DD241663A1

DD241663A1 - DRIVING BIPOLAR AND SIMILARLY INDICATED INDUCTIVITIES

Info

Publication number: DD241663A1
Application number: DD28141985A
Authority: DD
Inventors: Joachim Heinrich
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1985-10-02
Filing date: 1985-10-02
Publication date: 1986-12-17

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ansteuerung fuer bipolare Relais und aehnlich getaktete Induktivitaeten die bevorzugt zur Rueckkopplung eines Steuersignals aus der vom Netz galvanisch getrennten Steuerelektronik auf netzbetriebene Baueinheiten eingesetzt werden. Die erfindungsgemaesse Ansteuerung ist mit schaltungstechnisch einfachen Mitteln aufgebaut und energetisch vorteilhaft. Das Relais kann aufgrund der galvanischen Trennung, welche mit der Ansteuerschaltung realisiert wird, mit Netzspannung betrieben werden und belastet somit nicht die Stromversorgung fuer die Steuerelektronik. Ausserdem fliesst nur zu den Zeiten des Umschaltens des Relais ein Strom. Zur galvanischen Trennung wird in Abhaengigkeit von den Anforderungen an die Spannungsfestigkeit ein Uebertrager oder Kondensatoren eingesetzt. Fig. 1The invention relates to a control for bipolar relays and similar clocked inductors which are preferably used for the feedback of a control signal from the galvanically isolated from the grid control electronics on mains-powered units. The inventive control is constructed with circuitry simple means and energetically advantageous. The relay can be operated with mains voltage due to the galvanic isolation, which is realized with the drive circuit and thus does not burden the power supply for the control electronics. In addition, a current flows only at the times of switching the relay. For galvanic separation, a transformer or capacitors is used, depending on the requirements of the dielectric strength. Fig. 1

Description

-2- £.t I DOO -2- £ .t I DOO

Abhängig von den Anforderungen an die Spannungsfestigkeit kann die galvanischeTrennung unterschiedlich realisiert werden. Eine einfache Möglichkeit bietet die Verwendung eines Übertrages, dessen Primärwicklung einerseits mit der Masse der Steuerelektronik und andererseits über einen Kondensator zur Differenzierung des Steuersignals mit dem Steuereingang verbunden ist und dessen Sekundärentwicklung beiderseitig mit je einem Basisvorwiderstand verknüpft ist. Bei geringen Anforderungen an die Spannungsfestigkeit kann die galvanische Trennung durch zwei Kondensatoren realisiert werden, wobei die Kondensatoren einerseits mit je einem Basisvorwiderstand und andererseits einer mit dem Steuereingang und der andere mit der Masse der Steuerelektronik verbunden sind.Depending on the voltage stability requirements, the galvanic isolation can be realized differently. A simple possibility provides the use of a transformer whose primary winding is connected on the one hand to the ground of the control electronics and on the other hand via a capacitor for differentiating the control signal to the control input and the secondary development is linked on both sides with a base resistor. With low requirements for the dielectric strength, the galvanic isolation can be realized by two capacitors, the capacitors are connected on the one hand with a base resistor and on the other hand one with the control input and the other with the mass of the control electronics.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Ansteuerung ist, daß nur zu den Schaltzeiten des Relais ein Strom fließt und das Relais durch die galvanische Trennung der Ansteuerung zur Steuerelektronik mit Netzspannung betrieben werden kann. Dadurch kann die Stromversorgung für die Steuerelektronik allein abhängig von den Signalströmen dimensioniert werden, die oft um Größenordnungen kleiner sind als die Schaltströme für bipolare Relais. Aus diesen Gründen führt die erfindungsgemäße Ansteuerung zu einer energiesparenden Relaisansteuerung. Außerdem ist die Ansteuerung mit geringem schaltungstechnischem Aufwand realisierbar.The particular advantage of the control according to the invention is that only at the switching times of the relay, a current flows and the relay can be operated by the electrical isolation of the control to the control electronics with mains voltage. As a result, the power supply for the control electronics can be dimensioned solely as a function of the signal currents, which are often orders of magnitude smaller than the switching currents for bipolar relays. For these reasons, the control according to the invention leads to an energy-saving relay control. In addition, the control can be realized with little circuit complexity.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In den dazugehörigen Zeichnungen zeigen:The invention will be explained in more detail below with reference to two exemplary embodiments. In the accompanying drawings show:

