DE1563561A1

DE1563561A1 - Stromversorgungsschaltung

Info

Publication number: DE1563561A1
Application number: DE19661563561
Authority: DE
Inventors: Crane Paul Jefferson
Original assignee: Magnavox Co
Current assignee: Philips North America LLC
Priority date: 1965-07-12
Filing date: 1966-07-09
Publication date: 1970-03-19
Also published as: NL6609681A; GB1127685A; SE331303B; US3412314A

Description

Dr.-Ing. Wilhelm Reichel PaiksiicLßo 13

4775

The Magnavox Company, Port Wayne 4, Indiana, USA

S tromversorgungs schaltung

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung aus einer ungeregelten Wechselspannung mit Vorrichtungen zum Geichrichten und Glätten der Wechselspannung.

Die meisten Stromversorgungsschaltungen enthalten Transformatoren, um eine unmittelbare Kopplung zwischen Eingang und Ausgang der Stromversorgungsschaltung zu vermeiden. Ein derartiger Transformator ist jedoch zwangsläufig ein sehr schwerer und sperriger Gegenstand, weil er mit Primär- und Sekundärwicklungen und häufig auch mit einem Kern aus Ferrit oder einem anderen Metall versehen ist. Außerdem verschlechtert der Transformator aufgrund seiner unvermeidlichen und häufig erheblichen Wärmeverluste den Wirkungsgrad der Stromversorgungsschaltung. Wenn die Stromversorgungsschaltung in einem gedrängt aufgebauten elektronischen Gerät untergebracht ist, wirkt sich darüber hinaus die vom Transformator erzeugte Wärme nachteilig aus, weil die Luftzirkulation oder Kühlung unzureichend ist, um die Wärme abzuführen, bevor irgendwelche elektronischen Bauelemente, die zumeist bis zu einem gewissen Grade wärmeempfindlich sind, entweder in ihren Betriebseigenschäften beeinflußt oder sogar vollständig zerstört werden. Obwohl bislang zahlreiche Stromver3orgungs3chaltungen entwickelt wurden, bei denen andersartige Sehaltungsanordnungen elektronischer Bauelemente verwendet werden, um ohne Transformator auszukommen, wird bei den meisten die Ausgangsgröße nicht geregelt oder 3ie sind au aufwendig und haben einen schlechten Wirkungsgrad, so daß sie wenig oder insgesamt gesehen, nichts zur Verbesserung hinsichtlich des Aufbaus und der Arbeitsweise elektronischer Einrichtungen beitra-

009812/0819 .

gen. Die Aufgabe der Erfindung wird daher darin gesehen, eine Stromversorgungsschaltung ohne Transformator zu schaffen, die geringes Gewicht und hohen Wirkungsgrad hat, ohne aufwendig oder kostspielig zu seine

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Glättungsvorrichtung der Strom über eine Schaltvorrichtung zugeführt wird, deren Tastverhältnis oder Arbeitsspiel in Abhängigkeit von der Gleichspannung derart gesteuert wird, daß die Gleichspannung an der Glättungsvorrichtung konstant bleibt.

Vorzugsweise wird das gleichgerichtete Wechselstromeingangssignal differnziert, um ein Schaltsignal zu schaffen, von dem ein ausgewähltes Merkmal (Nulldurchgang, Maximum oder ähnliches) zum abwechselnden Ein- oder Ausschalten der Schaltvorrichtung verwendet werden kann.

Dieses Schaltsignal kann der Schaltvorrichtung über einen Kondensator zugeführt werden, der sich sehr schnell ändernde Signale, wie den Schaltimpuls, durchläßt, aber Wechseletromeingangssignale sperrt, die andernfalls die Schaltvorrichtung in unerwünschter Weise ein- oder ausschalten würden.

Um die Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung sehr genau regeln zu können, wird die genaue zeitliche Lage des Schaltsignals durch Addition eines Fehlersignals von einem den Betrag der Ausgangsspannung messenden Netzwerk geändert.

