EP2472541A1 - Circuit assembly and method for switching consumers - Google Patents

Circuit assembly and method for switching consumers Download PDF

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EP2472541A1
EP2472541A1 EP10016225A EP10016225A EP2472541A1 EP 2472541 A1 EP2472541 A1 EP 2472541A1 EP 10016225 A EP10016225 A EP 10016225A EP 10016225 A EP10016225 A EP 10016225A EP 2472541 A1 EP2472541 A1 EP 2472541A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
switch
phase
voltage
diode
polarity
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP10016225A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Heiko Zota
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ESYLUX GmbH
Original Assignee
ESYLUX GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ESYLUX GmbH filed Critical ESYLUX GmbH
Priority to EP10016225A priority Critical patent/EP2472541A1/en
Publication of EP2472541A1 publication Critical patent/EP2472541A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
    • H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
    • H01H9/541—Contacts shunted by semiconductor devices

Definitions

  • the invention relates to a method and a circuit arrangement for switching on or off of consumers, which abut an AC voltage.
  • the invention has for its object to provide a method and a circuit arrangement for switching electrical loads, which avoids these disadvantages.
  • the circuit arrangement according to the invention comprises a first switch and a second switch connected in series with the first switch, which is bridged by a diode with a passage direction, wherein a control device is provided which monitors the polarity of the applied voltage and after a switch-on command first causing the first switch to close at a time when the applied voltage phase has a polarity at which the diode turns off, causing the second switch to close in
  • both switches are open.
  • the first, non-bypassed switch is closed at a time during a phase of the AC voltage to which the diode bridging the second switch blocks the flow of current. It can thus flow during the switching operation no current.
  • the second switch is closed. The current flows in this phase of the AC voltage through the diode, so that the switching takes place without load. There are no high levels Inrush current peaks at the contacts, which are thereby spared.
  • the circuit arrangement according to the invention has for this purpose a first switch and a second switch connected in series with the first switch, which is bridged by a diode with a passage direction, wherein a control device is present, which monitors the phases of the applied voltage and after a switch-off command first causing the second switch to open at a time when the applied voltage phase has a polarity at which the diode is transparent and which causes the second switch to open in a subsequent phase of different polarity of applied voltage, in which phase the diode locks to turn off the consumer or consumers.
  • the opening of the respective switch is thus also in the de-energized state. While the diode is conducting, the bridged switch can be easily opened without significant load on the switching contacts become. In a following phase, no current flows through the line due to the diode, and the first switch can be opened. Again, it is advantageous if the opening of the first switch takes place in the immediately following phase of other polarity.
  • the delay time is less than the duration of a half period of the applied AC voltage. This ensures that the mechanical switching operation takes place at the time of the zero crossing of the load current. This is beneficial for inductive loads, and turn-off voltage spikes are avoided.
  • the switches and the control unit are formed, is basically arbitrary.
  • the switches can be designed as relays, which are switched by the control unit.
  • Such miniature relays have a switching delay time of up to 5 msec. Within the switching process, there are also bumps, until the switch is actually closed. This makes a purely temporal control problematic.
  • the switching process may take a half-period until the contact is closed, since in this half-period anyway no current flows or is passed through the diode.
  • the duration of a half cycle of one or the other polarity is 10 msec or about 8.3 msec at 60 Hz. This duration is thus in any case longer than the switching duration of the known relays, so that the inventive method can be implemented without problems with standard relays.
  • the entire switching process can be carried out within only one period of the AC voltage and thus takes a maximum of 20.0 msec at 50 Hz or 16.7 msec at 60 Hz. This is sufficiently fast in view of the previously common bounce behavior of the relay.
  • control unit closes the first or second switch immediately after the zero crossing of the applied voltage. This ensures that the contact with security in the relevant half-period is closed. Peak currents during the closing of the relay are reliably avoided.
  • FIG. 1 schematically a circuit arrangement 10 is shown, with which an electrical load 11 is connected to an AC voltage source 12.
  • the AC voltage source provides a sinusoidal voltage U, for example ⁇ 230 V at 50 Hz.
  • the voltage curve over the time t is in FIG. 2 shown.
  • the circuit arrangement 10 has a first switch 13 and a second switch 14, which is connected in series with the first switch 13 in the line L.
  • the second switch 14 is bridged by a diode 15, which blocks the current in the embodiment shown in the drawing when the applied voltage is negative. This corresponds to the phase I and III of the AC voltage in FIG. 2 , In phases II and IV, the diode is current-permeable.
  • the consumer 11 may be, for example, a lamp which is powered by a so-called electronic ballast with power. With such ballasts, there is a risk of inrush current peaks and switch-off voltage peaks. As a result, inter alia, the contacts of the on-off switch are heavily loaded.
  • the circuit arrangement 10 has a control unit 16 which controls two relays 17, 18.
  • the relays 17, 18 switch the switches 13, 14 in the line L of the circuit arrangement.
  • the control unit 16 monitors the phases of the AC voltage of the voltage source. For this purpose, it is connected via lines 19 to the lines L and N of the voltage source 12.
  • There is an on-off switch 20 is provided, with which the consumer is to be turned on or off.
  • the switch gives a switch-on command to the control unit 16, it will first close the first switch 13 by means of the relay 17 as soon as the phase of the alternating voltage has a polarity at which the line L of the negative pole is applied. This corresponds to phases II and IV in FIG. 2 , During this phase, no current flows through the diode 15 and thus through the line L, since the switch 14 is still open. Then the switch 13 can be closed easily.
  • the control unit 16 can detect, for example, the zero crossing of the AC voltage.
  • the first switch 13 is turned on.
  • the second switch 14 is turned on. In both switching operations, the respective switches are de-energized, so that the electrical contact can be closed well.
  • the control unit 16 receives a corresponding switch-off command from the switch 20.
  • the polarity or phase position of the AC voltage is monitored. If the positive pole lies on the line L, eg in phase I in FIG. 2 , the diode 15 is conductive. The second switch 14 is opened by the relay 18. There are no voltage peaks to be feared, since the load current flows through the diode 15.
  • the diode 15 blocks, so that the first switch 13 can be opened. In the following phases, the circuit is completely interrupted.
  • the switch Especially with inductive loads, the switch must be opened to the zero crossing of the load current. It is provided that the control unit opens the first switch 13 and the second switch 14 after a delay time t v after the zero crossing.
  • the delay time t v is smaller than the duration of a half-period of the AC voltage, which duration is 50 msec at 10 msec and at 60 Hz is 8.3 msec.
  • the delay time also depends on the inertia of the switches 13, 14 and the associated relay 17, 18.
  • the delay time t v is at the time usual relays between 0 and 5 msec.

