DE1093460B

DE1093460B - Transistorsteuersatz fuer die Anschnittssteuerung von Entladungsgefaessen oder wie Stromtore arbeitenden Halbleitern

Info

Publication number: DE1093460B
Application number: DES58615A
Authority: DE
Inventors: Dr Phil Bernhard Neumann; Dipl-Ing Rudolf Weppler
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1958-06-13
Filing date: 1958-06-13
Publication date: 1960-11-24

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist ein Transistorsteuersatz für die Anschnittssteuerung von Entladungsgefäßen oder wie Stromtore arbeitenden Halbleitern, z. B. überkritisch rückgekoppelten Schalttransistoren, die eine Last aus einem Wechselstromnetz speisen.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Transistorsteuersatz der vorgenannten Art zu schaffen, der auf einfache Weise nicht nur eine Steuerung oder Regelung des Laststroms erlaubt, sondern auch eine Begrenzung des Laststromes auf einen vorgeschriebenen Wert ermöglicht und dabei praktisch trägheitslos arbeitet.

Hierzu unterscheidet sich der Gegenstand nach der Erfindung vom Bekannten dadurch, daß die Eingangsgröße für den Steuersatz zur stetigen Steuerung eines ersten Transistors dient, dessen schaltbarer Emitter-Kollektor-Kreis eine Gleichspannungsquelle in Reihe mit einem Widerstand enthält, an dem der Kollektorstrom einen Spannungsabfall hervorruft, der zusammen mit einer festen Gegenspannung einer Wechselspannung überlagert ist, die nach dem Prinzip der Vertikalsteuerung eine Schalttransistorendstufe zur Erzeugung der Steuerimpulse beeinflußt, und daß zum Schalten des Emitter-Kollektor-Kreises des ersten Transistors ein normalerweise durchlässiger zweiter Transistor in diesem Stromkreis angeordnet und so in Schaltabhängigkeit vom Laststrom gebracht ist, daß er bei Überschreiten eines bestimmten einstellbaren Grenzwertes des Laststromes schlagartig den Stromkreis sperrt.

Die beiden Transistoren können mit je einem Vortransistor in Kaskade geschaltet sein. Die Endstufe kann in Mittelpunktschaltung aufgebaut sein, wobei die Kellektorstromkreise der Schalttransistören über je eine Wicklung eines Ausgangstransformators geführt sind.

Die Eingangsgröße des in Steuer- oder Regelanlagen verwendbaren Steuersatzes kann von einem insbesondere als Regler wirkenden Transistorverstärker geliefert werden.

Die Einrichtung nach der Erfindung eignet sich für gitter- und zündstiftgesteuerte Entladungsgefäße sowie für Halbleiterschalter mit Stromtorverhalten. Solche Halbleiterschalter bestehen z. B. nach einem bereits an anderer Stelle gemachten Vorschlag aus einem oder mehreren Schalttransistoren, die über einen sättigungsfreien Stromwandler überkritisch rückgekoppelt sind, so daß der im Verlauf einer Halbwelle geöffnete Transistor für den Rest der Halbwelle geöffnet bleibt.

Nähere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung schematisch dargestellt ist.

In Fig. 1 ist ein Regler 1 vorgesehen. An den

Transistorsteuersatz für die Anschnitts-

steuerung von Entladungsgefäßen

oder wie Stromtore arbeitenden

Halbleitern

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. p'hil. Bernhard Neumann

und Dipl.-Ing. Rudolf Weppler, Nürnberg,

sind als Erfinder genannt worden

Klemmen 2, 3 wird der Sollwert, an den Klemmen 4,5 der Istwert zugeführt. Zum Schutz des Reglers kann die Regelabweichung in bekannter Weise durch ein Schwellwertglied 6 aus zwei antiparallel geschalteten Ventilen begrenzt werden. Der Regler liefert die Eingangsgröße für den Steuersatz, die mit U₁ bezeichnet ist.

Der Steuersatz selbst enthält die beiden Transistoren 9 und 11, die mit je einem Vortransistor 7 bzw. 12 mit Emitterwiderständen 8 bzw. 13 in Kaskade geschaltet sind. Die beiden Transistoren liegen in Reihe mit einem gemeinsamen Arbeitswiderstand 10 an einer Gleichspannungsquelle U. Der Spannungsabfall am Widerstand 10 ist mit U₂ bezeichnet und wird mit einer festen Gegenspannung Uq₁ einer Wechselspannung überlagert, die aus einem Transformator 21 mit Mittelanzapfung entnommen wird.

Zur Strombegrenzung kann der Laststrom durch einen Wandler 14 abgebildet und mittels eines Gleichrichtersatzes und gegebenenfalls einer Glättungsdrossel 16 in eine Gleichspannung umgeformt werden, die an ein Potentiometer 17 gelegt wird. Mittels des Abgriffes dieses Potentiometers kann der Grenzwert des Laststromes bestimmt werden. Die entsprechende Teilspannung liegt in Reihe mit einer Gegenspannung U₀₂ im Steuerkreis des Transistor 12. Solange der Laststrom unterhalb des eingestellten Grenzwertes liegt, hält die Gegenspannung Uq₂ den Transistor 12 und damit auch den Transistor 11 geöffnet. Dadurch liegt an der Reihenschaltung des Transistors 9 und des Widerstandes 10 praktisch die volle Spannung U,

009 649/329

so daß die Spannung U₂ der Eingangsgröße U₁ proportional ist.

