DE3206590A1

DE3206590A1 - Stromstossgenerator

Info

Publication number: DE3206590A1
Application number: DE19823206590
Authority: DE
Inventors: Franz 8620 Wetzikon Kast; Horst 7101 Massenbachhausen Wagner
Original assignee: Eugen Seitz AG
Current assignee: Eugen Seitz AG
Priority date: 1982-01-26
Filing date: 1982-02-24
Publication date: 1983-08-04
Also published as: CH659553A5; DE3206590C2

Description

Stromstoßenerator
Die Erfindung betrifft einen Stromstoßgenerator zur Erzeugung einer erhöhten Momentanleistung für eine ansteuerbare Last.
In der Steuer- und Regeltechnik sind vielfach Schaltvorgänge erforderlich, zu deren Auslösung eine erhöhte Momentanleistung aufgebracht werden muß, während zur Aufrechterhaltung eines Schaltzustandes eine gegenüber der erwähnten Nomentanleistung erheblich reduzierte Dauerleistung ausreichend ist. Dies ist beispielsweise bei der Schaltung von Magnetventilen der Fall, für deren Schaltung in einem Ausführngsbeispiel ein Momentanleistung von 8-12 Watt aufgebracht wErden muß, während die Halteleistung eines derartigen >1agnetventils bei nur 1,5 -2 Watt liegt~. In vielen Fallen ist das für die Ansteuerung der Magnetventile oder anderer Lasten erforderliche Gleichspannungs- Versorgungsnetz vorgeschrieben oder durch andere Rahmenbedingungen vorgegeben. Dabei kann es vorkommen, daß das vorgegebene Gleichspannungs- Versorgungsnetz zwar in der Lage ist, die für die Aufrechterhaltung eines Schalt zustandes erforderliche Halteleistung aufzubringen, daß aber die für die Auslösung des Schaltvorganges selbst erforderliche erhöhte Nomentanleistung nicht aus dem vorhandenen Gleicbspannungs- Versorgungsnetz bezogen werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Strom-, stoßgenerator anzugeben, der an das vorhandene Gleichspannungs-Versorgungsnetz angeschlossen wird und in der Lage ist, an die ansteuerbare Last eine erhöhte Momentanleistung abzugeben. Dabei soll zugleich dem Umstand Rechnung getragen werden, daß eine erforderliche Dauerleistung von der vorhandenen Gleichspannungsquelle aufgebracht werden kann.
Die gestellte Aufgabe wird bei einem Stromstoßgenerator der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an eine Spannungsversorgungsquelle eine Sperrschwingerschaltung angeschlossen ist, deren Ausgangsimpulse einen nachgeschalteten Stromstongenerator auf eine gegenüber der Eingangsspannung erhöhte Spannung aufladen, daß beim Erreichen einer definierten Spannung am Kondensator ein im Laststromkreis angeordneter Schalter durchgeschaltet und die Momentanleistung aus dem Stromstoßkondensator an die Last abgegeben wird, daß an den Laststromkreis ferner eine Abschaltvorrichtung derart angeschlossen ist, daß bei Abgabe der Momentanleistung an die Last die Sperrschwing-erschaltung abgeschaltet und eine reduzierte Dauerleistung an die Last direkt aus der Spannungsversorgungsquelle abgegeben wird.
Bei der Last handelt es sich vielfach um ein Magnetventil, dessen Halteleistung von der vorhandenen Gleichspannungsquelle aufgebracht werden kann, während die Ansprechleistung über den sich selbst abschaltenden Stromstoßgenerator bezogen wird.
Die Last wird bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel über einen Thyristor angesteuert. Der den Thyristor und die Last enthaltende Laststromkreis ist vorzugsweise über eine erste Diode an den Stromstonkondensator und über eine zweite Diode direkt an die Spannungsversorgungsquelle angeschlossen. Beide Dioden sind dabei so gepolt, daß ein Stromfluß aus dem aufgeladenen Stromstonkondensator bzw. von der Spannungsversorgungsquelle ermöglicht wird.