Eine Ausführung der erfindungsgemäßen Schaltung i3fc mit einem Brückengleichrichter versehen, der eingangssei tig an einer Wechselstromquelle liegt und dessen einer Ausgangsanschluß direkt mit dem einen Ausgangsanschluß der Stromversorgungsschaitung verbunden ist, während ein Ladungsspeicherkondensator zwischen die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsschaltung geschaltet ist. üb den Betrag der Ladung des Kondensators zu regeln, liegt ein Thyristor oder steuerbarer Gleichrichter

009812/0819 _oirMNlM_

BAD ORIGINAL

z.B. aus Silizium, mit seiner Schaltstrecke zwischen dem zweiten Ausgangsanschluß der Stromversorgungsschaltung und dem zweiten Ausgangsanschluß des Brückengleichrichters. Um den Th3ristor zu "zünden" (das heißt in den leitenden Zustand zu schalten), sind die Emitter zweier Transistoren miteinander und über eine Diode mit dem einen Ausgangsanschluß des Brückengleichrichters verbunden. Der Kollektor des einen Transistors ist unmittelbar mit der Basis des anderen Transistors verbundene Eine Reihenschaltung eines zweiten Kondensators und eines Widerstandes liegt zwischen dem zweiten Ausgangsanschluß des Brückengleichrichters und der Basis des einen Transistors und differenziert das gleichgerichtete Wechselstromsignal, um den Thyristor über die Transistoren in einem bestimmten Zeitpunkt während jeder Halbwelle der Ausgangsspannung des Brückengleichrichters zu zünden.

Eine Reihenschaltung eines dritten Kondensators, der zwischen den Steueranschluß des Thyistors und den Kollektor des anderen Transistors geschaltet ist, und eines Widerstandes, der zwischen den Steueranschluß des Thyristors und dessen Kathode geschaltet ist, verhindert, daß die 100- oder ^O-Hertz-Ausgangswecheelspannung des Brückengleichrichters, wenn die Stromversorgungsschaltung an ein 50- oder 60- Hertz-Wechselstromnetz angeschlossen wird, den Thyristor beeinflußt, da der dritte Kondensator sich schnell ändernde Transistoreinschaltspannungen durchläßt, aber 100- bezw. 120-Hertz-Signale sperrt. Eine aus einem Widerstand, einem Potentiometer und einem weiteren Widerstand bestehende Reihenschaltung, die zwischen den beiden Ausgangsanschlüssen der Schaltung liegt (d.h. an dem Ladungsspeicherkondensator), und eine zwischen den einstellbaren Schleifer des Potentiometers und die Basis des einen Transistors geschaltete Zenerdiode verschieben den Transistordurchschaltzeitpunkt in Abhängigkeit vom Differential des Eingangssignals geringfügig nach rückwärts. Weitere Kondensatoren und Drosselspulen sind vorgesehen, um hochfrequente Btörimpulse und Schaltstöße, die durdi das schnelle Schalters oder Entladen der oben genannten Bauelemente hervorge-

009812/0819
BADORiGtNAL

rufen werden, von der Wechselstromquelle fernzuhalten.

Gemäß der Erfindung aufgebaute Regelschaltungen liefern etwa 80 Watt bei einer Verlustleistung von weniger als 10 Watt. Spelsespannungsschwankungen von - 20# werden bis auf eine Regelabweichung von ί ^i* und Belastungeänderungen von Leerlauf bis Nennlast ebenfalls bis auf weniger als - 1ji ausgeregelt.

Die Erfindung wird nun auch anhand von Abbildungen eines Ausführungsbeispiels ausführlich beschrieben, wobei alle aus der Beschreibung und den Abbildungen hervorgehenden Einzelheiten oder Merkmale zur Lösung der Aufgabe im Sinne der Erfindung beitragen können und mit dem Willen zur Patentierung in die Anmeldung aufgenommen wurden.

Fig. 1 ist das Schaltbild einer bevorzugten Stromversorgungsschaltung gemäß der Erfindung und

Fig. 2 zeigt Spannungs-Zeit-Diagramme der elektrischen Signale an einigen Funkten der Schaltung.

