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DE3784956T2 - Stabilisiertes netzteil, das gleichzeitig wechselstrom und gleichstrom in einem transformator erzeugt. - Google Patents

Stabilisiertes netzteil, das gleichzeitig wechselstrom und gleichstrom in einem transformator erzeugt.

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Publication number
DE3784956T2
DE3784956T2 DE8787302791T DE3784956T DE3784956T2 DE 3784956 T2 DE3784956 T2 DE 3784956T2 DE 8787302791 T DE8787302791 T DE 8787302791T DE 3784956 T DE3784956 T DE 3784956T DE 3784956 T2 DE3784956 T2 DE 3784956T2
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DE
Germany
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circuit
power supply
supply device
transformer
coil
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DE8787302791T
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Sadao C O Patent Divisi Okochi
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Publication of DE3784956T2 publication Critical patent/DE3784956T2/de
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Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine stabilisierte elektrische Stromversorgung, die Gleichstrom und Wechselstrom gleichzeitig der Last in einem Transformator zuführen kann, und die für optische Zeichenleser (nachstehend als OCR bezeichnet) für Telefaxgeräte verwendet werden kann.
  • Bislang war das in Fig. 25 gezeigte Gerät als ein stabilisiertes Stromversorgungsgerät mit mehreren Ausgängen bekannt, welches für Telefax, OCR usw. verwendet wurde.
  • In Fig. 25 ist mit V&sub0; eine Gleichstrom-Stromversorgung bezeichnet, mit Q&sub1; der Schalttransistor, mit T&sub1; der Invertierer-Transformator, mit NP die Primärspule, mit D&sub1; und D&sub2; Gleichrichterdioden, mit C&sub1; der Glättungskondensator, und mit L&sub1; die Drosselspule.
  • INV bezeichnet den Invertierer, der dadurch den Wechselstrom ausgibt, daß er die Spannung V&sub1; schaltet, T&sub2; bezeichnet den Transformator zum Transformieren des von INV ausgegebenen Wechselstroms, C&sub2; bezeichnet den Filterkondensator, und R1 bezeichnet die Wechselstromlast.
  • Weiterhin bezeichnet A&sub1; die Fehlerverstärkerschaltung zum Vergleichen des Gleichstromausgangssignals V&sub1; mit einer Referenz-Eingangsspannung VR, und die Schaltung gibt das der Differenz entsprechende Signal aus, PWM bezeichnet die Impulsbreitenmodulationsschaltung, die eine Impulsmodulationsbreite ausgibt, die dem Kreuzungspunkt von Signalen entspricht, die von der Fehlerverstärkerschaltung A&sub1; ausgegeben werden, mit Dreiecksignalen, die von der Oszillatorschaltung OSC ausgegeben werden, und DR bezeichnet die Treiberschaltung, die den Impuls verstärkt und ihn der Basis des Transistors Q&sub1; zuführt.
  • Wahrend bei diesem stabilisierten Stromversorgungsgerät ein stabiler Gleichstromausgang V&sub1; erzeugt wird, wird durch den Invertierer INV und den Transformator T&sub2; aus dem stabilisierten Ausgangsgleichstrom der Wechselstromausgang gewonnen.
  • Der Betrag des in der Wechselstromlast R1 fließenden Stroms wird durch einen Widerstand Rs ermittelt, und das diesem Wert entsprechende Signal wird an den Invertierer INV zurückgeführt. Der Invertierer INV ändert den Schalttakt der Spannung V&sub1; und arbeitet so, daß der Strom konstant gehalten wird.
  • Bei der in Fig. 25 gezeigten stabilisierten Stromversorgungseinrichtung können eine konstante Spannung und ein konstanter Strom einer Gleichstromlast bzw. einer Wechselstromlast zugeführt werden. Allerdings sollte das stabilisierte elektrische Stromversorgungsgerät zwei Sätze an Schaltkreisen aufweisen, etwa als Schalttransistor Q&sub1; und einen Invertierer INV, und zusätzlich zwei Sätze von Transformatoren T&sub1; und T&sub2;; aus diesem Grunde ist die Schaltungsanordnung kompliziert und erfordert eine erhebliche Anzahl an Bauteilen. Dies hat dazu geführt, daß sich für das stabilisierte elektrische Stromversorgungsgerät erhebliche Herstellungskosten ergaben.
  • Im Gegensatz hierzu wurde, wie in der US-Patentanmeldung No. 14,494 gezeigt ist, die am 30. Dezember 1985 eingereicht wurde, dem US-patent No. 4 677 534, eine Stromquellenschaltung entwickelt, die einen Transformator und einen Schalttransistor aufweist, um ein Gleichstromausgangssignal und ein Wechselstromausgangssignal zu erzeugen.
  • Andererseits ist in dem Telefax und dem OCP die Wechselspannungslast R1 eine Fluoreszenzlampe und wird als Beleuchtungsquelle eines Bildsensors verwendet. Da die Beleuchtungsquelle eines Bildsensors weniger Flackern aufweisen darf, ist es erforderlich, daß sie bei einer höheren Frequenz betrieben wird.
  • Zu diesem Zeitpunkt soll auszugebender Wechselstrom die folgenden Anforderungen erfüllen:
  • (a) Der Invertierer INV muß fähig sein, eine Fluoreszenzlampe zu starten.
  • Eine Fluoreszenzlampe beginnt nicht mit ihrer elektrischen Entladung, bis eine höhere Spannung angelegt wird als im Leuchtbetrieb. Da her muß der Wechselstromausgang diese Entladungsstartspannung erzeugen können.
  • (b) Der Invertierer INV muß fähig sein, den Strom der Fluoreszenzlampe zu steuern.
  • Da die Fluoreszenzlampe bei ansteigendem Strom eine negative Widerstandscharakteristik aufweist, sinkt die Lastspannung ab und führt weiterhin dazu, daß der Strom ansteigt. Zum Stabilisieren des Stroms ist es erforderlich, die Impedanz mit der Lampe in Reihe zu schalten. Daher ist es erforderlich, daß in einer Wechselstromausgangsleitung eine Impedanz zum Stabilisieren vorgesehen wird.
  • (c) Der Invertierer darf nicht die Leuchtlebensdauer der Fluoreszenzlampe verringern.
  • Da im allgemeinen die Leuchtlebensdauer einer Fluoreszenzlampe verringert wird, wenn ihr ein übermäßig großer oder kleiner Strom zugeführt wird, sollte der in der Fluoreszenzlampe fließende Ausgangswechselstrom in erforderlichen Bereichen gehalten werden.
  • Die EP-A-189680 (Artikel 56 und 54(3) EPÜ) beschreibt ein stabilisiertes elektrisches Stromversorgungsgerät, bei welchem der Oszillator OSC nicht bei einer konstanten Frequenz schwingt, und die Frequenz des Oszillators OSC sich entsprechend einer Wechselstrom-(AC)-Ausgangsspannung des Widerstands RS ändert.
  • Während der erste Komparator A&sub1; die Gleichstrom-(DC)-Ausgangsspannung V&sub1; mit der Referenzspannung VR1 vergleicht, vergleicht der zweite Komparator A&sub2; eine an den Widerstand RS angelegte Spannung mit der Referenzspannung VR2. Die Schwingungsfrequenz des Oszillators OSC ändert sich entsprechend dem Ausgangssignal des zweiten Komparators A&sub2;. Der Impulsbreitenmodulator PM liefert ein Signal, dessen Impulsbreite und Frequenz entsprechend den Ausgangssignalen des zweiten Komparators A&sub2; und des Oszillators OSC geändert werden, über die Treiberschaltung DR and den Transistor Q&sub1;.
