DE69311806T2

DE69311806T2 - Elektronische leistungsregler

Info

Publication number: DE69311806T2
Application number: DE69311806T
Authority: DE
Inventors: Martti Sairanen
Original assignee: Ahlstrom Corp
Current assignee: Lexel Finland Espoo Fi Oy AB
Priority date: 1992-04-30
Filing date: 1993-04-30
Publication date: 1997-11-27
Anticipated expiration: 2013-05-01
Also published as: EP0638211A1; EP0638211B1; FI921956A0; FI945095A; FI945095A0; NO944109L; NO944109D0; NO307198B1; ATE154860T1; DK0638211T3; DE69311806D1; FI116645B; WO1993022826A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektronischen Leistungssteller zum Einstellen der Wechselspannungsleistung, die in eine Last eingespeist wird, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Der elektronische Leistungssteller gemäß der Erfindung ist insbesondere zum Einstellen der Leistung von einer oder mehreren Lichtquellen geeignet, kann jedoch ebenso zum Einstellen der Leistung von anderen Lastarten, etwa resistiven und/oder kapazitiven Lasten, verwendet werden.
Es ist ein Leistungssteller für eine Lichtquelle bekannt, der eine Schalteinheit umfaßt, die in Reihe mit der Last angeordnet ist und mittels einer Diodenbrücke und einem Feldeffekttransistor realisiert wird, der als Schalter arbeitet. Während des positiven und des negativen Halbzyklus durchläuft der Eingangsstrom abwechselnd die beiden entgegengesetzten Dioden und den Feldeffekttransistor, wobei die Richtung des Stroms in dem Transistor immer dieselbe ist. Nachteilig ist jedoch, daß die Dioden der Diodenbrücke als Festkomponenten zu Verlustleistung in der Schalteinheit führen.
Die finnische Patentveröffentlichung FI 61781 offenbart ein Schaltelement, das aus zwei Schaltern besteht, die Transistoren umfassen, deren Kollektoren miteinander verbunden sind. Zwei entgegengesetzt geschaltete Dioden sind parallel zu jedem der Transistoren geschaltet, wobei die Richtung der Dioden von dem Emitter zum Kollektor des parallelen Transistors ist. Der Eingangsstrom durchläuft, abhängig von Halbzyklus, immer eine Diode und eine Kollektoremitterverbindung. Dadurch bildet eine der Dioden immer eine konstante Verlustleistung, die zusätzliche Verlustleistung in dem Leistungssteller bewirkt. Diese Verlustleistungen wachsen mit ansteigendem Strom stark an. Außerdem wird dieses verbindende Element in dem Leistungssteller nicht per se verwendet, sondern es wird gemäß der Veröffentlichung ein vergleichbares Verbindungselement ebenfalls parallel zur Last geschaltet. Dieses ist insbesondere so, wenn die Last induktiv oder kapazitiv ist.
US-A-5,038,081 offenbart einen elektronischen Leistungssteller, dessen Schalteinheit ein Paar von Feldeffekttransistoren umfaßt. Der Leistungsstellerschaltkreis dient insbesondere zur Verwendung mit Lasten einschließlich kapazitiver Lasten, insbesondere Niederspannungsglühlampen. Bei diesem Leistungssteller wird der Stromfluß zu Beginn des Halbzyklus der Wechselspannung begonnen und endet an einem gewünschten Punkt desselben Halbzyklus. Der Vorteil dieses Leistungsstellers ist, daß sein Leistungsverbrauch kleiner ist als bei anderen bekannten Lösungen. Jedoch ist ein Nachteil dieser Erfindung, daß die beiden Feldeffekttransistoren der Schalteinheit separat gesteuert werden, so daß ein Transistor während des positiven Halbzyklus der Wechselspannung arbeitet, während der andere während des negativen Halbzyklus arbeitet.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, einen neuen elektronischen Leistungssteller anzugeben, der in der Lage ist, die Nachteile früherer Leistungssteller zu vermeiden oder wenigstens zu minimieren. Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen neuen, zuverlässigen und einfachen Leistungssteller mit sehr geringer Verlustleistung anzugeben.
