DE4140034A1 - Energising circuit for mains voltage electromagnetic switch controlling e.g. washing machine - has two parallel-connected semiconductor switches in series with capacitor which is charged and discharged during positive and negative half cycles - Google Patents
Energising circuit for mains voltage electromagnetic switch controlling e.g. washing machine - has two parallel-connected semiconductor switches in series with capacitor which is charged and discharged during positive and negative half cyclesInfo
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Abstract
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.The invention relates to a control circuit for a AC contactor through which one Load, especially in a household machine, such as Washing machine, dryer or dishwasher, is switchable, with one controlled by an electronic circuit Semiconductor switching device connected in series to the coil the shooter lies.
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.In such control circuits according to the state of the art Technology that switches the small contactor or relay Semiconductor switching device a triac. Safety regulations require that in the event of a defect in the Triac, for example a short circuit, the contactor continues must work properly, or at least not the load may turn on more so that it does not become a Permanent switching on of the load, especially heating one Washer, dryer or dishwasher can come. Because such a continuous activation can dangerous conditions.
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.To meet the safety requirements suggested two of the electronics circuit the same controlled triacs in series. If so a triac is disturbed by a short circuit, the in Second triac lying alone switching the Contactor. With such a series connection lies only one of the triacs at reference potential. Such However, series connection does not easily meet that Security regulations. Because then when the on Reference triac due to a defect interrupts, the other triac loses Reference potential. This allows over from its anode its gate connection unwanted AC voltage in the the electronic circuit is destroyed, or that Contactor is switched incorrectly.
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.The object of the invention is a control circuit of the propose the type mentioned in the event of malfunctions an active element of the semiconductor switching device a dropout of the contactor is guaranteed.
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.According to the invention, the above task is for a Control circuit of the type mentioned in the introduction solved that the semiconductor switching device a Parallel connection of two semiconductor switches, whose one for the positive half waves and the other for the negative half-waves of the AC mains voltage is provided, and that this parallel connection in series to a capacitor that is undisturbed Semiconductor switches with the mains frequency above one Semiconductor switch charges and above the other Semiconductor switch discharges.
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.With undisturbed semiconductor switches, the contactor flows attracted alternating current into its positive Half waves over the one semiconductor switch and in its negative half waves over the other Semiconductor switch.
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.Is the one semiconductor switch defective and it forms thereby a short circuit and only the other semiconductor is blocked by the control signal, then loads the capacitor to a peak voltage and remains charged. The one flowing over the coil of the contactor Current is interrupted, so that the contactor falls off. The circuit works for the on state also with a shorted semiconductor switch flawless.
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.If one of the two triacs is defective, it will form an interruption, then the capacitor overcharges the other semiconductor switch to a peak voltage on and stays charged on this peak voltage since he about the broken triac representing an interruption can no longer be unloaded. The stream through the The coil of the contactor is also in this case interrupted, so that in this case the contactor Load switches off, or cannot switch on.
Ein weiterer Vorteil dieser Ansteuerschaltung besteht darin, daß auf die Elektronikschaltung keine Netzwechselspannung gelangt, so daß sie beim Defekt der Halbleiterschaltung nicht mitzerstört wird.Another advantage of this control circuit is in that none on the electronic circuit Mains AC voltage arrives so that when the Semiconductor circuit is not destroyed.
Vorteilhaft ist außerdem, daß die beiden Halbleiterschalter an das gleiche Bezugspotential und insbesondere auch an das gleiche Bezugspotential wie die Elektronikschaltung gelegt werden können.It is also advantageous that the two Semiconductor switch to the same reference potential and in particular to the same reference potential as that Electronic circuit can be placed.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung. In der Zeichnung zeigen:Advantageous refinements of the invention result from the subclaims and the following description. The drawing shows:
Fig. 1 eine Ansteuerschaltung an der Netzwechselspannung für eine Last und Fig. 1 shows a control circuit on the AC line voltage for a load and
Fig. 2 ein Detail einer Alternative zu Fig. 1. FIG. 2 shows a detail of an alternative to 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.At the poles ( 1 , 2 ) of the AC mains voltage there is a load (L) which is, for example, the heating resistor of a washing machine. In series with the load (L) are two switching contacts ( 3 , 4 ) of a contactor, the coil of which is labeled S. In series with the coil (S) is a capacitor (C), to which a parallel connection of two semiconductor switches is connected in series.