  • Bei der in dieser Druckschrift gezeigten stabilisierten Stromversorgung wird nämlich ein Signal, dessen Impulsbreite und Frequenz geändert werden, so an den Schalttransistor Q&sub1; angelegt, daß die Gleichspannung V&sub1; konstant gehalten wird, und es wird ein Strom, der durch die Wechselspannungslast RL fließt, so gesteuert, daß er konstant bleibt.
  • Da sich die Schwingungsfrequenz des Oszillators OSC entsprechend der an den Widerstand RS anzulegenden Spannung ändert, wird der Aufbau der Schaltung kompliziert.
  • Zwar beschreibt die voranstehend erwähnte Druckschrift eine stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung des Vorwärtstyps, jedoch offenbart sie nicht, daß eine Impedanzeinrichtung an eine Spule angeschlossen ist, um einen Wechselstrom in einer stabilisierten Stromversorgungsvorrichtung des Rücklauftyps, des Gegentakttyps, oder des Halbbrückentyps zu erzeugen.
  • Eine der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht in der Bereitstellung einer verbesserten Stromversorgung zur Abnahme von Wechselstromleistung und Gleichstromleistung von einer Spannung, die in Sekundärwicklungen eines Transformators erzeugt wird, und die es zuläßt, daß eine Wechselstromlast, die eine negative Widerstandscharakteristik aufweist, an eine Gleichstromquelle angeschlossen wird.
  • Gemäß einer Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird eine stabilisierte Stromversorgung mit folgenden Teilen zur Verfügung gestellt: Einem Schaltkreis zum Umwandeln einer Gleichstromleistung in Impulse, mittels Umschaltung, einen Transformator, der eine Primärwicklung aufweist, an welche die von dem Schaltkreis erzeugten Impulse angelegt werden sollen, zumindest einer ersten Sekundärwicklung und einer zweiten Sekundärwicklung, einer Gleichrichter/Glättungsschaltung, die an die erste Sekundärwicklung angeschlossen ist, einer Wechselstromlast, die an die zweite Sekundärwicklung angeschlossen ist, einem Oszillator, einer Vergleichsschaltung zum Vergleichen des Ausgangssignals der Gleichrichter/Glättungsschaltung mit einem Refeenzwert, einem Impulsbreitenmodulator zum Modulieren der Impulsbreite des Ausgangssignals des Oszillators entsprechend dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung, und mit einer Treiberschaltung zum Steuern des Schaltkreises entsprechend dem Ausgangssignal des Impulsbreitenmodulators, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromlast an die zweite Sekundärwicklung über eine Impedanzeinrichtung angeschlossen ist, daß die Wechselstromlast negative Widerstandseigenschaften aufweist, und daß der Oszillator mit konstanter Frequenz schwingt.
  • Gemäß einer weiteren Zielrichtung der vorliegenden Erfindung wird ein stabilisiertes Stromversorgungsgerät mit folgenden Teilen zur Verfügung gestellt: Einem Schaltkreis zum Umwandeln einer Gleichstromleistung in Impulse mittels Schalten, einem Transformator, der mit einer Primärwicklung versehen ist, an welche die von dem Schaltkreis erzeugten Impulse angelegt werden sollen, zumindest einer ersten Sekundärwicklung, einer zweiten Sekundärwicklung, und einer dritten Sekundärwicklung, einer an die erste Sekundärwicklung angeschlossene Gleichrichter/Glättungsschaltung, einer an die zweite Sekundärwicklung angeschlossenen Wechselstromlast, einer an die dritte Sekundärwicklung angeschlossenen zweiten Gleichrichter/Glättungsschaltung, einem Oszillator, einer Vergleichsschaltung zum Vergleichen einer Gleichspannung, die von einer Wechselspannung über der dritten Sekundärwicklung des Transformators abgeleitet ist, mit einem Referenzwert, einem Impulsbreitenmodulator zum Modulieren der Impulsbreite des Ausgangssignals des Oszillators entsprechend dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung, und einer Treiberschaltung zum Steuern des Schaltkreises entsprechend dem Ausgangssignal des Impulsbreitenmodulators, und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstromlast über eine Impedanzeinrichtung an die zweite Sekundärwicklung angeschlossen ist, daß die Wechselstromlast negative Widerstandseigenschaften aufweist, daß der Oszillator mit einer konstanten Frequenz schwingt, und daß die Vergleichsschaltung die Ausgangsspannung der zweiten Gleichrichter/Glättungsschaltung mit dem Referenzwert vergleicht.
  • Durch Verwendung einer stablisierten Stromversorgungseinrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine stabilisierte Wechselstromleistung einer Wechselstromlast zugeführt werden, die eine negative Widerstandscharakteristik aufweist.
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der Erfindung beispielhaft unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigt:
  • Fig. 1 ein Schaltbild mit einer Darstellung der Ausführungsform der stabilisierten Stromversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 2 eine Ansicht mit einer Darstellung der Beschreibung des Schaltens,
  • Fig. 3 eine Ansicht mit einer Darstellung der Beziehung zwischen einer Eingangsspannung und der grundlegenden Spannungsamplitude,
  • Fig. 4 ein Diagramm der Impedanz gegenüber der Frequenz,
  • Fig. 5 bis 8 Schaltbilder mit einer Darstellung der anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 9 eine Ansicht mit einer Darstellung der Diodenfunktionen von Fig. 8,
  • Fig. 10 bis 12 Schaltbilder mit einer Darstellung der weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 13 bis 16 Schaltbilder mit einer Darstellung der transformierten Ausführungsform der Primärseitenschaltung von Fig. 8,
  • Fig. 17 und 18 Schaltbilder mit einer Darstellung der weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
  • Fig. 19 und 20 Schaltbilder mit einer Darstellung der transformierten Ausführungsform der Impedanz bei jeder Ausführungsform,
  • Fig. 21 bis 24 Schaltbilder mit einer Darstellung der transformierten Ausführungsform der Fluoreszenzlampen-Beleuchtungsschaltung jeder Ausführungsform, und
  • Fig. 25 ein Schaltbild mit einer Darstellung eines Beispiels einer konventionellen stabilisierten elektrischen Stromversorgungsvorrichtung.
  • Die vorliegende Erfindung wird im einzelnen mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen erläutert.
  • Fig. 1 ist ein Schaltbild mit einer Darstellung einer Ausführungsform der stabilisierten Stromversorgungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Bezugsziffern in Fig. 1 sind ähnlich wie die in Fig. 25.
  • Die vorliegende Erfindung wird bei einem Rücklaufwandler eingesetzt.
  • In Fig. 1 bezeichnet V&sub0; eine Gleichstrom-Stromversorgung, Q&sub1; einen Transistor zum Schalten, T&sub3; einen Transformator für den Rücklaufwandler, NP eine Primärspule, NS1 und Nsm die Sekundärspulen für Gleichstromausgang, die magnetisch an die Primärspule angekoppelt sind, NS2 die Sekundärspule für den Wechselstromausgang, die magnetisch mit der Primärspule Np kombiniert ist.
  • Weiterhin bezeichnen D&sub1; und Dm Dioden zum Gleichrichten der zweiten Spulen NS1 und Nsm, C&sub1; bezeichnet einen Glättungskondensator, L&sub2; bezeichnet eine Drosselspule, die mit der Sekundärspule NS2 in Reihe geschaltet ist, C&sub3; bezeichnet einen Kondensator, der zum Filtern in Reihe mit der Drosselspule L&sub1; geschaltet ist, Kb bezeichnet einen Relaiskontakt, der mit Wechselstromausgangsleitungen versehen ist, die parallel geschaltet sind, und R1 bezeichnet eine Wechselstromlast.
