DE3513365A1 - Method and device for limiting switching-on currents - Google Patents
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Abstract
Description
Richard Hirschmann . TL . ο O I ο O D üRichard Hirschmann. TL . ο OI ο OD ü
Radiotechnisches WerkRadio technical work
Richard-Hirschmann-Str. 19 9.4.1985Richard-Hirschmann-Str. 19 April 9, 1985
7300 Esslingen a.N. TPA/Stad/El7300 Esslingen a.N. TPA / Stad / El
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Begrenzen des Einschaltstroms beim Anschalten einer Last, insbesondere von Glüh- oder Halogenlampen, an ein Stromnetz. Glüh- und Halogenlampen mit Glühfaden, aber auch elektrische Heizeinrichtungen, bei denen der sie durchfließende Strom die Heiz- oder Glühwendel aufheizt, haben im abgeschalteten Zustand auf Grund des kalten Glühfadens bzw. der kalten Heiz- oder Glühwendel einen gegenüber dem eigentlichen Betriebszustand geringen Widerstand. Beispielsweise beträgt der Kaltwiderstand bei 3 kW-Halogenlampen nur 1 bis 2 Ohm. Wenn beispielsweise eine 3 kW-Halogenlampe an eine Netzspannung von 20 Volt angeschlossen wird, können unmittelbar nach dem Einschaltzeitpunkt, wenn also der Glühfaden noch kalt ist, hohe Einschaltströme bis zu 300 A fließen. In Haushaltungen ist das Netz normalerweise mit 16-A-Sicherungen abgesichert, so daß die Sicherungen bei Einschalten derartiger Halogenlampen durchbrennen, obgleich der von derartigen Lampen aufgenommene Strom im Betriebszustand, d.h. bei heißem Glühfaden, unter der Stromstärke normaler Haushaltungen liegen würde. Bekanntermaßen brennen Glühlampen praktisch immer beim Einschalten einer Lampe durch. Auch dieser Vorgang ist auf den hohen Einschaltstrom bei kalter Glühwendel zurückzuführen, der direkt eine starke Belastung des Glühfadens durch sein starkes magnetisches Feld auf die einzelnen Wendeln des Glühfadens darstellt und den Glühfaden dadurch mechanisch zerstört, wenn er nach längerer Benutzung der Glühlampe dünner geworden ist.The invention relates to a method and a device for limiting the inrush current when a load, in particular incandescent or halogen lamps, is switched on to a power supply system. Incandescent and halogen lamps with filament, but also electrical heating devices, in which the current flowing through them the heating or Incandescent filament heats up, have an opposite when switched off due to the cold filament or the cold heating or incandescent filament the actual operating state low resistance. For example, the cold resistance is 3 kW halogen lamps only 1 to 2 ohms. For example, if a 3 kW halogen lamp is on If a mains voltage of 20 volts is connected, it can be switched on immediately, i.e. when the filament is still cold is, high inrush currents of up to 300 A flow. In households, the network is usually protected with 16 A fuses, see above that the fuses blow when such halogen lamps are switched on, although the one taken up by such lamps Current in the operating state, i.e. with a hot filament, would be below the current strength of normal households. Known incandescent lamps practically always burn out when a lamp is switched on. This process is also due to the high inrush current cold filament, which puts a strong load on the filament due to its strong magnetic field on the individual Represents coils of the filament and thereby mechanically destroys the filament if it has been used for a long time has become thinner.