Die erfindungsgemäße Schaltung, die in Fig. 1 gezeigt ist, kann aus einer Wechselstromquelle oder aus dem Wechselstromnetz gespeist werden, deren oder dessen Anschlüsse mit 10 und 12 bezeichnet sind. Ein zwischen diesen Anschlüssen liegender Kondensator 14 beseitigt hochfrequente Störimpulse, die aufgrund von Schaltvorgängen und ähnlichem in der Schaltung entstehen und in das Netz zurückgeführt würden, über das sie unerwünschte Störungen in Rundfunk- und Fernsehgeräten hervorrufen würden. Ein Brückengleichrichter 20, dessen Eingangsanschlüsse mit 22 und 24 und dessen Ausgangsanschlüsse mit 26 und 28 bezeichnet sind, enthält vier Dioden 30, 32, 34 und 36. Die Dioden liegen zwischen den Eingangsanschlüssen 22 und 24 und einem der Ausgangsar, schlösse 26 und 28, in derartiger Anordnung, daß entweder ein positives oder ein negatives Signal, das an einem der Eingangsanschlüsse 22 oder 24 erscheint, von einer an diesen

009812/0819 _p._n.-

Anschluß angeschlossenen Diode gesperrt, aber von der anderen Diode zu einem der Ausgangsanschlüsse 26 oder 28 durchgelassen wird. So erscheint an den Ausgangsanschlüssen 26 und 28 eine vollweggleiehgerichtete Wechselspannung, wenn an die Eingangsanschlüsse 22 und 24- eine Wechselspannung gelegt wird.

Die Ausgangsanschlüsse der Stromversorgungsschaltung sind mit 40 und 42 bezeichnet. Der Ausgangsanschluß 40 ist direkt mit dem Ausgangsanschluß 26 des Brückengleichrichters 20 verbunden. Zwischen den Ausgangsanschlüssen 40 und 42 liegt ein Kondensator 44, so daß die gleichgerichtete Ausgangswechselspannung des Brückengleichrichters 20 gespeichert werden kann, um eine geglättete Gleichspannung an den Anschlüssen 40 und 42 zu erhalten. Das übrige der Schaltung liegt praktisch zwischen dem Ausgangsanschluß 42 und dem Ausgangsanschluß 28 des Brückengleichrichters 20 und dient zur Steuerung der vom Brückengleichrichter abgegebenen Leistung, um die Gleichspannung am Kondensator 44 auf einem voreingestellten Sollwert konstant zu halten. Das wesentliche, die Leistung steuernde Bauelement zwischen dem Brückengleiehrichterausgangsanschluß 28 und dem Ausgangsanschluß 42 ist hier ein Thyristor 46 mit einem Steueranschluß 48. Der Thyristor 46 liegt in Reihe mit einer Drosselspule 50 und einem Widerstand 52 zwischen dem Anschluß 28 und dem Anschluß 42« Die Drosselspule 50 verhindert zusammen mit dem Kondensator 14, daß hochfrequente Storimpulse in die Stromquelle zurückgeführt werden, und der Widerstand 52 bildest zusammen mit dem Kondensator 44 praktisch eine Integrierschaltung zwischen den Ausgangsanschlüssen 40 und 42 und begrenzt gleichseitig den Ladestrom des Kondensators 44. Die übrige Schaltung dient zur Ableitung genauer Steuersignale zum Einschalten des Thyristors 46. Der Thyristor wird in denjenigen Zeitpunkten des gleichgerichteten Wechselstromsignals gesperrt oder ausgeschaltet, wenn der durch den Thyristor 46 fließende Strom sehr klein wird oder umgepolt wird, weil der Augenblickswert der Ausgangsspannung des Brücktngleichrichters niedriger als die Spannung am Kondensator 44 ist.