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Abstract

The method involves connecting switches (13,14) in series. The switch (14) and diode (15) are connected to form bridge along forward direction. The polarity of applied AC voltage is detected after receiving power-on command to close switch (13) at which diode (15) is blocked. Another polarity of AC voltage is detected to close switch (14) and switch ON the electrical load (11). An independent claim is included for circuit device for turning ON or OFF of electrical load.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Ein- oder Ausschalten von Verbrauchern, die an einer Wechselspannung anliegen.The invention relates to a method and a circuit arrangement for switching on or off of consumers, which abut an AC voltage.

In der Haus- und Gebäudetechnik werden die elektrischen Verbraucher von einer Wechselspannung gespeist. Bekannt sind Netzspannungen von ∼230 V oder ∼110 V. Die Frequenz beträgt 50 Hz oder 60 Hz. Bei der heutigen Beleuchtungstechnik werden häufig elektronische Vorschaltgeräte für die eingesetzten Leuchtmittel wie Leuchtdioden oder Leuchtstofflampen eingesetzt, durch welche die Wechselspannung gleichgerichtet und gegebenenfalls auf eine niedrigere Spannung transformiert wird. Diese Leuchtmittel besitzen einen höheren Wirkungsgrad und eine längere Lebensdauer.In home and building technology, the electrical consumers are powered by an AC voltage. Mains voltages of ~230 V or ~110 V are known. The frequency is 50 Hz or 60 Hz. Today's lighting technology frequently uses electronic ballasts for the light sources used, such as light-emitting diodes or fluorescent lamps, through which the AC voltage is rectified and possibly to a lower voltage is transformed. These bulbs have a higher efficiency and a longer life.

Bei elektronischen Vorschaltgeräten kommt es jedoch beim Einschalten zu einem hohen Spitzenstrom, wenn das Einschalten asynchron zur Netzspannung, also nicht bei dem Nulldurchgang zwischen den Phasen unterschiedlicher Polarität, erfolgt. Bei typischen Vorschaltgeräten beträgt der Innenwiderstand häufig nur 5,0 bis 10,0 Ohm. Bei einer Scheitelspannung der sinusförmigen Netzspannung von etwa 320 V entstehen somit Ströme von etwa 60 A. Sofern, wie üblich, mehrere Leuchten parallel geschaltet werden, können Spitzenströme von mehreren hundert Ampere entstehen. Durch diesen Spitzenstrom werden die elektrischen Schaltkontakte stark belastet.In electronic ballasts, however, there is a high peak current when switching on when the switching is asynchronous to the mains voltage, so not at the zero crossing between the phases of different polarity occurs. For typical ballasts, the internal resistance is often only 5.0 to 10.0 ohms. With a peak voltage of the sinusoidal mains voltage of about 320 V, thus currents of about 60 A. If, as usual, several lights are connected in parallel, peak currents of several hundred amperes can occur. Due to this peak current, the electrical switching contacts are heavily loaded.

Beim Ausschalten derartiger Verbrauchern mit induktiver Last, z. B. Transformatoren oder Drosseln, entstehen beim zur Netzspannung asynchronen Ausschalten hohe Entladespannungen im kV-Bereich, die in die Netzleitung zurückgeführt werden. Auch dies bedeutet eine hohe Belastung der Schaltelemente und des Stromnetzes.When switching off such consumers with inductive load, z. B. transformers or chokes, arise at the mains voltage asynchronous shutdown high discharge voltages in the kV range, which are returned to the power line. This also means a high load on the switching elements and the power grid.

