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Versorgungsspannungsyewinnung bei einem elektronischen
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Schalter.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Speisung
eines einen elektronischen Schalter ansteuernden Steuerverstärkers mit Versorgungsspannung,
wobei der elektronische Schalter über zwei Anschlußklemmen mit einem Netz verbunden
ist.
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Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung kann bei Transistorantriebsumrichtern
eingesetzt werden.
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Aus der DE-OS 28 20 822 ist eine Ansteuerschaltung für einen schnellen
Leistungs- bzw. Schalttransistor bekannt, bei -<ir der Steuereingang des Leistungstransistors
mit Hilfe einer konstanten Stromquelle ansteuerbar ist. Der Leistungstransistor
wird dabei lastabhängig und am Rande der Sättigung betrieben, was ein optimales
Ein- und Ausschaltverhalten zur
Iolge hat. Bei der bekannten Schaltungsanordnung
ist jedoch eine e@gene konstante Stromquelle als Hilfsspannungsquelle nötig, was
zusätzlichen Aufwand erfordert, z.B. einen zusätzlichen Stromversorgungstransformator
mit nachgeschaltetem Gleichrichter und Glättungsmittel.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Schaltungsanordnung
zur Gewinnung einer Versorgungsspannung für den Steuerverstärker eines elektronischen
Schalters anzugeben, wobei vorauszusetzen ist, daß der elektronische Schalter über
zwei Anschlußklemmen mit einem Netz verbunden ist.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die erste Anschlußklemme
des elektronischen Schalters über die Reihenschaltung eines strombegrenzenden Bauelementes,
eines ersten Kondensators sowie einer ersten Diode mit der zweiten Anschlußklemme
des elektronischen Schalters verbunden ist, daß am Verbindungspunkt zwischen erstem
Kondensator und erster Diode eine zweite Diode liegt, die andererseits an den ersten
Versorgungsspannungsanschluß des Steuerverstärkers angeschlossen ist, daß an diesem
ersten Versorgungsspannungsanschluß ferner ein Widerstand, ein zweiter Kondensator
sowie eire erste Zenerdiode liegen, wobei der Widerstand andererseits mit der ersten
Anschlußklemme verbunden ist und der zweite Kondensator sowie die erste Zenerdiode
dn die zweite Anschlußklemme angeschlossen sind und daß der zweite Versorgungsspannungsanschluß
des Steuerverstärkers mit der zweiten Anschlußklemme beschaltet ist.
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Die mit der Irrindung verbundenen Vorteile bestehen insbesondere darin,
daß der Aufwand zur Gewinnung der Versorgungsspannung für den Stcuerverst-irker
gering ist. Die Stromversorgung ertol<it vorteilhaft direkt aus dem gleichen
Netz, an das auch der elektronische Schalter selbst angtschlossen ist, ohne daß
zusätzliche Transformatoren etc.
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notwendig wär(n.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen
und der Beschreibung entnehmbar.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind n.lchfolgend anhand der Zeichnungen
erläutert.
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Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Versorgunysspannungsgewinnung
bei einem elektronischen Schalter, Fig. 2 eine weiterentwickelte Schaltungsanordnung
für verbessertes Sperrverhalten des Schalters, Fig. 3 eine weiter entwickelte Schaltungsanordnung
für eine Gegentakt-Schaltung.
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In l'ig. 1 ist eine Schaltungsanordnung zur Versorgungsspannungsgewinnung
bei einem elektronischen Schalter dargestellt.
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Ein elektronischer Schalter 1, z.B. ein Translstor, ist über Anschlußklemmen
2 und 3 mit einem Netz verbunden. Zwischen den Klemmen 2 und 3 ist eine Diode 4
geschaltet, wobei die Anode der Diode 4 an der Klemme 3 und die Kathode an Klemme
2 liegen. Der Steueranschluß a des elektronischen Schalters 1 liegt am Anschluß
a eines Steuerverstärkers 5.
