DE3532379A1

DE3532379A1 - Selbsthalteschaltung bei einem triac

Info

Publication number: DE3532379A1
Application number: DE19853532379
Authority: DE
Inventors: Henno Schotten
Original assignee: AKO Werke GmbH and Co KG
Current assignee: AKO Werke GmbH and Co KG
Priority date: 1985-09-11
Filing date: 1985-09-11
Publication date: 1987-03-12

Description

Die Erfindung betrifft eine Selbsthalteschaltung zum Schalten einer Last mittels eines Triacs, an dessen ersten Hauptanschluß ein erster Widerstand angeschlossen ist und an dessen Steuerelektrode eine Reihenschaltung aus einem zweiten Widerstand und einem Speicherkondensator liegt, der den durchgeschalteten Triac durchgeschaltet hält.

Solche Schaltungen werden in Steuerschaltungen für elektrische Verbraucher eingesetzt, die direkt oder indirekt an das Wechselspannungsnetz angeschlossen werden können.

In der Steuer- und Regeltechnik werden häufig Schaltungen eingesetzt, die ein Signal, das auftritt und wieder verschwindet, anzeigen und gegebenenfalls speichern. Es sind Schaltungen bekannt, die hierfür entweder ein Relais mit einem Selbsthaltekontakt oder ein Flipflop mit einem Treiber verwenden. Solche Schaltungen sind mit einem hohen Aufwand an Bauelementen verbunden und/oder erfordern teuere Baukomponenten.

Eine Selbsthalteschaltung der eingangs genannten Art ist in der Zeitschrift "Deutsches Elektrohandwerk 42 (1967)", Heft 7, Seite 209, Bild 36 beschrieben. Bei dieser Schaltung liegt die Last am zweiten Hauptanschluß des Triacs. Die Schaltung ist deswegen empfindlich auf Impulse, die der Netzspannung überlagert sind und auf das Zuschalten der Netzspannung. Schaltet man beispielsweise die Netzspannung bei maximalem Spannungswert der Sinushalbwelle zu, dann wird über die Kapazität der beiden Hauptelektroden ein Spannungspuls auf den Lastwiderstand übertragen, da andererseits die Steuerelektrode über den Speicherkondensator in diesem Fall auf Masse bezogen ist, wird der Triac unerwünscht gezündet und geht in Selbsthaltung. Um ein sicheres Arbeiten zu erreichen, ist ein erheblicher zusätzlicher Aufwand zur Siebung der Netzspannung erforderlich.

Außerdem muß bei der genannten Schaltung der Speicherkondensator während der Selbsthaltung des Triacs in jeder Halbwelle der Netzspannung umgeladen werden. Dabei fließt ein hoher Umladestrom über die Steuerelektrode des Triacs. Dies ist ungünstig. Darüber hinaus muß der Speicherkondensator für die volle Netzspannung ausgelegt sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, bei der der Kondensator nicht von der Netzspannung umgeladen wird und auch nicht für die Netzspannung ausgelegt werden muß.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Schaltung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Last an den zweiten Hauptanschluß des Triacs und der Speicherkondensator über eine Diode an den ersten Hauptanschluß des Triacs angeschlossen ist und über diese parallel zum ersten Widerstand liegt.

Eine Spannung zwischen der Steuerelektrode und dem ersten Hauptanschluß zündet den Triac. Dabei steht am ersten Widerstand eine Spannung an, mit der der Speicherkondensator über die Diode geladen wird. Über den zweiten Widerstand fließt danach ein Entladestrom, der den Triac durchgeschaltet hält. Da die am ersten Widerstand abfallende Spannung wesentlich niedriger als die am Lastwiderstand abfallende Spannung ist, braucht der Kondensator nur auf diese niedrigere Spannung ausgelegt zu werden. Es kann deshalb ein einfacherer Kondensator als beim Stand der Technik verwendet werden. Während der Selbsthaltung des Triacs braucht der Kondensator nicht in jeder Halbwelle der Netzspannung umgeladen zu werden. Der Ladestrom fließt nicht über die Steuerelektrode, sondern nur über die Hauptanschlüsse des Triacs.

Im abgeschalteten Zustand des Triacs können Störimpulse der Netzwechselspannung oder ein Zuschalten der Netzwechselspannung nicht zu einem unerwünschten Zünden des Triacs führen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein Spannungsdiagramm und

Fig. 3 eine Erweiterung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.

