DE2162711A1

DE2162711A1 - Schaltungsanordnung zur erzeugung einer konstanten gleichspannung

Info

Publication number: DE2162711A1
Application number: DE19712162711
Authority: DE
Inventors: Hans-Joachim Boeck; Michael Magdanz
Original assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Current assignee: Vereinigte Flugtechnische Werke Fokker GmbH
Priority date: 1971-12-17
Filing date: 1971-12-17
Publication date: 1973-06-20
Also published as: FR2149237A5; CH544341A; IT965884B; DE2162711B2; GB1403604A

Description

71-B III-72 ,Bremen, den 10* Dezember 1971

Sm/ka .

Vereinigte Flugtechnische tferke-Fokker Gesellschaft rait beschränkter Haftung

Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer konstanten Gleichspannung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer konstanten Gleichspannung aus einem Gleichspannungs-Bordnetz eines Luftfahrzeuges mit einer als Vierpol aufgebauten Stabilisierschaltung, die in einem Längszweig einen als Stellglied wirkenden und durch ein Regelörgan gesteuerten Transistor enthält.

Bei Luftfahrzeugen ist es notwendig, bestimmte Geräte, z.B. Meß-, Regel— oder Anzeigegeräte mit konstanten Gleichenannungen zu versorgen. Deshalb müssen die erforderlichen konstanten Gleichspannungen mit Hilfe entsprechender Schaltungen aus den vorhandenen Bordnetzen erzeugt werden. Ein Luftfahrzeug, z.B. ein Flugzeug, besitzt normalerweise mindestens zwei unabhängige Bordnetze, und zwar ein Wechselstromnetz von 400 Hz und ein Gleichspannungsnerz von 28 V, so daß aus diesen Netzen die konstanten Gleichspannungen erzeugt werden können. Da aber die im Luftfahrzeug vorhandenen Gleichspannungsnetze in der Regel mit starken, nach den MIL-Vorschriften zulässigen Störungen überlagert sind, ist es bisher üblich, die notwendigen konstanten Gleichspannungen aus dem Wechselstrom—Bordnetz durch Transformation, Gleichrichtung und Stabilisation zu gewinnen.

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Das ist aber mit einem Nachteil verbunden, denn die zur galvanischen Entkopplung notwendigen Transformatoren nehmen aufgrund der relativ niedrigen Netzfrequenz von 4OQ Hz einen entsprechend großen Raum ein und besitzen deshalb auch ein entsprechend großes Gewicht. Daher läßt sich auf diese Weise die zusätzliche Forderung nach räumlich kleinen und gewichtsarraen Geräten nicht erfüllen. Als weiterer Nachteil kommt die Tatsache hinzu, daß aus Sicherheitsgründen Wechselrichter zu installieren sind, damit bei einem Ausfall des Wechselstroms die konstante Gleichspannung aus dem mit Störungen überlagerten Gleichstrom—Bordnetz erzeugt werden. kann. Durch diese zusätzliche Forderung wird aber die bisherige Erzeugung der konstanten Gleichspannung zu aufwendig und zu teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die geschilderten Nachteile zu vermeiden und mit einer als Vierpol aufgebauten Stabilisierschaltung, die in einem Längszweig einen als Stellglied wirkenden und durch ein Regelorgan gesteuerten Transistor aufweist, die konstante Gleichspannung aus dem mit Störungen Überlageriren Gleichstrom-Bordnetz eines Luftfahrzeuges direkt zu erzeugen. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Gleich— spannung des Bordnetzes über einen Vierpol zum Schutz gegen Überspannungen einem Gleichspannungswandler zugeleitet ist, dessen Transformator neben einer ersten Sekundärwicklung zur Versorgung der Stabilisierschaltung eine zweite Sekundärwicklung aufweist, die zur Versorgung des Regelorgans dient.

Durch diese Maßnahme ist es möglich, insbesondere durch eine entsprechend hohe Wahl der Schwingfrequenz; einen relativ kleinen und gewichtsarmen Aufbau der Anordnung zu erzielen. Hierbei kann der Vierpol zum Schutz gegen Überspannungen an seinem Eingang und an seinem Ausgang je eine Hochleistungszenerdiode aufweisen, wobei parallel zu der am Eingang liegenden Zenerdiöde ein aus einem _: Widerstand und einer weiteren Zenerdiöde gebildeter Spannungsteiler liegt, dessen am Abgriff sich einstellende Spannung über

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einen Begeltransistor einen in einem Längszweig dieses Vierpols 1legenden Stelltransistqr steuert.

