DE3122280C2

DE3122280C2 - Wechselstrom-Schalteinrichtung

Info

Publication number: DE3122280C2
Application number: DE3122280A
Authority: DE
Inventors: Yoh Tokyo Matsushita
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1980-06-04
Filing date: 1981-06-04
Publication date: 1984-03-29
Also published as: US4370564A; DE3122280A1

Abstract

Eine Wechselstrom-Schalteinrichtung weist ein der Primärseite eines Transformators zugeordnetes Schaltelement auf, so daß das Schaltelement immer bei einem Nulldurchgang ein- oder ausgeschaltet wird, bei welchem der Wechselstrom von einer der vorbestimmten positiven und negativen Phase auf die andere übergeht. Das Schaltelement wird an einem Nulldurchgang ausgeschaltet, welcher unmittelbar nach dem Eintreffen eines Abschalt-Befehlssignals auftritt, während es bei einer Nulldurchgangsstelle angeschaltet wird, welche nach dem Eintreffen eines Anschaltbefehls und bei derselben Phase des Wechselstroms wie der Ausschaltphase auftritt.

Description

dadurch gekennzeichnet, daß

c) die Primärseite des Transformators (tO, 60) mit einem Nulldurchgang-Detektor (22—34; 50; 110) verbunden ist, der beim Übergang des WecKsilstroms von einer Phase zur anderen ein NuHdurchgang-Sigiia! erzeugt, und daß

d) eine auf das Einschalt- bzw. Ausschalt-Signal ansprechende Steuereinrichtung (36,40) das auf der Primärseite des Transformators (10, 60) liegende Schaltelement (20, 70) bei einem Nulldurchgang-Signal, welches unmittelbar nach einem Ausschalt-Signal auftritt, abschaltet und bei einem Nulldurchgang-Signal anschaltet, welches wach dem Eiiischalt-Signal bei der gleichen Phase des Wechselstroms wie der Abschal'(■ Phase auftritt.

2. Wecfisclstrom-ischalteViirichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Schaltelement durch ein Triac (20,70) get.idet wird.

3. Wechselstrom-Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nulldurchgang-Detektor einen zusätzlichen Transformator (22) mit einer mit den Anschlüssen für den Wechselstrom verbundenen Primärwicklung und mit einer Sekundärwicklung, einen Halbwellen-Gleichrichter (24,26). der mit der Sekundärwicklung des zusätzlichen Transformators (22) verbunden ist, einen Begrenzer (28, 30), der mit dem Halbwellen-Gleichrichter (24, 26) verbunden ist, sowie einen Inverter (34) aufweist.

4. Wechselstrom-Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Nulldurchgang-Detektor eine Nullvolt-Zündschaltung (50; 110) aufweist.

5. Wechselstrom-Schalteinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung ein mit dem Inverter (34) verbundenes Flip- Flop aufweist.

6. Wechselstrom-Schalteinrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen auf das Ausgangssignal des Flip-Flops (36) ansprechenden Photokoppler (42,44) sowie ein Verknüpfungsglied aufweist.

7. Wechselstrom-Schalteinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Impulswandler aufweist.

8. Wechselstrom-Schalteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7. dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung einen Speicher für das Ausschalt-Nulldurchgang-Signal und die Ausschalt-Phase aufweist.

Die Erfindung betrifft eine Wechselstrom-Schalteinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
Aus der DE-AS 12 93 214 ist eine Wechselstrom-Schalteinrichtung mit einem Transformator bekamt, der eine mit einer Wechselstromquelle verbundene Primärwicklung und eine mit einer Last verbundene Sekundärwicklung aufweist; außerdem ist ein Schaltelement mit der Primärwicklung des Transformators

ίο verbunden. Mit dieser Wechselstrom-Schalteinrichtung, wie sie insbesondere in Fernmeldevermittlungsanlagen eingesetzt wird, läßt sich eine Verbesserung bezüglich des Verhältnisses zwischen Sperr- und Durchlaßdämpfnng erreichen.

Weiterhin ist aus der DE-AS 25 53 389 eine Halbleiterschaltschaltung bekannt, die einen Null-Durchgangszündkreis, der in Abhängigkeit "on dem Augenblickswert der Wechselspannung an der Verbraucherschaltung und in Abhängigkeit von einem Eingangssignal gesteuert wird, sowie zwei Thyristoren aufweist, die die Durchschaltung des positiven und des negativen Teils des Verbraucherstromes unter sich aufteilen. Dabei ist diese Schaltung so ausgelegt, daß die Null-Durchgangszündung auch dann erfolgt, wenn das der Eingangsschaltung zugeführte Eingangssignal vor der Wechselspannung vorhanden ist.

