EP1255268A1 - Mikrorelaisschaltung zum Ausschalten oder Einschalten von Wechselströmen - Google Patents
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- EP1255268A1 EP1255268A1 EP01810423A EP01810423A EP1255268A1 EP 1255268 A1 EP1255268 A1 EP 1255268A1 EP 01810423 A EP01810423 A EP 01810423A EP 01810423 A EP01810423 A EP 01810423A EP 1255268 A1 EP1255268 A1 EP 1255268A1
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H9/00—Details of switching devices, not covered by groups H01H1/00 - H01H7/00
- H01H9/54—Circuit arrangements not adapted to a particular application of the switching device and for which no provision exists elsewhere
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- H01H—ELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
- H01H59/00—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays
- H01H59/0009—Electrostatic relays; Electro-adhesion relays making use of micromechanics
Definitions
- the invention relates to one designed for AC applications Circuit used to switch off or on currents or voltages is used.
- This AC circuit contains at least two microrelay switches.
- Microrelays are with Methods of semiconductor technology and / or microstructure technology produced microscopic Switches that are often, but not necessarily, on silicon wafers and can be realized using silicon technology. They promise a variety of advantages, depending on the application, more or less can be in the foreground. So they are naturally much smaller and lighter than conventional relays and also faster in switching speed. They can also handle smaller powers, currents or voltages operate.
- the invention is based on the technical problem of an improved AC circuit with microrelay for switching off or switching on alternating currents or alternating voltages.
- an AC circuit is provided for this on the one hand with a first microrelay switch, one to the first microrelay switch second microrelay switch in parallel with the first diode, one at least the polarity of the current through the parallel connection from the first Microrelay switch on the one hand and the series connection from the second microrelay switch and the first diode measuring device, which circuit is designed for a switch-off process: a switch-off signal to receive, then to detect the polarity of the current at one of the Forward direction of the first diode corresponding current polarity to the first microrelay switch to open and then at one of the reverse direction of the first diode corresponding current polarity to open the second microrelay switch, and an AC circuit with a first micro relay switch, one to the first micro relay switch in parallel and in series with the first diode second microrelay switch, at least the polarity of the parallel circuit from the first micro relay switch on the one hand and the series connection from the second microrelay switch and the first diode Voltage measuring
- the invention therefore relates to a parallel connection, at least in one branch a first microrelay switch is included and at least in its other branch a second microrelay switch and a first one connected in series Diode is included. Furthermore, a measuring device should measure the polarity of the current detect the voltage across the entire parallel circuit at least if a signal instructing a shift is received.
- One on shutdowns designed circuit according to the invention then opens first the first microrelay switch, and only when the detected one Polarity of the forward direction of the first diode corresponds. If now the first When the micro relay switch is opened, the current flows through the second micro relay switch containing circuit branch, so that the switching off of the first Micro relay switch is largely relieved.
- the second micro relay switch can be opened, which is preferably in the next Half-period or at a later time if desired with a suitable one Polarity can be done.
- This switch-off process is practically load-free because now the first diode blocks and thus also the essential part of the voltage drop wearing.
- the same parallel connection can be used from the two Microrelay switches and the diode a favorable switch-on process can be realized.
- the polarity of the at least after receiving the switch-on signal Voltage is detected by the second micro relay switch when the first diode is off close.
- the first microrelay switch can operate with reversed polarity getting closed.
- the second micro relay switch is practically voltage and closed when de-energized.
- the first micro relay switch closes again conducts the circuit branch containing the first diode and the second micro relay switch, so that the first micro relay switch largely voltage and is closed without power.
- the individual switching operations So it is about the time reversal of the previously described switch-off process.
- the two switching concepts can of course also be implemented simultaneously by one and the same AC circuit both the described shutdown process as well as perform the switch-on process described above the same micro relay switches and the same diode are used. It can the same measuring device can also be used. In particular, it should be noted that a measuring device that detects the voltage polarity is located above it Polarity ultimately also the polarity of the current flowing through the circuit can capture. Conversely, a measuring resistor can of course also be used an actual current measurement will determine the voltage polarity.
- the current and voltage curves are periodic and correspond the time periods of a certain polarity each half period.
- the switching signal occurs at the beginning of an "inappropriate" Half period, so that for at least a short half period to one for the first partial switching operation must be serviced at a suitable time and inclusive the reversed polarity required for the second partial switching operation the overall switching process thus takes up at least a short period. In many applications, this is not a problem because of the shutdown processes do not have to be done particularly quickly anyway.
- the circuits according to the invention can be improved further, by adding another circuit branch to the parallel connection already described which is a series connection of a second diode and a third Includes micro relay switch.
- the first and second diodes are antiparallel to each other. Therefore, the circuit after receiving the Switching signal first a switching process in a momentarily blocking Start the diode branch circuit branch and then reverse Polarity the micro relay switch in the circuit branch with the other of the two Let the diodes switch.
- the first micro relay switch can be used at any time are switched to by one of the two diodes due to polarity and the circuit state of the second and third micro relay switches Current can flow (including the current and voltage zeros).
- the first Microrelay switch can therefore be switched off first, especially when switched off or in the same period in which the first of the two diode-serial Micro relay switch is turned off. Conversely, when switching on the first microrelay switch can be turned on as the very last one or, for example in the same half-period as the last of the two switched on diode serial micro relay switch.
- the described improved embodiments of the circuits according to the invention the entire switching operations even in the case of an unfavorable situation Time of the switching signal depending on the speed of operation of the Circuit can be completed in just over a half period.
- the circuits according to the invention can measure current or voltage perform in the various preferred variants.
- the easiest and because of this simplicity also preferred case is detection of only the polarity, where necessary, a detection threshold can be introduced, so not At the end of a half period, a polarity is still determined, which, however, for the the amount of time required for the individual switching processes no longer lasts.
- this embodiment is based on a real amplitude or phase detection waived and only the minimum necessary information to choose from the appropriate circuit branches detected.
- the switch-on and switch-off processes can namely the micro-relay switch due to the non-vanishing forward voltage the diodes are still slightly loaded. Single switching operations near the zeros can further reduce this burden.
- the individual switching operations could be close to one and the same Run zero, so that none between the individual switching operations high current or voltage values occur more. In particular, this can then be of interest if the loading of the diodes with those in use occurring current or voltage values is problematic. The diodes then namely the full current or full voltage wear only around the zeros.
- Circuits can also be provided in this application with the term "Microrelay switches” do not refer to switches made from a single microrelay to build up but from a series connection or parallel connection of several Micro-relay. In the same way, they can simply be referred to as "diodes" Components actually a parallel or series connection of a plurality of Diodes correspond to the current carrying capacity and / or dielectric strength improve.
- microrelays are often large technological Have parallels to classic semiconductor components and in particular often consist at least partially of semiconductor materials, preferably silicon. Therefore, the diodes can be placed in corresponding parts of the micro relay switch be integrated, that is, be applied approximately on the same chip as one of the mentioned Series or parallel connection of several individual microrelays. They can also be integrated in a component of a single microrelay. In particular can the series or parallel connections of the microrelay and Diodes may also be interlaced with one another, so that they are actually series or parallel connections of respective sets of diodes and microrelays.