Weiterhin ist es zweckmäßig, den Gleichspannungswandler in Gegentaktschaltung mit zwei Transistoren aufzubauen und parallel zum Eingang sowie den Kollektor—Emitter-Strecken und zwischen die Kollektoren beider Transistoren je einen Kondensator zu schalten. Das hat den Vorteil, daß durch diese Wechselspannungswege eine Blindstromkompensation eintritt, die zur Unterdrückung der sonst in einem Gleichspannungswandler auftretenden störenden Impulsspitzen dient.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für stetige Regelung und

Figur 2 ein Schaltbild einer erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung für eine Regelung mit Impulsbreitenvariation.

Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel besteht aus einem ' Vierpol 10 zum Schutz gegen Überspannungen, dem ein Gleichspannungswandler 11 nachgeschaltet ist. , An den Gleichspannungswandler 11, dem zwei Ausgangsspannungen entnehmbar sind, schließt sich ein Stabilisierungsvierpol 12 an. Der zum Schutz gegen Überspannungen vorgesehene Vierpol 10, dem die Eingangsspannungen an den Klemmen 21 und 22 zugeführt sind, weist an seinem Eingang in einem Längszweig eine Diode 23 zum Schutz gegen verpolte Überspannungen auf. Weiterhin liegt quer zum Eingangs des Vierpols IO nach der Diode 23 eine Zenerdiode 24 und parallel dazu ein aus einem Widerstand 25 und einer Zaiierdiode 26 gebildeter Spannungsteiler. Der Abgriff dieses Spannungsteilers ist mit der Basis eines Regeltransistors 27 verbunden, der einen Stelltran-

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sistor 28 entsprechend steuert. Dieser Stelltransistor 28 liegt in dem gleichen Längszweig des Vierpols 10, in dem auch die Diode 23 liegt. Zur Steuerung des Stelltransistors 28 ist der Emitter des Regeltransistors 27 mit der Basis und über einen entsprechend bemessenen Widerstand 29 mit dem Emitter des Stelltransistors verbunden. Ferner ist der Kollektor des Regeltransistors" 2'7, dessen Kollektpr-Emittor-Strecke zum Schutz gegen Schwingungen durch einen Kondensator 30 überbrückt ist, mit dem Kollektor des Stelltransistors 28 verbunden. Am .Ausgang dieses Vierpols 10 ' ist weiterhin eine querliegende Zenerdiode 31 vorgesehen.

Der Gleichspannungswandler 11, dessen Eingang direkt mit dem Ausgang des Vierpols 10 verbunden ist, ist in Gegentaktschaltung mit zwei Transistoren 35? 36 sowie einem Transformator 37 mit zwei Primärwicklungen 38, 39 und zwei Sekundärwicklungen 40, 41 aufgebaut. Die Primärwicklung 38, die zur Energieübertragung für die Stabilisierschaltung 12 vorgesehen ist und eine Mittelanzapfung aufweist, liegt zwischen den Kollektoren der beiden Transistoren 35» 36· Die zweite Primärwicklung 39» die zur Versorgung eines in der Stabilisierschaltung 12 vorgesehenen Regexorgans dient und ebenfalls eine Mittelanzapfung aufweist, ist über je einen Widerstand 42, 43 mit den Basen der Transistoren 35, 36 verbunden. Am Eingang des Gleichspannungswandlers 11, der durch ψ einen Kondensator 44 überbrückt ist, liegt eine Reihenschaltung zweier Widerstände 48, 49« Mit dem Abgriff dieser Widerstände ist die Mittelanzapfung der Primärwicklung 39 verbunden, während die Mittelanzapfung der Primärwicklung 38 direkt an der positiven Eingangsseite des Gleichspannungswandlers 11 liegt. Die Emitter der beiden Transistoren 35» 36, deren Kollektoren durch einen Kondensator 45 miteinander verbunden sind und deren Kollektor-Emitter-Strecke durch je einen Kondensator 46, 47 überbrückt sind, liegen an der negativen Eingangsseite des Gleichspannungswandlers 11.

