DE3111757A1 - Steuerschaltung fuer einen vollsteuergate-thyristor - Google Patents

Steuerschaltung fuer einen vollsteuergate-thyristor

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DE3111757A1
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Nagataka Fuchu Tokyo Seki
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

Steuerschaltung für einen Vollsteuergate-Thyristor
Die Erfindung betrifft eine Tor- oder Steuerschaltung für einen Vollsteuergate- bzw. Vollsteuergatt-Thyristor, insbesondere zur Gewährleistung von Verbesserungen bezüglich des Stromverbrauchs und der Abfallgeschwindigkeit(-s teilheit) eines an den Thyristor angelegten ImpulsStroms.
Bekanntlich erweitert sich der Leitungsbereich in einem Thyristor allmählich von einem Bereich in der Nähe seiner Gatebzw. Steuerelektrode, wenn dieser zum Durchschalten des Thyristors ein Impuls aufgeprägt wird. Wenn ein Anodenstrom mit hohem di/dt-Verhältnis unmittelbar nach dem Durchschalten des Thyristors in diesen eingeleitet wird, bricht der Thyristor unter lokaler Erhitzung seiner Anode durch. Aus diesem Grund muß das di/dt-Verhältnis des Anodenstroms auf eine vorbestimmte Größe begrenzt werden. Andererseits wird gemäß Fig. 1 ein Gate- oder Steuerstrom mit hohem dIG/dt-Verhältnis unmittelbar vor dem Durchschalten des Thyristors dessen Steuerelektrode zugeführt. Dies geschieht deshalb, weil bei kleinem dIG/dt-Verhältnis der Schaltverlust unter Durchbruch des Thyristors ansteigt. Bei einer Schaltung mit einer Anzahl von in Reihe oder parallel geschalteten Thyristoren können andererseits durch Anwendung des Steuerimpulses gemäß Fig. 1 Änderungen der Durchschaltzeit der Thyristoren verringert werden.
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Pig. 2 veranschaulicht eine bisherige Gate- bzw. Steuerschaltung zur Lieferung eines solchen Impulses, deren Arbeitsweise im folgenden anhand von Fig, 3 und auch von Fig. 2 erläutert ist. Wenn ein Transistor 10 durchschaltet, wird ein Kondensator 12, der anfänglich nicht aufgeladen wird, leitend gemacht, sobald ihm die Spannung E einer Gleichspannungsquelle 14 aufgeprägt wird. Infolgedessen wird die Spannung E von der Spannungsquelle 14 an eine Primärwicklung 18 eines Impulstransformators 16 angelegt, so daß in einer Sekundärwicklung 20 eine Spannung E/n gemäß Fig. 3 induziert wird. Die schwarzen Punkte an Primär- und Sekundärwicklung 18 bzw. 20 stehen für eine positive Polarität der an diesen Wicklungen induzierten Spannungen. Die Größe η bestimmt sich dabei wie folgt:
Windungszahl der Primärwicklung
η =
Windungszahl der Sekundärwicklung
Beim Aufladen des Kondensators 12 nimmt die über die Primärwicklung 18 angelegte Spannung allmählich ab. Der statische oder Dauerwert (steady-state value) der Spannung über die Primärwicklung 18 läßt sich wie folgt ausdrücken:
Dauerwert = E χ
R2
Darin bedeuten:
R- = Widerstandswert eines Widerstands 22 und R2 = Widerstandswert einer Last 24, bezogen auf die Primärwicklung.