- the aforementioned measuring device can be implemented in an integrated manner his.
- Circuit according to the invention can be used, as well as conventionally For example, load switches can be combined with short-circuit fuses.
- the backup can advantageously also by the in the invention Circuit provided anyway measuring device can be controlled.
- Figures 1 and 2 show a schematic representation of the two explained Variants of the invention with three or two parallel branches.
- 1 denotes the first microrelay switch
- 2 the second microrelay switch
- 3 the third Micro-relay switches
- 10 denotes the first diode
- 9 the second diode.
- 5 is denotes the measuring device, which here is also the control for the micro relay switch 1-3 contains, as indicated by the dashed switching lines 6, 7 and 8.
- the arrow labeled I indicates the current direction to a certain one Time.
- the first diode has a reverse polarity resistance so high that it conducts almost no current and practically all of it voltage applied to the circuit drops at the first diode 10. at the variant in FIG. 1, however, requires that the third micro relay switch 3 is already open. To open this also practically unencumbered , it is preferably in the same half-period as the first micro relay switch 1 open, i.e. easiest practically at the same time.
- This opening process does not apply to the second variant from FIG. 2. However, this has the Disadvantage that with a polarity reversed to the current direction shown the first microrelay switch 1 cannot be opened without a load, but initially a polarity change must be awaited. In this case the second variant from FIG. 2 not only the switch-off signal on the line 13 chronologically following half-period, but also part of the next but one Half period.
- the second 2 or the third 3 is opened and then the third 3 or the second 2 after a polarity change is opened, or to be able to decide in the second variant, whether the first micro relay switch 1 immediately or only after a polarity change can be opened and the second micro relay switch 2 in the next or can be opened in the next but one half period, requires the in the circuit 5 included control so information about the current polarity in these two exemplary embodiments via a sign detection limiting current detection indicated in the figures with 4 takes place.
- FIG. 3 shows an otherwise the second exemplary embodiment FIG. 2 corresponding improved third variant, in which the measuring device 5 additionally via lines 11 and 12 the polarity of the voltage on the parallel circuit from the two microrelay switches 1 and 2 and the first diode 10 taps.
- the measuring device 5 additionally via lines 11 and 12 the polarity of the voltage on the parallel circuit from the two microrelay switches 1 and 2 and the first diode 10 taps.
- a similar addition is also easy for the first embodiment from Figure 1.
- the polarity of the voltage can be applied the parallel connection is determined even when the micro relay switches 1 and 2 are open become.
- an improved switch-on process can also be performed realize.
- the controller uses the measuring device and the lines 11 and 12 that the first diode 10 in Forward direction is polarized and waits for the next polarity change. Then it closes the second microrelay switch 2, which is due to the isolation by the first diode 10 is practically unloaded. After another polarity change the first micro relay switch 1 can also be switched on without load, because it is then bridged by the parallel circuit branch.
- the switch-on processes according to the invention are of particular interest, if the device powered by the affected circuit at power up shows undesirably high starting currents. This mainly affects technical devices core-enforced coils, such as transformers, up to core saturation have relatively low impedance.
- core-enforced coils such as transformers
- the current increases with the start of the relevant half-wave, if the too the diode in series becomes conductive when the microrelay switch is switched on, gently. During the physical switch-on, it can be blocked the diode practically no starting currents flow.
- FIG 4 shows a variant of Figure 1 with a fourth embodiment.
- the micro relay switches 1, 2 and 3 are each implemented by parallel connections individual microrelays, designated 1 ', 2' and 3 '.
- Switch the effectively switchable currents (using the diodes 9 and 10) are greatly increased, it also makes sense to increase the current carrying capacity in the conductive Increase condition. This can be done in a simple manner through the parallel connections shown 1 ', 2', 3 'happen. For the current carrying capacity in the conductive state it does not depend on the timing mentioned above between switching operations.
- the parallel connections are otherwise on a common silicon chip 11 integrated.
- the following working examples show that the diodes 9 and 10 can also be taken into account.
- the Measuring device 5 with its measuring lines is omitted in FIG. 4, so that FIG 4 shows only a section of the previous figures 1-4.
- FIG. 5 shows a microrelay switch 2 ′′ as a specific embodiment for (example) the second microrelay switch from FIGS. 1-3.
- This microrelay switch 2 " is built on a silicon chip 11" which contains a first diode 10 ".
- This diode 10 is conventional per se, by dopant diffusion in the silicon wafer 11 "and subsequent contacting produced diode P-contact 14 is connected to the fixed contact piece 15 of the microrelay switch 2 " is.
- the fixed contact piece 15 is opposite a movable contact piece 16 the one vertically (with respect to the position in Figure 5) elastically movable spring tongue heard, which can be actuated by an electrostatic capacitor 17, to bring the contact pieces 15 and 16 into and out of contact with each other.
- microrelay switch 2 shown are apart from the combination with the diode conventional and are so far not explained in detail. Incidentally, this could also be a parallel connection act in the manner of the micro-relay switch 2 'from Figure 4, the individual Microrelays are staggered in the direction orthogonal to the drawing plane.
- FIG. 6 shows a further technological variant of a micro relay switch, which is designated here with 2 '' '.
- the line of sight of the figure is vertical aligned to the wafer, not shown, on which the designated 18 Base is firmly attached.
- On two narrow long elastically deformable Carriers 19 is a movable contact piece 20 held by a electrostatic capacitor 21 with a toothed comb-like structure substantially horizontally (with reference to FIG. 6).
- This horizontal mobility results from the elasticity compared to the vertical (with reference to FIG. 6) considerably higher transverse elasticity of the narrow beams 19.
- the movable contact piece 20 thus bridges two fixed contact pieces 22 and 23 on the right side of Figure 6.
- the fixed contact piece 23 is again followed by a diode 10 ′′ ′′, which otherwise corresponds to the diode 10 ′′ from FIG. 5, however, is shown in FIG. 6 in a perspective rotated by 90 °.
- FIG. 7 shows a last embodiment variant for the microrelay, which is shown here with 2 "" is designated.
- This embodiment is based on the German patent application 100 40 867.2 dated 21.08.2000, which contains the technical details of the Microrelay 2 "" disclosed.
- a diode 10 "" is added, which is technical corresponds to the diode 10 "from FIG. 5 and the diode 10 '" from FIG.
- the micro relay switch 2 "" is characterized by one on its two outermost Ends fixed flexible movable contact piece 24, which in its lower Dashed position and solid in its upper position (switched off) is shown. It has an electrically conductive layer in its left area 25, which is connected to the diode 10 "".
- the conductive layer can with a Contact 26 are connected, for which purpose the movable contact piece 24 from an activation mechanism that is vertically movable with respect to FIG 27 is actuated with an electrostatic capacitor 28.
