DE2258499C3 - Schaltungsanordnung für ein Wechselspannungskonstantgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Phasenanschnittsteuerung für ein Wechselspannungskonstantgerät unter Verwendung eines Triacs, der über eine bidirektional leitende Diode in Abhängigkeit von der Spannung eines Zündkondensators gezündet wird.

Eine derartige Schaltungsanordnung ermöglicht es, eine Last trotz sich ändernder Netzspannung mit einer konstanten Spannung zu betreiben. Weiterhin gestattet sie, Geräte an Netze anzuschließen, die verschiedene Spannungen haben. Solche Geräte sind beispielsweise Fotokopiermaschinen, Beleuchtungsregler, Gleichspannungs-Netzteile und Motorsteuerungen (zum Konstanthalten der Drehzahl bei einer bestimmten Belastung).

Aus der DE-AS 16 13 516 ist eine Schaltungsanordnung zur Phasenanschnittsteuerung eines Wechselstromverbrauchers mit einem über eine Triggerdiode zündbaren Thyristor bekannt, bei welcher ein aus einem von einer physikalischen Größe beeinflußbaren Bauelement und dem seriengeschalteten Zündkondensator gebildeter flC-Kreis, dem eine Zenerdiode zur Span^ nungsstabilisierung parallel geschaltet ist, und ein aus einem Netzwerk in T-Form gebildetes Korrekturglied jeweils parallel zum Thyristor angeordnet sind. Hiermit soll eine lineare Abhängigkeit zwischen der Verbraucherspannung und der physikalischen Größe

erreicht werden, d. h. die Verbraucherspannung soll sich mit der steuernden physikalischen Größe verändern.

In einer Abwandlung dieser Schaltung dient als Stellglied ein Triac.

Aus der DE-OS 20 17 261 ist eine automatische Spannungskonstanthaltungseinrichtung bekannt, weiche ein optisches Rückkopplungssystem für eine genauere Konstanthaltung verwendet Die Spannungskonstanthaltungseinrichtung umfaßt eine Starfchaltung zum stoßfreien Einsetzen des Arbeitens und zum Starten bei einem vorbestimmten Steuerwinkel einer Ausgangsspannung unter einer allmählichen Zunahme der Spannung, eine Leuchteinrichtung zur Abgabe von Licht proportional der Ausgangsspannung, eine Einrichtung zur Feststellung der Lichtintensität der Leuchteinric.itung und eine Rückkopplungseinrichtung mit einem einen Wechselstrom erzeugenden Taktimpulsgenerator mit Ladekondensatoren, der einen Triac steuert

Es sind noch weitere derartige Schaltungen bexanntgeworden, die aber in der Regel auf besondere Anwendungsfälle zugeschnitten und meist aufwendig sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zum Ausgleichen von Netzspannungsschwankungen zu entwickeln. Gleichzeitig soll die Schaltungsanordnung die Möglichkeit bieten, durch Auswechseln oder Verstellen weniger Teile eine feste Netzspannung auf verschiedene Werte herabzusetzen.

Die Aufgabe wird für die eingangs beschriebene Schaltungsanordnung dadurch gelöst, daß die Spannung am Zündkondensatnr von der Umladezeit eines weiteren Kondensators bestimmt ist, der in den beiden Spannungshalbwellen über unterschiedliche Widerstände in entgegengesetzten Richtungen geladen wird.

Das Festlegen des Widerstandswertes läßt sich ohne großen Schaltungsaufwand nur in einer Halbwelle der Wechselspannung erreichen. Für die andere Halbwelle der Wechselspannung wird deshalb eine Schaltungsanordnung vorgeschlagen, die nach dem sogenannten »Master-Slave« Prinzip arbeitel. Danacli soll der Triac in einer Halbwelle in Abhängigkeit des veränderlichen Abieitwiderstandes, der parallel zu einem Zündkondensator liegt, und in der anderen Halbwelle in Abhängigkeit vom Zündwinkel des Triacs in der voraufgehenden Halbwelle gesteuert werden. Hierdurch läßt sich bei einem verhältnismäßig geringen Aufwand an Schaltungsmitteln die Netzwechselspannung in beiden Halbwellen beeinflussen.

Die Verwendung des Kondensators, der parallel zu einem Widerstand des Spannungsteilers angeordnet ist, hat den Vorteil, daß die Vorgänge »Messen der Netzspannung« und »Zünden des Triacs« in zwei voneinander getrennten Halbwellen stattfinden. So können Regelschwingungen vermieden werden.

Weiterhin ist dieser Schaltungsaufbau recht unkritisch gegenüber Toleranzschwankungen, so daß mit billigen Bauelementen eine recht gut arbeitende Schaltung gegeben ist.

Die Erfindung soll anhand des Schaltungsplanes, den die Figur zeigt, beschrieben werden.