Als Beispiel für die Last 24 ist in Fig. 2 ein Thyristor 28 dargestellt, dessen Gate- oder Steuerelektrode über eine Diode
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26 mit der Plusseite der Sekundärwicklung 20 und dessen Kathode mit der anderen Seite der Wicklung 20 verbunden sind- Wenn der Transistor 10 dann sperrt, kann ein bisher über die Primärwicklung 18 geflossener Erregerstrom nicht augenblicklich auf Null verringert werden, so daß ein umlaufender Strom weiter über einen geschlossenen Stromkreis aus der Primärwicklung 18, einer Zenerdiode 30 und einer Diode 32 fließt, bis die in der Erregungsspule des Impulstransformators 16 gespeicherte Energie zu Null wird. Die elektrischen Ladungen am Kondensator werden durch einen geschlossenen Stromkreis aus dem Kondensator 12 und dem Widerstand 22 verbraucht und zu Null reduziert. Fig. 3 veranschaulicht die Wellenform einer Spannung, die an der Sekundärwicklungsseite in Abhängigkeit vom vorstehend beschriebenen Vorgang an der Primärwicklungsseite induziert wird. Da die Zenerspannung einer Zenerdiode 30 des genannten geschlossenen Stromkreises gleich E ist, wird
ZD
eine Sperrspannung (E„n/n) gemäß Fig. 3 im Augenblick des Sperrens des Transistors 10 an der Sekundärwicklung 20 induziert. Die negative Spannung ist jedoch vernachlässigbar, weil sie durch die mit der Last 24 verbundene Diode 26 gesperrt wird. Demzufolge kann die Steuerschaltung gemäß Fig. 2 einen Steuerimpuls mit im wesentlichen der Wellenform gemäß Fig. 1 liefern. Die beschriebene Steuerschaltung ist jedoch mit den folgenden Nachteilen behaftet:
1. Die in der Erregungsspule (exciting inductance) des Impulstransformators 16 gespeicherte Energie, die Energie, mit welcher der Kondensator 12 aufgeladen wird, und die vom Widerstand 22 verbrauchte Energie stellen sämtlich einen Energieverlust dar.
2. Der Impulstransformator 16 muß zusätzlich die Schaltung aus der Zenerdiode 30 und der Diode 32 aufweisen, welche die in der Erregungsspule bzw. -induktivität gespeicherte Energie
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verbraucht. Wenn der Transistor 10 durchschaltet, bevor die im Impulstransformator 16 gespeicherte Energie auf Null abgenommen hat, baut sich diese Energie unter Sättigung des Kerns des Impulstransformators 16 auf, so daß (dann) keine Energie zur Last 24 übertragen werden kann. Der Impulstransformator 16 ist daher so ausgelegt, daß der Transistor 10 erst durchschaltet, nachdem die gespeicherte Energie auf Null abgenommen hat.
3. Wenn die in der Sekundärwicklung 20 induzierte Spannung gemäß Fig. 3 schnell von positiv auf negativ invertiert wird, kann ein Sperrstrom, der durch Sperrverzugsladungen in der an die Last 24 angeschlossenen Diode 26 hervorgerufen wird, in manchen Fällen zu einer Störung bzw. einem Ausfall der Last 24 führen. Wenn die Steuerschaltung gemäß Fig. 2 auf eine Sperrsteuerschaltung (off gate circuit) beispielsweise für einen Vollsteuergate-Thyristor angewandt wird, wird dieser nach dem Sperren durch einen Sperrsteuerstrom mit einem Spitzenwert von 200 A wieder durchgeschaltet, wenn ein Sperrstrom von nur 1/1000 dieses Sperrsteuerstroms bzw. von 0,2 A durch den Thyristor fließt. Es erwies sich deshalb bisher als unmöglich, die bisherige Schaltung als Sperrsteuerschaltung für einen Vollsteuergate-Thyristor zu verwenden.
Die Größe des unter 1. erwähnten Energieverlusts beträgt 10 W pro Vorrichtung für eine Zündschaltung des Thyristors und etwa W pro Vorrichtung für die Sperrsteuerschaltung des VoIlsteurgate-Thyristors. Der unter 1. genannte Energieverlust kann daher in manchen Fällen 5 - 10 % des Gesamtverlusts der Vorrichtung mit dem Vollsteuergate-Thyristor ausmachen. Da die unter 2. genannte Schaltung zum Verbrauchen der gespeicherten Energie angewandt werden muß, erhält die Steuerschaltung insgesamt große Abmessungen, die einer Miniaturisierung der Vorrichtung zuwiderlaufen.
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Aufgabe der Erfindung ist damit insbesondere die Schaffung einer Gate- oder Steuerschaltung für einen Vollsteuergate-Thyristor, die bezüglich Energieverlust, Kompaktheit und Zuverlässigkeit verbessert ist.
