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DE10156963A1 - Schaltungsanordnung zum zuverlässigen Schalten von Stromkreisen - Google Patents

Schaltungsanordnung zum zuverlässigen Schalten von Stromkreisen

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Publication number
DE10156963A1
DE10156963A1 DE10156963A DE10156963A DE10156963A1 DE 10156963 A1 DE10156963 A1 DE 10156963A1 DE 10156963 A DE10156963 A DE 10156963A DE 10156963 A DE10156963 A DE 10156963A DE 10156963 A1 DE10156963 A1 DE 10156963A1
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DE
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switching
input
circuit arrangement
arrangement according
inputs
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Application number
DE10156963A
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English (en)
Inventor
Fritz Frey
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Original Assignee
Individual
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Priority to RU2004118665A priority patent/RU2321945C2/ru
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Priority to EP02787730A priority patent/EP1449299A1/de
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Abstract

Schaltungsanordnung zum zuverlässigen Schalten von Stromkreisen in einer Zuleitung zu einem Stromverbraucher, bestehend aus einem ersten Längszweig, der einen ersten Eingangspunkt mit einem ersten Ausgangspunkt galvanisch verbindet, und einem zweiten Längszweig, der einen zweiten Eingangspunkt mit einem zweiten Ausgangspunkt galvanisch verbindet, wobei in wenigstens einem der Längszweige wenigstens zwei Schaltelemente parallel zueinander angeordnet sind, deren Schalteingänge mit dem Eingangspunkt des Längszweiges und deren Schaltausgänge mit der Eingangsseite je einer Wicklung eines Transformators verbunden sind. DOLLAR A Die Ausgangsseiten der Transformatorwicklungen sind miteinander und mit dem Ausgangspunkt des Längszweiges verbunden und so ausgeführt, dass die magnetischen Feldstärken der beiden Teilströme des Verbraucherstromes im Transformator einander entgegengesetzt wirken. DOLLAR A Zwischen den Ausgangspunkten der Längszweige ist eine Kapazität wirksam.

Description

  • Zum Unterbrechen und Schließen von Stromkreisen werden sowohl mechanische Kontakte, Schleifkontakte wie bei Stromabnehmern an Schienenfahrzeugen oder Kommutatoren in Elektromotoren, Schmelzsicherungen, als auch Halbleiterschalter wie Transistoren, Thyristoren und Halbleiterrelais verwendet.
  • Alle diese Schaltelemente sind beim Unterbrechen der Stromkreise durch den schnellen Abbau der induktiv im gesamten Stromkreis gespeicherten Energie einer hohen Selbstinduktionsspannung ausgesetzt.
  • Diese Selbstinduktionsspannung erwärmt und zerstört Halbleiterschaltelemente und Schutzschaltungen, verursacht an Kontaktflächen Materialwanderung und Verschweißung und kann durch Lichtbogenenbildung zwischen Kontaktflächen das Öffnen des Stromkreises verhindern.
  • Beim Schließen eines Stromkreises muß die im Stromkreis vorhandene Kapazität schnell geladen werden, was kurzzeitig zu einem großen Einschaltstrom führt.
  • Dieser Einschaltstrom bewirkt Materialwanderungen an noch nicht vollständig geschlossenen Kontaktflächen und kann Halbleiterschalter durch lokale thermische Überlastung zerstören.
  • Während des Übergangs der Schaltelemente vom leitenden in den sperrenden Zustand und vom sperrenden in den leitenden Zustand entsteht an den Schaltelementen durch das gleichzeitige Vorhandensein von Strom und Spannung eine Verlustleistung, die als Schaltleistung bezeichnet wird.
  • Diese Schaltleistung führt bei häufigen Schaltvorgängen zur Erwärmung der Schaltelemente sowie benachbarter Bauelemente, und gefährdet dadurch den zuverlässigen Betrieb ganzer Geräte und Anlagen.
  • Zum Schutz der Schaltelemente vor den schädlichen Auswirkungen der Selbstinduktionsspannung werden RC-Schaltungen verwendet, die sich jedoch bei großer Schalthäufigkeit stark erwärmen.
  • Diodenschaltungen, auch als Freilaufdioden bekannt, schützen die Schaltelemente vor Selbstinduktionsspannung erst nach einer Ansprechzeit, sind jedoch nicht bei Wechselspannung verwendbar, und verursachen bei jedem Schaltvorgang Verlustleistung, was den Wirkungsgrad von häufig schaltenden Schaltungsanordnungen wie Spannungswandlern oder Schaltnetzteilen begrenzt, und zu deren Erhitzung und Beschädigung führt.
  • Weiterhin sind Varistorschaltungen bekannt, die den Schalter vor besonders hohen Selbstinduktionsspannungen schützen. Diese Varistoren erwärmen sich jedoch schnell und sind daher bei hoher Schalthäufigkeit und hoher Spannung sowie zur genauen Begrenzung der Überspannungen auf niedrige Werte, zum Schutz von Halbleiterbauelementen, ungeeignet.
  • Bekannt ist auch, dass durch einen parallel zur Last oder auch parallel zum Schaltelement geschalteter Kondensator die Selbstinduktionsspannung und Erwärmung des Schaltelementes beim Unterbrechen des Stromkreises wirksam begrenzt werden kann. Diese Schaltung hat jedoch den Nachteil, dass beim Schließen des Schaltelementes der Kondensator kurzgeschlossen oder sprungartig geladen werden müsste, was sehr hohe Einschaltströme, hohe Schaltverluste und starken Verschleiß der Schaltelemente verursacht, so dass die Kapazität der Kondensators auf einen sehr kleinen Wert beschränkt bleibt, und damit dessen Wirksamkeit stark eingeschränkt ist.
  • Ausgehend hiervon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung anzugeben, welche das zuverlässige Schalten von Stromkreisen ermöglicht.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Schaltungsanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung verhindert das Auftreten hoher Selbstinduktionsspannung durch einen Kondensator, der den Strom aus dem zu öffnenden Verbraucherstromkreis kurzzeitig übernimmt, und durch seinen Entladevorgang einen schnellen Anstieg der Spannung über den Wicklungen des Transformators und den dazu in Reihe geschalteten, sich öffnenden Schaltelementen verhindert.
  • Der erfindungsgemäß zuverlässige Abschaltvorgang stromführender Schaltelemente wird dabei durch die Vermeidung von Spannungsspitzen, Verlustleistung und Erwärmung erreicht.
  • Die Vermeidung von Verlustleistung bei dem erfindungsgemäßen Abschaltvorgang verhindert auch das Entstehen von Lichtbogen bei elektromechanischen Schaltelementen und Schmelzsicherungen und ermöglicht so erfindungsgemäß deren zuverlässiges Abschalten.
  • Wenn große Energiemengen in dem Verbraucherstromkreis vorhanden sind, kann die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung so ausgestaltet werden, dass der Verbraucher nach der Abtrennung von der Spannungsquelle kurzgeschlossen und die Energie im Verbraucherstromkreis gehalten wird.
  • Beim Schließen eines Stromkreises wird der Verbraucher von der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung über eine als Induktivität wirkende Transformatorwicklung mit der Spannungsquelle verbunden, was einen langsamen kontrollierten Stromanstieg und eine langsame kontrollierte Aufladung der Kapazität im Verbraucherstromkreis bewirkt.
  • Der langsame kontrollierte Stromanstieg, und die geringe Verlustleistung im Schaltelement beim Einschalten des Verbraucherstromes über eine Induktivität ermöglicht einen erfindungsgemäß zuverlässigen Schließvorgang der Schaltelemente.
  • Die Spannung an der Transformatorwicklung wird auf eine zweite Wicklung transformiert, welche dann, wenn die Kapazität im Verbraucherstromkreis auf die Spannung der Spannungsquelle aufgeladen ist, ein zweites Schaltelement in einen spannungslosen Zustand bringt, in dem es erfindungsgemäß zuverlässig, bei geringer Verlustleistung geschlossen werden kann.
  • Da die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung die zuverlässigen Schaltvorgänge zu einem wesentlichen Teil durch die Vermeidung von Verlustleistung ermöglicht, kann die Erfindung wesentlich zur Miniaturisierung und Kosteneinsparung an häufig schaltenden Geräten wie Gleichspannungswandlern, Schaltnetzteilen, Motoransteuerungen beitragen, da sie wesentlich höhere Schaltfrequenzen zulässt.
  • Durch die Reduzierung der Verlustleistung bei Schaltvorgängen wird auch ein wichtiger Beitrag zum Umweltschutz geleistet.
  • Da in der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nur ein Transformator und ein meist sehr kleiner Kondensator zur Begrenzung schädigender Spannungen und schädigender schneller Stromanstiege verwendet wird, kann die Schaltungsanordnung für Gleichspannungen und sinusförmige oder rechteckförmige Wechselspannungen verwendet werden.
  • In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und wird im folgenden näher beschrieben.
  • Es zeigen
  • Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung,
  • Fig. 2 ein Beispiel für wechselnde Stromrichtung im Verbraucher,
  • Fig. 3 ein Beispiel mit Transistoren und Steuereinrichtung 33
  • Fig. 4 ein Beispiel, für den Betrieb der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung an zwei Spannungsquellen.
  • Fig. 5 ein Beispiel, für den Betrieb der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung an einer Wechselspannungsquelle, die aus einer Transformatorwicklung mit Mittelabgriff gebildet wird.
  • Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist zwei Längszweige 1 und 2 auf, die in der Zuleitung zu dem Verbraucher 3 liegen, und zwei Anschlusspunkte 4 und 5 für den Anschluss der Spannungsquelle, sowie zwei Anschlusspunkte 6 und 7 für den Anschluss des Verbrauchers 3 enthalten.
  • Der Längzweig 1 ist in zwei weitere Längszweige unterteilt, die jeweils eine Wicklung 8 und 9 des Transformators 10 sowie jeweils ein Schaltelement 11 beziehungsweise 12 enthalten.
  • Nach dem Transformator 10 sind die beiden Wicklungen 8 und 9 miteinander und mit dem Anschlusspunkt 6 verbunden.
  • Parallel zu dem Verbraucher ist ein Kondensator 13 zwischen die Längszweige 1 und 2 geschaltet. Der Kondensator 13 kann bei langsam schaltenden Schaltungsanordnungen oder hohen Verbraucherströmen sehr groß gewählt werden, und bei schnell schaltenden Schaltungsanordnungen so klein sein, dass die Leitungskapazität zwischen 1 und 2 zur Erzielung der gewünschten Schutzwirkung ausreicht.
  • Der Verbraucherstrom 14 aus Längszweig 1 wird so in die Teilströme 15 und 16 aufgeteilt, dass deren magnetische Feldstärken 17 und 18 im Kern des Transformators 10 einander entgegengesetzt wirken und sich gegenseitig kompensieren.
  • Wenn die beiden Teilströme 15 und 16 in den Wicklungen 8 und 9 gleich groß sind, kann der Verbraucherstrom 14 keine Energie im Transformatorkern speichern.
  • Wird der Teilstrom 15 durch das Schaltelement 11 unterbrochen, so entfällt dessen kompensierende Feldstärke 17, wodurch die verbleibende stromführende Wicklung 9 als Induktivität wirksam wird und kurzzeitig den verbleibenden Teilstrom 16 unterbricht, da der Transformatorkern noch nicht magnetisiert ist.
  • Der Verbraucherstrom 14 wird daher unmittelbar nach der Unterbrechung des Teilstromes 15 vollständig aus dem Kondensator 13 bezogen, so dass das verbleibende, zweite Schaltelement 12 erfindungsgemäß in nahezu stromlosem und spannungslosem Zustand bei geringer Verlustleistung zuverlässig geöffnet werden kann.
  • Der Kondensator 13 wird nach dem Öffnen von Schaltelement 11 durch den Verbraucherstrom 14 entladen, wodurch die Kondensatorspannung abfällt, und eine Spannung über der Transformatorwicklung 9 entsteht, welche auf die Transformatorwicklung 8 transformiert wird.
  • Die Spannung in Transformatorwicklung 8 bewirkt zusammen mit der Spannung an Kondensator 13, dass sich das Schaltelement 11 erfindungsgemäß in nahezu spannungslosem Zustand, bei sehr geringer Verlustleistung zuverlässig öffnen lässt.
  • Die Schaltelemente 11 und 12 können im einfachsten Fall aus einem Schaltkontakt, einer Schmelzsicherung oder einem Transistor bestehen, die beim Unterbrechen des Stromkreisen gleichzeitig, oder mit geringer Verzögerung in den nichtleitenden Zustand übergehen.
  • Die Schaltelemente 11 und 12 können auch als Wechslerkontakte, Pushpull- oder CMOS Transistorstufen ausgebildet werden, die nach der Abtrennung des Längszweiges 1 vom Anschlußpunkt der Spannungsquelle 4 eine Verbindung zu dem Längszweig 2 herstellen, um den Verbraucherstrom 14 abzuleiten, und die im Verbraucher 3 gespeicherte Energie im Verbraucherstromkreis zu halten.
  • Zur Ableitung der im Stromkreis gespeicherten Energie können die Schaltelemente 11 und 12 auch mit Dioden versehen werden, die den Verbraucherstrom 14 nach der Abtrennung von der Spannungsquelle zu dem Längszweig 2 ableiten.
  • Eine weitere Möglichkeit besteht darin, durch eine Spannungsmesseinrichtung die Spannung über den Schaltelementen zu messen und die Verbindung zu dem Längszweig 2 mit einem steuerbaren Schaltelement dann herzustellen, wenn die gemessene Spannung zu Null geworden ist, wodurch ein erfindungsgemäß zuverlässiger, verlustarmer Schließvorgang in spannungslosem Zustand erreicht wird.
  • Der Verbraucher kann wieder mit der Spannungsquelle verbunden werden indem nur eines, oder beide Schaltelemente 11 und 12 die Verbindung zu dem Längszweig 2 unterbrechen, und dann nur ein Schaltelement die entsprechende Transformatorwicklung mit dem Längszweig 1 verbindet, so dass der Kondensator 13 über die Wicklungsinduktivität des Transformators 10 geladen wird.
  • Die Wicklungsinduktivität verhindert dabei erfindungsgemäß einen schnellen Anstieg des Ladestromes und ermöglicht damit erfindungsgemäß das zuverlässige, verlustarme Schließen des Schaltelementes in nahezu stromlosem Zustand.
  • Wenn der Kondensator 13 vollständig geladen ist, kann das zweite Schaltelement ebenfalls erfindungsgemäß zuverlässig, in nahezu spannungslosem Zustand verlustarm die Verbindung zur Spannungsquelle herstellen, worauf sich sich die Teilströme 15 und 16 in den Wicklungen des Transformators einander angleichen.
  • Eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltung besteht darin, dass der Verbraucher 3 über einen in Reihe geschalteten Kondensator 19 mit dem Längszweig 1 oder 2 verbunden ist. Dies hat eine wechselnde Stromrichtung im Verbraucher zur Folge, die es gestattet, den Kondensator 13 beim Einschalten durch den Verbraucherstrom bis auf die Spannung der Spannungsquelle zu laden. Die beiden Schaltelemente 11 und 12 können dann die Verbindung zur Spannungsquelle in stromlosem- und spannungslosem Zustand herstellen, ohne dass Energie in den Transformator 10 eingespeist wird.
  • Die erfindungsgemäße Schaltung kann ebenfalls an Spannungsquellen wechselnder Polarität zur Gleichrichtung des Stromes und zur Regulierung der Leistungsentnahme aus der Spannungsquelle verwendet werden.
  • Der Transformator 10 wird dabei zu Beginn der positiven Halbperiode durch die Schaltelemente 11 und 12 über den Längszweig 1 mit der Spannungsquelle und während der positiven Halbperiode, nach einer durch eine geeignete Regeleinrichtung bestimmten Zeitspanne, wieder mit dem Nullleiter der Spannungsquelle, Längszweig 2, verbunden, um einen positiven gleichgerichteten Strom für den Verbraucher zu erzeugen.
  • Der Transformator 10 wird zu Beginn der negativen Halbperiode durch die Schaltelemente 11 und 12 mit der Spannungsquelle über Längszweig 1 und während der negativen Halbperiode, nach einer durch eine geeignete Regeleinrichtung bestimmten Zeitspanne, wieder mit dem Nullleiter der Spannungsquelle, Längszweig 2, verbunden, um einen negativen gleichgerichteten Strom für den Verbraucher zu erzeugen.
  • Die erfindungsgemäße Schaltung kann weiterhin an Spannungsquellen wechselnder Polarität mit einem Nullleiter, wie zum Beispiel der Sekundärwicklung eines Transformators mit Mittelabgriff zur Gleichrichtung des Stromes und zur Regulierung der Leistungsentnahme aus der Spannungsquelle verwendet werden.
  • Der Transformator 10 bleibt dabei zu Beginn der positiven Halbperiode durch die Schaltelemente 11 und 12 mit dem zu diesem Zeitpunkt positiven Anschluss der Spannungsquelle verbunden, wird während der positiven Halbperiode zu einem Schaltzeitpunkt den eine geeignete Regeleinrichtung bestimmt, über die Schaltelemente 11 und 12 mit dem zu diesem Zeitpunkt negativen Anschluss der Spannungsquelle verbunden. Diese Verbindung bleibt bis zum Ende dieser Halbperiode, und über die Polaritätsumkehr der Spannungsquelle hinweg bis in die nächste Halbperiode hinein bestehen. Auf diese Weise kann durch Festlegung des Schaltzeitpunktes dem Verbraucher ein positiver Strom zugeführt werden, wenn der Schaltzeitpunkt in der zweiten Hälfte der Halbperiode liegt, ein negativer Strom zugeführt werden, wenn der Schaltzeitpunkt in der ersten Hälfte der Halbperiode liegt, und kein Strom zugeführt werden, wenn der Schaltzeitpunkt in der Mitte der Halbperiode liegt.
  • Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen. Dabei sollen auch solche Merkmalskombinationen als beansprucht angesehen werden, für die kein ausdrückliches Beispiel angegeben wurde.