Schließlich ist noch eine Wechselstrom-Schalteinrichtung der angegebenen Gattung entwickelt worden, die einen Transformator, dessen Primärseite mit Anschlüssen für einen Wechselstrom und dessen Sekundärseite mit einer Last verbunden sind, die ein Einschalt- und ein Ausschalt-Signal erzeugt, sowie ein Schaltelement für die gesteuerte Unterbrechung des Stromflusses durch den Transformator aufweist. Eine solche Wechselstrom-Schalteinrichtung kann in einem Faksimile-Sendeempfänger eingesetzt werden, bei dem die Fixierung der Aufzeichnung mittels eines Blitzlichtes erfolgt. Dabei ist erforderlich, daß die an den Kondensator des Blitzlichtes angelegte Wechselspannung zu vorbestimmten

·") Zeitpunkten an- und ausgeschaltet wird.

Ein Nachteil dieser Wechselstrom-Schalteinrichtung liegt darin, daß das Schaltelement hohe Spannungen aufnehmen muß und deshalb ein entsprechend robustes und kostspieliges Schaltelement verwendet werden

Ί5 muß. Dies hängt damit zusammen, daß sich das Schaltelement auf der Sekundärseite des Transformators befindet.

Eine naheliegende Lösung dieses Problems könnte darin gesehen werden, das Schaltelement auf der Primärseite des Transformators anzuordnen; wird jedoch die Primärseite des Transformators zu ungünstigen Zeitpunkten ein- und abgeschaltet, so würde der Eisenkern des Transformators gesättigt, so daß auf der Primärseite des Transformators sehr hohe Einschaltströme entstehen könnten.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Wechselstrom-Schalteinrichtung der angegebenen Gattung zu schaffen, bei der auch dann keine Sättigung des Transformators auftreten kann, wenn sich das Schaltelement auf seiner Primärseite befindet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.
Zweckmäßige Ausführungsformen sind in den Unter

^b5 ansprächen zusammengestellt.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile beruhen insbesondere darauf, daß diese Wechselstrom-Schalteinrichtung sehr exakt und zeitlich genau auf die

Einschalt- und Ausschalt-Signale anspricht, so daß die einzelnen Schaltvorgänge mit entsprechender, extrem hoher Genauigkeit durchgeführt werden können. Trotzdem kann mit einem relativ einfachen und damit preisgünstigen Schaltelement, beispielsweise einem Triac, gearbeitet werden.

Der Transformator kann den üblichen, relativ kleinen Eisenkern und nicht die extrem großen Eisenkerne enthalten, die sonst zur Vermeidung einer Sättigung eingesetzt werden müssen. Und schließlich läßt sich eine solche Wechselstrom-Schalteinrichtung weitgehend aus integrierten Bausteinen, aufbauen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematichen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine Wellenform eines Wechselstroms zur Erläuterung der Funktionsweise einer herkömmlichen Wechseistrom-Schalteinrichtung,

Fig.2 den Aufbau einer Ausführungsform einer Wechselstrom-Schalteinrichtung nach der Erfindung,

F i g. 3 Wellenformen von Signalen, die an verschiedenen Stellen der Wechselstrom-Schalteinrichtung nach F i g. 2 entstehen,

Fig.4 den Schaltungsaufbau einer abgewandelten Ausführungsform der Wechselstrom-Schalteinrichtung nach F i g. 2,

Fig.5 den Schaltungsaufbau einer zweiten Ausführungsform einer Wechselstrom-Schalteinnchtung nach der Erfindung,

F i g. 6 Wellenformen von Signalen, die an verschiedenen Stellen der Wechselstrom-Schalteinrichtung nach Fig. 5 anliegen, und

F i g. 7 den Schaltungsaufbau einer abgewandelten Ausführungsform der Wechselstrom-Schalteinnchtung nach F i g. 5.