Die kennzeichnenden Merkmale des elektronischen Leistungsstellers gemäß der Erfindung sind in Anspruch 1 beschrieben.
Der elektronische Leistungssteller gemäß der Erfindung, zum Einstellen der in eine Last eingespeisten Wechselspannungsleistung, umfaßt eine Schalteinheit und eine Steuereinheit, wobei die Schalteinheit in Reihe mit der Last geschaltet ist. Bevorzugt wird die Schalteinheit durch die Steuereinheit gesteuert, so daß die Eingabe von Strom begonnen wird, wenn der Halbzyklus des Stroms über der Schalteinheit beginnt und die Eingabe an einem gewünschten Punkt desselben Halbzyklus gestoppt wird. Die Schalteinheit gemäß der Erfindung umfaßt eine Vielzahl von Paaren von Feldeffekttransistoren, die in Reihe geschaltet sind, in einer an sich bekannten Weise, so daß die Sources von beiden der Feldeffekttransistoren miteinander verbunden sind, der Drain von einem der Feldeffekttransistoren mit der Wechselspannungsquelle verbunden ist, und der Drain des anderen Transistors mit der Last verbunden ist, und die Gates von beiden der Transistoren mit der Steuereinheit verbunden sind, mittels welcher der Betrieb der Feldeffekttransistoren als Schalter gesteuert wird.
Ein Vorteil der Erfindung ist, daß unipolare Halbleiter, insbesondere Feldeffekttransistoren, als Schalter der Schalteinheit verwendet werden. Im Prinzip ist ein Feldeffekttransistor unempfindlich gegenüber der Richtung es Stroms zwischen Source und Drain, d.h. der Strom kann den Kanal in beiden Richtungen durchlaufen. Diese Tatsache wird in der Erfindung ausgenutzt, so daß die einzigen Leistungsverluste aufgrund des Kanalwiderstandes des Paares von parallel geschalteten Feldeffekttransistoren erzeugt werden; der Eingangsstrom an die Last braucht keine anderen Komponenten außer den parallelen Feldeffekttransistoren zu durchlaufen. Typisch ist der Kanalwiderstand eines Feldeffekttransistors 0,5 bis 0,5 Ω, jedoch ist zu erwarten, daß mit der Einführung neuer Feldeffekttransistoren der Kanalwiderstand von den obigen Werten weiter verringert wird. Wegen der Parallelschaltung der Paare von Feldeffekttransistoren wird der Verlustwiderstand weiter beträchtlich verringert. Somit ist es ein besonderer Vorteil der Erfindung, daß der Leistungssteller sehr kleine Leistungsverluste erzeugt. Demgemäß ist dieser Leistungssteller in der Lage, sehr hohe Eingangsleistungsraten zu steuern.
In dem Leistungssteller gemäß der Erfindung ist eine Diodenbrücke über der Schalteinheit angeordnet, wobei zwei der Dioden der Diodenbrücke Gehäusedioden (body diodes) eines jeden Paares von Feldeffekttransistoren sind, wobei die Diodenbrücke die Betriebsspannung der Steuereinheit bildet.
Ein Vorteil des obigen Ausführungsbeispiels ist, daß die Schalteinheit ihre Betriebsspannung direkt von derselben Wechselspannungsquelle empfängt, die in die Last gespeist wird. Deshalb sind keine weiteren Spannungsanordnungen erforderlich, und der für den elektronischen Leistungssteller benötigte Schaltkreis wird vereinfacht.
In dem elektronischen Leistungssteller der Erfindung umfaßt die Steuereinheit eine Spannungsmeßanordnung, bevorzugt eine Vielzahl von Widerständen, die in Reihe geschaltet sind, zum Messen der Spannung über einer in Vorwärtsrichtung vorgespannten Gruppe von Feldeffekttransistoren, eine Überstromschutzeinheit, in welcher das Ergebnis der Spannungsmessung zum Überwachen des durch die Gruppe von Feldeffekttransistoren laufenden Stromes und zum Begrenzen des Überstrons verwendet wird, wenn die Gruppe von Feldeffekttransistoren eingeschaltet ist, und/oder eine Synchronisationseinheit, in welcher das Ergebnis der Spannungsmessung zum Durchführen der Synchronisation der Steuerung verwendet wird, wenn die Gruppe von Feldeffekttransistoren ausgeschaltet ist.
