DE3534042A1

DE3534042A1 - Schaltung zum betrieb eines relais

Info

Publication number: DE3534042A1
Application number: DE19853534042
Authority: DE
Inventors: Hermann Schwarz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-09-24
Filing date: 1985-09-24
Publication date: 1987-03-26

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zum Betrieb eines Relais an einem Kondensatornetzteil, wobei die Betriebs spannung des Relais nach dessen Anziehen auf die Halte spannung des Relais verringert wird.

Bei Relais entsteht im eingeschalteten Zustand eine Ver lustleistung, die insbesondere bei kleinen, gekapselten Relais nicht zu vernachlässigen ist und die bei gedräng tem Aufbau zu Einschränkungen in der Dimensionierung der gesamten Schaltung führt. Außerdem muß das Konden satornetzteil eine der Betriebsspannung des Relais etwa proportionale Leistung aufbringen, da der Strom durch ein Kondensatornetzteil nahezu konstant ist. Eine Re duzierung der Verlustleistung wurde bereits bei han delsüblichen Schaltungen dadurch erreicht, daß die am Relais anstehende Betriebsspannung nach dessen Anziehen verringert wird. Die zum Anziehen eines Relais benötig te Anzugsspannung ist nämlich deutlich höher als die zum Halten des Relais im angezogenen Zustand benötigte Haltespannung.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung der ein gangs genannten Art mit wesentlich verringertem Aufwand aufzubauen, wobei das Relais auch nach einem Spannungs ausfall mit einer für das Anziehen ausreichenden Be triebsspannung versorgt werden soll.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Kondensatornetzteil zwei ausgangsspannungsbestim mende Z-Dioden enthält, von denen die erste Z-Diode, deren Zenerspannung der Anzugsspannung des Relais ent spricht, direkt und die zweite Z-Diode, deren Zener spannung der Haltespannung des Relais entspricht, über einen ersten Schalter mit einer das Kondensator netzteil speisenden Stromquelle verbunden ist, daß das Relais über einen zweiten Schalter mit dem Ausgang des Kondensatornetzteils verbunden ist und daß der erste Schalter über ein Zeitglied kurzzeitig geöffnet wird, wenn der zweite Schalter geschlossen wird oder die Versorgungsspannung nach einem Spannungseinbruch wieder kehrt.

Mit dieser Schaltung wird ein Umschalten der Betriebs spannung von der Anzugspannung auf die Haltespannung des Relais mit geringem Aufwand erreicht.

Vorteilhafter Weise ist der als Transistor ausgeführte erste Schalter zusammen mit einem zweiten Transistor als bistabile Kippstufe geschaltet, wobei der Kollektor- Emitterstrecke des ersten Transistors ein Serien-RC- Glied parallel geschaltet ist, wobei die Kollektor- Emitterstrecke des zweiten Transistors in Reihe mit einem Widerstand zwischen die Basis des ersten Tran sistors und einen zweiten Anschluß der zweiten Z-Diode geschaltet ist, wobei die Basis des zweiten Transistors über einen Widerstand mit dem Verbindungspunkt von erstem Transistor mit der zweiten Z-Diode verbunden ist und wobei der Verbindungspunkt von zweitem Transistor und Widerstand mit dem Ausgang des Zeitglieds verbun den ist. Das Zeitglied kann vorteilhafter Weise aus einem Kondensator bestehen, der mit dem Verbindungs punkt von zweitem Schalter und Relais verbunden ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Figur näher erläutert. Dabei ist eine aus einem Wechselstromnetz mit der Versorgungsspannung U _B gespeiste Stromquelle 2 vorgesehen, die die Reihen schaltung eines Widerstands 2 a, eines Kondensators 2 b und einer Diode 2 c enthält. Dabei ist die Impedanz des Kondensators 2 b im Vergleich zur Impedanz der angeschlos senen Schaltung so hoch, daß die genannte Reihenschal tung praktisch eine Stromquelle mit eingeprägtem Strom darstellt. Zwischen dem Verbindungspunkt des Kondensa tors 2 b mit der Diode 2 c und dem zweiten Netzspannungs anschluß ist noch eine Diode 2 d eingefügt, über die der Kondensator 2 b während der Sperrphase der Diode 2 c entladen wird.

An die Stromquelle 2 ist über einen als Schalter wir kenden Transistor 5 ein Relais 1 angeschlossen. Die Basis des Transistors 5 ist über einen Widerstand 13 und einen Betätigungsschalter 14 mit dem dem Transistor 5 abgewandten Anschluß des Relais 1 verbunden. An die Ausgangsklemmen der Stromquelle 2 ist eine erste Z-Diode 3 fest angeschlossen. Parallel zur Z-Diode 3 liegt die Reihenschaltung der Kollektor-Emitter-Strecke eines (PNP)-Transistors 6 und einer zweiten Z-Diode 4. Paral lel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 6 liegt die Reihenschaltung eines Widerstands 11 und eines Kon densators 12. Die Basis des Transistors 6 ist über die Reihenschaltung eines (NPN)-Transistors 7 und eines Widerstands 9 mit dem Bezugspunkt der Stromquelle 2 verbunden. Zwischen dem Verbindungspunkt des Transistors 6 mit der zweiten Z-Diode 4 und der Basis des Transi stors 7 ist ein Widerstand 10 angeordnet. Ferner über brückt ein Kondensator 8 die Verbindungspunkte des Transistors 7 mit dem Widerstand 9 und des Transistors 5 mit dem Relais 1.