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Mit der Anschlußklemme 3 sind ein Versorgunysspannungsanschluß c des
Steuerverstärkers 5, ein Kondensator 6, eine Zenerdiode 7 mit ihrer Anode sowie
eine Diode 8 mit ihrer Anode verbunden. An der Anschlußklemme 2 liegen zwei Widerstände
9 und 10 (B@@element 10 kann alternativ auch eine Drosselspule sein). Der weitere
Anschluícies widerstandes 10 ist über einen Kondensator 11 mit der Kathode der D@ode
8 sowie mit der Anode einer Diode 12 verbunden. An der Kathode der Diode 12 liegen
die Kathode der zenerdiode 7, der Kondensator 6, ein Versorgungsspannunc3sanschluIS
b des Steuerverstärkers 5 sowie der Widerstand 9.
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Dem Widerstand 10 kann eine Diode 13 parallelgeschaltet sein. Die
Anode der Diode 13 liegt dabei an Anschlußklemme 2.
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In Fig. 2 ist eine weiter entwickelte Schaltungsanordnung für verbessertes
Sperrverhalten des elektronischen Schalters 1 dargestellt. Die Beschaltung der einzelnen
Bauelemente ist wie bei der Anordnung in Fig. 1 beschrieben, jedoch ist die Anode
der Diode 8 nicht wie bei der Anordnung gemäß Fig. 1 direkt mit der Anschlußklemme
3 verbunden, sondern liegt über eine Zenerdiode 14 an Klemme 3.
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Dabei ist die Kathode der Zenerdiode 14 mit Klemme 3 verbunden. Parallel
zur Zenerdiode 14 ist ein Kondensator 15 angeordnet. Der gemeinsame Verbindungspunkt
von Kondensator 15, Zenerdiode 14 und Diode 8 ist mit einem Versorgungsspannungsanschluß
b des Steuerverstärkers 5 verbunden.
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In Fig. 3 ist eine weiter entwickelte Schaltungsanordnung für eine
Gegentakt-Schaltung dargestellt. Die Gegentakt-Schaltung weist zwei elektronische
Schalter 101 und 201 auf, wobei Schalter 101 zwischen den Klemmen 2 und 3 sowie
Schalter 201 zwischen Klemme 3 und einer zusätzlichen Klemme 16 liegen. Die Beschaltung
der elektronischen Schalter 101 und 201 (entsprechen Schalter 1 in Fig. 1) mit Dioden
104, 204 (entsprechen Diode 4 in Fig. 1), Steuerverstärker 105, 205 (entsprechen
Steuerverstärker 5 in Fig. 1), Kondensatoren 106, 206 (entsprechen Kondensator b
in Fig. 1), Zenerdioden 107, 207 (entsprechen Zenerdiode 7 in Fig. 1), Dioden 108,
208 (entsprechen Diode 8 in Fig. 1), Widerstände 109, 209 (entsprechen Widerstand
9 in Fig. 1), Dioden 112, 212 (entsprechen Diode 12 in Fig. 1), Zenerdioden 114,
214 (entsprechen Zenerdiode 14 in Fig. 2) sowie Kondensatoren 115, 215 (entsprechen
Kondensator 15 in Fig. 2) ist wie unter Fig. 1 bzw. Fig. 2 beschrieben, und für
beide Schalter 101, 201 gleich, was durch die bis auf die erste Ziffer gleichen
Bezugszeichen zum Ausdruck kommt. Die gemeinsamen Verbindungspunkte der Dioden 108,
112
einerseits sowie der Dioden 208 und 212 andererseits sind über
den Widerstand 10 mit in Reihe liegendem Kondensator 11 miteinander verbunden.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise der Schaltungsanordnung zur Versorgungsspannungsgewinnung
bei einem elektronischen Schalter beschrieben. Aus der zwischen den Anschlußklemmen
2 und 3 (bzw. 3 und 16) liegenden Schaltspannung wird über den Kondensator 11 als
verlustfreier Strombegrenzer ein Strom gewonnen, der an der Zenerdiode 7 (107, 207)