Zur Lösung dieser Ein- und Ausschaltprobleme ist es grundsätzlich bekannt, das Einschalten beim Nulldurchgang der Speisespannung durchzuführen. Dann werden hohe Spitzenströme vermieden und die Schaltkontakte werden geschont. Das Ausschalten sollte beim Nulldurchgang des Laststroms erfolgen, um hohe Entladespannungen zu vermeiden. Diese Art des Schaltens kann durch Halbleiterbauelemente, z. B. Triac (Triode for Alternating Current) oder MosFet (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), bewirkt werden. Hier besteht ein Problem beim Betreiben von großen Verbrauchern, da eine hohe Verlustwärme entsteht. In kleinen geschlossenen Gehäusen ist der Laststrom begrenzt auf etwa 1,5 A.To solve these on and off problems, it is basically known to perform the switching on the zero crossing of the supply voltage. Then high peak currents are avoided and the switching contacts are spared. Switching off should be done at the zero crossing of the load current in order to avoid high discharge voltages. This type of switching can be achieved by semiconductor devices, eg. As Triac (Triode for Alternating Current) or MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor), are effected. Here is a problem in the operation of large consumers, since a high heat loss arises. In small enclosed enclosures, the load current is limited to about 1.5 A.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zum Schalten von elektrischen Verbrauchern zu schaffen, die diese Nachteile vermeidet.The invention has for its object to provide a method and a circuit arrangement for switching electrical loads, which avoids these disadvantages.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass der Verbraucher über einen ersten Schalter und einen damit in Reihe geschalteten zweiten Schalter an die Wechselspannung angelegt wird, welcher zweiter Schalter von einer Diode mit einer Durchlassrichtung überbrückt wird, dass die Polarität der anliegenden Spannung detektiert wird, dass nach einem Einschalt-Befehl ein Schließen des ersten Schalters in einer Phase der Wechselspannung erfolgt, bei welcher Phase die Diode sperrt, und das in einer folgenden Phase anderer Polarität der Wechselspannung, in welcher Phase die Diode durchlässig ist, das Schließen des zweiten Schalters erfolgt, um den oder die Verbraucher einzuschalten. Dementsprechend weist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung einen ersten Schalter und einen mit dem ersten Schalter in Reihe geschalteten zweiten Schalter auf, der durch eine Diode mit einer Durchgangsrichtung überbrückt ist, wobei ein Steuergerät vorhanden ist, das die Polarität der anliegenden Spannung überwacht und nach einem Einschalt-Befehl zunächst ein Schließen des ersten Schalters zu einem Zeitpunkt bewirkt, zu dem die Phase der anliegenden Spannung eine Polarität aufweist, bei der die Diode sperrt, und das das Schließen des zweiten Schalters in einer folgenden Phase anderer Polarität der anliegenden Spannung bewirkt, in welcher Phase die Diode durchlässig ist, um den Verbraucher einzuschalten.The object is achieved according to the invention in that the consumer is applied to the AC voltage via a first switch and a second switch connected in series, which second switch is bridged by a diode with a forward direction, that the polarity of the applied voltage is detected in that after a power on command Closing the first switch in a phase of the alternating voltage takes place, at which phase the diode blocks, and in a subsequent phase of another polarity of the alternating voltage, in which phase the diode is permeable, the closing of the second switch takes place in order to turn on the consumer or consumers , Accordingly, the circuit arrangement according to the invention comprises a first switch and a second switch connected in series with the first switch, which is bridged by a diode with a passage direction, wherein a control device is provided which monitors the polarity of the applied voltage and after a switch-on command first causing the first switch to close at a time when the applied voltage phase has a polarity at which the diode turns off, causing the second switch to close in a subsequent phase of a different polarity of applied voltage, in which phase Diode is permeable to turn on the consumer.

Durch dieses Verfahren oder diese Anordnung wird erreicht, dass die Einschaltvorgänge der Schalter in einer Zeit erfolgen, zu der kein Strom durch die Schalter fließen wird. Zunächst sind beide Schalter offen. Dann wird der erste, nicht überbrückte Schalter zu einem Zeitpunkt während einer Phase der Wechselspannung geschlossen, zu dem die den zweiten Schalter überbrückende Diode den Stromfluss sperrt. Es kann somit während des Schaltvorgangs kein Strom fließen. In einer nachfolgenden Phase anderer Polarität wird der zweite Schalter gechlossen. Der Strom fließt in dieser Phase der Wechselspannung durch die Diode, so dass das Schalten lastfrei erfolgt. Es entstehen keine hohen Einschaltstromspitzen an den Kontakten, die dadurch geschont werden.By this method or arrangement it is achieved that the switching-on operations of the switches take place in a time when no current will flow through the switches. First, both switches are open. Then, the first, non-bypassed switch is closed at a time during a phase of the AC voltage to which the diode bridging the second switch blocks the flow of current. It can thus flow during the switching operation no current. In a subsequent phase of other polarity, the second switch is closed. The current flows in this phase of the AC voltage through the diode, so that the switching takes place without load. There are no high levels Inrush current peaks at the contacts, which are thereby spared.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn das Schließen des zweiten Schalters in der unmittelbar folgenden Phase anderer Polarität erfolgt. Dann kann der Schaltvorgang in sehr kurzer Zeit abgeschlossen werden.It is particularly expedient if the closing of the second switch takes place in the immediately following phase of a different polarity. Then the switching process can be completed in a very short time.

