DE3017984A1

DE3017984A1 - Ignition circuit for oil burner - is stabilised for AC supply and has switching thyristor triggered via module with second thyristor synchronised to oscillator

Info

Publication number: DE3017984A1
Application number: DE3017984A
Authority: DE
Inventors: Shuji Morio; Sei Shiragaki; Kozo Tanaka; Yuji Yamamoto
Original assignee: Azbil Corp
Current assignee: Azbil Corp
Priority date: 1979-05-14
Filing date: 1980-05-10
Publication date: 1980-11-27
Also published as: JPS5745976B2; JPS55150429A

Abstract

The ignition circuit for an oil burner is independent of any variations in the alternating supply voltage. It has a charging capacitor and an oscillator circuit which contains the primary winding of an ignition transformer. The charge and discharge of the capacitor is controlled by a solid state switch connected to the oscillator circuit. The control electrode of the thyristor (35) is connected to a module (19) linked to the oscillator circuit (8, 16). The module contains a second thyristor (20) which synchronises the ignition signal with the resonance voltage of the oscillating circuit. There is a compensation circuit (25) to regulate the ignition time of the second thyristor.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Zündfunkenerzeuger gemäß Gattungsbegriff des Anspruchs 1. Bei der Verwendung von Zündelektroden zum Zünden der Flamme von ölbrennern ergeben sich mitunter dadurch Schwierigkeiten, daß sich zerstäubtes öl und Verbrennungsrückstände auf den Elektroden niederschlagen und man deshalb die Zündelektroden in einem gewissen Abstand vom ölzerstäuber anbringen muß. Dies erfordert, daß der erzeugte Zündfunken von den Elektroden durch einen Luftstrom zur Zerstäuberdüse gedrückt wird. Somit ist es erforderlich, einen Zündfunken hoher Leistung zu erzeugen, dabei die Verluste in der Schaltungsanordnung weitgehend zu verringern, um ohne unzulässige Erwärmung des Zündfunkengenerators einen fortlaufenden Betrieb über, längere Zeit zu ermöglichen.Um mit einem Zündfunkenerzeuger der eingangs genannten Art einen energiereichen zungenförmigen Zündfunken zu erzielen, ist die Verwendung einer hohen Betriebsfrequenz in der Größenordnung von einigen kHz erforderlich. Bei Verwendung solcher Zündfunkenerzeuger bei Ölbrennern oder Vö'rbrennungskraftmaschinen muß der Zündfunkenerzeuger über lange Zeiträume störungsfrei arbeiten. Beim Fließen starker hochfrequenter Ströme im Resonanzkreis erwärmt sich jedoch sowohl' der Halbleiter-, schalter als auch der Transformator beträchtlich. Insbesondere beim Halbleiterschalter besteht die Gefahr eines Ausfalls infolge Überhitzung. Bei der Verwendung von Zündfunkenerzeugern für Ölbrenner ergibt sich eine zusätzliche Schwierigkeit dadurch, daß diese üblicherweise aus einem Wechselspannungsnetz gespeist werden, dessen Spannungshöhe beträchtlichenSchwankungen unterworfen ist. Damit ergeben sich Stromänderungen im Resonanzkreis, wodurch die Erwärmung noch beschleunigt wird. Zusätzlich besteht die Forderung, daß ein energiereicher Zündfunken auch dann noch gewährleistet sein muß, wenn die Versorgungswechselspannung zwischen 75% und 150% ihres Nennwertes schwankt.The invention relates to an ignition spark generator according to the preamble of claim 1. When using ignition electrodes for igniting the flame of oil burners, difficulties arise sometimes that atomized oil and Deposit combustion residues on the electrodes and therefore keep the ignition electrodes at a certain distance from the oil atomizer must attach. This requires that the spark generated is passed from the electrodes through a stream of air to the atomizing nozzle is pressed. It is therefore necessary to generate a high-power ignition spark, thereby reducing the losses in the circuit arrangement to be reduced to a large extent in order to ensure continuous operation without impermissible heating of the ignition spark generator, To enable an energy-rich tongue-shaped ignition spark with an ignition spark generator of the type mentioned above To achieve this, it is necessary to use a high operating frequency of the order of several kHz. Using Such spark generators in oil burners or pre-combustion engines the ignition spark generator must work fault-free for long periods of time. When flowing stronger high frequency However, currents in the resonance circuit heat up both 'the semiconductor, switch and the transformer considerably. In the case of semiconductor switches in particular, there is a risk of failure as a result Overheating. When using ignition spark generators for oil burners, an additional difficulty arises in that these are usually fed from an alternating voltage network, whose voltage level is subject to considerable fluctuations. This results in current changes in the resonance circuit, whereby the warming is accelerated. In addition, there is a requirement that a high-energy ignition spark also still exists must be guaranteed when the AC supply voltage between 75% and 150% of their face value fluctuates.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen für Langzeitbetrieb geeigneten Zündfunkenerzeuger zu schaffen, der gegen Schwankungen der Versorgungswechselspannung unempfindlich ist.The object of the invention is to find a suitable for long-term operation To create spark generator against fluctuations in the AC supply voltage is insensitive.

