DE3442484A1 - Thyristorschaltung - Google Patents

Thyristorschaltung

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DE3442484A1
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DE
Germany
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triacs
thyristors
resistors
control device
resistor
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DE19843442484
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Friedrich Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart Hornung
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Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03KPULSE TECHNIQUE
    • H03K17/00Electronic switching or gating, i.e. not by contact-making and –breaking
    • H03K17/12Modifications for increasing the maximum permissible switched current
    • H03K17/125Modifications for increasing the maximum permissible switched current in thyristor switches

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  • Power Conversion In General (AREA)

Description

  • Thyristorschaltung
  • Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Steuervorrichtung für einen elektrischen Verbraucher nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist bereits allgemein bekannt, bei hohen Last strömen mehrere Halbleiter parallel zu schalten, um dadurch den hohen Laststrom verarbeiten zu können.
  • Bei der Verwendung von Transistoren ist es dabei üblich, Ausgleichswiderstände in jeden einzelnen Laststromkreis zu schalten. Bei der Verwendung von Thyristoren oder Triacs wurden üblicherweise Drosseln in den Laststromkreis eingefügt. Die Verwendung von Drosseln im Laststromkreis ist jedoch relativ aufwendig, da Drosseln einerseits teuer in ihrer Herstellung sind und andererseits ein hohes Gewicht aufweisen. Für einfache Geräteschaltungen sind daher die vorbekannten Schaltanordnungen nicht geeignet.
  • Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Steuervorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß sie insbesondere im Bereich geringerer Lastströme einfach aufzubauen ist und daß zudem der Effekt zu erreichen ist, daß eine Zündunterstützung des später zündenden Thyristors oder Triacs vorliegt.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauptanspruch angegebenen Steuervorrichtung möglich.
  • Besonders günstig ist es, zwischen den Thyristoren oder Triacs und den jeweiligen Widerständen jeweils einen weiteren Widerstand anzuschließen, der zu einem gemeinsamen Verbindungspunkt führt. Dadurch ist eine zusätzliche Steuerspannung aufbaubar, die zur Zündung des noch nicht gezündeten Thyristors oder Triac dient. Besonders einfach läßt sich dies dadurch erreichen, daß der Verbindungspunkt als Bezugspotential für eine Zündschaltung dient. Bekannte Zündschaltungen sind ohne weiteres verwendbar. Zweckmäßigerweise sind die Thyristoren oder Triacs auf einem oder mehreren Kühlkörpern aufgebracht, wobei ein Teil des Kühlkörpers gleichzeitig als Widerstand ausgebildet ist. Bei der Herstellung von Geräten ist dann kein höherer Materialaufwand erforderlich. Vielmehr ist der Kühlkörper zumindest teilweise als Widerstand ausbildbar. Als vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, wenn der Widerstand als Mäanderstruktur ausgebildet ist. Weiterhin ist Verdrahtungsaufwand dann einsparbar, wenn die Thyristoren oder Triacs so auf dem Kühlkörper befestigt sind, daß der Kühlkörper gleichzeitig eine Zuleitung zu den Thyristoren oder Triacs darstellt.
  • Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, Figur 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung und Figur 3 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einem Kühlkörper.
  • Beschreibung der Ausführungsbeispiele In Figur 1 ist ein Verbraucher 1 dargestellt, der beispielsweise ein Elektromotor ist. Der Elektromotor ist mit einem Anschluß an die Netzspannung angeschlossen.
  • Der weitere Anschluß führt zu einer Leitung 10, an die jeweils in einer Parallelschaltung zwei Triacs 2 und 3 angeschlossen sind. Die weiteren Anschlüsse der Triacs 2 und 3 führen über einen Widerstand 4 bzw. einen Widerstand 5 zu einer Leitung 11, die ihrerseits an die weitere Netzanschlußklemme angeschlossen sind. Zwischen dem Triac 2 und dem Widerstand 4 ist ein Widerstand 6 angeschlossen, der zu einem Massepunkt 9 führt. Ebenso ist zwischen dem Triac 3 und dem Widerstand 5 ein Widerstand 7 angeschlossen, der seinerseits zum Massepunkt 9 führt. Ein Zündschaltgerät 8 steht einerseits mit der Leitung 11 und andererseits mit dem Massepunkt 9 in Verbindung. Desweiteren führt eine Leitung vom Zündgerät 8 zum Steueranschluß der Triacs 2 und 3.
  • Bei diesem Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß bei Regler schaltungen häufig bereits ein Widerstand als Strommeßwiderstand in der Kathodenleitung des Triacs oder Thyristors vorhanden ist. Dieser Widerstand wird in zwei Teilwiderstände 4 und 5 aufgeteilt, die je einem Leistungsbauelement 2 und 3 zugeordnet sind. Die Ausgleichsfunktion der Lastströme ist damit sichergestellt. Bei der so vorliegenden Schaltungsanordnung können jedoch die Triac-Kathoden der Triacs 2 und 3 ihre Funktion als elektrischer Bezugspunkt sowohl bezüglich des einzuspeisenden Zündstroms als auch bezüglich der an den Meßwiderständen 4 und 5 abzugreifenden Steuerspannung nicht mehr erfüllen. Dieser Bezugspunkt 9 wird nun durch die beiden Widerstände 6 und 7 geschaffen. Diese Widerstände 6 und 7 sind gleich groß und beispielsweise um den Faktor 5 bis 10 größer als die Ausgleichs- bzw. Meßwiderstände 4 und 5 zu wählen.
