DE4424800A1 - Schaltungsanordnung zum Liefern von Speisespannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Liefern wenigstens zweier voneinander abhängiger Speisespannungen aus einer Versorgungsspannung. Vorzugs­ weise können derartige, voneinander abhängige Speise­ spannungen in einer getakteten Stromversorgung mit mehreren Ausgangsspannungen bereitgestellt werden, die gleichzeitig mit einem Wandler erzeugt werden. Der Anwen­ dungsbereich der Erfindung erstreckt sich aber auch auf jede andere Bauart von Stromversorgungen, in denen mehrere voneinander abhängige Speisespannungen, beispielsweise mehrere Speisespannungen mit vorgegebenem Verhältnis der Leerlaufspannungen wie etwa an mehreren Sekundärwicklungen eines Transformators, aus einer gemeinsamen Versorgungs­ spannung erzeugt werden.

Bei derartigen Schaltungsanordnungen kann eine der Speise­ spannungen in Abhängigkeit von der an sie angeschlossenen Last derart geregelt werden, daß lastabhängig die Energiezufuhr aus der Versorgungsspannung beeinflußt wird. Dadurch werden sich die weiteren, abhängigen Speise­ spannungen bei Belastung der erstgenannten Speisespannung entsprechend verändern. Eine derartige Beeinflussung ist jedoch unerwünscht.

Zum Unterdrücken des Einflusses der lastabhängigen Nach­ regelung der ersten Speisespannung auf die weiteren, davon abhängigen Speisespannungen ist es möglich, für jede der weiteren, abhängigen Speisespannungen eine gesonderte Nachregelung vorzusehen, die zum einen die Schwankungen durch die Belastung der ersten Speisespannung und ggf. auch der übrigen abhängigen Speisespannungen und zum anderen auch die durch die eigene Last auftretenden Schwankungen der abhängigen Speisespannung ausgleichen muß. Eine derartige, für jede der Speisespannungen gesondert auszuführende Regelung ist jedoch allein schon deshalb sehr aufwendig, da für jede Speisespannung eine gesonderte Regelschleife und eine Beeinflussung des Leistungsflusses in dem von dieser Speisespannung gespeisten Kreis durch entsprechende Leistungsbauteile erfolgen muß. Allein schon diese Leistungsbauteile stellen einen beträchtlichen Geräteaufwand dar. Darüber hinaus wird der Regelbereich der einzelnen Nachregelung der einzelnen Speisespannung schon durch die gegenseitige Abhängigkeit der Speisespannungen eingeengt. Die gegen­ seitige Beeinflussung der einzelnen Speisespannungen sowie die eigene Lastabhängigkeit müssen durch die Nachregelung ausgeglichen werden. Dies begrenzt die Genauigkeit und den Regelbereich derartiger Regelungen in unerwünschter Weise. Außerdem verschlechtert sich der Gesamtwirkungsgrad einer derartig aufgebauten Stromversorgung.

Eine andere Möglichkeit könnte darin gesehen werden, daß einzelne der voneinander abhängigen Speisespannungen mit bestimmten Vorlasten beaufschlagt werden, durch die die abhängigen Speisespannungen je nach Belastungsfall der geregelten Speisespannung nachgesteuert werden können. Abgesehen von dem auch hierfür beträchtlichen Schaltungs­ aufwand entstehen dabei insbesondere in bestimmten Arbeitspunkten ebenfalls sehr hohe Verluste, die den Gesamtwirkungsgrad der Stromversorgung drastisch ernied­ rigen.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der wenigstens zwei voneinander abhängige Speisespannungen erzeugbar sind, die auch bei unterschiedlichen Belastungen mit geringem Schaltungsaufwand und verlustarm innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzwerte gehalten werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Schaltungsanordnung zum Liefern wenigstens zweier voneinander abhängiger Speisespannungen aus einer Versor­ gungsspannung versehen ist mit

• - einer ersten Regelstufe zum Regeln des Istwertes einer ersten der Speisespannungen auf einen zwischen einem ersten oberen und einem ersten unteren Toleranzgrenzwert einstellbaren ersten Sollwert sowie
• - wenigstens einer weiteren Regelstufe zum Regeln des Istwertes je einer weiteren der Speisespannungen auf je einen vorzugsweise innerhalb eines Bereiches zwischen je einem weiteren oberen und einem weiteren unteren Toleranzgrenzwert einstellbaren weiteren Sollwert durch Verändern des ersten Sollwertes im Bereich zwischen dem ersten oberen und dem ersten unteren Toleranzgrenzwert nach Maßgabe von aus Vergleichen zwischen den Istwerten der weiteren Speisespannungen und den zugehörigen weiteren Soll­ werten in den zugeordneten Regelstufen gewonnenen Stellsignalen.

