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Gleichspannungsnetzgerät Die Erfindung betrifft ein elektronisch
stabilisiertes Gleichspannungsnetzgerät mit einem Stellglied, einer elektronischen
Abschaltautomatik zum Schutz des Stellgliedes gegen Überlastung und elektronischen
Mitteln zur Wiedereinschaltung des Netzgerätes nach einem Abschalten wegen Überlastung.
Bei Netzgeräten dieser Art besteht das Stellglied in der Regel aus einem oder mehreren
Längstransistoren, die mit Hilfe der Abschaltautomatik vor einer Zerstörung infolgezu
starker Erwärmung geschützt werden sollen.
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Gleichspannungsoe+sgeräte dieser Art mit einer Abschaltautomatik und
in der Regel manuell bedienbaren Mitteln zur Wiedereinschaltung sind bekannt. Das
Wiedereinschalten eines solchen Gerätes nach dem Abschalten infolge einer Überlastung
kann häufig aus zwei Gründen nicht gelingen; entweder ist der Grund für die Überlastung
(Kurzschluß oder dgl,)noch nicht beseitigt oder in der vom Netzgerät zu versorgenden
Schaltung ist ein einschaltunwilliger Verbraucher vorhanden, der kurzzeitig nach
dem Einschalten einen höheren Strom als den Abschaltstrom (z.B. eine Last mit einem
positiven Temperaturkoeffizienten oder eine kapazitiveLast) benötigt. Insbesondere
füreinen mit dem Netzgerät experimentierenden Schüler oder Lehrling ist jedoch nicht
erkennbar, welcher der beiden Fälle gegeben ist. Aus der Tatsache, daß sich das
Netzgerät nicht einschalten läßt,wird er eventuell auf eine Fehlschaltung schließen
und nach einem Fehler suchen, der jedoch nicht vorliegt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein elektronisch
stabilisiertes Gleichspannungsnetzgerät mit einem
Stellglied, einer
elektrischen Abschaltautomatik zum Schutz des Stellgliedes gegen Überlastung und
elektronischen Mitteln zur Wiedereinschaltung des Netzgerätes nach einem Abschalten
wegen Oberlastung in der Weise auszubilden, daß das Wiedereinschalten auch bei Lasten,
die kurzzeitig nach dem Einschalten einen erhöhten Strom benötigen, keine Schwierigkeiten
mehr bereiten, Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die elektronischen Mittel
zur Wiedereinschaltung des Netzgerätes derart ausgebildet sind, daß nach einem Abschaltvorgang
automatisch mehrere Wiedereinschaltversuche durchführbar sind. Die Wiedereinschaltversuche
können z.B, periodisch oder mit unterschiedlichen, zeitlichen Abständen erfolgen.
Ein in dieser Weise ausgebildetes Netzgerät wird zwar beim Vorliegen eines Kurzschlusses
immer wieder Einschaltversuche vornehmen; infolge der Abschaltautomatik wird jedoch
ein für das Stellglied (L&ngstransistor)gefährlicher Grenzwert der VerlustleiStung
nicht überschritten. Sind im zu versorgenden Stromkreis einschaltunwillige Verbraucher,
z . B . Elektrolytkondensatoren oder Lasten mit positivem Temperaturkoeffizienten
vorhanden, dann wird sich infolge der dauernden Wiedereinschaltversuche ein Effektivstrom
ergeben, bei dem einerseits der obere Grenzwert der Verlustleitung des Längstransistors
nicht überschritten wird; andererseits reicht dieser Effektivstrom aus, um nach
einigen Einschaltversuchen eine endgültige Einschaltung des Netzgerätes zu erreichen.
Bei dem erfindungsgemäßen Netzgerät ist also sichergestellt, daß es sich nur dann
nicht wieder automatisch einschaltet, wenn ein Kurzschluß oder ein zu kleiner Lastwiderstand
vorliegt.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung sollen anhand von
in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen erläutern werden. Es zeigen:
Figur 1 ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäß ausgebildeten Netzgerätes und
Figur
2 ein einfaches Schaltungsbeispiel für ein solches Netzgerät.
