DE1228665B - Elektronischer Schalter - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

H03k

Deutsche Kl.: 21 al-36/18

Nummer: 1228 665

Aktenzeichen: M 65416 VIII a/21 al

Anmeldetag: 1. Juni 1965

Auslegetag: 17. November 1966

Es sind bereits gesteuerte Halbleiterventile bekannt, welche als Schalter wirken und bei denen die Zündung sowie die Sperrung der Ventile (oder Dioden), die dem Schließen bzw. dem Öffnen des Schalters entsprechen, durch Anlegen von Impulsen entsprechender Polarität, Dauer und Amplitude an die Steuerelektrode des Ventils erreicht wird. Diese Ventile oder Dioden, die als steuerbare Dioden bekannt sind, bestehen im allgemeinen aus einem Halbleiter mit drei Anschlüssen und vier Schichten (pnpn). Bei einer bekannten Ausführungsform werden die Steuerimpulse für diese Ventile von der Sekundärwicklung eines Transformators abgegeben, dessen Primärwicklung von einer Gleichstromquelle über einen Widerstand und einen damit in Reihe geschalteten mechanischen Schalter gespeist wird.

Dieser bekannte elektronische Schalter weist den Nachteil auf, daß der mechanische Schalter untei Last arbeitet, so daß es beim Öffnen der Kontakte an diesen Kontakten zu einer Funkenbildung kommt. Diese Funkenbildung führt zu einer vorzeitigen Abnutzung der Kontakte, so daß diese häufig überprüft und gegen neue Kontakte ausgewechselt werden müssen.

Außerdem ist bei diesem bekannten elektronischen Schalter der mechanische Schalter offen, wenn das Ventil »gesperrt« ist, und umgekehrt, so daß im Fall der Anwendung dieser bekannten Vorrichtung auf den Zündkreis von Verbrennungsmotoren eine weitgehende Umgestaltung des Zündkreises notwendig ist.

Die Erfindung bezieht sich auf einen solchen elektronischen Schalter mit einem steuerbaren Halbleiterventil, dessen Zündung und Sperrung durch Anlegen von Stromimpulsen entgegengesetzter Polarität bewirkt wird, die von der Sekundärwicklung eines Transformators abgegeben werden, dessen Primärwicklung von einer Gleichstromquelle über einen Widerstand gespeist wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen elektronischen Schalter zu verbessern und ihn so auszubilden, daß eine schädliche Funkenbildung vermieden wird und dieser elek-r ironische Schalter insbesondere für den Zündkreis von Verbrennungsmotoren verwendet werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß der Erfindung dadurch, daß in Reihe mit der Primärwicklung des Transformators eine Diode und parallel zu dieser Reihenschaltung ein Steuerschalter geschaltet ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist mit den erfindungswesentlichen Merkmalen in der Zeichnung dargestellt.

In dieser schematischen Darstellung ist eine durch Elektronischer Schalter

Anmelder:

Etablissements Merlin & Gerin, Societe Anonyme', Grenoble, Isere (Frankreich)

Vertreter:

Dr. E. Wetzel, Patentanwalt,

Nürnberg, Hefnersplatz 3

Als Erfinder benannt:

Albert Oudard, Grenoble (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 25. Juni 1964 (979 689)

einen Widerstand R₁ gebildete Last an- ein Gleichstromnetz mittels eines steuerbaren Ventils oder einer steuerbaren Diode der vorbezeichneten Art angeschlossen. Die Steuerimpulse des Ventils werden von der Sekundärwicklung S eines Transformators T abgegeben. Die Primärwicklung P des Transformators T steht über eine Diode oder einen Gleichrichter D und einen Widerstand R₂ mit einer Gleichstromquelle S₁ in Verbindung, die einen geringen inneren Scheinwiderstand besitzt. Ein mechanischer Schalter C kann den die Primärwicklung P und die Diode D umfassenden Teil der Schaltung kurzschließen.
Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen elekironischen Schalters ist wie folgt:

Wenn man davon ausgeht, daß zunächst einmal der Schalter C geschlossen ist, so fließt ein Strom i_v der durch den Widerstand R₂ und durch den inneren Scheinwiderstand der Stromquelle S₁ begrenzt ist, durch den Widerstand R₂ und den Schalter C. Die Primärwicklung P durchfließt keinerlei Strom.