  • Der neue Bezugspunkt 9 wird nunmehr mit der Masseleitung der Zündschaltung 8 verbunden.
  • Die Widerstände 6 und 7 nehmen nunmehr zwei Funktionen wahr. Einerseits symmetrieren sie den Zündstrom, der den Leistungshalbleitern 2 und 3 zugeführt wird. Andererseits unterstützen sich die Leistungshalbleiter 2 und 3 in der Zündung gegenseitig. Ursache sind die Spannungsabfälle an den Widerständen 4 und 5. Ist beispielsweise während der positiven Halbwelle (Leitung 10 positiv gegenüber Leitung 11), der Triac 2 bereits leitend und der Triac 3 noch nicht, dann wird durch den Spannungsabfall am Widerstand 4 über den noch stromlosen Widerstand 5 die Kathode vom Triac 3 negativ gegenüber der durchverbundenen Leitung. Der Teilzündstrom für den Triac 3 wird dadurch erhöht.
  • Dadurch wird erreicht, daß auch Thyristoren und Triacs unterschiedlicher Fertigungstechnologien und mit sehr unterschiedlichen Zündströmen sicher gezündet werden.
  • Selbst eine nachträgliche gegenseitige Zündung ist bei einem entsprechenden Laststromanstieg möglich, wenn zunächst nur ein Halbleiter gezündet hat und der Zündstrom bereits abgefallen ist.
  • Die Zündschaltung 8 bekommt als Steuerspannung stets exakt den Wert, der der Summe der Teilströme durch die Triacs 2 und 3 entspricht. Die Steuerspannung wird unter allen Betriebsbedingungen als exakter Mittelwert der Spannungsabfälle an den Widerständen 4 und 5 gebildet.
  • Dies wird durch die Widerstände 6 und 7 geleistet, die durch ihr Verhältnis 1 : 1 wie ein Symmetrierglied bezüglich der Spannungsabfälle an den Widerständen 4 und 5 wirken. Unterschiedliche Teilströme durch die Triacs 2 und 3, die insbesondere bei kleinem Gesamtstrom auftreten können, werden dabei ebenso ausgeglichen wie unterschiedliche Zündzeitpunkte.
  • Ebenso wie in die Kathodenleitungen in Figur 1 sind die Vergleichswiderstände auch in die Anodenleitungen gemäß Figur 2 legbar. An die Versorgungsspannungsleitung ist wiederum ein Verbraucher 1, der z.B. als Elektromotor ausgebildet ist, angeschlossen. Der weitere Anschluß des Verbrauchers 1 führt zur Leitung 10. An die Leitung 10 sind jeweils parallel die Reihenschaltung aus einem Widerstand 18 bzw.
  • 19 und einem Triac 20 bzw. 21 geschaltet. Der weitere Anschluß des Triacs 20 bzw. 21 ist mit der Leitung 11 verbunden, die ihrerseits an den weiteren Versorgungsstromanschluß geschaltet ist. Die Leitung 11 ist des weiteren an den Bezugspunkt 17 geführt. An den Anschluß 16 ist die Steuerspannung anzuschließen, wobei der Anschluß 16 mit den Zündeingängen eines Triacs 20 bzw. 21 verbunden ist.
  • Bei dieser Schaltungsanordnung sind die Kathoden zusammengeschaltet und behalten so ihre Funktion als elektrischer Bezugspunkt. Eine gegenseitige Zündunterstützung ist nicht gegebenen.
  • Die in den Last stromkreis geschalteten Widerstände 4 und 5 bzw. 18 und 19 können in herkömmlicher Weise als Lastwiderstände ausgebildet sein. Besonders zweckmäßig ist es, diese Widerstände in ein eventuell vorhandenes Kühlblech für die Thyristoren zu integrieren. Die Figur 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel. Auf einem Kühlblech 23 sind die Kühlfahnen 24 der Thyristoren 20 bzw. 21 aufgenietet oder aufgeschraubt. An die Anschlußfahnen der Thyristoren 20 und 21 ist einerseits der Bezugspunkt 17 und andererseits der Steueranschluß 16 angeschlossen. Die Leitung 10 ist jedoch nicht direkt an den Thyristoren angcschlose, sondern wird an einer Lasche 15 des Kühlbleches 23 befestigt. Der Lasche 15 folgen die mäanderförmig ausgebildeten Widerstände 18 und 19, die auf einfache Art und Weise aus dem Kühlblech ausgestanzt sind.
  • Voraussetzung ist, daß der Kühlkörper bzw. das Kühlblech mit einem relativ geringen Querschnitt ausgeführt ist.
  • Der Kühlkörper wird dabei so ausgebildet, daß sich zu dem gemeinsamen Anodenanschluß 15 hin Strombahnen mit erhöhtem Widerstand ergeben. Die Widerstände 18 und 19 sind damit in den Kühlkörper integriert. Eine Verbindung zwischen dem Kühlkörper 23 und dem Anodenanschluß der Thyristoren 20 und 21 über die Zuleitungen 22 ist nur bei isolierten Thyristor- bzw. Triac-Typen notwendig.
  • Steht der Anodenanschluß, wie dies meist der Fall ist, mit der Kühlfahne 24 in direkter Verbindung, so sind weitere Verdrahtungsarbeiten nicht erforderlich. Der Aufbau nach Figur 3 hat den Vorteil, daß die Ausgleichswiderstände praktisch ohne Mehrkosten herstellbar sind. Bestückungs- oder Montagekosten treten nicht auf. Weiterhin ist die Verlustwärmeabfuhr ideal, da sie unmittelbar am Kühlkörper abführbar ist. Diese Ausbildung der Widerstände gemäß Figur 3 ist nicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 2 beschränkt, sondern auch bei dem Ausführungsbeispiel nach Figur 1 anwendbar. Voraussetzung dafür ist jedoch, daß entweder die Kathode der Thyristoren mit der Kühlfahne verbunden ist oder aber die Thyristoren gegenüber der Kühlfahne isoliert aufgebaut sind.