Diese Aufgabe wird durch die in den beigefügten Patentansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Steuerschaltung umfaßt eine erste Schaltungseinheit, die so zwischen Kathode und Gate- bzw. Steuerelektrode eines Thyristors geschaltet ist, daß sie zwischen Kathode und Steuerelektrode des Thyristors einen pulsierenden bzw. Impulsstrom großer Anstiegssteilheit und kleinerer Abfallsteilheit fließen läßt, sowie eine mit der ersten Schaltungseinheit derart verbundene zweite Schaltungseinheit, daß sie in Synchronismus mit der Betätigung des Thyristors auf eine Spannung mit größerem Absolutwert als dem einer Gleichspannungsquelle aufladbar und auf eine Spannung mit kleinerem Absolutwert als dem der Gleichspannungsquelle entladbar ist.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine graphische Darstellung der Wellenform eines Gateoder Steuerimpulsstroms für einen Thyristor,
Fig. 2 ein Schaltbild einer bisherigen Steuerschaltung,
Fig. 3 eine graphische Darstellung der Wellenform beim Durchschal tvorgang der Steuerschaltung,
Fig. 4 ein Schaltbild des grundsätzlichen Schaltungsaufbaus einer Steuerschaltung gemäß der Erfindung,
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Fig. 5 eine graphische Darstellung der Gate- oder Steuer-Durchschaltspannung (gate turn-on voltage) bei der erfindungsgemäßen Steuerschaltung,
Fig. 6 ein Äquivalentschaltbild der erfindungsgemäßen Schaltung im aufgeladenen Zustand und
Fig. 7 bis 12 Schaltbilder abgewandelter Ausfuhrungsformen der Erfindung.
Die Fig.. 1 bis 3 sind eingangs bereits erläutert worden. In allen Figuren sind einander entsprechende Teile mit jeweils gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform der Erfindung weist ein Impulstransformator 34 eine Primärwicklung 36 mit einem ersten und einem zweiten Prxmärwicklungsteil 36.. bzw. 36-, die durch eine Anzapfung A getrennt sind, und eine Sekundärwicklung 38 auf. Die an den Wicklungen 36 und 38 angegebenen schwarzen Punkte bezeichnen die positive Polarität der zwischen diesen Wicklungen induzierten Spannungen. Die eine Seite der Primärwicklung 36 ist über eine Diode 40 an die Plusklemme einer Gleichspannungsquelle 42 angeschlossen, während ihre andere Seite über einen npn-Transistor 44 mit der Minusklemme der Spannungsquelle 42 so verbunden ist, daß bei durchgeschaltetem Transistor 44 ein Strom von seinem mit der anderen Seite der Primärwicklung 36 verbundenen Kollektor zu dem mit der Minusklemme der Spannungsquelle 42 verbundenen Emitter fließt. Die positive Polarität der Sekundärwicklung 38 ist über eine Diode 27 an die Kathode eines Thyristors 28 angeschlossen, während die andere (zweite) Seite der Wicklung 38 mit der Steuerelektrode des Thyristors 28 verbunden ist. Der Thyristor 28 bildet gemäß Fig. 2 bzw. 4 eine Last 24. Die Basis des npn-Transistors 44 ist mit einer nicht dargestellten Ansteuer-
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schaltung verbunden, wobei der Transistor in Abhängigkeit vom Betrieb der Last 24 durchgeschaltet und gesperrt wird. Der Impulstransformator 34, die Diode 40, die Gleichspannungsquelle 42, die Diode 27 und der npn-Transistor 44 bilden eine erste Schaltungseinheit 48. Ein zwischen die Klemme bzw. Anzapfung A des Impulstransformators 34 und die Minusklemme der Spannungsquelle 42 geschalteter Kondensator 46 bildet eine zweite Schaltungseinheit.
Die Steuerschaltung nach Fig. 4 arbeitet wie folgt: Die Schaltung ist so ausgelegt, daß im statischen Zustand die Beziehung Ec ?E gilt, mit E und Ec = Spannungen der Spannungsquelle 42 bzw. des Kondensators 46, wie dies noch näher erläutert werden wird. Im folgenden sei angenommen, daß erster und zweiter Primärwicklungsteil 36. bzw. 362 jeweils eine gleich große Windungszahl besitzen und daß das WindungsZahlverhältnis zwischen jedem Primärwicklungsteil 36.. oder 36« und der Sekundärwicklung 38 mit n.. vorgegeben ist. Wenn der npn-Transistor 44 zu einem Zeitpunkt t durchschaltet, wird die Spannung Ec des Kondensators 46 den beiden Seiten A und C des zweiten Primärwicklungsteils 362 aufgeprägt. Da sich die Anzapfung A in der Mitte der Primärwicklung 36 befindet, verdoppelt sich die am ersten Primärwicklungsteil 3O1 induzierte Spannung, und die Spannung am Punkt B wird zu 2Ec. Da hierbei 2Ecy E gilt, so daß die Diode 40 in Sperrichtung vorgespannt ist, wird ein Stromfluß von der Gleichspannungsquelle 42 verhindert. Gleichzeitig wird an der Sekundärwicklung 38 (Punkt F in Fig. 5) eine Spannung EcZn1 induziert. Sodann wird der Kondensator 46 zwischen den Zeitpunkten t_ und t1 mit einer Zeitkonstante von CR3 entladen, mit R3 = Widerstandswert der Last 24 in bezug auf ersten oder zweiten Wicklungsteil 36 oder 362 und C = Kapazität des Kondensators 46 (zwischen Punkten F und G in Fig. 5). Da die Beziehung zwischen der Spannung Ec des Kondensators 46 und der Spannung E der Gleichspannungsquelle 42 wäh-
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rend dieser Zeitspanne durch Ec E/2 vorgegeben ist, ist die Diode 40 in Sperrichtung vorgespannt.