Aus den besagten Gründen ist es wünschenswert, den Einschaltstrom beim Anschalten einer I ast zu begrenzen bzw. allmählich ansteigenFor the reasons mentioned, it is desirable to limit or gradually increase the inrush current when an I ast is switched on
zu lassen, um die Anf'angsbeJastung auf den noch kalten Glühfaden oder die noch kalte Heizwendel gering zu halten. Hierzu könnten dem Fachmann bekannte Konstant-Stromquellen mit Regelung verwendet werden. Derartige, als Konstant-Stromquellen wirkende Schaltungsanordnungen sind jedoch schaitungstechnisch aufwendig, teuer und erfordern einen relativen großen Raumbedarf, so daß sie als Massenartikel für die Verwendung in Haushaltungen nicht geeignet sind.to leave the initial load on the still cold filament or to keep the still cold heating coil low. You could do this Constant current sources with regulation known to those skilled in the art are used will. Such circuit arrangements acting as constant current sources are, however, complex, expensive and technically complex require a relatively large amount of space, so that they are not suitable as mass-produced articles for use in households.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren vorzuschlagen und eine Schaltungsanordnung zu schaffen, mit der eine Begrenzung des Einschaltstromes, insbesondere beim Anschalten von Lasten möglich ist, die Glühfaden oder Heizwendeln aufweisen. Dabei sollte die Einschaltzeit, während der die Betriebsverhältnisse erreicht werden, möglichst kurz sein.The invention is therefore based on the object of proposing a method and to create a circuit arrangement with which a limitation of the inrush current, in particular when switching on Loads is possible that have filaments or heating coils. Included the switch-on time during which the operating conditions are achieved should be as short as possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen verfahrensmäßig gelöst. Eine Schaltungsanordnung mit dem kennzeichnenden Merkmal des Anspruches 5 löst ebenfalls die gestellte Aufgabe.This object is according to the invention with the in the characterizing part of claim 1 specified features solved procedurally. A circuit arrangement with the characterizing feature of the claim 5 also solves the problem.
Mit den erfindungsgemäßen Verfahrensschritten bzw. Merkmalen ist auf einfache Weise sichergestellt, daß der Strom während der Einschaltzeit nicht über den eigentlichen Betriebsstrom, der im heißen Betriebszustand der Last fließt, hinaus ansteigt. Auf diese Weise können auch in Haushalten, in denen das Stromnetz mit üblichen Sicherungen von 16 A abgesichert ist, Halogenlampen mit mehreren kW, wie sie beispielsweise für Photo- oder Filmaufnahmen erforderlich sind, eingeschaltet werden, ohne daß die Sicherung durchbrennt.With the method steps or features according to the invention ensures in a simple manner that the current during the switch-on time does not exceed the actual operating current, which is in the hot operating state of the load flows, also increases. In this way it can also be used in households where the electricity network is normal 16 A fuses, halogen lamps with several kW, such as those required for photo or film recordings are switched on without the fuse blowing.
Bei modernen Haussicherungs- und Überwachungssystemen ist häufig vorgesehen, daß der Haus-Außenbereich, die Türen oder bestimmte Bereiche des Grundstücks mit hellen Lampen, meistens ebenfalls Halogenlampen, beleuchtet werden, wenn etwa ein Bewegungssensor eine verdächtige Bewegung festgestellt und das Alarmsystem ausgelöst hat. Das ganze Sicherunqssystem wäre in seiner Wirkung undIn modern home security and surveillance systems it is often provided that the house exterior, the doors or certain Areas of the property are illuminated with bright lamps, usually also halogen lamps, if a motion sensor, for example detected suspicious movement and triggered the alarm system. The whole security system would be in its effect and
Funktion in Frage gestellt, wenn die Gefahr bestünde, daß beim Auslösen des Alarms, d.h. beim Anschalten heller Lampen die Netzsicherungen durchbrennen würden. Dieser Gefahr wird auf einfache und kostengünstige Weise mit der vorliegenden Erfindung begegnet. Darüberhinaus können derartige Sicherungssysteme durch die Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bzw. der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung auch in Haushaltungen installiert werden, die mit den üblichen 16-A-Sicherungen abgesichert sind.Function questioned if there was a risk that the Triggering of the alarm, i.e. the mains fuses when switching on bright lamps would burn out. This risk is countered in a simple and inexpensive manner with the present invention. In addition, such security systems can through the use of the method according to the invention or the circuit arrangement according to the invention can also be installed in households that are protected with the usual 16 A fuses.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung weist darüberhinaus den nicht unwesentlichen Vorteil auf, daß Heiz- und Glühgeräte, Halogen- und Glühlampen auf Grund der Tatsache eine wesentlich längere Lebensdauer haben, daß während der Einschaltzeit der Strom begrenzt bleibt.The method according to the invention and the circuit arrangement according to the invention also has the not insignificant advantage that heating and incandescent devices, halogen and incandescent lamps due to the fact that the current remains limited during the switch-on time.