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Diese Aufgabe wird gelöst durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung. Eine solche Schaltungsanordnung kompensiert in hinreichendem Maße etwaige Schwankungen der Versorgungsspannung und liefert einen stabilen energiereichen Zündfunken. Sie kann im Langzeitbetrieb eingesetzt werden, ohne daß unzulässige Erwärmungen in der Schaltungsanordnung oder ihren kritischen Bauteilen, insbesondere den Halbleiterschaltern und im Zündtransformator auftreten. Es wird einen Zündstromkreis mit einem programmierbaren Unijunction-Transistor PUT verwendet, der mit konstantem Zündwinkel schwingt, unabhängig davon, ob sich die Resonanzspannung eines LC-Resonanzkreises ändert. Hiermit wird die Betriebsfrequenz des Resonanzkreises stabilisiert. Das Ausgangszündsignal dieser Zündschaltung gelangt an die Steuerelektrode eines Halbleiterschalters, vorzugsweise eines Thyristors, der .den Schwingbetrieb des Resonanzkreises steuert. Damit folgt der Resonanzkreis normalerweise den frequenzstabilisierten Schwingungen. Ist die Betriebsfrequenz auf einen bestimmten Wert beschränkt so ändert sich der Strom im Resonanzkreis entsprechend der Änderung der Versorgungsspannung für den Resonanzkreis. Es sind deshalb Vorkehrungen getroffen, um solche Stromänderungen aufzufangen. Der Kompensationskreis mißt die Resonanzspannung des Resonanzkreises oder die Versorgungsspannung und arbeitet, sobald die gemessene Spannung auf einen Wert ansteigt der größer ist als die normale Gleichspannung. Dieser Kompensationsschaltkreis ist an die Zündschaltung angeschlossen und verschiebt deren Arbeitspunkt in Richtung auf eine Verzögerung des Zündwinkels am Thyristor. Hierdurca wird die Betriebsfrequenz des Resonanzkreises in Abhängigkeit vom Kompensationskreisverhalten niedriger, wodurch auch der Stromfluß im Resonanzkreis absinkt. Als Ergebnis fließt ein stabilisierter Resonanzstrom im Resonanzkreis auch dann, wenn die Versorgungsspannung ansteigt. Man verhindert hierdurch eine übermäßge Erwärmung der Schaltkreiskomponenten und ermöglicht somit einen ungestörten Langzeitbetrieb. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.This object is achieved by the invention characterized in claim 1. Such a circuit arrangement compensates sufficiently Measures any fluctuations in the supply voltage and provides a stable high-energy ignition spark. You can im Long-term operation can be used without inadmissible heating in the circuit arrangement or its critical components, occur in particular in the semiconductor switches and in the ignition transformer. It will have an ignition circuit with a programmable Unijunction transistor PUT is used, which oscillates with a constant ignition angle, regardless of whether the resonance voltage is of an LC resonance circuit changes. This stabilizes the operating frequency of the resonance circuit. The output ignition signal this ignition circuit reaches the control electrode of a semiconductor switch, preferably a thyristor, the .the oscillating operation of the resonance circuit controls. The resonance circuit thus normally follows the frequency-stabilized oscillations. is the operating frequency is limited to a certain value so the current in the resonance circuit changes according to the change in the supply voltage for the resonance circuit. It is therefore Precautions have been taken to accommodate such changes in current. The compensation circuit measures the resonance voltage of the resonance circuit or the supply voltage and works as soon as the measured voltage rises to a value that is greater than normal DC voltage. This compensation circuit is connected to the ignition circuit and shifts its operating point in the direction to a delay in the firing angle at the thyristor. Hierdurca is the operating frequency of the resonant circuit as a function of the Compensation circuit behavior lower, as a result of which the current flow in the resonance circuit also drops. As a result, a stabilized flows Resonance current in the resonance circuit even when the supply voltage increases. This prevents excessive heating of the circuit components and thus enables undisturbed long-term operation. Advantageous refinements result from the subclaims.

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Die Erfindung wird nachfolgend anhand in den Zeichnungen wieder-⁴ gegebener Ausführungsbeispiele erläutert. Dabei zeigt Pig. 1 das Schaltbild einer ersten Ausführungsform; Fig. 2 den Strom-bzw. Spannungsverlauf an verschiedenenThe invention will be hereinafter illustrated in the drawings ^re-4 given embodiments. Pig shows. 1 shows the circuit diagram of a first embodiment; Fig. 2 shows the current or. Voltage curve at various

Schaltungspunkten in Fig. 1;Circuit points in Fig. 1;

Fig. 3 das Schaltbild einer zweiten Ausführungsform; und Fig. 4 verschiedene Betriebskennlinien einer Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1.3 shows the circuit diagram of a second embodiment; and FIG. 4 shows different operating characteristics of a circuit arrangement according to FIG. 1.

In Fig. 1 ist an die Eingangsklemmen 2 und 3 eine /nicht dargestellte Wechselspannungsquelle angeschlossen. Ein Uberspannungs·* ableiter 4 schützt die nachfolgende Schaltung vor Hochspannungsstörungen und ist im gezeigten Ausführungsbeispiel eine Zenerdiode 4. An die Klemme 2 ist über eine Drosselspule 5 eine Diode 6 angeschlossen, wobei die Drosselspule 5 in erster Linie Stoßwellen vom nachfolgenden Resonanzkreisfernhalten soll; die Verwendung einer solchen Drosselspule ist beispielsweise in US-PS 38 49 670 ieschrieben. Die Diode 6 dient als Strombegrenzer und führt äazu, daß der LC-Resönanzkreis nur während der einen Halbwelle der Versorgungswechselspannung arbeitet. Die Anode der Diode 6 steht über den Verbindungspunkt a mit der Leitung 29 in Verbindung, während die Eingangsklemme 3 über den Verbindungspunkt g. an die Leitung angeschlossen ist. Zwischen den Punktena und g sind in Reihe die Primärwicklung 8 des Zündtransformators 7 und der Ladekondensatör 16 angeschlossen. Der Zündtransformator 7 ist ein herkömmlicher Hochspannungstransformator, dessen Sekundärwicklungen 9 und 9' in Reihe auf einen Kern 10 gewickelt sind. Die Mittelanzapfung zwischen den beiden Sekundärwicklungen 9 und 9' liegt über einer Leitung 11 an Masse. Hierdurch wird die Spannungsfestiqkeit verbessert. Sofern eine gute Wicklungsisolation zwischen den beiden Sekundärwicklungen vorhanden ist, können diese durch eine einzige Sekundärwicklung ersetzt sein. Die freien Enden der beiden Sekundärwick-In Fig. 1 is at the input terminals 2 and 3 / not shown AC voltage source connected. An overvoltage * arrester 4 protects the following circuit from high voltage interference and in the exemplary embodiment shown is a Zener diode 4. A diode 6 is connected to terminal 2 via a choke coil 5, wherein the choke coil 5 is primarily intended to keep shock waves away from the subsequent resonance circuit; the use of a such a choke coil is described, for example, in US Pat. No. 3,849,670. The diode 6 serves as a current limiter and leads to the fact that the LC resonance circuit only occurs during one half cycle of the AC supply voltage is working. The anode of the diode 6 is connected to the line 29 via the connection point a, while the input terminal 3 via the connection point g. is connected to the line. Between points a and g are the in series Primary winding 8 of the ignition transformer 7 and the charging capacitor 16 are connected. The ignition transformer 7 is a conventional one High-voltage transformer, the secondary windings 9 and 9 'of which are wound in series on a core 10. The center tap between the two secondary windings 9 and 9 'is connected to ground via a line 11. This improves the voltage resistance. Provided there is good winding insulation between the two secondary windings is present, these can be replaced by a single secondary winding. The free ends of the two secondary winding