- the upper Position of the movable contact piece 24 is stable by itself while the lower layer is only maintained by the activation mechanism 27 can be.
- the activation mechanism 27 essentially has a vertically extending, built in a silicon framework pattern and tapering Thorn on, which is movable parallel to the substrate (vertical in Figure 7, so viewing direction substratorthogonal). To do this, it is connected to one above the electrostatic capacitor schematically indicated elastic structure suspended.
- the electrostatic The capacitor has a comb-like toothed structure.
- the microrelay 2 "" from the figure Like the previous micro relay 2 '' 'from FIG. 6, 7 is characterized by a relative large stroke between open and closed state and thus relatively large Dielectric strength in the open state. Furthermore, the contact forces cheap when closed. For details, refer to the referenced Registration referred.
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- Relay Circuits (AREA)
Abstract
Die Wechselstromschaltung weist einen ersten Mikrorelaisschalter (1) und eine Diode (10) auf sowie einen zweiten Mikrorelaisschalter (2), welcher zum ersten Mikrorelaisschalter (1) parallel und zur Diode (10) in Reihe liegt. Die Schaltung enthält ferner eine Messeinrichtung (5), welche die Polarität des Stroms und/oder der Spannung (U) durch die Parallelschaltung aus erstem Mikrorelaisschalter (2) und der Reihenschaltung aus Diode (10) und zweitem Mikrorelaisschalter (2) erfasst. Auf ein Ausschalt- oder Einschaltsignal (13) hin werden dann in Abhängigkeit von der erfaßten Polarität die beiden Mikrorelaisschalter (1, 2) im wesentlichen lastfrei aus- oder eingeschaltet. <IMAGE>
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine für Wechselstromanwendungen ausgelegte
Schaltung, die zum Ausschalten oder Einschalten von Strömen oder Spannungen
verwendet wird. Diese Wechselstromschaltung enthält zumindest zwei Mikrorelaisschalter.
Zum Ausschalten oder Einschalten von Strömen oder Spannungen werden im
Niederspannungsbereich im wesentlichen konventionelle Relais oder Schütze
verwendet. Dabei handelt es sich in der Regel um konventionelle (makroskopische)
Schalter, die elektromagnetisch betätigt werden.
Wegen der erheblichen Baugröße und des großen Gewichts solcher Relais oder
Schütze werden in jüngster Zeit zunehmend Mikrorelais als Schalter für solche
oder andere Schaltaufgaben untersucht. Bei Mikrorelais handelt es sich um mit
Verfahren der Halbleitertechnologie und/oder Mikrostrukturtechnik hergestellte mikroskopische
Schalter, die häufig, jedoch nicht notwendigerweise auf Siliziumwafern
und unter Verwendung von Siliziumtechnologie realisiert werden. Sie versprechen
eine Vielzahl von Vorteilen, die je nach Anwendungsfall mehr oder weniger
im Vordergrund stehen können. So sind sie naturgemäß sehr viel kleiner und
leichter als konventionelle Relais und zudem schneller in der Schaltgeschwindigkeit.
Außerdem können sie mit kleineren Leistungen, Strömen oder Spannungen
betrieben werden.
Probleme bestehen jedoch insbesondere im Hinblick auf die maximal zulässigen
Spannungs- und Strombelastungen während des Schaltens bzw. bei den Schaltvorgängen
selbst. Das liegt an den geringen geometrischen Abmessungen und
demzufolge relativ geringen Öffnungsabständen, Kontaktflächen und Kontaktkräften.
Der Erfindung liegt das technische Problem zugrunde, eine verbesserte Wechselstromschaltung
mit Mikrorelais zum Ausschalten oder Einschalten von Wechselströmen
oder Wechselspannungen anzugeben.
Erfindungsgemäß ist hierzu einerseits vorgesehen eine Wechselstromschaltung
mit einem ersten Mikrorelaisschalter, einem zu dem ersten Mikrorelaisschalter
parallel und zu der ersten Diode in Reihe liegendem zweiten Mikrorelaisschalter,
einer zumindest die Polarität des Stroms durch die Parallelschaltung aus dem ersten
Mikrorelaisschalter einerseits und der Reihenschaltung aus dem zweiten Mikrorelaisschalter
und der ersten Diode andererseits erfassenden Meßeinrichtung,
welche Schaltung dazu ausgelegt ist, bei einem Ausschaltvorgang: ein Ausschaltsignal
zu empfangen, daraufhin die Polarität des Stroms zu erfassen, bei einer der
Durchlaßrichtung der ersten Diode entsprechenden Strompolarität den ersten Mikrorelaisschalter
zu öffnen und dann bei einer der Sperrichtung der ersten Diode
entsprechenden Strompolarität den zweiten Mikrorelaisschalter zu öffnen, sowie
eine Wechselstromschaltung mit einem ersten Mikrorelaisschalter, einem zu dem
ersten Mikrorelaisschalter parallel und zu der ersten Diode in Reihe liegendem
zweiten Mikrorelaisschalter, einer zumindest die Polarität der an der Parallelschaltung
aus dem ersten Mikrorelaisschalter einerseits und der Reihenschaltung
aus dem zweiten Mikrorelaisschalter und der ersten Diode andererseits anliegenden
Spannung erfassenden Meßeinrichtung, welche Schaltung dazu ausgelegt ist,
bei einem Einschaltvorgang: ein Einschaltsignal zu empfangen, daraufhin die Polarität
der Spannung zu erfassen, bei einer der Sperrichtung der ersten Diode entsprechenden
Spannungspolarität den zweiten Mikrorelaisschalter zu schließen
und dann bei einer der Durchlaßrichtung der ersten Diode entsprechenden Spannungspolarität
den ersten Mikrorelaisschalter zu schließen.
Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung bezieht sich also auf eine Parallelschaltung, in deren einem Ast zumindest
ein erster Mikrorelaisschalter enthalten ist und in deren anderem Ast zumindest
ein zweiter Mikrorelaisschalter und eine dazu in Reihe geschaltete erste
Diode enthalten ist. Ferner soll eine Meßeinrichtung die Polarität des Stroms durch
die Spannung an der gesamten Parallelschaltung zumindest dann erfassen, wenn
ein einen Schaltvorgang instruierendes Signal empfangen wird. Eine auf Ausschaltvorgänge
ausgelegte erfindungsgemäße Schaltung öffnet dann zunächst
den ersten Mikrorelaisschalter, und zwar nur bzw. erst dann, wenn die erfaßte
Polarität der Durchlaßrichtung der ersten Diode entspricht. Wenn nun der erste
Mikrorelaisschalter geöffnet wird, fließt der Strom durch den den zweiten Mikrorelaisschalter
enthaltenden Schaltungsast, so daß der Ausschaltvorgang des ersten
Mikrorelaisschalters, weitgehend entlastet ist. Statt der Systemspannung fällt dann
an dem ersten Mikrorelaisschalter im wesentlichen die Summe aus der Durchlaßspannung
der ersten Diode und eventuellen weiteren nennenswerten Spannungen
in dem noch leitenden Schaltungsast ab. Daraufhin kann bei umgekehrter Polarität
der zweite Mikrorelaisschalter geöffnet werden, was vorzugsweise in der nächsten
Halbperiode oder nach Wunsch auch zu einem späteren Zeitpunkt mit geeigneter
Polarität erfolgen kann. Auch dieser Ausschaltvorgang ist praktisch lastfrei, weil
nun die erste Diode sperrt und somit auch den wesentlichen Teil des Spannungsabfalls
trägt.