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Die in den Sekundärwicklungen 40, 41 des Transformators 37 erzeugte Wechselspannung muß zur Erzeugung von Gleichspannungen gleichgerichtet werden. Hierzu sind die jeweiligen Enden der Sekundärwicklung 40 mit jeweils der Anode zweier Gleichrichter— ^dioden 50» 51» deren Katoden zur Bildung der positiven Ausgangsseite zusammengeschaltet sind, verbunden. Zwischen dieser positiven Ausgangsseite und der als negative Ausgangsseite dienenden Mittelanzapfung ist in bekannter Weise ein Ladekondensator 52 geschaltet. Dieser Ausgang des Gleichspannungswandlers 11 ist zur Versorgung der Stabilisierschaltung 12 vorgesehen» Die in der zweiten Sekundärwicklung 4l erzeugte Wechselspannung wird im Gegensatz zu der in der ersten Sekundärwicklung 40 erzeugten Wechsel— spannung durch Eiriweg-Gleichrichtung gleichgerichtet. Hierbei ist eine. Seite dieser Sekundärwicklung mit der Anode einer Gleichrichterdiode 53 verbunden, von deren Katode ein Ladekondensator 54 zur anderen Seite dieser Sekundärwicklung führt. Die Ausgangsspannung dieser Sekundärwicklung ist für das Regelorgan der Stabilisierschaltung 12 vorgesehen.

In der dem Gleichspannungswandler 11 nachgeschalteten und als Vierpol aufgebauten Stabilisierschaltung 12 liegt in einem Längszweig ein Stelltransistor 60. Der Kollektor dieses Stelltransistors 60 ist direkt mit der zugeordneten positiven Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers 11 verbunden. Die negativen Seiten der zwei Ausgänge des Gleichspannungswandlers 11 sind miteinander verbunden und direkt zur negativen Ausgangsklemme 8l der Stabilisierschaltung durchgeschaltet. Vom Emitter des Stelltransistors 60 ist der Längszweig dieses Vierpols über einen Widerstand 64 und eine Drosselspule 75 zur positiven Ausgangsklemme 80 der Stabilisierschaltung 12 weitergeführt. Die Drosselspule 75 bildet hierbei mit zwei Kondensatoren 74_r.76 eijx am Ausgang liegendes TT-Filter.

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Parallel zu diesem Filter ist am Ausgang weiterhin eine Zenerdiode 77 vorgesehen. Die Steuerung des Stelltransistors 60 erfolgt mit Hilfe eines in integrierter Schaltung aufgebauten und nicht näher dargestellten Regelorgans 68. Einem Eingang (3) dieses Regelorgans, der durch einen Kondensator 6? an Bezugspotential gelegt ist, ist vom zweiten Ausgang des Gleichspannungs— wandlers 11 positive Betriebsspannung zugeführt. An dieser positiven Betriebsspannung liegt auch der Eiaitter eines Steuertransis— tors 63, dessen Basis mit einem Ausgang (2) des Regelorgans 63 verbunden ist und dessen Kollektor über einen Widerstand 62 an die Basis des Stelltransistors 60 angeschlossen ist. Zur Unterdrückung von Schwingungen ist vom Emitter des Stelltransistors 60 ein Kondensator 78 zur Basis des Steuertransistors 63 geschaltet. Außerdem ist die Emitter-Basis-Strecke des Stelltransistors 60 durch einen Widerstand 6l überbrückt.

Das Regelorgan 68, das mit einem Eingang (l) direkt am Bezugspo— tential liegt, ist weiterhin mit einem seiner Eingänge (l) an den Abgriff eines aus zwei Widerständen 65, 66 gebildeten Spannungsteilers geschaltet. Dieser Spannungsteiler ist vom Emitter des Stelltransistors 60 nach Bezugspötential geführt·. Ein weiterer Eingang (8) des Regelorgans 68 ist direkt an den Verbindungspunkt von Drosselspule 75 und Widerstand 64 angeschlossen. Vom Verbindungs— punkt der Drosselspule 75 und des Widerstandes 64 ist weiterhin ein Spannungsteiler nach Bezugspotential geschaltet, der aus der Parallelschaltung eines Widerstandes 72 und eines Kondensators 73 sowie eines Widerstandes 69 und eines Einstellpotentiometers 70 besteht. Der zwischen dem Widerstand 69 und der. Parallelschaltung 72, 73 liegende Abgriff ist einerseits direkt mit einem Eingang (6) des Regelorgans 68 und andererseits über einen Kondensator 71 rait einem weiteren Eingang (7) des Regelorgans 68 verhunden.