geführt lungen sind an die Zündelektroden 12 und 15\/m deren Zwischenraum 14 sich der Zündfunken ausbildet und durch einen Luftstrom in Richtung auf die Zerstäuberdüse gedrückt wird» Dies ist durch das Bezugszeichen 15 angedeutet. Ferner sind die Leitungen 29 und 30 an Anode 36 und Kathode 37 eines Halbleiterschalters in Form eines Thyristors 35 angeschlossen. Dieser Thyristor bildet mit derLungs are led to the ignition electrodes 12 and 15 \ / m the space between them 14 the ignition spark is formed and is pressed by a stream of air in the direction of the atomizer nozzle »This is indicated by the reference symbol 15 indicated. The lines 29 and 30 are also on Anode 36 and cathode 37 of a semiconductor switch in the form of a thyristor 35 are connected. This thyristor forms with the

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Primärwicklung 8 des Zündtransformators 7,dem Ladekondensator und den Leitungen 29 und 30 einen LC-Resonanzkreis und steuert die Betriebszeit des Resonanzkreises. Der Anoden-Kathodenstrecke des Thyristors 35 ist in entgegengesetzter Durchlaßrichtung eine Diode 39 parallelgeschaltet, welche als Freilaufdiode der Wiedergewinnung der nach der Entladung verbliebenen Restenergie diisnt und als Nebenschluß zum Thyristor 35 wirksam ist. Der Diode 39 ist ein Parallelkreis, bestehend aus einem Kondensator 40 und einem Widerstand 41, parallelgeschaltet. Kondensator 40 und Widerstand 41 verhindern, daß ein steiler Spannungsanstieg an der Schaltstrecke des Thyristors 35 sowie an der Diode 39 auftrittund stellen somit eine Schutzschaltung für den Thyristor 35 dar.Primary winding 8 of the ignition transformer 7, the charging capacitor and the lines 29 and 30 an LC resonance circuit and controls the operating time of the resonance circuit. The anode-cathode path of the thyristor 35 is a diode in the opposite forward direction 39 connected in parallel, which acts as a free-wheeling diode of recovery the residual energy remaining after the discharge and as a shunt to the thyristor 35 is effective. The diode 39 is a parallel circuit consisting of a capacitor 40 and a Resistor 41 connected in parallel. Capacitor 40 and resistor 41 prevent a steep rise in voltage across the switching path of the thyristor 35 as well as at the diode 39 occurs and set thus a protective circuit for the thyristor 35.

Der Kondensator 16 ist ein Elektrolytkondensator mit einer positiven Elektrode 17 und einer negativen Elektrode 18. An die Verbindungspunkte b und g des Kondensators 16 ist ein Zündstromkreis 19 angeschlossen, welcher die Zündung des Thyristors 35 steuert. Er besteht aus einem programmierbaren Unijunction-Transistor PUT 20, der als Halbleiterschalter eingesetzt wird. Anstelle einet solchen programmierbaren Unijunction-Transistors kann auch ein anderes Halbleiterschaltelement Verwendung finden, beispielsweiseThe capacitor 16 is an electrolytic capacitor with a positive one Electrode 17 and a negative electrode 18. At the connection points b and g of the capacitor 16 is an ignition circuit 19 connected, which controls the ignition of the thyristor 35. It consists of a programmable unijunction transistor PUT 20, which is used as a semiconductor switch. Instead of unite such a programmable unijunction transistor can also be a find other semiconductor switching element use, for example