Ein Vorteil des oben erwähnten Ausführungsbeispiels eines elektronischen Leistungsstellers gemäß der Erfindung ist, daß sowohl Stromschutz als auch Synchronisation, oder wenigstens eines von beiden, mit Leichtigkeit mittels einer einfachen Spannungsneßanordnung für den Leistungssteller angeordnet werden kann. Der Zweck der Synchronisation ist, daß die Last genau und zuverlässig im Nullpunkt der über der Schalteinheit wirkenden Spannung verbunden werden kann. Wenn die Last resistiv ist, wird die Synchronisation mit der Wechselspannung des Wechselspannungsnetzes bewirkt. Bei einer kapazitiven Last wird der Synchronisationspunkt relativ zu den Nullpunkten der Netzwechselspannung verschoben. Es ist einfach, die Nullpunkte des Spannungshalbzyklus zu erkennen und dadurch den korrekten Zeitpunkt des Abschaltens der Leistung für jeden Halbzyklus zu bestimmen. Die Steuereinheit verwendet beispielsweise eine Zeitmessung, die im Nullpunkt des Halbzyklus beginnt, und eine einstellbare Zeitgrenze zum Bewirken des Leistungsabschaltpunktes. Außerdem ist es einfach, in Verbindung mit dem Leistungssteller einen Überstromschutz in der oben beschriebenen Weise anzuordnen.
Überstromschutz wird benötigt, um Schäden an der Schalteinheit für den Fall, daß ein Kurzschluß auftritt, zu verhindern. Die Spannung über den beiden Feldeffekttransistoren wird über den Paaren von Feldeffekttransistoren gemessen, und falls erforderlich, werden die Transistoren mittels der Steuereinheit abgeschaltet.
In einen Ausführungsbeispiel des elektronischen Leistungsstellers umfaßt die Überstromschutzeinheit sowohl einen Feldeffekttransistor, an dessen Gate die Meßspannung von der Spannungsmeßanordnung gegeben wird, um einen Transistor von Aus nach Ein zu schalten, falls ein Kurzschluß auftritt, sowie eine Schaltungsanordnung zum Entladen der Ladungen der Gates der Paare von Feldeffekttransistoren der Schalteinheit, um die Transistoren abzuschalten. Die Verwendung eines Feldeffekttransistors in der Überstronschutzeinheit vereinfacht die Schaltungslösung und vereinheitlicht die Struktur des Leistungsstellers.
In einem Ausführungsbeispiel des elektronischen Leistungsstellers umfaßt die Synchronisationseinheit einen Feldeffekttransistor, dessen Gate die Meßspannung von der Spannungsmeßanordnung empfängt, um den Feldeffekttransistor von Aus nach Ein zu schalten, und von welchem Feldeffekttransistor ein Synchronisationssignal als das Ausgangssignal empfangen wird.
Der Vorteil der oben beschriebenen Synchronisationseinheit ist ihre Einfachheit, und daß das von dem Feldeffekttransistor verfügbare Synchronisationssignal direkt in einen geeigneten Logikschaltkreis oder ähnliches eingespeist werden kann, mittels welchem der Moment der Unterbrechung des Eingangsstroms in die Last während des Halbzyklus gesteuert wird.
In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel des elektronischen Leistungsstellers sind die Feldeffekttransistoren vom n-Typ. Der Kanalwiderstand eines eingeschalteten Feldeffekttransistors dieses Typs ist gewöhnlich kleiner als der von anderen Typen von Feldeffekttransistoren.
Ein weiterer Vorteil eines Leistungsstellers gemäß der Erfindung ist, daß er sehr wenig Platz benötigt. Die einfache Konstruktion, die dazu führt, daß die Vorrichtung preiswert ist, ist ein weiterer Vorteil. Außerdem ist diese Art eines Leistungsstellers geräuschlos.
Im folgenden wird die Erfindung detaillierter unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, welche zeigen:
Fig. 1 zeigt schematisch einen elektronischen Leistungssteller gemäß der Erfindung;
Fig. 2 zeigt schematisch den elektronischen Leistungssteller gemäß der Erfindung;
Fig. 3 zeigt schematisch den Überstromschutz in einem Leistungssteller, wie er in Fig. 2 gezeigt ist;
Fig. 4 zeigt schematisch die Durchführung der Synchronisation in dem Leistungssteller nach Fig. 2;
Fig. 5 zeigt Spannungsformen in Leistungsstellern nach den Fig. 2, 3, 4;
Fig. 6 zeigt schematisch einen dritten elektronischen Leistungssteller gemäß der Erfindung;
Fig. 7 zeigt Spannungsformen in der Synchronisationseinheit eines elektronischen Leistungsstellers nach Fig. 6.
Fig. 1 zeigt das Prinzip eines elektronischen Leistungsstellers gemäß der Erfindung. Der Leistungssteller umfaßt eine Schalteinheit 1 und eine Steuereinheit 2. Die Schalteinheit 1 ist in Reihe geschaltet mit der Last 3. Mittels des Leistungsstellers ist es möglich, die Wechselspanungsleistung von einer Wechselspannungsquelle 4, bevorzugt einem Wechselspannungsnetz, abzugleichen, um, wie gewünscht, zur Last 3 zu passen.
Gemäß der Erfindung umfaßt die Schalteinheit 1 eine Vielzahl von Paaren von Feldeffekttransistoren 5, 6; 7, 8; 9, 10, so daß die Sources S1, S2 eines jeden Paares von Transistoren miteinander verbunden sind, die Drains D1 der ersten Feldeffekttransistoren 5; 7; 9 der Paare von Feldeffekttransistoren miteinander verbunden sind und außerdem mit der Wechselspannungsquelle 4 verbunden sind, und die Drains D2 der zweiten Feldeffekttransistoren 6; 8; 10 der Paare von Feldeffekttransistoren miteinander und außerdem mit der Last 3 verbunden sind. Die Gates G1, G2 beider Transistoren des Transistorpaars sind mit der Steuereinheit 2 verbunden. Bevorzugt sind die Feldeffekttransistoren 5, 6; 7, 8; 9, 10 vom n-Typ.
Die Schalteinheit 1 umfaßt somit eine Vielzahl von Paaren von Feldeffekttransistoren 5, 6; 7, 8; 9, 10, die geschaltet worden sind, eine symmetrische Einheit sowohl zusammen als auch als separate Paare zu bilden. Der Eingangsstrom von der Wechselspannungsquelle durchläuft sowohl während der negativen als auch während der positiven Wechselspannungsphase den Kanal beider Feldeffekttransistoren eines Paares von Feldeffekttransistoren. Wegen der symmetrischen Verbindung der Paare von Feldeffekttransistoren der Schalteinheit 1 sieht die Schalteinheit gleich aus, sowohl aus der Richtung der Last 3 an die Wechselspannungsquelle 4 als auch von der Wechselspannungsquelle an die Last gesehen.
Die Schalteinheit 1 wird über die Gates G1, G2 der Paare von Feldeffekttransistoren gesteuert. Die Transistorpaare 5, 6; 7, 8; 9, 10 werden mittels der Schalteinheit 2 von Aus nach Ein geschaltet, hauptsächlich abhängig von den Eigenschaften der Last 3. Wenn der Transistor abgeschaltet ist, fließt im Prinzip kein Strom durch den Kanal des Feldeffekttransistors 5, 6, während ein eingeschalteter Kanal geöffnet ist und der Strom durch den Kanal fließen kann.