Gemäß der Erfindung wird somit die erste der Speise­ spannungen in einer an sich bekannten Weise geregelt, d. h. durch die zugehörige erste Regelstufe wird der Istwert der ersten Speisespannung dem zugehörigen ersten Sollwert nachgeführt. Dieser erste Sollwert ist jedoch gemäß der Erfindung innerhalb eines vorgegebenen Bereiches zwischen dem ersten unteren Toleranzgrenzwert und dem ersten oberen Toleranzgrenzwert einstellbar. Die Einstellung des ersten Sollwertes erfolgt durch ein oder mehrere Stellsignale, die von den weiteren Regelstufen geliefert werden, von denen jede einer der weiteren Speisespannungen zugeordnet ist. Jede der weiteren Regelstufen regelt den Istwert der zugehörigen weiteren Speisespannung auf den dieser Speisespannung zugeordneten weiteren Sollwert. Diese Regelung erfolgt jedoch nicht durch eine unmittelbare Beeinflussung der zugehörigen weiteren Speisespannung, sondern durch eine Beeinflussung des ersten Sollwertes der ersten Speisespannung, worauf die erste Regelstufe den Istwert der ersten Speisespannung diesem veränderten ersten Sollwert nachführt und damit über die Abhängigkeit der Speisespannungen auch den Istwert der zu regelnden weiteren Speisespannung im gewünschten Sinne verändert. Die beschriebenen Regelvorgänge sind dabei durch die Toleranzgrenzwerte für die einzelnen Sollwerte so einge­ grenzt, daß letztlich die Istwerte aller Speisespannungen innerhalb der vorgegebenen Bereiche zwischen den zuge­ hörigen oberen und unteren Toleranzgrenzwert eingeregelt werden. Dadurch werden alle Speisespannungen, nicht nur die erste, mit der erforderlichen Genauigkeit geregelt.

Außer einer besseren Genauigkeit der abhängigen Speise­ spannungen wird durch die Erfindung auch eine wesentliche Reduzierung des Schaltungsaufwandes erreicht. Insbesondere ist nur noch ein Leistungsbauteil zur Beeinflussung des Energieflusses der ersten Speisespannung erforderlich, da bei allen weiteren Speisespannungen durch die zugehörigen Regelstufen nicht unmittelbar in den Energiefluß einge­ griffen wird. Damit lassen sich insgesamt sehr geringe Verluste und somit ein sehr hoher Gesamtwirkungsgrad erzielen. Die erfindungsgemäße Regelung ist außerdem universell einsetzbar, da zu der Regelung der ersten Steuerspannung nur Anordnungen hinzugefügt werden, die den ersten Sollwert dieser ersten Speisespannung, nicht jedoch interne Vorgänge dieser Regelung beeinflussen. Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zusammen mit getakteten Stromversorgungen einsetzbar, jedoch in ein­ facher Weise auch mit Stromversorgungen anderer Bauarten zu verwenden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind wenigstens einige der weiteren Regelstufen je für sich mit der ersten Regelstufe zum Verändern des ersten Sollwertes gekoppelt. Dabei ist bevorzugt eine gewichtete Verknüpfung der Stellsignale dieser weiteren Regelstufen zum Verändern des ersten Sollwertes auswertbar.

Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schal­ tungsanordnung nehmen die genannten weiteren Regelstufen - wenigstens ein Teil der gesamten Anzahl der weiteren Regelstufen - jede für sich unbeeinflußt durch die übrigen weiteren Regelstufen Einfluß auf die Einstellung des ersten Sollwertes. Damit kann die erfindungsgemäße Regelung unmittelbar auf Veränderungen der einzelnen Speisespannungen, beispielsweise durch Änderungen der an diese Speisespannungen angeschlossenen Lasten, reagieren. Entsprechend der gegenseitigen Beeinflussung der Speise­ spannungen und der anzuschließenden Lasten kann dabei bevorzugt aus den Stellsignalen von den einzelnen Regel­ stufen eine gewichtete Verknüpfung, beispielsweise eine Linearkombination, gebildet und als resultierendes, den ersten Sollwert bestimmendes Stellsignal eingesetzt werden.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens einige der Regelstufen in einer Kettenschaltung angeordnet der Art, daß das Stellsignal von jeder der in der Kettenschaltung angeordneten weiteren Regelstufen einer in der Kettenschaltung nachfolgenden Regelstufe zugeführt wird zum Verändern des Sollwertes dieser nach­ folgenden Regelstufe, wobei der Regelstufe am Anfang der Kettenschaltung ein fester Sollwert zugeführt wird.

Diese Kettenschaltung oder Kaskadierung der darin einge­ bundenen Regelstufen stellt eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Gewinnung eines resultierenden Stell­ signals dar. Dabei kann auch diese Kettenschaltung alle oder nur einen Teil der weiteren Regelstufen umfassen. Die Regelstufe am Anfang der Kettenschaltung regelt den Istwert der ihr zugeordneten Steuerspannung auf einen festen Sollwert; das von ihr abgegebene Stellsignal beeinflußt dabei in beschriebener Weise den Sollwert der in der Kettenschaltung nachfolgenden Regelstufe, die diesen einstellbaren Sollwert mit dem Istwert der ihr zugeordneten Speisespannung vergleicht und daraus ein Stellsignal ableitet, welches einer dritten Regelstufe in der Kettenschaltung zum Einstellen des Sollwertes der dieser dritten Regelschaltung zugeordneten Speisespannung zugeführt wird, usw. Auf diese Weise wird wie bei der gewichteten Verknüpfung der Stellsignale von Regelstufen, die je für sich auf die erste Regelstufe wirken, ein resultierendes Stellsignal erzeugt.

Vorteilhaft kann am Ende der Kettenschaltung die erste Regelstufe zum Regeln des Istwertes der ersten Speise­ spannung angeordnet sei. Die Kettenschaltung wirkt dann unmittelbar auf den ersten Sollwert. Es können jedoch auch eine oder mehrere Kettenschaltungen und einzeln je für sich auf den ersten Sollwert einwirkende Regelstufen in der Weise kombiniert werden, daß eine beispielsweise gewichtete Verknüpfung der resultierenden Stellsignale der Kettenschaltungen mit den Stellsignalen der einzeln angeordneten Regelstufen zur Einstellung des ersten Sollwertes herangezogen wird. Außerdem kann eine derartige (gewichtete) Verknüpfung auch am Anfang einer weiteren Kettenschaltung angeordnet sein, an deren Ende die erste Regelstufe angeordnet ist. Durch die unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten aus Kettenschaltung bzw. Kaska­ dierung einerseits und der (gewichteten) Verknüpfung der Stellsignale einzelner Regelstufen bzw. resultierender Stellsignale einzelner Kettenschaltungen oder einer Kombination davon, die auch als Parallelschaltung der Regelstufen benannt werden kann, ergibt sich eine große Variationsmöglichkeit der Regeleigenschaften und der Gewichtung der Einflüsse der einzelnen Regler auf den ersten Regler und damit den Istwert der ersten Speise­ spannung.

Die Zeichnung, in der übereinstimmende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind, stellt Ausführungs­ beispiele der Erfindung dar. Insbesondere zeigen

Fig. 1 das Blockschaltbild eines ersten Ausführungs­ beispiels,

Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild eines zweiten Aus­ führungsbeispiels,

Fig. 3 ein Strom-Spannungs-Diagramm einer Stromversorgung mit zwei voneinander abhängigen Speisespannungen, von denen nur eine auf einen lastunabhängigen Wert geregelt wird,