mehrere Transistoren. Weiterhin umfaßt der Zündkreis 19 eine Reihenschaltung,bestehend aus einem Widerstand 21 und einem Kondensator 22 sowie einen Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 23 und 24. Sowohl die erwähnte Reihenschaltung als auch der genannte Spannungsteiler sind parallel an die Verbindungspunkte b und g angeschlossen. Der Verbindungspunkt c zwischen Widerstand 21 und Kondensator 22 steht mit der Anode des Unijunction-Transistors 20 in Verbindung, während der Verbindungspunkt d zwischen den Widerständen 23 und 24 an der Steuerelektrode des Unijunction-Transistors 20 liegt. Ein solcher Schaltungsaufbau ist an sich als RC-Generator bekannt. Unterschiedlich zu herkömmlichen RC-Generatoren ist jedoch die Energieversorgung für den Zündstromkreis 19 aus der Resonanzspannung an einem der Schwingkreiselemente des LC-Resonanζkreis. In der Ausführungsform nach Fig. 1 wird der Steuerkreis aus der Spannung an denmultiple transistors. Furthermore, the ignition circuit 19 includes a Series connection, consisting of a resistor 21 and a capacitor 22 and a voltage divider, consisting of the resistors 23 and 24. Both the mentioned series circuit as well said voltage dividers are connected in parallel to connection points b and g. The connection point c between Resistor 21 and capacitor 22 are connected to the anode of the unijunction transistor 20 in connection, while the connection point d between the resistors 23 and 24 on the control electrode of the unijunction transistor 20 is located. Such a circuit structure is known per se as an RC generator. However, the energy supply differs from conventional RC generators for the ignition circuit 19 from the resonance voltage at one of the Oscillating circuit elements of the LC resonance circuit. In the embodiment according to Fig. 1, the control circuit from the voltage to the

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Belegungen des Kondensators 16 gespeist. Damit kann die Schwingungsfrequenz des Zündkreises 19 mit der Arbeitsfrequenz des LC-Resonanzkreises synchronisiert werden. Weiterhin ist von Bedeutung, daß der Kondensator 16 mit dem Widerstand 21 und dem Kondensator 22 im Zündkreis 19 einen geschlossenen Stromkreis bilden. Diese Stromschleife bewirkt, daß der Unijunction-Transistor 2Öden Hochfrequenzschwingungen hinreichend folgt.Assignments of the capacitor 16 fed. This allows the oscillation frequency of the ignition circuit 19 can be synchronized with the operating frequency of the LC resonance circuit. It is also important that the capacitor 16 with the resistor 21 and the capacitor 22 in the ignition circuit 19 form a closed circuit. This current loop causes the unijunction transistor 20 to adequately follow the high-frequency oscillations.

Weiterhin ist die Kathode des programmierbaren Unijunction-Transistors 20 über einen Strombegrenzungswiderstand 31 und einen Ableitwidersstand 34 an die Leitung 30 angeschlossen. Der Verbindungspunk- f zwischen den Widerständen 31 und 34 liegt an der Steuerelektrode 38 des Thyristors 35. Zwischen seine Steuerelektrode und seine Kathode sind parallel zum Widerstand 34 ferner ein Kondensator 33 und eine Diode 32 eingeschaltet. Der Kondensator 33 beschleunigt die Abschaltung des Thyristors 35 und verhindert/ daß seine Steuerelektrode eine ansteigende Spannung erhält, wodurch die Spannungsfestigkeit des Thyristors 35 vergrößert wird; In ähnlicher Weise dient die Diode 32 dem Schutz der Steuerelektrode des Thyristors 35. . .Furthermore is the cathode of the programmable unijunction transistor 20 is connected to line 30 via a current limiting resistor 31 and a discharge resistor 34. The connection point f between the resistors 31 and 34 is at the control electrode 38 of the thyristor 35. Between its control electrode and its cathode, a capacitor 33 and a diode 32 are also connected in parallel with the resistor 34. The condenser 33 accelerates the disconnection of the thyristor 35 and prevents / that its control electrode receives an increasing voltage, whereby the withstand voltage of the thyristor 35 is increased; Similarly, the diode 32 serves to protect the control electrode of the thyristor 35.. .

Neben dem Zündstromkreis 19 ist ferner ein Zündzeitkompensations** kreis 25 vorgesehen. Dieser liegt im gezeigten Ausführungsbeispiel zwischen den Anschlußpunkten c und g und besteht aus einer Reihenschaltung des Kondensators 27 mit einer Zenerdiode 28. Parallel zum Kondensator 27 liegt ein Widerstand 26, der gegebenenfalls entfallen kann. Die Zenerdiode 28 dient als Detektor für die Resonanzspannung des LC-Schwingkreises, die infolge der Spannungsänderungen der Wechselstromversorgungsquelle 1 erzeugt wird. Die Spannungsänderung an den Belegungen des Kondensators 16 wird indirekt durch die Spannung am Kondensator 22 festgestellt, überschreitet das Potential am Verbindungspunkt c einen vorgegebenen Wert, so wird die Zenerdiode 28 leitend und schaltet den Kondensator 27 dem Kondensator 22 parallel.In addition to the ignition circuit 19, there is also an ignition time compensation ** circle 25 provided. This is in the embodiment shown between the connection points c and g and consists of a series connection of the capacitor 27 with a Zener diode 28. In parallel to the capacitor 27 is a resistor 26, which may be can be omitted. The Zener diode 28 serves as a detector for the resonance voltage of the LC resonant circuit, which is generated as a result of the voltage changes of the AC power supply source 1. the The change in voltage at the assignments of the capacitor 16 is indirect determined by the voltage on capacitor 22, exceeds the potential at the connection point c is a predetermined Value, the Zener diode 28 becomes conductive and switches the capacitor 27 the capacitor 22 in parallel.