Zwischen die Pole L und N eines Wechselspannungsnetzes sind in Reihe ein Lastwiderstand RL, ein Triac TRC und ein erster Widerstand R 1 geschaltet. Der erste Hauptanschluß H 1 des Triacs TRC liegt am Widerstand R 1. Der zweite Hauptanschluß H 2 des Triacs TRC liegt am Lastwiderstand RL. An der Steuerelektrode St des Triacs TRC ist über einen Eingangswiderstand RE ein Steuerspannungseingang UE gelegt. An der Steuerelektrode St liegt außerdem eine Reihenschaltung bestehend aus einem Widerstand R 2 und einem Speicherkondensator C 1. Der Spannungspol des Speicherkondensators C 1 liegt über eine Diode D 1 am ersten Hauptanschluß H 1 des Triacs TRC. Der Speicherkondensator C 1 liegt dabei über die Diode D 1 parallel zum ersten Widerstand R 1. Außerdem ist dem Speicherkondensator C 1 ein Entladewiderstand R 3 parallelgeschaltet.

Zum Abschalten der Netzspannung liegt vor dem Pol N ein Schaltkontakt b.

Der Widerstand R 1 ist wesentlich kleiner als der Widerstand RL. Sein Widerstandswert beträgt etwa 1% bis 5% des Widerstandswerts des Widerstands RL.

Die Funktionsweise der beschriebenen Schaltung ist etwa folgende:

Tritt am Steuerspannungseingang UE ein Impuls oder ein Spannungssprung auf, dann wird der Triac TRC durchgeschaltet. Es liegt dann am Lastwiderstand RL im wesentlichen die gesamte Netzspannung abzüglich des relativ kleinen am Widerstand R 1 abfallenden Spannungsanteils an. In Fig. 2 ist die am Widerstand R 1 abfallende Spannung U an R 1 strichliert dargestellt. Mit durchgezogener Linie ist die am Speicherkondensator C 1 abfallende Spannung U an C 1 gezeigt.

Nach dem Zünden des Triacs TRC wird der Speicherkondensator C 1 mit der am Widerstand R 1 abfallenden negativen Halbwelle über die Diode D 1 bis zum Scheitelwert der negativen Halbwelle geladen. Anschließend entlädt sich dann der Speicherkondensator C 1 über den Widerstand R 2 auf die Steuerelektrode St, so daß der Triac TRC in den beiden nächstfolgenden Nulldurchgängen der Netzwechselspannung nicht sperrt, sondern durch den über den Widerstand R 2 fließenden Entladestrom gezündet bleibt. Die Zeitkonstante T = C 1·R 2 muß im Hinblick auf die Frequenz von 50 Hz des Wechselspannungsnetzes größer als 10 ms sein, damit auch beim nächsten Nulldurchgang von der positiven zur negativen Halbwelle die Zündbedingungen für den Triac TRC aufrechtgehalten sind. Der Widerstand R 2 ist so bemessen, daß der über ihn fließende Strom zum Zünden des Triacs TRC auch nach 10 ms hinreicht.

Bei der folgenden negativen Halbwelle (vgl. Fig. 2) wird der Speicherkondensator C 1 über die Diode D 1 wieder bis zum Maximalwert der negativen Halbwelle nachgeladen. Der Speicherkondensator C 1 braucht nicht so bemessen zu sein, daß er das Zünden des Triacs TRC über eine längere Zeit sicherstellt.

Es ist also durch die beschriebene Schaltung erreicht, daß der Triac TRC gezündet bleibt, ganz unabhängig davon, wie lange der Impuls oder der Spannungssprung am Steuerspannungseingang UE andauert.

Soll der Triac TRC gesperrt werden, dann wird der Schaltkontakt b geöffnet. Es entlädt sich dann der Speicherkondensator C 1 über den Entladewiderstand R 3, wodurch sichergestellt ist, daß bei einem nachfolgenden Schließen des Schaltkontakts b der Triac TRC nicht durch eine Restspannung des Speicherkondensators C 1 durchgeschaltet wird. Er wird erst dann erneut gezündet, wenn am Steuerspannungseingang UE ein weiterer Impuls oder Spannungssprung auftritt.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist parallel zu der beschriebenen Schaltung an die Pole L und N des Wechselspannungsnetzes ein Verbraucherwiderstand RV in Reihe mit dem Schaltkontakt a angeschlossen. Der Schaltkontakt a ist von einem temperaturempfindlichen Fühler K gesteuert. Der Steuerspannungseingang U _E liegt über eine Diode D 2 zwischen dem Schaltkontakt a und dem Verbraucherwiderstand RV.