  • Weiterhin bezeichnet A&sub1; eine Fehlerverstärkerschaltung, welche den von der Sekundärspule NS1 ausgegebenen Gleichstrom mit der Referenzspannung VR1 vergleicht und Signale ausgibt, abhängig von der Differenz (die elektrische Leistung wird von dem Gleichstromausgang V&sub1; geliefert), Pc bezeichnet einen Photokoppler, R bezeichnet einen Widerstand für die Steuerung des elektrischen Stroms, OSC bezeichnet eine Oszillatorschaltung, die Dreieckssignale erzeugt, PWM bezeichnet eine Impulsbreitenmodulationsschaltung, die von der Fehlerverstärkerschaltung A&sub1; ausgegebene Signale mit Dreieckssignalen vergleicht, die von der Oszillatorschaltung OSC ausgegeben werden, und einen Impuls so ausgibt, daß die Impulsbreite geändert werden kann, abhängig von der Bewegung des Kreuzungspunktes der beiden Signale, und DR bezeichnet eine Treiberschaltung, welche den Impuls verstärkt und der Basis des Schalttransistors Q&sub1; zuführt.
  • Durch das Ausgangssignal der Treiberschaltung DR wird ein Tastverhältnis des Transistors Q&sub1; gesteuert und das Gleichstromausgangssignal V&sub1; stabilisiert.
  • Nunmehr wird der Betriebsablauf der Wechselstromausgangsschaltung beschrieben, die an die Sekundärspule NS2 angeschlossen ist.
  • Die Energie sammelt sich in dem Transformator T&sub3; während des Zeitraums Ton an, in welchem der Transistor Q&sub1; EIN ist. Die Energie, die sich in dem Transformator T&sub3; angesammelt hat, wird über Ns2 und Nsm der Gleichstromlast und der Wechselstromlast zugeführt.
  • Es ist erforderlich, die Energie immer einer Wechselstromlast R zuzuführen, während ein Transistor Q&sub1; EIN ist, und die der Wechselstromlast R zugeführte Energie wird von der Primärseite eines Transformators T&sub3; geliefert, da ein Strom Ip durch eine Primärspule Np fließt. Fig. 2 zeigt die Beziehung zwischen EIN/AUS des Kollektorstroms Ic eines Transistors Q&sub1; und einer Spannung E&sub2;, die in einer Sekundärspule NS&sub2; erzeugt wird. Wie voranstehend erwähnt, wird während der Zeit, in welcher ein Transistor Q&sub1; EIN ist, eine Spannung E&sub0; durch eine primärseitige Eingangsspannung V&sub0; induziert, wogegen während- der Zeit, in welcher ein Transistor Q&sub1; AUS ist, sie durch Gleichstromausgangsspannungen V&sub1; und Vk induziert wird. Es wird darauf hingewiesen, daß in Fig. 2 ein Beispiel gezeigt ist, bei welchem nur die Gleichstromausgangsspannung V&sub1; vorgesehen ist. Im Falle von mehreren Gleichstromausgangsspannungen ist der Wert der Spannung E&sub0; während der Ausschaltzeit des Transistors Q&sub1; die Summe der Spannungen, die durch die magnetische Kopplung zwischen Sekundärspulen NS&sub1;, ..., NSn1, die Gleichstromausgangsleistungen erzeugen, und einer Sekundärspule Nsp erzeugt werden.
  • Nachstehend erfolgt eine Erläuterung des in Fig. 1 gezeigten Wandlers des Vorwärtstyps, eines solchen Wandlers des Vorwärtstyps, in welchem der Transformator T&sub3; m-Sekundärspulen NS&sub1; ... NSm sowie eine Sekundärspule NS&sub2; aufweist, und ein Wechselstromausgangssignal V&sub2; und ein Gleichstromausgangssignal V&sub1; erzeugt.
  • Bei dem in Fig. 1 gezeigten Wandler des Vorwärtstyps ist eine Rückkopplungsschaltung zum Stabilisieren des Ausgangsgleichstroms V&sub1; vorgesehen.
  • Da jedoch die Amplitude des grundsätzlichen Signals des Ausgangswechselstroms E&sub2; im wesentlichen konstant ist, selbst wenn die Eingangsspannung variiert, ist keine Schaltung erforderlich, um die Amplitude des Laststroms zu regeln, von welchem eine Grundsignalkomponente abgezogen wird. Der Grund hierfür wird nachstehend erläutert.
  • Die Änderung eines periodischen Flusses ist in dem Transformator 0. Daher kann die folgende Gleichung erhalten werden:
  • (Ns1 / Np) . Vo . Tein = V&sub1; . Taus
  • und in dem Falle von V&sub0; = ( ist die bestimmte Eingangsspannung) kann dann, wenn "Tein" so ausgewählt wird, daß "Tein" gleich "Taus" sein kann, die Gleichung geschrieben werden als
  • Tein = ( / Vo + ) T
  • Zu diesem Zeitpunkt erhält man, wenn das E&sub2;-Signal in eine Fourier-Reihe entwickelt wird
  • E&sub2; = A&sub1;' Sinωt
  • + A2' Sin2ωt
  • + A3' Sin3wt + ....
  • + A1" Cosωt
  • + A2" Cos2ωt
  • + A3" Cos3ωt + ....
  • Nimmt man an, daß die Amplitude der k-ten Harmonischen Ak beträgt, so erhält man die Gleichung
  • AK = [ (AK')² + (AK'')² ]
  • Nimmt man an, daß das Tastverhältnis des Transistors Q&sub1; λ beträgt, so gilt
  • λ= / (Vo + )
  • Daher erhält man die Gleichung
  • Um die Fundamentalamplitude der Gleichung für V&sub0; = 0,85 annähernd 1,15 aufzufinden, wird die in Fig. 3 gezeigte Formel erhalten. Aus dieser Formel läßt sich ersehen, daß die fundamentale Signalamplitude im wesentlichen konstant ist, entsprechend der Gleichung V&sub0; = 0,85 annähernd 1,15 , ohne Berücksichtigung von Variationen von einigen Prozent. Da die fundamentale Signalkomponente der Ausgangswechselspannung E&sub2; als eine Spannungslast V&sub2; durch die nachfolgende Impedanzschaltung Z erhalten wird, ist daher eine Schaltung zum Stabilisieren der Spannungslastamplitude nicht speziell erforderlich.
  • Eine an die Sekundärspule NS&sub2; angeschlossene Impedanzschaltung Z dient zwei Zwecken; sie dient als Filter zum Abziehen einer fundamentalen Signalkomponente allein aus dem Ausgangswechselstrom E&sub2;, und dient zum Stabilisieren des elektrischen Stroms, wenn die Wechselstromlast R1 an die Sekundärspule NS&sub2; angeschlossen ist. Zuerst wird die von der Impedanzschaltung Z eingenommene Rolle als ein Filter erläutert.
  • Fig. 4 zeigt die Beziehung zwischen einer Eingangsimpedanz Z der Impedanzschaltung Z und der Frequenz f, wenn eine Wechselstromlast R1 von der Seite der Sekundärspule NS2 betrachtet wird. In diesem Falle wird die Eingangsimpedanz Z durch folgende Gleichung ausgedrückt:
  • Z = jωL&sub2; + 1/(jωC&sub3;) + RL,
  • und die Resonanzfrequenz fr kann ebenfalls aus folgender Gleichung bestimmt werden
  • fr = 1/2π . 1/ [L&sub2; C&sub2;].
  • Wird die Frequenz des grundlegenden Signals als fr definiert, so wird die Impedanz bei der Spannung E&sub2; der Frequenz fr größer, und der Strom wird verringert. In dem der Impedanz Z zugeführten Strom wird nämlich der Strom höherer Harmonischer verringert, und die Spannung V&sub2; der fundamentalen Signalkomponente wird aus der Wechselspannung E&sub2; erhalten. Hierdurch fließt im wesentlichen nur die grundlegende Signalkomponente in der Drosselspule L&sub2; und dem Kondensator C&sub3;.