Fig. 1 zeigt eine Wechselstrom-Wellenform zur Veranschaulichung der Funktionsweise einer herkömmlichen Wechselstrom-Schalteinnchtung. Wie man aus Fig. 1 erkennt, wird bei dieser Wechselstrom-Schalteinrichtung lie Primärseite des Transformators bei verschiedenen Null-Durchgängen des Wechselstroms ein- und ausgeschaltet, d. h, der Transformator wird beim Null-Durchgang A, bei dem der Wechselstrom von der positiven in die negative Phase übergeht, ausgeschaltet und beim Null-Durchgang B eingeschaltet, bei dem der Strom von der negativen ii; die positive Phase übergeht. Dies hat jedoch zur Folge, daß bei diesem Stromverlauf der Eisenkern des Transformators gesättigt wird und es zu einem Einschaltstoß kommt, der in Extremfällen bis zum üwanzigfachen des üblichen Stroms betragen kann, der auf der Primärseite des Transformctors fließt. U.n diesen extrem hohen Einschahstoß aufzunehmen, muß der Transformator einen großen Eisenkern enthalten, um die Sättigung des Transformators bei einer Störung zum Ein- oder Ausschaltzeitpunkt auszuschließen. Dadurch erhöhen sich jedoch die Herstellungskosten für den Transformator; außerdem nehmen die Abmessungen der Wechselstrom-Schalteinrichtung zu, so daß eine solche Ausführungsform bei den angestrebten, kompakten Faksimile-Sendeempfängern nicht eingesetzt werden kann.

Unter Bezugnahme auf die Fig.2 bis 7 werden Αι-.sführungsbeispiele von Wechselstrom-Schalteinrichtungen beschrieben, bei denen dieses Problem nicht mehr auftritt.

Fig.2 zeigt eine erste Ausführungsform einer solchen Wechselstrom-rchalteinrichtung. Bei dieser Ausführungsform wird mittels eines Hochspannungs-

Transformators 10 eine übliche Wechselspannung, die an die Anschlüsse 12 und 14 auf der Priroärseite des Transformators 10 angelegt wird, verstärkt; diese verstärkte Wechselspannung wird einer Last zugeführt, die zwischen Anschlüssen 16 und 18 auf der Sekundärseite des Transformators liegt Ein Triac 20 ist auf der Primärseite des Transformators 10 vorgesehen, um den Wechselstrom auf der Primärseite an- und abzuschalten. Die Primärseite des Transformators 10 ist mit der Primärseite eines kleinen, zweiten Transformators 22 verbunden, welcher bei der Bildung von Signalen mithilft. Die Sekundärseite des Transformators 22 ist über einen Halbwellengleichrichter aus einer Diode 24 und einem Widerstand 26, über einen Begrenzer aus einem Widerstand 28 und einer Zenerdiode 30, über einen Widerstand 32 und einen Inverter 34 mit einem Takt-Eingangsanschluß Ceines D-Flip-Flops 36 verbunden. Der Setz-Ausgangsanschluß ζ) des Flip-Flops 36 ist mit der Basis eines Transistors 38 verbunden, dessen Kollektor wiederum mit einer Gate-^teuerschaltung 40 zum Steuern des Triacs 20 verbunden ist. In der dargestellten Ausführungsform weist die Gate-Steuerschaitung 40 einen Photokoppler in Form eines lichtemittierenden Elements 42, eines lichtaufnehmenden Elements 44 und eine Gate- oder Steuerschaltung 46 auf. erforderlichenfalls kann der Photokoppler auch durch einen Impulswandler ersetzt werden.

Bei einer so ausgelegten Wechselstrom-Schalteinrichtung wird die von dem Transformator 22 verarbeitete Wechselspannung ständig über den Halbwellengleichrichter 24, 26, den Begrenzer 28, 30, den Widerstand 32 und den Inverter 34 an den Taktanschluß C des Flip-Flops 36 angelegt. Am Taktanschluß C ist daher eine Folge von Nulldurchgangsimpulsen b vorhanden, wie in Fig.3 dargestellt ist, welche synchron mit dem Wechselstromeingang, aber in der Phase entgegengesetzt hierzu an den Anschlüssen 12 und 14 anliegen. An den D-Eingangsanschluß des Flip-Flops 36 wird ein Ein-Ausschalt-Befehlssignal c von der Last aus angelegt.

