DE2559564B2 - Triggerimpuls-Generator - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Triggerimpuls-Generator für die Triggerung eines Thyristors zur
kontinuierlichen Verstellung der Helligkeit einer in Reihe mit dem Thyristor an einer Wechselspannung
liegenden Lampe, mit einem Kondensator, dessen einer Anschluß über eine Triggerdiode mit der Steuerelektrode
des Thyristors und dessen anderer Anschluß mit einer anderen Elektrode des Thyristors verbunden ist
und dessen Aufladung durch einen Steuerkreis mit Hilfe einer Steuerspannung geregelt wird.
Ein derartiger Triggerimpuls-Generator ist aus der US-PS 37 15 623 bekannt.
Bei dem bekannten Triggerimpuls-Generator wird als Steuerspannung keine reine Gleichspannung, sondern
eine dem Sinusverlauf der Netzspannung entsprechende pulsierende Gleichspannung verwendet. Der Ladestrom
zur Aufladung des Kondensators hängt ausschließlich von dieser Spannung und den elektrischen Eigenschaften
des aus Ladekondensator und Ladewiderstand bestehenden Zeitgliedes ab.
Da somit der Ladestrom direkt von dem Betriebsspannungsverlauf abhängig ist, ändert sich auch der
Zündzeitpunkt mit der Betriebsspannung. Bei der bekannten Schaltungsanordnung tritt z. B. bei Betriebsspannungsverminderung
nicht nur die dem ohmschen Gesetz entsprechende Leistungsreduktion in der Last auf, sondern zusätzlich noch eine Leistungsreduktion
infolge Verminderung des Stromflußwinkels.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen mit Gleichspannung betriebenen Triggerimpuls-Generator
zu schaffen, der je nach Größe seiner Steuergleichspannung mit dem Thyristor einen synchron mit der
Netzspannung verlaufenden mehr oder weniger großen Phasenanschnittswinkel der Netzspannung erzeugt, der
aber unabhängig von deren Amplitude ist. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe bei einem Triggerimpuls-Generator
der eingangs genannten Art durch die im Kennzeichen des Hauptanspruches aufgeführten Maßnahmen
gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Die Funktionsweise des erfindungsgemäß ausgebildeten Triggerimpuls-Generators ist wie folgt:
Die Steuergleichspannung wird mit Hilfe der Gleichstromquelle in einen Konstantslrom umgewandelt,
der je nach Größe den Ladekondensator mehr oder weniger schnell auflädt. Der Zeitpunkt der
Aufladung wird durch den Synchron-lmpulsgeber
synchron mit dem Nulldurchgang der Wechselspannung festlegt
Sobald die Kcndensatorspannung eine bestimmte Größe erreicht hat, zündet die Triggerdiode und leitet
die Ladung des Ladekondensators auf einer Steuerelektrode des Thyristors. Der Zündpunki während einer
Halbwelle wird durch die analoge Steuergleichspannung gesteuert Im durchgeschalteten Zustand des
Thyristors wird das Laden des Ladekondensators durch die Gleichstromquelle und damit ein ungewolltes
nochmaliges Zünden der Triggerdiode durch den elektronischen Schalter verhindert Er entlädt den
Ladekondensator bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung und im durchgeschalteten Zustand des
Thyristors vollständig und ermöglicht einen definierten 1 ■-, und symmetrischen Zündzeitpunkt in jeder Halbperiode
der Wechselspannung.
Die Gleichstromquelle, der elektronische Schalter und der Synchron-lmpulsgeber werden vorteilhaft aus
einer integrierten Schaltung von C-MOS-Feldeffekt- 2»
transistoren gebildet, die wegen ihres hohen Eingangswiderstandes eine weitgehend leistungslose Steuerung
ermöglichen. Die Einzeltransistoren des C-MOS-Bausteines lassen sich in vorteilhafter Weise und mit
geringem Platzbedarf zu den vorstehend aufgezählten r,
Funktionsblöcken zusammenschalten. Dabei kann beispielsweise der Synchron-lmpulsgeber aus einem
Transistorpaar bestehen, dessen beide Gate-An ,chlüsse zusammengefaßt und am Abgriff einer zwischen der
Netz-Phase und der Anode des Thyristors liegenden w Spannungsteiler angeschlossen sind. Der Spannungsteiler
ist so eingestellt, daß im Nulldurchgang der Wechselspannung und im durchgeschalteten Zustand
des Thyristors die Spannung am Abgriff der Größe der halben Betriebsgleichspannung entspricht. Nur dann r>
fließt über beide Drain-Source-Strecken ein Strom, der den elektronischen Schalter durchschaltet Somit fließt
die Restladung des Ladekondensators ab und gleichzeitig wird das Aufladen des Kondensators durch die
Gleichstromquelle verhindert. Die Aufladung beginnt exakt kurz nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung.