Um die Zündsignale für den Thyristor 46 su erzeugen, sind die

0098Ί2/0819

Emitter 62 und 72 zweier Transistoren 60 und 70 miteinander und über eine Diode 78 mit dem Ausgangsanschluß 26 des Brückengleichrichters 20 verbunden. Der Kollektor 66 des Transistors 60 ist über einen Widerstand 80 mit dem Ai^jangsanschluß 28 des Brückengleichrichters 20 verbunden, so daß der Transistor 60 praktisch an den Ausgangsanschlüssen des Brückengleichrichters 20 liegt, aber seine Kollektorspannung von der Basis des Transistors 70 begrenzt wird,· Die Basis 64 des Transistors 60 ist über eine aus einem Widerstand 82 und einem Kondensator 84 bestehende Reihenschaltung an den Ausgangsanschluß 28 und über einen Widerstand 83 an den Anschluß 26 angeschlossen. Der Kondensator 84 hat den Zweck, der Basis 64 des Transistors 60 einen Strom zuzuführen, der praktisch das Differential des gleichgerichteten Wechselstromsignale ist, das am Anschluß 28 erscheint. Mit anderen Worten, der Widerstand 82 und der Kondensator 84 verschieben die Phasenlage des Signals an der Basis 64 des Transistors 60 relativ zum Signal am Emitter 62 des Transistors 60, wie es in Pig. 2 (a) und 2 (b) gezeigt ist. Das am Kollektor des Transistor 60 erscheinende Signal wird direkt der Basis 74 des Transistors 70 zugeführt, und das am Kollektor 76 des Transistors 70 erscheinende Signal wird über einem (niederohmigen) Widerstand 86 und einen mit diesem in Beihe geschalteten Kondensator 88 dem Steueranschluß 48 des Thyristors 46 zugeführt. Der Widerstand 86 dient zur Begrenzung des Kollektorstroms des Transistors 70 . Der Kondensator 88 verhindert, daß die gleichgerichtete Wechselspannung den Thyristor 46 durchsteht, denn der Kondensator 88 ist so bemessen, daß er Signale mit steilen Flanken, wie sie am Kollektor 76 beim Einschalten des Transistors 70 entstehen, durchläset und für die sich langsam ändernde gleichgerichtete Wechselspannung einen sehr hohen Widerstand hat, so daß diese den Steueranschluß 48 nicht erreicht, weil der größte Betrag der Spannung am Kondensator 88 und nicht am Widerstand 94 abfällt. Um den Transistor 70 mit geringerer Spannung betreiben xu können, als sie an den Ausgangsanschlüs-βen 26 und 28 erscheint, bilden zwei Widerstand· 90 und 92 •inen Spemamng·teiler, de···» Abgriff mit €m Kollektor 76 des

009812/0819

Transistors 70 verbunden ist, um die Kollektorspannung des Transistors 70 herunterzuteilen* Der Widerstand 94-, der zwischen den Ausgangsanschluß 28 und den Steueranschluß 48 geschaltet ist, bildet zusammen mit dem Widerstand 86 und dem Kondensator 88 einen Spannungsteiler um die Amplitude des durch den Schaltvoxv gang des Transistors 70 erzeugten, dem Stsueranschluß 48 zugeführten Zündimpulse auf die richtige Höhe herunterzuteilea, und zu verhindern, daß der Thyristor von Restströmen gezündet wird«

Die soeben beschriebene Schaltung zwm. impulsartigea Zünden des Thyristors 46 ist praktisch ein offener Kreis, der von dem gleichgerichteten Wechselstromsignal abhängt;, das an dea Ausgangsanschlüssen 26 und 28 d@s BrückengleioteicJaters 20 sur Zeitsteuerung oder Taktgabe (timing) erscheint· Um die Stroa~ Versorgungsschaltung genau und empfindlich zu machen, wird die Schaltung zu einem Regelkreis geschlossen» indem die an den Ausgangsanschlüssen 40 und 42 erscheinende Spannung über einen Spannungsteiler, der aus einem Widerstand 10O₉ einem Potentiometer 102 und einem Widerstand 106 besteht, die in dieser Eeihenfolge in Reihe geschaltet sind, und eine Zenerdiode 108, die zwischen dem Schleifer 104 des Potentiometers 102 und der Basis 64 des Transistors 60 liegt, auf die Basis 64 dieses Transistors 60 zurückgekoppelt wird. Die über diese Schaltung 100 bis 108 vom Augenblickswert der Ausgangsspannung zwischen den Anschlüssen 40 und 42 abgeleiteten Signale beeinflussen das vom Kondensator 84 gebildete und der Basis 64 zugeführte Differential.

