DE2543348B2

DE2543348B2 - Method for controlling a triac switch

Info

Publication number: DE2543348B2
Application number: DE19752543348
Authority: DE
Inventors: Dietmar 2300 Kiel Thamm
Original assignee: Signalbau Huber-Designa 8000 Muenchen GmbH
Current assignee: Signalbau Huber-Designa 8000 Muenchen GmbH
Priority date: 1975-09-29
Filing date: 1975-09-29
Publication date: 1979-08-09
Also published as: DE2543348A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Aussteuerung eines variable ohrnsche Wechselspannungsiasten schaltenden Triac-Schalters, an den in jedem Spannungsnulldurchgang ein Zündimpuls miradestens so lange gelegt wird, bis der Haltestrom des Triac-Schalters erreicht ist.The invention relates to a method for controlling a variable AC voltage load switching triac switch, to which an ignition pulse is sent in each voltage zero crossing is placed until the holding current of the triac switch is reached.

Es ist bekannt, neben der Anschnittsteuerung bei Triacs aus Störspannungsgründen besser die sog. Nullspannungssteuerung anzuwenden. Hierbei wird der Triac bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung neu gezündet. Der Laststrom steigt von Null aus jeweils sinusförmig an und es fließen ganze Halbwellen. Kritische Stromsteilheiten entstehen nicht, ebensowenig Funkstörungen. Mit den vollen Halbwellen wird darüber hinaus das Netz gleichmäßiger belastet als mit angeschnittenen Halbwellen. Eine Steuerung der Last kann bei diesem Verfahren nur durch Ausfall ganzer Halbwellen bewirkt werden. Man spricht zum Teil von sog. Schwingungspaket- oder Vollwellensteuerung (z. El. DE-OS 19 20 916). Die Zündung des Triacs kann durch ständige Gleichstromeinspeisung oder vorteilhafter, weil weniger an Steuerenergie benötigend, durch Zündimpulse erfolgen. Dabei wird in den Triac für die Dauer von ca. 150 bis 200 μ5 der erforderliche Zündstrom zum Zeitpunkt der Nulldurchgänge der Wechselspannung eingespeist. Die kleinste noch schaltbare Leistung wird von der Dauer der Steuerimpulse und ventilabhängig vom Haltestrom des Triacs bestimmt. Nach Ablauf eines Steuerimpulses muß der Laststrom den Wert des Haltestroms überschritten haben, um geöffnet zu bleiben (»Siemens-Bauteile-Informationen« 10(1972) H. 1, SS. 1 bis 7). Der Zeitpunkt, wann der Laststrom den Haltestromwert erreicht, ist von der angeschlossenen Last abhängig. Hier liegt der Ausgangspunkt für die Erfindung. Bei variablen Glühlampenlasten nämlich, wie sie z. B. bei Signalanlagen auftreten, ist beispielsweise bei 600 W Lampenleistung der Strom und damit der Stromanstieg steiler als; beispielsweise bei 40 W. Das heißt, daß der Haltestrom bei 600 W wesentlich eher erreicht wird. Dementsprechend kann der Zündimpuls bei 600 W auch kürzer gehalten werden. Der Zündimpuls muß jedoch bei: variablen Glühlampenlasten solange gehalten werden, bis er entweder beide angenommenen Lastwerte überstreicht, wobei er z.B. für 40 W-LampenanschluE gerade ausreicht und dann für 600 W zu breit wäre oder aber, er muß als kurzer Impuls phasenverschoben eingegeben werden. Letzteres bedeutet, daß er für 600 W eher und für 40 W später gegeben werden muß und in beiden Fällen erst nach Erreichen des Haltestroms enden darf. Für eine theoretisch optimale Lösung müßte man die Lasten nach ihrer Wertigkeit abtasten und danach die Phasenverschiebung, wie angegeben durchführen. Das ist sehr aufwendig. Aufgabe der Erfindung ist es, für variable ohmsche Lasten ein Steuerverfahren für Triacs zu schaffen, das lastbezogen wenig Steuerenergie benötigt, einfach ist und mit dem die Ventile sicher und störarm geschaltet werden können.It is known that, in addition to the gate control for triacs, for reasons of interference voltage, the so-called. Apply zero voltage control. In this case, the triac is activated at every zero crossing of the alternating voltage re-ignited. The load current rises sinusoidally from zero and entire half-waves flow. There are no critical current gradients, just as there is no radio interference. With the full half-waves In addition, the network is loaded more evenly than with cut half-waves. A control of the load can only be caused by failure of entire half-waves with this method. One speaks in part of So-called. Vibration packet or full wave control (z. El. DE-OS 19 20 916). The ignition of the triac can go through constant direct current feed or more advantageous because it requires less control energy Ignition pulses take place. The required is in the triac for a period of approx. 150 to 200 μ5 Ignition current fed in at the time of the zero crossings of the alternating voltage. The smallest still switchable Power is determined by the duration of the control pulses and, depending on the valve, the holding current of the triac. After a control pulse has elapsed, the load current must exceed the value of the holding current to stay open ("Siemens Components Information" 10 (1972) H. 1, pp. 1 to 7). Point of time, when the load current reaches the holding current value depends on the connected load. Here lies the Starting point for the invention. In the case of variable incandescent lamp loads, as they are, for. B. occur in signal systems, for example at 600 W lamp power, the current and thus the increase in current is steeper than; for example at 40 W. That means that the holding current is reached much sooner at 600 W. Accordingly, the ignition pulse can also be shorter at 600 W. being held. The ignition pulse must, however, be held for: variable incandescent lamp loads, until it either covers both assumed load values, e.g. for 40 W lamp connection just enough and would then be too wide for 600 W or it must be phase-shifted as a short pulse can be entered. The latter means that it must be given earlier for 600 W and later for 40 W and in both cases may only end after the holding current has been reached. For a theoretically optimal Solution one would have to scan the loads for their value and then the phase shift, how perform specified. That is very time-consuming. The object of the invention is for variable ohmic It is easy to create a control method for triacs that requires little control energy in relation to the load and with which the valves can be switched safely and with low interference.