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Fig. 3 zeigt eine andere Ausfuhrungsform des Zündzeitkompensationskreises. Soweit die Bauelemente mit denjenigen nach Fig. 1 übereinstimmen, sind die gleichen Bezugszeichen verwendet.. Unterschiedlich ist in Fig. 3 die Verwendung eines anderen Detektorkreises 50 anstelle der Zenerdiode 28, wobei der Detektorkreis 50 unmittelbar die Resonanzspannung des LC-Schwingkreises an den Elektroden des Kondensators 16 mißt. Diesem ist hierzu ein -Spannungsteiler aus den Widerständen 31 und 52 parallelgeschaltet, deren Verbindungspunkt an der Basis eines Transistors 53 liegt. Der Emitter des Transistors 53 steht mit der Leitung 30 in Verbindung, während zwischen seinem Kollektor und dem Anschlußpunkt c des Zündstromkreises 19 ein Parallelstromkreis eingeschaltet ist, bestehend aus einem Widerstand 26 und einem Kondensator 27. Zweck und Arbeitsweise dieser Kompensationsschaltung stimmen mit derjenigen gemäß Fig. 1 überein, so daß sich eine erneute Beschreibung erübrigt.Fig. 3 shows another embodiment of the ignition timing compensation circuit. Insofar as the components correspond to those according to FIG. 1, the same reference numerals are used. Different FIG. 3 shows the use of a different detector circuit 50 instead of the Zener diode 28, the detector circuit 50 directly the resonance voltage of the LC resonant circuit to the Electrodes of the capacitor 16 measures. This is a voltage divider for this purpose from the resistors 31 and 52 connected in parallel, the connection point of which is at the base of a transistor 53. The emitter of the transistor 53 is connected to the line 30, while between its collector and the connection point c of the ignition circuit 19 a parallel circuit is switched on, consisting of a resistor 26 and a capacitor 27. The purpose and mode of operation of this compensation circuit agree with the one in accordance with FIG. 1, so that a renewed description is unnecessary.

Die Betriebsweise des dargestellten Zündfunkenerzeugers wird nachstehend anhand der in Fig. 2 wiedergegebenen Spannungs- und Stromverläufe erläutert. Es sei angenommen, daß bei Zufuhr einer Wechselspannung an die Klemmen 2 und 3 zunächst das Potential an der Klemme 2 niedriger ist als an der Klemme 3, d.h. die Wechselspannung befindet sich in ihrer negativen Halbwelle und die Diode 6 verhindert die Stromzufuhr zum Resonanzkreis. Folglich treten während dieser Zeit keine Schwingungen auf. Der überspannungsableiter 4 ist normalerweise nicht leitend und soll im folgerden nicht weiter in Betracht gezogen werden. Für die Beschreibung der Wirkungsweise ist folglich in erster Linie die positive Halbwelle der Versorgungswechselspannung von Bedeutung, in welcher das Potential an der Klemme 2 höher ist als an der Klemme 3. Ein Ladestrom i_ fließt dann über die Drosselspule 5,die Diode 6, den Verbindungspunkt a und die Primärwicklung 8 zum Kondensator 16. Gleichzeitig fließt vom Verbindungspunkt b ein Strom I₃ zu dem aus Widerstand 21 und Kondensator 22 bestehenden Zeitkreis der Zündschaltung 19 sowie zum Spannungsteiler 23, 24 und lädt den Kondensator 22 auf. Da der programmierbare Unijunction-Transistor 20 nicht leitend ist,steigt das Potential am Punk d in ähnlicherThe mode of operation of the illustrated ignition spark generator is explained below with reference to the voltage and current curves shown in FIG. It is assumed that when an alternating voltage is supplied to terminals 2 and 3, the potential at terminal 2 is initially lower than at terminal 3, ie the alternating voltage is in its negative half-cycle and diode 6 prevents current from being supplied to the resonant circuit. As a result, no vibrations occur during this time. The surge arrester 4 is normally not conductive and should not be considered any further in the following. For the description of the mode of operation, the positive half-wave of the AC supply voltage is therefore primarily important, in which the potential at terminal 2 is higher than at terminal 3. A charging current i_ then flows through the choke coil 5, the diode 6, the connection point a and the primary winding 8 to the capacitor 16. At the same time, a current I ₃ flows from the connection point b to the timing circuit of the ignition circuit 19, consisting of resistor 21 and capacitor 22, and to the voltage divider 23, 24 and charges the capacitor 22. Since the programmable unijunction transistor 20 is not conductive, the potential at point d rises in a similar manner