Beim Ausschalten des Verbrauchers ist vorgesehen, dass die Polarität der anliegenden Spannung detektiert wird, dass nach einem Ausschalt-Befehl ein Öffnen des zweiten Schalters in einer Phase mit einer Polarität der Wechselspannung erfolgt, bei welcher Phase die Diode durchlässig ist, und das in einer folgenden Phase der Wechselspannung, in welcher Phase die Diode sperrt, das Öffnen des ersten Schalters erfolgt, um den oder die Verbraucher auszuschalten. Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist dazu einen ersten Schalter und einen mit dem ersten Schalter in Reihe geschalteten zweiten Schalter auf, der durch eine Diode mit einer Durchgangsrichtung überbrückt ist, wobei ein Steuergerät vorhanden ist, das die Phasen der anliegenden Spannung überwacht und nach einem Ausschalt-Befehl zunächst ein Öffnen des zweiten Schalters zu einem Zeitpunkt bewirkt, zu dem die Phase der anliegenden Spannung eine Polarität aufweist, bei der die Diode durchlässig ist, und das das Öffnen des zweiten Schalters in einer folgenden Phase anderer Polarität der anliegenden Spannung bewirkt, in welcher Phase die Diode sperrt, um den oder die Verbraucher auszuschalten.When turning off the load is provided that the polarity of the applied voltage is detected, that after a turn-off command opening of the second switch takes place in a phase with a polarity of the AC voltage, in which phase the diode is transparent, and in a subsequent Phase of the AC voltage, in which phase the diode blocks, the opening of the first switch is done to turn off the consumer or the. The circuit arrangement according to the invention has for this purpose a first switch and a second switch connected in series with the first switch, which is bridged by a diode with a passage direction, wherein a control device is present, which monitors the phases of the applied voltage and after a switch-off command first causing the second switch to open at a time when the applied voltage phase has a polarity at which the diode is transparent and which causes the second switch to open in a subsequent phase of different polarity of applied voltage, in which phase the diode locks to turn off the consumer or consumers.

Das Öffnen der jeweiligen Schalter erfolgt somit ebenfalls im stromlosen Zustand. Während die Diode leitet, kann der überbrückte Schalter ohne weiteres und ohne nennenswerte Belastung der Schaltkontakte geöffnet werden. In einer folgenden Phase fließt wegen der Diode kein Strom durch die betreffende Leitung, und der erste Schalter kann geöffnet werden. Auch hier ist es günstig, wenn das Öffnen des ersten Schalters in der unmittelbar folgenden Phase anderer Polarität erfolgt.The opening of the respective switch is thus also in the de-energized state. While the diode is conducting, the bridged switch can be easily opened without significant load on the switching contacts become. In a following phase, no current flows through the line due to the diode, and the first switch can be opened. Again, it is advantageous if the opening of the first switch takes place in the immediately following phase of other polarity.

Beim Öffnen des ersten Schalters oder des zweiten Schalters ist es günstig, wenn dies erst nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung erfolgt. Die Verzögerungszeit ist kleiner als die Dauer einer Halbperiode der anliegenden Wechselspannung. Hierdurch wird erreicht, dass der mechanische Schaltvorgang zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs des Laststroms erfolgt. Dies ist bei induktiven Verbrauchern günstig, und es werden Ausschaltspannungsspitzen vermieden.When opening the first switch or the second switch, it is advantageous if this takes place only after a predetermined delay time after the zero crossing of the AC voltage. The delay time is less than the duration of a half period of the applied AC voltage. This ensures that the mechanical switching operation takes place at the time of the zero crossing of the load current. This is beneficial for inductive loads, and turn-off voltage spikes are avoided.

Wie die Schalter und das Steuergerät ausgebildet sind, ist grundsätzlich beliebig. Die Schalter können als Relais ausgebildet sein, die vom Steuergerät geschaltet werden. Es sind Kleinrelais bekannt, die für solche Schaltvorgänge geeignet sind. Derartige Kleinrelais weisen eine Schaltverzögerungszeit von bis zu 5 msec auf. Innerhalb des Schaltvorgangs kommt es auch zu Prellerscheinungen, bis der Schalter tatsächlich geschlossen ist. Dies macht eine rein zeitliche Steuerung auch problematisch.As the switches and the control unit are formed, is basically arbitrary. The switches can be designed as relays, which are switched by the control unit. There are known small relays that are suitable for such switching operations. Such miniature relays have a switching delay time of up to 5 msec. Within the switching process, there are also bumps, until the switch is actually closed. This makes a purely temporal control problematic.