Diese Aufgabe wird für ein Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß jeder Zündimpuls als Zündimpulsgruppe mit einer von der kleinsten zu schaltenden Last abgeleiteten maximalen Anzahl von Einzeümpulsen ausgeführt wird.This object is achieved for a method of the type mentioned in that each ignition pulse as Ignition pulse group with a maximum number of derived from the smallest load to be switched Single pulse is executed.

In vorteilhafter Ausbildung des Verfahren¹; beträgt die Dauer der Einzelimpulse bei 50 Hz-Betrieb zweckmäßig um 15μς und die Impulsgruppenlänge überschreitet ca. 1,5 ms nicht wesentlich.In an advantageous embodiment of the method ¹ ; the duration of the individual pulses in 50 Hz operation is expediently around 15μς and the pulse group length does not significantly exceed approx. 1.5 ms.

Es ist zwar schon ein Verfahren zur Steuerung von Thyristoren bzw. antiparallel geschalteten Thyristoren bekannt geworden, bei dem den Ventilen periodisch Nadeliripuise zugeführt werden. Es handelt sich dort jedoch bei anderer Problemstellung nicht um Impulsgruppen im Sinne der Erfindung, die ausschließlich um den Nullpunkt herum angesiedelt sind und eine lastabhängige Anzahl von Einzelimpulsen aufweisen.It is a process for controlling thyristors or anti-parallel connected thyristors become known, in which the valves are periodically fed needle irrigation. It is there However, in the case of a different problem, it is not about pulse groups within the meaning of the invention that are exclusively about are located around the zero point and have a load-dependent number of individual pulses.

Die Zündung erfolgt irgendwann um den Nullpunkt herum durch einen Impuls und die weiteren Impulse bleiben für die Dauer der gesamten Durchsteuerzeit, gegebenenfalls über mehrere Halbwellen — quasi als Dauerimpuls wirkend — erhalten (DE-AS 12 30 848). Ein solches Verfahren hat somit nichts mit der Erfindung zu tun.The ignition takes place sometime around the zero point by a pulse and the other pulses remain for the duration of the entire control time, possibly over several half-waves - quasi as Permanent pulse effective - received (DE-AS 12 30 848). Such a procedure has nothing to do with the Invention to do.

An Hand der Zeichnungsfiguren wird die Erfindung im nachstehenden näher erläutert. Es zeigtThe invention is explained in more detail below with reference to the drawing figures. It shows

Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens,Fig. 1 shows a circuit arrangement for implementation the procedure,

Fi g. 2 den zeitlichen Verlauf von Netzspannung und Zündimpulsen.Fi g. 2 the timing of the mains voltage and ignition pulses.

