DE3425137C2 - Elektrische Schaltungsanordnung - Google Patents

Abstract

Es wird eine elektrische Schaltungsanordnung an einem mittels Thyristor gesteuerten Verbraucherstromkreis vorgeschlagen, bei dem zur Erfassung von durch Störungen hervorgerufenen Unterbrechungen des Verbraucherstromkreises und zwecks Gefahrenabschaltung desselben, die über einen PNP-Transistor an dem elektronischen Baustein angeschlossene Steuerelektrode zusätzlich mit der Basis eines mit seinem Emitter am negativen Pol der Gleichspannungsversorgung angeschlossenen NPN-Transistor verbunden ist, dessen Kollektor einerseits über einen Widerstand mit dem positiven Pol der Gleichspannungsversorgung und andererseits mit einem Meßeingang des elektronischen Bausteins derart verbunden ist, daß über den bei jeder negativen Flanke der vom elektronischen Baustein erzeugten impulsförmigen Signale den Zustand des NPN-Transistors erfassenden Meßeingang bei einer durch Defekt hervorgerufenen Unterbrechung des Verbraucherkreises mit der nächsten negativen Flanke die mangelnde Verlängerung des an der Steuerelektrode vorhandenen impulsförmigen Signals erkannt und die Einstellung der Erzeugung der dem PNP-Transistor zugeführten impulsförmigen Signale eingeleitet wird.

Description

• Die vorliegende Erfindung geht von einer gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 konzipierten elektrischen Schaltungsanordnung aus.
• Eine solche elektrische Schaltungsanordnung ist aus der "Elektronik" 1976, Heft 9, Seite 72, bekannt. Die Steuerelektrode des Thyristors ist dabei über einen PNP- Transistor an einem elektronischen Baustein angeschlossen, der die Steuerelektrode durch impulsförmige Signale derart beeinflußt, daß der Thyristor mit seiner Eigenschaft der Selbsthaltung betrieben wird, wobei sich die Länge der an der Steuerelektrode anstehenden impulsförmigen Signale auf die Länge der Einschaltzeit des Thyristors vergrößert. Bei derartig aufgebauten Schaltungen besteht die Gefahr, daß durch Defekte hervorgerufene Unterbrechungen des Verbraucherstromkreises - wie zum Beispiel ein Leitungsbruch - zur Funkenbildung und gegebenenfalls zu einem daraus resultierenden Brand führen, und zwar, wenn die Ursache nicht erkannt und daraufhin der Thyristor nicht abgeschaltet wird.
• Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art derart zu verbessern, daß die im Verbraucherstromkreis durch auftretende Defekte hervorgerufenen Unterbrechungen erfaßt werden und daß eine Gefahrenabschaltung des Verbraucherstromkreises gewährleistet ist. Hierbei sollen durch eine relativ einfache Schaltungsanordnung die Kosten gering gehalten werden.
• Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
• Für die Messung wird dabei in besonders vorteilhafter Weise der Effekt der aus der Selbsthaltung des Thyristors resultierenden Verlängerung der an der Steuerelektrode anstehenden impulsförmigen Signale ausgenutzt (Spannungsabfall zwischen Steuerelektrode und Kathode des durch den Thyristor fließenden Stromes).
• Es ist zwar durch die DE-OS 25 49 463 bekannt, bei einer einen Thyristor aufweisenden Schaltungsanordnung zwischen der Steuerelektrode und der Kathode des Thyristors ein Erfassungsglied anzuordnen, das von der an der Steuerelektrode anstehenden Spannung derart beeinflußt wird, daß darüber die Basis eines Transistors angeregt wird. Dieser ist aber nur dafür vorgesehen, um einen negativen Steuerstrom der Steuerelektrode des Thyristors zuzuführen.
• Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Gegenstandes sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
• Die Erfindung wird anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles und eines dazugehörigen Diagramms näher erläutert.
• Wie aus der Zeichnung hervorgeht, ist ein ohmscher Verbraucher Rv, beispielsweise ein Wärmegerät, an einer Wechselspannungsquelle R, M _p angeschlossen und wird über einen Thyristor Th in seiner Leistungsaufnahme gesteuert. Zwecks derartiger Beeinflussung ist die Steuerelektrode des Thyristors Th über einen als Entkopplungsmittel dienenden PNP-Transistor T ₁ an einem als sogenannter "open collector" ausgebildeten, impulsförmige Signale S _{A 1} erzeugenden Ausgang A ₁ eines insbesondere als Mikroprozessor ausgebildeten, mit seinen beiden Versorgungseingängen E ₁, E ₂ an einer stabilisierten Gleichspannungsversorgung U _st liegenden, elektronischen Baustein IC angeschlossen. Hierbei sind natürlich der negative Pol der stabilisierten Gleichspannung und der Leiter Mp miteinander verbunden. Von demselben wird bei über einen ebenfalls als "open collector" ausgebildeten, ebenfalls impulsförmige, gegenüber den Signalen S _{A 1} invertierte Signale S _{A 2} erzeugenden Ausgang A ₂ erfolgender Ansteuerung der Basis des Transistors T ₁ die Steuerelektrode mit impulsförmigen Signalen S _{T 1} so beaufschlagt, daß der Thyristor 1 im Sinne einer sogenannten Paketsteuerung mit seiner Eigenschaft der Selbsthaltung betrieben wird, d. h., der Thyristor 1 erhält zu Beginn einer positiven Halbwelle einen Impuls und hält sich über den Rest dieser Halbwelle von selbst. Dieser Vorgang wiederholt sich bei der nächsten positiven Halbwelle oder einer der darauf folgenden, und zwar in Abhängigkeit davon, mit welcher Leistung der Verbraucher Rv betrieben werden soll.
• Aus der Selbsthaltung des Thyristors Th resultiert eine auch nach dem vom Ausgang A ₁ erzeugten Steuerimpuls S _{A 1} über die Länge der positiven Halbwelle an der Steuerelektrode anstehende positive Spannung, d. h., der Steuerimpuls S _{T 1} des Transistors T ₁ verlängert sich entsprechend um die Zeitdifferenz t _d .
• Dieser Verlängerungseffekt wird nun zur Erkennung von durch Störungen hervorgerufene Unterbrechungen des Verbraucherstromkreises herangezogen und daraufhin eine Abschaltung desselben über den Thyristor 1 durchgeführt. Zu diesem Zweck ist die Steuerelektrode des Thyristors Th über einen Widerstand R 2 mit der Basis eines mit seinem Emitter an den negativen Pol (-) der Versorgungsspannungsquelle U _ST angeschlossenen NPN-Transistors T ₂ verbunden, dessen Kollektor einerseits an einem Meßeingang E 3 des elektronischen Bausteins IC und andererseits über einen Widerstand R 1 am positiven Pol (+) der Versorgungsspannungsquelle angeschlossen ist.
• Im normalen Betriebsfall ist bei jedem Signalimpuls S _{A 1} der Transistor T ₂ infolge der sich am Kollektor des Transistors T ₁ einstellenden Verlängerung des die Steuerelektrode beeinflussenden Signalimpulses S _{T 1} über die Länge einer Halbwelle durchgesteuert, so daß am Meßeingang E 3 der Spannungspegel gleich Null (L) ist. Bei einer im Zeitpunkt tx auftretenden Unterbrechung des Verbraucherstromkreises findet aufgrund mangelnder Selbsthaltung des Thyristors Th keine Verlängerung der Signalimpulse S _{T 1} statt, d. h., nach der negativen Flanke des anstehenden Signalimpulses S _{T 1} geht im Zeitpunkt tx ₁ der Transistor T ₂ in seinem Sperrzustand über und an dem Meßeingang E 2 steht ein von der Größe des Widerstandes R 1 abhängiger Spannungspegel (H) an. Dieser Zustand wird von dem elektronischen Baustein IC erfaßt und führt zu einer Unterbrechung der Erzeugung der Signalimpulse S _{A 1} und S _{A 2}, wodurch auch der Thyristor abgeschaltet wird. Die zusätzlich vorhandene RC -Kombination CR ₃ ist für die Erfindung ohne Bedeutung, d. h., diese Bauelemente sind als Schutzschaltung für die Steuerelektrode des Thyristors vorgesehen.