Bei der Erfindung kommt es aber auch nicht darauf an, genau den Nulldurchgang beim Schalten zu treffen. Vielmehr kann der Schaltvorgang eine Halbperiode lang brauchen, bis der Kontakt geschlossen ist, da in dieser Halbperiode ohnehin kein Strom fließt oder über die Diode geleitet wird. Bei 50 Hz beträgt die Dauer einer Halbperiode der einen oder anderen Polarität 10 msec beziehungsweise etwa 8,3 msec bei 60 Hz. Diese Dauer ist demnach in jedem Fall länger als die Schaltdauer der bekannten Relais, so dass das erfindungsgemäße Verfahren ohne Probleme mit handelsüblichen Relais realisiert werden kann. Der gesamte Schaltvorgang kann innerhalb nur einer Periode der Wechselspannung durchgeführt werden und dauert demnach maximal 20,0 msec bei 50 Hz oder 16,7 msec bei 60 Hz. Dies ist mit Blick auf das vorher übliche Prellverhalten der Relais ausreichend schnell.In the invention, it is also not important to hit exactly the zero crossing when switching. Rather, the switching process may take a half-period until the contact is closed, since in this half-period anyway no current flows or is passed through the diode. At 50 Hz, the duration of a half cycle of one or the other polarity is 10 msec or about 8.3 msec at 60 Hz. This duration is thus in any case longer than the switching duration of the known relays, so that the inventive method can be implemented without problems with standard relays. The entire switching process can be carried out within only one period of the AC voltage and thus takes a maximum of 20.0 msec at 50 Hz or 16.7 msec at 60 Hz. This is sufficiently fast in view of the previously common bounce behavior of the relay.

Weiterhin kann vorgesehen werden, dass das Steuergerät den ersten oder zweiten Schalter unmittelbar nach dem Nulldurchgang der anliegenden Spannung schließt. Damit wird sichergestellt, dass der Kontakt mit Sicherheit in der betreffenden Halbperiode, geschlossen wird. Spitzenströme während des Schließvorgangs des Relais werden zuverlässig vermieden.Furthermore, it can be provided that the control unit closes the first or second switch immediately after the zero crossing of the applied voltage. This ensures that the contact with security in the relevant half-period is closed. Peak currents during the closing of the relay are reliably avoided.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der schematischen Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1
das Schaltbild der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und
Fig. 2
den Spannungs-Zeit-Verlauf der anliegenden Wechselspannung mit den Schalterstellungen beim Einschalten (ON) und Ausschalten (OFF).
The invention will be explained in more detail below with reference to the schematic drawing. Show it:
Fig. 1
the circuit diagram of the circuit arrangement according to the invention and
Fig. 2
the voltage-time curve of the applied AC voltage with the switch positions at power on (ON) and off (OFF).

In Figur 1 ist schematisch eine Schaltungsanordnung 10 dargestellt, mit der ein elektrischer Verbraucher 11 mit einer Wechselspannungsquelle 12 verbunden wird. Die Wechselspannungsquelle liefert eine sinusförmige Spannung U, beispielsweise ∼230 V bei 50Hz. Der Spannungsverlauf über der Zeit t ist in Figur 2 gezeigt.In FIG. 1 schematically a circuit arrangement 10 is shown, with which an electrical load 11 is connected to an AC voltage source 12. The AC voltage source provides a sinusoidal voltage U, for example ~230 V at 50 Hz. The voltage curve over the time t is in FIG. 2 shown.

Die Schaltungsanordnung 10 weist einen ersten Schalter 13 und einen zweiten Schalter 14 auf, der in Reihe zum ersten Schalter 13 in der Leitung L geschaltet ist. Der zweite Schalter 14 wird durch eine Diode 15 überbrückt, die den Strom bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform sperrt, wenn die anliegende Spannung negativ ist. Dies entspricht der Phase I und III der Wechselspannung in Figur 2. In den Phasen II und IV ist die Diode stromdurchlässig.The circuit arrangement 10 has a first switch 13 and a second switch 14, which is connected in series with the first switch 13 in the line L. The second switch 14 is bridged by a diode 15, which blocks the current in the embodiment shown in the drawing when the applied voltage is negative. This corresponds to the phase I and III of the AC voltage in FIG. 2 , In phases II and IV, the diode is current-permeable.

Der Verbraucher 11 kann eine beispielsweise eine Leuchte sein, die von einem sogenannten elektronischen Vorschaltgerät mit Strom versorgt wird. Bei solchen Vorschaltgeräten besteht die Gefahr von Einschaltstromspitzen und Ausschaltspannungsspitzen. Hierdurch werden unter anderem die Kontakte des Ein- und Ausschalters stark belastet.The consumer 11 may be, for example, a lamp which is powered by a so-called electronic ballast with power. With such ballasts, there is a risk of inrush current peaks and switch-off voltage peaks. As a result, inter alia, the contacts of the on-off switch are heavily loaded.