Wenn das Ein-Ausschalt-Befehlssignal c seinen Pegel von »H«, wodurch ein Einschalten des Triacs 20 befohlen wird, auf »L« ändert, wodurch ein Ausschalten des Triacs befohlen wird, wird das Flip-Flop 36 synchron mit dem Aufbau eines Nulldurchgangsimpulses b rückgesetzt, der an dessen C-EingangSanschluG angekoppelt wird, und dessen Ausgang d an dem Setzausgangsanschluß ζ) wird von einem Pegel »H« auf einen Pegel »L« geändert. Folglich werden der Transistor 38 und somit der Photokoppler 42, 22 abgeschaltet, so daß der Ausgang e der Steuerschaltung 46 verschwindet. Dann wird das Triac 20 bei einem Nulidurchgang fabgeschaltet, wie in F i g. 3 dargestellt, ist, wenn der Wechselstrom a den Nullpegel von der positiven Phase zu der negativen Phase durchläuft.

Wenn das F.in-A>'.sschaltbefehlssignal c seinen Pegel wieder von »L« auf »H« ändert, um einer Forderung an der Last zu entsprechen, welche mit der Sekundärseite des Transformators 10 verbunden ist, wird das Flip-Flop 36 synchron mit d< .n Aufbau eines Nulldurchgangsimpuls b geset7t, der von dem Inverter 34 aus angekoppelt wird. Der Pegel des Ausgangs d an dem Setzausgangsanschluß Q wird dann von dem Pegel »L« jiuf den Pegel »H« geändert.

Der Transistor 38 wird dann wieder durch den Pegeleingang »H« lebend, und der Photokoppler 42, 44 wird aktiviert, so daß die Gateschaltung 46 ihren Ausgang e an dem Triac 20 zuführt. Folglich wird das Triac 20 an einer Nulldurchgangsstelle F angeschaltet.

wie in F i g. 3 dargestellt ist, wobei dann der Nullpegel des Wechselstroms von der positiven Phase in die negative Phase wie im Falle eines bereits beschriebenen Abschaltvorgangs übergeht.

Das Restmagnetfeld, das in dem Eisenkern des s Transformators 10 während der Abschaltperiode gespeichert wird, wird durch den Strom beseitigt, der bei dem Anschalten des Triacs 20 fließt. Hieraus ist zu ersehen, daß verhindert ist, daß der Eisenkern des Transformators gesättigt wird, und es kann auf normalem Weg die erwartete Arbeitsweise durchgeführt werden.

In der in F i g. 2 dargestellten Anordnung weist die Signalerzeugungsschalti'.ng zum An- und Abschalten des Triacs 20 zu vorbestimmten Zeitpunkten außer der Gatesteuerschaltung 40 und den übrigen Teilen den Transformator 22 auf und ist unabhängig von dem Triac 20 ausgelegt. Der Transformator 20 kann jedoch auch weggelassen werden, und die Signalerzeugungsschaltung mit dem Triac 20 integriert werden.

Eine Abwandlung der Einrichtung der Fig.2 ist in Fig.4 dargestellt, welche die integrierte Ausführung der Signalerzeugungsschaltung und des Triacs darstellt. Hierbei sind in Fig.4 die gleichen oder äquivalente Teile und Elemente mit den gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 2 bezeichnet.

In Fig.4 weist die abgewandelte Wechselstrom-Schalteinrichtung eine bekannte Nullvolt-Zündschaltung 50 auf. Mit der Nullvolt-Zündschaltung 50 kann eine Folge von Nulldurchgangsimpulsen h' erzeugt werden, weiche einer Folge von Nulldurchgangsimpulsen b entsprechen, wie in F i g. 2 und 3 dargestellt ist Die Nulldurchgangsimpulse b von der Nullvolt-Zündschaltung 50 werden an den Takteingang Cdes Flip-Flops 36 angelegt. Wie bei der ersten Ausführungsform wird dann an die Steuerelektrode oder das Gate des Triacs 20 ein Zündsignale e angelegt, dessen Pegel entsprechend den Pegeln »H« und »L« des Ein-Ausschalt-Befehlssignals c zu denselben Zeitpunkten wie der in Fig.3 dargestellte Flip-Flop-Aiisgang </»H« und »L« «»emacht *o wird

Mit der Anordnung der F i g. 4 ist eine Wechselstrom-Schalteinrichtung mit einem sehr kompakten Aufbau geschaffen, da die Signalerzeugungsschaltung zum Ein-Aussteuern des Triacs 20 als Einheit mit dem Triac 20 ausgebildet werden kann. Obwohl bei der dargestellten und beschriebenen ersten Ausführungsform und deren Abwandlung das Triac 20 bei den Nulldurchgängen E und F an- und abgeschaltet wird, wodurch der Wechselstrom a von der positiven zu der negativen so Phase verschoben wird, kann das Triac 20 offensichtlich bei Nulldurchgängen, bei weichen der Wechselstrom von der negativen auf die positive Phase übergeht, an- und abgeschaltet werden.

