DE3208660A1

DE3208660A1 - Steuerschaltung

Info

Publication number: DE3208660A1
Application number: DE19823208660
Authority: DE
Inventors: Baldev Singh North Harrow Middlesex Bharj; Alec Harry North Wembley Middlesex Seilly
Original assignee: Lucas Industries Ltd
Current assignee: ZF International UK Ltd
Priority date: 1981-03-12
Filing date: 1982-03-10
Publication date: 1982-09-23
Also published as: ES510364A0; FR2501899A1; IT1150293B; JPS57160103A; IT8220135A0; ES8302972A1

Description

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LUCAS INDUSTRIES LMITMl) Birmingham B 19 2X1' Großbritannien

Steuerschaltung

Die Erfindung betrifft eine Steuerschaltung zum Steuern des Betriebs einer elektromagnetischen Vorrichtung aus einem Solenoid bzw. einer Zylinderspule und einem Anker,

Es sind Schaltungen üblich, in denen ein als Schalter arbeitender Transistor in Reihe mit dem Solenoid über einer Gleichstromquelle liegt. Um den Transistor zu schützen, kann eine Schwungraddiode parallel zum Solenoid oder eine Zener- bzw. Z-Diode parallel zum Transistor geschaltet werden. Wenn im ersten Fall der Transistor aufhört zu leiten, bricht der Magnetfluß im Solenoid zusammen, und die Diode leitet. Dies begrenzt die Spannung, die sich über dem Solenoid entwickelt, und schützt damit den Transistor. Zusätzlich liegt die Wirkung der Diode darin, daß die Zeit verlängert wird, während der ein Stromfluß im

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Solenoid erfolgt. Dies ist in einigen Anwendungen vorteilhaft, beispielsweise werden Stromimpulse zum Solenoid gespeist, wenn die Vorrichtung in einem erregten Zustand gehalten werden soll. In einer solchen Anwendung ist der Leistungsverlust gering; aber wenn gegebenenfalls die Vorrichtung entregt werden muß, dann bedeutet die langsame Geschwindigkeit, mit der der Strom abfällt, daß eine beträchtliche Zeit vorübergeht, bevor der Anker freigegeben ist. Wenn im zweiten Fall der Transistor aufhört zu leiten, dann bedingt der Zusammenbruch des Flusses im Solenoid eine Leitung der Z-Diode, und die meiste Energie wird in der Z-Diode verbraucht. Die Schaltung ist daher infolge des hohen Leistungsyerlustes weniger wirksam, aber sie weist den Vorteil auf, daß der Anker sehr rasch freigegeben wird, wenn der Transistor aufhört zu leiten.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Steuerschaltung anzugeben, bei der der Leistungsverlust niedrig ist und in der der Anker rasch freigegeben oder ausgelöst werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einer Steuerschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil angegebenen Merkmale gelöst.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Schaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steuerschaltung,

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Fig. 2 den Verlauf von Signalen an verschiedenen Stellen im Ausführungsbeispiel von Fig. 1,

Fig. 3 ein Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Steuerschaltung, und

Fig. 4 den Verlauf von Signalen an verschiedenen Stellen des Ausführungsbeispiels von Fig. 3.

Anschlüsse 10, 11 sind in den Fig. 1 und 3 zu einer Verbindung mit dem positiven bzw. mit dem negativen Pol einer Gleichstromquelle gezeigt. Ein Ende eines Solenoids

12 der elektromagnetischen Vorrichtung ist mit dem An- '■ Schluß 10 verbunden, während dessen anderes Ende an den Anschluß 11 über die Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistorschalters angeschlossen ist, der als ein pnp-Transistor 13 angegeben ist. Parallel zum Solenoid 12 in Fig. 1 liegt eine Reihenschaltung aus einer Diode 14, deren Kathode mit dem Anschluß 10 verbunden ist, und aus einer Schalteinrichtung, die als ein npn-Transistor 15 angegeben ist. Parallel zum Transistorschalter

13 liegt eine Z-Diode 16. Eine Steuerschaltung 17 dient zum Steuern des Stromflusses in die Basis des Transistorschalters 13 und des Transistors 15.

Die drei Kurven in Fig. 2 zeigen den Verlauf der Spannungen und Ströme an verschiedenen Stellen dieser Schaltung.

Die obere Kurve stellt das Spannungssignal dar, das

an der Steuerschaltung 17 liegt, und die mittlere Kurve gibt das am Transistorschalter 13 liegende Signal an. Wie aus der mittleren Kurve zu ersehen ist, ist die am Transistorschalter 13 liegende Steuerspannung gepulst, wobei der erste Impuls merklich länger ist, um ein rasches Aufbauen des in das Solenoid fließenden Stromes zu gewährleisten. Sobald der Strom aufgebaut ist, schaltet der Transistorschalter 13 aus, damit der Strom auf einen Wert abfallen kann, der über dem Mindestwert liegt, der erforderlich ist, damit die elektromagnetische Vorrichtung, von der das Solenoid -12 einen Teil bildet, in einem erregten Zustand gehalten wird. Der Transistorschalter wird dann mit einer hohen Frequenz ein- und ausgeschaltet, um diesen Strompegel beizubehalten.

Die untere Kurve gibt den in das Solenoid fließenden Strom an, und es ist zu ersehen, daß bei ausgeschaltetem Transistorschalter 13 der Strom im Solenoid relativ langsam abfällt. Dies beruht darauf, daß der Transistor 15 in einem leitenden Zustand ist, so daß die Diode 14 in üblicher Weise als Sehwungraddiode wirken kann. Wenn das Eingangssignal in die Steuerschaltung 17 abfällt, dann wird die Einspeisung des Basisstromes' in den Transistor 15 unterbrochen, so daß die Diode 14 nicht länger leiten kann. Gleichzeitig wird der Transistorschalter nichtleitend, und der Zusammenbruch des Flusses im Solenoid bedingt das Leiten der Z-Diode 16, und die Geschwindigkeit oder Rate des Stromabfalles ist merklich höher, so daß die elektromagnetische Vorrichtung sehr rasch entregt wird.