Durch die im folgenden beschriebene Schaltungsanordnung und das Schaltungsverfahren sollen diese Spannungsspitzen und Stromspitzen vermieden werden. Hierzu weist die Schaltungsanordnung 10 ein Steuergerät 16 auf, welches zwei Relais 17, 18 steuert. Die Relais 17, 18 schalten die Schalter 13, 14 in der Leitung L der Schaltungsanordnung. Das Steuergerät 16 überwacht die Phasen der Wechselspannung der Spannungsquelle. Hierzu ist es über Leitungen 19 mit den Leitungen L und N der Spannungsquelle 12 verbunden. Es ist ein Ein- und Ausschalter 20 vorgesehen, mit dem der Verbraucher ein-oder ausgeschaltet werden soll.By means of the circuit arrangement described below and the circuit method, these voltage peaks and current peaks should be avoided. For this purpose, the circuit arrangement 10 has a control unit 16 which controls two relays 17, 18. The relays 17, 18 switch the switches 13, 14 in the line L of the circuit arrangement. The control unit 16 monitors the phases of the AC voltage of the voltage source. For this purpose, it is connected via lines 19 to the lines L and N of the voltage source 12. There is an on-off switch 20 is provided, with which the consumer is to be turned on or off.

Gibt der Schalter einen Einschaltbefehl an das Steuergerät 16 wird dieses zunächst den ersten Schalter 13 mittels des Relais 17 schließen, sobald die Phase der Wechselspannung eine Polarität aufweist, bei welcher an der Leitung L der Negativ-Pol anliegt. Dies entspricht den Phasen II und IV in Figur 2. Während dieser Phase fließt kein Strom durch die Diode 15 und somit durch die Leitung L, da der Schalter 14 noch geöffnet ist. Dann kann der Schalter 13 ohne weiteres geschlossen werden.If the switch gives a switch-on command to the control unit 16, it will first close the first switch 13 by means of the relay 17 as soon as the phase of the alternating voltage has a polarity at which the line L of the negative pole is applied. This corresponds to phases II and IV in FIG FIG. 2 , During this phase, no current flows through the diode 15 and thus through the line L, since the switch 14 is still open. Then the switch 13 can be closed easily.

Anschließend, in einer Phase anderer Polarität der Wechselspannung, in welcher an der Leitung L der Plus-Pol anliegt, fließt der Strom durch den geschlossenen Schalter 13 und die Diode 15 zum Verbraucher. Dann kann der zweite Schalter 14 geschlossen werden. Der Stromkreis ist dann vollständig geschlossen, und es sind keine Einschaltstromspitzen entstanden.Subsequently, in a phase of another polarity of the alternating voltage, in which the positive pole is applied to the line L, the current flows through the closed switch 13 and the diode 15 to the load. Then, the second switch 14 can be closed. The circuit is then completely closed and no inrush current peaks have arisen.

Das Steuergerät 16 kann beispielsweise den Nulldurchgang der Wechselspannung erfassen. Im Falle des Wechsels von der I. zur II. Phase, also bei einer negativen Steigung des Spannungsverlaufs, wird der erste Schalter 13 eingeschaltet. Nach dem folgenden Nulldurchgang beim Wechsel von der II. zur III. Phase, also bei einer positiven Steigung des Spannungsverlaufs, wird der zweite Schalter 14 eingeschaltet. Bei beiden Schaltvorgängen sind die jeweiligen Schalter stromlos, so dass der elektrische Kontakt gut geschlossen werden kann.The control unit 16 can detect, for example, the zero crossing of the AC voltage. In the case of the change from the I. to the II. Phase, ie at a negative slope of the voltage curve, the first switch 13 is turned on. After the following zero crossing at the change from the II. To the III. Phase, ie with a positive slope of the voltage curve, the second switch 14 is turned on. In both switching operations, the respective switches are de-energized, so that the electrical contact can be closed well.

Beim Ausschalten des Verbrauchers 11 erhält das Steuergerät 16 einen entsprechenden Ausschaltbefehl vom Schalter 20. Die Polarität oder Phasenlage der Wechselspannung wird überwacht. Liegt der Pluspol an der Leitung L, also z.B. in der Phase I in Figur 2, ist die Diode 15 leitend. Der zweite Schalter 14 wird durch das Relais 18 geöffnet. Es sind keine Spannungsspitzen zu befürchten, da der Laststrom über die Diode 15 fließt.When the load 11 is switched off, the control unit 16 receives a corresponding switch-off command from the switch 20. The polarity or phase position of the AC voltage is monitored. If the positive pole lies on the line L, eg in phase I in FIG. 2 , the diode 15 is conductive. The second switch 14 is opened by the relay 18. There are no voltage peaks to be feared, since the load current flows through the diode 15.

In der nächsten Phase II oder IV anderer Polarität der Wechselspannung sperrt die Diode 15, so dass der erste Schalter 13 geöffnet werden kann. In den nachfolgenden Phasen ist der Stromkreis vollständig unterbrochen.In the next phase II or IV of another polarity of the alternating voltage, the diode 15 blocks, so that the first switch 13 can be opened. In the following phases, the circuit is completely interrupted.