  • Andererseits bringt der Signalstrom mit hohen Harmonischen, welcher in der Verteilungsleitung der Wechselstromlast R1 zugeführt wird, Rauschen hervor, und übt einen schlechten Einfluß auf die Stromquelle, Logikschaltungen und andere elektronische Schaltungen aus, die gegenüber elektromagnetischen Störfeldern empfindlich sind.
  • Als nächstes wird die von der Impedanzschaltung Z eingenommene Rolle der Stabilisierung des elektrischen Stroms beschrieben. In dem Fall, in welchem die Wechselstromlast R1 eine elektrische Entladungslampe ist, beispielsweise eine Fluoreszenzlampe, so weist die Wechselstromlast eine negative Widerstandscharakteristik auf, bei welcher das phänomen auftritt, daß die in der Last hervorgerufene Spannung abnimmt, wenn der durch die Last fließende Strom zunimmt, wogegen in der Last hervorgerufene Spannung ansteigt, wenn der durch die Last fließende Strom abnimmt. Wenn der Laststrom in einer Situation erhöht wird, in welchem der Wechselstrom V&sub2; stabilisiert wird, wird die Lastspannung V&sub2; verringert. Dann entsteht eine Differenz zwischen dem Ausgangswechselstrom E&sub2; und der Lastspannung V&sub2;, und daher steigt der Laststrom weiter an. Der Anstieg des Laststroms senkt die Lastspannung V&sub2; weiter ab, so daß es unmöglich ist, den Anstieg des Laststroms zu begrenzen, und dies führt zu einer Beschädigung der Schaltung. Wenn im Gegensatz hierzu der Laststrom verringert wird, setzt sich die Abnahme des Laststroms weiter fort, infolge der negativen Widerstandscharakteristik der Last. Die Impedanzschaltung Z nimmt die Differenz zwischen der Lastspannung V&sub2; und dem Ausgangswechselstrom E&sub2; auf, die sich ergibt, wenn der Laststrom variiert, und drückt daher Variationen des Laststroms auf einen kleinen Wert herunter. Daher muß die Impedanzschaltung Z in gewissem Ausmaß eine Impedanz aufweisen.
  • Daher wird, wie in Fig. 4 gezeigt ist, die Schaltfrequenz (die grundlegende Signalfrequenz) des Schalttransistors Q&sub1; auf eine Frequenz f&sub1; oder f&sub2; eingestellt, die gegenüber der Resonanzfrequenz fr der Impedanzschaltung Z geringfügig verschoben ist. Da die Frequenz des grundlegenden Signals gegenüber der Resonanzfrequenz fr verschoben ist, wird angenommen, daß die fundamentale Signalkomponente der Ausgangswechselspannung E&sub2; verzögert wird, oder überflüssige Frequenzkomponenten herausgenommen werden. Allerdings schwächt die Impedanzschaltung Z ein Hochfrequenzsignal ab, welches eine Frequenz aufweist, die n-mal so groß ist wie die Frequenz der Fundamentalsignalkomponente, wobei n eine ganze Zahl ist, und daher besteht kein Problem, wenn eine Verschiebung gegenüber der Resonanzfrequenz auf einen Wert unterhalb der Frequenz fr begrenzt werden kann.
  • Es können nämlich die Drosselspule L&sub2; und der Kondensator C&sub3; als Stabilisatoren für den Fluoreszenzlampenstrom verwendet werden.
  • Zweitens wird der Startvorgang der Fluoreszenzlampe R1 erläutert. Bei dieser Ausführungsform kann der Pelaiskontakt Kb, der mit R1 parallel geschaltet ist, die Fluoreszenzlampe starten.
  • Am Anfang ist der Pelaiskontakt Kb geschlossen, und wenn Kb beim Starten geöffnet wird, so ist die Spannung E&sub2; vollständig durch R1 belastet, da der Entladungsstrom noch nicht fließt.
  • Die Anzahl der Wicklungen der Spule NS2 ist so festgelegt, daß E&sub2; höher als die Entladungsstartspannung der Fluoreszenzlampe wird. Wenn der Kontakt Kb geöffnet wird, beginnt daher die Fluoreszenzlainpe mit ihrer Entladung.
  • Nachdem die Fluoreszenzlampe R1 mit einer elektrischen Entladung begonnen hat, fließt ein elektrischer Strom durch die Impedanzschaltung Z, und daher wird eine übermäßige Spannung in der Impedanzschaltung Z während der elektrischen Entladung der Fluoreszenzlampe R1 verbraucht.
  • Es ist erforderlich, die Impedanz der Impedanzschaltung Z so zu wählen, daß der an P gelieferte Strom den erforderlichen Wert aufweisen kann, und wenn eine Streuung auftritt, kann die Streuung der Impedanz Z dadurch ausgeglichen werden, daß der variable Widerstand mit dem OSC zur Verfügung gestellt wird, und die Oszillatorfrequenz f eingestellt wird. Bei der Vorrichtung gemäß dieser Ausführungsform stabilisiert die Steuerung des Tastverhältnisses des Transistors Q&sub1; den Ausgangsgleichstrom.
  • Auf diese Weise kann der konstante Strom dadurch fließen, daß die Schaltfrequenz des Transistors Q&sub1; eingestellt wird, durch Anschluß der Sekundärspule NS2 mit der Impedanzschaltung Z, die aus der Drosselspule N&sub2; und dem Kondensator C&sub2; besteht, ohne Einflüsse der Eingangsspannung und Änderungen der Last.
  • Nachstehend wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erläutert, bei welcher eine variable Stromversorgungsschaltung mit einer Wechselspannungsschaltung für den Transformator T&sub3; verwendet wird, und die Wechselspannungsausgangsschaltung an die Impedanz Z angeschlossen wird.
  • In Fig. 5 wird die Steuerspannung zum Stabilisieren der Ausgangsspannung von der Spule NF erhalten, die bei dem Transformator T&sub3; vorgesehen ist, wenn die Vorrichtung bei dem Rücklaufwandler eingesetzt wird.
  • In Fig. 5 ist Ds ein Gleichrichter, C&sub5; ist ein Kondensator, und die anderen Teile sind ebenso wie in Fig. 1.
  • Diese Ausführungsform zeigt, daß ein Photokoppler zum Isolieren der Primär- und Sekundärspulen nicht erforderlich ist.
  • PP&sub1; bis PP k zeigt die Positionen, in welchen ein magnetischer Verstärker oder eine Phasensteuerschaltung wahlweise vorgesehen sein sollte (Rückkopplungssignale werden von dem Ausgang Vk erhalten). PP&sub1;' bis PPk' zeigen darüber hinaus die Positionen, in welchen ein Längsregler und dergleichen wahlweise vorgesehen werden sollte.
  • Auf der Grundlage von Fig. 6 wird eine weitere Ausführungsform erläutert.
  • Diese Ausführungsform zeigt die vorliegende Erfindung, wenn sie bei einem Vorwärtswandler eingesetzt wird.
  • In Fig. 6 bezeichnet Vo die Gleichstrom-Stromversorgung, Q&sub1; den Schalttransistor, T&sub3; den Invertierer-Transformator, Np die Primärspule, Ns1 die Sekundärspule für Ausgangsgleichstrom, die magnetisch mit der ersten Spule Np kombiniert ist, Ns2 die Sekundärspule für Ausgangswechselstrom, die magnetisch mit der ersten Spule Np kombiniert ist, D&sub1; und D&sub2; die Dioden zum Gleichrichten der Sekundärspule Ns1, L&sub1; die an die Sekundärspule Ns1 angeschlossene Drosselspule, C&sub1; den Glältungskondensator, L&sub2; die Drosselspule der Sekundärspule NS2, C&sub3; den Filterkondensator, Kb den Relaisanschluß, und R1 die Wechselstromlast (Fluoreszenzlampe).
  • Weiterhin bezeichnet A&sub1; die Fehlerverstärkerschaltung, welche den von der Sekundärspule NS1 ausgegebenen Gleichstrom mit der Standardspannung VR&sub1; vergleicht und abhängig von der Differenz Signale ausgibt, OSC bezeichnet die Oszillatorschaltung, welche Dreieckssignale erzeugt, PWM bezeichnet die Impulsbreitemodulationsschaltung, die einen Impuls abgibt, dessen Breite sich abhängig von der Bewegung des Kreuzungspunktes ändert, und DR bezeichnet die Treiberschaltung, welche den Impuls verstärkt und ihn an die Basis des Transistors Q&sub1; anlegt.
  • Bei dieser Ausführungsform wird die Ausgangssgleichspannung durch Steuern des Tastverhältnisses des Transistors Q&sub1; stabilisiert.
  • Zuerst wird beschrieben, wie der Wechselstrom durch die Fluoreszenzlampe belastet wird.
  • Ist der Transistor Q&sub1; EIN, so gibt es eine positive Halbwelle der Spannung E&sub2; der Spule Ns2 für die Fluoreszenzlampe durch die Drosselspule L&sub2; und den Kondensator C&sub3;. Ist der Transistor Q&sub1; AUS, so wird infolge der elektromotorischen Reaktionskraft des Transformators T&sub3; eine negative Halbwelle der Spannung E&sub2; erzeugt.
  • Die negative Halbwelle kann die Energie nicht vom Eingang erhalten, wenn der Transistor Q&sub1; AUS ist. Die Spannung der negativen Halbwelle entsteht durch die Anregungsenergie des Transformators T&sub3;, und die magnetische und die elektrostatische Energie werden durch die Drosselspule L&sub2; und den Kondensator C&sub3; am Ende oder in der positiven periode angesammelt.
  • Zu diesem Zweck ist ein Luftspalt in dem Magnetflußweg vorgesehen, und die Anregungsenergie wird vergrößert, so daß die elektrische Leistung der Spule Ns2 aufrechterhalten werden kann, die für die Periode der Halbwelle erforderlich ist.
  • Die sämtliche Anregungsenergie am Ende der positiven Periode, und die durch die Drosselspule L&sub2; und den Kondensator C&sub3; angesammelte Energie werden nicht notwendigerweise durch die Fluoreszenzlampe aufgenommen.
  • Die Überschußenergie wird wiederum am Ende der negativen Periode durch die Drosselspule und den Kondensator C&sub3; akkumuliert, und ein Teil der Überschußenergie wird durch eine Dämpferschaltung SN verbraucht, die bei der Primärspule vorgesehen ist, während der negativen Periode (durch eine Dämpferschaltung, die aus einem Kondensator, einem Widerstand und einer Spule besteht und dazu vorgesehen ist, die Belastung des Transistors zu verringern).
  • Um Verluste in der Dämpferschaltung SN zu verringern, kann - wie in Fig. 7 gezeigt - die Rücksetzspule Np3 mit der ersten Spule Np1 kombiniert und so vorgesehen werden, daß über die Rücksetzspule Np3 Energie zur Eingangsleitung zurückgeführt werden kann.
  • Wenn der Schaltkreis auf der Seite der Primärspule Np1 des Transformators T&sub3; ein Typ mit zwei Transistoren ist, beispielsweise ein Gegentakttyp oder ein Halbbrückentyp, so kann die Energie positiver und negativer Halbwellen dadurch vom Eingang geliefert werden, daß alternierend zwei Transistoren EIN geschaltet werden.
  • Daher ist es nicht erforderlich, sich auf die Anregungsenergie in der Stromversorgungsschaltung mit zwei Schalttransistoren zu verlassen, so daß der Luftspalt in dem Magnetpfad nicht erforderlich ist.
  • In Fig. 8 werden die Dioden D&sub3; und D&sub4; dazu verwendet, die Energie des Wechselstroms zur Eingangsseite zurückzuführen.
  • Der Phasenwinkel des elektrischen Stroms i der Sekundärspule NS2 wird nach rechts oder links durch den Wert der Drosselspule L&sub2; und des Kondensators C&sub3; verschoben, auf der Grundlage der EIN-Zeit des Transistors Q&sub1;.
  • Fig. 9 zeigt den voranstehend erwähnten elektrischen Strom i.
  • Wie in Fig. 9 gezeigt ist, kehrt dann, wenn die Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; jeweils AUS sind, die Energie der Drosselspule L&sub2; und des Kondensators C&sub3; über die Diode D&sub3; oder D&sub4; an die elektrische Stromversorgungsquelle zurück.
  • Wieviel zurückgeführt wird und die Einschaltzeit einer Diode, variiert in Abhängigkeit des Wertes der Drosselspule L&sub2;, des Kondensators C&sub3;, und des Widerstands P, und der EIN-Breite (gesteuert durc PWM) der Transistoren Q&sub1; und Q&sub2;.
  • Der Betriebsablauf der in der Sekundärspule Ns2 angeordneten Impedanzschaltung Z ist derselbe wie bei der in Fig. 1 gezeigten Impedanzschaltung Z.
  • Die Schwankung der Impedanz Z kann dadurch ausgeglichen werden, daß ein variabler Widerstand in der Oszillatorschaltung OSC vorgesehen wird, und die Oszillatorfrequenz f eingestellt wird.
  • Fig. 10 zeigt die Ausführungsform, bei welcher die vorliegende Erfindung bei einem Halbbrückenwandler eingesetzt wird.
  • In diesem Fall ist auf ähnliche Weise wie bei der in Fig. 8 gezeigten Gegentaktschaltung eine Impedanzschaltung Z mit einer Drosselspule L&sub2; und einem Kondensator C&sub3; an eine Sekundärspule NS2 angeschlossen. Der erforderliche Strom kann auch dadurch der Wechselstromlast zugeführt werden, ohne die Änderung der Eingangsspannung und der Last zu beeinflussen.
  • Bei der allgemeinen, stabilisierten elektrischen Stromversorgung vergrößert die Verwendung eines Ausgangskanals, der keine Rückkopplung aufweist, beispielsweise eines Kanals, der an die Sekundärspule NSm von Fig. 1 angeschlossen ist, die Variation der Ausgangsspannung, wenn der Drosselspulenstrom intermittierend fließt. Um dies zu verbessern sind Gegenmaßnahmen erforderlich, beispielsweise eine Vergrößerung der Induktion der Drosselspule, bei dem Gleichstromausgangskanal mit einer starken Variation der Belastung.
  • Allerdings ist die Drosselspule für sämtliche Gleichstromausgangskanäle erforderlich, und diese Tatsache führt zu einem weiteren Problem, nämlich daß sich die Gesamtgröße der Drosselspule erhöht, und dies dazu führt, daß die Gesamtgröße der Stromversorgung erhöht wird.
  • Zur Lösung dieses Problems wird die Verwendung eines Wandlers des Stromtyps empfohlen. Dieser Wandler wird dadurch gebildet, daß eine Drosselspule jedes Gleichstromausgangskanals zur Eingangsseite des Transistors bewegt wird, so daß nur eine Drosselspule erforderlich ist. Aus diesem Grunde weist die Stromversorgung den Vorteil auf, daß ein kleiner Raum für die Drosselspule verwendet werden kann.
  • Auf der Grundlage von Fig. 11 wird eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf der Grundlage der voranstehend beschriebenen Tatsache besprochen.
