DE2618414A1 - Monolithisch integrierte phasenanschnittsteuerung - Google Patents

Monolithisch integrierte phasenanschnittsteuerung

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Publication number
DE2618414A1
DE2618414A1 DE19762618414 DE2618414A DE2618414A1 DE 2618414 A1 DE2618414 A1 DE 2618414A1 DE 19762618414 DE19762618414 DE 19762618414 DE 2618414 A DE2618414 A DE 2618414A DE 2618414 A1 DE2618414 A1 DE 2618414A1
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DE
Germany
Prior art keywords
capacitor
threshold value
pulse generation
monolithically integrated
voltage
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Pending
Application number
DE19762618414
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English (en)
Inventor
Karl-Diether Dipl Ing Nutz
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Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Original Assignee
Licentia Patent Verwaltungs GmbH
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Publication date
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Classifications

    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/12Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac
    • G05F1/40Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices
    • G05F1/44Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only
    • G05F1/45Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load
    • G05F1/455Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is ac using discharge tubes or semiconductor devices as final control devices semiconductor devices only being controlled rectifiers in series with the load with phase control
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS 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
    • H02M1/00Details of apparatus for conversion
    • H02M1/08Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters
    • H02M1/081Circuits specially adapted for the generation of control voltages for semiconductor devices incorporated in static converters wherein the phase of the control voltage is adjustable with reference to the AC source