Der Sperrschwinger ist vorzugsweise transistorisiert,Dann besteht auch die Abschaltvorrichtung vorzugsweise aus einem Transistor, dessen Kollektor- Emitterstrecke parallel zur Basis- Emitterstrecke des im Sperrschwinger enthaltenen Transistor geschaltet ist. Die Basiselektrode des Abschalttransistors wird vorzugsweise über einen Spannungsteiler angesteuert, der parallel zur Last liegt, so daß der Abschalttransistor immer dann durchgeschaltet wird, wenn über die Last ein Strom vorgegebener Größe fließt.
Zwischen dem Stromstoßkondensator und der Steuerelektrode des Thyristors liegt vorzugsweise ein Durchbruchsstromkreis, der eine oder mehrere Tri gerdioden mit jeweils einer definierten Durchbruchsspannung enthält.Die Gesamtdurchbruchsspannung dieser Triggerdioden bestimmt somit im, wesentlichen die Spannung am Kondensator, bei deren Erreichen der Thyristor gezündet und die erforderliche Momentanleistung aus dem Stromstoßkondensator an die Last abgegeben wird. Bei diesen Triggerdioden kann es sich bei einem vorteilhaften Ausführungteispiel um Vierschichtdioden handeln.
Die Erfindung und ihre weitere vorteilhafte Ausgestaltung soll im folgenden noch anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
Bei der Schaltung gemä; der Figur steht am Schaltung eingang eine Glezhspannungsquelle UNETZ zur Verfügung, die an das Magnetventil M im Last stromkreis eine Halteleistung van beispielsweise 2 Watt abgeben kann, die aber nicht die RnsorPnhleistung von ca. 8-12 Watt abzugeben vermag Die an die Pole des Gleichspannungsnetzes angeschlossene Diodenbrücke aus den Dioden D5,D6,D7,Dß gewährleistet eine verpolungssichere Anschaltung des Stromstoßgenerators an das Netz. Die Dioden D5-D8 sind so geschaltet, daß unabhängig von der Polung des Netzes an der Eingangsklemme A des Stromstoßgenerators stets positives Potential anliegt, während die andere Eingangsklemme B mit Bezugspotential belegt wird.
Die Eingangsklemme A ist über die Diode D2 an den den Thyristor Thy und das Magnetventil M enthaltenden Laststromkreis angeschlossen.- Auf diesem Weg wird folglich das Magnetventil mit der erforderlichen Halteleistung versorgt, wobei die Diode D2 störende Rückwirkungen aus dem Stromstogenerator zum Schaltungseingang sicher verhindert.
Der Widerstand R2, der die Eingangsklemme A mit der Sperrschwingerschaltung verbindet, dient der Strombegrenzung für diese Schaltung.
Die Sperrschwinger- oder Sperrwandlerschaltung ist in ansich bekannter Weise aufgebaut. (Daranowski/Jankowski "Transistorschaltungen in der Impulstechnik", -VEB-Verlag Technik Berlin, 1964, Seiten 179 ff)Im Xollektorzweig eines Transistors T2 ist die Wicklung L1 eines Sparübertragers angeordnet, die über den Widerstand R2 mit der Eingangsklemme A verbunden ist. Die Rückkopplungswicklung L2 liegt im Basiszweig des Transistors T2, der bei der dargestellten Schaltung außerdem die als Schutz gegen Überlastungen der Basis-Emitterstrecke des Transistors T2 dienende Diode D3 und den Widerstand R8 enthält. Parallel zur Reihenschaltung aus Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T2 und der Wicklung L1 liegt zum einen der Kondensator C2 und zum anderen die Reihenschaltung aus Kondensator C1 und Widerstand RX, wobei der Basisstrom kreis des Transistors T2 an die Verbindung zwischen dem Kondensator C1 und dem Widerstand R1 angeschlossen ist.