Sobald der Laststrom den Grenzwert überschreitet, wird der Transistor 12 und damit der Transistor 11 gesperrt, so daß praktisch der Kollektorstromkreis des Transistors 9 unterbrochen wird und die Spannung U₂ verschwindet.

Die der Wechselspannung überlagerte Gleichspannung steuert über die Basiswiderstände 22 und 23 eine Schalttransistorendstufe mit den Transistoren 24 und 25, die einen gemeinsamen Emitterwiderstand 26 aufweisen. Mit den Transistoren sind Ventile 35 und 36 in Reihe geschaltet, um einen Rückstrom durch den Transistor zu verhindern. Ferner sind zum Schutz der Transistoren Ableitventile 37 und 38 vorgesehen. Im Kollektorstromkreis der beiden Transistoren, die aus einem Netztransformator 27 gespeist werden, liegt je eine Wicklung 28, 29 eines Transformators 30. An die Sekundärwicklung 31 dieses Transformators kann ein Gleichrichtersatz 32 angeschlossen sein, so daß an den Ausgangsklemmen 33, 34 eine Spannung U_A entsteht, die aus Teilen einer gleichgerichteten Sinusspannung besteht. Der Zündwinkel dieser Steuerspannung ist von der Größe der überlagerten Gleichspannung U₂ und damit von der Eingangsgröße U₁ abhängig.

Dies sei im folgenden an Hand der Fig. 2 erläutert, wo im oberen Teil die Ausgangsspannung U^ und im unteren Teil die Steuerspannung für die Transistoren 24 und 25 dargestellt ist. Sie besteht aus der Wechselspannung CZ₅, 7·, deren Niveau mit Bezug auf die Öffnungscharakteristik der Endstufentransistoren von der Gegenschaltung der festen Spannung Uq₁ und der veränderlichen Spannung U₂ bestimmt wird. Je nach der Größe der Spannung U₂ wird ein kleinerer oder größerer Teil der Netzspannungshalbwelle in der Ausgangsspannung U^ erscheinen. Es handelt sich hier um das bekannte Prinzip der Vertikal steuerung.

Bei der Verwendung des Transistorsteuersatzes in Regelanlagen kann es zur Vermeidung von Pendelungen infolge der Strombegrenzung zweckmäßig sein, im Steuerkreis für die Strombegrenzung ein RC-Glied 18, 19 anzuordnen, dessen Widerstand mit einem Ventil 20 überbrückt ist. Wenn der Laststrom den Grenzwert überschreitet, wird der Kondensator 19 schlagartig aufgeladen und damit eine sofortige Strombegrenzung erreicht. Hierauf entlädt sich der Kondensator jedoch mit der Zeitkonstante des RC-Kreises, so daß auf einfache Weise Pendelungen verhindert werden.

Der Steuersatz nach der Erfindung ist wegen seines einfachen und robusten Aufbaues ganz allgemein anwendbar. Besonders geeignet ist er für die Ankerstromregelung von Gleichstrommaschinen oder für ähnliche Regelaufgaben mit Grenzwertvorgabe.

Claims

Patentansprüche:

1. Transistorsteuersatz für die Anschnittssteuerung von Entladungsgefäßen oder wie Stromtore arbeitenden Halbleitern, z. B. überkritisch rückgekoppelten Schalttransistoren, die eine Last aus einem Wechselstromnetz speisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgröße (CZ₁) für den Steuersatz zur stetigen Steuerung eines ersten Transistors (9) dient, dessen schaltbarer Emitter-Kollektor-Kreis eine Gleichspannungsquelle (U) in Reihe mit einem Widerstand (10) enthält, an dem der Kollektorstrom einen Spannungsabfall (U₂) hervorruft, der zusammen mit einer festen Gegenspannung (Uq₁) einer Wechselspannung (CTs₁7·) überlagert ist, die nach dem Prinzip der Vertikalsteuerung eine Schalttransistorendstufe (24, 25) zur Erzeugung der Steuerimpulse beeinflußt, und daß zum Schalten des Emitter-Kollektor-Kreises des ersten Transistors (9) ein normalerweise durchlässiger zweiter Transistor (11) in diesem Stromkreis angeordnet und so in Schaltabhängigkeit vom Laststrom gebracht ist, daß er bei Überschreiten eines bestimmten einstellbaren Grenzwertes des Laststromes schlagartig den Stromkreis sperrt.

2. Steuersatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Transistoren (9, 11) mit je einem Vortransistor (7, 12) in Kaskade geschaltet sind.

3. Steuersatz nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Endstufe in Mittelpunktschaltung aufgebaut ist und die Kollektorstromkreise über je eine Wicklung (28, 29) eines Ausgangstransformators (30) geführt sind.

4. Steuersatz nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von Pendelungen im Steuerkreis für die Strombegrenzung ein 7?C-Glied (18, 19) angeordnet ist, dessen Widerstand (18) mit einem Ventil (20) überbrückt ist.

5. Steuersatz nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsgröße von einem insbesondere als Regler wirkenden Transistorverstärker (1) geliefert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 021 926.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen