondensator entsteht, zu begrenzen, wenn zum ersten Mal Spannung an die Lastschaltanordnung gelegt wird und um ein Einschalten des Thyristors nur beim Durchschalten des lichtempfindlichen Schaltelementes infolge einer Betätigung des lichtaussendenden Elementes zu ermöglichen.

Vorteilhafterweise sind das lichtaussendende Element eine Leuchtdiode und das lichtempfindliche Schaltelement ein Phototransistor.
Weiterhin zeichnet sich die WS-Lastschaltanordnung

durch einen zweiten Kondensator zwischen dem Emitter und der Basis des Phototransistors aus, der ein Schalten des Thyristors bei erstmaligem Anlegen der Spannungen an die Lastschaltanordnung unterdrückt, inaem er ein Verstarken des Verschiebungsstromes verhindert, der vom Kollektor zur Basis de:· Phototransistors fließt.

Ferner kann eine Steuerschaltung vorgesehen sein, die an die lichtaussendende Einrichtung angeschlossen ist und ein Gleichspannungssignal als Steuersignal ?.ur Betätigung der lichtaussendenden Einrichtung liefert.

Die Verwendung einer Leuchtdiode wird bevorzugt, da sie schneller anspricht und eine geringere Verlustleistung aufweist als andere leuchtende Elemente wie z. B. Lampen. Anstelle eines Phototransistors kann als lichtempfindliches Element ein Photothyristor oder eine Photodiode verwendet werden.

Mit der erfindungsgemäßen Wechselstromlastschaltanordnung ist in vorteilhafter Weise ein Arbeiten ansprechend auf ein logisches Signal derart möglich, daß ein Schaltstrom gebildet wird, der einen maximalen Pegel nahe dem Nullübergang für die Last der Anordnung aufweist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der Figur der Zeichnung in der ein Stromlauf einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen WS-Lastschaltanordnung dargestellt ist.

In einer Gleichrichterbrücke 12 liegt, ein gesteuerter Si-Gleichrichter 10, der eine Last 14 an eine WS-Quelle 16 legt, wenn er infolge der Betätigung einer Leuchtdiode 18 in einem Lichtkoppler 20 eingeschaltet wird. Wird die Leuchtdiode 18 betätigt, kann der im Lichtkoppler 20 enthaltene Phototransistor 22 einen Schaltstrom zur Steuerelektrode des Si-Gleichrichters 10 führen.

Der Schaltstrom kommt aus einem Kondensator 24, der in der Lastschaltanordnung 26 enthalten ist, um einen Schaltstrom zu liefern, der der Spannung über der Last phasenmäßig voreilt, und so einen Maximalpegel-Schaltstrom nahe dem Nullübergang für die Last 14 zu liefern.

Am Kollektor des Phototransistors 22 und am Kondensator 24 liegt eine Zenerdiode 28, die die Höhe der Spannung über dem Phototransistor 22 infolge des Stromes aus dem Kondensator 24 begrenzt, wenn zum ersten Mal Spannung an die Schaltung 26 gelegt wird.

Ein Schalten des Sig-Gleichrichters 10 ist nur dann möglich, wenn der Phototransistor 22 infolge einer Betätigung der Leuchtdiode i8 durchschaltet.

Zwischen Emitter und Basis des Phototransistors 22 liegt ein Kondensator 30 der ein Schalten des

Si-Gleichrichters 10 unterdrückt, wenn an die Schaltung 26 zum ersten Mal Spannung gelegt wird, indem er eine Verstärkung des Verschiebungsstromes vom Kollektor zur Basis des Phototransistors 22 verhindert

Die Leuchtdiode 18 ist an eine Steuerschaltung 32 angeschlossen, aus der ein Niederspannungs-GS-Signal bspw. 5 V über eine Leitung 33 die Leuchtdiode 18 betätigt. Folglich kann die Last 14 an eine WS-Quelle 16 geschaltet werden, wenn die Steuerschaltung 32, die elektrisch von sowohl der Last 14 als auch der Quelle 16 getrennt ist, ein Niederspannungssignal abgibt

Die verschiedenen anderen Elemente der Lastschaltungsanordnung 26 haben folgende Funktionen. Ein Widerstand 35 und ein Kondensator 36 stellen ein Netzwerk dar, das die maximale Anstiegsgeschwindigkeit der Spannung über dem Si-Gleichrichter 10 begrenzt und damit ein unerwünschtes Durchschalten desselben bei anfänglichem Anlegen der Netzspannung und beim Schalten einer induktiven Last verhindert Eine Diode 38 verhindert, daß der Si-Gleichrichter 10 bei induktives Last unerwünscht durchschaltet

Über einen Widerstand 40 kann der Kondensator 24 sich während des letzteren Teiles jeder Halbperiode der Wechselspannung über der Last 14 teilweise aufladen, so daß der Schaltstrom zu Beginn der folgenden Halbperiode wieder zur Verfügung steht. Ein Kondensator 42 liegt an der Masse 44, damit der Si-Gleichrichter 10 nicht vom Verschiebungsstrom von der Leuchtdiode 18 zum Phototransistor 22 geschaltet wird, wenn an die Anordnung 26 zum ersten Mal Spannung gelegt wird. Ein Tiefpaß aus den Widerständen Ί6 und 47 und einem Kondensator 48 trennt ansteigende Störimpulse vom Kondensator 24 und dem Phototransistor 22 ab.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche;

1. Anordnung zum Anschalten einer Last an eine Wechselstromquelle mit einem Thyristor-Lastschaltelement und einem Lichtkoppelelement zum Schalten des Thyristors, das ein lichtaussendendes Element und ein lichtempfindliches Schaltelement aufweist, das an die Steuerelektrode des Thyristors angeschlossen ist, um diesen einzuschalten, wenn das lichtaussendende Element mit einem Steuersignal betätigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Reihe zum lichtempfindlichen Schaltelement (22) ein Kondensator (24) liegt, der einen Schaltstrom durch das lichtempfindliche Element (22) hindurch zur Steuerelektrode des Thyristors liefert, der der Lastspannung über der Last (14) phasenmäßig zwecks Lieferung eines maximalen Schaltstroms nahe dem Nullübergang voreilt, und daß eine Zenerdiode (28) vorgesehen ist, die an den Verbindungspunkt des lichtempfindlichen Elementes (22) und des Kondensators (24) angeschlossen ist, um die Höhe der Spannung über dem lichtempfindlichen Schaltelement (22), die infolge des Stroms aus dem Kondensator (24) entsteht, zu begrenzen, wenn zum ersten Mal Spannung an die Lastschaltanordnung (26) gelegt wird und um ein Einschalten des Thyristors (22) nur beim Durchschalten des lichtempfindlichen Schaltelementes (22) infolge einer Betätigung des lichtaussendenden Elementes (18) zu ermöglichen.

2. WS-Lastschaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtaussendende Element (18) eine Leuchtdiode ist.

3. WS-Lastschaltanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Schaltelement (22) ein Phototransistor ist.

4. WS-Lastschaltanordnung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen zweiten Kondensator (30) zwischen dem Emitter und der Basis des Phototransistors (22), der ein Schalten des Thyristors (10) bei erstmaligem Anlegen der Spannungen an die Lastschaltanordnung (26) unterdrückt, indem er ein Verstärken des Verschiebungsstromes verhindert, der vom Kollektor zur Basis des Phototransistors (22) fließt.

5. WS-Lastschaltanordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Steuerschaltung (32), die an die lichtaussendende Einrichtung (18) angeschlossen ist und ein Gleichspannungssignal als Steuersignal zur Betätigung der lichtaussendenden Einrichtung liefert.