Kondensator-Drossel-Kombination
Ansteuermodul für bidirektionale Motoren
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Effektive Überstrombegrenzung mit integrierter Drossel - störsicher
In dem in Bild 1 dargestellten Steuerschaltkreis mit zwei Triacs wird eine Drosselspule benötigt, welche die Schalter vor Überlastung schützt. Trotz alledem könnten einstreuende elektromagnetische Störungen (EMI) dazu führen, dass beide Schalter gleichzeitig angesteuert werden. In diesem Falle würde sich der in der Ansteuerschaltung vorgesehende Kondensator ohne Strombegrenzung entladen und damit die Triac-Schalter beschädigen. Will man dies vermeiden, so schaltet man eine Induktivität in Reihe zum Kondensator und begrenzt so vom Kondensator abgegebenen Strom.
Jobangebote+ passend zum Thema
Sollten im Störfall beide Triacs gleichzeitig angesteuert werden, so kann im ersten Peak, der 25 μs lang andauert, ein Schaltstrom von mehr als 1.000 A fließen (siehe Bild 2, rote Kurve). Dieser Wert wäre für bidirektionale asynchrone Induktionsmotoren für 230 V Nennspannung (50 Hz) mit einer Nennleistung von 150 W typisch; zumindest dann, wenn sie von einer Schaltung mit zwei Wechselstromschaltern und einem 10-μF-Phasenschieberkondensator angesteuert werden. Diese hohe Stromstärke würde den für Triacs zulässigen Höchstwert eindeutig überschreiten.
Eine in Reihe geschaltete Drosselspule indes begrenzt den Spitzenstrom effektiv. Die dI/dt-Geschwindigkeit nimmt dann Werte an, denen Triacs ohne Beschädigung standhalten können. Wie in Bild 2 gezeigt, verringert eine Induktivität von 80 μH den ersten Spitzenstrom für eine Dauer von 110 μs auf unter 250 A (grüne Kurve), so dass der sichere Betriebsbereich nicht überschritten wird.
Im Labor von STMicroelectronics ausgeführte Tests haben gezeigt, dass sehr gute Ergebnisse durch Verwendung des Epcos LCap erzielt werden. Bei einer Waschmaschine dreht sich während des Waschvorgangs die Trommel in beide Richtungen. Hierfür werden die beiden Triacs abwechselnd angesteuert. Eine der beiden Wicklungen des Induktionsmotors ist direkt an die Netzspannung angeschlossen. Die andere Wicklung wird über den Motorbetriebs-Kondensator versorgt, der über den Kondensator eine Phasenverschiebung und eine hohe Spannung liefert, die einen Spitzenwert von 650 V erreichen kann. Im Schleudergang wird dagegen nur ein Triac angesteuert, da sich die Trommel in diesem Fall mit maximaler Drehzahl in nur einer Richtung dreht.
Zwei Bauelemente, ein Gehäuse
Der LCap als Kombination von Kondensator und Drosselspule ermöglicht geringere Toleranzen als diskrete Lösungen. Der integrierte Kondensator kann je nach Applikation Kapazitätswerte zwischen 3 und 50 µF erreichen. Die Drosselspule wiederum ist mit einer Nenninduktivität zwischen 5 und 100 µH lieferbar, wobei deren Toleranz noch auf ±10 Prozent begrenzt werden kann. Bei einem Motor mit einer Leistung von 250 W bei 230 V Nennspannung beispielsweise kommt in vielen Fällen eine LCap-Kombination zum Einsatz, bei der der integrierte Kondensator 50 µF Kapazität und die in Serie geschaltete Induktivität 100 µH aufweist.
- Ansteuermodul für bidirektionale Motoren
- Effektive Überstrombegrenzung mit integrierter Drossel - störsicher
Lesen Sie mehr zum Thema