Ein weiterer erheblicher Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht
darin, die Einschaltzeit, d.h. die Zeit vom Anschalten der Last bis zu dem Zeitpunkt, bei dem die Last, etwa die Glühlampe,
ihre Arbeitstemperatur und ihren Arbeits-Widerstand erreicht hat, möglichst klein zu halten, ohne daß der Einschaltstrom in dieser
Zeit den eigentlichen Betriebsstrom übersteigt. Dieser Vorteil ist insbesondere dadurch möglich, daß die Spannung, mit der die Sägezahnspannung
verglichen wird, eine exponentiell abnehmende Spannung ist. Zu Beginn der Einschaltzeit muß der Stromdurchgang durch
die Begrenzerschaltung stärker bzw. länger begrenzt werden als zum Ende der Einschaltzeit hin. Würde für diese mit der Sägezahnspannung
zu vergleichende Spannung ein linearer Spannungsabfall bis zur Spannung Null gewählt, so dürfte die Steilheit des Spannungsverlaufs nur sehr gering sein, weil der Strom sonst zu Beginn des
Einschaltzeitraums zu stark ansteigen würde. Da während der Einschaltzeit insbesondere auf Grund der Stromtor-Schaltvorgänge
Störimpulse entstehen, die Radio- und Fernsehstörungen hervorrufen, ist eine kurze Einschaltzeit, die mit der vorliegenden Erfindung
erreicht werden kann, vorteilhaft.
35Another significant advantage of the present invention is to keep the switch-on time, ie the time from switching on the load to the point in time at which the load, such as the incandescent lamp, has reached its working temperature and its working resistance, as short as possible without that the inrush current exceeds the actual operating current during this time. This advantage is possible in particular because the voltage with which the sawtooth voltage is compared is an exponentially decreasing voltage. At the beginning of the switch-on time, the passage of current through the limiter circuit must be limited more or longer than at the end of the switch-on time. If a linear voltage drop to zero voltage were selected for this voltage to be compared with the sawtooth voltage, the steepness of the voltage curve should only be very low, because otherwise the current would rise too sharply at the beginning of the switch-on period. Since interference pulses occur during the switch-on time, in particular due to the current gate switching operations, which cause radio and television interference, a short switch-on time, which can be achieved with the present invention, is advantageous.
35
Vorzugsweise weist die Sägezahnfrequenz den doppelten Wert der Netzfrequenz auf. Zur Ansteuerung eines an sich bekannten Säge-The sawtooth frequency preferably has twice the value of the Grid frequency. To control a known saw
• (ρ- • (ρ-
zahngenerators kann dann jeweils ein Impuls verwendet werden, der auf einfache Weise bei Null-Durchgang der Netzspannung erzeugt wird.tooth generator can then be used in each case one pulse, the is generated in a simple manner at zero crossing of the mains voltage.
Das Stromtor besteht vorzugsweise aus einem Triac oder zwei antiparallel geschalteten Thyristoren.The current gate preferably consists of one triac or two anti-parallel switched thyristors.
Nach Ablauf der Einschaltzeit, wenn das Stromtor also über die gesamte Arbeitsphase von 360° stromdurchlässig ist, kann es durch Wirksammachen eines Bypasses überbrückt und außer Funktion gesetzt werden. Dies hat den Vorteil, daß eine üblicherweise über ein Stromtor auftretende Verlustleistung, die bei 15 Ampere etwa in der Größenordnung von 10 bis 20 Watt liegt, vermieden werden kann.After the switch-on time has elapsed, when the power gate is over the entire If the working phase of 360 ° is current-permeable, it can be bridged and disabled by activating a bypass will. This has the advantage that a power loss usually occurring via a current gate, which at 15 amperes is approximately in of the order of 10 to 20 watts can be avoided.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen und Ausführungsformen beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:The invention is explained below with reference to the drawings and embodiments for example explained in more detail. Show it:
Fig. 1 eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung als Blockschaltbild, 201 shows a schematic representation of the circuit arrangement according to the invention as a block diagram, 20
Fig. 2a und 2 b Diagramme, die der Erläuterung der Erfindung dienen und2a and 2b are diagrams used to explain the invention and
Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für eine Spannungsformerstufe, die über die Einschaltzeit hinweg eine exponentiell abfallende Spannung erzeugt.3 shows an exemplary embodiment for a voltage shaper stage which has an exponentially falling over the switch-on time Creates tension.