Die Schalteinheit 1 wird mittels der Steuereinheit 2 synchron mit den Nullpunkten der über der Schalteinheit 1 wirkenden Spannung gesteuert. Mit einer resistiven Last wird dieses durch Beginnen der Eingabe elektrischer Leistung an die Last 3 im Startmoment, d.h. den Nullpunkt des Halbzyklus der Spannung V (siehe Fig. 5a) von einer Spannungsquelle, etwa die Netzspannung, bewirkt, und durch Abschalten der Eingabe in einem gewünschten Moment t des Halbzyklus im Eingangsstrom (siehe Fig. 5b). Somit wird Leistung in die Last 3 während der Zeitspanne 0 - t des Halbzyklus der Eingangsspannung V eingespeist. Der Eingangsstrom Ik und die Spannung Vk über der Last werden durch Abgleichen des Momentes t beeinflußt, und dadurch wird die gesamte, in die Last 3 gespeiste Leistung gesteuert.
Der Eingangsstrom Ik fließt in die Schalteinheit 1, die in die Kanäle eines jeden der Paare von Feldeffekttransistoren 5, 6; 7, 8; 9, 10 unterteilt ist, und seine Stärke ist Ik/3, wenn die Feldeffekttransistoren eingeschaltet sind. In jedem Feldeffekttransistor werden aufgrund des Kanalwiderstandes Rk zwischen der Source S und dem Drain D Leistungsverluste erzeugt. Bei den am besten geeigneten Feldeffekttransistoren vom n-Typ liegt ein typischer Wert für den Kanalwiderstand Rk zwischen 0,5 bis 0,05 Ω. Wenn angenommen wird, daß der Eingangsstrom Ik 1A ist, kann somit die maximale Verlustleistung der Schalteinheit 1 in dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1 berechnet werden als
Die Verlustleistungen in bekannten Leistungsstellern sind eindeutig größer als dieses. Als Minimum liegen sie in der Größenordnung von 1 bis 3W. Somit sind die von einem Leistungssteller gemäß der Erfindung erzeugten Leistungsverluste wesentlich kleiner.
Fig. 2 zeigt den elektronischen Leistungssteller gemäß der Erfindung. Eine Wechselspannungsquelle 4 speist über den Leistungssteller Strom in die Last 3 ein. Die Schalteinheit 1 des Leistungsstellers ist beispielsweise mittels eines Paares von Feldeffekttransistoren 11, 12 ausgeführt, obwohl die Verbindungseinheit eine Vielzahl von Paaren von Feldeffekttransistoren umfaßt, wie zuvor in Fig. 1 dargestellt wurde. Eine Diodenbrücke 13 ist über der Schalteinheit 1 angeordnet, wobei zwei der Dioden der Diodenbrücke Gehäusedioden eines jeden Paares von Feldeffekttransistoren 11, 12 sind, und die anderen beiden Dioden 16, 17 separate Dioden sind. Die Betriebsspannung der Steuereinheit 2 wird mittels der Diodenbrücke 13 gebildet, d.h. die Steuereinheit 2 ist zwischen den Anschlüssen 18, 19 in der Mitte der Diodenbrücke angeordnet. Somit ist das Potential der Steuereinheit 2 in Verbindung mit der Spannung der Sources S1, S2 der Paare von Feldeffekttransistoren 11, 12. Die Steuereinheit 2 wird verwendet, die Paare von Feldeffekttransistoren 11, 12 gleichzeitig ein- und entsprechend auszuschalten.
Die Steuereinheit 2 der Fig. 2 umfaßt eine in Fig. 3 gezeigte Spannungsmeßanordnung 20a zum Messen der Spannung über der vorwärts vorgespannten Gruppe von Feldeffekttransistoren 11, 12 der Schalteinheit 1. Bevorzugt umfaßt die Spannungsmeßanordnung 20a eine Gruppe von Widerständen 21a, 22a, die in Reihe geschaltet sind, die in Verbindung mit jedem der Feldeffekttransistoren 11, 12 angeordnet worden sind.