  • Fig. 11 zeigt die Ausführungsform, bei welcher die vorliegende Erfindung bei dem Gegentaktsystem des Stromtyps eingesetzt wird.
  • In Fig. 11 bezeichnet Vo die Gleichstrom-Stronverrorgung, L&sub4; die Eingangsdrosselspule, NL1 die Primärspule einer Drosselspule L&sub4;, NL2 die Sekundärspule einer Drosselspule L&sub4;, D&sub3; die Diode, die in Reihenschaltung an NL2 angeschlossen ist, Q&sub1; und Q&sub2; die Schalttransistoren, D&sub4; die Diode, die zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q&sub1; vorgesehen ist, D&sub5; die Diode, die zwischen dem Kollektor und dem Emitter des Transistors Q&sub2; vorgesehen ist, T&sub3; den Invertierer-Transformator, Np1 und Np2 die Primärspulen von T&sub3;, Ns5 und Ns6 die Sekundärspulen für Ausgangsgleichstrom, die magnetisch mit den Primärspulen Np1 und Np2 kombiniert sind, Ns2 die Sekundärspule für Ausgangswechselstrom, die magnetisch mit den Primärspulen Np1 und Np2 kombiniert ist, D&sub1; und D&sub2; Gleichrichterdioden der Sekundärspulen Ns5 und Ns6, C&sub1; den Glättungskondensator, L&sub2; die Drosselspule der Sekundärspule Ns2, C&sub3; den Filterkondensator, Kb den Relaisanschluß und R1 die Wechselstromlast.
  • Weiterhin bezeichnet A&sub1; die Fehlerverstärkerschaltung, welche dem von den Sekundärspulen Ns5 und Ns6 ausgegebenen Gleichstrom mit der Standardspannung VR1 vergleicht, und abhängig von der Differenz Signale ausgibt, OSC die Oszillatorrchaltung, die Dreiecksignale erzeugt, PWM die Impulsmodulationsschaltung, welche Signale vergleicht, die von der Fehlerverstärkerschaltung A&sub1; ausgegeben werden, mit von der Oszillatorschaltung OSC ausgegebenen Dreiecksignalen, und einen Impuls ausgibt, dessen Breite sich abhängig von der Bewegung des Kreuzungspunktes ändert, DR1 und DR2 die Treiberschaltungen, welche den Impulsvergrößern und an die Basis der Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; anlegen.
  • Bei der stabilisierten Stromversorgung gemäß dieser Ausführungsform wird die Gleichspannung V&sub1; dadurch stabilisiert, daß das Tastverhältnis der Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; gesteuert wird.
  • Zuerst wird die Bewegung einer Drosselspule L&sub4; erläutert.
  • Die Drosselspule L&sub4; arbeitet so, daß sie den Strom steuert, so daß der Eingangsstrom konstant gehalten werden kann. Wenn einer der Transistoren EIN ist, so sammelt sich die Energie in der Drosselspule L&sub4; an. Die in der Drosselspule L&sub4; angesammelte Energie wird zur elektrischen Eingangsleistung Vo durch eine Energierückführspule NL2 zurückgeführt, wenn die Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; AUS sind. Wie voranstehend erwähnt wird die mit der Primärspule belastete Spannung konstant, die Spannung wird in jeder Sekundärspule induziert, und die Ausgangsgleichstromspannung wird proportional zum Wicklungsverhältnis erzeugt.
  • Diese Gleichstromspannungen werden im wesentlichen konstant, unabhängig davon, ob die Last groß ist oder klein. Daher wird die Eingangsdrosselspule eingesetzt, um den gesamten Ausgangsstrom zu steuern.
  • Bei dieser Ausführungsform wird die Ausgangsgleichspannung dadurch stabilisiert, daß das Tastverhältnis der Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; gesteuert wird.
  • Es wird nämlich das Produkt der Spannung, die durch die Sekundärspulen Ns5 und Ns6 erzeuge wird, und der EIN-Zeit der Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; so gesteuert, daß es konstant ist, unabhängig von der Änderung der Eingangsspannung und der Belastung. Der erforderliche Strom kann der Wechselstromlast R1 durch adäquate Auswahl der Drosselspule L&sub2; und des Kondensators C&sub3; zugeführt werden, ohne die Änderung der Eingangsspannung und der Last zu beeinflussen.
  • Fig. 12 zeigt die Ausführungsform, bei welcher die vorliegende Erfindung bei dem Wandler des Eintransistorsystems des Stromtyps eingesetzt wird.
  • In Fig. 12 ist L&sub4; eine Drosselspule, die an der Eingangsseite angeordnet ist, und die anderen Teile sind ähnlich wie in Fig. 11.
  • Wenn bei dieser Ausführungsform der Transistor Q&sub1; EIN ist, wird der durch die Spule Np1 erregte Transformator T&sub3; von Null bis nur auf eine Seite einer B-H-Kurve magnetisiert. Dieser Punkt ist anders als in Fig. 11, wo zwei Schalttransistoren verwendet werden.
  • Ist der Transistor Q&sub1; EIN, so wird ein Halbwellenanteil des Wechselstroms durch die Sekundärspule NS&sub2; induziert.
  • Wird der Transistor Q&sub1; eingeschaltet, so fließt kein Strom durch die Gleichstromausgangsspulen NS&sub1; und NSn1, und daher wird die von der Eingangsseite zugeführte, verbleibende Energie gespeichert oder geladen, als Energie für die Energieversorgung des Transformators.
  • Ist der Transistor Q&sub1; AUS, so wird die Anregungsenergie des Transformators T&sub3; über eine Diode D&sub2; an den Lastkanal V&sub1; als die andere Halbwelle des Ausgangswechselstroms übertragen.
  • Auf diese Weise wird die Wechselstrom-Spannungssignalform durch die Spule Ns2 mit der Wechselstromlast R1 erzeugt.
  • Die Spannungssignalform der Spule Ns2 wird durch die folgende Formel ausgedrückt, entsprechend den positiven und negativen Halbwellen:
  • (Ns2/Ns5)V&sub1;, (Ns2/Np2)V&sub1;
  • Die Wechselstrom-Spannungssignalform von Ns2 kann dadurch ausgeglichen werden, daß die Gleichung Ns5 = Np2 erfüllt ist.
  • Wie voranstehend beschrieben, stellt die Energie des Transformators T&sub3;, die von der Wechselstromspule Ns2 der Wechselstromlast R1 zugeführt wird, vollständig die Anregungsenergie dar, wenn der Transistor Q&sub1; AUS ist.
  • Aus diesem Grunde muß der Transformator T&sub3; die Anregungsenergie haben, um die Stromversorgung einer Halbwelle der Wechselstromlast aufrechtzuerhalten, durch Bereitstellung eines Luftspaltes auf dem magnetischen Weg.
  • In Fig 13 wird die Ausgabe der Anregungsenergie von T&sub3; durch die Spule Ns6 ausgeführt. In diesem Fall kann die Wechselstrom-Spannungssignalform der Spule Ns2 dadurch ausgeglichen werden, daß die Windungszahl so gewählt wird, daß Ns5 = Ns6 gilt.
  • Fig. 14 zeigt das Beispiel, in welchem ein Teil der Anregungsenergie des Transformers T&sub3; durch eine Spannungsklemmschaltung absorbiert werden kann, welche eine Diode D&sub5;, einen Kondensator C&sub5;, und einen Widerstand R&sub5; aufweist.
  • Bei dieser Ausführungsform kann die elektromotorische Reaktionskraft der Spule Np so gewählt werden, daß sie (Np(Ns5)V&sub1; beträgt, infolge einer geeigneten Auswahl jedes Wertes des Kondensators C&sub5; und des Widerstands R&sub5;. Auf diese Weise wird, wenn der Transistor Q&sub1; EIN ist, die elektromotorische Kraft der Spule zu +V&sub1;, und wenn der Transistor Q&sub1; AUS ist, wird die elektromotorische Kraft der Spule zu -V&sub1;.
