DE4140034A1 - Ansteuerschaltung fuer eine last, insbesondere bei einer haushaltsmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerschaltung für ein an Netzwechselspannung liegendes Schütz, durch das eine Last, insbesondere bei einer Haushaltsmaschine, wie Waschmaschine, Trockner oder Spülmaschine, schaltbar ist, mit einer von einer Elektronikschaltung gesteuerten Halbleiter-Schalteinrichtung, die in Reihe zu der Spule des Schützes liegt.

Bei derartigen Ansteuerschaltungen ist nach dem Stand der Technik die das Kleinschütz oder Relais schaltende Halbleiter-Schalteinrichtung ein Triac. Sicherheitsbestimmungen fordern, daß bei einem Defekt im Triac, beispielsweise einem Kurzschluß, das Schütz weiter ordnungsgemäß arbeiten muß, oder zumindest die Last nicht mehr einschalten darf, damit es nicht zu einer Dauereinschaltung der Last, insbesondere Heizung einer Waschmaschine, eines Trockners oder einer Spülmaschine kommen kann. Denn eine solche Dauereinschaltung kann zu gefährlichen Zuständen führen.

Zur Erfüllung der Sicherheitsbestimmungen wurde vorgeschlagen, zwei von der Elektronikschaltung gleich angesteuerte Triacs in Reihe zu schalten. Wenn dann der eine Triac durch Kurzschluß gestört ist, übernimmt der in Reihe liegende zweite Triac allein das Schalten des Schützes. Bei einer solchen Reihenschaltung liegt nur einer der Triacs am Bezugspotential. Eine solche Reihenschaltung erfüllt jedoch nicht ohne weiteres die Sicherheitsbestimmungen. Denn dann, wenn der an Bezugspotential liegende Triac durch einen Defekt unterbricht, verliert der andere Triac sein Bezugspotential. Dadurch kann von seiner Anode über seinen Gateanschluß ungewollt Wechselspannung in die die Elektronikschaltung zerstört wird, oder auch das Schütz fehlerhaft geschaltet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ansteuerschaltung der eingangs genannten Art vorzuschlagen, die bei Störungen eines aktiven Elements der Halbleiter-Schalteinrichtung ein Abfallen des Schützes gewährleistet.

Erfindungsgemäß ist obige Aufgabe bei einer Ansteuerschaltung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Halbleiter-Schalteinrichtung eine Parallelschaltung von zwei Halbleiterschaltern ist, deren einer für die positiven Halbwellen und deren anderer für die negativen Halbwellen der Netzwechselspannung vorgesehen ist, und daß diese Parallelschaltung in Reihe zu einem Kondensator liegt, der sich bei ungestörten Halbleiterschaltern mit der Netzfrequenz über den einen Halbleiterschalter lädt und über den anderen Halbleiterschalter entlädt.

Bei ungestörten Halbleiterschaltern fließt der das Schütz angezogen haltende Wechselstrom in seinen positiven Halbwellen über den einen Halbleiterschalter und in seinen negativen Halbwellen über den anderen Halbleiterschalter.

Ist der eine Halbleiterschalter defekt und bildet er dadurch einen Kurzschluß und nur der andere Halbleiter wird durch das Ansteuersignal gesperrt, dann lädt sich der Kondensator auf eine Spitzenspannung auf und bleibt aufgeladen. Der über die Spule des Schützes fließende Strom wird dadurch unterbrochen, so daß das Schütz abfällt. Für den Ein- Zustand funktioniert die Schaltung auch mit einem kurzgeschlossenen Halbleiterschalter fehlerfrei.

Ist einer der beiden Triacs defekt und bildet er dadurch eine Unterbrechung, dann lädt sich der Kondensator über den anderen Halbleiterschalter auf eine Spitzenspannung auf und bleibt auf dieser Spitzenspannung geladen, da er über den eine Unterbrechung darstellenden defekten Triac nicht mehr entladen werden kann. Der Strom durch die Spule des Schützes wird also auch in diesem Fall unterbrochen, so daß auch in diesem Fall das Schütz die Last abschaltet, bzw. nicht einschalten kann.