Fig. 4 ein Strom-Spannungs-Diagramm einer erfindungsgemäß geregelten Stromversorgung mit zwei voneinander abhängigen Speisespannungen.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Ausführungs­ beispiels der Erfindung, in dem die Stromversorgung durch einen Gleichspannungswandler 1 einer an sich bekannten Bauform, z. B. durch ein Schaltnetzteil, gebildet wird. Dem Gleichspannungswandler 1 wird an Eingangsanschlüssen 2, 3 eine Versorgungsspannung Uv zugeführt. Ausgangsseitig weist der Gleichspannungswandler 1 Speisespannungs­ anschlüsse 4, 5 bzw. 6 auf, an denen gegenüber einem Masseanschluß 7 des Gleichspannungswandlers 1 voneinander abhängige Speisespannungen Ua1, Ua2, usw., bis Uan abge­ geben werden. Die Anzahl dieser Speisespannungsanschlüsse 4 bis 6 ist beliebig wählbar. Zur Vereinfachung sind in Fig. 1 nur drei Speisespannungsanschlüsse dargestellt.

Der Gleichspannungswandler 1 kann, wie bereits ausgeführt, beispielsweise als Schaltnetzteil ausgebildet sein, welches einen Transformator mit mehreren Sekundärwick­ lungen entsprechend der Anzahl der Speisespannungs­ anschlüsse 4 bis 6 bzw. der voneinander abhängigen Speisespannungen Ua1 bis Uan aufweist. Jeder der Sekundär­ wicklungen ist dann bevorzugt eine Gleichrichteranordnung nachgeschaltet, die die zugehörige Speisespannung abgibt. Über den Transformator sind alle Speisespannungen vonein­ ander abhängig.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 umfaßt weiterhin eine erste Regelstufe 8, der über einen Istwerteingang 11 die erste Speisespannung Ua1 vom ersten Speisespannungsan­ schluß 4 des Gleichspannungswandlers 1 zugeführt wird. In der ersten Regelstufe 8 wird der Istwert der ersten Speisespannung Ua1 mit einem ersten Sollwert verglichen und aus diesem Vergleich ein erstes Stellsignal auf einer Stellsignalleitung 14 abgegeben. Die Stellsignalleitung 14 ist mit einem Pulsweitenmodulator 17 verbunden. Auf diese Weise steuert das erste Stellsignal von der ersten Regel­ stufe 8 über eine Modulation der Schaltimpulse für den Gleichspannungswandler 1 den Istwert der ersten Speise­ spannung Ua1 nach. Der Istwert der ersten Speisespannung Ua1 kann somit unabhängig von der mit dem Speise­ spannungsanschluß 4 verbundenen Last konstant geregelt werden.

Da die weiteren Speisespannungen Ua2 und Uan (und ggf. weitere, nicht dargestellte Speisespannungen) von der ersten Speisespannung Ua1 abhängig sind, werden deren Istwerte durch die Regelung des Istwertes der ersten Speisespannung Ua1 ebenfalls beeinflußt. Diese Beein­ flussung ist jedoch nur abhängig von der mit dem ersten Speisespannungsanschluß 4 verbundenen Last, jedoch nicht von den tatsächliche Erfordernissen für eine Nachregelung der Istwerte der Speisespannungen Ua2 bis Uan bestimmt. Ohne zusätzliche Maßnahmen könnte es somit passieren, daß zwar der Istwert der ersten Speisespannung Ua1 sehr exakt lastunabhängig auf einem vorgegebenen Sollwert gehalten wird, daß die Istwerte der weiteren, abhängigen Speise­ spannungen Ua2 bis Uan jedoch je nach Belastung der ersten Speisespannung Ua1 und der an der jeweils betrachteten Speisespannung Ua2 bis Uan angeschlossenen Belastung mehr oder weniger stark von einem vorgegebenen Sollwert für diese weitere Speisespannung abweicht. Überschreitet diese Abweichung einen vorgegebenen, für den Zweck der Schaltungsanordnung erforderlichen Toleranzbereich, ist die Funktionstüchtigkeit nicht mehr gewährleistet.