Claims (49)

1. Schaltungsanordnung zum zuverlässigen Schalten von Stromkreisen, in einer Zuleitung zu einem Stromverbraucher (3), bestehend aus einem ersten Längszweig (1, 2), der einen ersten Eingangspunkt (4, 5) mit einem ersten Ausgangspunkt (6, 7) galvanisch verbindet, und einem zweiten Längszweig (1, 2) der einen zweiten Eingangspunkt (4, 5) mit einem zweiten Ausgangspunkt (6, 7) galvanisch verbindet, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der Längszweige (1, 2) wenigstens zwei Schaltelementen (11, 12) parallel zueinander angeordnet sind, deren Schalteingänge (20) mit dem Eingangspunkt des Längszweiges (4, 5) und deren Schaltausgänge (21) mit der Eingangsseite je einer Wicklung (8, 9) eines Transformators (10) verbunden sind, und die Ausgangsseiten der Wicklungen (8, 9) miteinander und mit dem Ausgangspunkt des Längszweiges (6, 7) verbunden sind, und die Wicklungen des Transformators so ausgeführt sind, dass die magnetischen Feldstärken (17, 18) der beiden Teilströme (15, 16) des Verbraucherstromes (14) im Transformator (10) einander entgegengesetzt wirken, und eine Kapazität (13) zwischen den Ausgangspunkten (6, 7) der Längszweige (1, 2) wirksam ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in wenigstens einem der Längszweige (1, 2) ein Kondensator (19) in Reihe zum Verbraucher angeordnet ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schaltelemente (11, 12) einen Steuereingang (23) aufweist, bei dessen Betätigung die Verbindung zwischen dem Schalteingang (20) und dem Schaltausgang (21) unterbrochen wird.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schaltelemente (11, 12) eine Sicherung enthält, die zwischen dem Schalteingang (20) und dem Schaltausgang (21) liegt.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schaltelemente (11, 12) einen weiteren Eingang (22) aufweist, der leitend mit dem Längszweig (1, 2) verbunden ist, und wenigstens ein nichtlineares Glied (24) enthält das zwischen dem Eingang (22) und dem Schaltausgang (21) liegt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtlineare Glied (24) leitend wird, wenn die Polarität der Spannung am Schaltausgang (21) entgegengesetzt der Polarität am Schalteingang (20) wird.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nichtlineare Glied (24) leitend wird, wenn der Betrag der Spannung am Schaltausgang (21) den Betrag der Spannung am Schalteingang (20) übersteigt.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereingänge (23) der Schaltelemente (11, 12) durch eine geeignete Einrichtung nahezu gleichzeitig betätigt werden.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereingänge (23) der Schaltelemente (11, 12) miteinander verbunden sind und von wenigstens einer geeigneten Einrichtung nahezu gleichzeitig betätigt werden.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schaltelemente (11, 12) einen Steuereingang (23) aufweist, bei dessen Betätigung die Verbindung zwischen dem Schalteingang (20) und Schaltausgang (21) unterbrochen, und die Verbindung zu einem weiteren Schalteingang (22) hergestellt wird, der leitend mit dem Längszweig (1, 2) verbunden ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereingänge (23) der Schaltelemente (11, 12) miteinander verbunden sind und von wenigstens einer geeigneten Einrichtung nahezu gleichzeitig betätigt werden.
12. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schaltelemente (11, 12) ein steuerbares Bauelement (25, 29) mit einem Steuereingang (26, 30) enthält, mit dem die Verbindung zwischen dem Schalteingang (20) und dem Schaltausgang (21) der Schaltelemente hergestellt und unterbrochen werden kann.
13. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schaltelemente (11, 12) einen steuerbares Bauelement (27, 31) mit einem Steuereingang (28, 32) enthält, mit dem die Verbindung zwischen dem Schalteingang (22) und dem Schaltausgang (21) der Schaltelemente hergestellt und unterbrochen werden kann.
14. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eines der Schaltelemente (11, 12) zwei steuerbare Bauelemente (25, 27) bzw. (29, 31) mit je einem Steuereingang (26, 28) bzw. (30, 32) enthält, mit denen die Verbindung zwischen den Schalteingängen (20) und den Schaltausgängen (21) sowie zwischen den Schalteingängen (22) und den Schaltausgängen (21) hergestellt und unterbrochen werden kann.
15. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Bauelement aus wenigstens einem Relaiskontakt besteht.
16. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Bauelement aus wenigstens einem Transistor besteht.
17. Schaltungsanordnung nach Anspruch 12, 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass das steuerbare Bauelement aus wenigstens einem Thyristor besteht.
18. Schaltungsanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereingänge (26, 28, 30, 32) der Bauelemente (25, 27, 29, 31) einer Steuereinrichtung (33) zugeführt werden, die wenigstens zwei Zuständen, Zustand 1 und Zustand 2 einnehmen kann, und die wenigstens einen Steuereingang (36), aufweist.
19. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) in Zustand 1 die Bauelemente (25, 29) so ansteuert, dass diese die Schalteingänge (20) mit den Schaltausgängen (21) der Schaltelemente (11, 12) leitend verbinden und die Bauelemente (27, 31) so ansteuert, dass diese die Verbindung zwischen den Schalteingängen (22) und den Schaltausgängen (21) der Schaltelemente (11, 12) unterbrechen.
20. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) in Zustand 2 die Bauelemente (25, 29) so ansteuert, dass diese die Verbindungen zwischen den Schalteingänge (20) und den Schaltausgängen (21) der Schaltelemente (11, 12) unterbrechen, und die Bauelemente (27, 31) so ansteuert, dass diese die leitende Verbindung zwischen den Schalteingängen (22) und den Schaltausgängen (21) der Schaltelemente (11, 12) herstellen.
21. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) über den Steuereingang (36) von Zustand 1 nach Zustand 2 umgeschaltet wird, und die Steuereinrichtung (33) bei diesem Zustandsübergang, nahezu gleichzeitig die Bauelemente (25, 29) so ansteuert, dass die Verbindung zwischen den Schalteingängen (20) und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, anschließend eines der Bauelemente (27) oder (31) so ansteuert, dass die Verbindung zwischen dessen Schalteingang (22) und Schaltausgang (21) hergestellt wird, und das zweite Bauelement (27) oder (31) dann über dessen Steuereingang (28) oder (32) so ansteuert, dass die Verbindung zwischen dessen Schalteingang (22) und Schaltausgang (21) leitend wird, wenn die Spannung zwischen dessen Schalteingang (22) und Schaltausgang (21) nahezu Null geworden ist.
22. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) über den Steuereingang (36) von Zustand 2 nach Zustand 1 umgeschaltet wird, und bei diesem Zustandsübergang nahezu gleichzeitig die Bauelemente (27, 31) so ansteuert, dass die Verbindung zwischen den Schalteingängen (22) und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, anschließend eines der Bauelemente (25) oder (29) so ansteuert, dass die Verbindung zwischen dessen Schalteingang (20) und Schaltausgang (21) hergestellt wird, und das zweite Bauelement (25) oder (29) dann über dessen Steuereingang (26) oder (30) so ansteuert, dass die Verbindung zwischen dessen Schalteingang (20) und Schaltausgang (21) leitend wird, wenn die Spannung zwischen dessen Schalteingang (20) und Schaltausgang (21) nahezu Null geworden ist.
23. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) über den Steuereingang (36) von Zustand 1 nach Zustand 2 umgeschaltet wird, und bei diesem Zustandsübergang nahezu gleichzeitig die Bauelemente (25, 29) so ansteuert, dass die Verbindung zwischen den Schalteingängen (20) und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, anschließend eines der Bauelemente (27) oder (31) dann so ansteuert, dass die Verbindung zwischen dessen Schalteingang (22) und Schaltausgang (21) hergestellt wird, wenn die Spannung zwischen Schalteingang (22) und Schaltausgang (21) nahezu Null geworden ist, und das zweite Bauelement (27) oder (31) dann über dessen Steuereingang (28) oder (32) so ansteuert, dass die Verbindung zwischen dessen Schalteingang (22) und Schaltausgang (21) leitend wird, wenn die Spannung zwischen dessen Schalteingang (22) und Schaltausgang (21) nahezu Null geworden ist.
24. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) über den Steuereingang (36) von Zustand 2 nach Zustand 1 umgeschaltet wird, und bei diesem Zustandsübergang nahezu gleichzeitig die Bauelemente (27, 31) so ansteuert, dass die Verbindung zwischen den Schalteingängen (22) und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, anschließend eines der Bauelemente (25) oder (29) dann so ansteuert, dass die Verbindung zwischen dessen Schalteingang (20) und Schaltausgang (21) hergestellt wird, wenn die Spannung zwischen Schalteingang (20) und Schaltausgang (21) nahezu Null geworden ist, und das zweite Bauelement (25) oder (29) dann über dessen Steuereingang (26) oder (30) so ansteuert, dass die Verbindung zwischen dessen Schalteingang (20) und Schaltausgang (21) leitend wird, wenn die Spannung zwischen dessen Schalteingang (20) und Schaltausgang (21) nahezu Null geworden ist.
25. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18 bis 20 dadurch gekennzeichnet, dass an den Eingangspunkten (4, 5) eine Spannungsquelle mit wechselnder Polarität, wie zum Beispiel eine Netzspannung, die Sekundärwicklung eines Transformators, die Sekundärwicklung eines Schaltnetzteiltransformators angeschlossen ist.
26. Schaltungsanordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) einen weiteren Steuereingang (34) aufweist, der mit dem Längszweig (1) verbunden ist.
27. Schaltungsanordnung nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) einen weiteren Steuereingang (35) aufweist, der mit dem Längszweig (2) verbunden ist.
28. Schaltungsanordnung nach Anspruch 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von Zustand 2 nach Zustand 1 in der Schalteinrichtung (33) durch den Steuereingang (34) oder (35) dann ausgelöst wird, wenn die Spannung zwischen Eingangspunkt (4) und Eingangspunkt (5) positiv wird, und der Übergang von Zustand 1 nach Zustand 2 durch den Steuereingang (36) ausgelöst wird.
29. Schaltungsanordnung nach Anspruch 21 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Übergang von Zustand 2 nach Zustand 1 in der Schalteinrichtung (33) durch den Steuereingang (34) oder (35) dann ausgelöst wird, wenn die Spannung zwischen Eingangspunkt (4) und Eingangspunkt (5) negativ wird, und der Übergang von Zustand 1 nach Zustand 2 durch den Steuereingang (36) ausgelöst wird.