Fig. 3 zeigt eine Überstromschutzeinheit 23, in welcher das Ergebnis von der Spannungsmeßanordnung 20a zum Überwachen des durch die Gruppe von Feldeffekttransistoren 11, 12 fließenden Stroms und zum Begrenzen von Überstrom verwendet wird, wenn die Gruppe von Feldeffekttransistoren eingeschaltet ist. In diesem Fall umfaßt die Überstromschutzeinheit 23 einen Feldeffekttransistor 24, an dessen Gate G die Meßspannung von der Spannungsmeßanordnung 20a gelegt wird, um im Fall eines Kurzschlusses den Feldeffekttransistor 24 von Aus nach Ein zu schalten. Der Feldeffekttransistor 24 wird von einem geeigneten Schaltkreis zum Entladen der Ladungen der Gates G der Paare von Feldeffekttransistoren 11, 12 und zum Ausschalten von ihnen gefolgt.
Die Spannungsmeßanordnung 20b, etwa eine Kette von Widerständen 21b, 22b, die einen Teil der Steuereinheit 2 bilden, kann ebenfalls zum Steuern der Synchronisationseinheit 25 verwendet werden, wie in Fig. 4 gezeigt ist. Das Spannungsmeßergebnis wird zum Steuern der Steuereinheit zu Synchronisationszwecken verwendet, wenn die Gruppe von Feldeffekttransistoren 11, 12 abgeschaltet wird. Die Synchronisationseinheit 25 umfaßt einen Feldeffekttransistor 26, an dessen Gate G die Meßspannung von der Spannungsmeßanordnung 20 gegeben wird, um den Feldeffekttransistor von Ein nach Aus zu schalten. Der Drain 27 des Feldeffekttransistors 26 gibt dann das Synchronisationssignal als Ausgangssignal.
Fig. 5c zeigt die Meßspannung von der Meßspannungsanordnung 20a, 20b in Proportion mit der Netzspannung V und der Lastspannung Vk bzw. Fig. 5a und 5b. Die Gatespannungskurve zum Steuern der Paare von Feldeffekttransistoren 11, 12 der Steuereinheit 2 ist in Fig. 5d gezeigt. Überstromschutzmessung wird ausgeführt, wenn die Gitterspannung (Fig. 5d) der Paare von Feldeffekttransistoren 11, 12 maximal ist und die Feldeffekttransistorpaare eingeschaltet sind. In diesem Fall ist die Netzspannung V = Lastspannung Vk während der Periode 0 - t. Die Spannungsmessung B zur Synchronisation wird wiederum ausgeführt, wenn die Gatespannung (Fig. 5d) der Paare von Feldeffekttransistoren Null ist, d.h. die Feldeffekttransistoren werden ausgeschaltet, und die Lastspannung ist jeweils Null (Fig. 5b). Das Überstromüberwachungsgebiet A und das Synchronisationsgebiet B wurden in den beigefügten Fig. 5a-5d markiert.
Fig. 6 zeigt einen Leistungssteller gemäß der Erfindung. Die Wechselspannungsquelle 4 ist über die Schalteinheit 1 und den Leistungsschalter 28 mit der Last 3 verbunden. Die Schalteinheit umfaßt eine Vielzahl von Paaren von Feldeffekttransistoren 11, 12, wie in dem Leistungssteller der Fig. 1 und 2. Die Sources S1, S2 der Feldeffekttransistoren sind miteinander und mit Masse verbunden. Die Drains D1 sind miteinander verbunden, und ebenfalls die Drains D2. Die Gates G der Feldeffekttransistoren sind mit dem Gatesteuerschalter 30 über Gatewiderstände 29 verbunden. Das Schalten der Feldeffekttransistoren 11, 12 wird mittels Gatewiderständen 29 verzögert, um Hochfrequenzstörungen zu minimieren.