Bei einer anderen Steuerung kann mit derselben Parallelschaltung aus den beiden
Mikrorelaisschaltern und der Diode ein günstiger Einschaltvorgang realisiert werden.
Dazu wird zumindest nach Empfang des Einschaltsignals die Polarität der
Spannung erfaßt, um bei sperrender erster Diode den zweiten Mikrorelaisschalter
zu schließen. Dann kann bei umgekehrter Polarität der erste Mikrorelaisschalter
geschlossen werden. Wegen der beim Schließen des zweiten Mikrorelaisschalters
sperrenden Diode wird der zweite Mikrorelaisschalter praktisch spannungs- und
stromfrei geschlossen. Beim Schließen des ersten Mikrorelaisschalters wiederum
leitet der die erste Diode und den zweiten Mikrorelaisschalter enthaltende Schaltungsast,
so daß auch der erste Mikrorelaisschalter weitgehend spannungs- und
stromfrei geschlossen wird. Hinsichtlich der einzelnen Schaltvorgänge handelt es
sich also um die zeitliche Umkehr des zuvor geschilderten Ausschaltvorgangs.
Die beiden Schaltkonzepte können natürlich auch gleichzeitig realisiert sein, indem
ein und dieselbe Wechselstromschaltung sowohl den beschriebenen Ausschaltvorgang
als auch den beschriebenen Einschaltvorgang durchführen kann und dazu
dieselben Mikrorelaisschalter und dieselbe Diode verwendet werden. Es kann
außerdem dieselbe Meßeinrichtung eingesetzt werden. Insbesondere ist zu beachten,
daß eine die Spannungspolarität erfassende Meßeinrichtung über diese
Polarität letztlich auch die Polarität des durch die Schaltung fließenden Stroms
erfassen kann. Umgekehrt kann natürlich auch durch einen Meßwiderstand über
eine tatsächliche Strommessung die Spannungspolarität bestimmt werden.
Geht man von einer gewöhnlichen Wechselstromanwendung aus, beispielsweise
bei Haushaltsspannung in der Phase oder bei einer Dreiphasenanwendung in einer
Phase, so sind die Strom- und Spannungsverläufe periodisch und entsprechen
die Zeitspannen einer bestimmten Polarität jeweils einer Halbperiode. Im schlechtesten
denkbaren Fall erfolgt das Schaltsignal zu Anfang einer "unpassenden"
Halbperiode, so daß also zumindest eine knappe Halbperiode lang auf einen für
den ersten Teilschaltvorgang passenden Zeitpunkt gewartet werden muß und einschließlich
der für den zweiten Teilschaltvorgang erforderlichen umkehrten Polarität
der Gesamtschaltvorgang also mindestens eine knappe Periodenlänge beansprucht.
Bei vielen Anwendungen stellt dies kein Problem dar, weil die Ausschaltvorgänge
ohnehin nicht besonders schnell erfolgen müssen.
Die erfindungsgemäßen Schaltungen können jedoch weiter verbessert werden,
indem der bereits beschriebenen Parallelschaltung ein weiterer Schaltungsast hinzugefügt
wird, der eine Reihenschaltung aus einer zweiten Diode und einem dritten
Mikrorelaisschalter enthält. Dabei liegen die erste und die zweite Diode antiparallel
zueinander. Deswegen kann die Schaltung nach dem Empfang des
Schaltsignals zunächst einen Schaltvorgang in einem eine momentan sperrende
Diode aufweisenden Schaltungsast in Gang setzen und dann bei umgekehrter
Polarität den Mikrorelaisschalter in dem Schaltungsast mit der anderen der beiden
Dioden schalten lassen. Der erste Mikrorelaisschalter kann dabei zu jedem Zeitpunkt
geschaltet werden, zu dem durch eine der beiden Dioden infolge der Polarität
und des Schaltungszustands des zweiten und des dritten Mikrorelaisschalters
Strom fließen kann (einschließlich der Strom- und Spannungsnullstellen). Der erste
Mikrorelaisschalter kann also insbesondere beim Ausschaltern zuerst ausgeschaltet
werden bzw. in derselben Periode, in der der erste der beiden diodenseriellen
Mikrorelaisschalter ausgeschaltet wird. Umgekehrt kann beim Einschalten
der erste Mikrorelaisschalter als allerletzter eingeschaltet werden oder beispielsweise
in derselben Halbperiode wie der zuletzt eingeschaltete der beiden
diodenseriellen Mikrorelaisschalter.
Jedenfalls können durch die beschriebenen verbesserten Ausführungsformen der
erfindungsgemäßen Schaltungen die gesamten Schaltvorgänge selbst bei ungünstigem
Zeitpunkt des Schaltsignals je nach Geschwindigkeit der Arbeitsweise der
Schaltung in etwas mehr als einer Halbperiode abgeschlossen werden.
Die erfindungsgemäßen Schaltungen können die Strom- bzw. Spannungserfassung
in den verschiedenen bevorzugten Varianten durchführen. Der einfachste
und wegen dieser Einfachheit auch bevorzugte Fall ist eine Erfassung nur der Polarität,
wobei ggfs. eine Erfassungsschwelle eingeführt werden kann, damit nicht
am Ende einer Halbperiode noch eine Polarität festgestellt wird, die jedoch für den
für die einzelnen Schaltvorgänge erforderlichen Zeitumfang gar nicht mehr anhält.
Jedenfalls wird bei dieser Ausführungsform auf eine echte Amplituden- oder Phasenerfassung
verzichtet und nur die minimal notwendige Information zur Auswahl
der geeigneten Schaltungsäste erfaßt.
Bei einer anderen bevorzugten Möglichkeit werden hingegen die Amplitude oder
die Phase von Strom oder Spannung erfaßt und dahingehend genutzt, daß die
strom- oder spannungsbelasteten Ein- bzw. Ausschaltvorgänge möglichst in der
Nähe der Nullstellen durchgeführt werden. Bei den Ein- und Ausschaltvorgänge
können nämlich die Mikrorelaisschalter infolge der nicht verschwindenden Durchlaßspannung
der Dioden immer noch geringfügig belastet werden. Einzelschaltvorgänge
in der Nähe der Nullstellen können diese Belastung weiter verringern.