  • Auf entsprechende Weise wird in der Spule Ns2 die Wechselstrom-Spannungssignalform erzeugt, deren positive und negative Amplitude gleich ist.
  • Fig. 15 zeigt eine weitere Vorgehensweise zum Verbrauchen der Energie des Transformators T&sub3; durch die Spule Ns5.
  • Bei dieser Ausführungsform kann die Spulenspannung der Ausgangsseite zugeführt werden, während entweder der EIN- oder der AUS-Periode, und zwar dadurch, daß eine Diodenbrücke DB mit der Spule Ns5 in Reihe geschaltet wird.
  • Die Diodenbrücke kann sowohl positive als auch negative Halbwellen der Induktionsspannung der Spule Ns5 zuführen, angeklemmt an die Ausgangsspannung V&sub1;.
  • Daher wird durch die Spule Ns2 die Wechselstromspannung erzeugt, deren positive und negative Halbwellen gleich sind.
  • Fig. 16 zeigt das System zum Rückführen der teilweisen Anregungsenergie von dem Tranformator zum Eingang.
  • In Fig 16 ist Np2 eine Rückführspule, welche über eine Diode D&sub5; Anregungsenergie an den Eingang zurückführt.
  • Die positive Amplitude des durch die Spule Ns2 induzierten Wechselstroms ist nicht gleich der negativen Amplitude. In Bezug auf die Spulenspannung ist allerdings das Produkt der positiven Spannung und der Zeit gleich dem der negativen Spannung und der Zeit, und elektrische Leistung kann durch die Wechselstromlast R1 geladen werden, während die Energie der positiven und negativen Spannung so aufrechterhalten wird, daß sie gleich sind.
  • Nunmehr wird auf der Grundlage der Fig. 17 und 18 eine andere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • Diese Ausführungsformen zeigen sich, wenn die vorliegende Erfindung bei einem Gegentaktsystem des Stromtyps eingesetzt wird.
  • In Fig. 17 wird die Energie der Drosselspule L&sub4; dem Gleichstromausgang V&sub1; zugeführt, wenn die Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; AUS sind.
  • Andererseits ist bei der Ausführungsform von Fig. 18 in der Drosselspule L&sub4; keine Rückführspule vorgesehen. In diesem Falle werden die Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; notwendigerweise so getrieben, daß ihr Tastverhältnis 50% bis 100% beträgt.
  • Aus diesem Grund gibt es einen Zeitraum, in welchen die Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; gleichzeitig eingeschaltet sind. Während dieses Zeitraums wird die Primärspule des Tranformators T&sub3; durch die beiden Transistoren verkürzt, ohne Belastung der Eingangsspannung. Vo wird vollständig durch die Drosselspule L&sub4; belastet.
  • Wenn die Transistoren Q&sub1; und Q&sub2; AUS sind, so wird die Energie der Drosselspule L&sub4; der Eingangsenergie hinzugefügt, und zur zweiten Spulenseite umgewandelt, nachdem sie mit der ersten Spule belastet wurde.
  • In jedem voranstehend erwähnten Beispiel wird die Resonanzschaltung, die aus der Drosselspule L&sub2; und dem Kondensator C&sub3; besteht, als eine Reihen-Impedanzschaltung Z für die Wechselstromlast verwendet. Stattdessen kann, wie in Fig. 19 gezeigt, nur eine Drosselspule L&sub2; verwendet werden, da eine Impedanz nur im Bezug ihrer Existenz für die negative Widerstandseigenschaft der Wechselstromlast erforderlich ist.
  • Der Belastungsstrom wird keine Sinuswelle, wenn nur die Drosselspule L&sub2; verwendet wird. Es ist ebenfalls möglich, die in Fig. 19 gezeigte Drosselspule L&sub2; anstelle eines Kondensators zu verwenden, für die negative Widerstandseigenschaft einer Wechselstromlast.
  • Die L-artige Verbindung der beiden Drosselspulen L&sub1; und L&sub2; und des Kondensators C&sub3; kann ebenfalls eingesetzt werden, wie dies in Fig. 20 gezeigt ist.
  • In Fig. 20 wird die Drosselspule L&sub2; als Impedanz zum Steuern des Stromes betrieben. Der Kondensator C&sub3; und die Drosselspule L&sub3; bilden eine Parallelresonanzschaltung.
  • Der Sinuswellenstrom kann der Wechselstromlast R1 dadurch zugeführt werden, daß die Pesonanzfrequenz der Parallelresonanzschaltung auf die Schaltfrequenz eingestellt wird. Auch kann die Drosselspule anstelle eines Kondensators verwendet werden.
  • Bei jeder voranstehend erwähnten Ausführungsform wurde der Relaisanschluß zum Zünden der Fluoreszenzlampe parallel zur Wechselstromlast R1 geschaltet, jedoch läßt er sich auch in Reihe schalten, wie in Fig. 21 gezeigt ist.
  • Bei der Ausführungsform von Fig. 21 wird ein Relaiskontakt Ka geöffnet, während die Fluoreszenzlampe nicht leuchtet. Wenn die Fluoreszenzlampe leuchtet, ist der Relaiskontakt Ka geschlossen.
  • Da bei der Fluoreszenzlampe keine irgendwie geartete Entladung stattfindet, weist der Strom, welcher der Fluoreszenzlampe zugeführt wird, den Wert von 0 auf, und die Spannung E&sub2; der Spule Ns2 wird vollständig an die Fluoreszenzlampe angelegt.
  • Daher beginnt die Fluoreszenzlampe mit einer Entladung, da ihre Spannung höher ist als zu dem Zeitpunkt des Startens der Entladung. Dann wird der Strom der Fluoreszenzlampe zugeführt, und die Spannung E&sub2; wird durch die Impedanz Z verringert, und deswegen kann die erforderliche Zündspannung der Fluoreszenzlampe zugeführt werden, wenn die Werte der Drosselspule L&sub2; und des Kondensators C&sub3; vorher festgelegt werden.
  • Nachstehend wird der Vorgang zum Verbinden der Fluoreszenzlampe FL in der vorliegenden Erfindung beschrieben.
  • In Fig. 22 wird die erforderliche Heizspannung für eine Heizung einer Fluoreszenzlampe FL von den Spulen zweier Heizvorrichtungen zugeführt, welche Ns3 und Ns4 eines Transformators darstellen.
  • Infolge dieses Systems ist es nur erforderlich, daß die Heizspule nur eine oder zwei Wicklungen aufweist, und die Spannung nimmt einen Wert von einigen Volt pro Wicklung auf. Allerdings kann die Einstellung der Spule in einer Einheit einer ganzen Zahl die Erzeugungsspannung wesentlich ändern.
  • In Fig. 23 wird dieses Problem dadurch ausgeschaltet, daß ein Transformator Th für den Heizer installiert wird. Dieses Verfahren vergrößert den Freiheitsgrad bei der Auslegung der Heizspule und ermöglicht eine Feineinstellung der Heizspannung.
  • In Fig. 24 sind Kondensatoren und CH1 und CC2 mit Heizern in Reihe als Impedanzen geschaltet, so daß die Heizspannung auf den erforderlichen Wert eingestellt werden kann.