Wenn sich die Spannung am Kondensator 46 auf die Hälfte der Spannung der Gleichspannungsquelle 42, d.h. auf E/2, verringert und die Spannung am Punkt B niedriger wird als E, wird die Diode 40 in Durchschaltrichtung vorgespannt und damit durchgeschaltet. Hierdurch wird die Spannung E der Gleichspannungsquelle 42 der Primärwicklung 36 des Impulstransformators 34 aufgeprägt, so daß die Spannung der Sekundärwicklung 38 zwischen den Zeitpunkten t.. und t2 (zwischen den Punkten G und H gemäß Fig. 5) zu E/2n.. wird. Da die Spannung Ec des Kondensators 46 während dieser Zeitspanne Ec "= E/2 beträgt, ist die Diode 40 in Durchschaltrichtung vorgespannt.
Wenn der Transistor 44 anschließend zum Zeitpunkt t„ sperrt, wird der Kondensator 46 wieder mit der Polarität gemäß Fig.4 aufgeladen. Fig. 6 zeigt die sich zu diesem Zeitpunkt ergebende Äquivalentschaltung. Die beiden Primärwicklungsteile 36.J und 362 des Impulstransformators 34 sind eng aneinander gekoppelt, und der Magnetfluß des Impulstransformators 34 kann sich nicht schnell ändern. Bei sperrendem Transistor 44 fällt daher der über den zweiten Primärwicklungsteil 362 fließende Erregungsstrom augenblicklich auf Null ab, während der über den ersten Primärwicklungsteil 36- fließende Erregungsstrom zu 2im wird, weil zwei gleich große Ströme "im", die bisher getrennt über die beiden Wicklungsteile 36^ und 362 geflossen sind, einander überlagert werden. Der Kondensator 46 wird dann durch den Strom 2im aufgeladen. Aus dem Äquivalentschaltbild gemäß Fig. 6 geht hervor, daß der größte Teil der Erregungsenergie im Kondensator 46 gespeichert ist, ohne durch den Thyristor 28 verbraucht zu werden, weil letzterer sperrt und die Steuerelektroden-Kathoden- Impedanz groß ist. Wenn hierbei die Induktivität des ersten Primärwicklungsteils 36.. gleich Lm ist, kann der Kon-
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densator 46 auf etwa das Doppelte der Spannung E der Spannungsquelle 42 (Ec = 2E) durch einen Resonanzstrom aufgeladen werden, der von Lm und der Kapazität C des Kondensators 46 abhängt. Wie sich aus dem Äquivalentschaltbild von Fig. 6 ergibt, ist der Stromkreis zwischen den Punkten G und K im wesentlichen kurzgeschlossen, wenn der Thyristor 28 der Last durchgeschaltet ist, so daß die Induktivität des Impulstransformators 34 in der Größenordnung von mehreren ,uH liegt. Wenn der Thyristor 28 dagegen sperrt, ist die Induktivität Lm mit dem Kondensator 46 in Reihe geschaltet, so daß die Induktivität des Impulstransformators 34 einen großen Wert von einigen mH besitzt. Gemäß Fig. 5 steigt daher die induzierte Spannung zum Entladungszeitpunkt bzw. zum Zeitpunkt tQ steil auf Ec/n. an, während sie zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 (zwischen den Punkten H und J gemäß Fig. 5) langsam abfällt.