Im gesperrten Zustand des Thyristors liegt am Spannungsteiler die Netz-Wechselspannung an. Somit
ändert sich auch ständig das Potential am Abgriff des 4r>
Spannungsteilers im Sinne der Wechselspannung und versetzt abwechselnd eine der beiden Transistoren des
komplementären Transistorpaares in den gesperrten Zustand. Der elektronische Schalter bleibt dadurch
geschlossen. Während dieser Zeit wird der Ladekon- r>n
densator durch die Gleichstromquelle entsprechend der analogen Steuergleichspannung aufgeladen.
Nachfolgend wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Der in der Zeichnung dargestellte Triggerimpuls-Ge- τ>
neraior ist Teil eines elektronischen Schaltgerätes zur kontinuierlichen Verstellung der Helligkeit von Glüh-
und Leuchtstofflampen. Er dient zur Ansteuerung des Thyristors TR, der mit dem Tiefpaß C12, Dr den
Lastkreis bildet. Der Lastkreis hat zwei Anschlußklem- w> men, die mit Ph und ·#· bezeichnet sind. An die Klemme
Ph wird die Netzphasenleitung angeschlossen, während der zwischen Klemme ·*· und Netz-Mp liegende
Verbraucher, eine Glühlampe, gedimmt und aus- und eingeschaltet werden kann. Eingangsseitig ist der br>
Triggerimpuls-Generator an einen nicht dargestellten Steuerkreis über die Anschlüsse +, — und l'St
aneeschlossen. Der Steuerkreis kann z. B. aus drei Sensoren für die Funktionen Aus-Ein, Hell-Dunkel,
einem Schmitt-Trigger, einem Speicher, einem Taktgenerator und einem Vor-Rückwärts-Zähler mit eingangsseitigem
Gatternetzwerk und einem ausgangsseitiger. Digital-Analog-Wandler bestehen. Die Steuergleichspannung
wird dem Triggerimpuls-Generator zugeführt der je nach Größe der Steuergleichspannung
einen Triggerimpuls bei mehr oder weniger großem Phasenwinkel der Netzspannung erzeugt
Zur Verwirklichung dieser Funktion besteht der Triggerimpuls-Generator aus eine Gleichstromquelle
KS, einem elektronischen Schalter NS und einem Synchron-lmpulsgeber SSsowie einem Rampengenerator
RG. Mit Ausnahme des Rampengenerators werden die übrigen Baugruppen aus einer integrierten Schaltung
mit komplementären MOS-Feldeffekttransistoren gebildet
Die Steuerspannung wird über einen Tiefpaß R2i, C8 zur Unterdrückung von Störimpulsen an das Gate
des MOS-Feldeffekttransistors T4 geleitet der zusammen
mit dem Widerstand Λ 24 die Gleichstromquelle KS bildet. Je nach Größe der Steuergleichspannung
fließt über den Widerstand R 25 ein mehr oder weniger großer Strom in den Ladekondensator C9 des
Rampengenerators, der dadurch mehr oder weniger schnell auf die Rampenspannung der Triggerdiode Dl
aufgeladen wird. Die Triggerdiode D 7 leitet bei Überschreitung der Rampenspannung die gespeicherte
Energie des Ladekondensators C9 auf die Steuerelektrode des Thyristors TR.