Bei dem in Fig. 1 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel liegt eine Last, im vorliegenden Beispiel eine Lampe 7, die in Reihe mit einem Schalter 1 und einem Thyristor 6 geschaltet ist, am Netzanschluß LL , . Die Zünd- bzw. Steuerspannung für den Thyristor 6 wird von einer Schaltungsanordnung erzeugt, die aus einer Nulldurchgangs- Detektorschaltung 2, einem Sägezahngenerator 3, einer Spannungsformerstufe 4 und einem Komparator 5 besteht.In the exemplary embodiment shown schematically in FIG. 1, there is a load, in the present example a lamp 7, which is shown in FIG Series with a switch 1 and a thyristor 6 is connected to the power supply LL,. The ignition or control voltage for the thyristor 6 is generated by a circuit arrangement consisting of a zero crossing detector circuit 2, a sawtooth generator 3, a Voltage shaper stage 4 and a comparator 5 consists.
Die Funktionsweise dieser Schaltungsanordnung wird nachfolgend unter Zuhilfenahme und unter Bezug auf die in Fig. 2 schematisch dargestellten Spannungsverläufe erläutert.The mode of operation of this circuit arrangement is described below under With the aid of and with reference to the voltage curves shown schematically in FIG. 2.
• T '• T '
Wird der Schalter 1 in den leitenden Zustand geschaltet, liegt die in Fig. 2b schematisch dargestellte Netzspannung am Eingang des Thyristors 6 sowie an den Eingängen der Nulldurchgangs-Detektorschaltung 2 und der Spannungsformerstufe 4 an. Da am Thyristor 6 unmittelbar nach Anschalten der Netzspannung keine Steuerspannung anliegt, bleibt er zunächst in seinem nicht-leitenden Zustand.If the switch 1 is switched to the conductive state, the Mains voltage shown schematically in FIG. 2b at the input of the thyristor 6 and at the inputs of the zero crossing detector circuit 2 and the voltage shaper stage 4. Since there is no control voltage on the thyristor 6 immediately after the mains voltage is switched on is applied, it initially remains in its non-conductive state.
Die Nulldurchgangs-Detektorschaltung 2 erzeugt bei jedem Nulldurchgang
der an ihrem Eingang anliegenden Netzspannung einen Impuls, so daß die Frequenz des Impuls-Ausgangssignals doppelt so
hoch wie die Netzfrequenz ist. Die Ausbildung einer Nulldurchgangs-Detektorschaltung
ist allgemeiner Stand der Technik und braucht daher im vorliegenden Zusammenhang nicht im einzelnen beschrieben
zu werden.
15The zero crossing detector circuit 2 generates a pulse at each zero crossing of the mains voltage applied to its input, so that the frequency of the pulse output signal is twice as high as the mains frequency. The design of a zero crossing detector circuit is general prior art and therefore does not need to be described in detail in the present context.
15th
Der Sägezahngenerator 3 wird mit dem Ausgangssignal der Nulldurchgangs-Detektorschaltung 2 getriggert, derart, daß sich eine Sägezahnspannung ergibt, wie sie in Fig. 2a schematisch dargestellt und mit dem Bezugszeichen LL versehen ist. Entsprechend der Frequenz des Eingangssignals, nämlich entsprechend der FrequenzThe sawtooth generator 3 is based on the output signal of the zero crossing detection circuit 2 triggered in such a way that a sawtooth voltage results, as shown schematically in Fig. 2a and is provided with the reference symbol LL. According to the frequency of the input signal, namely according to the frequency
2fN , , weist die vom Sägezahngenerator 3 erzeugte Sägezahnspannung
pro Halbwelle der Netzspannung einen Sägezahn auf, wie dies aus dem Vergleich der Netzspannung in Fig. 2b und der Sägezahnspannung
LL in Fig. 2a ersichtlich ist.
252f N ,, the sawtooth voltage generated by the sawtooth generator 3 has one sawtooth per half-wave of the mains voltage, as can be seen from the comparison of the mains voltage in FIG. 2b and the sawtooth voltage LL in FIG. 2a.