Fig. 1: die Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Ansteuerung für bipolare Relais mit einem Übertrager alsFig. 1: the circuit arrangement of a control according to the invention for bipolar relay with a transformer as

galvanisches Trennelement und Fig. 2: die Schaltungsanordnung einer erfindungsgemäßen Ansteuerung für bipolare Relais mit zwei Kondensatoren zur galvanischen Trennunggalvanic isolating element and Fig. 2: the circuit arrangement of a control according to the invention for bipolar relays with two capacitors for galvanic isolation

In Fig. 1 sind alle wesentlichen Elemente der erfindungsgemäßen Ansteuerung für bipolare Relais enthalten. Der erste und zweite Schalttransistor 1 und 2 dienen zum Steuern der durch die Anzugswicklungen des bipolaren Relais 3 fließenden Ströme. Sie sind kollektorseitig jeweils an eine Anzugswicklung des bipolaren Relais 3 angeschlossen, während die Emitter an einem Pol des.. Netzanschlusses liegen. Am anderen Pol des Netzanschlusses sind die beiden anderen Anschlüsse der Anzugswicklungen des bipolaren Relais 3 angeordnet. Zum Schutz der Schalttransistoren sind parallel zu den Anzugswicklungen des bipolaren Relais 3 zwischen dem Emitter des ersten Schalttransistors 1 und dem Netzanschluß die erste Freilaufdiode 4 und zwischen dem Emitter des zweiten Schalttransistors 2 und dem Netzanschluß die zweite Freilaufdiode 5 so angeordnet, daß ihre Katoden am Netz anliegen. Die erste Schaltdiode 6 ist mit der Basis und dem Emitter des ersten Schalttransistors 1 und die zweite Schaltdiode 7 ist mit der Basis und dem Emitter des zweiten Schalttransistors 2 verknüpft, wobei die Katoden jeweils an der Basis anliegen. Die erste und zweite Schaltdiode 6 und 7 werden zusammen mit den Basis-Emitter-Dioden des ersten und zweiten Schalttransistors 1 und 2 als Stromweiche für die über den Steuereingang 12 in die Schaltung gelangenden Schaltimpulse verwendet. Außerdem sind an der Basis des ersten Schalttransistors 1 der erste Basisvorwiderstand 8 und an der Basis des zweiten Schalttransistors 2 der zweite Basisvorwiderstand 9 zur Begrenzung der Impulsströme angeordnet. Die anderen Anschlüsse des ersten und zweiten Basisvorwiderstandes 8 und 9 sind über die Sekundärwicklung des Übertragers 10 miteinander verbunden. In Reihe zur Primärwicklung des Übertragers 10 liegt der Kondensator 11 dessen anderer Anschluß den Steuereingang 12 bildet. Der zweite Anschluß der Primärwicklung des Übertragers 10 ist mit der Masse (der Steuerlogik) verbunden. Der Übertrager 10 realisiert die galvanische Trennung der Ansteuerschaltung für das bipolare Relais 3, welches mit Netzspannung betrieben wird, von der Steuerlogik. Der Kondensator 11 realisiert die Differenzierung des Steuersignals zur flankengesteuerten Ansteuerung des Übertragers 10 und somit des bipolaren Relais 3In Fig. 1, all essential elements of the control for bipolar relay according to the invention are included. The first and second switching transistors 1 and 2 serve to control the currents flowing through the attraction windings of the bipolar relay 3. On the collector side, they are each connected to a pull-in winding of the bipolar relay 3, while the emitters are connected to one pole of the mains supply. At the other pole of the mains connection, the two other terminals of the attraction windings of the bipolar relay 3 are arranged. To protect the switching transistors, the first freewheeling diode 4 and between the emitter of the second switching transistor 2 and the network connection, the second freewheeling diode 5 are arranged parallel to the attraction windings of the bipolar relay 3 between the emitter of the first switching transistor 1 and the network connection so that their cathodes on the grid issue. The first switching diode 6 is connected to the base and the emitter of the first switching transistor 1 and the second switching diode 7 is connected to the base and the emitter of the second switching transistor 2, wherein the cathodes are respectively applied to the base. The first and second switching diode 6 and 7 are used together with the base-emitter diodes of the first and second switching transistors 1 and 2 as a current switch for reaching via the control input 12 in the circuit switching pulses. In addition, the first base resistor 8 and at the base of the second switching transistor 2 of the second base resistor 9 are arranged to limit the pulse currents at the base of the first switching transistor. The other terminals of the first and second base series resistors 8 and 9 are connected to each other via the secondary winding of the transformer 10. In series with the primary winding of the transformer 10 is the capacitor 11 whose other terminal forms the control input 12. The second terminal of the primary winding of the transformer 10 is connected to the ground (the control logic). The transformer 10 implements the galvanic isolation of the drive circuit for the bipolar relay 3, which is operated with mains voltage, from the control logic. The capacitor 11 implements the differentiation of the control signal for the edge-triggered control of the transformer 10 and thus of the bipolar relay 3