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Die Gesamtschaltung wirkt wie folgt:

Die an die ^:Eingangskiemmen des Vierpols 10 angelegte Spannung des Gleichstrom—Bordnetzes gelangt normalerweise ohne Beein— trächtigung zum Gleichspannungswandler 11, der diese Eingangsspannung auf einen für die Erzeugung, der Stabilisierspannung günstigen Wert wandelt. Die Stabilisation der gewandelten Spannung erfolgt anschließend in bekannter Weise in Abhängigkeit einer Bezugssparinungsquelle, die Teil des nicht näher dargestellten Regelorgans 68 ist. Als Gleichrichterdioden 50, 51 zur 'Gleichrichtung der in der Sekundärwicklung 40 erzeugten Wechsel— spannung sind Dioden mit sehr kurzer Erholzeit verwendet. Das hat den Vorteil, daß die Störspitzen, die ein Gleichspannungswandler normalerweise erzeugt, stark unterdrückt werden. Im Gleichspannungswandler 11 sind aber zusätzlich vier Kondensatoren eingeschaltet, deren Wechselspannungstiege eine Blindstrorakompen— sation bewirken und daher Störspitzen weitgehend unterdrücken.

Weiterhin- ist die Versorgung des Rerrelorgans 68 mit einer getrennten Gleichspannung vom zweiten Ausgang des Gleichspannungswandlers 11 neuartig. Hierdurch wird erreicht, daß die Verlustleistung des Stelltransistors 60 herabgesetzt wird und z.*ar dadurch, daß die Steuerleistung für den Stelltransistor dem zweiten Ausgang des Gleichspannungswandlei's 11 entnommen wird. Die Kollektor— Eraitter-Spannung des Stelltransistors 60 kann somit auf ein Minimum herabgesetzt werden, so daß der Wirkungsgrad der Stabilisation beträchtlich ansteigt.

Bei zu großen Lasts"tröaen, insbesondere bei einem Kurzschluß, sorgt außerdem ein Kurzschlußindikator¹, der aus dem Widerstand besteht, für eine Herabregelung des Laststroms durch eine entsprechende Beeinflussung des Regelorgans 68. Sollte in der Stabilisierschaltung 12 eine Störung auftreten, z.B. Ausfall .eines Bauelements, dann begrenzt die am Ausgang liegende Zenerdiode 77 die Ausgangs spannung auf einen unkritischen liert.

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Eine weitere Neuheit ist auch das am Ausgang liegende ΓΓ-Fxlter. das die Stabilisierschaltung störsicher gegen Impulsbelastung macht. Hierbei ist aber bei steigender Lastfrequenz mit einer Erhöhung des dynamischen Innenwiderstandes zu rechnen.

Sind der Eingangsspannung, wie in einem Gleichstrom-Bordnetz eines Luftfahrzeuges üblich und zulässig, Störungen überlagert, dann werden diese von dem Vierpol 10 unterdrückt. Kurzzeitige Überspannungen von etua 200 ms und βθ V werden durch die Stabilisierschaltung, die in dem Vierpol 10 enthalten ist, auf die Größenordnung der Eingangsspannung des .Gleichspannungswandlers 11 begrenzt. Da diese Stabilisation aber eine gewisse Trägheit hat und die Störungen als Sprung— spannungen auftreten können, müssen die Störungen, bevor die Stabilisation einsetzt, begrenzt werden. Hierzu dient die am Ausgang dieses Vierpols liegende Zenerdiode 31» welche in der Lage ist, Überspan—

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nungen innerhalb von 10 sek. auf die Größenordnung der Eingangsspannung des Gleichspannungswandlers 11 zu begrenzen. Diese Zenerdiode 31» für die eine Hochleistungsdiode gewählt ist, kann kurzzeitig bis zu 100 kW verbrauchen.

Treten in dem Gleichstx-om-Bordnetz des Luftfahrzeuges Überspannungen auf,, die oberhalb der Stabilisiergrenze liegen, dann werden diese Überspannungspitzen von der am Eingang liegenden Zenerdiode 24 bis auf den Wert begrenzt, bei dem die Stabilisation einsetzt. Für die Zenerdiode 24 ist ebenfalls eine Hochleistungsdiode gewählt, die z.B. in der Lage ist, Sprungspannungen von 200 V innerhalb von

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10 sek auf 85 V zu begrenzen. Verpolte Überspannungen, die ebenfalls im Bordnetz eines Luftfahrzeuges auftreten können, werden durch die am Eingang des Vierpols 10 vorgesehene Diode 23 abgeblockt.