Wenn bei dieser Schaltung die Eingangsspannung U _B ange legt wird und der Betätigungsschalter 14 zunächst noch offen ist, so wird durch einen Impuls über den Wider stand 11, den Kondensator 12 und den Widerstand 10 der Transistor 7 und damit auch der Transistor 6 leitend geschaltet. Die Transistoren 6 und 7 gehen dabei in lei tendem Zustand in Selbsthaltung. Über den Transistor 6 ist die Z-Diode 4 mit der Konstantstromquelle 2 verbun den. Da die Z-Diode 4 eine niedrigere Zenerspannung auf weist als die Z-Diode 3, wird die Ausgangsspannung des Kondensatornetzteils 2 auf die Zenerspannung der Z-Diode 4 begrenzt. Die Zenerspannung der Z-Diode 4 ist dabei so dimensioniert, daß sie ausreicht, das Relais in ange zogenem Zustand zu halten. Sie reicht jedoch nicht zum Anziehen des Relais 1 aus. Bei unbetätigtem Zustand des Relais 1 werden also die im wesentlichen durch die Zenerdiode 4 bedingten Verluste gering gehalten, da die an der Schaltung anliegende Spannung klein ist. Während dieses Betriebszustandes wird der Kondensator 8 auf die Zenerspannung der Z-Diode 4 aufgeladen.

Wird nun zur Betätigung des Relais 1 der Schalter 14 geschlossen, so schaltet der Transistor 5 durch. An der negativen Seite des vorher aufgeladenen Kondensators 8 wird damit Pluspotential gelegt, so daß der Emitter des Transistors 7 kurzzeitig auf die zweifache Zener spannung der Z-Diode 4 gelegt wird. Damit sperren die beiden Transistoren 6 und 7, so daß die Z-Diode 4 un wirksam wird und die Z-Diode 3 nunmehr die Spannungs begrenzung übernimmt. Die Zenerspannung der Z-Diode 3 ist so ausgelegt, daß die anstehende Spannung zum Anziehen des Relais 1 ausreicht. Sobald sich der Kon densator 8 über den Widerstand 9 unter die Zenerspan nung der Z-Diode 4 entladen hat, schalten die Tran sistoren 6 und mit dem nächsten Halbwellen-Impuls über das RC-Glied 11, 12 wieder durch und am Relais 1 liegt wieder die niedrigere, durch die Zenerspannung der Z-Diode 4 bestimmte Spannung an.

Bei Spannungswiederkehr nach Ausfall der Versorgungs spannung U _B und geschlossenem Schalter 5 wird ebenfalls durch einen Impuls über den Kondensator 8 der Transistor 6 kurzzeitig ausgeschaltet, so daß am Relais kurzzeitig die Anzugsspannung anliegt und dieses anzieht. Dabei ist die Zeitkonstante des aus dem Kondensator 8 und dem Widerstand 9 gebildeten RC-Gliedes so bemessen, daß bis zum Abfall der Betriebsspannung das Relais 1 sicher durchgeschaltet hat.

Die durch die Z-Diode 4 bestimmte Betriebsspannung reicht aus, das Relais im eingeschalteten Zustand zu halten. Damit wird auch im eingeschalteten Zustand des Relais die von der gesamten Schaltung aufgenommene Verlustleistung gering gehalten.

Claims

1. Schaltung zum Betrieb eines Relais an einem Konden satornetzteil, wobei die Betriebsspannung des Relais nach dessen Anziehen auf die Haltespannung des Relais verringert wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Kondensatornetzteil zwei ausgangsspannungsbe stimmende Z-Dioden (3, 4) enthält, von denen die erste Z-Diode (3), deren Zener-Spannung der Anzugsspannung des Relais (1) entspricht, direkt und die zweite Z-Diode (4), deren Zener-Spannung der Haltespannung des Relais (1) entspricht, über einen ersten Schalter (6) mit einer das Kondensatornetzteil speisenden Stromquelle (2) ver bunden ist, daß das Relais (1) über einen zweiten Schalter (5) mit dem Ausgang des Kondensatornetzteils verbunden ist und daß der erste Schalter (6) über ein Zeitglied (8, 9) kurzzeitig geöffnet wird, wenn der zweite Schalter (5) geschlossen wird oder die Versor gungsspannung nach einem Spannungsausfall wiederkehrt.

2. Kondensatornetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der als Transistor ausgeführte erste Schalter (6) zusammen mit einem zweiten Transistor (7) als bista bile Kippstufe geschaltet ist, wobei der Kollektor- Emitterstrecke des ersten Transistors (6) ein Serien- RC-Glied (11, 12) parallel geschaltet ist, wobei die Kollektor-Emitterstrecke des zweiten Transistors (7) in Reihe mit einem Widerstand (9) zwischen die Basis des ersten Transistors (6) und einen zweiten Anschluß der zweiten Z-Diode (4) geschaltet ist, wobei die Basis des zweiten Transistors (7) über einen Widerstand (10) mit dem Verbindungspunkt von erstem Transistor (6) mit der zweiten Z-Diode (4) verbunden ist und wobei der Verbin dungspunkt von zweitem Transistor (7) und Widerstand (9) mit dem Ausgang des Zeitglieds (8) verbunden ist.

3. Kondensatornetzteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied aus einem Kondensator (8) besteht, der mit dem Verbindungspunkt vom zweiten Schalter (5) und Relais (1) verbunden ist.