30. Schaltungsanordnung nach Anspruch 25 bis 27 dadurch gekennzeichnet, dass an Eingangspunkt (5) und an einen weiteren Eingangspunkt (40) eine zweite Spannungsquelle mit wechselnder Polarität, wie zum Beispiel eine Netzspannung, die Sekundärwicklung eines Transformators, oder die Sekundärwicklung eines Schaltnetzteiltransformators so angeschlossen ist, dass der Eingangspunkt (40) die dem Eingangspunkt (4) entgegengesetzte Polarität aufweist.
31. Schaltungsanordnung nach Anspruch 30 dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltelemente (11, 12) jeweils einen weiteren Schalteingang (41) aufweisen, der über einen weiteren Längspfad (42) mit dem Eingangspunkt (40) verbunden ist, und jeweils wenigstens ein weiteres steuerbares Bauelement (43, 44) mit den Steuereingängen (45, 46) aufweisen, das so angesteuert werden kann, dass es eine leitende Verbindung zwischen Schalteingang (41) und Schaltausgang (21) herstellt.
32. Schaltungsanordnung nach Anspruch 31 dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) über einen weiteren Steuerausgang (47) mit dem Steuereingang (45) des Bauelementes (43), über einen weiteren Steuerausgang (48) mit dem Steuereingang (46) des Bauelementes (44) und über einen weiteren Eingang (49) mit dem Längspfad (42) verbunden ist.
33. Schaltungsanordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) während des Anstiegs der Eingangsspannung (4, 5) die Bauelemente (25, 27, 29, 31) so ansteuert, dass die Schalteingänge (20) mit den Schaltausgängen (21) leitend verbunden und die leitende Verbindung zwischen den Schalteingängen (22), und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, und während des Anstiegs der Eingangsspannung (40, 5) die Bauelemente (27, 31, 43, 44) so ansteuert, dass die Schalteingänge (41) mit den Schaltausgängen (21) leitend verbunden, und die leitende Verbindung zwischen den Schalteingängen (22), und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, und durch ein geeignetes Signal am Steuereingang (36) der Steuereinrichtung (33) die Bauelemente (25, 29, 43, 44) so angesteuert werden, dass die leitenden Verbindungen zwischen Schalteingängen (20, 41) und dem Schaltausgang (21) unterbrochen, und die Bauelemente (27, 31) so angesteuert werden, dass zwischen den Schalteingängen (22) und Schaltausgängen (21) eine leitende Verbindung entsteht.
34. Schaltungsanordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) während des Abfalls der Eingangsspannung (4, 5) die Bauelemente (25, 27, 29, 31) so ansteuert, dass die Schalteingänge (20) mit den Schaltausgängen (21) leitend verbunden und die leitende Verbindung zwischen den Schalteingängen (22), und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, und während des Abfalls der Eingangsspannung (40, 5) die Bauelemente (27, 31, 43, 44) so ansteuert, dass die Schalteingänge (41) mit den Schaltausgängen (21) leitend verbunden und die leitende Verbindung zwischen den Schalteingängen (22), und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, und durch ein geeignetes Signal am Steuereingang (36) der Steuereinrichtung (33) die Bauelemente (25, 29, 43, 44) so angesteuert werden, dass die leitenden Verbindungen zwischen Schalteingängen (20, 41) und dem Schaltausgang (21) unterbrochen, und die Bauelemente (27, 31) so angesteuert werden, dass zwischen den Schalteingängen (22) und Schaltausgängen (21) eine leitende Verbindung entsteht.
35. Schaltungsanordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) während des Anstiegs der Eingangsspannung (4, 5) die Bauelemente (25, 27, 29, 31) so ansteuert, dass die Schalteingänge (20) mit den Schaltausgängen (21) dann leitend verbunden werden, wenn die an ihnen gemessene Spannung nahezu Null ist, und die leitende Verbindung zwischen den Schalteingängen (22), und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, und während des Anstiegs der Eingangsspannung (40, 5) die Bauelemente (27, 31, 43, 44) so ansteuert, dass die Schalteingänge (41) mit den Schaltausgängen (21) dann leitend verbunden werden, wenn die an ihnen gemessene Spannung nahezu Null ist, und die leitende Verbindung zwischen den Schalteingängen (22), und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, und durch ein geeignetes Signal am Steuereingang (36) der Steuereinrichtung (33) die Bauelemente (25, 29, 43, 44) so angesteuert werden, dass die leitenden Verbindungen zwischen Schalteingängen (20, 41) und dem Schaltausgang (21) unterbrochen, und die Bauelemente (27, 31) dann so angesteuert werden, dass zwischen den Schalteingängen (22) und Schaltausgängen (21) eine leitende Verbindung entsteht, wenn die an ihnen gemessene Spannung nahezu Null ist.