Claims (3)

1. Elektrische Schaltungsanordnung für einen mittels eines Thyristors gesteuerten Verbraucherstromkreis, bei dem die Steuerelektrode des Thyristors mit dem Kollektor eines PNP- Transistors verbunden ist, dessen Basis und Emitter von einem elektrischen Baustein, der an eine stabilisierte Gleichspannungsversorgung angeschlossen ist, mit impulsförmigen Signalen derart beaufschlagt werden, daß an der Steuerelektrode positive impulsförmige Signale anstehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des Thyristors (Th) mit der Basis eines mit seinem Emitter am negativen Pol (-) der stabilisierten Gleichspannungsversorgung (U _st ) angeschlossenen NPN-Transistors (T ₂) verbunden ist, dessen Kollektor einerseits über einen Widerstand (R ₁) mit dem positiven Pol (+) der stabilisierten Gleichspannungsversorgung (U _st ) und andererseits mit einem Meßeingang (E ₃) des elektronischen Bausteins (Ic) verbunden ist,
daß die Spannung, die während des Einschaltens und des Leitens des Thyristors (Th) zwischen der Steuerelektrode und der Kathode auftritt, den NPN-Transistor (T ₂) einschaltet, wodurch der Meßeingang (E ₃) mit dem negativen Pol (-) der stabilisierten Gleichspannungsversorgung (U _st ) verbunden wird,
daß die Einschaltzeit des NPN-Transistors (T ₂) zwischen zwei negativen Flanken der positiven, an der Steuerelektrode anstehenden impulsförmigen Signale erfaßt wird und
daß die Erzeugung der dem PNP-Transistor (T ₁) zugeführten impulsförmigen Signale (S _{A 1}, S _{A 2}) eingestellt wird, wenn die Einschaltzeit des NPN-Transistors (T ₂) einen bestimmten Wert unterschreitet.

2. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge (A ₁, A ₂) des elektronischen Bausteins (IC), mit denen die Basis und der Emitter des PNP- Transistors (T ₁) verbunden sind, als offene Kollektorausgänge ausgebildet sind, die den PNP-Transistor (T ₁) mit zueinander invertierten, impulsförmigen Signalen (S _{A 1}, S _{A 2}) versorgen.

3. Elektrische Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der elektronische Baustein (IC) als Mikroprozessor ausgebildet ist.