Das zweite Ausführungsbeispiel nach Figur 2 unterscheidet sich von dem nach Figur 1 durch eine andere Art der Stabilisation. Die hier verwendete Stabilisierschaltung 13 arbeitet nach dem Prinzip der Impulsbreitenregelung. Der Vierpol 10 zum Schutz gegen Über-

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spannungen und der Gleichspannungswandler 11 weisen den gleichen Aufbau wie im Ausführungsbeispiel nach Figur 1 auf. Deshalb wird auf die Erläuterung ihrer Funktion in diesem Zusammenhang verzichtet.

Die Stabilisierschaltung 13 nach Figur 2 ist ebenfalls als Vierpol aufgebaut mit einem Stelltransistor 100 in einem Längszweig. Der Kollektor dieses Stelltransistors IQO ist direkt mit der zugeordneten positiven Ausgangsseite des Gleichspannungswandlers 11 verbunden. Vom Emitter des Stelltransistors 100 ist der Längszweig über eine Speicherdrossel 101, einen Widerstand 102 und zwei in Reihe liegende Drosseln 103, 104 zu einer Ausgangsklemme 120 geführt. Die Basis des Stelltransistors 100, dessen Eraitter-Basis-Strecke durch einen Widerstand 105 und einen Kondensator 106 überbrückt ist, ist mit dem Kollektor eines Steuertransistors 107 verbunden. Γ Der Steuertransistor 107» dessen Basis mit dem Ausgang (2) des Regelprgans 109 verbunden ist, liegt mit seinem Emitter am zweiten Ausgang des Gleichspannungswandlers 11. Dieser zweite Ausgang ist weiterhin mit einem Eingang (3) des Regelorgans 109 verbunden, der über einen Kondensator 108 an Bezugspotential geschaltet ist. Die negativen Seiten der zwei·Ausgänge des Gleichstromwandlers sind ebenfalls, wie beim Ausführungsbeispiel nach Figur 1, miteinander verbunden und direkt zur Ausgangsklemme 121 der Stabilisierschaltung 13 durchgeschaltet.

Zur Sicherung der Funktionsfähigkeit ist vom Emitter des Steiltransistors 100 eine Schaltdiode 112 nach Bezugspotential geführt, wobei die Anode am Bezugspotential liegt. Von der Katode dieser Diode 112 ist weiterhin eine Reihenschaltung eines Kondensators 113, eines Widerstandes 114 und eines Kondensators¹ 115 nach Bezugspotential geschaltet. Der Verbindungspunkt des Widerstandes Il4.und des Kondensators 115 ist an einen Eingang (5) des Regelorgana 109 gelegt, das mit einem weiteren Eingang (4) direkt am Bezugspotential liegt. Von dort ist ferner ein Kondensator II6 zu der Seite der Speicher-

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drossel 101 geschaltet, die mit dem Widerstand 102 verbunden ist. Das Regelorgan 109 liegt weiterhin mit einem Eingang (8) an der Katode einer Zenerdiode 117, deren Anode mit Masse verbunden ist. An die Katode dieser Zenerdiode ist weiterhin der Verbindungspunkt zweier Widerstände 118, 119 geschaltet. Der zweite Pol des Widerstandes 118 führt zu einem weiteren Eingang (l) des Regelorgans 1O9, während der zweite Pol des Widerstandes 138 mit dem Eingang' (3) des Regelorgans -109 verbunden ist.