Wie oben beschrieben, sind die erste Ausführungsform und deren Abwandlung so ausgelegt daß die Primärseite des Transformators immer bei einem Nulldurchgang an- und abgeschaltet wird bei welchem der Wechselstrom von einer bestimmten Phase der entgegengesetzten Phasen auf die andere übergeht «> Hierdurch ist dann erfolglich verhindert, daß der Eisenkern des Transformators gesättigt wird; dadurch kann ein verhältnismäßig preiswerter Schalter für niedrige Spannungen verwendet werden, um den Wechselstrom, welcher der Last auf der Sekundärseite zuzuführen ist genau ζυ einem vorbestimmten Zeitpunkt zu schalten. Außer dem kompakten und wirtschaftlichen Aufbau arbeitet die Wechselstrom-Schalteinrichtung infolge des Schaltens bei Nulldurchgängen ausgezeichnet.

In Fig.5 ist eine zweite Ausführungsform der Wechseistrom-Schalteinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt. In Fig.5 verstärkt ein Hochspannungstransformator 60 eine übliche Wechselspannung, welche auf der Primärseite an Anschlüsse 62 und 64 angelegt wird, und die verstärkte Wechselspannung wird an eine Last angelegt, welche mit Anschlüssen 66 und 68 auf dessen Sekundärseite verbunden ist. Ein Triac 70 ist auf der Primärseite des Transformators 60 vorgesehen, um den Wechselstrom auf der Primärseite an- und auszuschalten. Die Primärseite des Transformators 60 ist mit der Primärseite eines kleinen zweiten Transformators 72 verbunden, welcher bei der Bildung von Signalen mithilft. Die Sekundärseite des Transformators 72 ist mit einer Nulldurchgangsimpuls erzeugenden Schaltung 74 verbünden, welche Widerstände 76 bis 32, Zenerdioden 84 und 86 und ein ODER-Glied 88 aufweist, welche in der dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Wie aus F i g. 6 zu ersehen, erzeugt die Schaltung 74 eine Folge von Nulldurchgangsimpulsen b, welche genau in die Nulldurchgangsstellen des Wechselstroms a fallen. Diese Ausgangsimpulse b der Schaltung 74 werden als Taktimpulse an Takteingänge C von zwei £>-Flip-Flops 90 und 92 und an den Takteingang Ceines /-Af-FK₁Vi⁷IOpS 94 angelegt.

Ein Inverter 96 ist mit dem D-Flip-Flop 90 und dem J-K-Flip-Flop 94 verbunden, so daß die invertierte Form eines Ein-Ausscbalt-Befehlssignals c, das an den Inverter 96 angelegt worden ist, an die Flip-Flops 90 und 94 angekoppelt wird. Das /AC-FHp- Flop 94 versorgt das andere D-Flip-Flop 92 mit Ausgängen d Die Flip-Flops 90 und 92 erzeugen an ihren Q-Ausgangsanschlüssen Ausgangssignale f und e, deren Pegel im wesentlichen von dem Pegel des Ein- und Ausschalt-Befehlssignals c abhängen. Diese Ausgangssignale fund eder Flip-Flops werden über ein UND-Glied 98 an die Basis eines Transistors 100 angelegt.

Der Kollektor des Transistors 100 ist mit einer Gate-Steuerschaltung 102 verbunden, so daß das Triac 70 entsprechend einem Eingangssignal an- und abgeschaltet werden kann. Die Gate-Steuerschaltung 102 weist einen Photokoppler aus einem lichtemittierenden Element 104 und einem lichtaufnehmenden Element 106 und eine Gate- oder Steuerschaltung 108 auf. Erforderlichenfalls kann jedoch der Photokoppler auch durch einen Impulswandler ersetzt werden.

Bei dieser Wechselstrom-Schalteinrichtung erhalten die einzelnen Flip-Flops 90, 92 und 94 ständig an ihren Anschlüssen C die Ausgänge des ODER-Glieds 88. d h. Nulldurchgangsimpulse oder Taktimpulse b, synchron mit dem Wechselstrom a. wie in F i g. 6 dargestellt ist.