Nach dem Erreichen eines negativen Maximums in Abhängigkeit
Ec-E
von einer Größe ——, die durch Dividieren der Differenz
1
(Ec - E) zwischen der Spannung Ec des Kondensators 46 und der Spannung E der Spannungsquelle 42 durch das Windungsverhältnis n.. erhalten wird, verringert sich die induzierte Spannung zwischen den Zeitpunkten t. und tg (zwischen den Punkten J und K in Fig. 5) auf Nullpotential. Zwischen den Punkten H und I ist die Spannung des Kondensators 46 kleiner als E, so daß über die Diode 40 ein Ladestrom zum Kondensator 46 fließt. Zwischen den Punkten I und K ist die Spannung des Kondensators 46 größer als E, doch fließt der Ladestrom über die Diode 40, bis die Erregungsenergie im ersten Primärwicklungsteil 36.. zu Null wird.
Mit dieser Ausführungsform werden mithin die folgenden Wirkungen erzielt:
A) Der Kondensator 46 wird mit der gespeicherten Energie des Impulstransformators 34 aufgeladen, und anschließend wird
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der npn-Transistor 44 durchgeschaltet, so daß die Energie der Last 24 zugeführt wird. Der Energieverlust beträgt daher praktisch Null, so daß der eingangs unter 1. genannte Nachteil der bisherigen Schaltung vermieden werden kann.
B) Da wärmeerzeugende Teile entfallen und die Zahl der Teile aufgrund der unter A) geschilderten Wirkung verringert ist, kann die Vorrichtung miniaturisiert werden; in der Praxis kann sie nahezu die Hälfte der Größe der bisherigen Vorrichtung gemäß Fig. 2 besitzen. Hierdurch läßt sich der eingangs unter 2. geschilderte Nachteil beim Stand der Technik vermeiden.
C) Da sich die an der Sekundärwicklung induzierte Spannung langsam von positiv auf negativ ändert (vgl. Fig. 5), nähert sich der Sperrverzugsstrom oder Rückwärts-Erholstrom der an die Last 24 angeschlossenen Diode 26 Null an. Hierdurch wird die Zuverlässigkeit des an die Sperrsteuerschaltung angeschlossenen Vollsteuergate-Thyristors unter Vermeidung des eingangs unter 3. geschilderten Nachteils erheblich verbessert.
Während bei der beschriebenen Ausfuhrungsform die Windungszahl der beiden Primärwicklungsteile 36- und 362 jeweils gleich groß ist, kann das Windungsverhältnis geändert werden, um das Verhältnis zwischen der an die Last 24 angelegten Anfangsspannung EcZn1 und der statischen (steady-state) Spannung (flacher Abschnitt zwischen Punkten G und H in Fig. 5) E/2η.. zu variieren. Da die Spannung des Kondensators 46 stark ansteigt, wenn die Schaltung nach Fig. 4 betrieben wird, ohne daß die Last 24 mit ihr verbunden ist, kann ein großer Widerstand oder ein nichtlinearer Widerstand als Blindlast über den Kondensator 46 oder parallel zur Diode 40 geschaltet sein.
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Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, die sich von derjenigen nach Fig. 4 in der Lage des Kondensators 46 unterscheidet. Gemäß Fig. 7 ist der Kondensator 46 an der einen Seite mit einer Anzapfung A der Primärwicklung 36 eines Impulstransformators 34 und an der anderen Seite mit der Plusklemme einer Gleichspannungsquelle 42 verbunden.
Die Ausfuhrungsform nach Fig. 7 arbeitet, mit Ausnahme des Unterschieds bezüglich der Ladespannung für den Kondensator 46, auf dieselbe Weise wie diejenige nach Fig. 4 und somit unter Gewährleistung praktisch derselben Wirkung wie vorher.
Fig. 8 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei welcher anstelle des npn-Transistors 44 ein pnp-Transistor als Schalt(er)element vorgesehen ist. Dabei ist die eine Seite des Impulstransformators 34 über einen pnp-Transistor 52 an die Plusklemme einer Gleichspannungsquelle 42 angeschlossen. Kollektor und Emitter des pnp-Transistors 52 sind mit der einen Seite des Impulstransformators 34 bzw. der Plusklemme der Gleichspannungsquelle 42 verbunden. Die andere Seite des Impulstransformators liegt über eine Diode 40 an der Minusklemme der Spannungsquelle 42, so daß ein Vorspannen in Sperrichtung und die Anlegung einer Sperrspannung verhindert werden, wenn die Absolutgröße einer an der anderen Seite des Impulstransformators 34 induzierten negativen Spannung größer wird als diejenige der negativen Spannung der Gleichspannungsquelle 42. Die anderen Anschlüsse entsprechen denen bei der Ausführungsform nach Fig. 4.