Darüber hinaus könnten die einzelnen Schaltvorgänge in der Nähe ein- und derselben
Nullstelle ablaufen, so daß zwischen den einzelnen Schaltvorgängen keine
hohen Strom- oder Spannungswerte mehr auftreten. Dies kann insbesondere
dann von Interesse sein, wenn die Belastung der Dioden mit den in der Anwendung
auftretenden Strom- oder Spannungswerten problematisch ist. Die Dioden
müssen dann nämlich den vollständigen Strom bzw. die vollständige Spannung
nur in der Umgebung der Nullstellen tragen. In diesem Zusammenhang kann natürlich
auch vorgesehen sein, die Dioden im leitenden Normalbetrieb durch
Schutzwiderstände vor zu großen Stromwerten zu schützen, so daß dann durch
die Spannungsabfälle an diesen Schutzwiderständen die Schaltvorgänge für die
Mikrorelaisschalter in den parallelen Ästen stärker belastet werden. Dabei kann es
von besonderem Interesse sein, die Schaltvorgänge in die Bereiche kleiner Amplituden
zu legen.
Zur Verbesserung der Strom- oder Spannungsfestigkeit der erfindungsgemäßen
Schaltungen kann ferner vorgesehen sein, die in dieser Anmeldung mit dem Begriff
"Mikrorelaisschalter" bezeichneten Schalter nicht aus einem einzigen Mikrorelais
aufzubauen sondern aus einer Reihenschaltung oder Parallelschaltung mehrerer
Mikrorelais. Gleichermaßen können die bislang einfach als "Dioden" bezeichneten
Bauteile tatsächlich einer Parallel- oder Reihenschaltung einer Mehrzahl von
Dioden entsprechen, um die Stromtragfähigkeit und/oder Spannungsfestigkeit zu
verbessern.
Eingangs wurde bereits ausgeführt, daß Mikrorelais häufig große technologische
Parallelen zu klassischen Halbleiterbauelementen aufweisen und insbesondere
häufig zumindest teilweise aus Halbleitermaterialien, vorzugsweise Silizium, bestehen.
Daher können die Dioden in entsprechende Teile der Mikrorelaisschalter
integriert sein, also etwa auf demselben Chip aufgebracht sein wie eine der erwähnten
Reihen- oder Parallelschaltungen von mehreren einzelnen Mikrorelais.
Sie können auch in ein Bauteil eines einzelnen Mikrorelais integriert sein. Insbesondere
können die Reihen- oder Parallelschaltungen der Mikrorelais und der
Dioden auch miteinander verschränkt sein, so daß es sich tatsächlich um Reihen-
bzw. Parallelschaltungen jeweiliger Sätze aus Dioden und Mikrorelais handelt.
Außerdem kann die erwähnte Meßeinrichtung in integrierter Weise ausgeführt
sein.
Schließlich ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Schaltung mehrfach zu
verschalten, wobei Parallelschaltungen und Reihenschaltungen der erfindungsgemäßen
Schaltung von Vorteil sind. Bei Parallelschaltungen von Mikrorelais stellt
die Zeitgleichheit der Ein- und Ausschaltvorgänge nämlich ein grundsätzliches
Problem dar. Wenn nur eines der Mikrorelais etwas zeitversetzt öffnet oder
schließt, wird es mit einem überproportionalen Anteil der Strom- oder Spannungswerte
belastet. Wenn jedoch die erfindungsgemäße Schaltung mehrfach parallel
oder seriell verschaltet wird, so kommt es auf die präzise Zeitgleichheit nicht mehr
wesentlich an. Die Erfindung sorgt dann nämlich dafür, daß die einzelnen Mikrorelais
besser geschützt sind.
Wenn es bei einem bestimmten Anwendungsfall nicht tolerabel ist, daß mit den
erfindungsgemäßen Schaltungen nur mit einer bestimmten Zeitverzögerung auf
ein Ausschaltsignal reagiert werden kann, etwa weil ein sehr großer Fehlerstrom
oder Kurzschlußstrom auftritt, der sofort unterbrochen werden muß, so kann eine
erfindungsgemäße Schaltung auch mit einer zusätzlichen Sicherung kombiniert
sein, die in solchen Fällen auslöst. Für weniger kritische Ausschaltvorgänge kann
dann die erfindungsgemäße Schaltung verwendet werden, so wie auch konventionell
beispielsweise Lastschalter mit Kurzschlußsicherungen kombiniert werden.
Die Sicherung kann in vorteilhafter Weise auch durch die in der erfindungsgemäßen
Schaltung ohnehin vorgesehene Meßeinrichtung angesteuert werden.
Im folgenden werden verschiedene Ausführungsbeispiele erläutert, um die Erfindung
konkreter zu illustrieren. Dabei offenbarte Merkmale können auch in anderen
als den dargestellten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Es wird darauf
hingewiesen, daß die vorstehende und die nachfolgende Gesamtoffenbarung der
Anmeldung auch im Hinblick auf entsprechende Arbeitsverfahren zu verstehen ist.
Im einzelnen zeigt:
Die Figuren 1 und 2 zeigen eine schematische Darstellung der beiden erläuterten
Varianten der Erfindung mit drei bzw. zwei parallelen Ästen. 1 bezeichnet dabei
den ersten Mikrorelaisschalter, 2 den zweiten Mikrorelaisschalter und 3 den dritten
Mikrorelaisschalter. 10 bezeichnet die erste Diode, 9 die zweiten Diode. Mit 5 ist
die Meßeinrichtung bezeichnet, die hier auch die Steuerung für die Mikrorelaisschalter
1-3 enthält, wie durch die gestrichelten Schaltleitungen 6, 7 und 8 angedeutet.
Der mit I bezeichnete Pfeil deutet die Stromrichtung zu einem bestimmten
Zeitpunkt an.
Wenn man sich nun vorstellt, daß die Mikrorelaisschalter 1, 2 und 3 alle geschlossen
sind und der eingezeichnete Strom I fließt, und sich weiterhin vorstellt, daß,
wie mit der Signalleitung 13 angedeutet, ein Ausschaltsignal die in der Meßeinrichtung
5 integrierte Steuerung erreicht, so wird deutlich, daß in beiden Varianten
(Figur 1 und Figur 2) der erste Mikrorelaisschalter 1 geöffnet werden kann. Der
Strom I kann weiter durch die in Durchlaßrichtung gepolte erste Diode 10 und den
zweiten Mikrorelaisschalter 2 fließen, so daß der erste Mikrorelaisschalter 1, von
der Durchlaßspannung der ersten Diode abgesehen, unbelastet geöffnet wird.