Die Spannungsmeßanordnung 31 umfaßt Widerstände 32, 33, mittels welchen die Spannung über der Schalteinheit 1 gemessen wird, um den Überstromschutz der Feldeffekttransistoren 11, 12 auszuführen, wie im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben ist. Die Meßspannung wird zwischen den Widerständen 32, 33 an den Feldeffekttransistor 34 abgenommen. Wenn die Meßspannung größer ist als die Schwellenspannung des Feldeffekttransistors 33, wird der Feldeffekttransistor eingeschaltet und die Gates G der Paare von Feldeffekttransistoren 11, 12 werden über den Steuerschaltkreis 35 auf Masse gelegt. Dadurch werden die Feldeffekttransistoren 11, 12 abgeschaltet, d.h. der Stromfluß von der Wechselspannungsquelle 4 an die Last 3 wird unterbrochen.
Es sind Dioden 36, 37 entsprechend den Dioden 16, 17 des Leistungsstellers in Fig. 2 über der Schalteinheit 1 angeordnet. Die Diodenbrücke wird mittels Dioden 36, 37 und den Gehäusedioden der Feldeffekttransistoren der Paare 11, 12 von Feldeffekttransistoren gebildet. Die Spannungsmeßanordnung 38 wurde in Verbindung mit der Diodenbrücke angeordnet, wobei die Anordnung eine Kette von Widerständen umfaßt, in diesem Fall die Widerstände 39, 40, 41. Die über der Schalteinheit 1 wirkende Meßspannung wird von der Spannungsmeßanordnung 38 abgenommen und des weiteren an einen Feldeffekttransistor 42 gegeben. Die interne Spannung in der durch die Brücken 36, 37 und die Gehäusedioden der Paare von Feldeffekttransistoren 11, 12 gebildeten Brücke wird mittels dieser Anordnung zur Synchronisation in Übereinstimmung mit dem in Fig. 4 beschriebenen Prinzip gemessen. Wenn die Meßspannung kleiner ist als die Schwellenspannung des Gates des Feldeffekttransistors, wird der Feldeffekttransistor 42 abgeschaltet und die Spannung des Drains des Feldeffekttransistors steigt auf die Betriebsspannung V&sub0;. Fig. 7 zeigt die Spannungskurve VG der Meßspannung an das Gate des Feldeffekttransistors in Fig. 7a und das Synchronisationssignal VD von dem Drain in Fig. 7b.
Das Synchronisationssignal von dem Feldeffekttransistor 42 wird in einen aus Gatterschaltkreisen gebildeten Triggerschaltkreis 43 gegeben, wobei der Triggerschaltkreis auch das Ausgangssignal von dem Zeit-t-Steuerschaltkreis 44 erhält. Das Signal von dem Triggerschaltkreis 43 wird weiter verstärkt an den gemeinsamen Verbindungspunkt 30 der Gatewiderstände 29 zum Steuern der Paare von Feldeffekttransistoren 11, 12 über ihre Gates G gegeben.
Die an den Feldeffekttransistor von der Spannungsmeßanordnung 31 zu gebende Meßspannung wird mittels einer Zenerdiode 45 beschränkt (vgl. Fig. 7a). Die Diode 46 schützt den Feldeffekttransistor 42. Die Diode 47 verhindert die Spannungsmessung des Überstromschutzes, wenn die Paare 11, 12 von Feldeffekttransistoren abgeschaltet worden sind.
Die Leistungsverluste pro Feldeffekttransistor der Schalteinheit 1 eines Leistungsstellers gemäß der Erfindung sind eindeutig kleiner als in bisher bekannten Leistungsstellern. Leistungssteller für Lichtquellen sind in den meisten Fällen auf begrenztem Raum untergebracht, etwa als Lichtschaltkasten. Das heißt, daß, wenn ein Leistungssteller gemäß der Erfindung auf einer mechanischen Basisplatte installiert ist, die in einen Lichtschaltkasten paßt, eher aufgrund der kleinen Leistungsverluste in der Lage ist, eine große Anzahl von Lichtquellen zu regeln, deren Gesamtausgabe beispielsweise 2 bis 3 kW sein kann.
Die Erfindung ist nicht auf die oben erwähnten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern kann auf viele Weisen innerhalb des Umfangs der Erfindung modifiziert werden, der in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.