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.One semiconductor switch consists of a triac (T1) and a diode (D1) connected in series. The other semiconductor switch also consists of a triac (T2) and a diode (D2) connected in series. The diodes (D1, D2) are reversed in the series connection, so that one semiconductor switch passes the positive half-waves and the other semiconductor switch the negative half-waves. The triacs (T1, T2) are connected to the pole ( 2 ) as a reference potential. In the series connection of the coil (S), the capacitor (C1) and the parallel connection with the switching elements (D1, T1, D2, T2), the capacitor (C) lies between the coil (S) and the aforementioned parallel connection. This series connection lies between the poles ( 1 , 2 ) of the AC mains voltage.
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.The gate connections of the triacs (T1, T2) are connected to an electronic circuit (E), which is also at the reference potential of the pole ( 2 ). A voltage supply ( 5 ) is connected to the pole ( 1 ) for the voltage supply of the electronic circuit (E). The electronic circuit (E) controls the two triacs (T1, T2) simultaneously.
Die Arbeitsweise der beschriebenen Schaltung ist etwa folgende:The operation of the circuit described is approximately the following:
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.If the triacs (T1, T2) are undisturbed and controlled by the electronic circuit (E), then the positive half-waves flow via the diode (D1) and the triac (T1) and charge the capacitor (C). The negative half-waves of the AC mains voltage flow through the diode (D2) and the triac (T2) and discharge the capacitor (C). As a result, an alternating current flows through the coil (S), which causes the two switching contacts ( 3 , 4 ) to close, that is to say the load (L) is switched on.
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.If the electronic circuit (E) does not ignite the triacs (T1, T2), then no alternating current flows through the coil (S), so that the switch contacts ( 3 , 4 ) open and the load (L) is switched off.
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.If, for example, the triac (T1) is defective in such a way that it forms a short circuit, then it can no longer switch blocking at its gate connection by the electronic circuit (E) even when its control signal is switched off. As a result, the capacitor (C) charges to a peak voltage and remains charged. The capacitor (C) can no longer discharge via the other triac (T2) because this triac is switched off. As a result, the current through the coil (S) is interrupted, so that the switch contacts ( 3 , 4 ) open.
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.The same applies if the triac (T2) is defective and forms a short circuit. It has a corresponding effect also a short circuit of one of the diodes (D1, D2). The normal function is not disturbed.
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.Another malfunction can be that, for example, the triac (T1) is interrupted. In this case, the capacitor (C) charges to a peak voltage via the triac (T2) and the diode (D2), since it can no longer discharge via the triac (T1). This also interrupts the alternating current through the coil (S), so that the switch contacts ( 3 , 4 ) open.
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.The same applies if the triac (T2) is replaced by a Defect is interrupted. The same applies if one of the diodes (D1, D2) interrupted by a defect is.
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).Even if the capacitor (C) is disturbed by a short circuit or an interruption, this can not lead to the fact that the coil (S) is constantly flowed through by alternating current, and therefore no longer open the switch contacts ( 3 , 4 ) (series connection to the semiconductor switches).
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). Fig. 2 shows a circuit for the capacitor (C), which is cheaper than the use of an unpolarized capacitor. According to FIG. 2, the capacitor (C) is replaced by a series connection of two electrolytic capacitors (C1, C2). The electrolytic capacitors (C1, C2) are polarized in opposite directions. A diode (D3, D4) is connected in parallel with each of the electrolytic capacitors (C1, C2). The diodes (D3, D4) have the opposite polarity as the associated electrolytic capacitors (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.The AC resistance of the capacitor (C) or the Capacitors (C1, C2) is much smaller than that AC resistance of the coil (S). This is achieved that through the series connection with the Capacitor (C or C1, C2) through the coil (S) flowing current is not significantly reduced.
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