Nach Polaritätswechsel des Stroms I kann dann der zweite Mikrorelaisschalter 2
geöffnet werden, was wegen der dann sperrenden Polung der ersten Diode 10
ebenfalls praktisch lastfrei erfolgt. Denn die erste Diode hat bei Sperrpolung einen
so hohen Widerstand, daß sie so gut wie keinen Strom leitet und praktisch die gesamte
an der Schaltung anliegende Spannung an der ersten Diode 10 abfällt. Bei
der Variante in Figur 1 ist dazu allerdings Voraussetzung, daß der dritte Mikrorelaisschalter
3 schon geöffnet ist. Um auch diesen praktisch unbelastet öffnen zu
können, wird er vorzugsweise in derselben Halbperiode wie der erste Mikrorelaisschalter
1 geöffnet, d.h. am einfachsten praktisch gleichzeitig. Dieser Öffnungsvorgang
entfällt bei der zweiten Variante aus Figur 2. Diese hat allerdings den
Nachteil, daß bei einer zu der dargestellten Stromrichtung umgekehrten Polung
der erste Mikrorelaisschalter 1 nicht lastfrei geöffnet werden kann, sondern zunächst
ein Polaritätswechsel abgewartet werden muß. In diesem Fall benötigt die
zweite Variante aus Figur 2 also nicht nur die dem Ausschaltsignal auf der Leitung
13 zeitlich folgende Halbperiode, sondern auch noch einen Teil der übernächsten
Halbperiode.
Um abhängig von der Strompolarität entscheiden zu können, ob bei der ersten
Variante zeitgleich mit dem ersten Mikrorelaisschalter 1 der zweite 2 oder der dritte
3 geöffnet wird und dann der dritte 3 bzw. der zweite 2 nach einem Polaritätswechsel
geöffnet wird, oder um bei der zweiten Variante entscheiden zu können,
ob der erste Mikrorelaisschalter 1 sofort oder erst nach einem Polaritätswechsel
geöffnet werden kann und der zweite Mikrorelaisschalter 2 in der nächsten oder
der übernächsten Halbperiode geöffnet werden kann, benötigt die in der Schaltung
5 enthaltene Steuerung also eine Information über die momentane Polarität, die
bei diesen beiden Ausführungsbeispielen über eine sich auf eine Vorzeichenerfassung
begrenzende, in den Figuren mit 4 angedeutete Stromerfassung erfolgt.
Figur 3 zeigt demgegenüber eine ansonsten dem zweiten Ausführungsbeispiel aus
Figur 2 entsprechende verbesserte dritte Variante, bei der die Meßeinrichtung 5
zusätzlich über die Leitungen 11 und 12 die Polarität der Spannung an der Parallelschaltung
aus den beiden Mikrorelaisschaltern 1 und 2 und der ersten Diode 10
abgreift. Eine ähnliche Ergänzung läßt sich leicht auch für das erste Ausführungsbeispiel
aus Figur 1 vorstellen.
Bei diesem dritten Ausführungsbeispiel kann damit die Polarität der Spannung an
der Parallelschaltung auch bei geöffneten Mikrorelaisschaltern 1 und 2 bestimmt
werden.
Mit diesem dritten Ausführungsbeispiel läßt sich also auch ein verbesserter Einschaltvorgang
realisieren. Dazu stellt man sich vor, daß in einer Situation, in der
die mit U bezeichnete Spannungspolarität anliegt, die der Durchlaßrichtung der
ersten Diode 10 entspricht, über die Leitung 13 ein Einschaltsignal in die Steuerung
in der Schaltung 5 eingegeben wird. Daraufhin stellt die Steuerung mithilfe
der Meßeinrichtung und der Leitungen 11 und 12 fest, daß die erste Diode 10 in
Durchlaßrichtung gepolt ist und wartet den nächsten Polaritätswechsel ab. Dann
schließt sie den zweiten Mikrorelaisschalter 2, was infolge der Isolation durch die
erste Diode 10 praktisch unbelastet erfolgt. Nach einem weiteren Polaritätswechsel
kann auch der erste Mikrorelaisschalter 1 unbelastet eingeschaltet werden,
weil er dann von dem parallelen Schaltungsast überbrückt wird. Es ist klar, daß bei
einer dreiästigen Variante wie in Figur 1 (jedoch mit Spannungsmessung) bei der
in Figur 3 dargestellten Polarität sofort der dritte Mikrorelaisschalter 3 eingeschaltet
werden könnte, und nach dem nächsten Polaritätswechsel dann die beiden
verbleibenden Mikrorelaisschalter 1 und 2. Im übrigen gelten die Erläuterungen zu
den Ausschaltvorgängen bei den Beispielen aus den Figuren 1 und 2 sinngemäß.
Wenn man nur Einschaltvorgänge betrachtet oder der Spannungsabfall an der
Parallelschaltung auch im leitenden Zustand für eine Erfassung ausreicht, ist hier
die Strompolaritätserfassung 4 überflüssig, weil sich aus der Spannungspolarität
im leitenden Zustand der Schaltung auch die Strompolarität ergibt.
Von besonderem Interesse sind die erfindungsgemäßen Einschaltvorgänge dann,
wenn die von dem betroffenen Stromkreis versorgte Einrichtung beim Einschalten
unerwünscht hohe Anlaufströme zeigt. Dies betrifft vor allem technische Geräte mit
kerndurchsetzten Spulen, etwa Transformatoren, die bis zur Kernsättigung eine
relativ niedrige Impedanz aufweisen. Durch den erfindungsgemäßen Einschaltvorgang
steigt der Strom mit dem Anlaufen der betreffenden Halbwelle, wenn die zu
dem eingeschalteten Mikrorelaisschalter in Reihe liegende Diode leitfähig wird,
sanft an. Während des physikalischen Einschaltens können wegen der Sperrwirkung
der Diode praktisch keine Anlaufströme fließen.
Figur 4 zeigt eine Variante zu Figur 1 mit einem vierten Ausführungsbeispiel. Dort
sind die Mikrorelaisschalter 1, 2 und 3 jeweils realisiert durch Parallelschaltungen
einzelner Mikrorelais, die mit 1', 2' und 3' bezeichnet sind. Da durch die erfindungsgemäße
Schaltung die effektiv schaltbaren Ströme (mithilfe der Dioden 9
und 10) stark erhöht sind, ist es sinnvoll, auch die Stromtragfähigkeit im leitenden
Zustand zu erhöhen. Dies kann in einfacher Weise durch die dargestellten Parallelschaltungen
1', 2', 3' geschehen. Für die Stromtragfähigkeit im leitenden Zustand
kommt es nämlich nicht auf die zuvor bereits erwähnte zeitliche Abstimmung
zwischen den Schaltvorgängen an. Die Parallelschaltungen sind im übrigen auf
einem gemeinsamen Siliziumchip 11 integriert. Die folgenden Ausführungsbeispiele
zeigen, daß dabei auch die Dioden 9 und 10 berücksichtigt sein können. Die
Meßeinrichtung 5 mit ihren Meßleitungen ist in Figur 4 weggelassen, so daß Figur
4 nur einen Ausschnitt zu den vorherigen Figuren 1-4 darstellt.
Figur 5 zeigt einen Mikrorelaisschalter 2" als konkrete Ausführungsform für (beispielhaft)
den zweiten Mikrorelaisschalter aus den Figuren 1-3. Dieser Mikrorelaisschalter
2" ist auf einem Siliziumchip 11" aufgebaut, der eine erste Diode 10" enthält.
