DE2247816B2 - Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Einschaltstromes - Google Patents

Description

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Gegenstand der Erfindung ist eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Einschaltstromes bei der Anschaltung von Gleichspannungseinrichtungen mit Kondensatoren an die Gleichspannungsversorgung.

Gleichspannungseinrichtungen, insbesondere Batte- 6j rieanschlußgeräte mit Transistor-Gleichspannungswandlern und Schaltregler, enthalten eingangsseitig und ausgangsseitig Kondensatoren relativ großer Kapazität. Die eingangsseitigen Kondensatoren sind meist Bestandteil eines Siebgliedes, das notwendig ist, um die Anforderungen an die Funkentstörung zu erfüllen und Rückwirkungen der Schaltung auf die Speisebatterie zu verhindern. Die ausgangsseitigen Kondensatoren dienen zur Glättung der von den Geräten gelieferten Gleichspannung. Beim Einschalten der Gleichspannungsversorgung fließt ein Ladestrom in den Kondensatoren, der meist ein Vielfaches, beispielsweise das 10-bis 20fache des Betriebsstromes beträgt. Insbesondere bei der gleichzeitigen Einschaltung mehrerer Gleichspannungsgeräte führt der große Spannungsabfall auf den Zuleitungen dazu, daß die Überwachungsgeräte ansprechen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung aufzuzeigen, die den Einschaltstromstoß auf einen bestimmten festgelegten Wert begrenzt.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art in Serie mit dem Kondensator bei der Anschaltung an die Gleichspannungsversorgung ein Widerstand, dem die gesperrte Schaltstrecke eines Thyristor parallel geschaltet ist, liegt und daß ein den Thyristor steuernder Schalttransistor beim Erreichen eines vorbestimmten Spannungswe-tes am Widerstand leitend wird und den Thyristor zündet.

Die Schaltungsanordnung begrenzt den Einschaltstrom auf einen vorbestimmten Wert. Bei normalem Betriebsablauf erfolgt die Zündung des Thyristors spannungsabhängig. Es treten keine Spannungseinbrüche auf. Die Schaltung benötigt nach der Zündung des Thyristors keine Steuerleistung mehr. Beim Ausbleiben der spannungsabhängigen Zündung erhält der Thyristor einen weiteren Zündimpuls, der unabhängig vom Ladezustand des Kondensators im Siebglied nur zeitabhängig mit einem RC-GWed erzeugt wird.

Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist. erläutert.

Die Zeichnung zeigt eine Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Einschaltstromes auf das Zweifache des Betriebsstromes. Eine Drossel Dr und ein Kondensator Cl stellen das eingangsseitige Siebglied eines Batterieanschlußgerätes, beispielsweise eines Gleichspannungswandlers GW, dar. In der negativen Eingangsleitung -Fliegt ein Begrenzungswiderstand RX, der im wesentlichen die Größe der ersten Einschaltstromspitze bestimmt. Der Gleichspannungswandler wird im Ausführungsbeispiel entweder im Leerlauf eingeschaltet, oder die Ausgangsspannung wird langsam auf den Betriebswert hochgeregelt. Beim Einschalten des Gerätes liegt zunächst die ganze Eingangsspannung am Widerstand R 1 und an der Drossel Dran. Da zu diesem Zeitpunkt auch der weitere Kondensator C2 ungeladen ist, liegt an den Kathoden der Dioden D 2 und D6 die positive Eingangsspannung -I- E Der Emitter eines Transistors T2 liegt an der Anode einer Diode Dl, also ebenfalls auf einem positiven Potential, das durch die Zenerspannung einer Zenerdiode Z1 und die Durchlaßspannung der Diode DI bestimmt wird und in jedem Fall kleiner ist als die positive Eingangsspannung. Der Transistor T2 wird also nicht angesteuert. Er erhält eine zusätzliche Sperrspannung über einen Widerstand Ä6 und eine Diode DZ. Während der Kondensator Cl aulgeladen vvird, nimmt die Spannung über dem Widerstand R 1 und der Drossel Dr ab. Sobald das Potential an der Kathode von D 6 unter die Zenerspannung von ZI und die Schwellspannungen

der Dioden D1 und Dft abgesunken ist, wird der Transistor 7"2 leitend gesteuert. Über seinen Kollektorstrom wird ein weiterer Transistor Tl angesteuert, der dann einen Thyristor Ty zündet. Da der Transistor TX seine Arbeitsspannung vom Spannungsabfall des Widerstandes R 1 erhält, fließt über diesen Transistor nur bis zum Durchschalten des Thyristors Strom. Die Zündung des Thyristors erfolgt hier in Abhängigkeit vom Ladezustand des Kondensators CI,

Sobald der Thyristor den Widerstand R 1 überbrückt, tritt eine zweite Stromspitze auf, deren Größe durch die Differenz zwischen Eingangs- und Kondensatorspannung und dem Innenwiderstand des Eingangskreises bestimmt wird. Bei entsprechender Dimensionierung der Schaltung kann erreicht werden, daß diese Stromspitze nicht größer als die durch den Widerstand R 1 bestimmte Spitze wird.