Ein'Spannungsteiler, der aus der Parallelschaltung eines Widerstandes 126 und eines Kondensators 127 sowie eines dazu in Reihe liegenden Potentiometers 128 besteht, ist zwischen das Bezugs— potential und den Verbindungspunkt vom Widerstand 102 und Drossel 103 geschaltet. Hierbei ist das Potentiometer 128 an das Bezugs— potential gelegt. Der Abgriff dieses Spannungsteilers ist mit der Katode einer Zenerdiode 125 und einem Eingang (6) des Regelorgans 109 verbunden. Die Zenerdiode 125 liegt hierbei mit ihrer Anode an Masse. Zwei Kondensatoren 129, 130, die mit einer Seite am Bezugspotential und mit ihrer anderen zwischen den beiden Drosseln 103, 104 bzw. tin der Ausgangsklemme 120 liegen, bilden mit diesen Drosseln ein Filter. Parallel zum Kondensator 130 liegt weiterhin eine zur Begrenzung der Ausgangsspannung' dienende Zenerdiode 131. '

Zürn Schutz gegen Überbelastungen ist diese Stabilisierschaltung mit einem Kurzschlußindikator versehen, der zu seiner Steuerung den Spannungsabfall am Widerstand 102 benutzt. Hierzu ist die eine Seite dieses Widerstandes mit dem Emitter eines Transistors 140 verbunden, dessen Basis über einen weiteren Widerstand 141 zu der anderen Seite des Widerstandes 102 geschaltet ist. Vom Kollektor dieses Transistors 140 besteht über einen Widerstand 142 eine Verbindung zu der Basis eines Schalttransistor» 143» dessen Emitter an der zugeordneten positiven Ausgangsseite des Gleichspannungs- · Wandlers 11 liegt. Der Kollektor dieses Schalttransistors 143,

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dessen. Basis-Emitter-Streeke durch einen Kondensator 144 und einen Widerstand 145 überbrückt ist, liegt über einen Widerstand 146 am Eingang (6) des Regelorgans 109·

Für eine einwandfreie Funktion dieser Stabilisiersehaltung I3 ist weiterhin ein Leistungskomparatoi* 14 vorgesehen. Zu diesem Zweck ist die Spannung vom Kollektor des Stelltransistors 100 abgegriffen und an einen Knotenpunkt geschaltet, an dem die Katode einer Zenerdiode 150 zwei Widerstände 156, 157 und der Emitter eines Schalttransistors 153 liegen* Von der Katode der Zenerdiode ISO» die mit einem an Masse liegenden Widerstand 154 in Reihe geschaltet ist, führt, ein Widerstand 155 zu der Basis eines • Transistors 151· Der Kollektor dieses Transistors 151» dessen Emitter an Masse liegt, ist sowohl mit dem Widerstand I56 als auch mit der Basis eines weiteren Transistors 152 verbunden. Auch der Transistor 152 liegt mit seinem Emitter an Masse, während sein Kollektor einerseits an dem Widerstand 157 und andererseits über einen Widerstand 158 und eine Diode 159 an die Basis des Schalttransistors 153 gelegt ist. Die Diode 159 liegt hierbei mit ihrer Anode an der-Basis des Sehaltti-ansistors 153· Der Kollektor des Schalttransistors 153> dessen Emitter — wie bereits erwähnt — » über den Knotenpunkt am zugeordneten Ausgang des Gleichspannungs— Wandlers 11 liegt, ist über einen Widerstand I60 an den Eingang (6) des Regelorgans 109' geschaltet.

Bei dieser Stabilisierschaltung, deren Prinzip bekannt ist, wird der Steiltransistor 3 00 periodisch geschaltet. Die Schaltfrequenz hängt hierbei von der Induktivität der Speicherdrossel 101 und. der Kapazität des Kondensators IO8 ab. Hierbei entlädt die Diode 112, für die eine mit.sehr kleiner Erholzeit gewählt wurde, die Speicher— , drossel 101. über die RC-Kombinationen 114, 115 findet eine Rückführung zum Eingang (5) des Regelorgans IO9 statt, die zur Aufrechterhai tung des Schwingvorganges dient. Das Regelorgan 109

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steuert dann mit seinem Ausgang (z) den Stelltransistor 100 über den Steuertransistor 107.· Die Ausgangsspannung, weiche zwischen den Klemmen 120, 121 entnehmbar ist, läßt sich mit Hilfe des Einstellpotentiometers 128 variieren.

