DE2839222C2

DE2839222C2 - Schaltung zum optischen Zünden einer Thyristoreinrichtung

Info

Publication number: DE2839222C2
Application number: DE19782839222
Authority: DE
Inventors: Nobutake Hitachi Ibaraki Konishi; Tsutomu Konishi
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1977-09-09
Filing date: 1978-09-08
Publication date: 1983-10-27
Also published as: JPS5441658A; DE2839222A1

Description

Eine Schaltung zum optischen Zünden einer Thyristoreinrichtung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Gattung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 26 45 513 bekannt Derartige Schaltungen werden beispielsweise zur Drehzahl- und Drehrichtungssteuerung eines Gleichspannungsmotors von einer Wechselspannungsquelle durch Steuerung der Zündphasen der Thyristoren eingesetzt

Mit derartigen Zweirichtungs-Photothyristoren, die jeweils aus einem Paar antiparallel geschalteter Thyristoren bestehen, wird die Anzahl der Verbindungsdrähte in der Schaltung äußerst gering. Dies ist für die Miniaturisierung der Schaltung günstig. Bei der bekannten Schaltung sind jedoch für jede der zum Zünden der Photothyristoren dienenden Leuchtdioden, zwei getrennte Anschlüsse vorgesehen, was zu einem unerwünschten Verdrahtungsaufwand führt.

Aus der US-Patentschrift 40 01 867 ist es zwar bekannt, zum Zünden einer Einrichtung aus zwei antiparallel geschalteten Photothyristoren durch die Lichtsignale zweier Leuchtdioden eine Schaltung zu verwenden, bei der auch die Leuchtdioden antiparallel geschaltet sind und daher über insgesamt nur zwei gemeinsame Anschlüsse mit Zündimpulsen versorgt werden. In diesem Fall muß jedoch der Zündimpuls zur Beaufschlagung der einen Leuchtdiode mit einer Polarität und zur Beaufschlagung der anderen Leuchtdiode mit der entgegengesetzten Polarität zwischen den beiden Anschlüssen zugeführt werden, was zu einer Komplizierung der die Zündimpulse bereitstellenden Generatorschaltung führt.

Versucht man andererseits, etwa in der aus der US-Patentschrift 40 01 867 bekannten Schaltung nur eine gemeinsame Verbindung der beiden Leuchtdioden beizubehalten und die jeweils anderen Elektroden an separate Anschlüsse des Zündimpulsgenerators zu führen, so wird zwar gegenüber der aus der deutschen Offeniegungsschrift 26 45 513 bekannten Schaltung eine Zuffihrleitung eingespart; dafür tritt aber eine unerwünschte Kopplung zwischen den Leuchtdioden-Versorgungskreisen auf, die zu einer gleichzeitigen Beaufschlagung beider Leuchtdioden führt, obwohl das Zündsignal an sich nur den mit einer Leuchtdiode verbundenen Anschlüssen zugeführt wird. Diese Schwierigkeit wird weiter unten anhand der F i g. la und Ib näher erläutert . Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

ίο Schaltung der eingangs bezeichneten Gattung anzugeben, die bei möglichst geringem Verdrahtungsaufwand für die Leuchtdioden eine gegenseitige Beeinflussung der Leuchtdioden-Versorgungskreise vermeidet, ohne zusätzlichen schaltungstechnischen Aufwand zu erfor dem.

Durch die zur Lösung dieser Aufgabe im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebene Schaltung der Leuchtdioden wird vermieden, daß der jeweils angesteuerte Leuchtdiodenkreis einen nicht angesteuer ten Kreis beeinflußt und dadurch etwa die nicht angesteuerte Leuchtdiode mitbeeinflußt während gleichzeitig die Anzahl der Anschlüsse für die Leuchtdiodenversorgung gegenüber der eingangs erwähnten bekannten Schaltung von vier auf drei verringert wird.

Eine weitere Verringerung des Verdrahtungsaufwandes für Schaltungen zum Zünden von mehr als einem Paar von antiparallel geschalteten Photothyristoren wird nach Anspruch 2 erreicht

Die oben erwähnten Schwierigkeiten sowie Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen zeigen F i g. la und Ib Blockschaltbilder zur Erläuterung der genannten Schwierigkeiten;

F i g. 2 und 3 Blockschaltbilder von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Leuchtdiodenschaltung; und

F i g. 4 eine Schnittdarstellung zur Veranschaulichung

des Aufbaus einer Thyristoreinrichtung zur Verwendung in der Schaltung nach F i g. 2 oder 3.