Im durchgeschalteten Zustand des Thyristors TR ist das Laden des Kondensators C9 durch die Gleichstromquelle
KS und damit ein ungewolltes nochmaliges Zünden der Triggerdiode Dl durch den elektronischen
Schalter NS verhindert. Der elektronische Schalter besteht aus dem Transistor T5. Er entlädt den
Kondensator C9 bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung und im durchgeschalteten Zustand des
Thyristors TR vollständig. Dadurch wird ein definierter und symmetrischer Zündzeitpunkt bei positiven und
negativen Halbwellen der Wechselspannung erreicht
Die Ansteuerung des elektronischen Schalters NS erfolgt über den Synchron-lmpulsgeber SS, der aus den
Transistoren Γ6, Tl und den Widerständen /?26 bis
R 29 gebildet wird. Die Transistoren Γ6, Tl sind als
Invertstufe mit komplementären MOS-Feldeffekttransistoren geschaltet. In Reihe mit der Invertstufe liegt der
Widerstand /?29 an Pluspotential der Betriebsgleichspannung der Steuerelektronik. Am Verknüpfungspunkt
zwischen Γ6 und /?29 ist das Gate des elektronischen Schalters NS angeschlossen. Parallel zu
den Drain-Source-Strecken der Transistoren 7"6, Tl
liegt der Gegenkopplungswiderstand R 27, wobei der Verbindungspunkt der beiden Gate-Anschlüsse von T6,
77 und des Widerstandes R 27 am Abgriff »C« eines Spannungsteilers R 26, R 28 liegt. Der Spannungsteiler
liegt einerseits an der Netz-Phase und andererseits an der Anode des Thyristors TR, der über die Funkentstördrossel
Dr mit der Last verbunden ist.
Beim Nulldurchgang der Wechselspannung und im durchgeschalteten Zustand des Thyristors liegt der
Abgriff »C« des Spannungsteilers auf einem Wert, der der Größe der halben Betriebsgleichspannung der
Steuerelektronik entspricht. In diesem Fall fließt über
die beiden Drain-Source-Strecken des Komplementärpaares T6, Tl ein Strom, der über den Widerst and R 29
einen Spannungsabfall erzeugt und den elektronischen Schalter NS in den leitenden Zustand versetzt. Weicht
die Spannung an den Thyristor-Anoden-Anschlüssen von Null ab, d. h. ist der Thyristor gesperrt, liegt an dem
Spannungsteiler /?26, /?28die Netzwechselspannung.
Dabei ändert sich auch das Potential des Abgriffs »C« im Sinne der Wechselspannung und je nach Polarität ·
werden die Transistoren Γ6, Tl wechselweise gesperrt.
Der elektronische Schalter NS bleibt geschlossen. Innerhalb dieser Zeit wird der Ladekondensator C9
von der Gleichstromquelle KS geladen, während er im durchgeschalteten Zustand des Thyristors TR und im ic
Nulldurchgang der Wechselspannung entladen wird.
Der Widerstand /?25 hat einen positiven Temperatur-Koeffizienten
(PTC-Widerstand) und bewirkt bei starken Temperaturanstiegen (Überlast) eine Verminderung
des Steuerstromes für den Rampengenerator is RG. Dadurch wird der durchgeschaltete Zustand des
Thyristors 77? verkürzt und die Verlustleistung des Laststromkreises herabgesetzt.
Die Betriebsspannung für die Steuerelektronik wird durch Gleichrichtung der Wechselspannung mit den
Dioden D 8, D 9, dem Kondensator CIO, dem Widerstand R 30 und der Zenerdiode D 10 erzeugt. Die
Gleichrichlerschaltung liegt mit Plus an der Netzphase Ph als Betriebspotential und über das RC-Glied Λ 31,
CIl an der gesteuerten Phase #·. Bei gesperrtem
Thyristor TR steht an der Reihenschaltung von der Last über /? 31, ClI und der Gleichrichterschaltung die volle
Netzwechselspannung an. Bei durchgeschaltetem Thyristor steht der durch den Triggerimpuls-Generator
bestimmte Phasenanschnittzipfel der Netzspannung als Speisespannung zur Verfügung. Über den Widerstand
R 30 und der Zenerdiode DlO wird die Betriebsspannung
stabilisiert.