Um diesem Mangel mit einfachen Mitteln abzuhelfen, umfaßt die Schaltungsanordnung des Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß Fig. 1 zu jeder von dem Gleichspannungs­ wandler erzeugten, weiteren, abhängigen Speisespannung Ua2 bis Uan eine weitere Regelstufe, d. h. eine zweite Regel­ stufe 9 und im Beispiel nach Fig. 1 eine n-te Regelstufe 10. Jede dieser Regelstufen 9, 10 weist einen Istwerteingang 12 bzw. 13 zum Zuführen des Istwertes der zugehörigen Speisespannung Ua2 bzw. Uan auf. In jeder der weiteren Regelstufen, d. h. der zweiten Regelstufe 9 und der n-ten Regelstufe 10 wird wie in der ersten Regelstufe 8 aus einem Vergleich zwischen dem zugeführten Istwert und einem der jeweiligen Regelstufe 9 bzw. 10 zur Verfügung stehenden, weiteren Sollwert für die ent­ sprechende weitere Speisespannung Ua2 bzw. Uan ein weiteres Stellsignal gebildet und an je einer zugehörigen Stellsignalleitung 15 bzw. 16 ausgegeben.

Gemäß der Erfindung werden nun die Stellsignale auf den Stellsignalleitungen 15, 16 nicht zur unmittelbaren Nachstellung der zugehörigen Speisespannungen Ua2, Uan unabhängig von der ersten Speisespannung Ua1 herangezogen, sondern durch sie wird der erste Sollwert für die erste Regelstufe 8 in der Weise verändert, daß durch die Nach­ regelung des Istwertes der ersten Speisespannung Ua1 nach diesem veränderten, ersten Sollwert auch eine Veränderung der abhängigen Speisespannungen Ua2, Uan in gewünschter Weise und Richtung erfolgt. Dazu weisen die erste und die zweite Regelstufe 8, 9 im Beispiel nach Fig. 1 (sowie weitere, nicht dargestellte Regelstufen für weitere, nicht dargestellte, abhängige Speisespannungen zwischen Ua2 und Uan) je einen Steuereingang 18, 19 auf, über den der der zugehörigen Regelstufe 8 bzw. 9 zur Verfügung stehende Sollwert veränderbar ist. Die Verbindungen zwischen der Stellsignalleitung 16 der n-ten Regelstufe 10 und den Steuereingängen 18 bzw. 19 der ersten und der zweiten Regelstufe 8 bzw. 9 sind gestrichelt dargestellt, da hierfür gemäß der Erfindung mehrere Möglichkeiten bestehen.

In einer ersten Variation ist der Steuereingang 19 mit der Stellsignalleitung 16 verbunden, eine Verbindung zwischen der Stellsignalleitung 16 und dem Steuereingang 18 jedoch nicht ausgeführt. In diesem Fall bilden die drei (und ggf. weitere, nicht dargestellte) Regelstufen 8, 9, 10 eine Kaskaden- bzw. Kettenschaltung. Die n-te Regelstufe 10, die stets einen festen Sollwert für die n-te Speise­ spannung Uan erhält, liefert gemäß der detektierten Abweichung zwischen dem Istwert dieser Speisespannung Uan und ihrem Sollwert ein Stellsignal auf der Stellsignal­ leitung 16. Durch dieses Stellsignal kann der für die zweite Regelstufe 9 bereitzustellende Sollwert für die zweite Speisespannung Ua2 innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzwerte eingestellt werden. Diese Veränderung des Sollwertes für die zweite Speisespannung Ua2 wird derart vorgenommen, daß zwischen diesem Sollwert und dem detektierten Istwert der zweiten Speisespannung Ua2 eine Abweichung in der Art hervorgerufen wird, daß das daraus gebildete Stellsignal auf der Stellsignalleitung 15 eine Beeinflussung der ersten Speisespannung Ua1 bewirkt, die außer einer erwünschten Nachführung der zweiten Speise­ spannung Ua2 auch die n-te Speisespannung Uan in gewünschter Weise nachstellt. Dabei erfolgt die Beein­ flussung der ersten Speisespannung Ua1 durch das Stell­ signal von der zweiten Regelstufe 9 nicht unmittelbar, sondern über den Steuereingang 18 der ersten Regelstufe 8 durch ebenfalls eine Veränderung des Sollwertes, und zwar hier des ersten Sollwertes für die erste Speisespannung Ua1.