Wenn das an den Inverter 96 angekoppelte Ein-Ausschalt-Befehlssignal c seinen Pegel von »H« auf »L« ändert um das Triac 70 abzuschalten, werden der Signalpegel am D-Eingang des Rip-FIops 90 und der Pegel an dem /-Eingang des Flip-Flops 94 von dem Pegel »L« auf den Pegel »H« geändert Infolgedessen wird das Flip-Flop 90 unmittelbar beim Abfallen eines Taktimpulses b gesetzt der an dessen C-Eingang angelegt worden ist Dann schaltet der Signalpegel /"am Ö-Anschluß des Flip-Flops 90 von dem Pegel »H« auf den Pegel »L«. Hierdurch wird der Pegel des Ausgangs g des UND-Glieds 98 »L« und dadurch wird der Transistor 100 nichtleitend Folglich verschwindet der Ausgang h der Gateschaltung 108 der Gatesteuerschaltung, und das Triac 70 wird abgeschaltet Zu einem

solchen Abschalten kommt es bei den Ausführungsformen der Fig.6 bei einem Nulldurchgangspunkt Zf, bei welcher der Nullpegel des Wechselstroms a von der negativen in die positive Phase übergeht.

Inzwischen ist auch das Flip-Flop 94 bei dem Abfall des Taktimpulses b gesetzt worden, wodurch der Signalpegel d am Anschluß Q »H« gemacht wird. D^ach invertiert, solange der Signalpegel an dem Eingang / »H« bleibt, das Flip-Flop 94 dessen Zustand jedesmal dann, wenn ein Taktimpuls b dort eintrifft und gewinnt den Anfangszustand bei jeder Phase β des Wechselstroms α zurück. Wenn die (^-Ausgänge d des Flip-Flops 94 erhalten werden, invertiert das Flip-Flop 92 seinen Zustand jedesmal dann, wenn ein Taktimpuls b angelegt wird. Hierbei ist wichtig, darauf hinzuweisen. daß das Flip-Flop 92 beginnt, den Zustand umzukehren, der um eine bestimmte Dauer einer Periode der Taktimpulse b, d. h. um eine halbe Periode des Wechselstroms s von dem Flip-Flops 34 aus Verzögert worden ist. Das Flip-Flop 92 gewinnt infolgedessen an Anfangszustand bei jeder Phase α des Wechselstroms a zurück. Oder anders ausgedrückt, das Flip-Flop 92 speichert die Phase * des Wechselstroms a, bei welcher das Triac abgeschaltet worden ist.

Wenn sich der Pegel des Eingangsbefehlssignals c von »L« auf »H« ändert, wodurch ein Anschalten des Triacs 70 veranlaßt wird, werden die Signalpegel an den Eingangsanschlüssen D und J der Flip-Flops 90 und 94 von »H« auf »L« geschaltet. Dann wird das Flip-Flop 90 unmittelbar durch das Abfallen eines Taktimpulses b rü( -gesetzt, wodurch der Signalpegel /"an dem Ausgang 9 von »L« zurück in »H« geändert wird. Das Flip-Flop 94 wird andererseits beim Abfallen eines Taktimpulses b der Phase β zurückgesetzt, um den Signalpegel d am Ausgangsanschluß Q auf einen Pegel L zu bringen. Dieser Zustand des Flip-Flops 94 wird danach beibehalten. Das Flip-Flop 92 wird bei dem Abfall eines Taktimpulses b der Phase α rückgesetzt, wodurch dessen Ausgang e von dem Pegel »L« auf den Pegel »H« geändert wird. Dieser Zustand des Flip-Flops 92 wird *o danach ebenfalls aufrechterhalten. Somit ist das Ergebnis dasselbe, auch wenn das Ein-Ausschalt-Befehlssignal c seinen Pegel von »L« auf »H« zu einem Zeitpunkt ändern kann, welcher bezüglich des betreffenden Zeitpunkt verzögert ist. wie durch ein gestrichelte Linie in F i g. 6 angezeigt ist.