Diese Diode 10" ist eine an sich konventionelle, durch Dotierstoffdiffusion in
den Siliziumwafer 11" und nachfolgende Kontaktierung hergestellte Diode, deren
P-Kontakt 14 mit dem festen Kontaktstück 15 des Mikrorelaisschalter 2" verbunden
ist.
Dem festen Kontaktstück 15 liegt ein bewegbares Kontaktstück 16 gegenüber, zu
dem eine vertikal (bezüglich der Lage in Figur 5) elastisch bewegbare Federzunge
gehört, die durch einen elektrostatischen Kondensator 17 betätigt werden kann,
um die Kontaktstücke 15 und 16 in und außer Kontakt miteinander zu bringen.
Die technologischen Einzelheiten des dargestellten Mikrorelaisschalters 2" sind
abgesehen von der Kombination mit der Diode konventionell und werden insoweit
nicht im Detail erläutert. Es könnte sich hierbei übrigens auch um eine Parallelschaltung
in der Art des Mikrorelaisschalter 2' aus Figur 4 handeln, wobei die einzelnen
Mikrorelais in zu der Zeichenebene orthogonaler Richtung gestaffelt sind.
Figur 6 zeigt eine weitere technologische Variante zu einem Mikrorelaisschalter,
der hier mit 2''' bezeichnet ist. In diesem Fall ist die Blickrichtung der Figur senkrecht
zum nicht näher dargestellten Wafer ausgerichtet, auf dem die mit 18 bezeichnete
Basis fest aufgebracht ist. An zwei schmalen langen elastisch verformbaren
Trägern 19 ist ein bewegbares Kontaktstück 20 gehalten, das durch einen
elektrostatischen Kondensator 21 mit einer verzahnt kammartigen Struktur im wesentlichen
horizontal (in bezug auf Figur 6) bewegbar ist. Diese horizontale Beweglichkeit
ergibt sich aus der im Vergleich zur vertikalen (bezüglich Figur 6) Elastizität
erheblich höheren Querelastizität der schmalen Träger 19.
Das bewegbare Kontaktstück 20 überbrückt damit zwei feste Kontaktstücke 22
und 23 auf der rechten Seite der Figur 6. Dem festen Kontaktstück 23 ist wiederum
eine Diode 10''' nachgeschaltet, die im übrigen der Diode 10" aus Figur 5 entspricht,
jedoch in Figur 6 in um 90° verdrehter Perspektive dargestellt ist.
Zu den Einzelheiten der in Figur 6 illustrierten Ausführungsform des Mikrorelais 2"'
wird verwiesen auf die europäische Parallelanmeldung 018110322.6 derselben
Anmelderin.
Figur 7 zeigt eine letzte Ausführungsvariante für das Mikrorelais, die hier mit 2""
bezeichnet ist. Zu dieser Ausführungsform wird auf die deutsche Patentanmeldung
100 40 867.2 vom 21.08.2000 verwiesen, die die technischen Einzelheiten des
Mikrorelais 2"" offenbart. Hier ist wiederum eine Diode 10"" hinzugefügt, die technisch
der Diode 10" aus Figur 5 und der Diode 10''' aus Figur 6 entspricht.
Der Mikrorelaisschalter 2"" zeichnet sich durch ein an seinen beiden äußersten
Enden festgelegtes flexibles bewegliches Kontaktstück 24 aus, das in seiner unteren
Lage gestrichelt und in seiner oberen Lage (ausgeschaltet) durchgezogen
dargestellt ist. Es trägt in seinem linken Bereich eine elektrisch leitfähige Schicht
25, die mit der Diode 10"" verbunden ist. Die leitfähige Schicht kann mit einem
Kontakt 26 in Verbindung gebracht werden, wozu das bewegliche Kontaktstück 24
von einer über einen bezüglich Figur 7 vertikal beweglichen Aktivierungsmechanismus
27 mit einem elektrostatischen Kondensator 28 betätigt wird. Die obere
Lage des bewegbaren Kontaktstücks 24 ist aus sich selbst heraus stabil, während
die untere Lage nur durch den Aktivierungsmechanismus 27 aufrecht erhalten
werden kann.
Der Aktivierungsmechanismus 27 weist im wesentlichen einen sich vertikal erstreckenden,
in einem Siliziumfachwerkmuster aufgebauten und spitz zulaufenden
Dorn auf, der substratparallel beweglich ist (in Figur 7 vertikal, Blickrichtung also
substratorthogonal). Dazu ist er an einer über dem elektrostatischen Kondensator
schematisch angedeuteten elastischen Struktur aufgehängt. Der elektrostatische
Kondensator hat eine kammartig verzahnte Struktur. Das Mikrorelais 2"" aus Figur
7 zeichnet sich wie das vorherige Mikrorelais 2''' aus Figur 6 durch einen relativ
großen Hub zwischen offenem und geschlossenem Zustand und damit relativ große
Spannungsfestigkeit in geöffnetem Zustand aus. Ferner sind die Kontaktkräfte
im geschlossenen Zustand günstig. Zu Einzelheiten wird auf die in bezug genommene
Anmeldung verwiesen.