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Bei dem in der Figur 1 dargestellten Bockschaltbild 1 sind -die Pole
des ungeregelten Einganges mit 2 und 3 und die Pole des geregelten Ausganges mit
4 und 5 bezeichnet, Eine vom Netzgerät zu versorgende Last 6 wird mit den beiden
Polen 4 und 5 verbunden, Die Spannungsregelung erfolgt mit Hilfe des Stellgliedes
7, das einerseits mit dem Pol 2 und anderer seits über das Strommeßglied 8 mit dem
Ausgangspol 4 verbunden ist. Das Stellglied 7 wird vom Regelverstärker 9 beeinflußt,
dem einerseits über ein Referenzglied 10 eine Referenzspannung und über das Prüfglied
11 eine Spannungsprobe zugeführt wird, Im Regelverstärker 9 werden diese beiden
Spannungen miteinander verglichen; beim Abweichen von der Sollspannung wird die
über dem Stellglied 7 abfallende Spannung entsprechend verändert.
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Um das Stellglied 7 vor der Zerstörung infolge eines Überschreitens
des oberen Grenzwertes der Verlustleistung zu verhindern, sind ein Strombegrenzungsglied
12,ein Stromabschaltglied 13 vorgesehen, die vom Strommeßglied 8 ihr Informationssignal
erhalten. Übersteigt der Strom einen zlässlgen.Grenzwert, dann erfolgt mit Hilfe
des Strombegrenzungsgliedes 12 und des Stromabschaltgliedes 13 eine Sperrung des
Stellgliedes 7, so daß kein Strom mehr fließt. Dem Stromabschaltglied 13 ist ein
automatisch arbeitendes Wiedereinschaltglied 14 zugeordnet, das folgendermaßen arbeitet:
Wird die Belastung des Netzgerätes zu groß, dann erfolgt zunächst eine Abschaltung
des Stromes in der beschriebenen Weise, also durch Sperrung des Stellgliedes 7,
Dieser Zustand bleibt so lange erhalten bis das Wiedereinschaltglied 14 die Wirkung
des Stromabschaltgliedes 13 aufhebt. Überschreitet der nach dem Wiedereinschalten
fließende Strom den oberen zulässigen Grenzwert nicht mehr, dann bleibt das Netzgerät
eingeschaltet und die gewünschte Ausgangsspannung an den Polen 4 und 5 ist
wieder
vorhanden. Ist aber die Belastung des Netzgerätes nach dem Wiedereinschalten immer
noch zu groß, so bricht die Ausgangsspannung infolge des Wirkens des Strombegrenzungs-und
Stromabschaltgliedes 13 schnell wieder zusammen. Dieser Vorgang wiederholt sich
so lange, bis der im Strommeßglied 8 fließende Strom unterhalb des zulässigen oberen
Grenzwertes bleibt. Die integrale Verlustleistung im Stellglied 7 infolge der kurzzeitigen
Einechaltversuche bleibt unterhalb der zulässigen Grenze. Durch Variation von Wiedereinschaltdauer
zu zeitlichem Abstand der Wiedereinschaltversuche können definierte Effektivströme
für die Einschaltung einschaltunwilliger Verbraucher erzeugt werden, ohne daß das
Stellglied 7 überlastet wird. Diese Art der Verlustleistungs-Reduzierung hat den
Vorteil, daß beim Einschaltversuch der maximale Netzgerätestrom fließen kann. Dies
ist bei einschaltunwilligen Verbrauchern von Vorteil.
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Bei der üblicherweise angewandten Verlustleistungsreduzierung durch
Verringerung des Ausgangsstromes (Foldback-Charakteristik) ist dies nicht der Fall.
