CIRCUIT FOR GIVING OUT IGNITION PULSES

Abstract: Circuit for outputting gating pulses for a thyristor or a triac with a semiconductor two-terminal circuit which has two transistor functions and switching characteristics and is connected to the gate electrode of the thyristor or triac and which is connected at the input to an RC section, in which circuit the base (12) of one transistor (11) is connected to a reference voltage source (14), the base (17) of the other transistor (9) is connected to a controllable electronic switch (24) and the emitter (29) of the transistor (11) connected to the reference voltage source is connected to the RC section (35, 34). <IMAGE>

Description: Schaltunq zur Abgabe von Zündimpu0sen Die vorliegende Erfindung bezit sich auf eine Schaltung zur Abgabe von Zündiinoulser, für einen Thyristor oder Triac gemäss dem Oberbegriff des Hauptanspruchs. Es ist bekannt, sogenannte Vierschichtdioden zur Zündung eines Thyristors oder Triacs einzusetzen, die auch durch ein Ersatzschaltbild dargestellt sein können, das zwei komplementäre Transistoren besi t zt, wobei der Kollektor des einen Transistors jeweils mit der Basis des anderen verbunden ist, die beiden Emitter herausgeführte Anschlüsse dieser einen zweipolbildenden Schaltung darstellen und die beiden Kollektoren über eine Zenerdiode miteinander verbunden sind. Der Emitter des einen Transistors ist mit einen RC-Glied verbunden, und der des anderen ist über einen Schutzwiderstand mit der Steuerelektrode des Triacs verbunden. eei einer solchen Schaltung ist Wie Ansprech schwelle nicht variierbar, und das Kippen dieser Schaltung kann nicht über einen Steuereinqanq verhindert werden. Damit liegt der vorlieqenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Ansprechschwelle dieser Zündimpulsschaltung zu variieren und über einen besonderen Steuereingang das Kippen beeinflussen zu tonnen. Die Lösung dieser Aufgabe gelingt mit den im kennzeich nenden Teil des Hauptanspruchs anqegebenen Merkmalen. Weitere Ausqestaltungen unil besonders vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche beziehungsweise gehen aus der nachfolgenden Beschreibuno hervor, die twei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren 1 und 2 der Zeichnung naher erläutert. Es zeigen: Figur 1 die Schaltung in Anwendung auf einen Thyristor und Figur 2 die modifizierte Schaltung in Anwendung auf einen Tri ac. Iii beiden Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils die gleichen Einzelheiten. Die Schaltung nach Figur 1 weist einen Thyristor 1 auf, der mit seinem einen Anschluss an Masse 2, mit seinem anderen Anschlu3 3 Uber eine Last 4 mit einer Wechselspan- nungsquelle 5 verbinden ist. Bei der Last 4 konnte es sich um einen sslankdrahtwiderstand eines elektrischen Durchlauferhitzers handeln. Der Thyristor 1 weist eine Steuerelektrode 6 auf, die über einen Widerstand 7 mit einem Emitter 8 eines NPN-Transistors 9 verbunden ist. Dieser Transistor 9 ist Teil einer Steuerschaltung 10 zur Abgabe der Zündimpulse fUr den Thyristor 1. Die Steuerschaltung weist einen zweiten Transistor 11 auf, der eine Basis 12 besitzt, die über eine Leitung 13 mit einer Referenzspannunasquelle 14 verbunden ist. Von der Leitung 13 2weigt eine weitere Leitung 15 ab, die mit dem Kollektor 16 des Transistors 9 verbunden ist. Die Basis 17 des Transistors 9 ist über eine Leitung 18 mit einem Verzweigungspunkt 19 verbunden, der einerseits über eine Leitung 20 mit dem Kollektor 21 des Transistors 11 und über eine Leitung 22 oarallel hierzu mit einem Kollektor 23 eines dritten Transistors 24 verbunden ist, dessen Basis 25 über eine Leitung 26 mit einem Anschluss 27 verbunden ist. An de AnscilllsíS 27 wird dann eine Spannung. quelle gelegt, wenn ein Zünden des Thyristors 1 verhindert werden soll. Der Emitter 28 des Transistors 24 liegt an klasse 2. Der Emitter 29 des Transistors 11 ist über eine in Sperrrichtung geschaltete Diode 30 mit eineni weiteren Anschluss 31 der Steuerschaltung verbunden, die über eine Leitung 32 mit einen Verbindungspunkt 33 eines RC-6lieds verbunden ist, dessen einer Zweig aus einem Kondensator 34 und dessen anderer Zweig aus einem Widerstand 35 besteht. Der Widerstand 35 ist mit einer Leitung 36 an einen Anschluss 37 geführt, über den Kondensator 34 ist der Verzweigungs- punkt 33 mit Masse 2 verbunden. Die Funktion der Schaltung nach Figur 1 wird nun anhand der Diagramme