In einer anderen Variationsmöglichkeit der Fig. 1 ist die Stellsignalleitung 16 der n-ten Regelstufe 10 nicht mit dem Steuereingang 19, sondern mit dem Steuereingang 18 der ersten Regelstufe 8 verbunden, mit dem auch die Stell­ signalleitung 15 von der zweiten Regelstufe 9 verbunden ist. Die gemeinsame Verbindung der Stellsignalleitungen 15, 16 mit dem Steuereingang 18 kann durch eine additive Überlagerung der Stellsignale, jedoch auch durch eine gewichtete Verknüpfung, beispielsweise eine Linearkombi­ nation, erfolgen. Durch die Gewichtung können beispiels­ weise unterschiedlich starke Abhängigkeiten der einzelnen Speisespannungen Ua2 bzw. Uan von der ersten Speise­ spannung Ua1 berücksichtigt werden. Bei dieser Ausgestal­ tung der Fig. 1, die auch als Parallelschaltung der weiteren Regelstufen 9, 10 (bzw. ihrer Stellsignal­ leitungen 15, 16) bezeichnet wird, wirkt jedes Stellsignal bzw. jede weitere Regelstufe 9 bzw. 10 je für sich auf die erste Regelstufe 8 bzw. den für sie bereitgestellten ersten Sollwert der ersten Speisespannung Ua1.

In einer Abwandlung des Beispiels nach Fig. 1 mit einer vergrößerten Anzahl von Speisespannungsanschlüssen bzw. Regelstufen sind auch außer Erweiterungen der beschriebe­ nen Kaskaden- bzw. Parallelschaltungen Kombinationen beider Zusammenschaltungsarten der Regelstufen möglich.

Fig. 2 zeigt ein detaillierter dargestelltes Ausführungs­ beispiel für eine Kaskadenschaltung zweier Regelstufen, d. h. wiederum der Übersichtlichkeit halber den einfachsten Fall. Jede der beiden Regelstufen 8, 9 umfaßt einen Operationsverstärker 20 bzw. 21, deren Ausgänge 22 bzw. 23 mit dem zugehörigen, invertierenden Eingang 24 bzw. 25 über je ein Rückkopplungsnetzwerk 26 bzw. 27 verbunden ist. Jedes der Rückkopplungsnetzwerke 26, 27 enthält eine Parallelschaltung aus einer ersten Kapazität 28 bzw. 29 mit der Reihenschaltung aus einer zweiten Kapazität 30 bzw. 31 und einem ohmschen Widerstand 32 bzw. 33. Für eine Abänderung der Regelcharakteristik der Regelstufen 8, 9 können auch anders ausgebildete Rückkopplungsnetzwerke 26, 27 zur Ausführung gelangen.

Der invertierende Eingang 25 des Operationsverstärkers 21 in der zweiten Regelstufe 9 ist darüber hinaus über einen Eingangswiderstand 34 mit Masse 35 verbunden. Ein nicht invertierender Eingang 36 des Operationsverstärkers 21 in der zweiten Regelstufe 9 ist mit einer Mittelanzapfung eines aus zwei Widerständen 37, 38 bestehenden Wider­ standsspannungsteilers verbunden. Dabei ist der erste Widerstand 37 dieses Widerstandsspannungsteilers anderer­ seits mit dem Istwerteingang 12 der zweiten Regelstufe 9 und der zweite Widerstand 38 mit einem Referenzspannungs­ eingang 39 verbunden. Die Widerstände 37, 38 und die dem Referenzspannungseingang 39 zugeführte Gleichspannung sind derart dimensioniert, daß sie für den zweiten Regler 9 den zweiten (Sollwert) der Speisespannung Ua2 liefern, die als Istwert dem Istwerteingang 12 am dem Referenzspannungs­ eingang 39 gegenüberliegenden Ende des Widerstands­ spannungsteilers 37, 38 zugeführt wird. Aus dem Vergleich von Istwert und Sollwert erzeugt die zweite Regelstufe 9 am Ausgang 23 des Operationsverstärkers 21 ein (zweites) Stellsignal und gibt dieses über ein Tiefpaßglied aus einem Längswiderstand 40 und einem gegen Masse 35 geschal­ teten Querkondensator 41 an einen Basisanschluß eines pnp- Transistors 42. Der Emitteranschluß dieses pnp-Tran­ sistors 42 ist mit Masse 35, sein Kollektoranschluß mit einem Anschluß eines Widerstands 43 verbunden, der andererseits mit der Stellsignalleitung 15 der zweiten Regelstufe 9 verbunden ist. Die Stellsignalleitung 15 ist mit dem Steuereingang 18 der ersten Regelstufe 8 verbunden und dort an den invertierenden Eingang 24 des Operations­ verstärkers 20 und an eine Mittelanzapfung eines weiteren Widerstandsspannungsteilers aus zwei Widerständen 44, 45 geführt. Der erste Widerstand 44 dieses weiteren Wider­ standsspannungsteilers ist andererseits mit dem Istwert­ eingang 11 der ersten Regelstufe 8, der zweite Wider­ stand 45 dagegen andererseits mit Masse 35 verbunden. Ein nicht invertierender Eingang 46 des Operationsver­ stärkers 20 ist über einen weiteren Eingangswiderstand 47 an einen weiteren Referenzspannungseingang 48 ange­ schlossen. Der Ausgang 22 des Operationsverstärkers 20 ist über einen weiteren Längswiderstand 49 mit der Stell­ signalleitung 14 der ersten Regelstufe 8 verbunden.