Ein weiterer Vorteil dieser Ansteuerschaltung besteht darin, daß auf die Elektronikschaltung keine Netzwechselspannung gelangt, so daß sie beim Defekt der Halbleiterschaltung nicht mitzerstört wird.

Vorteilhaft ist außerdem, daß die beiden Halbleiterschalter an das gleiche Bezugspotential und insbesondere auch an das gleiche Bezugspotential wie die Elektronikschaltung gelegt werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ansteuerschaltung an der Netzwechselspannung für eine Last und

Fig. 2 ein Detail einer Alternative zu Fig. 1.

An den Polen (1, 2) der Netzwechselspannung liegt eine Last (L), die beispielsweise der Heizwiderstand einer Waschmaschine ist. In Reihe zur Last (L) liegen zwei Schaltkontakte (3, 4) eines Schützes, dessen Spule mit S bezeichnet ist. In Reihe zur Spule (S) liegt ein Kondensator (C), zu dem eine Parallelschaltung von zwei Halbleiterschaltern in Serie geschaltet ist.

Der eine Halbleiterschalter besteht aus einem Triac (T1) und einer diesem in Serie geschalteten Diode (D1). Der andere Halbleiterschalter besteht ebenfalls aus einem Triac (T2) und einer diesem in Serie geschalteten Diode (D2). Die Dioden (D1, D2) sind in der Reihenschaltung umgekehrt gepolt, so daß der eine Halbleiterschalter die positiven Halbwellen und der andere Halbleiterschalter die negativen Halbwellen durchläßt. Die Triacs (T1, T2) liegen an dem Pol (2) als Bezugspotential. In der Reihenschaltung der Spule (S), des Kondensators (C1) und der Parallelschaltung mit den Schaltelementen (D1, T1, D2, T2) liegt der Kondensator (C) zwischen der Spule (S) und der genannten Parallelschaltung. Diese Reihenschaltung liegt zwischen den Polen (1, 2) der Netzwechselspannung.

Die Gateanschlüsse der Triacs (T1, T2) sind an eine Elektronikschaltung (E) angeschlossen, die ebenfalls auf dem Bezugspotential des Poles (2) liegt. Zur Spannungsversorgung der Elektronikschaltung (E) ist eine Spannungsversorgung (5) an den Pol (1) angeschlossen. Die Elektronikschaltung (E) steuert die beiden Triacs (T1, T2) gleichzeitig an.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung ist etwa folgende:

Sind die Triacs (T1, T2) ungestört und von der Elektronikschaltung (E) angesteuert, dann fließen die positiven Halbwellen über die Diode (D1) und den Triac (T1) und laden den Kondensator (C) auf. Die negativen Halbwellen der Netzwechselspannung fließen über die Diode (D2) und den Triac (T2) und entladen den Kondensator (C). Dadurch fließt also über die Spule (S) ein Wechselstrom, der dazu führt, daß die beiden Schaltkontakte (3, 4) schließen, also die Last (L) eingeschaltet ist.

Zündet die Elektronikschaltung (E) die Triacs (T1, T2) nicht, dann fließt kein Wechselstrom durch die Spule (S), so daß die Schaltkontakte (3, 4) öffnen und die Last (L) abgeschaltet ist.

Ist beispielsweise der Triac (T1) in der Weise defekt, daß er einen Kurzschluß bildet, dann kann er auch beim Abschalten seines Ansteuersignals an seinem Gateanschluß durch die Elektronikschaltung (E) nicht mehr sperrend schalten. Dadurch lädt sich der Kondensator (C) auf eine Spitzenspannung auf und bleibt aufgeladen. Über den anderen Triac (T2) kann sich der Kondensator (C) nicht mehr entladen, weil dieser Triac abgeschaltet ist. Dadurch wird also der Strom durch die Spule (S) unterbrochen, so daß die Schaltkontakte (3, 4) öffnen.

Entsprechendes gilt, wenn der Triac (T2) defekt ist und dabei einen Kurzschluß bildet. Entsprechend wirkt sich auch ein Kurzschluß einer der Dioden (D1, D2) aus. Die normale Funktion ist nicht gestört.