Beim Öffnen des Schalters C wird ganz plötzlich eine steil ansteigende Spannung über die Diode D an die Primärwicklung P des Transformators T angelegt. An den Klemmen der Sekundärwicklung S erscheint somit eine Spannung, die (bei entsprechender Dimensionierung des Transformators T) eine steil ansteigende Flanke besitzt und deren Amplitude unwesentlichen gleich derjenigen· der an die Primärwicklung P angelegten Spannung multipliziert mit dem Übersetzungsverhältnis des Transformators ist. Die Dauer des Steuerimpulses hängt von der Zeitkonstante der

CC9 727/386

Schaltung ab, und die negative Polarität (gegenüber der Kathode der steuerbaren Diode) des Impulses wird durch die Wicklungsrichtung des Transformators T erzielt. Dieser Impuls, der an die Steuerelektrode der steuerbaren Diode angelegt wird, ruft deren Sperrung hervor und bewirkt somit ein Sperren des elektronischen Schalters. Es ist in diesem Zusammenhang festzustellen, daß bei der Öffnung des Schalters C keinerlei¹ Funkenbildung eintritt, da der Strom Z₁ ja nur eine ganz geringe Amplitude besitzt und der unterbrochene Stromkreis nur einen ohmschen Widerstand aufweist.

Um ein Leitendwerden des elektronischen Schalters herbeizuführen, muß an die Elektrode e ein positiver Impuls angelegt werden, und dieser Impuls wird durch das Schließen des Schalters C erzeugt. Hierdurch wird nämlich der Strom Z₁ wieder zum Fließen durch den Widerstand R₂ und durch den Schalter C gebracht, und die Spannung an den Enden der Primärwicklung P und der Diode D fällt unmit- telbar ab, wodurch ein Strom Z₂ entsteht, der durch die Primärwicklung?, denSchalterC und dieDiodeD hindurchfließt. Dieser Strom Z₂ wird durch die in dem Transformator T aufgespeicherte Energie erzeugt. Es ergibt sich hieraus eine Spannung mit positiver Polaritat (gegenüber der Kathode der steuerbaren Diode) an den Enden der Wicklung S; die Amplitude dieser Spannung hängt dabei von der Größe der in dem Transformator gespeicherten Energie und von seinem Übersetzungsverhältnis ab, ist jedoch durch die Spannung begrenzt, die an den Anschlüssen der Diode D erscheint, die in Stromrichtung belastet ist.

Mit der vorstehend beschriebenen Steuerschaltung kann also an der Elektrode e einerseits ein negativer Impuls mit steiler Flamke erhalten werden, dessen Amplitude im wesentlichen gleich derjenigen der Stromquelle S₁ ist, wenn das Übersetzungsverhältnis des Transformators T gleich 1 ist (wobei der Widerstand R₂ und derjenige der Diode D sehr gering sind), und andererseits kann aber auch ein positiver Impuls mit flacherer, aber ausreichender Flanke erhalten werden, dessen Amplitude im wesentlichen gleich derjenigen der an den Anschlüssen der Diode D erscheinenden Spannung ist, wenn das Übersetzungsverhältnis des Transformators gleich 1 ist. Es können also durch entsprechend sorgfältige Auswahl der einzelnen Bauelemente entsprechend rechteckige Steuerimpulse beliebiger Amplitude, Dauer und Polarität erhalten werden.

Es ist festzustellen, daß durch den Transformator T die Hilfsstromquelle S₁ vollständig vom Hauptnetz abgetrennt werden kann. Andererseits ist weiter zu bemerken, daß die Diode D dadurch, daß sie die Amplitude der positiven Impulse begrenzt, eine Überlastung oder einen Überschlag dear steuerbaren Diode verhindert.

An Stelle des Schalters C kann gegebenenfalls auch ein beliebig anderes Bauelement eingesetzt werden, das die gleiche Funktion erfüllt, ohne daß hierdurch der Rahmen der Erfindung überschritten würde.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Elektronischer Schalter mit einem gesteuerten Halbleiterventil, dessen Zündung und Sperrung durch Anlegen von Stromimpulseil· entgegengesetzter Polarität bewirkt wird, die von der Sekundärwicklung eines Transformators abgegeben werden, dessen Primärwicklung von einer Gleichstromquelle über einen Widerstand gespeist wird, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Primärwicklung des Transformators eine Diode und parallel zu dieser Reihenschaltung ein Steuerschalter geschaltet ist.

2. Schalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerschalter aus einem mechanischen Schalter besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegesehrift Nr. 1197 075.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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