DE2559564C3 - Triggerimpuls-Generator - Google Patents

Triggerimpuls-Generator

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DE2559564C3
DE2559564C3 DE2559564A DE2559564A DE2559564C3 DE 2559564 C3 DE2559564 C3 DE 2559564C3 DE 2559564 A DE2559564 A DE 2559564A DE 2559564 A DE2559564 A DE 2559564A DE 2559564 C3 DE2559564 C3 DE 2559564C3
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Helmut Ing.(Grad.) 5270 Gummersbach Schmidt
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    • H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • H02M5/02—Conversion of ac power input into ac power output, e.g. for change of voltage, for change of frequency, for change of number of phases without intermediate conversion into dc
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    • H—ELECTRICITY
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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 Tsiggerdiode 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 Betriebs-
Spannungsverminderung 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 Hauptansprucnes aufgeführten Maßnahmen gelöst
«J 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 Konstantstrom 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 Kondensatorspannung eine bestimmte Größe erreicht hat, zündet die Triggerdiode und leitet die Ladung des Ladekondensators auf einer Steuerelektrode des Thyristors. Der Zündpunkt 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 und symmetrischen Zündzeitpunkt in jeder Halbperiode der Wechselspannung.
Die Gleichstromquelle, der elektronische Schalter und der Synchron-Impulsgeber werden vorteilhaft aus einer integrierten Schaltung von C-MOS-Feldeffekttransistoren gebildet, die wegen ihres hohen F.ingangswiderstandes eine weitgehend leistungslose Steuerung ermöglichen. Die Einzeltransistoren des C-MOS-Bausteines lassen sich in vorteilhafter Weise und mit geringem Platzbedarf zu den vorstehend aufgezählten Funktionsblöcken zusammenschalten. Dabei kann beispielsweise der Synchron-Impulsgeber aus einem Transistorpaar bestehen, dessen beide Gate-Anschlüsse zusammengefaßt und am Abgriff einer zwischen der Netz-Phase und der Anode des Thyristors liegenden 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 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 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 Ladekondensator durch die Gleichstromquelle entsprechend der analogen Steuergleichspannung aufgeladen.
Nachfolgend wird an Hand der Zeichnung ein Ausführungsbeispie'.der Erfindung näher erläutert
Der in der Zeichnung dargestellte Triggerimpuls-Generator 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 CYl1 Dr den Lastkreis bildet Der Lastkreis hat zwei Anschlußklemmen, die mit Ph und 4- 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 Triggerimpuls-Generator an einen nicht dargestellten Steuerkreis Ober die Anschlüsse +, - und USt angeschlossen. 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 ausgangssei· tigen 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
ίο Zur Verwirklichung dieser Funktion besteht der Triggerimpuls-Generator aus eine Gleichstromquelle KS, einem elektronischen Schalter NS und einem Synchron-Impulsgeber SSsowie einem Rampengenerator RG. Mit Ausnahme des Rampengenerators werden
is die übrigen Baugruppen aus einer integrierten Schaltung mit komplementären MOS-Feldeffekttransistoren gebildet
Die Steuerspannung wird über einen Tiefpaß Ä23. C 8 zur Unterdrückung von Störimpulsen an das Gate des MOS-Feldeffekttransistors 74 feiertet, der zusammen mit dem Widerstand R 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 Rampeisgenerators, der dadurch mehr oder weniger schnell auf die Rampenspannung der Triggerdiode D 7 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 D 7 durch den elektronischen Schalter NS verhindert Der elektronische Schalter - besteht aus dem Transistor 75. 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-Impulsgeber SS, dar aus den Transistoren 76, 77 und den Widerständen R 26 bis Λ 29 gebildet wird. Die Transistoren 76, 77 sind als Invertstufe mit komplementären MOS-Feldeffekttransistoren geschaltet In Reihe mit der Invertstufe liegt der Widerstand Λ 29 an Pluspotential der Betriebsgleichspannung der Steuerelektronik. Am Verknüpfungspunkt zwischen 76 und R 29 ist das Gate des elektronischen Schalters NS angeschlossen. Parallel zu den Drain-Source-Strecken der Transistoren 76, 77 liegt Jer Gegenkopplungswiderstand R 27, wobei der Verbindungspunkt der beiden Gate-Anschlüsse von 76, 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 Nulldurehgang 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 anspricht. In diesem Fall fließt über die beiden Drain-Source-Strecken des Komplementärpaares 76, 77 ein Strom, der über den Widerstand 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 Λ 26, R 28 die Netzwechselspannung. Dabei ändert sich auch das Potential des Abgriffs »C« im Sinne der Wechselspannung und je nach Polarität werden die Transistoren T6, 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 Nulldurchgang der Wechselspannung entladen wird.