Die ins Positive gehenden Teile eines an den Anschlüssen 10 und 12 erscheinenden Wechselstromeingangssignale werden entweder über die Diode 34 oder die Diode 36 dem Ausgangsanschluß 26 zugeführt, wänrend die ins Negative gehenden Teile dem Ausgangsanschluß 28 entweder über die Diode 30 oder die Diode 32 zugeführt werden. Somit ist der Ausgangsanschluß 26 der positive Pol des Brückengleichrichters 20 und der Ausgangsanschluß 28 der negativeβ Dementsprechend ist auch der Ausgangsanschluß 40 der Schaltung und der mit diesem verbundene Anschluß des

BAD ORiGINAL QQ9812/Q819

Kondensators 44 positiv relativ zum Ausgangeanschluß 42 und dem mit diesem verbundenen Anschluß des Kondensators 44. Dies gilt deshalb, weil der Thyristor 26, wenn er in der dargestellten Weise geschaltet wird, so lange von einem vom positiven Anschluß 26 über den Kondensator 24 und zurück zum negativen Anschluß 28 fließenden Strom leitend gehalten werden kann, wie die Amplitude der gleichgerichteten Wechselspannung sich

«er
Im Kondensator 44 gespeicherten Spannung nähert;

sowie jedoch ein derartiger Stromabfall auftritt, wird der Thyristor 46 gesperrt und bleibt so lange gesperrt, wie seinem Steueranschluß 48 kein Zündsignal zugeführt wird.

Man sieht, daß das zur Zündung des Thyristors 46 an seinem Steueranschluß 48 erforderliche, positive Signal auftritt, wenn der Transistor 70 plötzlich leitend wird, denn dann treten als Spannungsabfall zwischen dem positiven Anschluß 26 und dem Kollektor 76 nur die Spannungsabfälle der Diode 78 und des Transistors 70 in Durchlaßrichtung auf. So hat das Einschalten des Transistors 70 zur Folge, daß dem Steueranschluß 48 über den Kondensator 48 und den Widerstand 86 ein verhältnismäßig hoher und s teiler Spannungssprung zugeführt wird.

Da der Transistor 70 ein pnp-Transistor ist, wird er leitend, wenn der Strom im Widerstand 80 durch den Basisanschluß 74 des Transistors 70 fließt. Da die Emitter 62 und 72 direkt miteinander verbunden sind und der Kollektor 66 dee Transistors 60 mit der Basis 74 des Transistors 70 verbunden ist, fließt der Strom im Widerstand 80 nicht durch die Basis 74 des Transistors 70, sondern durch den Kollektor 66 des Transistors 60, wenn der Transistor 60 leitend ist, so daß der Transistor gesperrt bleibt. Wenn dagegen der Transistor 60 gesperrt oder nichtleitend ist, fließt der Strom im Widerstand 80 durch die Basis 74 aas Transistors 70 und bewirkt damit, daß der Transistor 70 plötzlich eingeschaltet wird und einen Zündimpuls an den Thyristor 46 abgibt.

009812/0813

Der Transistor 60 wird normalerweise während der ersten Hälfte jedes Brückengleichrichterausgangsimpulses vom Differentialstrom, der durch den Widerstand 82 und den Kondensator 84 (Pig. 2 (b) ) fließt, leitend gehalten. In der Nähe des Maximums des gleichgerichteten Wechselstromsignals an den Anschlüssen 26 und 28 bewirkt die Ladung des Kondensators 84 jedoch, daß die Spannung am Kondensator 84 größer als der Augenblicks-' wert der Spannung an den Anschlüssen 26 und 28 wird, so daß der Differentialstrom dann durch Null geht und seine dichtung umkehrt, wodurch der Transistor 60 gesperrt wird. Dementsprechend wird der Strom im Widerstand 80 vom Kollektor 66 zur Basis 74 umgeleitet, woraufhin der Transistor 70 den Thyristor 46 in der oben beschriebenen Weise zündet*