Zunächst sei angenommen, daß der Kondensator 46 negativ aufgeladen ist, die Spannung an der Anzapfung A niedriger ist als die Spannung an der Minusklemme der Gleichspannungsquelle 42 und die Diode 40 in Sperrichtung vorgespannt ist. Wenn unter
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diesen Bedingungen der pnp-Transistor 52 durchschaltet, fließt ein Ladestrom von der Spannungsquelle 42 über den Transistor zum negativ aufgeladenen Kondensator 46, so daß an der Sekundärwicklung 38 des Impulstransformators 34 (Punkt F in Fig. 5) eine große Spannung induziert wird. Es kann vorausgesetzt werden, daß bei diesem Vorgang ein negativer Entladestrom zur Plusklemme der Spannungsquelle 42 fließt. Diese Aufladung dauert an, bis der Kondensator 46 auf eine etwa Null betragende Spannung entladen worden ist, so daß die Diode 40 in Durchlaßrichtung vorgespannt wird (zwischen Punkten F und G in Fig. 5). Nach dieser Vorspannung der Diode 40 fließt ein Strom über den Transistor 52, den Impulstransformator 34 und die Diode 40, um an der Sekundärwicklung 38 eine zwischen den Punkten G und H in Fig. 5 angegebene konstante Spannung zu induzieren. Wenn hierauf der Transistor 52 sperrt, wird der Kondensator 46 durch den Resonanzstrom in Abhängigkeit von der Erregungsinduktivität Lm zwischen den Punkten A und C des Impulstransformators 34 und der Kapazität C des Kondensators 46 (zwischen den Punkten H und K in Fig. 5) negativ aufgeladen. Infolgedessen wird die Diode 40 negativ aufgeladen bzw. in Sperrichtung vorgespannt.
Aufbau und Arbeitsweise der beschriebenen Ausführungsform entsprechen im wesentlichen der Ausführungsform nach Fig. 4, wobei auch dieselbe Wirkung erzielt wird wie bei dieser.
Die Ausführungsform nach Fig. 9 unterscheidet sich von derjenigen gemäß Fig. 4 dadurch, daß eine zweite Schaltungseinheit aus einer Reihenschaltung aus einem ersten und einem zweiten Kondensator 46. bzw. 462 gebildet ist und daß eine Anzapfung A des Impulstransformators 34 an die Verzweigung oder Verbindung zwischen den beiden Kondensatoren 46- und 46„ angeschlossen ist.
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Mit dieser Ausführungsform wird dieselbe Wirkung wie mit der zuerst beschriebenen Ausführungsform erzielt, weil die Äquivalentschaltungen in beiden Fällen im wesentlichen gleich sind.
Die Ausführungsform gemäß Fig. 10 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 4 dadurch, daß ein Impulstransformator 58 eine erste und eine zweite Primärwicklung 54.. bzw. 542 sowie eine Sekundärwicklung 56 aufweist und daß eine Diode 40 zwischen die beiden Primärwicklungen 54 und 54- geschaltet ist. Die dieselbe Äquivalentschaltung wie die Ausführungsform nach Fig. 4 besitzende Ausführungsform gemäß Fig. 10 gewährleistet dieselbe Wirkung wie die Schaltung nach Fig. 4.
Die weitere Ausführungsform gemäß Fig. 11 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 4 dadurch, daß ein Impulstransformator 62 zwei Primärwicklungen 6O1 und 60- aufweist und daß- eine Last 24 an die erste Primärwicklung 6O1 angeschlossen ist. Wegen derselben Äquivalentschaltung bietet diese Ausführungsform wiederum dieselbe Wirkung wie diejenige nach Fig. 4.
Die weitere Ausführungsform gemäß Fig. 12 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 4 dadurch, daß eine zweite Schaltungseinheit aus drei Kondensatoren 46, 64.. und 64„ gebildet ist, daß eine Reihenschaltung aus zweitem und drittem Kondensator 64.. bzw. 64_ zu einer Gleichspannungsquelle 42 parallelgeschaltet ist und daß der erste Kondensator 46 zwischen die Verzweigung zwischen zweitem und drittem Kondensator 64.. bzw. 642 und eine Anzapfung A eines Impulstransformators 34 geschaltet ist. Die Kapazitäten der beiden Kondensatoren 64.. und 642 sind groß genug, um eine Änderung der Spannung an der Verzweigung zu verhindern, auch wenn ein Ladestrom über den ersten Kondensator fließt. Wegen der im wesentlichen gleichen Äquivalentschaltung vermag diese Ausführungsform dieselbe Wirkung wie die Ausführungsform nach Fig. 4 zu gewährleisten.