Description

  • Monolithisch integrierte Phasenanschnittsteuerung
  • Monolithisch integrierte Phasenanschnittsteuerungen sind insbesondere zur Ansteuerung von Triacs und Thyristoren als geeignet bekannt. (Zeitschrift "Elektronik' 1975, Heft 7, S. 72 bis 74). Mit Hilfe der Phasenanschnittsteuerung läßt sich die Leistungsaufnahme einer Last am Wechsel stromnetz durch Verschiebung der Zündimpulse zwischen 0° und 1800 Phasenwinkel für der Last vorgeschaltete Triacs oder Thyristoren kontinuierlich verändern.
  • Die Zündimpulse werden bisher in der monolithisch integrierten Phasenanschnittsteuerung derart erzeugt, daß ein Sägezahn generator mit konstanter Frequenz (vorzugsweise von 100 Hz 50 bei einem 50 Hz-Netz) eine zeitlich linear ansteigende Spannung bereitstellt und der Einsatzzeitpunkt des Triggersignals dann entlang dieser Rampe mit einem Schwellwertschalter variabler Ansprechschwelle verschoben werden kann. Der Schwellwertschalter aktiviert, wenn die vom Sägezahngenerator gelieferte Spannung die gewählte Ansprechschwelle überschreitet, eine Ausgangs stufe, die wiederum einen Impuls generator zur Erzeugung des Triggerimpulses oder der Triggerimpulskette enthält. Die bekannte Ausführungsforin der Phasenanschnittsteuerung benctigt mithin zwei Zeitglieder, nämlich eines für den Phasenschieber zur Einstellung des Zündzeitpunkts und eines zur Pulserzeugung in der Ausgangsstufe Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Beschaltung der Phasenanschnittsteuerung hinsichtlich des Bedarfs an Zeitgliedern zu vereinfachen.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch die Beschaltung mit einem sowohl zur Schweliwertschaltung als auch zur Pulserzeugung vorgesehenen Kondensator. Die Erfindung macht sich die Tatsache zunutze, daß die Funktionen der Schwellwertschaltung und der Pulserzeugung zeitlich nacheinander benötigt werden, so daß mit nur einem Kondensator sowohl die Zeitkonstante für den Phasenschieber als auch für den Pulsgenerator eingestellt werden können.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung arbeitet der Kondensator auf einen Schmitt-Trigger, über den ein Speicher mit nachgeschalteter Konstantstromquelle setzbar ist.
  • Die Erfindung soll für ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert werden. Es zeigen Figur 1 ein Prinzipschaltbild der Phasenanschnittseuerung und Figur 2 den zeitlichen Verlauf der Spannungen an verschiedener.
  • integrierten Elementen der Phasenanschnittsteuerung.
  • Die Figur 1 zeigt das Blockschaltbild eines monolithisch integrierten Steuerbausteines für eine Phasenanschnittsteuerung mit den elektrischen Anschlüssen 1 bis 8. Der Steuerbausteir gibt über seinen Ausgang 5 evtl. unter Zwischenschaltung eines (hier gestrichelt darjestellten) Widerstandes, Zündimpulse auf ein Triac T, durch das eine Last RL in einem Lastkreis unter gewünschtem Phasenanschnitt eingeschaltet wird.
  • Die Stromversorgung des Steuerbausteines erfolgt durch das integrierte Element V, das vornehmlich der Gleichrichtung und Begrenzung des elngespelsten Stromes dient. Das Element V ist über die Anschlüsse 1 (über einen Vorwiderstand Rv) und 3 an das speisende Wechselspannungsnetz gelegt, wobei über den Anschluß 2 eine Glättungskapazität CL zur Glättung des von V gleichgerichteten Stromes angeschlossen ist.
  • Erfindungsgem>ß ist das Steuerelement am Anschluß 4 mit einem Kondensator CF beschaltet, der sowohl zur Schwellwertschaltung als auch zur Pulserzeugung vorgesehen ist. Die Funktionsweise des Kondensators CF läßt sich dabei für eine Halbschwingung wie folgt beschreiben: An den Anschluß 6 wird unter Umgehung des üblichen (hier gestrichelt gezeichneten) Eingangsverstärkers EV mit den Anschlüssen 7 und 8 eine Steuerspannung UE wählbaren Pegels angelegt. Diese Steuerspannung UE bedingt durch das integrierte Element SQ als Stromquelle einen Strom i (UE), durch den der Kondensator CF, mehr oder weniger schnell je nach Wahl von UE7 aufgeladen wird.
  • Der Kondensator CF, der mit einen Pulsgen2rator PG verbunden ist, arbeitet zusätzlich auf einen Schmitt-Trigger ST, dem ein Speicher SP und eine Quelle konstanten Stromes I nacngeschaltet ist. Bei Erreichen der Schwellspannung U5 des Schmitt-Triggers ST wird der Speicher SP gesetzt und die Konstantstromquelle I liefert nun einen gegenüber i (UE) wesentlich größeren Strom.
  • Dadurch wird der Kondensator CF schnell bis zur Zündschwelle des Pulsgenerators PG aufgeladen. Bei Erreichen der Zündschwelle gibt der Pulsgenerator PG einen Impuls auf einen ihm nachgeschalteten Pulsverstärker PV. Dieser Impuls wird über den Ausgang 5 des Steuerbausteines als Zündimpuls auf das Triac T weitergeleitet. Gleichzeitig wird damit der Kondensator CF entladen, worauf er wieder schnell durch den Strom i (UE) und den Strom aus der Konstantstromquelle I aufgeladen wird, bis erneut die Zündschwelle des Pulsgererators PG erreicht ist und wiederum von diesem ein Impuls auf den Pulsverstärker PV gegeben wird. Da weitere Impulse am Set-Eingang des Speichers SP wirkungslos bleiben, wird der vorher beschriebene Vorgang solange wiederholt, bis beim Nulldurchgang der Netzspannung UN der Kondensator CF mittels eines Synchionisiergatters SY entladen, der Speicher SP gleichzeitig zurückgesetzt und die Konstantstromquelle I damit abgeschaltet wird.
  • Der Kondensator CF dient also einmal zur Realisierung zunächst der Funktion eines Phasenschiebers und anschließend zum anderen der Funktion der Pulserzeugung. Bei der vorbeschriebenen Erzeugung einer Impulskette bei der Phasenanschnittsteuerung wird damit ein zweiter Kondensator für eine RC-Kombination als Zeitglied eingespart.
  • Der dargelegte Funktionsablauf ist in Figur 2 anhand der aufgezeigten Spannungen U an den einzelnen integrierten Elementen sowie am Kondensator CF in seiner zeitlichen Folge ablesbar.
  • Von oben nach unten sind die Netzwechselspannung UN, die Impulse U5y des Synchronisiergatters SY, die Spannung UCF am Kondensator CF, die Spannung USP am Ausgang des Speichers SP und die Spannung Upv am Ausgang 5 des Steuerbausteines aufgetragen. Mit US ist die Schwellwertspannung des Schmitt-Triggers ST bezeichnet. Sobald die Spannung UCF am Kondensator CF die Schwellwertspannung US überschreitet, wird der Speicher SP mit seiner Spannung U5p gesetzt, der Kondensator CF wird von I und SQ aus rasch aufgeladen, erreicht die Zündschwelle des Pulsgenerators PG, entlädt sich und wird erneut schnell aufgeladen, wie der Verlauf der Spannung UCF zeigt. Durch schnelles Entladen und Wiederladen tritt eine Impulskette UpV am Ausgang 5 auf, bis ein Signal Usy des Synchronisiergatters SY beim Nulldurchgang der Netzspannung UN den Speicher SP zurücksetzt (Usp = 0) und die Spannung UCF am entladenen Kondensator CF wieder langsam (entsprechend dem Strom E vom Element SQ aufgrund der Größe der Steuerspannung UE am Eingang 6) ansteigt.
  • Das beschriebene Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine ohmsche Last RL, die über den Triac T eingeschaltet wird Damit die Erfindung sowohl für ohmsche wie induktive Lasten eingesetzt werden kann, wird bei Unterschreiten des Triac-Haltestromes, also mit dem Verlöschen des Laststromes, die Phase der Schwellwertbildung getriggert. Die Dauer der Zündimpuls phase kann durch eine feste Referenzspannung, die an den Entladethyristor des Zündimpulsgenerators gelegt wird, fest vorgegeben werden.
  • L e e r s e i t e

Claims (1)

  1. P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Monolithisch integrierte Phasenanschnittsteuerung gekennzeichnet durch die Beschaltung mit einem sowohl zur Schwellwertschaltung als auch zur Pulserzeugung vorgesehenen Kondensator (CF) 2. Phasenanschnittsteuerung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (CF) auf einen Schmitt-Trigger (ST) arbeitet, über den ein Speicher (SP) mit nachgeschalteter Konstantstromquelle setzbar ist.
DE19762618414 1976-04-24 1976-04-24 Monolithisch integrierte phasenanschnittsteuerung Pending DE2618414A1 (de)

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DE (1) DE2618414A1 (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3125157A1 (de) * 1981-06-26 1983-01-13 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Drehzahlregelschaltung fuer einen motor
DE3150737A1 (de) * 1981-12-22 1983-07-14 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Impulsweiche

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3125157A1 (de) * 1981-06-26 1983-01-13 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Drehzahlregelschaltung fuer einen motor
DE3150737A1 (de) * 1981-12-22 1983-07-14 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Impulsweiche

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