In Fig. 2 (a) sind die ^Äelativspannungen an den Brückengleichrichterauegangsanschlüssen 26 und 28 dargestellt und in Fig. 2(b) ist der entsprechende Strom durch die Basis 64 des Transistors 60 dargestellt. In Fig. 2 (b) bezeichnen Tq und !gehalt ^den Schaltaugenblick bei Regelabweichung null und den Schaltschwellwert des Basisstroms des Transistors 60. -I₈₀I₁Oi+ ^⁸^ aieht O, da dem Widerstand 83 Strom zugeführt werden muß und dem Transistor 60 ein endlicher, wenn auch geringer, Basisstrom zugeführt werden muß, um ihn durchzusteuern. Der Strom Ι»ντ «■!+««« durch die Basis 64 ist gegenüber der Spannung am Anschluß 28 zeitlich verschoben, und zwar infolge der Phasenschieberwirkung des Kondensators 84 und des Widerstands 82. Im Zeitpunkt Tq während einer Halbwelle sinkt der Basisstrom des Transistors 60 nahezu bis auf null, so daß die Emitter-Basis-Diode des Transistors 60 nicht langer leitend ist und der Transistor 60 dementsprechend gesperrt wird. Dadurch wird der Transistor 70 durchgesteuert und zündet den Thyristor 46, so daß die schraffiert dargestellten Teile 200 des gleichgerichteten Wecaselstroaeingangssignal zwischen den Anschlüssen 26 und 28 zum Kondensator 44 durchgeschaltet und dort gespeichert bzw. sofort vom Verbraucher, der zwischen den Anschlüssen 40 und 42 liegt,

009812/0819

verbraucht werden. Der genaue Zeitpunkt in einer Halbwelle des gleichgerichteten Wechselstromeingangssignals, wie in Pig. 2 (a) dargestellt ist, in dem der Thyristor 46 gezündet wird, bestimmt, wieviel Leistung dem Kondensator 44 zugeführt wird, d,h, wie groß die nach dem Zünden des Thyristors verbleibende Spannungszeitfläche einer Halbwelle ist. Der Differenzierkondensator allein würde den Thyristor 46 im Maximum des in Pig. 2 (a) gezeigten Kurvenverlaufes zünden, aber die Diode 78 und die Basisemitterdiode des Transistors 60, die durch ihren Spannungsabfall in Durchlaßrichtung gewährleisten, daß die Basisspannung, die den Transistor 60 durchsteuert, einen Bruchteil von 1 Volt unter dem Potential des Anschlusses 26 liegt, verschiebt den Einschaltzeitpunkt des Transistors 60 geringfügig vor das Maximum, wie in Pig. 2 (b) gezeigt ist. Während des dynamischen Betriebs der Schaltung vergrößert der Spannungsteiler 100, 102 und 106 den Basisstrom des Transistors 60 über die Zenerdiode 108 mit zunehmender Ladung des Kondensators 44, um den DurchschaltZeitpunkt des Transistors 60 und damit das Gleichgewicht zu verzögern, wodurch die Ausgangsspannung konstant gehalten wird. Diese Verschiebung um^\T von T_Q bis T₁ ist in Fig. 2 (c) gezeigt.

Aufgrund der hohen Ansprechgeschwindigkeit des Schalttransistors 60 auf die gleichgerichtete Wechselstromeingangsspannung an den Anschlüssen 26 und 28 läßt eich der Betrag der Leistung, die vom Thyristor 46 durchgeschaltet wird, mit Hilfe des Transistors 60 sehr fein steuern. Praktisch kann die Leistung einfach durch Ändern des Augenblickswertes des Betriebspegels der Basis des Transistors 60, der vom Augenblickswert der Ausgangsspannung der Stromversorgungsschaltung abgeleitet wird, gesteuert werden. Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist, daß keine Glättungskondensatoren oder ähnliches zwischen den Brückengleichrichteranschlüssen 26 und 28 liegen. Glättungskondensatoren hätten zur Polge, daß das Signal in der Meßschaltung rerhältnieaäßig glatt wärt und nicht den pulsierenden Verlauf hätte, wie dies in Pig. 2 (a) gezeigt ist; denn die