Insbesondere bei induktiven Verbrauchern muss der Schalter zum Nulldurchgang des Laststroms geöffnet werden. Es ist vorgesehen, dass das Steuergerät den ersten Schalter 13 und den zweiten Schalter 14 nach einer Verzögerungszeit tv nach dem Nulldurchgang öffnet. Die Verzögerungszeit tv ist dabei kleiner als die Dauer einer Halbperiode der Wechselspannung, welche Dauer bei 50 Hz 10 msec und bei 60 Hz 8,3 msec beträgt. Die Verzögerungszeit hängt zudem ab von der Trägheit der Schalter 13, 14 und den dazugehörigen Relais 17, 18. Die Verzögerungszeit tv beträgt bei den zur Zeit üblichen Relais zwischen 0 und 5 msec.Especially with inductive loads, the switch must be opened to the zero crossing of the load current. It is provided that the control unit opens the first switch 13 and the second switch 14 after a delay time t v after the zero crossing. The delay time t v is smaller than the duration of a half-period of the AC voltage, which duration is 50 msec at 10 msec and at 60 Hz is 8.3 msec. The delay time also depends on the inertia of the switches 13, 14 and the associated relay 17, 18. The delay time t v is at the time usual relays between 0 and 5 msec.

Dadurch wird erreicht, dass das Öffnen der Schalter 13, 14 beim Nulldurchgang des Laststroms erfolgt. Ausschaltspannungsspitzen werden damit zuverlässig vermieden.This ensures that the opening of the switches 13, 14 takes place at the zero crossing of the load current. Switch-off voltage peaks are thus reliably avoided.

Claims (14)