In Fig. la bezeichnet PT,, PT₂ ... und PT₈ Photothyristoren. Jedes Paar von Photothyristoren PT, und PT₂, PT₃ und PT₄, ... bzw. PT₁ und PT_S liegt nebeneinander auf einem identischen Substrat.

Die Photothyristoren PT, und PT₂ sollen durch Lichtimpulse gezündet werden, die durch optische Auslöseeinrichtungen P\ bzw. P₂ erzeugt werden. Ähnlich sollen die Photothyristoren PT₃, PT₄... und PTg der Zündsteuerung durch optische Auslöseeinrichtungen unterworfen werden, die aber in der Figur nicht dargestellt sind.

M bezeichnet einen Gleichspannungsmotor, DCL eine Gleichspannungsdrossel, AC eine Wechselspan nungsquelle und GCeinen Torimpuls-Generator.

Hier sind die Photothyristoren PT, und PT₂ sowie die optischen Auslöseeinrichtungen P, und P₂ in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet. Jeweils eine Elektrode der optischen Auslöseeinrichtungen P, und P₂ ist mit einem gemeinsamen Anschluß Si des Torimpuls-Generators GCverbunden.

Die anderen Elektroden der optischen Auslöseeinrichtungen Pi und P₂ sind mit dem Anschluß S₂ bzw. S₃ des Torimpuls-Generators GC verbunden. Elektrische Zündimpulse ei und ej werden zwischen den Anschlüssen Si und S₂ bzw. den Anschlüssen Si und S₃ erzeugt und bewirken, daß die optischen Auslöseeinrichtungen P, und P₂ Licht emittieren. Damit kommt es zu einer

Steuerung und Zündung der Photothyristoren PT\ und PT₂ in geeigneten Zündphasen.

Bei dieser Schaltung besteht eine Schwierigkeit darin, daß der Zündimpuls, der durch die eine der optischen Auslöseeinrichtungen (Pt oder P2) fließen soll, zur anderen optischen Auslöseeinrichtung (P₂ oder P₁) übertragen wird, so daß auch die iaidere optische Auslöseeinrichtung Licht emittiert und eine nicht vorgesehene Zündung des entsprechenden Photothyristors hervorruft

Als Ursache für diese Übertragung hat sich gezeigt, daß bei der Schaltung der F i g. 1 a der Verbindungsdraht eine hinreichend hohe Impedanz für den Zündimpuls mit seinem raschen Anstieg darstellt und daß in Wirklichkeit eine Schaltung, wie sie in Fig. Ib gezeigt ist, vorliegt Li, Li und L3 stellen Induktivitäten der Verbindungsdrähte dar, die die Größenordnung von μΗ erreichen, wenn sie auch von der Länge der Drähte abhängen. Sie bilden deshalb merkliche Impedanzen, weil die Zündimpulse ει und e* üblicherweise Anstiegszeiten von ungefähr Ιμϊ haben. Als optische Auslöseeinrichtungen sind — wie üblicherweise verwendet — Leuchtdioden dargestellt

Aus diesem Grund bewirkt ein Strom /1, welcher aufgrund des Zündimpulses &i durch die Leuchtdiode P₂ fließt eine Potentialdifferenz über der Impedanz L₂, mit dem Ergebnis, daß ein Strom k durch die Leuchtdiode P\ fließt

Ausführungsformen der Erfindung sind in den F i g. 2 und 3 dargestellt. In diesen Figuren bezeichnen gleiche Symbole wie in F i g. 1 die gleichen Komponenten.

Die Ausführungsform der F i g. 2 unterscheidet sich von der Schaltung der Fig. Ib dadurch, daß die Kathoden der Leuchtdioden PD\ und PD₂ mit dem Anschluß S\ verbunden sind, während ihre Anoden mit den Anschlüssen S₂ bzw. S3 verbunden sind.

Wird nun der Zündimpuls e\ zwischen den Anschlüssen 5i und S₂ angelegt, um zu bewirken, daß ein Torstrom durch die Leuchtdiode PDt fließt dann emittiert bei einer solchen Anordnung die Diode PDt *o und zündet den Photothyristor PTu Dabei spannt der Zündimpuls ei die Leuchtdiode PD₂ in Rückwärtsrichtung vor. Die Leuchtdiode PD₂ emittiert daher kein Licht.