Claims

1. Elektronischer Leistungssteller zum Einstellen der in eine Last (3) eingespeisten Wechselspannungsleistung, mit einer Schalteinheit (1) und einer Steuereinheit (2), welche Schalteinheit (1) mit der Last (3) in Reihe geschaltet ist und bevorzugt mittels der Steuereinheit (2) gesteuert wird, so daß die Eingabe von Strom in die Last begonnen wird, wenn der Halbzyklus der über der Schalteinheit wirkenden Spannung beginnt, und die Eingabe an einem gewünschten Punkt desselben Halbzyklus beendet wird, dadurch gekennzeichnet, daß

- die Schalteinheit (1) eine Vielzahl von Paaren von Feldeffekttransistoren (5, 6, 7, 8; 9, 10; 11, 12) umfaßt, die Sources (S1, S2) der beiden Transistoren eines Paars (z.B. 5, 6) in einer bekannten Weise verbunden sind, der Drain (D1) eines (5) der Feldeffekttransistoren mit einer Wechselspannungsquelle (4) verbunden ist, und der Drain (D2) des anderen Transistors (6) mit der Last (3) verbunden ist, und daß die Gates (G1, G2) beider Transistoren (5, 6) mit der Steuereinheit (2) verbunden sind, mittels welcher der Betrieb der Feldeffekttransistoren als Schalter gesteuert wird;

- eine Diodenbrücke (13) über die Schalteinheit (1) geschaltet ist, wobei zwei (14, 15) der Dioden Gehäusedioden eines jeden Paares von Feldeffekttransistoren (11, 12) sind, und die Diodenbrücke verwendet wird, die Betriebsspannung der Steuereinheit (2) zu bilden;

- die Steuereinheit (2) eine Spannungsmeßanordnung (20a, 20b; 31, 38) zum Messen der Spannung über der Gruppe von Feldeffekttransistoren (11, 12) der Schalteinheit umfaßt; eine Überstromschutzeinheit (23), in welcher das Ergebnis der Spannungsmessung zur Überwachung des durch die Gruppe von Feldeffekttransistoren (11, 12) fließenden Stroms und Begrenzen des Überstroms, wenn die Gruppe von Feldeffekttransistoren (11, 12) eingeschaltet ist (A, Fig. 5), verwendet wird; und eine Synchronisiereinheit (25), in welcher das Ergebnis der Spannungsmessung zum Synchronisieren der Leistungseinstellung verwendet wird, wenn die Gruppe von Feldeffekttransistoren (11, 12) ausgeschaltet ist (B, Fig. 5).

2. Leistungssteller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsmeßanordnung (20a, 20b; 31, 38) eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Widerständen (21a, 22a, 21b, 22b, 32, 33, 39, 40, 41) umfaßt, die in Verbindung mit beiden Gruppen von Feldeffekttransistoren (11, 12) der Schalteinheit (1) angeordnet sind.

3. Leistungssteller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Überstromschutzeinheit (23) einen Feldeffekttransistor (24) umfaßt, an dessen Gate die Meßspannung von der Spannungsmeßanordnung (20a) zum Schalten des Feldeffekttransistors (24) von Aus nach Ein im Fall eines Kurzschlusses angelegt wird, sowie eine Schaltkreisanordnung zum Entladen der Ladungen der Gates der Paare von Feldeffekttransistoren (11, 12) der Verbindungseinheit (1) und zum Abschalten von diesen.

4. Leistungssteller nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisiereinheit (25) einen Feldeffekttransistor (26) umfaßt, an dessen Gate die Meßspannung von der Spannungsmeßanordnung angelegt wird, zum Schalten des Feldeffekttransistors von Ein nach Aus, und von welchem Feldeffekttransistor das Synchronisiersignal so als Ausgangssignal empfangen wird.

5. Leistungssteller nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Feldeffekttransistoren (5, 6; 7, 8; 9, 10; 11, 12) vom n-Typ sind.