Verfahren zum Ein- oder Ausschalten von Verbrauchern (11), die an einer Wechselspannung über einen ersten Schalter (13) und einen damit in Reihe geschalteten zweiten Schalter (14) anliegen, welcher zweiter Schalter (14) von einer Diode (15) mit einer Durchlassrichtung überbrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarität der anliegenden Spannung detektiert wird, dass nach einem Einschalt-Befehl ein Schließen des ersten Schalters (13) in einer Phase (II) der Wechselspannung erfolgt, bei welcher Phase die Diode (15) sperrt, und das in einer folgenden Phase (III) anderer Polarität der Wechselspannung, in welcher Phase die Diode (15) durchlässig ist, das Schließen des zweiten Schalters (14) erfolgt, um den Verbraucher (11) einzuschalten.Method for switching on or off consumers (11), which are connected to an alternating voltage via a first switch (13) and a second switch (14) connected in series therewith, which second switch (14) is connected to a diode (15) Passing direction is bridged, characterized in that the polarity of the applied voltage is detected, that after a switch-on closing of the first switch (13) takes place in a phase (II) of the AC voltage at which phase the diode (15) blocks, and in a subsequent phase (III) of a different polarity of the AC voltage, in which phase the diode (15) is transparent, the closing of the second switch (14) takes place to turn on the load (11). Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließen des zweiten Schalters (14) in der unmittelbar folgenden Phase (II) anderer Polarität erfolgt.A method according to claim 1, characterized in that the closing of the second switch (14) takes place in the immediately following phase (II) of a different polarity. Verfahren zum Ein- oder Ausschalten von Verbrauchern (11), die an einer Wechselspannung über einen ersten Schalter (13) und einen damit in Reihe geschalteten zweiten Schalter (14) anliegen, welcher zweiter Schalter (14) von einer Diode (15) mit einer Durchlassrichtung überbrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Polarität der anliegenden Spannung detektiert wird, dass nach einem Ausschalt-Befehl ein Öffnen des zweiten Schalters (14) in einer Phase (I) mit einer Polarität der Wechselspannung erfolgt, bei welcher Phase die Diode (15) durchlässig ist, und das in einer folgenden Phase (II) der Wechselspannung, in welcher Phase die Diode (15) sperrt, das Öffnen des ersten Schalters (13) erfolgt, um den Verbraucher (11) auszuschalten.Method for switching on or off consumers (11), which are connected to an alternating voltage via a first switch (13) and a second switch (14) connected in series therewith, which second switch (14) is connected to a diode (15) Passage direction is bridged, characterized in that the polarity of the applied voltage is detected, that after a switch-off command, an opening of the second Switch (14) takes place in a phase (I) with a polarity of the alternating voltage, at which phase the diode (15) is permeable, and in a subsequent phase (II) of the alternating voltage, in which phase the diode (15) blocks, the opening of the first switch (13) takes place in order to switch off the load (11). Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen des ersten Schalters (11) in der unmittelbar folgenden Phase (II) anderer Polarität erfolgt.A method according to claim 3, characterized in that the opening of the first switch (11) takes place in the immediately following phase (II) of a different polarity. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen des ersten Schalters (13) oder des zweiten Schalters (14) nach einer vorbestimmten Verzögerungszeit (tv) nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung erfolgt.A method according to claim 3 or 4, characterized in that the opening of the first switch (13) or the second switch (14) takes place after a predetermined delay time (t v ) after the zero crossing of the AC voltage. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeit kleiner ist als die Dauer einer Halbperiode der anliegenden Wechselspannung.A method according to claim 5, characterized in that the delay time is less than the duration of a half-period of the applied AC voltage. Schaltungsanordnung zum Ein- oder Ausschalten von Verbrauchern (11), die an einer Wechselspannung anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (10) einen ersten Schalter (13) und einen mit dem ersten Schalter in Reihe geschalteten zweiten Schalter (14) aufweist, der durch eine Diode (15) mit einer Durchgangsrichtung überbrückt ist, und dass ein Steuergerät (16) vorhanden ist, das die Polarität der anliegenden Spannung überwacht und nach einem Einschalt-Befehl zunächst ein Schließen des ersten Schalters (13) zu einer Zeit bewirkt, zu dem die Phase (II) der anliegenden Spannung eine Polarität aufweist, bei der die Diode (15) sperrt, und das das Schließen des zweiten Schalters (14) in einer folgenden Phase (III) anderer Polarität der anliegenden Spannung bewirkt, in welcher Phase die Diode (15) durchlässig ist, um den Verbraucher (11) einzuschalten.Circuit arrangement for switching on or off consumers (11) which are connected to an alternating voltage, characterized in that the circuit arrangement (10) comprises a first switch (13) and a first switch connected in series with the second switch (14) is bridged by a diode (15) with a passage direction, and that a control device (16) is provided which monitors the polarity of the applied voltage and after a turn-on command first causes the first switch (13) to close at a time in that the phase (II) of the applied voltage has a polarity at which the diode (15) blocks and the closing of the second one Switch (14) in a subsequent phase (III) of different polarity of the applied voltage causes, in which phase the diode (15) is permeable to turn on the load (11). Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Schließen des zweiten Schalters (14) in der unmittelbar folgenden Phase anderer Polarität der anliegenden Spannung erfolgt.Circuit arrangement according to Claim 7, characterized in that the closing of the second switch (14) takes place in the immediately following phase of another polarity of the applied voltage. Schaltungsanordnung zum Ein- oder Ausschalten von Verbrauchern (11), die an einer Wechselspannung anliegen, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltungsanordnung (10) einen ersten Schalter (13) und einen mit dem ersten Schalter in Reihe geschalteten zweiten Schalter (14) aufweist, der durch eine Diode (15) mit einer Durchgangsrichtung überbrückt ist, und dass ein Steuergerät (16) vorhanden ist, das die Phasen der anliegenden Spannung überwacht und nach einem Ausschalt-Befehl zunächst ein Öffnen des zweiten Schalters (14) zu einer Zeit bewirkt, zu dem die Phase (I) der anliegenden Spannung eine Polarität aufweist, bei der die Diode (15) durchlässig ist, und das das Öffnen des zweiten Schalters (14) in einer folgenden Phase (II) anderer Polarität der anliegenden Spannung bewirkt, in welcher Phase die Diode (15) sperrt, um den Verbraucher auszuschalten.Circuit arrangement for switching on or off consumers (11) which are connected to an alternating voltage, characterized in that the circuit arrangement (10) comprises a first switch (13) and a first switch connected in series with the second switch (14) is bridged by a diode (15) with a passage direction, and that a control device (16) is present, which monitors the phases of the applied voltage and after a turn-off command initially causes an opening of the second switch (14) at a time to in that the phase (I) of the applied voltage has a polarity at which the diode (15) is transparent, and which causes the opening of the second switch (14) in a subsequent phase (II) of different polarity of the applied voltage, in which phase the diode (15) turns off to turn off the load. Schaltungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Öffnen des ersten Schalters (13) in der unmittelbar folgenden Phase (II) anderer Polarität der anliegenden Spannung erfolgt.Circuit arrangement according to Claim 9, characterized in that the opening of the first switch (13) takes place in the immediately following phase (II) of a different polarity of the applied voltage. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schalter (13, 14) als Relais (17, 18) ausgebildet sind, die vom Steuergerät (16) geschaltet werden.Circuit arrangement according to one of Claims 7 to 10, characterized in that the switches (13, 14) as a relay (17, 18) are formed, which are switched by the control unit (16). Schaltungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (16) den ersten Schalter (13) unmittelbar nach dem Nulldurchgang (0) der anliegenden Spannung schließt.Circuit arrangement according to Claim 7, characterized in that the control unit (16) closes the first switch (13) immediately after the zero crossing (0) of the applied voltage. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Steuergerät (16) den zweiten oder den ersten Schalter (13, 15) nach einer Verzögerungszeit (tv) nach dem Nulldurchgang (0) der anliegenden Spannung öffnet.Circuit arrangement according to one of claims 9 or 10, characterized in that the control unit (16) opens the second or the first switch (13, 15) after a delay time (t v ) after the zero crossing (0) of the applied voltage. Schaltungsanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verzögerungszeit (tv) kleiner ist als die Dauer einer Halbperiode der anliegenden Wechselspannung.Circuit arrangement according to claim 13, characterized in that the delay time (t v ) is smaller than the duration of a half-period of the applied AC voltage.
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