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Weise an wie am Punkt b und zwar mit der gleichen Geschwindig* keit. Das Potential am Punkt c lädt den Kondensator 22 auf und nimmt somit langsamer zu. Nach Ablauf einer Zeitspanne, welche durch die Werte der Stromkreisbauelemente, also der Widerstände 21, 23 und 24 sowie des Kondensators 22 und durch das Potential am Punkt b bestimmt ist, nimmt das Potential am Punkt c einen Wert an, der praktisch mit dem am Punkt d übereinstimmt, überschreitet das Anodenpotential am programmierbaren Unijunction-Transistor 20 geringfügig um .etwa 0,6V das Steuerpotential, so wird der programmierbare Unijunction-Transistor 20 leitend. Die genannte Differenzspannung kann praktisch vernachlässigt werden und man kann davon ausgehen, daß der programmierbare Uni junction *■ transistor 20 leitend wird, sobald sein Anodenpotential gleich dem Basispotential wird. Der Kondensator 20 entlädt sich dann über die Kathode und liefert das Aüsgangszündsignal an die Steuerelektrode des Thyristors 35. In Fig. 2 ist im oberen Kurvenzug der Verlauf der Anodenspannung V₂₀ am programmierbaren Unijunction Transistor im Zeitintervall t_Q bis t- dargestellt. Während dieser Zeitspanne sammelt sich eine genügend hohe Ladung auf dem Kondensator 16 an. Sobald das Aüsgangszündsignal vom Zündkreis 19 an die Steuerelektrode des Thyristors 35 gelegt wird, wird dessen Anoden-Kathoden-¹ strecke sofort leitend. Folglich entlädt sich der Kondensator 16, von seiner positiven Elektrode 17 ausgehend, über die Primärwicklung 8 des Zündtransformators 7, den Schaltungspunkt a, die Leitung 29, den Thyristor 35, die Leitung 30 und den Verbindungspunkfc g zur negativen Elektrode 18. Der dritte Kurvenzug in Fig. 2 zeigt den Verlauf des Entladestroms i... Nach Beendigung dieses Entladevorgangs wird der Kondensator 16 infolge des Schwingkreisverhaltens mit entgegengesetzter Polarität umgeladen, so daß sich der im vierten Kurvenzug dargestellte Verlauf der Spannung v.g am Kondensator 16 ergibt. Zu dieser Zeit fließt ein schwacher Strom von der Leitung 30 überden Kondensator 33 zur Steuerelektrode des Thyristors 35, welcher den Thyristor 35 sofort sperrt. Die ladung auf der Elektrode 18 des Kondensators 16 läßt einen Strom i« von der Leitung 30 über die Diode 39, die Leitung 29, den Punkt ä und die Primärwicklung 8 zur Elektrode 17 des Kondensators 16Instructions as at point b and with the same speed. The potential at point c charges the capacitor 22 and thus increases more slowly. After a period of time which is determined by the values of the circuit components, i.e. the resistors 21, 23 and 24 as well as the capacitor 22 and the potential at point b, the potential at point c assumes a value that is practically the same as that at point d matches, if the anode potential at the programmable unijunction transistor 20 slightly exceeds the control potential by about 0.6V, then the programmable unijunction transistor 20 becomes conductive. The said differential voltage can practically be neglected and it can be assumed that the programmable Uni junction * ■ transistor 20 becomes conductive as soon as its anode potential becomes equal to the base potential. The capacitor 20 then discharges via the cathode and delivers the output ignition signal to the control electrode of the thyristor 35. The upper curve in FIG. 2 shows the course of the anode voltage V ₂₀ at the programmable unijunction transistor in the time interval t _Q to t-. A sufficiently high charge accumulates on the capacitor 16 during this period of time. As soon as the output ignition signal from the ignition circuit 19 is applied to the control electrode of the thyristor 35, its anode-cathode ¹ section is immediately conductive. As a result, the capacitor 16, starting from its positive electrode 17, discharges via the primary winding 8 of the ignition transformer 7, the circuit point a, the line 29, the thyristor 35, the line 30 and the connection point fc g to the negative electrode 18. The third curve in 2 shows the course of the discharge current i. At this time, a weak current flows from the line 30 via the capacitor 33 to the control electrode of the thyristor 35, which immediately blocks the thyristor 35. The charge on the electrode 18 of the capacitor 16 allows a current i «from the line 30 via the diode 39, the line 29, the point a and the primary winding 8 to the electrode 17 of the capacitor 16

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fließen, wodurch die Restenergie ausgenutzt wird. Zur gleichen Zeit bewirkt ein Teil der elektrostatischen Ladung auf der Elektrode 18 einen Stromfluß i, durch den Zeitkonstantenkreis mit Widerstand 21 und Kondensator 22 sowie durch den Spannungsteiler 23,24. Dieser Strom i. läßt eine negative Augenblicksspannung zwischen Anode und Kathode sowie zwischen Basis und Kathode des programmierbaren Unijunction-Transistors 20 entstehen. Auf Grund dieser gegenpoligen Spannung wird die Abschaltung des Unijunction-Transistors 20 beschleunigt. Er kann damit der hochfrequenten Umschaltsteuerung folgen, ohne daß bei seiner Abschaltung Schwierigkeiten entstehen.flow, whereby the remaining energy is used. At the same time, it causes some of the electrostatic charge on the electrode 18 a current flow i through the time constant circle with Resistor 21 and capacitor 22 and through the voltage divider 23,24. This current i. leaves a negative instantaneous voltage arise between the anode and cathode and between the base and cathode of the programmable unijunction transistor 20. Because of This opposite polarity voltage, the disconnection of the unijunction transistor 20 is accelerated. He can use it to control the high-frequency switching without creating difficulties when it is switched off.

Anstatt die elektrische Leistungdem Zündstromkreis 19, wie dargestellt, vom Verbindungspunkt b zuzuführen,könnte dies auch von der Leitung 29 aus·unmittelbar zum Verbindungspunkt h geschehen. Dies ist in Fig. 1 gestrichelt angedeutet. Die Arbeitsweise wäre die gleiche. Durch die Primärwicklung 8 des Zündtransformators fließen somit der Endladestrom i.. und der Rückladestrom i.^' ^so daß in der Sekundärwicklung 9 eine Hochspannung induziert wird, welche die die Elektroden 12 und 13 umgebende Luft ionisiert und kräftige Zündfunken entstehen läßt.Instead of supplying the electrical power to the ignition circuit 19, as shown, from the connection point b, this could also be done from the line 29 directly to the connection point h. This is indicated by dashed lines in FIG. 1. The way of working would be the same. The discharge current i .. and the return current i . ^ ' ^{Flow through the primary winding 8 of the ignition transformer so} that a high voltage is induced in the secondary winding 9, which ionizes the air surrounding the electrodes 12 and 13 and creates powerful ignition sparks.