eine trapezförmig pulsierende Gleichspannunt3 erzeugt. Der der Zenerdiode 7 (107,
207) parallel liegende Kondensator 6 (106, 206) wird durch die pulsierende Gleichspannung
autgeladen. Der Kondensator 6 (106, 206) gibt einen positiven kontiunierlichen Gleichstrom
an den Versorgungspannungsanschluß b des Steuerverstärkers 5 (105, 205) ab. Der
weitere Versorgungsspannungsanschluß c des Steuerverstärkers 5 (105, 205) ist mit
Erde als Bezugspotential verbunden.- Der Steuerverstärker 5 (105, 205) gibt Steuersignale
mit genügend steilen Ein- und Ausflanken an den elektronischen Schalter 1 (101,
201) ab. Da die steilen Schaltflanken der Schaltspannung zwischen den Klemmen 2,'3
(bzw. 3, 16) hohe Stromspitzen im Kondensator 11 verursachen würden, is't 1 strombegrenzendes
Element eine Drossel oder ein Widerstand 10 zwischen Kondensator 11 und Klemme 2
bzw. zwischen Diode 112 und Diode 212 vorgesehen.
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Beim Einschalten des elektronischen Schalters 1 (101, 201) wird der
Kondensator 11 über die Diode 8 (108, 208) und den Widerstand 10 entladen. Beim
Ausschalten des elektronischen Schalters 1 (101, 201) steigt die Spannung an der
Anschlußklemme 2 gegenüber der Spannung an der Anschlußklemme 3 in positiver Richtung
an. Der Ladestrom des Kondensators 11 .fließt während dieser Phase nicht über die
Diode 8 (108, 208) - denn diese ist in Sperrichtung gepolt - sondern übfr die Diode
12 (112, 212) auf den Kondensa@o@ 6 (106, 206, @@@@
cherkondensator).
IXlne Überladung dieses Kondensators 6 (106, 206) auf unzulässig hohe Spannungen
wird durch die Zenerdiode 7 (107, 207) verhindert. Der Steuerverstärker 5 (105,
205) muß bereits vor der ersten Schalthandlung mit Versorgungsspannung beaufschlagt
werden. Zu diesem Zweck ist der hochohmige Widerstand 9 (109, 209, Ladewiderstand)
vorgesehen.
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Für ein besseres Sperrverhalten des elektronischen Schalters 1 (101,
201) kann es erforderlich sein, daß der Schalter 1 (101, 201) vom Steuerverstärker
5 (105, 205) während der Sperrphasen mit negativer Spannung beaufschlagt wird.
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Dafür muß dem Steuerverstärker 5 (105, 205) neben der über Anschluß
b zugeführten positiven Spannung auch eine über Anschluß d zuführbare negative Versorgungsspannung
anliegen, wie in Fig. 2 dargestellt. Beim Einschalten des elektronischen Schalters
1 (101, 201) wird der Kondensator 11 dabei über den Widerstand 10 und den Kondensator
15 (115, 215) entladen. Dies hat zur Folge, daß der mit Anschlun d des Steuerverstärkers
5 (10, 205) verbundene Belag des Kondensators 15 (115, 215) negatives Potential
in Bezuy zur Anschlußklemme 3 aufweist. Die dem Kondensator 15 (115, 215)-parallel
liegende Zenerdiode 14 (114, 214) dient zur Begrenzung der negativen Spannung am
Kondensator 15 (115, 215).
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Bei. der in Fig. 3 dargestellten Gegentakt-Schaltungsanordnung werden
beide Schalter 101, 201 auf gleiche Weise, jedoch abwechselnd geschaltet. Die Peripherie-Beschaltung
beider Schaltun(itn lul, 202 ist gleich, ihr besonderer Vorteil ist darin beqründet,
daß Widerstand 10 und Kondensator 11 t ür' be ichalt:er nur einmal benötigt werden.
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L e e r s e i t e