Claims (7)

  1. Ansprüche 0 Steuervorrichtung für einen elektrischen Verbraucher mit mindestens zwei in der Zuleitung Liegenden, parallel arbeitenden Thyristoren oder Triacs, dadurch gekennzeichnet, daß in dem jeweiligen Kathoden- und/oder Anodenzweig der Thyristoren oder Triacs (2, 3; 20, 21) Widerstände (4, 5; 18, 19) angeordnet sind.
  2. 2. Steuervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Thyristor oder Triac (2, 3) und den dazugehörigen Widerständen (4, 5) jeweils zumindest ein weiterer Widerstand (6, 7) angeschlossen ist, der zu einem gemeinsamen Verbindungspunkt führt.
  3. 3. Steuervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungspunkt als Bezugspotential für eine Zündschaltung (8) dient.
  4. 4. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Widerständen (4, 5; 18, 19) eine Steuerspannung für eine und und Regelschaltung (8) abgreifbar ist.
  5. 5. Steuervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Thyristoren oder Triacs (2, 3; 20, 21) auf einem oder mehreren Kühlkörpern (23) aufgebracht sind, wobei ein Teil des Kühlköpers (23) als Widerstand (18, 19) ausgebildet ist.
  6. 6. Steuervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (18, 19) als Mäanderstruktur gebildet ist.
  7. 7. Steuervorrichtung nach Anspruch 5 oder 6 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Thyristoren oder Triacs (20, 21) so auf dem Kühlkörper (23) befestigt sind, daß der Kühlkörper gleichzeitig eine Zuleitung zu den Thyristoren oder Triacs (20, 21) darstellt.
DE19843442484 1984-11-22 1984-11-22 Thyristorschaltung Granted DE3442484A1 (de)

Priority Applications (2)

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DE19843442484 DE3442484A1 (de) 1984-11-22 1984-11-22 Thyristorschaltung
IT22859/85A IT1186087B (it) 1984-11-22 1985-11-15 Circuito tiristorizzato

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DE19843442484 DE3442484A1 (de) 1984-11-22 1984-11-22 Thyristorschaltung

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Publication Number Publication Date
DE3442484A1 true DE3442484A1 (de) 1986-05-22
DE3442484C2 DE3442484C2 (de) 1990-10-31

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IT (1) IT1186087B (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0288421A2 (de) * 1987-04-24 1988-10-26 Licentia Patent-Verwaltungs-GmbH Symmetrierung der abzuschaltenden Ströme parallelgeschalteter, gategesteuerter Halbleiter

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Also Published As

Publication number Publication date
IT8522859A0 (it) 1985-11-15
DE3442484C2 (de) 1990-10-31
IT1186087B (it) 1987-11-18

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