Sollte der Latstrom auf einen zu hohen Viert ansteigen, dann wird über den Spannungsabfall des Widerstandes 102 der Transistor 140 stromführend, da auch der Transistor 143 in den stromführenden Zustand gesteuert wird. Über den. Widerstand 146 wird das Potential am Eingang (6) des Regelorgaris IO9 bis auf den Wert der Zenerspannung der Zenerdiode 125 angehoben. Dem Regelorgan IO9 wird daher eine zu hohe Ausgangsspannung vorgetäuscht, so daß die Schwingung unterbrochen wird. Daraufhin brechen die Ausgangsspannung und der Spannungsabfall am Widerstand 102 zusammen, wodurch die Transistoren 140, 143 sperren. Das bedeutet aber, daß jetzt die zu niedrige Ausgangsspannung am Eingang (6) des Regel— organs IO9 erscheint, so daß der' Stelltransistor 100 über den Steuertransistor 107 entsprechend angesteuert wird. Wenn aber die Bedingung für den zu großen Laststrom noch weiter besteht, dann wird aber über den zu großen Spannungsabfall am Widerstand IGZ, der Transistor l40 erneut stromführend. Über den gleichfalls stromführenden Transistor 143 erfolgt somit eine, erneute Anhebung des Potentials am Eingang (6) des Regelorgans 109» so daß der

P normale Schwingvorgang der Stabilisierschaltung wieder unterbrochen wird. Bei zu großem Laststrom, z.B, bei Kurzschluß, entsteht somit ebenfalls eine Schwingung, deren Frequenz aber im Vergleich zu der im Normalbetrieb wesentlich geringer ist. Die Leistungsaufnahme der Stabilisierschaltxing wird daher bei zu großen Lastströmen auf einen unkritischen Wert begrenzt.

Da die Stromaufnahme der Stabilisierschaltung I3 bei zu kleinen Eingangsspannungen zu groß wird, 'kann der Kern des im Gleichspannungswandler 11 vorgesehenen Transformators 37 in die magnetische Sättigung geraten. Die Steibilisiersclialtung I3 ist daher

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zur Vermeidung eines überdiraesionierten Transformators mit einem Leistungskomparator ausgerüstet. Dieser Leistungskompararator 14 sorgt dafür, daß die Stabilisierschaltung 13 erst bei einer genügend großen Eingangsspannung anschwingt. Der Transistor 153 ist bei zu kleinen Eingangsspannungen stromführend und hebt daher über den Widerstand I60 das Potential am Eingang (6) des Regelorgans 109 auf die Zener*spannung der Zenerdiode 125 an. Die Stabilisierschaltung kann deshalb nicht anschwingen, weil dem Regelorgan 109 eine zu große Ausgangsspannung vorgetäuscht wird, so daß der Stelltransistor 100 gesperrt bleibt» Steigt die Eingangsspannung an, dann wird der Transistpr 151 stromführend und zwar dann, wenn die an der Zenerdiode I50 abfallende Spannung den Wert ihrer Zenerspannung erreicht. Über den Transistor 152 wird der Schalttransistor 153 gesperrt. Damit bricht am Eingang (6) des Regelorgans IO9 die zu hohe Spannung zusammen, so daß die Stabi— lisierschaltung 13 anschwingen kann.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ebenfalls, wie bei dem nach Figur 1, das Regelorgan 109 und der Steuertransistor IQ? getrennt mit elektrischer Energie versorgt. Dadurch ergeben sich bessere Leistungsverhältnissfi und ein verbesserter Wirkungsgrad. Das am Ausgang vorgesehene Filter macht weiterhin die Stabilisierschaltung störsicher gegen Inipulsbelastung, wobei aber mit steigender Last— frequenz der dynamische Innenwiderstand ansteigt« Sollte in der Stabilisierschaltung eine Störung auftreten, die eine zu große Ausgangsspannung zur Folge hätte, dann begrenzt die am Ausgang liegende Zenerdiode 131 die Spannung auf den Wert ihrer Zenerspannung.

Die Ausfühmingsbeispiele nach Figur 1 und Figur 2 zeichnen sich dadurch aus, daß sie räumlich klein und gewichtsarm aufgebaut werden können» Durch eine entsprechend hohe Wahl der Schwingfrequenz ira Gleichspannungswandler^ z.B. von 5 kHz, kann hierbei auch der notwendige Transformator entsprechend klein und gewichtsarm bemessen werden.