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Während bei den beschriebenen Ausführungsformen ein Transistor als Schalt(er)element verwendet wird, kann für diesen Zweck auch ein anderes geeignetes Element verwendet werden, beispielsweise ein Feldeffekttransistor, ein Vollsteuergate-Thyristor, ein siliziumgesteuerter Gleichrichter mit Kommutierungsschaltung usw. Dem Fachmann sind selbstverständlich verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.
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Claims (13)

  1. PATENTANS PRÜCHE
    Steuerschaltung für einen VoLlsteuergate-Thyristor, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste Schaltungseinheit (48) zwischen Kathode (K) und Gate- oder Steuerelektrode (G) eines Vollsteuergate-Thyristors (28) so geschaltet ist, daß sie
    einen pulsierenden bzw. Impulsstrom mit großer Anstiegssteilheit und kleinerer Abfallsteilheit zwischen Kathode
    (K) und Steuerelektrode (G) des Thyristors (28) fließen
    läßt, daß die erste Schaltungseinheit (48) eine Gleichspannungsquelle (42) und eine mi ti dieser parallelgeschaltete Reihenschaltung mit einer Diode (40) zur Verhinderung eines Rückwärts- oder Sperrstroms von der Gleichspannungsquelle (42), einen Impulstransformator (34) mit einem Primärwicklungsteil (36) mit Spannungsteilungspunkt (A), der so mit der Diode (40) in Reihe geschaltet ist, daß eine durch den Transformator (34) induzierte Spannung mit einem größeren Absolutwert als dem der Gleichspannungsquelle (42)
    letzterer nicht aufgeprägt wird, und ein mit dem Transformator (34) in Reihe geschaltetes Schalt(er)element (44) aufweist, das in Verbindung mit der Arbeitsweise des Thyristors
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    (28) durchschaltet und sperrt, und daß eine zweite Schaltungseinheit (50) zwischen den Spannungsteilungspunkt (A) des Transformators (34) und die Gleichspannungsquelle (42) so eingeschaltet ist, daß sie über die Diode (40) und durch einen Teil des Primärwicklungsteils (36) des Transformators (34) auf eine Spannung mit einem größeren Absolutwert als dem der Gleichspannungsquelle (42) äüflpdHäFTst,' "um""Bei = . durchgeschaltetem Schaltelement (44) einen Impulsstrom kleinerer Abfallsteilheit zwischen Kathode (K) und Steuerelektrode (G) des Thyristors (28) zu erzeugen, und über den anderen Teil des Transformators (34) sowie das Schaltelement (44) auf eine Spannung mit einem kleineren Absolutwert als dem der Gleichspannungsquelle (42) entladbar ist, um bei geschlossenem bzw. sperrendem Schaltelement (44) einen Impulsstrom großer Anstiegssteilheit zwischen Kathode (K) und Steuerelektrode (G) des Thyristors (28) zu erzeugen.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulstransformator (34) als Primärwicklungsteil (36) mit Spannungsteilungspunkt eine Primärwicklung mit einer Anzapfung (A) aufweist und an der einen Seite der Primärwicklung (36) über die Diode (40) an die Plusklemme der Gleichspannungsquelle (42) und an der anderen Seite über das Schaltelement (44) an die Minusklemme angeschlossen ist.
  3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement (44) einen npn-Transistor umfaßt, der mit dem Kollektor an die andere Seite der Primärwicklung (36) und mit dem Emitter an die Minusklemme der Gleichspannungsquelle (42) angeschlossen ist.
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  4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltungseinheit (50) einen zwischen die Anzapfung (A) der Primärwicklung (36) und die Minusklemme der Gleichspannungsquelle (42) geschalteten Kondensator (46) aufweist, der bei sperrendem npn-Transistor (44) über die Diode (40) und einen Teil der Primärwicklung (36) auf eine höhere Spannung als die der Gleichspannungsquelle (42) aufladbar und bei durchgeschaltetem npn-Transistor (44) über den anderen Teil der Primärwicklung (36) und den npn-Transistor (44) auf eine niedrigere Spannung als die der Gleichspannungsquelle (42) entladbar ist.