Da der Widerstand R 1 nur für eine kurze Impulsbelastung ausgelegt ist, würde dieser Widerstand zerstört werden, falls eine Zündung des Thyristors in der be- jo schriebenen Weise nicht erfolgen sollte, beispielsweise beim Einschalten des Gerätes unter Last. Um dies zu vermeiden, ist noch eine zweite zeitabhängige Zündung des Thyristors Ty vorgesehen, die dann wirksam wird, wenn die erste Zündung versagt. Für diese zweite Zündung ist ein Widerstand R 2 und der Kondensator C2 bestimmend. Beim Einschalten der Eingangsspannung wird der Kondensator C 2 über den Widerstand R 2 aufgeladen, wobei der Transistor T2 erst dann zeitverzögert leitend gesteuert wird, wenn der Spannungsabfall an R 2 die stabilisierte Emitterspannung unterschreitet. Der weitere Steuervorgang bis zum Zünden des Thyristors Ty vollzieht sich dann in gleicher Weise wie bei der bereits erläuterten spannungsabhängigen Zündung.

Ein Widerstand Λ 4 und eine Zenerdiode Z2 bilden in Verbindung mit dem Transistor T\ eine Stromstabilisierung für den Zündstrom des Thyristors. Die Dioden Dl. D4 und D5 verhindern einen inversen Stromfluß über die Zenerdiode Zl und die Transistoren Tl und T2 während einer möglichen Spannungsumpolung, die durch das Einschwingverhalten des Siebgliedes verursacht werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Begrenzung des Einschaltstromes bei der Anschaltung von Gleichspannungseinrichtungen mit Kondensatoren an die Gleichspannungsversorgung, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit dem Kondensator (Cl) bei der Anschaltung an die Gleichspannungsversorgung ein Widerstand (R 1), dem die ge- _!0 sperrte Schaltsirecke eines Thyristors (Ty) parallel geschaltet ist, liegt und daß ein den Thyristor (Ty) steuernder Schalttransistor (7*2) beim Erreichen eines vorbestimmten Spannungswertes am Widerstand (R 1) leitend wird und den Thyristor (Ty) ζύη-det.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor (Γ2) mit einer bestimmten Vorspannung gesperrt ist und daß als Steuerspannung der am Widerstand jo (R 1) auftretende Spannungsabfall anliegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Serie mit dem Kondensator (Cl) weitere Siebglieder eingeschaltet sind und daß als Steuerspannung des Schahtransistors (7"2) der am Widerstand (R\) und an einem Teil der weiteren Siebglieder (Dr) auftretende Spannungsabfall anliegt.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß von der Gleichspannungsversorgung über einen Widerstand (R2) ein Kondensator (C2) aufgeladen wird, daß beim Überschreiten des festgelegten Spanniingswertes der Schalttransistor (T2) leitend wird und daß die Zeitkonstante für den Ladevorgang so einstellbar ist, daß die zweite Zündung des Thyristors (Ty) zeitlich später als erste Zündung durch den Einschältstromstoß erfolgt.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Vorspannung des Schalttransistors (Γ2) eine Zenerdiode (Z 1) vorgesehen ist.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltstrecke eines weiteren Transistors (7*1), an dessen Steuerelektrode die Kollektorelektrode des ersten Schalttransistors (Γ2) angeordnet ist, parallel zur Anoden-Gitter-Strecke des Thyristors (Ty) liegt und daß die Arbeitsspannung des Transistors (7Ί) vom Spannungsabfall am Widerstand (R 1) gebildet wird.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Dioden (Dl, D4, D5) mit ihrer Stromflußrichtung so angeordnet sind, daß über die Zenerdioden und die Transistoren kein Stromfluß entgegengesetzt zur Richtung des Betriebsstromes in dem jeweiligen Bauelement fließt.