Der Kondensator C2 sorgt dafür, daß der Sperrschwinger trotz Vorwiderstand R2 den erforderlichen Spitzenstrom aufnehmen kann. Der Kollektor des Transistors T2 ist über eine den Rückschlagimpuls des Sperrschwingers gleichrichtende Diode D4 an den Stromstoßkondensator C3 angeschlossen, der mit diesen Ausgangsimpulsen in den Abschaltphasen des Transistors T2 auf- eine gegenüber der Eingangsspannung UE stark überhöhte Spannung aufgeladen wird.
Der Kondensator C1 wird eim Anlegen einer Gleichspannung UNETz bzw. UE über den Widerstand R aufgeladen, bis der Transistor T2 iiber den Widerstand Rd, die Induktivität L2 und die Diode D3 leitend wird und schlienlich über die Rückkopplungswicklung L2 bis zur Sättigung aufgesteuert wird. Durch den Rückschlag- bzw. Ausgangsimpuls beim Abschalten des Transistors T2 lädt sich der Kondensator cl negativ auf und entlädt sich über den Widerstand R1 während der Sperrphase des Transistors . Unmittelbar nach der Sperrung des Transistors T2 rnuß die im magnetischen Feld während der der Durchsteuerung dieses Transistors gespeicherte Energie abgebaut werden. Am Ausgang C des Sperrschwingers entsteht somit ein Spannungsimpuls mit überhöhter Maximalspannung und es kommt zu einem StromflnX aus der Induktivität des Übertragers durch die geöffnete Diode D4, der den Kondensator C3 auflädt.
Der geschilderte Vorgang wiederholt sich periodisch, so daß der KondenPator C3 über die gleichrichtende Diode D4 mit den Pu=gangsimpulsen des Sperrschwingers so lange aufgeladen wird, bis eine vorgegebene Maximalspannung erreicht ist.
Bei entsprechender Dimensionierung des Sperrschwingers wird eine Impulsfolgefrequenz von 20-25 kz am Ausgang C des Sperrschwingers erzielt. Der Kondensator C wird mit 3 diesen Impulsen beispielsweise auf eine Spannung von ca. 80 V aufgeladen.
Der Entladestromweg des Kondensators C3 führt über den Strombegrenzungswiderstand R und die Die D1 zur Kathoden-3 Anoden-Strecke des Thyristors Thy, der in Reihe zu dem zu schaltenden Magnetventil N im Last stromkreis angeordnet ist. Die Diode D1 verhindert, daß der Kondensator C3 über 3 die Direktverbindung des Thyristors mit der Eingangsklemme A aufgeladen wird.
Der Kondensator C kann sich jedoch erst dann entladen, 3 wenn die Steuerelektrode des Thyristors über die mit dem Kondensator verbundene Spannungsdurchbruchsstrecke ein Triggersignal erhält. Dies ist dann der Fall, wenn die Spannung am Kondensator C3 die Gesamtdurcbbruchsspannung der Triggerdioden V1,V2 übersteigt. Dann gelangt iiber die Triggerdioden V1,V2, die beispielsweise Vierschichtdioden sind, und über den Strombegrenzungswiderstand R6 ein Triggersignal zur Steuerelektrode des Thyristors Thy, so daß dieser leitend wird und der Kondensator C3 eine erhöhte Momentanleistung von mehr als 8 Watt an das Magnetventil >1 abgeben kann. Der zwischen die Steuerelektrode und die Kathode des Thyristors Thy geschaltete Widerstand R7 dient als Ableitwiderstand für den Sperrstrom durch die Steuerelektrode des Thyristors.
Wenn das Nagnetventil N bei Abgabe der erhöhten omentanleistung anspricht, liegt am Magnetventil N fast die gesamte Kondensatorspannung. Diese Spannung liegt auch am parallel zum lagnetventil M geschalteten Spannungsteiler aus den Widerständen R4 und R5, so dan der mit der Basiselektrode an den Abgriff des Spannungsteilers angeschlossene Transistor T1 durchgeschaltet wird. Die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors T1 liegt parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Transistors T2, so daß bei durchgeschaltetem Transistors T1 das Basispotential des Transistors T2 im wesentlichen dem Bezugspotential entspricht. Der Sperrschwinger schwingt folglich nicht mehr,und der. Kondensator C wird nicht mehr 3 nachgeladen.