  5. 5. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltungseinheit (50) einen zwischen die Anzapfung (A) der Primärwicklung (36) und die Plusklemme der Gleichspannungsquelle (42) geschalteten Kondensator aufweist, der aufladbar ist, bis eine an der einen Seite der Primärwicklung (36) induzierte Spannung die positive Spannung der Gleichspannungsquelle (42) übersteigt.
  6. 6. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement einen pnp-Translstor (52) umfaßt, der mit dem Emitter an die Plusklemme der Gleichspannungsquelle (42) und mit dem Kollektor über den Transformator (34) und die Diode (40) an die Minusklemme angeschlossen ist.
  7. 7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltungseinheit (50) einen zwischen den Spannungsteilungspunkt (A) des Transformators (34) und die Minusklemme der Gleichspannungsguelle (42) geschalteten Kondensator (46) aufweist.
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  8. 8. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltungseinheit (50) einen ersten Kondensator (46..) und einen mit diesem in Reihe geschalteten zweiten Kondensator (462) aufweist, daß der erste Kondensator (46..) an der einen Seite mit der Plusklemme der Gleichspannungsquelle (42) verbunden ist, daß der zweite Kondensator
    (462) an der einen Seite mit der Minusklemme der Gleichspannungsquelle (42) verbunden ist und daß die Verzweigung oder Verbindung zwischen den beiden Kondensatoren (46.. , 462) an die Anzapfung (A) der Primärwicklung (36) angeschlossen ist.
  9. 9. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulstransformator (34) eine erste Primärwicklung (54..) und eine zweite, mit dieser über eine Diode (40) in Reihe geschaltete Primärwicklung (54„) aufweist, um an der einen Seite der zweiten Primärwicklung (54_) eine die Spannung der Gleichspannungsquelle (42) übersteigende induzierte Spannung zu verhindern, daß die erste Primärwicklung (54..) an der einen Seite mit der Plusklemme der Gleichspannungsquelle (42) und an der anderen Seite mit der Anode der Diode (40) verbunden ist und daß die zweite Primärwicklung (542) an der einen Seite mit der Kathode der Diode (40) und an der anderen Seite über das Schaltelement (44) mit der Minusklemme der Gleichspannungsquelle (42) verbunden ist.
  10. 10. Schaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltungseinheit (50) einen Kondensator (46) aufweist, der zwischen die Verzweigung oder Verbindung zwischen der Kathode der Diode (40) und der zweiten Primärwicklung (542) sowie die Minusklemme der Gleichspannungsquelle (42) geschaltet ist.
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  11. 11. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulstransformator (34) eine erste und eine zweite Primärwicklung (60- bzw. 6O2) aufweist, daß die erste Primärwicklung (6O1) an der einen Seite über die Diode (40) an die Plusklemme der Gleichspannungsquelle (42) angeschlossen und an der anderen Seite mit der einen Seite der zweiten Primärwicklung (6O2) in Reihe geschaltet ist und daß die zweite Primärwicklung (60-) über das Schaltelement (44) an die Minusklemme der Gleichspannungsquelle (42) angeschlossen ist.
  12. 12. Schaltung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltungseinheit (50) einen zwischen die Verzweigung oder Verbindung von erster und zweiter Primärwicklung (6O1 bzw. 6O2) und die Minusklemme der Gleichspannungsquelle (42) geschalteten Kondensator (46) aufweist.
  13. 13. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Schaltungseinheit (50) einen parallel zur Gleichspannungsquelle (42) geschalteten Spannungsteilerkreis und einen ersten Kondensator (46) aufweist, der an der einen Seite mit der Anzapfung (A) der Primärwicklung (36) und an der anderen Seite mit dem Spannungsteilerkreis verbunden ist, daß der Spannungsteilerkreis einen an der einen Seite an die Plusklemme der Gleichspannungsquelle (42) angeschlossenen zweiten Kondensator (64..) und einen dritten Kondensator (642) aufweist, der an seiner einen Seite mit der anderen Seite des zweiten Kondensators (64,.) und an seiner anderen Seite mit der Minusklemme der Gleichspannungsquelle (42) verbunden ist, und daß die Verzweigung oder Verbindung zwischen zweitem und drittem Kondensator (64.. bzw. 64~) an die andere Seite des ersten Kondensators (46) angeschlossen ist.
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