Die beschriebene Schaltung hat daher den Vorteil, daß der Leistungsverlust relativ niedrig während der

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Periode oder Zeitdauer ist, in der die elektromagnetische Vorrichtung im erregten Zustand gehalten wird, aber gleichzeitig kann die Vorrichtung bei Bedarf sehr rasch entregt werden.

In der Anordnung von Fig. 3 werden der Transistor 15 und die Diode 14 durch einen Thyristor 18 ersetzt, zu dem die Schaltung 17 ein Steuersignal speist, wenn eine Leitung des Thyristors 18 in gleicher Weise wie in der Diode 14 gewünscht wird. Bei dieser Anordnung muß das Steuersignal vom Thyristor 18 in der Aus-Periode vor dem letzten Impuls oder während des am Transistorschalter 13 liegenden letzten Impulses entfernt werden. Dies erfolgt, um zu gewährleisten, daß der Thyristor 18 nicht am Ende des letzten Impulses, der am Transistorschalter 13 liegt, leitend wird. Dies ist schwierig durchzuführen und bedeutet tatsächlich, daß der Transistorschalter 13 wieder eingeschaltet werden muß, um den Thyristor 18 auszuschalten, wodurch die Zeit verlängert wird, während der die Vorrichtung erregt ist. Zur Überwindung der Schwierigkeit kann die Kollektor-Emitter-Strecke eines weiteren Transistors 19, der in Strichlinien in Fig. 3 gezeigt ist,' jedoch kein Leistungstransistor zu sein braucht, parallel zum Thyristor 18 verbunden werden, wobei der Transistor 19 mit dem Basisstrom durch die Steuerschaltung 17 versorgt wird. Der Transistor wird für eine kurze Zeitdauer oder Periode eingeschaltet, wenn das Eingangssignal zur Steuerschaltung 17 entfernt ist. Die Leitung des Transistors 19 gewährleistet, daß der Anoden-Kathoden-Strom des Thyristors 18 im wesentlichen auf Null verringert ist, so daß ohne ein Steuersignal der Thyristor 18 nichtleitend wird.

Im beschriebenen Ausführungsbeispiel kann der in die Solenoidwicklung fließende Strom auf einen hohen Wert ansteigen, um einen raschen Betrieb der Vorrichtung zu erzielen. Diese Betriebsart nimmt gewöhnlich die Flußdichte im Magnetkern der Vorrichtung über das Knie in der Magnetisierungskurve des den Kern bildenden Materials hinaus. Die abhängig von der Wirksamkeit des Leistungsverbrauchs betrachtete optimale Flußdichte liegt im Knie der Magnetisxerungskurve, und um daher eine gesteigerte Wirksamkeit zu erzielen, wird bevorzugt der Strom auf den Wert entsprechend dem Knie der Flußdichtekurve aufgebaut, und dann wird der Strom gepulst, so daß die Flußdichte im wesentlichen bei diesem Wert gehalten wird. Während dieser Zeit bewegt sich der Anker der Vorrichtung in seine Betriebsstellung, und dann kann der Strom auf den Einschalt-Haltewert verringert werden. Diese Betriebsart ist in den Kurven der Fig. 4 gezeigt, die denjenigen von Fig. 2 entsprechen. Es sei erwähnt, daß die Impulsbreiten und Steigungen bzw. Neigungen in Fig. 2 und 4 nicht genau wiedergegeben sind.

Alternativ zu der in Fig. 4 gezeigten Betriebsart kann der Strom fortschreitend vom anfänglichen hohen Wert auf den Einschalt-Haltewert vorzugsweise als ein Spiegel einer Ankerbewegung verringert werden. Es sei auch erwähnt, daß die in den Schaltungen benutzten Transistoren Feldeffekttransistoren sind.

Leerseite

Claims

Ansprüche

Steuerschaltung zum Steuern des Betriebs einer elektromagnetischen Vorrichtung aus einem Solenoid (12) und einem Anker,

gekennzeichnet durch

einen Transistorschalter (13), der in Reihe mit dem Solenoid (12) und einer Gleichstromversorgung (10, 11) geschaltet ist,

eine Festkörper-Schalteinrichtung (14, 15), die mit dem Solenoid (12) in Reihe geschaltet ist,

eine Z-Diode (16), die parallel zum Transistorschalter (13) liegt, und

eine Steuereinrichtung (17) zum Steuern des Betriebs des Transistorschalters (13) und der Festkörper-Schalteinrichtung (14,15),

wodurch - wenn die Vorrichtung entregt werden soll der Transistorschalter (13) und die Festkörper-Schalteinrichtung (14, 15) nichtleitend gemacht werden, so daß die Z-Diode (16) leitet, und - wenn die Vorrichtung in einem erregten Zustand durch Schalten des Transistorschalters (13) mit hoher Frequenz gehalten werden soll die Festkörper-Schalteinrichtung (14, 15) leitend gemacht wird, um in der Zeitdauer zu leiten, wenn der

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Transistorschalter (13) nichtleitend ist.
2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Festkörper-Schalteinrichtung eine Diode (14) xind einen weiteren Transistorschalter (15) aufweist, die in Reihe geschaltet sind.
3. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Festkörper-Schalteinrichtung einen Thyristor (18) aufweist.
4. Steuerschaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch

einen weiteren Transistor (19), dessen Kollektor-Emitter-Strecke parallel zum Thyristor (18) liegt.