Zu diesem Zeitpunkt wird dann der Pegel des Ausgangs g des UND-Glieds 98 von »L« auf »H« geändert, um den Transistor 100 anzuschalten, wodurch die Gatesteuerschaltung 102 angeschaltet wird, um das Triac 70 zu zünden. Folglich findet dieses Einschalten des Triacs 70 bei derselben Phase λ wie der Phase statt, bei welcher er abgeschaltet worden ist. Das restliche Magnetfeld, das in dem Eisenkern des Transformators 60 während der Abschaltperiode gespeichert worden ist, wird durch den Strom beseitigt, welcher beim Anschalten des Triacs 70 fließt, so daß der Eisenkern normalerweise die erwartete Funktion ohne irgendeine Sättigung durchführt.

In der zweiten vorbeschriebenen Ausführungsform weist die Signalerzeugungsschaltung zum Ein- und Abschalten des Triacs 70 zu vorbestimmten Zeitpunkten außer der Gatesteuerschaltung 102 und den übrigen Elementen den Transformator 72 auf, und ist unabhängig von dem Triac 70 ausgelegt. Auch hier kann der Transformator 72 ersetzt werden, und die Signalerzeugungsschaltung mit dem Triac 70 integriert werden.

Eine Abwandlung der Einrichtung 5 ist in Fig. 7 dargestellt, welche die integrierte Ausführungsform der Signalerzeugungsschaltung und des Triacs aufweist. Hierbei sind in Fig. 7 die gleichen oder äquivalenten Teile und Elemente mit denselben Bezugszeichen wie in F i g. 5 bezeichnet.

In Fig. 7 weist die abgewandelte Wechselstrom-Schalteinrich^ung eine bekannte Nullvolt-Zündschaltung 110 auf. Mit der Schaltung 110 kann eine Folge von Nüiidiirehgarigiirfipuiscri b' ciicugi werden, weiche einer Folge von Nulldurchgangsimpulsen b entspricht, die in F i g. 5 und 6 dargestellt sind. Die Nulldurchgangsimpulse b' von der Nullvolt-Zündschaltung werden an die Taktanschlüsse Cder einzelnen Flip-Flops 90,92 und 94 angelegt. Dann wird wie bei der zweiten Ausführungsform an die Steuerelektrode oder das Gate des Triacs 70 ein Zündsignal h angelegt, dessen Pegel entsprechend den Pegeln »H« und »L« des Ein-Ausschalt-Befehlssignals c zu dem gleichen Zeitpunkt wie der in F i g. 6 dargestellte UND-Gliedausgangg-zu »H« und »L« gemacht wird. Mit der in F i g. 7 dargestellten, abgewandelten Ausführungsform wird die Wechselstrom-Schalteinrichtung im Aufbau sehr kompakt, da die Signalerzeugungsschaltung zum Ein- und Ausschalten des Triacs 70 mit dem Triac 70 integriert werden kann.

Folglich schaltet die Wechselstrom-Schalteinrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform oder deren Abwandlung die Primärseite des Transformators an einer Nulldurchgangsstelle des Wechselstroms ab, welche unmittelbar nach dem Anlegen des Ausschaltbe fehls auftritt. Folglich kann der der Last zugeführte Wechselstrom ohne ein begleitendes Hochfrequenzrauschen und innerhalb eines Zeitabschnitts, der kurzer als eine halbe Periode des Wechselstroms ist, bei dem Maximum nach dem Anlegen eines Abschaltbefehls abgeschaltet werden. Ferner speichert die Wechselstrom-Schalteinrichtung die Phase des Wechselstroms zum Abschaltzeitpunkt und schaltet die Primärseite an einer Nulldurchgangsstelle an, die der gespeicherten Phase entspricht, wenn der nachte Einschaltbefehl angelegt wird. Somit kann mit dem Transformator ein Verstärkungsvorgang mit Erfolg durchgeführt werden, chne daß dessen Eisenkern gesättigt wird und es kann ein preiswerter Schalter für niedrige Spannungen verwendet werden. Die Wechselstrom-Schalteinrichtung gemäß der Erfindung ist folglich im Aufbau kompakt, preiswert herzustellen und arbeitet ausgezeichnet

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Wechselstrom-Schalteinrichtung

a) mit einem Transformator, dessen Primärseite mit Anschlüssen für einen Wechselstrom und dessen Sekundärseite mit einer Last verbunden ist, die ein Einschalt- und Ausschalt-Signal erzeugt, und

b) mit einem Schaltelement für die gesteuerte Unterbrechung des Stromflusses durch den Transformator,