Die weiterhin erforderliche Halteleistung dz das Magnetventil M - bei einer Haltespannung von z. BS. 6-9 Volt und einem Haltestrom von ca. 120 mA- wird direkt aus dem Netz über die Diode D2 bezogen. Die Haltespannung am Magnetventil M reicht auch aus, um den Transistor T1 im durchgesteuerten Zustand zu halten.
Die parallel zum Magnetventil N geschaltete Diode D9 dient als Löschdiode für nie im Magnetventil gespeicherte Energie bei dessen Abschaltung.
Leerseite

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Stromstoßgenerator zur Erzeugung einer erhöhten Momentanleistung für eine ansteuerbare Last, dadurch gekennzeichnet, daß an eine Spannungsversorgungsquelle eine Sperrschwingerschaltung angeschlossen ist, deren Ausgangs impulse einen nachgeschalteten Stromstoßkondensator (C3) auf eine gegenüber der Eingangsspannung erhöhte Spannung aufladen, dan beim Erreichen einer definierten Spannung am Kondensator ein im Laststromkreis angeordneter Schalter(Thy) durchgeschaltet und die Momentanleistung aus dem Stromstoßkondensator (C3) an die Last (M) abgegeben wird, daß an den Laststromkreis ferner eine Abschaltvorrichtung (T1) derart angeschlossen istt daß bei Abgabe der Momentanleistung an die Last die Sperrschwingerschaltung abgeschaltet und eine reduzierte Dauerleistung an die Last (M) direkt aus der Spannungsversorgungsquelle abgegeben wird.
2) Stromstoßgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Last (M) ein ESagnetventil ist, dessen Halteleistung- im Gegensatz zur Ansprechleistung- direkt von der vorhandenen Spannungsversorgungsquelle aufgebracht werden kann.
3) Stromstoßgenerator nach Anspruch loder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Last über einen Thyristor (Thy) angesteuert wird, und daß der den Thyristor und die Last enthaltende Laststromkreis über eine erste Diode (D an den Stromstoßkondensator (C ) und über eine zweite 3 Diode (D2) direkt an die Spannungsversorgungsquelle (UE) ansch'ossen ast, wobei beide Dioden so gepolt sind, daß ein Stromfluß aus dem aufgeladenen Kondensator (C3) bzw. von xer Spannungsversorgungsquelle in den Luststromkreis ermöglicht wird.
4) Stromstongenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Last () ein Spannungsteiler (R4,R5) geschaltet ist, dessen Spannungsabgriff an die Basiselektrode eines Abschalttransistors (T ) angeschlossen ist, wobei die Kollektor- Emitterstrecke des Abschalttransistors (T) parallel zur Basis-Emitterstrecke des in der Sperrschwinger- Schaltung enthaltenen Transistors (T2) liegt.
5) Stromstongenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des Sperrschwinger- Transistors (T2) über eine Diode (D4) an den Stromstoßkondensator (C3) angeschlossen ist.
6j Sromstoßgenerator nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stromstoßkondensator (C3) und die Steuerelektrode des Thyristors (Thy ein Durchbruchssromkreis geschaltet ist, der eine oder mehrere Triggerdioden mit einer definierten Durchbruchsspannung enthält, so daß diese Durchbruchsspannung der Diode(n) die definierte Spannung am Kondensator im wesentlichen bestimmt, bei der der Thyristor gezündet und die Momentanleistung aus dem Stromstoßkondensator an die Last abgegeben wird.
7) Stromstoßgenerator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchbruchsstromkreis zwei Triggerdioden (V1,V2) und einen Strombegrenzungswiderstand (R6) enthält.
8) Stromstoßgenerator nach Anpruch 7, dadurch gekennzeichnet; daß die Triggerdioden {V1,V2) Vierschichtdioden sind.