Die Schaltung arbeitet wie folgt. The circuit works as follows.

Wenn das Potential des Steuereingangs 12 von „low" auf „high" umgeschaltet wird, fließt solange ein Strom vom Steuereingang 12 über den Kondensator 11 und die Primärentwicklung des Übertragers 10 bis der Kondensator 11 aufgeladen ist. Dieser Strom induziert in der Sekundärwicklung des Übertragers 10 eine Spannung, die solange einen Strom durch den ersten und zweiten Baisvorwiderstand 8 und 9, die Basis-Emitter-Diode des zweiten Schalttransistors 2 und die erste Schaltdiode 6 treibt, bis das Magnetfeld im Übertrager 10 wieder abgebaut ist. Dieser Stromimpuls öffnet kurzzeitig den zweiten Schalttransistor2 und das bipolare Relais 3 zieht an. Nach Abklingen des Stromflusses behält das bipolare Relais 3 seine Lage bei und es fließt erst wieder ein Strom durch die gesamte Schaltung, wenn das Potential am.Steuereingang 12 von „high" auf „low" zurückgeschaltet wird. Dadurch entlädt sich der Kondensator 11 über die Primärwicklung des Übertragers 10 und induziert somit in der Sekundärwicklung des Übertragers 10 eine inverse Spannung. Diese Spannung treibt einen Strom durch den ersten und zweiten Basisvorwiderstand 8 und 9, die Basis-Emitter-Diode des ersten Schalttransistors 1 und die zweite Schaltdiode 7, so daß der erste Schalttransistor 1 kurzzeitig geöffnet ist. Das bipolare Relais 3 fällt ab und die Schaltung geht wieder in den stromlosen Zustand über.When the potential of the control input 12 is switched from "low" to "high", a current flows from the control input 12 via the capacitor 11 and the primary development of the transformer 10 until the capacitor 11 is charged. This current induces in the secondary winding of the transformer 10, a voltage that drives a current through the first and second Baisvorwiderstand 8 and 9, the base-emitter diode of the second switching transistor 2 and the first switching diode 6 until the magnetic field in the transformer 10 again is degraded. This current pulse briefly opens the second switching transistor 2 and the bipolar relay 3 is energized. After the current flow has subsided, the bipolar relay 3 retains its position and only a current flows through the entire circuit when the potential am.controller input 12 is switched back from "high" to "low". As a result, the capacitor 11 discharges via the primary winding of the transformer 10 and thus induces an inverse voltage in the secondary winding of the transformer 10. This voltage drives a current through the first and second base resistors 8 and 9, the base-emitter diode of the first switching transistor 1 and the second switching diode 7, so that the first switching transistor 1 is briefly opened. The bipolar relay 3 drops and the circuit goes back to the de-energized state.

Die in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung arbeitet genauso wie die in Fig. 1 gezeigte, nur, daß der Stromimpuls direkt an die jeweilige Basis des ersten oder zweiten Schalttransistors 1 und 2 herangeleitet wird. Hier wird der Übertrager 10 durch einen Zusatzkondensator 13 ersetzt. Der zweite Basisvorwiderstand 9 wird dann direkt an den Kondensator 11 angeschlossen und der Zusatzkondensator 13 wird mit dem ersten Basisvorwiderstand 8 und der Masse (der Steuerlogik) verbunden. Diese in Fig. 2 dargestellte Schaltungsanordnung ist vorteilhaft einsetzbar, wenn keine hohen Forderungen an die Spannungsfestigkeit der galvanischen Trennung gestellt werden.The circuit shown in Fig. 2 operates the same as that shown in Fig. 1, only that the current pulse is brought directly to the respective base of the first or second switching transistor 1 and 2. Here, the transformer 10 is replaced by an additional capacitor 13. The second base resistor 9 is then connected directly to the capacitor 11 and the additional capacitor 13 is connected to the first base resistor 8 and the ground (the control logic). This circuit arrangement shown in Fig. 2 can be advantageously used, if no high demands are placed on the dielectric strength of the electrical isolation.