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Mit den beschriebenen-Ausführungsbeispielen ist es möglich, aus einem mit relativ starken Störungen überlagerten Gleichstromnetz Gleichspannungen von besonders guter Konstanz zu erzeugen. Die Geräte eignen sich daher hervorragend für den Einsatz in Flugzeugen«

— Patentansprüche —

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Claims

■ P a t e η t a ix s ρ r ü ehe

1.)) Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer konstanten Gleichspannung aus einem Gleichspannungs—Bordnetz eines Luftfahrzeuges mit einer als Vierpol aufgebauten Stabilisicrschaltung_T die in einem Längsztieig einen als Stellg] ied wix'kenden und durch ein Regelorgan gesteuerten Stelltransistor enthält, : dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t _T daß die Gleichspannung des Bordnetzes über einen Vierpol (1O) zum Schutz gegen Überspannungen einem Gleichspannungswandler (ll) zugeleitet ist, dessen Transformator (37) neben einer ersten Sekundärwicklung (40) zur Versorgung der Stabilisierschaltung (12, I3) eine zweite Sekundärwicklung (41) aufweist, die zur Versorgung des Regelorgäns (IO9) dient.

2.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η — zeichnet, daß der Vierpol (lO) an seinem Eingang und * an seinem Ausgang je eine Hochlei stungszenerdiode (-24? 31) aufweist und daS parallel zu der am Eingang liegenden Zenerdiode (24) ein aus einem Widerstand (25) und einer weiteren Zenerdiode (26) gebildeter Spannungsteiler liegt, dessen am Abgriff sich einstellende Spannung über einen Regeltransistor (27) einen in einem Längszweig dieses Vierpols (lO) liegenden Stelltransistor (28) steuert»

3«) Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e — kennzeichnet , daß in einem Längszweig des Vierpols (lO) zwischen einer Eingangski crane (21) und der «im Eingang liegenden Zenerdiode (24) eine Diode (23) zum Schutz gegen verpolte Überspannungen eingeschaltet ist.

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4·) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch g e k e η η ζ e ic h η e t , daß der Gleichspannungswandler (ll) in Gegentaktschaltung mit zwei Transistoren (35» 36) aufgebaut ist und daß zur Unterdrückung von Impulsspitzen je ein Kondensator (44> 45» 46, 47) parallel zum Eingang, parallel zu den Kollektor-Emitter-Strecken sowie zwischen die Kollektoren der beiden Transistoren (35, 36) geschaltet ist.

5.) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4» fc dadurch gekennzeichnet , daß der Transformator (37) des Gleichspannungswandlers (ll) zwei Primärwicklungen (38, 39) mit Mittelanzapfungen aufweist, von denen die für die Versorgung der Stabilisierschaltung (l2, 13) zwischen den Kollektoren und die für die Versorgung des Regelorgans (68, IO9) zwischen den Basen der beiden Transistoren (35» 36) liegen.

6.) Schaltungsanordnung nach einem der. Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Schwingfrequenz des Gleichspannungswandlers (ll) zur Erzielung eines räumlich kleinen Transformators (37) auf einen relativ hohen Wert, insbesondere auf 5 kHz ausgelegt/ist.

7·) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die zur Versorgung der Siabilisierschaltung (12, I3) dein Transformator (37) entnommene Wechselspannung in an pich bekannter Heise durch Zweiweg-Gleichrlchtung gleichgerichtet ist und daß als Gleichrichterdioden (SO, 51) mit sehr kurzer Erholzeit zur Vermeidung von üraladespitzen vorgesehen sind.

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8.) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet , daß am Ausgang der Stabilisicrschaltung (12, 13) ein aus einer Drossol-• spule (75, 104) und zwei Kondensatoren (76, 77» 129, 130). bestehendes Tf-Filter zur Erhöhung, der Störsicherheiti gegen Iinpulsbelastung vorgesehen ist.

9·) Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Regelorgan (68) den Stelltransistor (oO) im Stabilisierungsvierpol (12) rait Hilfe einer Bezugsspannungsquelle in an sich bekannter Weise stetig resrelt.

10.) Schaltungsanordnung nach einem de-r Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet' ,daß der Kollektor-Emitter-Strecke des im Längszweig des Stabilisierungsvierpols (13) liegenden Stelltransistors (lOO) eine Drossel (lOl) nachgeschaltet ist und daß das Regelorgan (109) den ■S'telltransistor (lOO) in Abhängigkeit einer Bezugsspannungsquelle nach dem Prinzip der Impulsbreitenregelung steuert.

11.) Schaltungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß das Regelorgan (IO9). bei zu geringer Eingangsspannung am Stabilisierungsvierpol (13) durch einen Leistungskomparator (l4) abschaltbar ist.

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