25th
Sobald die Netzspannung am Eingang der Spannungsformerstufe 4 auftritt, erzeugt diese eine exponentiell abfallende Spannung U1, wie sie in Fig. 2a schematisch dargestellt ist. Das Ausgangssignal LL des Sägezahngenerators 3 wird einem Eingang des Komparators 5 und die exponentiell abfallende Ausgangsspannung U. der Spannungsformerstufe 4 wird dem anderen Eingang des Komparators 5 zugeführt. Der Komparator 5 vergleicht die an seinem Eingang anliegenden Spannungen und erzeugt nur dann ein Ausgangssignal, wenn die Sägezahnspannung auf der ansteigenden I lanke jeweils die Spannungswerte der Spannung U. erreicht. Der dadurch entstehende Ausgangsimpuls des Komparators 5 ist der Zündimpuls für den Thyristor 6.As soon as the mains voltage occurs at the input of the voltage shaper stage 4, it generates an exponentially decreasing voltage U 1 , as is shown schematically in FIG. 2a. The output signal LL of the sawtooth generator 3 is fed to one input of the comparator 5 and the exponentially decreasing output voltage U. of the voltage shaper stage 4 is fed to the other input of the comparator 5. The comparator 5 compares the voltages present at its input and only generates an output signal when the sawtooth voltage on the rising I slope reaches the voltage values of the voltage U. The resulting output pulse of the comparator 5 is the ignition pulse for the thyristor 6.
Auf Grund des Spannungsverlaufs der Ausgangsspannung U, der Spannungsformerstufe 4 wird dabei der Zündzeitpunkt für den Thyristor 6 für jede Halbwelle der Netzspannung etwas vorverlegt, bis die Spannung U, den Wert Null erreicht hat. Ab dann befindet sich der Thyristor 6 über die gesamte Netz-Periodendauer im leitenden Zustand. Based on the voltage curve of the output voltage U, the voltage shaper stage 4, the ignition time for the thyristor 6 is brought forward a little for each half-wave of the mains voltage until the Voltage U, has reached the value zero. From then on there is the Thyristor 6 in the conductive state over the entire network period.
Durch die erfindungsgemäße Steuerung des als Stromtor wirkenden Thyristors 6 wird dieser nach Anschalten der Netzspannung schrittweise über einen immer größer werdenden Zeitraum der Netzperiode hinweg in den leitenden Zustand versetzt, so daß der Strom, der durch die Last 7 fließt, nur allmählich ansteigt. Dadurch wird der Einschaltstrom sicher begrenzt, da auch bei kaltem Glühfaden und Heizdraht und damit bei kleinem Innenwiderstand der Last keine Überströme auftreten können, die zum Durchbrennen des Glühfadens, des Heizdrahts oder der Sicherung führen. Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ist es also möglich, auf einfachste Weise und ohne den sonst üblichen Schaltungsaufwand zur Strombegrenzung einen Einschaltstrom zu erhalten, der praktisch konstant und gleich dem Nennstrom, d.h. dem Strom ist, der im eigentlichen Betriebszustand fließt. Auf diese Weise ist es möglich, auch an einen Netzanschluß, der mit einer Haushaltssicherung von 16 A abgesichert ist, Lasten, etwa Halogenlampen, mit hohen Leistungen, beispielsweise mit 3,5 kW zu legen, ohne daß beim Einschalten dabei die Sicherung durchbrennt.The inventive control of the thyristor 6, which acts as a current gate, causes the thyristor to be gradually increased after the mains voltage has been switched on put into the conductive state over an ever increasing period of the network period, so that the current that flowing through the load 7, only increases gradually. This will make the Inrush current is safely limited, as there is none even with cold filament and heating wire and thus with low internal resistance of the load Overcurrents can occur, which can lead to the filament, the heating wire or the fuse burning out. With the invention Circuit arrangement, it is possible in the simplest way and without the otherwise usual circuit complexity for current limitation to obtain an inrush current that is practically constant and equal to the nominal current, i.e. the current that is in the actual Operating state flows. In this way, it is also possible to connect to a mains connection that is protected by a household fuse of 16 A. is to put loads, such as halogen lamps, with high powers, for example with 3.5 kW, without being switched on the fuse blows.
Der negative exponentiell Verlauf der Spannung LL sollte so gewählt sein, daß auch unmittelbar nach Anschalten der Last 7 der Einschaltstrom nicht oder nicht wesentlich über dem Nennstrom liegt, und daß gleichzeitig die Einschaltzeit möglichst kurz ist. Denn während der Einschaltzeit entstehen durch das Schalten des Stromtors 6 Störimpulse, die etwa den Radio- und Fernsehempfang nachteilig beeinflussen.The negative exponential curve of the voltage LL should be like this be chosen that immediately after switching on the load 7, the inrush current is not or not significantly above the rated current and that at the same time the switch-on time is as short as possible. Because during the switch-on time, when the Stromtors 6 glitches that have a detrimental effect on radio and television reception.