Der Widerstand RL besteht beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 aus der Parallelschaltung einer Reihenschaltung aus einer Diode D 3 und einem Widerstand R 4 und einer Reihenschaltung aus einer Glimmlampe G 1 und einem Vorwiderstand R 5. Der Widerstand R 5 ist wesentlich größer als der Widerstand R 4. Der Widerstand R 4 ist so bemessen, daß über ihn der für den Triac TRC nötige Haltestrom fließt, damit der Speicherkondensator C 1 in der negativen Halbwelle hinreichend aufgeladen wird. Die Diode D 3 ist vorgesehen, damit der Widerstand R 4 nur in der negativen Halbwelle zu einem Stromverbrauch führt. In der positiven Halbwelle ist ein Stromfluß über den Widerstand R 4 nicht nötig, da die Zündbedingungen durch die Ladung des Kondensators C 1 aufrechterhalten sind (vgl. Fig. 2).

Die Funktionsweise der Schaltung nach Fig. 3 gleicht im wesentlichen der beschriebenen Funktionsweise. Sind die Schaltkontakte b und a geschlossen, dann fließt über den Verbraucherwiderstand RV der nötige Strom. Öffnet der Schaltkontakt a, weil der vom Fühler K überwachte Grenzwert nicht mehr eingehalten ist, dann tritt über die Diode D 2 und den Eingangswiderstand RE an der Steuerelektrode St ein Spannungssprung auf, so daß der Triac TRC zündet und die Glimmlampe G 1 aufleuchtet. Durch die beschriebene Selbsthalteschaltung leuchtetdie Glimmlampe G 1 auch dann weiter, wenn sich der Schaltkontakt a wieder schließt. Das erstmalige Ansprechen des Fühlers K wird also angezeigt und gespeichert. Die Glimmlampe G 1 erlischt erst, wenn der Schaltkontakt b geöffnet wird. Der Stromverbrauch dieser Schaltung ist klein, da einerseits der Stromverbrauch der Glimmlampe G 1 vernachlässigbar ist und andererseits der kleine Strom zur Selbsthaltung des Triacs TRC auch nur in den negativen Halbwellen fließt.

Claims

1. Selbsthalteschaltung zum Schalten einer Last mittels eines Triacs, an dessen ersten Hauptanschluß ein erster Widerstand angeschlossen ist und an dessen Steuerelektrode eine Reihenschaltung eines zweiten Widerstandes und eines Speicherkondensators liegt, der den durchgeschalteten Triac durchgeschaltet hält, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (RL) an den zweiten Hauptanschluß (H 2) des Triacs (TRC) und der Speicherkondensator (C 1) über eine Diode (D 1) an den ersten Hauptanschluß (H 1) des Triacs (TRC) angeschlossen ist und über diese parallel zum ersten Widerstand (R 1) liegt.

2. Selbsthalteschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Widerstand (R 1) kleiner als der Lastwiderstand (L) ist.

3. Selbsthalteschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der Reihenschaltung (C 1, R 2) größer als 10 ms ist.

4. Selbsthalteschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schaltkontakt (b) zur Abschaltung der Selbsthaltung an einen Pol (N) der Betriebsspannung (U _B) angeschlossen ist und in Reihe zu den Hauptanschlüssen (H 1, H 2) des Triacs (TRC) liegt.

5. Selbsthalteschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Entladewiderstand (R 3) parallel zum Speicherkondensator (C 1) geschaltet ist.

6. Selbsthalteschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladewiderstand (R 3) größer als der zweite Widerstand (R 2) ist.

7. Selbsthalteschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (RL) ein Anzeigebauteil (G 1) aufweist, dem eine Reihenschaltung aus einem Widerstand (R 4) und einer Diode (D 3) parallelgeschaltet ist.