der Figur 2 naher erlautert. In beiden Diagrammen sind Spannungsverläufe in Abhängig- keit von der Zeit beschrieben, Bei der Kurve 40 handelt es sich um die Netzspannung, die beispielsweise am Punkt 5 anliegt, bei der Kurve 41 handelt es sich um den Spannungsverlauf am Verzweigungspunkt 33, vermindert un. die Durchlassspannungen der Diode 30 und der Basis-Emitterdiode des Transistors 11. Die am Punkt 14 anliegende Re ferenzspannung ist durch den Wert 42 repräsentiert. Dieser Wert ist variabel. An den Punkt 37 wird eine Gleich- Spannung angelegt, deren Wert variiert werden kann. Der Schalter 38 wird bei jedem Nulldurchgang der tetzspan- nung 40 kurzzeitig geschlossen. Uffnet demgemäss der Schalter 38, so steiyt die Spannung am Kondensator 34 ge ma'4 dem Kurvenzug 43 so lange an, bis die Kondensat8r- Spannung der Referenzspannung 42 entspricht. In diesem idoment werden die bei den Transistoren 11 und 9 leitend, das heisst, Uber den Widerstand 7 wird ein Zundnipuls an den Thyristor 1 gegeben, da die Schaltung, bestehend aus den beiden Transistoren 9 und 11, kippt, so dass die Span nung zwischen den Emittern 29 und 8 auf nahezu zur zu- samenbricht. Der Ihyristor 1 wird leitend, und die Last wird während der aktuellen Halbwelle der Netzwechselspan- nung, sofern sie positiv ist, gespeist. Negative Halbwellen werden unterdriickt. Während der negativen Halbwelle findet zwar auch ein Arbeiten der Schaltung 10 statt, nur wirkt sich das auf den Thyristor 1 nicht aus. Das Anlegen einer Spannung am Anschluss 27 bewirkt das Leitendwerden des Transistors 24 und damit ein Sperren des Transistors 9, auch dann, wenn die Ladespannung des Kondensators 34 bereits die Zündspannung erreicht hat. In diesem Fall bleibt der Transistor 11 im aktiven Bereich, so daB die Kondensatorspannung erhalten bleibt, und zwar so lange, bis der Transistor 24 wieder gesperrt wird. Hiermit erfolgt automatisch die Zündung. Ist sie nicht während einer Netzhalbwelle erfolgt, wird der Kondensator anschliessend durch Schlieffen des Schalters 38 wieder entladen. Der Vorteil dieser Schaltung liegt darin, dass unabhängig von der Lage des Zündwinkels stets ein Betreiben der Kippschaltung mit demselben. Spannungsniveau erfolgt. Die Höhe der Zündspannunq beziehungsweise die Höhe der Zündenergie ist nur abhängig von der Hohe der iteferenz- spannung an Anschluss 14. Kei der Figur 3 ist die Schaltung insoweit abgewanvelt, dass statt des Thyristors 1 ein Triac 45 verwendet wird. Die Schaltung ist um eine Diode 46 erganzt worden, die im Zuge einer Leitung 47 von Masse 2 an einen Verbindungspunkt 48 gelegt ist, die einerseits mit dem Emitter 8 des Transistors 9, zum anderen mit dem Widerstand 7 verbunden ist. Weiterhin ist eine Diode 49 vorgesehen, die in die Leitung 1S eingefügt ist. Die Diode 49 ist in DurchlaS- richtung auf die Basis 17, die Diode 46 in Durchlassrich- tung auf den Punkt 48 geschaltet. Der Vorteil der Schaltung nach Figur 3 liegt darin, dass Netzhal bwel len beider Polarität verarbeitet werden konnen. Hieraus resultiert aher, dass die Zündelektrode 6 gegenüber Masse 2 negative Werte annehmen kann. Um hier Rückwirkungen auf die Steuerschaltung zu verhindern, sind die beiden Dioden 46 und 49 vorgesehen. Die Diode 46 begrenzt das Auftreten negativer Spannungen am Punkt 48 auf den Wert einer FluSspannung. Um auch während negativer Halbwellen den Transistor 9 gesperrt zu halten, wenn der Transistor 24 leitend ist, ist in die Zuleitung 18 zur Basis 17 dieses Transistors die Diode 49 elngeschal tet. Der Widerstand 44 dient in den AusfUhrungsbeispielen nach Figur 1 und 3 dazu, den aus der Referenzspannungsquelle 14 fliessenden Strom zu begrenzen. Uie Diode 30 dient in beiden Schaltungen dazu, ein Laden des Kondensators 34 nur jiber den Widerstand 35 zu ermbgllchen, auch wenn die Spannung der Referen2spannungsque lle 14 höher ist als die zulässige Sperrspannullg der Basis-Emitterdiode des Transistors 11. Die Schaltung nach Figur 4 ist als Ergänzung zur Schaltung nach Figur 3 gedacht. Zwischen der Last 4 und dem Triac 45 ist ein Verzweigungspunkt 50 vorgesehen, von dem eine Leitung 51 ausgeht, die tu einer zweiten Verzweigungsstelle 52 fiihrt. Von dieser führen zwei Leitungen 53 und 54, die mit Je einem Widerstand 55 und 56 versehen sind, zu einem weiteren Verzweigungspuntt 57, wobei die Leitung 53 direkt dorthin, die Leitunq 54 hingegen über die Basiskollektorstrecke eines