Bei Verwendung eines linearen Verlaufs der Spannung U, dürfte der Gradient, mit der die Spannung abfällt, nur sehr klein sein, daWhen using a linear curve of the voltage U, the The gradient with which the voltage drops can only be very small, there
insbesondere zu Beginn der Linschaltzeit die hohen Überströme auftreten und mit zunehmender Erwärmung des Glühfadens oder des He izdrahtes abnehmen. Das würde aber bedeuten, daß im Hinblick auf die Vermeidung von Überströmen die Einschaltzeit unnötig lang wäre und in die Größenordnungen von Minuten käme, wodurch Störimpulse über einen langen Zeitraum hinweg auftreten, so daß Rundfunk- und Radiosendungen in einer Weise gestört werden, die vom Hörer oder Zuschauer auch als störend empfunden wird.the high overcurrents occur especially at the beginning of the Linschaltzeit and with increasing heating of the filament or the heating wire decrease. That would mean, however, that the switch-on time would be unnecessarily long with a view to avoiding overcurrents and in the order of magnitude of minutes, causing glitches to occur over a long period of time, so that radio and radio broadcasts be disturbed in a way that is also perceived as annoying by the listener or viewer.
Der negative exponentielle Spannungsverlauf und insbesondere die Zeitdauer, während der die negative exponentielle Spannung LL erzeugt wird, kann je nach den Umständen gewählt werden und beträgt bei Halogenlampen je nach Lampenleistung 0,3 bis 2 Sekunden.The negative exponential voltage curve and in particular the time period during which the negative exponential voltage LL is generated can be selected depending on the circumstances and is 0.3 to 2 seconds for halogen lamps, depending on the lamp power.
Ein Ausführungsbeispiel für die Spannungsformerstufe 4 zeigt Fig.An exemplary embodiment for the voltage shaper stage 4 is shown in FIG.
Zwischen den Versorgungsspannungsanschlüssen (0 V und -12 V) dieser Umformerstufe 4 sind ein Widerstand R,, ein Transistor T„ und ein Kondensator C in Reihe geschaltet. Der Verbindungspunkt zwisehen dem Kollektor des Transistors T„ und dem Kondensator C ist einerseits mit dem Kollektor eines Transistors T. und andererseits mit der Basis eines Transistors T, verbunden und stellt das Ausgangssignal bereit, das von der Spannungsformerstufe 4 dem Komparator zugeleitet wird. An der Basis des Transistors T., dessen Emitter mit Masse verbunden ist, liegt das Eingangssignal an, das auftritt, wenn der Schalter 1 (vgl. Fig. 1) in den leitenden Zustand versetzt wird.Between the supply voltage connections (0 V and -12 V) of these Converter stage 4 are a resistor R ,, a transistor T ,, and a capacitor C connected in series. The connection point between the collector of the transistor T "and the capacitor C is on the one hand with the collector of a transistor T. and on the other hand connected to the base of a transistor T and provides the output signal from the voltage shaper stage 4 to the comparator is forwarded. At the base of the transistor T., the emitter of which is connected to ground, is the input signal that occurs, when the switch 1 (see. Fig. 1) is put into the conductive state.