Ein anderer Störungsfall kann darin bestehen, daß beispielsweise der Triac (T1) unterbrochen ist. In diesem Fall lädt sich der Kondensator (C) über den Triac (T2) und die Diode (D2) auf eine Spitzenspannung auf, da er sich über den Triac (T1) nicht mehr entladen kann. Auch dadurch wird der Wechselstrom durch die Spule (S) unterbrochen, so daß die Schaltkontakte (3, 4) öffnen.

Entsprechendes gilt, wenn der Triac (T2) durch einen Defekt unterbrochen ist. Entsprechendes gilt auch, wenn eine der Dioden (D1, D2) durch einen Defekt unterbrochen ist.

Auch wenn der Kondensator (C) durch einen Kurzschluß oder eine Unterbrechung gestört sein sollte, kann dies nicht dazu führen, daß die Spule (S) ständig von Wechselstrom durchflossen ist, und deshalb die Schaltkontakte (3, 4) nicht mehr öffnen (Reihenschaltung zu den Halbleiterschaltern).

Fig. 2 zeigt eine Schaltung für den Kondensator (C), die kostengünstiger ist, als die Verwendung eines ungepolten Kondensators. Nach Fig. 2 ist der Kondensator (C) durch eine Reihenschaltung von zwei Elektrolytkondensatoren (C1, C2) ersetzt. Die Elektrolytkondensatoren (C1, C2) sind gegensinnig gepolt. Parallel zu jedem der Elektrolytkondensatoren (C1, C2) ist eine Diode (D3, D4) geschaltet. Die Dioden (D3, D4) sind umgekehrt gepolt, wie die zugehörigen Elektrolytkondensatoren (C1, C2).

Der Wechselstromwiderstand des Kondensators (C) bzw. der Kondensatoren (C1, C2) ist wesentlich kleiner als der Wechselstromwiderstand der Spule (S). Dadurch ist erreicht, daß durch die Reihenschaltung mit dem Kondensator (C bzw. C1, C2) der durch die Spule (S) fließende Strom nicht wesentlich herabgesetzt wird.

Claims (8)

1. Ansteuerschaltung für ein an Netzwechselspannung liegendes Schütz, durch das eine Last, insbesondere bei einer Haushaltsmaschine, wie Waschmaschine, Trockner oder Spülmaschine, schaltbar ist, mit einer von einer Elektronikschaltung gesteuerten Halbleiter- Schalteinrichtung, die in Reihe zu der Spule des Schützes liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbleiter- Schalteinrichtung eine Parallelschaltung von zwei Halbleiterschaltern (D1, T1; D2, T2) ist, deren einer für die positiven Halbwellen und deren anderer für die negativen Halbwellen der Netzwechselspannung vorgesehen ist, und daß diese Parallelschaltung in Reihe zu einem Kondensator (C) liegt, der sich bei ungestörten Halbleiterschaltern (T1, D1; T2, D2) mit der Netzfrequenz über den einen Halbleiterschalter lädt und über den anderen Halbleiterschalter entlädt.

2. Ansteuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Halbleiterschalter von einem Triac (T1, T2) mit einer in Reihe geschalteten Diode (D1, D2) gebildet ist.

3. Ansteuerschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Triacs (T1, T2) an dem gleichen Bezugspotential (2) liegen.

4. Ansteuerschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Triacs (T1, T2) an dem gleichen Bezugspotential (2) wie die Elektronikschaltung (E) liegen.

5. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator (C) zwischen der Parallelschaltung (T1, D1; T2, D2) und der Spule (S) liegt.

6. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Netzfrequenz der Wechselstromwiderstand des Kondensators (C) wesentlich kleiner ist als der der Spule (S).

7. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Triacs (T1, T2) immer gleichzeitig von der Elektronikschaltung (E) angesteuert sind.

8. Ansteuerschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kondensator durch zwei gegensinnig gepolte, in Reihe geschaltete Elektrolytkondensatoren (C1, C2) gebildet ist, wobei jedem der beiden Elektrolytkondensatoren (C1, C2) eine Diode (D3, D4) parallelgeschaltet ist.