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Board-AnsichtWechselspannung schalten (Elektronik)
verfasst von Triceratops
, 2xxxx, 16.12.2011, 22:15 Uhr
Hallo
Das waren alles sehr interessante Anmerkungen. Ein Widerstand zwischen Basis und
Emitter hat die Fragen 1 und 2 übrigens vollends beantwortet.
Die Frage 3 löst sich letztlich darin, daß in der von mir aufgestellten Schaltungsweise
die Basis der Transistoren überhaupt nicht richtig durchsteuern kann. Denn durch die
galvanische Trennung mittels Optokoppler muß ja genau diese Steuerspannung direkt
vom Kollektor entnommen werden. Und dann hilft auch nicht mehr die Anordnung als
Darlington.
Lediglich die Kombination mit einem Thyristor funktioniert, da dieser, anders als Tran-
sistoren, keinen Steuerstrom, sondern einen "Zündstrom" benötigt und sich dann quasi
"selber hält". Und mit einem Widerstand (10k) zwischen Gate und Kathode schaltet die-
ser auch präzise an und ab.
Nun zu meiner Änderung:
In der Anlage ist deutlich zu erkennen, daß ich zusätzlich zum schaltenden Transistor
eine Art "Hilfsspannung" auf dieser Seite aufbaue, mit der die Basis optimal via Opto-
koppler angesteuert werden kann und diese dann auch korrekt durchsteuert. Allerdings
"schaukelt" sich diese Hilfsspannung aufgrund des kleinen Elkos auf etwa 20 V auf,
daher der verhältnismäßig große Basisvorwiderstand.
Ferner gilt:
Da der Optokoppler jetzt sozusagen als Vorstufe arbeitet, funktionieren einfache Tran-
sistoren nicht mehr. Darlington-Transistoren, MOSFETs oder Thyristoren sind damit die
bessere Wahl. Ich habe die Schaltung als Ganzes sogar soweit entwickeln können, daß
daraus ein richtiger PWM geworden ist. Allerdings sind hierbei Thyristoren tabu.
Warum eigentlich ein Optokoppler?
Solange ich GETRENNTE Trafos nutze für jeden Teil der Schaltung (Steuerung und
Schalter jeweils für sich), dann kann ich den Emitter des Transistors mit der Masse der
Steuerung direkt verbinden. Und dann - und auch NUR DANN - kann ich die Basis
mit jeder x-beliebigen Steuerung direkt ansteuern. Der Aufwand wäre damit also deut-
lich geringer. ABER: Sobald ich EINEN Trafo für beides nutze (der große von Märklin
ist hierfür ja ein Klassiker), so kann ich zwar von dort unterschiedliche Spannungsab-
griffe (siehe Grafik) nutzen; allerdigs führt die zuvor erwähnte Massebrücke während
einer Halbphase der Wechselspannung dann zu einem Kurzschluß.
Alles in allem arbeitet die Schaltung sehr zuverlässig. Ich habe jetzt alle Varianten über
viele Stunden hinweg bei Dauerbetrieb getestet. Allenthalben die Dioden des Gleich-
richters haben sich leicht erwärmt. Hier wären bei hohen Lasten also Typen wie 1n5401
die bessere Wahl (alternativ ein vergleichbarer Brückengleichrichter). Insgesamt weist
die Schaltung aufgrund der Dioden einen Gesamtverlust von weniger als 2 V auf. Und
am effektivsten hat sich letztlich der MOSFET (BUZ10) gezeigt. Welcher Transistor und
welche Diodenkombi als Schalter für Weichenantriebe ausreicht, ergibt sich aus den
technischen Vorgaben eben solcher Weichenantriebe.
Zum Hinweis von Harald: Klar, ein Relais ist für sowas natürlich auch zu gebrauchen.
So habe ich das im Prinzip auch die ganzen Jahre über gemacht. Doch ich wollte jetzt
unbedingt mal was neues ausprobieren.
Gruß, Thomas 
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