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Bei dem in der Figur 2 dargestellten einfachen Schaltungsbeispiel
für ein Gleichspannungsnetzgerät nach der Erfindung, dient als Spannungsversorgung
des ungeregelten Einganges 2, 3 des Netzteiles 1 die^Gleichrichterschaltung 15,
zu der auch ein Teil der dargestellten , nicht näher bezeichneten Elemente (Dioden,
Elektrolydkondensatoren) gehören. Da derartige Schaltungen bekannt sind, wird auf
eine genauere Beschreibung verzichtet, Wesentlich ist, daß das Stellglied 7 vom
Transistor 16, das Strommeßglied 8 vom Widerstand 17 und der Regelverstärker 9 vom
Transistor 18 gebildet wird. Die vom Regelverstärker 9 zu vergleichenden Spannungen
werden vom Referenzglied 10, gebildet aus der Zener-Diode 19, und vom PrUfglied
11, gebildet von dem aus den Widerständen 20 und 21 bestehenden Spannungsteiler,
geliefert. Ober die Leitung 22 erhält der Transistor 16 (Stellglied 7) das vom Transistor
18 (Regelverstärker 9) gelieferte Signal.
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Zum Schutze des Transistors 16 ist das Strombegrenzungsglied 12 vorgesehen,
das aus der Diode 23 und dem Transistor 24 besteht. Der Emitter dieses Transistors
24 ist mit dem-Ausgang 4 des Netzteiles verbunden; der Kollektor ist an die vom
Regelverstärker 9 zum Stellglied 7 führende Leitung 22 angeschlossen. Das Stromabschaltglied
13 besteht aus dem von den Widerständen 25 und 26 gebildeten Spannungsteiler und
der Diode 27, die zwischen dem Mittelpunkt des Spannungsteilers 25,26 und derBasis
des Transistors -24 angeordnet ist.
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Mit einer Spannungsverdopplerschaltung, welche aus der einen Hälfte
der Sekundärseite des Netzteiles 1, den Kondensatoren 30 und 33 sowie den Dioden
32 und 29 besteht, wird mit Hilfe des Widerstandes 28 und der Zenerdiode 34 eine
stabilisierte Hilfsspannung gewonnen, welche dem Spannungsteiler 25, 26 zugeführt
wird, Das Wiedereinschaltglied 14 besteht aus der Diode 31, die mit ihrem einen
Anschluß am Mittelpunkt des Spannungsteilers 25,26 angeschlossen ist und mit ihrem
anderen Anschluß über den Elektrolydkondensator 30 mit der Sekundärwicklung des
Transformators der Spannungsversorgung 15 verbunden ist, Diese Maßzunahme bewirkt,
daß die Wiedereinschaltversuche periodisch mit derNetzfrequenz erfolgen, Wird dem
Netzteil ein zu großer Strom nnommen, so sinkt infolge Strombegrenzung das Potential
des geregelten Ausganges 4 ab, d,h,, es nähert sich dem Potential des ùngeregeltSen
Ausganges 5, Gleichzeitig sinkt das Anodenpotential der Diode 23, Wird dieses nun
kleiner als das Anodenpotential der Diode 27 (gegeben durch den Spannungsteiler
25, 26), so wird der Transistor 24 1eitender, wodurch das Anodenpotential der Diode
23 noch mehr sinkt Hierdurch wird aber der' Transistor 24 noch- leftender und das
Netzteil schaltet ab, d.h., der Transistor;24 ist stark leitend-weil der Strom des
Spannungsteilers in ihn hineinfließt.
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Das Potential des geregelten Ausganges 4 entspricht etwa dem des ungeregelten
Ausganges 5.
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Die Wiedereinschaltung des Netzgerätes kann nun durch Sperren des
Transistors 24 erfolgen, man muß also nur dafür sorgen, daß der Strom des Spannungsteilers
25, 26 für einigeZeit nicht in den Transistor 24 hineinfließt.
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Hierfür sorgtnun die Spannung an der Diode 31, deren Anodenpotential
periodisch mit der Netzfrequenz für einige Zeit unter das Anodenpotential der Diode
23 sinkt, Während dieser Zeit kann kein Strom'vom Spannungsteiler 25,26 in den Transisotr
24 fließen.
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Hierdurch wird dle Abschaltung aufgehoben, jedoch bleibt die Strombegrenzung
bestehen Wenn nun keine Oberlast mehr an den Klemmen 4 und 5 besteht, stellt sich
der Spannungs sollwert am Ausgang 4 des Netzteiles ein.
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Besteht weiterhin Überlast, so fließt für kurze Zeit der eingestellte
Maximalstrom und danach schaltet sich das Netzgerät automatisch wieder ab.