Die dargestellte Schaltungsanordnung zeigt einen Nulleiteranschluß N und einen Phasenleiteranschluß L eines Wechselspannungsnetzes, zwischen denen eine Reihenschaltung liegt, die im wesentlichen aus einer Last LA und den Schaltstrecken TS1, TS2 zweier Schalttransistoren T1, T2 besteht. Bei den Schalttransistoren handelt es sich im vorliegenden Beispiel um zwei Power MOSFETS, deren durch Drain D und Source S gebildete Schaltstrekken TS1, TS2 gegenpolig in Reihe geschaltet sind. Zwischen den beiden Schaltstrecken TS1, TS2 liegt das Bezugspotential BZ, auf das alle Steuersignale und Hilfsspannungen bezogen sind.

Von einer Steuerlogik SL wird ein Steuersignal SS abgegeben, das zur Steuerung der beiden miteinander verbundenen, als Steuerelektrode dienenden Gates G der MOSFETS T1, T2 dient. Jede der beiden Schaltstrecken TS1, TS2 ist durch eine Inversdiode D1, D2 überbrückt.

Die insoweit beschriebene Grundschaltung arbeitet derart, daß beide MOSFETS T1, T2 entsprechend dem angelegten Steuersignal SS ihre Schaltstrecken TS1, TS2 gemeinsam ein- oder ausschalten. Bei eingeschalteten Schaltstrecken TS1, TS2 bestimmt die Polarität der jeweils anliegenden Halbwelle des die Last LA durchfließenden Wechselstroms I, welchen Weg dieser Strom nimmt. Bei einer auf den Nulleiter N bezogenen positiven Halbwelle und einem ebenfalls positiven Steuersignal SS, nimmt der Strom seinen Weg über die erste Schaltstrecke T1 des ersten MOSFETS T1 und die zweite Inversdiode D2 des zweiten MOSFETS T2. Bei einer negativen Halbwelle des Wechselstroms I fließt dieser dagegen über die Schaltstrecke TS2 des zweiten MOSFETS T2 und die erste Inversdiode D1 des ersten MOSFETS T1.

Um einen Schutz gegen Überlast und Kurzschluß zu erzielen, sind zwischen die beiden Schaltstrecken TS1, TS2 zwei Sensorwiderstände RS1, RS2 in Reihe liegend eingefügt, die einen dem Wechselstrom I proportionalen Spannungsabfall U2 erzeugen sollen. Mit Hilfe zweier Summierdioden DS1, DS2 wird eine erste Gleichrichterbrücke B1 gebildet, an derem Gleichspannungsausgang, zwischen den beiden Summierdioden DS1, DS2 und den beiden Sensorwiderständen RS1, RS2 ein Überlastsignal ÜL abgegriffen werden kann, das eine Sperrung der Schaltstrecken TS1, TS2 bewirkt, sobald der die Last LA durchfließende Wechselstrom I einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet. Das Überlastsignal ÜL dient zur Steuerung einer Kurzschlußlogik 3 und einer Überlastlogik 4, die zur Steuerlogik SL gehören.

Zur Erzeugung einer Versorgungsspannung VS für die Steuerlogik SL dient eine zweite Brückenschaltung B2, bei der die MOSFETS T1, T2 mit den zwischengeschalteten Sensorwiderständen RS1, RS2 je einen Zweig der zweiten Gleichrichterbrücke B2 und zwei Netzteildioden DN1, DN2 die beiden anderen Brückenzweige bilden. Jeder der beiden Netzteildioden DN1, DN2 ist noch ein Netzteilwiderstand RN1, RN2 vorgeschaltet, um den für die Versorgung benötigten Strom zu begrenzen. Der durch den Wechselstrom I an der Reihenschaltung der beiden Schaltstrecken TS1, TS2 und der beiden Sensorwiderstände RS1, RS2 entstehende Spannungsabfall steht als Wechselspannung U1 an den Wechselspannungseingängen der Gleichrichterbrücke B2 zur Verfügung. Die an den Gleichspannungsausgängen der Gleichrichterbrücke B2 erzeugte Versorgungsspannung VS wird noch durch einen Kondensator CN gepuffert und durch eine Zenerdiode Z auf einen vorgegebenen Wert begrenzt.

An den beiden Netzteildioden DN1, DN2, zwischen diesen und den vorgeschalteten Netzteilwiderständen RN1, RN2 wird jeweils ein Synchronisiersignal SYN1, SYN2 abgegriffen und einem Monoflipflop 2 der Steuerlogik SL zugeführt.