- 1, 1', 2, 2', 2'', 2''', 2''', 3, 3'
- Mikrorelaisschalter
- 4
- Strompolaritätserfassung
- 5
- Meßeinrichtung mit integrierter Steuerung
- 6, 7, 8
- Ansteuerleitungen für Mikrorelaisschalter
- 9
- zweite Diode
- 10
- erste Diode
- 11
- Siliziumchip mit drei Parallelschaltungen von Mikrorelais
- 12
- Spannungspolaritätserfassung
- 13
- Signalleitung für Schaltsignal
- 14
- Kontakt (zwischen Diode und festem Kontaktstück)
- 15
- festes Kontaktstück
- 16
- bewegliches Kontaktstück
- 17
- elektrostatischer Antriebskondensator
- 18
- feste Basis für bewegliches Kontaktstück
- 19
- elastische Träger
- 20
- bewegliches Kontaktstück
- 21
- elektrostatischer Antriebskondensator
- 22, 23
- feste Kontaktstücke
- 24
- bewegliches Kontaktstück (flexibel biegsam)
- 25
- leitfähige Schicht darauf
- 26
- festes Kontaktstück
- 27
- Aktivierungsmechanismus
- 28
- elektrostatischer Antriebskondensator
Claims (17)
- Wechselstromschaltung mit
einem ersten Mikrorelaisschalter (1, 1'),
einem zu dem ersten Mikrorelaisschalter (1, 1') parallel und zu einer ersten Diode (10) in Reihe liegenden zweiten Mikrorelaisschalter (2-2""),
einer zumindest die Polarität des Stroms (I) durch die Parallelschaltung aus dem ersten Mikrorelaisschalter (1, 1') einerseits und der Reihenschaltung aus dem zweiten Mikrorelaisschalter (2-2"") und der ersten Diode (10) andererseits erfassenden Meßeinrichtung (5),
welche Schaltung dazu ausgelegt ist, bei einem Ausschaltvorgang:ein Ausschaltsignal (13) zu empfangen,daraufhin die Polarität des Stroms (I) zu erfassen,bei einer der Durchlaßrichtung der ersten Diode (10) entsprechenden Strompolarität den ersten Mikrorelaisschalter (1, 1') zu öffnenund dann bei einer der Sperrichtung der ersten Diode (10) entsprechenden Strompolarität den zweiten Mikrorelaisschalter (2-2"") zu öffnen. - Wechselstromschaltung nach Anspruch 1
mit einer zu dem ersten Mikrorelaisschalter (1, 1') einerseits sowie zu der Reihenschaltung aus dem zweiten Mikrorelaisschalter (2-2"") und der ersten Diode (10) andererseits parallel liegenden Reihenschaltung aus einer zweiten Diode (9), die in umgekehrtem Richtungssinn wie die erste Diode (10) geschaltet ist, und einem dritten Mikrorelaisschalter (3, 3'),
wobei die Schaltung dazu ausgelegt ist:nach Empfang des Ausschaltsignals (13) den zu einer momentan sperrenden der Dioden (9, 10) in Reihe liegenden Mikrorelaisschalter (2-2"", 3, 3') zu öffnen,bei umgekehrter Strompolarität den zu der dann sperrenden anderen Diode (10, 9) in Reihe liegenden Mikrorelaisschalter (3, 3', 2-2"") zu öffnenund dabei bei Stromfluß durch eine der Dioden (9, 10) den ersten Mikrorelaisschalter (1, 1') zu öffnen. - Wechselstromschaltung, auch nach Anspruch 1 oder 2, mit
einem ersten Mikrorelaisschalter (1, 1'),
einem zu dem ersten Mikrorelaisschalter (1, 1') parallel und zu einer ersten Diode (10) in Reihe liegenden zweiten Mikrorelaisschalter (2-2""),
einer zumindest die Polarität der an der Parallelschaltung aus dem ersten Mikrorelaisschalter (1, 1') einerseits und der Reihenschaltung aus dem zweiten Mikrorelaisschalter (2-2"") und der ersten Diode (10) andererseits anliegenden Spannung erfassenden Meßeinrichtung (5),
welche Schaltung dazu ausgelegt ist, bei einem Einschaltvorgang:ein Einschaltsignal (13) zu empfangen,daraufhin die Polarität der Spannung (U) zu erfassen,bei einer der Sperrichtung der ersten Diode (10) entsprechenden Spannungspolarität den zweiten Mikrorelaisschalter (2-2"") zu schließenund dann bei einer der Durchlaßrichtung der ersten Diode (10) entsprechenden Spannungspolarität den ersten Mikrorelaisschalter (1, 1') zu schließen. - Wechselstromschaltung nach Anspruch 3
mit einer zu dem ersten Mikrorelaisschalter (1, 1') einerseits sowie zu der Reihenschaltung aus dem zweiten Mikrorelaisschalter (2-2"") und der ersten Diode (10) andererseits parallel liegenden Reihenschaltung aus einer zweiten Diode (9), die in umgekehrtem Richtungssinn wie die erste Diode (10) geschaltet ist, und einem dritten Mikrorelaisschalter (3, 3'),
wobei die Schaltung dazu ausgelegt ist:nach Empfang des Einschaltsignals (13) den zu der momentan sperrenden Diode (9, 10) in Reihe liegenden Mikrorelaisschalter (2-2"", 3, 3') zu schließen,bei umgekehrter Spannungspolarität den zu der dann sperrenden anderen Diode (10, 9) in Reihe liegenden Mikrorelaisschalter (3, 3', 2-2"") zu schließenund dabei bei Stromfluß durch eine der Dioden (9, 10) den ersten Mikrorelaisschalter (1, 1') zu schließen. - Wechselstromschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Meßeinrichtung (5) dazu ausgelegt ist, nur die Polarität zu erfassen.
- Wechselstromschaltung nach einem der Ansprüche 1 - 4, die dazu ausgelegt ist, strom- oder spannungsbelastete Ein- oder Ausschaltvorgänge der Mikrorelaisschalter (1, 1', 2-2"", 3, 3') durch Erfassung der Amplitude oder der Phase des Stroms (I) oder der Spannung (U) der Meßeinrichtung (5) in der Nähe der Nullstellen durchzuführen.
- Wechselstromschaltung nach Anspruch 1, auch in Verbindung mit einem weiteren der vorstehenden Ansprüche, bei der die Meßeinrichtung (5) dazu ausgelegt ist, den Strom (I) durch die Parallelschaltung über die an der Parallelschaltung anliegende Spannung (U) zu erfassen.
- Wechselstromschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest einer der Mikrorelaisschalter (1, 1', 2-2"", 3, 3') eine Parallelschaltung aus einzelnen Mikrorelais aufweist.
- Wechselstromschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest einer der Mikrorelaisschalter (1, 1', 2-2"", 3, 3') eine Reihenschaltung aus einzelnen Mikrorelais aufweist.
- Wechselstromschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest eine der Dioden (9, 10) eine Parallelschaltung aus einzelnen Dioden aufweist.
- Wechselstromschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest eine der Dioden (9, 10) eine Reihenschaltung aus einzelnen Dioden aufweist.
- Wechselstromschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der zumindest eine der Dioden (9, 10) mit zumindest einem Teil des in Reihe liegenden Mikrorelaisschalters (2-2"", 3, 3') integriert ist.
- Wechselstromschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei der die Meßeinrichtung (5) mit den Mikrorelaisschaltern (1, 1', 2-2"", 3, 3') integriert ist.
- Wechselstromschaltung, die eine parallelgeschaltete Mehrzahl von Wechselstromschaltungen aufweist, die jeweils einem der vorstehenden Ansprüche entsprechen.
- Wechselstromschaltung, die eine in Reihe geschaltete Mehrzahl von Wechselstromschaltungen aufweist, die jeweils einem der vorstehenden Ansprüche entsprechen.
- Wechselstromschaltung mit einer Wechselstromschaltung nach Anspruch 1, auch in Verbindung mit einem weiteren der vorstehenden Ansprüche, und einer zusätzlichen Sicherungseinrichtung zum Schutz vor sehr großen Überströmen.
- Wechselstromschaltung nach Anspruch 16, bei der die Meßeinrichtung auch zur Ansteuerung der Sicherungseinrichtung dient.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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EP01810423A EP1255268A1 (de) | 2001-04-30 | 2001-04-30 | Mikrorelaisschaltung zum Ausschalten oder Einschalten von Wechselströmen |
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EP01810423A EP1255268A1 (de) | 2001-04-30 | 2001-04-30 | Mikrorelaisschaltung zum Ausschalten oder Einschalten von Wechselströmen |
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EP1255268A1 true EP1255268A1 (de) | 2002-11-06 |
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ID=8183884
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EP01810423A Withdrawn EP1255268A1 (de) | 2001-04-30 | 2001-04-30 | Mikrorelaisschaltung zum Ausschalten oder Einschalten von Wechselströmen |
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EP (1) | EP1255268A1 (de) |
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