weiteren Transistors 58 dorthin führt. Die Leitung 54 ist im übrigen ueber einen Widerstand 59 mit Masse 2, der Emitter 60 des Transistors 59 gleichermassen mit Masse 2 verbunden. Der Punkt 57 ist über einen Widerstand 51 mit positiver Betriebsspannung' 62 und mit dem Ansch 0 uss 27 verbunden. Die Schaltung nach Figur 4 dient dazu, unerwünschten Halbwellenbetrieb des Triacs 45 bei induktiver Last 4 und kleinen Zündphasenwinkeln, beispielsweise dann, wenn die Last 4 ein Asvnchronmotor ist und die Gesamtschaltung als Teil einer Drehzahlreqelung für diesen Motor dient. Bei einer induktiven Last eilt der Strom der Spannung nach, und es kann varkomluen, dass Zündimpulse zwischen dem Spannungsnulldurchgang und dem nachstfolgenden Stromnulldurchgang erfolgen. Diese Zündimpulse bleiben unuirksan, da der Triac im Stronnulldurchgang ausschaltet und für den Rest der Halbwelle ausgeschaltet bleibt. Die nachste Zündung erfolgt damit erst wieder in der darauffolgenden Halbwelle,, so daD sich Halbwellenbetrieb mit unerwünsch- ter Gleichstrombelastunq der Last ergibt. Zst die Spannung an Pun 50 auf einem Niveau wesentlich von Null abweicnend, gleichgültig ob in positiver oder negativer Richtung, so ist der Transistor 24 gesperrt. Das heisst, eine Zündung des Triacs ist mögl ich. Liegt der Punkt 50 umgekehrt auf einem Spannungsniveau sehr nahe bei Null, so ist infolge Leitens des Transistors 24 die Abgabe von Zündimpulsen gesperrt. Dies folgt daraus, dass bei Zunahme der Spannung am Punkt 50 in positiver Richtung der Transistor 58 leitend wird, das bedeutet, da die Spannung im Punkt 57 negativer wird. Damit wird der Transistor 24 gesperrt. Wird die Spannung im Punkt 50 negativ, so wird der Punkt 57 gleichermassen negativ. Bei Unterschreiten einer Schwellenspannung am Punkt 5u, der von den Werten der beiden Widerstände 55 und 61 abhngt > sperrt auch der Transistor 24 wieder. Die Dimensionierung dieser Schaltung hangt also entscheidend von den Werten der Widerstände 55 und 61 einerseits und von denen der Widerstände 56 und 59 andererseits ab. Weiterhin ist mass- geblich die Hohe der positiven betriebsspannung o2 von Einfluss. Die in Figur 4 darges-tellte Schaltung blockiert das Auftreten von Zündimpulsen während der Einschaltphasen des Triacs und stellt somit sicher, dass hei induktiver Last Zündimpulse nicht vor dem Nulidurchgang der vorangegangenen Stromhalbwelle ausgelöst werden. Gleichzeitig wird erreicht, dass nach erfolgter Zündung des Triacs, das heisst tnit dem Spannungszusamrnenbruch am Triac, , die aus den Transistoren 9 und 11 bestehende Kippschaltung mit dem Einschalten des Transistors 24 wieder ausgesthaltet wird. Damit wird der Entladevorgang des Kondensators 34 nach erfolgter Zündung abgebrochen, so dass dem Kondensator nur der für die Zündung benötigte Stromimpuls entnommen wird.

Claims: A circuit for delivering firing pulses for a thyristor (1) or triac (45), comprising a semiconductor two-terminal network (9, 11), which has two transistor functions and trigger property and is connected to the starting electrode of the thyristor (1) or triac (45) and is connected at its input to resistance-capacitance means (34, 35), wherein the base (12) of the one transistor (11) is connected to a reference voltage source (14), the base (17) of the other transistor (9) is connected to a controllable electronic switch (24) and the emitter (29) of that transistor (11) which is connected to the reference voltage source (14) is connected to the resistance-capacitance means (34, 35), characterized in that the control terminal (27) of the electronic switch (24) is connected to the tap (57) of a voltage divider (61, 55) and those terminals of the two voltage divider resistors which are remote from the tap are respectively connected to a junction (50) between the triac (45) and the load (4) and to a voltage source (62). A circuit according to claim 1, characterized in that a base-collector path of a further transistor (58), which is operated in a common emitter circuit, in series with a second voltage divider (56,59) is connected in parallel to the one resistor (55) of the voltage divider.

Inventors: BARK, DIETER, HANGAUER, WILFRIED, DR.
Applicants: JOH. VAILLANT GMBH U. CO., N.V. VAILLANT S.A., SCHONEWELLE B.V., VAILLANT GES.M.B.H, VAILLANT GMBH, VAILLANT LTD., VAILLANT S.A.R.L
Application year: 1986
Main classification: H03K3
IPC codes: H03K17