009812/0819

gleichgerichtete Wechselspannung macht es möglich, den Thyristor 46 ao genau ein- und auszuschalten und den Zündzeitpunkt so fein zu verschieben, daß sich die Ausgangsspannung an den Ausgangsanschlüssen 40 und 42 sehr genau regeln läßt. Wenn dieses Prinzip angewandt und die Leistung gemessen wird, solange das Eingangssignal noch einen einigermassen regelmäßigen Wechselstromverlauf hat, kann die Meßschaltung sehr genau arbeiten, was mit einer sich sehr langsam ändernden Gleichspannung unmöglich wäre. Obwohl die Anordnung und die Art der aktiven Bauelemente in der Meßschaltung etwas abgeändert werden könnte, liegen die erfinderischen Merkmale, wenn das Prinzip der Wechselstrommessung einmal angewandt wird, bei der Meßschaltung in der Verwendung des Differenzierkondensators 84, um Schalteignale mit steilen Planken für die aktiven Bauelemente zu erzeugen, und in der Verwendung des Kondensators 88, um dem aktiven Bauelement Durchschaltsignale in Verbindung mit einer unmittelbaren Messung zuzuführen, während gleichzeitig verhindert wird, daß die gemessene Wechselspannung die Ein- und Ausschaltzeitpunkte des aktiven Meßelementes und das Schalten dazwischen beeinflußte

Die Rückführung über die Widerstände 100 und 106, das Potentiometer 104 und die Zenerdiode 108 dient zur Regelung der Ausgangsspannung zwischen den Anschlüssen 40 und 42. Wenn das Potential am Anschluß 42 beispielsweise zu negativ wird, steigt der Basisstrom des Transistors 60 infolge Ip_enn_er> *ig· 2 (b). Dadurch wird der Transistor 60 nicht im Zeitpunkt T_Q, sondern zu einem späteren Zeitpunkt T- in jeder Halbwelle gesperrt. Dies geschieht teilweise deshalb, weil der vom Potentiometer zur Basis des Transistors 60 zurückgeführte Strom nahezu konstant ist und nicht sofort den Änderungen der Eingangsspannung folgt. Da der Transistor 60 in einem späteren Zeitpunkt in jeder Halbwelle gesperrt wird, wird auch der Thyristor 46 zu einem späteren Zeitpunkt in jeder Halbwelle leitend. Dadurch wird der Kondensator 44 eine kürzere Zeitspanne lang in jeder

0 0 9812/0819

halbwelle geladen, so daß weniger Energie gespeichert wird (nur die kleineren schraffierten Teile 202)· In ähnlicher Weise wird der Transistor 60 in einem früheren Zeitpunkt gesperrt und der Thyristor 46 in einem früheren Zeitpunkt leitend, wenn das Potential am Anschluß 42 weniger negatir wird, so daß die Ladung des Kondensators 44 weitgehend konstant bleibt·

line nach dem in Pig. 1 dargestellten Schaltbild aufgebaute Schaltung kann folgende Bauelemente enthalten!

Eingangswechselspannung» 95 - 135 V, 60 Hz iktive Bauelemente»

46 - Motorola MCE 1304-4 60 - 2H404 oder 2*3638 70 - 2N404A oder 2Ϊ3638

Dioden:

108 YE SOA (Sarkes Tarsian)

30 Semtech 3S2E

32 Semtech 3S2B

34 Semtech 3S2E

36 Semtech 3S2B

78 Semtech SC-2

Widerstände (0hm)»

52 - 5 83 - 4,7K

80 - 51K 86 -

82 - 511 90 - 3,3K

- 4,3* 92 - 33K

- 101 94 -- 3OK

009812/0819

ibbJbbi

Kondensatoren (Mikrofarad)»

H- 0,1

44 - 3^400

84 - 0,01

88 -0,005 Spulen (Millihenry)» 50 - 0,1

Die naoh obigen Angaben aufgebaute Schaltung liefert eine Leistung von etwa 80 Watt bei weniger als 10 Watt Verlustleistung, also nit einem Wirkungsgrad von etwa 85^· Außerdem ist die Regelung derart genau, daß Speisespannungsschwankungen von - 20ji bis auf - 1?C und Belastungsänderungen von Leerlauf bis Vollast bis auf - 1f( auegeregelt werden.