In der F i g. 1 ist mit 1 der zu steuernde Triac-Schalter bezeichnet, der eine oder eine Gruppe von Glühlampen 2 als ohmsche Last schalten soll. Die Last wird von einem Wechselspannungsnetz gespeist, das Teil eines Drehstromnetzes mit Mittelpunktleilung M_n ist. Die Zündimpulse für den Triac-Schalter kommen über einen Zündübertrager 3 und werden von einer Impulserzeugerschaltung (Blockbilddarstellung), die aus einem Gleichrichter 4, einem Schwellwertschalter 5 und einem Impulsgenerator 6 besteht, erzeugt. Ein Und-Gatter 7 läßt die Zündimpulse des Impulsgenerators 6 zum Zündübertrager 3 durch, solange ein Tastschalter 8 (es kann auch ein elektrischer Schalter sein) eingelegt ist. Am Eingang 9 des Gleichrichters 4 liegt die in Fig. 2 unter (a) dargestellte Netzwechselspannung U an und wird als pulsierende Gleichspannung mit Spannungsnullwerten gemäß Teilfigur 2b dem Schwellwertschalter 5 zugeführt. Der Schwellwert des Schalters 5 ist als gestrichelte waagerechte Linie 10 in 2b eingetragen. Sie schneidet die Gleichspannungshalbwellen jeweils in den Punkten 11 und 12 vor und nach den Spannungsnullwerten und bestimmt Beginn und Ende der in Teilfigur 2c dargestellten Rechteckimpulse von 1,5 ms Dauer. Für die Dauer dieser Rechteckimpulse wird jeweils, der Impulsgenerator Zündeinzelimpulse abgeben, die als Rechteckimpulse nach Teilfigur 2d in Form eines Impulstelegramms 13 zusammengefaßt sind. Soll eineIn FIG. 1, 1 denotes the triac switch to be controlled, which is intended to switch one or a group of incandescent lamps 2 as an ohmic load. The load is fed by an alternating voltage network that is part of a three-phase network with a midpoint distribution M _n . The ignition pulses for the triac switch come via an ignition transformer 3 and are generated by a pulse generator circuit (block diagram), which consists of a rectifier 4, a threshold value switch 5 and a pulse generator 6. An AND gate 7 lets the ignition pulses of the pulse generator 6 through to the ignition transformer 3 as long as a push button switch 8 (it can also be an electrical switch) is inserted. The mains alternating voltage U shown in FIG. 2 under (a) is present at the input 9 of the rectifier 4 and is fed to the threshold value switch 5 as a pulsating direct voltage with zero voltage values according to FIG. 2b. The threshold value of switch 5 is entered as a dashed horizontal line 10 in FIG. 2b. It cuts the DC voltage half-waves at points 11 and 12 before and after the zero voltage values and determines the beginning and end of the square-wave pulses shown in FIG. 2c with a duration of 1.5 ms. For the duration of these square-wave pulses, the pulse generator emits individual ignition pulses, which are combined as square-wave pulses according to part 2d in the form of a pulse telegram 13. Should a

Zündung des Triac-Schalters 1 erfolgen, muß noch für das Und-Gatter 7 der Tastschalter 8 betätigt sein. Durch die Zündimpulsgruppe wird in jedem Nulldurchgang der Weckseispannung (Teilfigur 2a) der Triac-Schalter 1 durch die Einzelimpulse kurzfristig immer wieder neu gezündet, bis sich bei einer dieser Zündungen während der Zündimpulsdauer der erforderliche Haltestrom eingestellt hat Die Dauer der Einzelimpulse beträgt z.B. 15 με bei entsprechender Pause, und die Impuls gruppenlänge beläuft sich auf etwa 1,5 ms. Bei einer solchen Züniimpulsgruppe wird ggf. bei einer 600 W-Last bereits der erste Impuls der Gruppe zur Zündung genügen, bei 40 W benötigt man mehrere Impulse. Unabhängig von de" Last sucht sich somit der Triac selbst die erforderliche Impulszahl für seine Durchsteuerung. Eine noch auftretende Überzahl an Impulsen nach Durchzündung des Triacs ist durch die Begrenzung der Zündimpulsgruppe auf eine Impulszahl mit dem für die kleinstmögliche Last erforderlichen Wert (Haltestrom wird sonst nicht erreicht) unkritisch. Eine Dauerimpulsgabe ist nicht möglich, weil sonst eine Einschaltung des Triacs bei anliegendem Spannungsmaximum erfolgen könnte, was der Störungen wegen gerade vermieden werden soll. Durch die Erfindung sind Funkentstörungsmittel nicht mehr erforderlich.Ignition of the triac switch 1 must still take place for the AND gate 7 of the push button switch 8 must be operated. Due to the ignition pulse group, the Wake-up ice voltage (part 2a) of the triac switch 1 through the individual pulses again and again for a short time ignited until the required holding current is achieved during one of these ignitions during the ignition pulse duration The duration of the individual impulses is e.g. 15 με with a corresponding pause, and the impulse group length is about 1.5 ms. At a Such an ignition pulse group may be the first ignition pulse of the group with a 600 W load suffice, at 40 W you need several impulses. The triac is therefore looking for itself independently of the load even the required number of pulses for its control. A still occurring excess of impulses after the triac has been fired, the ignition pulse group is limited to a number of pulses with that for the lowest possible load required value (holding current otherwise not reached) uncritical. A continuous impulse is not possible, because otherwise a The triac could be switched on when the maximum voltage is applied, which is because of the interference just to be avoided. With the invention radio interference suppression means are no longer required.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

1 claims:

1. Method for modulating a variable ohmic switching AC voltage loads Triac switch at which an ignition pulse is at least as long in each voltage zero crossing is placed until the holding current of the triac switch is reached, characterized in that each ignition pulse as an ignition pulse group with one derived from the smallest load to be switched maximum number of single pulses is executed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the duration of the individual pulses in 50 Hz operation is around 15 \ is and the pulse group length does not significantly exceed about 1.5 ms