Zu erwähnen bleibt noch, daß der Kondensator C12
zusammen mit der Drossel Dr einen Tiefpaß zur Funkentstörung bildet.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (8)
1. Triggerimpuls-Generator für die Triggerung eines Thyristors zur kontinuierlichen Verstellung der
Helligkeit einer in Reihe mit dem Thyristor an einer Wechselspannung liegenden Lampe, mit einem
Kondensator, dessen einer Anschluß über eine Triggerdiode mit der Steuerelektrode des Thyristors
und dessen anderer Anschluß mit einer anderen Elektrode des Thyristors verbunden ist und dessen
Aufladung durch einen Steuerkreis mit Hilfe einer Steuerspannung geregelt wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Steuerkreis eine steuerbare Gleichstromquelle (KS) zur Aufladung des
Kondensators (C9) aufweist, wobei der abgegebene Strom proportional zu der cingangsseitig an der
Gleichstromquelle anliegenden Steuergleichspannung ist, und daß die beiden Anschlüsse des
Kondensators (CS) bei durchgeschaltetem Thyristor (TR)sowie bei Nulldurchgang der Wechselspannung
durch einen elektronischen Schalter (NS) kurzgeschlossen sind.
2. Triggerimpuls-Generator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C9)
und der elektronische Schalter (NS) parallelgeschaltet sind und der Ausgang der Gleichstromquelle
(KS) ggf. über einen Widerstand (R 25) zwischen dem Kondensator und dem elektronischen Schalter
an den Kondensator (C 9) angeschlossen ist.
3. Triggerimpuls-Generator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichstromquelle
(KS) aus einem Feldeffekt-Transistor (T 4) besteht, dessen Gate-Anschluß ggf. über einen
Tiefpaß (R 23, CS) mit der von der Steuergleichspannung beaufschlagten Steuerleitung (USt) und
dessen Drain-Source-Strecke einerseits über einen Widerstand (R 24) an Betriebspotential und andererseits
ggf. über einen PTC-Widerstand (R 25) an den Kondensator (C9) angeschlossen sind.
4. Triggerimpuls-Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
elektronische Schalter (NS) aus einem Feldeffekt-Transistor (T5) besteht, dessen Drain-Source-Strekke
einerseits mit dem Betriebspotential und andererseits sowohl mit dem Verknüpfungspunkt des
Kondensators (C9) mit der Triggerdiode (Dl) als
auch mit dem Ausgang der Gleichstromquelle (KS) verbunden ist.
5. Triggerimpuls-Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Beginn der Aufladung des Kondensators (C9) synchron mit dem Nulldurchgang der Wechselspannung
durch einen Synchron-lmpulsgeber (SS) gesteuert wird.
6. Triggerimpuls-Generator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet daß der
Synchron-lmpulsgeber (SS) zwei komplementäre Feldeffekt-Transistoren (T6, T7) aufweist.
7. Triggerimpuls-Generator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit den
komplementären Feldeffekt-Transistoren ^7*6, T7)
ein Widerstand (R 29) an Betriebspotential liegt und am Verknüpfungspunkt dieses Widerstandes (R 29)
mit dem Transistor (Tb) das Gate des Feldeffekt-Transistors
(T5) des elektronischen Schalters (NS) angeschlossen ist, daß parallel zu den Drain-Source-Strecken
der komplementären Transistoren (T6, Tl) ein Widerstand (R27) geschaltet ist, dessen
einer Anschluß am Verknüpfungspunkt der Drain-Source-Strecken der beiden komplementären Transistoren
(T6, Tl) und dessen anderer Anschluß zusammen mit den beiden Gate-Anschlüssen der
komplementären Feldeffekt-Transistoren (T6, Tl)
am Mittelabgriff (C) eines Spannungsteilers (Ti 26, R2S) liegt, wobei der Spannungsteiler (R26, Ä28)
einerseits an Netzphase Ph und andererseits an der
ι ο Anode des Thyristors (TR) angeschlossen ist
8. Triggerimpuls-Generator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Mittelabgriff (C)
des Spannungsteilers (R 26, R 28) im Nulldurchgang der Wechselspannung und im durchgeschalteten
Zustand des Thyristors (TR) etwa die halbe Cetriebsgleichspannung ansteht.
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US4937702A (en) * | 1987-05-06 | 1990-06-26 | Minoru Fukumitsu | Light intensity controller using a proximity sensor |
FR2754652B1 (fr) * | 1996-10-16 | 1998-12-24 | Sgs Thomson Microelectronics | Circuit de commande au zero de tension d'un triac |
FR2797113B1 (fr) | 1999-07-28 | 2001-10-12 | St Microelectronics Sa | Circuit de commande au zero de tension d'un commutateur bidirectionnel a seuil stable |
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1975
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