Parallel zu dem Triacs TR sind die beiden Ketten, bestehend aus den Widerständen R 1 Und R 2 und den Kondensatoren Ki und K 2, geschaltet, wobei der Widerstand R1 und der Kondensator K1 über die Diode D1 mit der Zünddiode D3 und der Widerstand R 2 und der Kondensator K 2 über die Diode D 2 mit der Zünddiode D3 verbunden sind. Die beiden Dioden D 1 und D 2 sind in ihrer Stromflüßrichtung antiparallel

geschaltet. Die Kondensatoren K 1 und K 2 erfüllen die Funktion von Zündkondensatoren. Parallel zu den beiden Kondensatoren K 1 und K 2 ist über die Dioden Pi, D2 und D4 die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors Ti geschaltet Aufgrund der beiden antiparallel geschalteten Dioden D i und D 2 kann über den Transistor TX nur die Ladung des Kondensators K 2 abgeleitet werden. Der Transistor Ti hat für den Kondensator K 2 die Funktion eines Ableitwiderstandes, mit dessen Hilfe die Ladezeit des Kondensators K 2 beeinflußt werden kann. In Abhängigkeit von der Ladezeit dieses Kondensators K 2 wird der Zündzeitpunkt des Triacs 77? bestimmt. In den Halbwellen anderer Polarität wird der Zündzeitpunkt des Triacs TR durch die Bemessung des Widerstandes R i und des Kondensators K 1 bestimmt Eine Abhängigkeit des Zündwinkels in diesen Netzspannungshalbwellen von dem Zünd'.vinkel der voraufgehenden Spannungshalbwelle wird dadurch erreicht, daß zwei getrennte Zündvorrichtungen (nämlich Ri, Ki und R2, K2) vorgesehen sind und daß die Umladezeii des Kondensators K 1 davon abhängt, wie lange der Triac TR in der voraufgehenden Halbwelle gesperrt war. War die Sperrzeit relativ lang, dann entlädt sich der Kondensator K1. während der darauffolgenden leitenden Phase des Triacs 77? nicht mehr vollständig, so daß eine Umladung während der folgenden Halbwelle noch stattfindet, so daß der Zündzeitpunkt in dieser Halbwelle später erreicht wird. Andererseits wird der Zündzeitpunkt früher erreicht, wenn der Triac TR in der vorangehenden Halbwelle früher gezündet wurde.

Der Zündwinkel des Triacs TR wird durch den Transistor TX festgelegt, dessen Widerstandswert in der Kollektor-Emitter-Strecke durch die an seiner Basis anliegende Spannung bestimmt ist. Die Basisspannung hängt von dem Spannungsverhältnis an dem Spannungsteiler, der aus den Widerständen R 3 und R 4 besteht, ab, der parallel zu der Last und dem Triac TR

^r> geschaltet ist.

Während der Spannungsanpassung laufen folgende Vorgänge ab. In einer Spannungshalbwelle (negativ) wird der Kondensator K 3, der parallel zu dem Widerstand R 4 des Spannungsteilers geschaltet ist,

in über die Diode D4 und dem zweiten Spannungsteilerwiderstand R 3 aufgeladen. In der darauffolgenden Halbwelle (positiv) lädt sich der Kondensator K 3 über den Widersland R 4 um. Von dieser Zeit, die zum Umladen des Kondensators K 3 notwendig ist, hängt es

r> ab, wann der Transistor T2, der mit seiner Basis-Emitter-Strecke parallel zum Kondensator K 3 geschaltet ist, leitend wird. Die Diode D 8 in der Basiszuleitung des Transistors T2 bewirkt einen Spannungsabfall, der eine niederohmige Überbrückung der Basis-Emitter-Strecke

.'» des Transistors Γ2 über den Widerstand R 4 verhindert.

Wird der Transistor Γ2 leitend, *j geht der als Verstärkerstufe nachgeschaltete Transistor Tl in die nichtleitende Phase über.

Je höher der Kondensator K 3 während der einen

.'•Ί Halbwelle (negativ) aufgeladen wird, desto länger dauert de Umladung und desto später leitet der Transistor T2. Der Zündwinkel des Triacs TR wird somit bei höheren Spannungen vergrößert.

Durch Auswechseln des Widerstandes /?3 des

in Spannungsteilers und der beiden Widerstände R i und R 2, die im Zündteil des Gerätes angeordnet sind, lassen sich verschiedene Effektivspannungen durch das Wechselspannungskonstantgerät einstellen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Phasenanschnittsteuerung für ein Wechselspannungskonstantgerät unter Verwendung eines Triacs, der über eine bidirektional leitende Diode in Abhängigkeit von der Spannung eines Zündkondensators gezündet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am Zündkondensator (K 2) von der Umladezeit eines weiteren Kondensators (K 3) bestimmt ist, der in den beiden Spannungshalbwellen über unterschiedliche Widerstände (A₃, K₄, D₇, D₅, R, D₈) in entgegengesetzten Richtungen geladen wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zum Zündkondensator (K2) die Emitter-Kollektor-Strecke eines Transistors (Ti) angeordnet ist, dessen Steuerspannung von der Spannung am umladbaren Kondensator (K 3) beeinflußt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Triac (TR) in einer Halbwelle in Abhängigkeit von der Spannung an dem Kondensator (KZ) und in der anderen Halbwelle in Abhängigkeit von dem Zündwinkel steuerbar ist mit dem der Triac (TR) in der voraufgehenden Halbwelle gezündet worden ist.

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (K 3) parallel zu einem Widerstand (7? 4) eines Spannungsteilers R 3, RA) liegt und daß an dem Kondi .sator (K 3) als Verstärker bzw. Signalumkehrstufe geschaltete ~-ste und zweite Transistoren (Ti, 72) geschaltet sind, wobei die Basis-Emitter-Strecke des zweiten transistors (TT) an den beiden Kondensatorbelegungen liegt und die Kollektor-Emitter-Strecke des ersten Transistors (TX) über Dioden (D2, D4) parallel zu einem Zündkondensator (K 2) des Triacs (TR) geschaltet ist.