Claims

-1 - Ζ4Ί 663

Invention claim:

1. control for bipolar relay and similarly clocked inductors, consisting of two switching transistors whose emitters are applied to one pole of the user terminal and the collector side each have a parallel winding a pull-in winding and a diode connected to the other pole of the power supply, the diodes on the anode side the collectors of the switching transistors are connected, and two Basisvorwiderständen, characterized in that the base and emitter of the switching transistors are connected via a respective switching diode, wherein the cathode is applied in each case to the base and the base resistors are connected via a galvanic isolation with control electronics.

2. Control for bipolar relay and similar clocked inductors according to item 1, characterized in that the galvanic isolation is realized by a transformer whose primary development is connected on the one hand to the ground of the control electronics and on the other hand via a capacitor for differentiating the control signal to the control input and the two ends of the secondary winding are each connected to a base resistor.

3. Control for bipolar relays and similarly clocked inductors, characterized in that the galvanic isolation is realized by two capacitors, the capacitors on the one hand with a base resistor and -s on the other hand one connected to the control input and the other to the ground of the control electronics ,

For this 2 pages drawings

Field of application of the invention

The invention is applicable to the control of bipolar relays and similar clocked inductors, which are used for the feedback of a control signal from the galvanically isolated from the mains control electronics to mains-powered units.

Characteristic of the known technical solutions

It is often necessary to electrically isolate the control electronics of a device from the power supply network in order to minimize the effects of certain parameter fluctuations of the network on the control electronics. This results in the need to control the modules operated on the network galvanically separated. For low-frequency operations, it is preferable to use bipolar relays because of their internal galvanic isolation and relatively low power consumption (current flow is required only at the time of switching). Two drive circuits for bipolar relays are described in PS-DD 32682 and PS-DD 211904. ·

In PS-DD 32682 the starting current for the relay is limited by a capacitor connected in series with the relay. This capacitor must have a relatively large capacity in order to be able to store all the energy required for switching the relay.

The solution described in the PS-DD 211904 has the disadvantage that only relays with multiple contacts can be used. The main disadvantage of both solutions is that the otherwise operable directly on the grid relay must be powered when used as a galvanic isolation switch from the power supply for the control electronics. This means that to switch the bipolar relay due to the efficiency of the power supply of the control electronics more energy must be removed from the network, as if they would operate directly on the grid. Moreover, in the application of modern circuit techniques, such. B. the CMOS technology, the switching currents for the bipolar relay order of magnitude greater than the control signals, so that the power supply for the control electronics must be dimensioned much larger than it would actually be necessary for the control circuit. If one waives the utilization of the internal galvanic isolation of the bipolar switching relay and operates it directly on the network or a higher frequency control is desired, such. for stepper motors and switching regulators, technically and energetically complex galvanic isolating circuits are often used whose higher technical and energy expenditure is out of all proportion to the energy savings. An example of this is shown in US Pat. No. 4,115,830.

Object of the invention

The aim of the invention is to switch a bipolar relay or similar clocked inductors with low circuit complexity energy-saving.

Explanation of the essence of the invention

The invention has for its object to develop a new circuit arrangement, which makes it possible to switch a bipolar relay or similar clocked inductors with little circuitry energy-saving. According to the invention this object is achieved with a control for bipolar relay and gradually clocked inductors consisting of two switching transistors whose emitters are applied to one pole of the mains terminal and the collector side are each connected via a parallel connection of a pull-in winding and a diode to the other pole of the mains connection the diodes on the anode side are connected to the collectors of the switching transistors, and two basic resistors achieved in that the base and emitter of the switching transistors are connected via a respective switching diode, wherein the cathode is applied to the base and the base resistors are connected via a galvanic isolation with control electronics ,