Die Ladung auf dem Kondensator 16 versucht zum Zeitpunkt t,- erneut sich zu entladen, jedoch ist dann der Thyristor 35 gesperrt und die Diode 39 in Sperrichtung vorgespannt. Hierdurch wird die Ladung auf der Elektrode 17 festgehalten. Damit wird der Strom durch die Primärwicklung 8 zur Zeit tj- plötzlich unterbrochen und die Klemmenspannung v„ an der Primärwicklung 8 erzeugt zusammen mit der Streukapazität zwischen den Wicklungen eine Schwingung v„'. Diese Schwingspannung überlagert sich der am Kondensator stehenden Spannung V^₆ und liegt zugleich zwischen Anode und Kathode des Thyristors 35. Damit ergäbe sich eine hohe den Thyristor 35 gefährdende Spitzenspannung, die jedoch durch den Schaltkreis, bestehend aus Kondensator 40 und Widerstand 41 abgebaut wird. Die Schwingspannung ν ' kling im Zeitraum t_c bis t. ab. Während dieser Zeitspanne fließt Ladestrom von der Klemme2The charge on the capacitor 16 tries to discharge again at the time t 1, but the thyristor 35 is then blocked and the diode 39 is biased in the reverse direction. As a result, the charge on the electrode 17 is retained. The current through the primary winding 8 is suddenly interrupted at time tj- and the terminal voltage v "at the primary winding 8, together with the stray capacitance between the windings, generates an oscillation v"". This oscillation voltage is superimposed on the voltage V ^ ₆ on the capacitor and is at the same time between the anode and cathode of the thyristor 35. This would result in a high peak voltage endangering the thyristor 35, but which is reduced by the circuit consisting of capacitor 40 and resistor 41. The oscillation voltage ν 'sounds in the period t _c to t. away. During this time, charging current flows from terminal 2

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über die Drosselspule 5, die Diode 6 und die Primärwicklung 8 zum Kondensator 16, wodurch dieser wieder aufgeladen wird und die vom Zündfunken verbrauchte Energie ersetzt wird. Gleichzeitig wird der Kondensator 22 des Zündkreises 19 aufgeladen und der programmierbare Unijunction-Transistor 20 wird zur Zeit t, wiede·* rum leitend. Damit beginnt erneut der Schwingungsbetrieb des Resonanzkreises. Diese Zündschwingungen werden einige zehn- bis einige hundertmal während der positiven Halbwelle der Versorgungswechselspannung wiederholt. Polglich entsteht im Rhythmus dieser Z und schwingungen eine Zündfunkenentladung so oft, wie die Schwin*· gungen auftreten.via the choke coil 5, the diode 6 and the primary winding 8 to the capacitor 16, as a result of which it is recharged and the energy consumed by the ignition spark is replaced. Simultaneously the capacitor 22 of the ignition circuit 19 is charged and the programmable unijunction transistor 20 is at time t, like * rum leading. The oscillation operation of the resonance circuit thus begins again. These ignition oscillations will be a few tens to several hundred times during the positive half-cycle of the AC supply voltage repeated. Polarity arises in the rhythm of this Z and an ignition spark discharge oscillates as often as the Schwin * events occur.

Anhand von Fig. 4 soll nunmehr die Betriebsweise des Zündfunken⁴* exzeugers für den Fall erläutert werden, daß sich die Versorgungs* wechselspannung ändert. Zur Erläuterung dienen die Spannungen v_c und ν, an den Verbindungspunkten c und d der Zündschaltung 19. Die Kurven (I) zeigen den Potentialverlauf an den Punkten c itnd d bei ordnungsgemäßer Amplitude der Versorgungswechselspannung. Die Kurven (II) beziehen sich auf den Fall einer zu hohen Versorgunqi»- wechselspannung und die Kurven (III) auf eine zu niedrige Versor·" gungswechselspannung. Wird der Kondensator 16 mit einem Strom i_Q aufgeladen, so steigt das Potential v, am Verbindungspunkt d dementsprechend an. Das Potential ν am Punkt cniimtmit geringerer Geschwindigkeit zu und erreicht das Potential ν. zur Zeit T_Q. Zu dieser Zeit schaltet der programmierbare Unijunction-Transistor 20 durch. Nunmehr sei angenommen, daß die Versorgungswechselspannung unter ihrem Normalwert liegt. Damit nimmt der Ladestrom i_Q für den Kondensator 16 ab und die Potentiale ν " und v_d" steigen mit geringerer Geschwindigkeit an als die Potentiale ν und v- in den Kurven I. Jedoch erreicht ν wiederum,zur gleichen Zeit T_Q den Wert von v,", so daß diese Zeitspanne nicht geändert wird. Eine verringerte Versorgungswechselspannung hat also keinen Einfluß auf den Zündzeitpunkt.Be based on Fig. 4 is now to the operation of the spark ⁴ * exzeugers explained for the case that the supply * changes the AC voltage. _{The voltages v c} and ν at the connection points c and d of the ignition circuit 19 are used for explanation. The curves (I) show the potential profile at the points c and d with the correct amplitude of the AC supply voltage. The curves (II) relate to the case of an excessively high AC supply voltage and the curves (III) to an excessively low AC supply voltage. If the capacitor 16 is charged with a current i _Q , the potential v, am increases The potential ν at the point c increases at a slower rate and reaches the potential ν at the time T _Q. At this time, the programmable unijunction transistor 20 turns on. It is now assumed that the AC supply voltage is below its normal value the charging current i _Q for the capacitor 16 decreases and the potentials ν "and v _d " rise at a slower rate than the potentials ν and v- in curves I. However, ν again reaches the value of v _{at the same time T Q} , "so that this period is not changed. A reduced AC supply voltage therefore has no influence on the ignition point.