So ergibt sich eine· sehr leichte Stromvereorgungsschaltung mit hohem Wirkungsgrad, bei sehr geringem und preiswertem Schaltungsaufwand·

Sie StromversorgungsBchaltung kann von einer Wechselspannung gespeist werden, die zunächst gleichgerichtet und dann praktisch integriert wird, so daß sich eine geglättete Gleichspannung am Ausgang der Stromversorgungsschaltung ergibt. Zwischen der Gleichrichtervorrichtung und der Integriervorrichtung liegt eine elektronische Schaltvorrichtung, der in Pig. 1 gezeigten Art oder irgendein analoges Bauelement, durch die oder das der gleichgerichtete Strom fließen muß, bevor er die Integriervorrichtung erreicht. Mit der elektronischen Schaltvorrichtung ist eine Schaltung verbunden, die derart gesteuerte Schaltsignale liefert, daß gerade so viel Leistung von der Gleichrichter-Vorrichtung durohgeBehaltet wird, daß die Ausgangsspannung auf einem eingestellten Sollwert bleibt.

009812/0819

Claims

JLneprüohe

1) Schaltung zur Erzeugung einer geregelten Gleichspannung aus einer ungeregelten Wechselspannung alt Torrichtungen zum Gleichrichten und Glätten der Wechselspannung, dadurch gekennzeichnet , daß der Glättungevorrichtung (44-) der Stroa über eine Schaltvorrichtung (46) zugeführt wird, deren Tastverhältnis oder Arbeitsspiel in Abhängigkeit von der Gleichspannung derart gesteuert wird, daJ die Gleichspannung an der (rettungsvorrichtung konstant bleibt·

2) Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung auf Steuersignale anspricht, die aus der gleichgerichteten (aber ungeglätteten) Wechselspannung abgeleitet und in Abhängigkeit von der Gleichspannung modifiziert werden.

3) Schaltung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Schalteignale in gleichen Zeitpunkten jeder Halbwelle der gleichgerichteten Wechselspannung erzeugende Torrichtung (84, 82, 60, 70) und eine andere, die Phase der Schaltsignale in Abhängigkeit von der Gleichspannung verschiebende Vorrichtung (100 - 108), wobei die Schaltsignale der Sehaltvorrichtung (46) zugeführt werden und denjenigen Teil jeder Halbwelle bestimmen, in dem die Schaltvorrichtung (46) geschlossen ist.

4) Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltvorrichtung ein Thyristor oder steuerbarer (Silizium)-Gleichrichter (46) ist, und zwischen die Gleichrichtervorrichtung (20) und die Glättungsvorrichtung (44) geschaltet ist, und daß die Sehaltsignale dem Thyristor zugeführt werden, um diesen zu zünden.

009812/0819

5) Schaltung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sehaltsignale der Schaltvorrichtung (46) über einen Kondensator (88) zugeführt werden, der so bemessen ist, daß er-die Schaltsignale durchläßt, aber die gleichgerichteten Vechselstromsignale sperrt.

6) Schaltung nach einen oder mehreren der Ansprüche 3, 4 oder dadurch gekennzeichnet, daß die eine Vorrichtung einen Transistor (60) enthält, dessen Kollektor (66) an die Schaltvorrichtung (46) angeschlossen ist und dieser die Schaltsignale zuführt, dessen Emitter (62) über eine Diode (78) an einen Auegangsanschluß (26) der Gleichrichtervorrichtung (20) und dessen Basis (64) einmal an den anderen Auegangsanschluß (28)

der Gleichrichtervorrichtung und zum anderen an die andere Vorrichtung (100 - 108) angeschlossen ist, und daß die andere Vorrichtung (100 - 108) die Vorspannung der Basis (64) des Transistors (60) steuert·

7) Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor (66) des Transietors (60) mit der Basis eines weiteren Transistors (70) verbunden ist* dessen Emitter (72) mit den Emitter (62) des einen Transistors (60) und dessen Kollektor (76) mit der Schaltvorrichtung (46) verbunden ist.

8) Schaltung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Basis (64) des einen Transistors (60) an den anderen Ausgangsanschluß (28) der Gleichrichtervorrichtung (20) Über eine Differenzierschaltung (84,82) angeschlossen ist.

9) Schaltung nach Anspruch 6, 7 oder 8, dadurch g e -kennzei chnet_t daß die Basis (64) des einen Transistors (60) über eine Zenerdiode (108) mit dem (einstellbaren) Abgriff eines Spannungsteilers (100, 102, 106) verbunden ist, der parallel zur Glättungsvorrichtung (44) liegt.

009812/0819