Zur Steuerlogik SL gehören außer dem Monoflipflop 2, der Kurzschlußlogik 3 und der Überlastlogik 4 noch eine Einschaltverzögerung 1. Letztere hat die Aufgabe, die Ansteuerung der MOSFETS T1, T2 solange zu unterbinden, bis der Netzteilkondensator CN genügend aufgeladen ist. Das für die Synchronisierung des Steuersignals SS dienende Monoflipflop 2 ist noch mit einem Potentiometer PS versehen, mit dem es möglich ist, den Steuerwinkel des Phasenan- bzw. -abschnitts entsprechend der gewählten Dimmstellung zu verändern. Die Kurzschlußlogik 3 ist so ausgewählt, daß sie bei ca. 5fachem Nennstrom innerhalb weniger Mikrosekunden anspricht und ein Signal abgibt, während die Überlastlogik bei dem ca. 1,2fachen Nennstrom mit einer Verzögerung von ca. 100 Millisekunden ein Ausgangssignal abgibt. Die von den erläuterten Logikeinheiten 1 bis 4 abgegebenen Signale werden einem UND-Gatter 5 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Eingang einer Gatesteuerung 6 verbunden ist, die ihrerseits das zur Steuerung der beiden MOSFETS T1, T2 benötigte Steuersignal SS abgibt. Die Steuerlogik SL kann mit bekannten integrierten Steuerbausteinen, z. B. einem Vierfach- Nor-Gatter vom Typ 4001 aufgebaut werden.

Wegen des wesentlich geringeren Verdrahtungsaufwandes versucht man in der Praxis die Schaltungsanordnung so aufzubauen, daß diese mit einem Zweileiteranschluß auskommt. Andererseits wird der Dimmbereich in unerwünschter Weise eingeschränkt, weil ein Restphasenanschnitt von etwa 3 Millisekunden für die Ladung des Netzteils benötigt wird, und somit die Stromflußzeit auf ca. 7 Millisekunden pro Halbwelle begrenzt werden muß. Bei einem Dreileiteranschluß, wie er in der Schaltung durch eine gestrichelte Linie angedeutet ist, kann auch der Spannungsabfall an der Last LA für die Stromversorgung herangezogen werden und dementsprechend der erforderliche Restphasenanschnitt vermindert werden oder sogar ganz wegfallen.

Je nach Art des durch die Steuerlogik SL erzeugten Steuersignals SS kann die Schaltung als Phasenanschnitt- oder -abschnittdimmer arbeiten. Der Anschnittart entsprechend müssen auch die steuerbaren Halbleiter T1, T2 gewählt werden. Für den Phasenabschnitt kommen außer normalen bipolaren Transistoren und MOSFETS (Metalloxid-Halbleiter-Feldeffekttransistoren) z. B. auch IGBTS (bipolare Transistoren mit isoliertem Gate) in Frage. Abhängig vom jeweiligen Halbleiterschalter ist es gegebenenfalls notwendig, als Inversdiode eine diskrete Diode oder ein anderes Bauteil mit geeigneter Gleichrichterfunktion zu verwenden. Selbst bei MOSFETS, die mit integrierten Inversdioden hergestellt werden, kann es ratsam sein, eine Inversdiode mit höherer Leistung extern zuzuschalten.

Bezugszeichenliste

Anlage:

Diese Anlage ist kein Teil der Anmeldung, sondern soll lediglich deren Prüfung durch das Patentamt erleichtern.

1 Einschaltverzögerung

2 Monoflipflop

3 Kurzschlußlogik

4 Überlastlogik

5 UND-Gatter

6 Gatesteuerung

B1 erste Gleichrichterbrücke

B2 zweite Gleichrichterbrücke

BZ Bezugspotential

CN Netzteilkondensator

D1 erste Diode

D2 zweite Diode

DN1 erste Netzteildiode

DN2 zweite Netzteildiode

DS1 erste Summierdiode

DS2 zweite Summierdiode

G Steuerelektrode

I Wechselstrom

LA Last

L-N Wechselstromquelle

PS Stellpotentiometer

RN1 erster Netzteilwiderstand

RN2 zweiter Netzteilwiderstand

RS1 erster Sensorwiderstand

RS2 zweiter Sensorwiderstand

SS Steuersignal

SL Steuerlogik

SYN1 erstes Synchronisiersignal

SYN2 zweites Synchronisiersignal

T1 erster Transistor

T2 zweiter Transistor

TS1 erste Schaltstrecke

TS1 zweite Schaltstrecke

ÜL Überlastsignal

U1 erster Spannungsabfall

U2 zweiter Spannungsabfall

VS Versorgungsspannung

Z Zenerdiode