36. Schaltungsanordnung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) während des Abfalls der Eingangsspannung (4, 5) die Bauelemente (25, 27, 29, 31) so ansteuert, dass die Schalteingänge (20) mit den Schaltausgängen (21) dann leitend verbunden werden, wenn die Spannung an ihnen nahezu Null ist, und die leitende Verbindung zwischen den Schalteingängen (22), und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, und während des Abfalls der Eingangsspannung (40, 5) die Bauelemente (27, 31, 43, 44) so ansteuert, dass die Schalteingänge (41) mit den Schaltausgängen (21) dann leitend verbunden werden, wenn die Spannung an ihnen nahezu Null wird, und die leitende Verbindung zwischen den Schalteingängen (22), und den Schaltausgängen (21) unterbrochen wird, und durch ein geeignetes Signal am Steuereingang (36) der Steuereinrichtung (33) die Bauelemente (25, 29, 43, 44) so angesteuert werden, dass die leitenden Verbindungen zwischen Schalteingängen (20, 41) und dem Schaltausgang (21) unterbrochen, und die Bauelemente (27, 31) dann so angesteuert werden, dass zwischen den Schalteingängen (22) und Schaltausgängen (21) eine leitende Verbindung entsteht, wenn die an ihnen gemessene Spannung nahezu Null ist.
37. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Eingangspunkt (4) und einem weiteren Eingangspunkt (50) eine Spannungsquelle mit wechselnder Polarität, wie zum Beispiel, die Sekundärwicklung eines Transformators angeschlossen wird, welche eine zusätzliche Anzapfung zur Spannungsteilung, wie zum Beispiel einen Mittenabgriff der Sekundärwicklung des Transformators aufweist, und diese zusätzliche Anzapfung mit dem Eingangspunkt (5) der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verbunden ist.
38. Schaltungsanordnung nach Anspruch 25, 26 und 37, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingangspunkt (50) durch einen weiteren Längszweig (51) mit den Schalteingängen (22) der Schaltelemente (11, 12) und mit dem Eingang (35) der Steuereinrichtung (33) verbunden ist.
39. Schaltungsanordnung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) durch ein geeignetes Signal an ihrem Steuereingang (36) während der ersten Halbperiode der Eingangsspannung an den Eingangspunkten (4, 50) in Zustand 1 und während der zweiten Halbperiode der Eingangsspannung in Zustand 2 geschaltet wird, und während des Nulldurchgangs der Eingangsspannung der jeweils bestehende Zustand 1 oder 2 beibehalten wird.
40. Schaltungsanordnung nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) beim Übergang von Zustand 2 in Zustand 1 die Bauelemente (25, 29) dann so ansteuert, dass sie eine leitende Verbindung zwischen Schalteingang (20) und Schaltausgang (21) herstellen, wenn die Spannung zwischen Schalteingang (20) und Schaltausgang (21) nahezu Null geworden ist.
41. Schaltungsanordnung nach Anspruch 19 und 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) beim Übergang von Zustand 1 in Zustand 2 die Bauelemente (27, 31) dann so ansteuert, dass sie eine leitende Verbindung zwischen Schalteingang (22) und Schaltausgang (21) herstellen, wenn die Spannung zwischen Schalteingang (22) und Schaltausgang (21) nahezu Null geworden ist.
42. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, 32 und 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) als integrierte Schaltung ausgeführt ist.
43. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, 32 und 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) als elektronische Baugruppe ausgeführt ist.
44. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, 32 und 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) als vergossene Modul ausgeführt ist.
45. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, 31, 32 und 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) zusammen mit den steuerbaren Bauelementen (25, 27, 29, 31, 43, 44) als integrierte Schaltung ausgeführt ist.
46. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, 31, 32 und 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) zusammen mit den steuerbaren Bauelementen (25, 27, 29, 31, 43, 44) als elektronische Baugruppe, Hybridschaltung, Dickschichtschaltung oder Dünnschichtschaltung ausgeführt ist.
47. Schaltungsanordnung nach Anspruch 18, 31, 32 und 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (33) zusammen mit den steuerbaren Bauelementen (25, 27, 29, 31, 43, 44) als vergossenes, oder durch ein Gehäuse gekapseltes Modul ausgeführt ist.
48. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wicklungen (8, 9) des Transformators (10) als zwei parallel geführte Leitungen oder Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung ausgeführt sind, die so mit den Schaltelementen (11, 12) und dem Ausgangspunkt (6) der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung verbunden sind, dass sie von den Teilströmen (15, 16) des Verbraucherstromes (14) in entgegengesetzter Richtung durchflossen werden.
49. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kapazität (13) aus zwei parallel geführten Leitungen oder Leiterbahnen einer gedruckten Schaltung gebildet wird.
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