Der Widerstand R 25 hat einen positiven Temperatur-Koeffizienten (PTC-Widerstand) und bewirkt bei starken Temperaturanstiegen (Überlast) eine Verminderung des Steuerstromes für den Rampengenerator RG. Dadurch wird der durchgeschaltete Zustand des Thyristors TR verkürzt und die Verlustleistung des D'e Betriebsspannung für die Steuerelektronik wird durch Gleichrichtung der Wechselspannung mit den Dioden DS, D9, dem Kondensator ClO, dem Widerstand R 30 und der Zenerdiode D10 erzeugt. Die > Gleichrichterschaltung liegt mit Plus an der Netzphase Ph als Betriebspotential und über das RC-Glied /731. CIl an der gesteuerten Phase *■. Bei gesperrtem Thyristor TR steht an der Reihenschaltung von der Last über R 31, C11 und der Gleichrichterschaltung die volle
in 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 D10 wird die Betriebsspan-
i~> nung stabilisiert.
Zu erwähnen bleibt noch, daß der Kondensator C12 zusammen mit der Drossel Dr einen Tiefpaß zur
l UlIlM 1,IJt..! III. I
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:
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 eingangsseitig an der Gleichstromquelle anliegenden Steuergleichspannung ist, und daß die beiden Anschlösse des Kondensators (C 9) 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, ό:£ die Gleichstromquelle (KS) aus einem Feldeffekt-Transistor (T4) besteht, dessen Gate-AnschluF ggf. über einen Tiefpaß (R 23, C8) 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 (TS) besteht, dessen Drain-Source-Strekke einerseits mit dem Betriebspotential und andererseits sowohl mit dem Verknüpfungspunkt des Kondensators (C9) mit der Triggerdiode (DT) 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 t bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Synchron-lmpulsgeber (SS) zwei komplementäre Feldeffekt-Transistoren (T6, TT) aufweist
7. Triggerimpuls-Generaiof nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit den komplementären Feldeffekt-Transistoren (T6, Tl) ein Widerstand (R 29) an Betriebspotential liegt und am Verknüpfungspunkt dieses Widerstandes (R 29) mit dem Transistor (T€) das Gate des Feldeffekt-Transistors (T5) des elektronischen Schalters (NS) angeschlossen ist, daß parallel zu den Drain-Source-Strecken der komplementären Transistoren (T6, TT) ein Widerstand (R2T) geschaltet ist, dessen einer Anschluß am Verknüpfungspunkt der Drain-Source-Strecken der beiden komplementären Transistoren (Tb, TT) und dessen anderer Anschluß
zusammen mit den beiden Gate-Anschlüssen der komplementären Feldeffekt-Transistoren (T6, TT) am Minelabgriff (C) eines Spannungsteilers (R 26, Ä28) liegt, wobei der Spannungsteiler (RV., ft 28) einerseits an Netzphase Ph und andererseits an der
in 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
is Zustand des Thyristor: (TR) etwa die halbe Betriebsgleichspannung ansteht
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