  • Wie voranstehend beschrieben, können bei der stabilisierten Stromversorgung gemäß der vorliegenden Erfindung, weil die Impedanzschaltung vorgesehen ist, die mit den Sekundärspulen des Transformators verbunden ist, um eine Wechselstromleistung zu erzeugen, Variationen der an eine Wechselstromlast angelegten Spannung durch die Impedanz der Impedanzschaltung absorbiert werden, obwohl die voranstehend erwähnte Wechselstromlast eine negative Widerstandscharakteristik aufweist. Da die an die Sekundärschaltung für Wechselstromleistung angeschlossene Impedanzschaltung als eine Resonanzschaltung verwendet wird, und die Schaltfrequenz des Schalttransistors gegenüber der Pesonanzfrequenz der Resonanzschaltung verschoben ist, so daß die Resonanzschaltung eine bestimmte Impedanz aufweist, kann darüber hinaus der Ausgangswechselstrom stabilisiert werden, und kann eine im wesentlichen sinusförmige Signalform aufweisen. Da die voranstehend erwähnte Impedanzschaltung aus einer Pesonanzschaltung und einer Spule oder einem Kondensator besteht, und die Schaltfrequenz des Schalttransistors auf die Resonanzfrequenz der Resonanzschaltung eingestellt wird, kann darüber der Ausgangswechselstrom zu einem stabilisierten, sinusförmigen elektrischen Strom gemacht werden.

Claims (17)

1. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung mit:
einem Schaltkreis (Q&sub1;) zur Umwandlung einer Gleichstromleistung in Impulse mittels Schaltens,
einem Transformator, der eine Primärwicklung (Np) aufweist, an welche die Impulse angelegt werden sollen, die von dem Schaltkreis (Q&sub1;) erzeugt werden, zumindest eine erste Sekundärwicklung (Ns1) und eine zweite Sekundärwicklung (Ns2),
einer Gleichrichter/Glättungsschaltung (D&sub1;, C&sub1;), die an die erste Sekundärwicklung (Ns1) angeschlossen ist,
einer Wechselstrom-(AC)-Last (R&sub1;), die an die zweite Sekundärwicklung (Ns2) angeschlossen ist,
einem Oszillator (OSC),
einer Vergleichsschaltung (A&sub1;) zum Vergleichen des Ausgangssignals der Gleichrichter/Glättungsschaltung (D&sub1;, C&sub1;) mit einem Referenzwert (VR1),
einem Impulsbreitenmodulator (PWM) zum Modulieren der Impulsbreite des Ausgangssignals des Oszillators (OSC) entsprechend dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung (A&sub1;), und
einer Treiberschaltung (DR) zum Steuern des Schaltkreises (Q&sub1;) entsprechend dem Ausgangssignal des Impulsbreitenmodulators,
dadurch gekennzeichnet
daß die Wechselstrom-(AC)-Last (R&sub1;) an die zweite Sekundärwicklung (Ns2) über eine Impedanzeinrichtung (Z) angeschlossen ist, daß die AC-Last negative Widerstandseigenschaften aufweist, und daß der Oszillator (OSC) bei konstanter Frequenz schwingt.
2. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung, mit
einem Schaltkreis (Q&sub1;) zur Umwandlung einer Gleichstromleistung in Impulse mittels Schalten,
einem Transformator, der eine Primärwicklung (Np) aufweist, an welche die Impulse angelegt werden sollen, die durch den Schaltkreis (Q&sub1;) erzeugt werden, zumindest eine erste Sekundärwicklung (Ns1), eine zweite Sekundärwicklung (Ns2), und eine dritte Sekundärwicklung (NF),
einer Gleichrichter/Glättungsschaltung (D&sub1;, C&sub1;), die an die erste Sekundärwicklung (Ns1) angeschlossen ist,
einer Wechselstrom-(AC)-Last (R&sub1;), die an die zweite Sekundärwicklung (Ns2) angeschlossen ist,
einer zweiten Gleichrichter/Glättungsschaltung (Ds, C5), die an die dritte Sekundärwicklung (NF) angeschlossen ist,
einem Oszillator (OSC),
einer Vergleichsschaltung (A&sub1;) zum Vergleichen einer Gleichspannung, die von einer Wechselspannung über die dritte Sekundärwicklung (NF) des Transformators abgeleitet ist, mit einem Referenzwert (VR&sub1;),
einem Impulsbreitenmodulator (PWM) zum Modulieren der Impulsbreite des Ausgangssignals des Oszillators (OSC) entsprechend dem Ausgangssignal der Vergleichsschaltung (A&sub1;), und
einer Treiberschaltung (DR) zum Steuern des Schaltkreises (Q&sub1;) entsprechend dem Ausgangssignal des Impulsbreitenmodulators,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wechselstrom-(AC)-Last (R&sub1;) an die zweite Sekundärwicklung (Ns2) über eine Impedanzeinrichtung (Z) angeschlossen ist, daß die AC-Last negative Widerstandseigenschaften aufweist, daß der Oszillator (OSC) mit einer konstanten Frequenz schwingt, und daß die Vergleichsschaltung (A&sub1;) die Ausgangsspannung der zweiten Gleichrichter/Glättungsschaltung (Ds, Cs) mit dem Referenzwert (VR1) vergleicht.
3. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung vom Rücklauftyp ist.
4. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung vom Vorwärtstyp ist.
5. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis eine Dämpferschaltung (SN) aufweist.
6. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Rücksetzspule (Np3) vorgesehen ist, die an einer Primärseite des Transformators angeordnet ist.
7. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zwei Transistoren (Q&sub1;, Q&sub2;) aufweist, die einen Gegentaktbetrieb durchführen, und daß die Treiberschaltung Treiberschaltungen (DR1, DR2) aufweist, um jeden der zwei Transistoren (Q&sub1;, Q&sub2;) jeweils zu steuern.
8. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis zwei Transistoren (Q&sub1;, Q&sub2;) aufweist, die in einer Halbbrückenschaltung angeschlossen sind, und daß die Treiberschaltung Treiberschaltungen (DR1, DR2) umfaßt, um jeden der beiden Transistoren (Q&sub1;, Q&sub2;) jeweils zu steuern.
9. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis von Stromgegentakttyp ist, und daß die stabilisierte elektrische Stromversorgungsvorrichtung weiterhin eine Drosselspule (L&sub4;) aufweist, die an einer Primärseite des Transformators angeordnet ist.
10. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 3, welche weiterhin eine Drosselspule (L&sub4;) aufweist, die an einer Primärseite des Transformators angeordnet ist.
11. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 10, die weiterhin eine Transformator-Primärwicklung (Np&sub2;) aufweist, um Anregungsenergie an die Gleichrichter/Glättungsschaltung zu übertragen.
12. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltkreis vom Stromgegentakttyp ist, und daß die stabilisierte elektrische Stromversorgungsvorrichtung weiterhin eine Transformator-Primärwicklung (Np2) aufweist, die an die Gleichrichter/Glättungsschaltung über die Drosselspule (L&sub4;) angeschlossen ist, welche einen Teil eines Transformators (NL1, NL2) bildet.
13. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzeinrichtung (Z) eine Drosselspule (L&sub2;) und einen Kondensator (C&sub3;) aufweist, wobei die Drosselspule und der Kondensator miteinander in Reihe geschaltet sind.
14. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzeinrichtung (Z) eine Drosselspule (L&sub2;) umfaßt.
15. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzeinrichtung (Z) eine erste und eine zweite Drosselspule (L&sub2;, L&sub3;) aufweist, von denen jede in Reihe mit der zweiten Spule (Ns2) verbunden ist, sowie einen parallel zur zweiten Spule (Ns2) geschalteten Kondensator.
16. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die AC-Last (R&sub1;) eine Fluoreszenzlampe ist.
17. Stabilisierte Stromversorgungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine primäre Partialrückführspule (Np2) vorgesehen ist, um einen Teil der Transformatoranregungsenergie zu einem Eingang über eine Diode (D&sub5;) zurückzuführen.
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