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y ;. ORiGINAL(NSPECTEDy;. ORiGINAL (NSPECTED

Liegt hingegen die Versorgungswechselspannung über dem Normalwert, so wird der Zündzeitkompensationskreis 25 wirksam. Bei erhöhter Versorgungsspannung steigt auch der Ladestrom i_fi für den Kondensator 16 und folglich liegen die Potentiale ν ' und v,' im Kurvenzug II höher als die Potentiale ν und v, im Kurvenzug I- Sobald das Potential ν ' die Durchschaltspannung ν der Zenerdiode 28 erreicht, werden der Widerstand 26 und der Kondensator 27 dem ■ Kondensator 22 parallelgeschaltet. Von da ab wird die Anstiegsgeschwindigkeit des Potentials ν ' verringert, so daß der Zeitpunkt, zu dem ν ' mit v^¹ übereinstimmt von T_Q nach T_Q' verschoben wird. Damit wird die Zündzeit des programmierbaren UnijunctLon-Transistos 20 verzögert. Wäre der Kompensationskreis 25 nicht vorhanden, so wäre die durch den Zündkreis 19 gesteuerte Zündzeit immer konstant. Ein bei steigender Versorgungswechselspannung erhöhter Strom im Schwingkreis würde deshalb die Schwingkreiselemente stärker aufheizen. Der Komdensationskreis 25 jedoch verzögert das Ausgangszündsignal für die Steuerelektrode des Thyristors 35, so daß die Schwingungsfrequenz des Zündfunkengenerators verringert und der Resonanzstrom praktisch auf dem gleichen Wert gehalten wird. Damit entfällt die Gefahr der überhitzung der Schaltkreiselemente.If, on the other hand, the AC supply voltage is above the normal value, the ignition time compensation circuit 25 becomes effective. When the supply voltage increases, the charging current i _fi for the capacitor 16 also increases and consequently the potentials ν 'and v,' in curve II are higher than the potentials ν and v in curve I- As soon as the potential ν 'exceeds the switching voltage ν of the Zener diode 28 reached, the resistor 26 and the capacitor 27 to the ■ capacitor 22 are connected in parallel. From then on, the rate of rise of the potential ν 'is reduced, so that the point in time at which ν' ^{corresponds to v ^ 1 is} shifted from T _Q to T _Q '. This delays the ignition time of the programmable UnijunctLon transistor 20. If the compensation circuit 25 were not present, the ignition time controlled by the ignition circuit 19 would always be constant. A current in the resonant circuit that increases with increasing AC supply voltage would therefore heat up the resonant circuit elements more. The compensation circuit 25, however, delays the output ignition signal for the control electrode of the thyristor 35, so that the oscillation frequency of the ignition spark generator is reduced and the resonance current is kept practically at the same value. This eliminates the risk of the circuit elements overheating.

Mit dem Zündkreis 19 wird die Arbeitsfrequenz der die Zündfunken erzeugenden Schwingungen gesteuert, während der Kompensationskreis 25 den Zündzeitpunkt des Ausgangszündsignals bestimmt und hierdurch Änderungen der Versorgungswechselspannung ausgleicht. Hierdurch wird nicht nur ein gesicherter Langzeitbetrieb des Zündfunkenerzeugers gewährleistet, sondern zugleich eine auch bei schwankender Versorgungswechselspannung zuverlässige Erzeugung energiereicher Zündfunken.With the ignition circuit 19, the operating frequency of the ignition sparks generating oscillations controlled, while the compensation circuit 25 determines the ignition timing of the output ignition signal and thereby Compensates for changes in the AC supply voltage. This not only ensures long-term operation of the ignition spark generator guaranteed, but at the same time a reliable generation of energy-rich even with fluctuating AC supply voltage Spark.

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ORlG(NAL INSPECTEDORlG (NAL INSPECTED

Claims

YAMKEAKE HONEYWELL CO. LTD. _o „ , _1QQn YAMKEAKE HONEYWELL CO. LTD. _o ", _1QQn

ο. nai ι you

12-19 Shibua 2-chome 9805027 GE, SZ

Shibuya-ku _{HR / ar}

Tokyo, Japan

Ignition spark generators, in particular for oil burners

Patent claims:

ί 1.1 Ignition spark generator, especially for oil burners, with an _{oscillating circuit containing a V -} / charging capacitor and the primary winding of an ignition transformer »as well as a semiconductor switch connected to the oscillating circuit for controlling the charging and discharging of the charging capacitor, characterized in that the control electrode (38) of the in the

Schwingkreis.es (8,16) switched on semiconductor switch (35) of the The output of an ignition circuit (19) controlling the switching through of the semiconductor switch (35) is connected; the input (h) of the ignition circuit (.19) on one of the oscillating circuit elements (8.16) lies;

a second semiconductor switch (20) in the ignition circuit (19) the ignition signal synchronized with the resonance voltage of the resonant circuit (8,16); and

a compensation circuit responsive to changes in the resonance voltage (25) controls the ignition time of the second semiconductor switch (20).

2. ignition spark generator according to claim 1, characterized in that the first semiconductor switch (35) is a thyristor is.

3. ignition spark generator according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the ignition circuit (19) is one of one Has resistor (21) and a capacitor (22) existing timing element.

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4. ignition spark generator according to claim 3, characterized in that the second semiconductor switch (20) is a programmable one Unijunction transistor is; the connection point (c) of resistor (21) and capacitor (22) is at the anode of the programmable unijunction transistor; the connection point (d) of a timer (21,22) connected in parallel Voltage divider (23,24) is connected to the control electrode of the programmable unijunction transistor; and the cathode of the programmable unijunction transistor with the control electrode (38) of the first semiconductor switch (35) in connection stands.

5. ignition spark generator according to claim 4, characterized in that that the compensation circuit (25) switches on when a predetermined resonance voltage is exceeded third semiconductor switch (28,53), via which a compensation capacitor (27) can be connected in parallel to the capacitor (22) in the timing element (21,22).

6. ignition spark generator according to claim 5, characterized in that that the compensation capacitor (27) has a resistor (26) connected in parallel.

7. ignition spark generator according to claim 5 or 6, characterized in that that the third semiconductor switch (28) is a Zener diode (Fig. 1).

8. ignition spark generator according to claim 5 or 6, characterized in that that the third semiconductor switch is a transistor (53) with its emitter-collector path with the Compensation capacitor (27) connected in series and with its base connected to a voltage divider to which the resonance voltage is applied (51, 52) is connected (Fig. 3).

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