Wenn nachfolgend der Zündimpuls ei zwischen den Anschlüssen Si und S3 aufgegeben wird, emittiert die Leuchtdiode PD₂ Licht, während die Leuchtdiode PDt in Rückwärtsrichtung vorgespannt wird und kein Licht emittiert

Die Kathoden der Leuchtdioden PD\ und PD₂ sind mit dem gemeinsamen Potentialanschluß .Sj des Torimpuls-Generators GC verbunden, wodurch eine Falschzündung für jeden der zwei parallel und umgekehrt zueinander angeschlossenen Photothyristoren zuverlässig verhindert werden kann.

Sei der gerade beschriebenen Ausföhrungsform sind es die Kathoden der zwei Leuchtdioden, die mit dem gemeinsamen Potentialanschluß verbunden sind. Es versteht sich jedoch, daß auch die Anoden mit dem gemeinsamen Potentialanschluß verbunden sein können.

Was die Ausfühningsform der F i g. 2 betrifft so wurde ein einziger Zweirichtungs-Photothyristoraufbau beschrieben. Ferner können gemäß der Erfindung Verbindungsdrähte, welche die Tor-Steuerschaltung mit den gemeinsamen Potentialanschlüssen aller vorhandenen Zweirichtungs-Photothyristoraufbauten verbinden, gemeinsam gemacht werden, wie dies in Fig.3 dargestellt ist.

Gemäß Fig.3 emittiert in einem Fall, wo der Zündimpuls ei zwischen den Anschlüssen Si und S₂ zur Zufuhr eines Torsignals an die Leuchtdiode PDt aufgegeben wird, die Leuchtdiode PD₂ natürlich kein Licht und auch die Leuchtdioden PD₃ und PD₄ sind in Rückwärtsrichtung vorgespannt Dementsprechend emittieren die Leuchtdioden PDi und PD* kein Licht und es kommt zu keiner Falschzündung der Photothyristoren PT3 und PT*. Als Ergebnis dessen, läßt sich die Anzahl der Verbindungsdrähte weiter vermindern.

F i g. 4 zeigt ein Beispiel des Aufbaus von Photothyristoren, welche in der Thyristoreinrichtung verwendet werden.

In dieser Figur bezeichnen 1 einen Hauptanschluß, 2 einen mit einem Gewinde versehenen Anschluß und 3 sowie 4 Tor-Anschlüsse, welche mit den Anoden der Leuchtdioden 61 bzw. 62 verbunden sind.

Die Kathoden der Leuchtdioden 61 und 62 sind gemeinschaftlich an einen gemeinsamen Toranschluß 5 angeschlossen. 71 und 72 sind photoempfindliche Thyristoren, von denen jeder aus 4 P-, N-, P- und N-Halbleiterschichten aufgebaut ist Elektroden 8 und 9 sind mit den Thyristoren 71 und 72 verbunden. Ein Gehäuse 10 dient dazu, den Zweirichtungsthyristor-Aufbau dicht abzuschließen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1 Patentansprüche:

!. Schaltung zum optischen Zünden einer Thyristoreinrichtung aus mindestens einem Zweirichtungsthyristor-Aufbau, der zwei auf demselben Substrat nebeneinander angeordnete, antiparallel geschaltete Photothyristoren (PTt, PTi-, 71, 72) sowie zwei Leuchtdioden (PDi, PDI; 61, 62), die entsprechend ihnen zugeführten Zündimpulsen (e 1, e2) die ihnen zugeordneten Photothyristoren (PTi, PT2; 71, 72) durch Lichtsignale zünden, und ein Gehäuse (10) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Leuchtdioden (PDi, PD2; 61, 62) mit ihren einen Elektroden gleicher Polarität miteinander verbunden und an ihren anderen Elektroden getrennt sind, und daß der Zündimpuls (e 1, e 2) jeder Leuchtdiode (PD 1, PD 2; 61,62) zwischen dem Elektroden-Verbindungspunkt und der betreffenden getrennten Elektrode zugeführt wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum optischen Zünden einer Thyristoreinrichtung aus zwei oder mehr Zweirichtungsthyristor-Aufbauten sämtliche Leuchtdioden (PDX ... PDA) mit ihren einen Elektroden gleicher Polarität miteinander verbunden sind.