Der Emitter des Transistors T, ist über einen Widerstand R„ mit Masse und der Kollektor mit den Basen des Transistors l„ und einen weiteren Transistors I. verbunden. Der Kollektor des Transistors T. liegt über einen Widerstand R, nn Masse und der Emitter dieses Transistors Jieqt über einen weiteren Widerstand R. an der VersorgungsspannungsquelJe (-12V) an. Die Basis des Transistors T. ist mit seinem Kollektor verbunden, so daß der Transistor T, Dioden-Funktion hat und einen möglichen Temporal urqimq des Iransistors T„ kompensiert. Wenn sich der Schalter 1 (vgl. Fig. 1) imThe emitter of the transistor T is connected via a resistor R " Ground and the collector with the bases of the transistor 1 and one further transistor I. connected. The collector of the transistor T. is connected to a resistor R, nn ground and the emitter this Transistor Jieqt via a further resistor R. to the supply voltage source (-12V). The base of the transistor T. is connected to its collector, so that the transistor T, diode function has and a possible temporal urqimq of the transistor T "compensated. If the switch 1 (see. Fig. 1) in
-AO--AO-
nicht-leitenden Zustand befindet, die Last 7 also nicht am Netz liegt, und damit an der Basis des Transistors T, kein Eingangssignal auftritt, ist der Transistor T. leitend, so daß der Kondensator C entladen bleibt und kein Ausgangssignal auftritt. Bei Schalten des Schalters 1 in den leitenden Zustand und Anlegen einer Spannung an der Basis des Transistors T, wird dieser nicht-leitend, so daß die Stromformerstufe in Funktion gesetzt wird. Dabei wird der Kondensator C über den Widerstand R1 und über den Transistor T„ zunächst mit konstantem Strom aufgeladen. Mit steigender Spannung am Kondensator C steigt auch die Spannung an der Basis des Transistors T, an, so daß sich der durch ihn fließende Strom erhöht. Dies hat zur Folge, daß auch die Basisspannung des Transistors T„ ansteigt und der durch ihn fließende Strom exponentiell zunimmt, wodurch der Kondensator C auch exponentiell aufgeladen wird. Am Kondensator und damit am Ausgang der Spannungsformerstufe 4 ergibt sich dadurch ein negativ abfallender Spannungsverlauf, wie er etwa in Fig. 2a mit dem Bezugszeichen U. im Prinzip dargestellt ist.is non-conductive state, so the load 7 is not connected to the network, and thus no input signal occurs at the base of the transistor T, the transistor T. is conductive, so that the capacitor C remains discharged and no output signal occurs. When the switch 1 is switched to the conductive state and a voltage is applied to the base of the transistor T, the latter becomes non-conductive, so that the current shaper stage is activated. The capacitor C is initially charged with a constant current via the resistor R 1 and via the transistor T ″. As the voltage across the capacitor C rises, so does the voltage at the base of the transistor T, so that the current flowing through it increases. This has the consequence that the base voltage of the transistor T "also rises and the current flowing through it increases exponentially, whereby the capacitor C is also charged exponentially. At the capacitor and thus at the output of the voltage shaper stage 4, a negatively falling voltage curve results, as is shown in principle, for example, in FIG. 2a with the reference symbol U.
Die Einschaltzeit t , d.h. die Zeit, während der die Spannung U, ungleich Null ist, sowie der Verlauf der Spannung LL kann durch die Wahl insbesondere der Kapazität des Kondensators C und des Widerstandswerts des Widerstands R, eingestellt werden. Bei einem Ausführungsbeispiel für das Anschalten einer Halogenlampe von ca. 3,5 kW hat der Kondensator C eine Kapazität von 330 nF und der Widerstand R. einen Widerstandswert von 100 kOhm.The switch-on time t, i.e. the time during which the voltage U, is unequal Is zero, as well as the profile of the voltage LL can be determined by the choice in particular of the capacitance of the capacitor C and the resistance value of the resistance R, can be adjusted. In one embodiment for turning on a halogen lamp of about 3.5 kW, the capacitor C has a capacity of 330 nF and the resistor R. a resistance of 100 kOhm.
Das Stromtor 6 weist auch im vollständig durchgeschalteten Zustand, d.h. wenn es über die gesamte Periode von 360° aufgesteuert ist, eine zwar geringe aber dennoch nicht zu vernachlässigende Verlustleistung bei 15 A von etwa 10 bis 20 W auf. Um diese Verlustleistung nach dem Einschaltvorgang zu vermeiden, damit keine Kühlkörper verwendet werden müssen und die Schaltung auch in kleinen Abmessungen herstellbar ist, kann zusätzlich vorgesehen sein, das Stromtor 6 nach dem Einschaltvorgang beispielsweise mittels eines Relais zu überbrücken.The power gate 6 also has in the fully connected state, i.e. if it is steered open over the entire period of 360 ° is, a small but not negligible power loss at 15 A of about 10 to 20 W. To this power loss to avoid after the switch-on process, so that no heat sinks have to be used and the circuit also in small Dimensions can be produced, the power gate 6 after the switch-on process, for example by means of a Bridge relay.
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Claims (10)
Netz6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in that the sawtooth frequency f is equal to twice the mains frequency f .. is.
network
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Publications (2)
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|---|---|
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| DE3513365C2 DE3513365C2 (en) | 1988-09-08 |
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Family Applications (1)
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| DE19853513365 Granted DE3513365A1 (en) | 1985-04-15 | 1985-04-15 | Method and device for limiting switching-on currents |
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