Durch das aus dem Vergleich zwischen dem Istwert der zweiten Speisespannung Ua2 am Istwerteingang 12 mit dem festen Sollwert für diese Speisespannung gewonnene Signal am Ausgang 23 des Operationsverstärkers 21 wird (nach Glättung bzw. Tiefpaßfilterung) der pnp-Transistor 42 derart ausgesteuert, daß der Widersand 43 in Reihe mit dem Durchgangswiderstand des pnp-Transistors 42 parallel zum zweiten Widerstand 45 des weiteren Widerstandsspannungs­ teilers in der ersten Regelstufe 8 wirksam wird. Dadurch wird die Eingangsspannung am invertierenden Eingang 24 des Operationsverstärkers 20 entsprechend dem Stellsignal auf der Stellsignalleitung 15 verändert. Dies beeinflußt den Vergleich zwischen dem Istwert der ersten Speise­ spannung Ua1 am Istwerteingang 11 mit dem ersten Sollwert, der außer durch den weiteren Widerstandsspannungs­ teiler 44, 45 und den auf ihn wirkenden Widerstand 43 auch durch den weiteren Eingangswiderstand 47 und die weitere Referenzspannung am weiteren Referenzspannungseingang 48 bestimmt wird. In einer Abwandlung der Fig. 2 könnte der Steuereingang 18 auch mit dem nicht invertierenden Eingang 46, dem weiteren Eingangswiderstand 47 und dem weiteren Referenzspannungseingang 48 in der Weise verbunden sein, daß beispielsweise über einen Spannungsteiler anstelle des weiteren Eingangswiderstands 47 der Einfluß der Referenz­ spannung am weiteren Referenzspannungseingang 48 durch Zuschalten des Widerstands 43 verändert wird. Je nach Stellsignal von der zweiten Regelstufe 9 wird dann ein unterschiedlich großer Anteil der Referenzspannung am weiteren Referenzspannungseingang 48 auf den nicht invertierenden Eingang 46 des Operationsverstärkers 20 der ersten Regelstufe 8 geleitet. Die Wirkung ist jedoch in beiden beschriebenen Fällen so, daß durch die zweite Regelstufe 9 eine Veränderung des (ersten) Sollwertes der ersten Regelstufe 8 vorgenommen wird.

Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 kann in der Weise erweitert werden, daß beispielsweise zwischen den Steuereingang 18 und die Stellsignalleitung 15 eine weitere Regelstufe eingefügt wird, die in ihrem Aufbau im wesentlichen der ersten Regelstufe 8 entspricht, jedoch ausgangsseitig einen über einen Transistor zuschaltbaren Widerstand entsprechend dem pnp-Transistor 42 und dem Widerstand 43 aufweist. Dieser Widerstand würde dann dem zweiten Widerstand 45 in der ersten Regelstufe 8 parallel­ geschaltet werden, wohingegen die Stellsignalleitung 15 an einen entsprechend dem Steuereingang 18 ausgebildeten Steuereingang angeschlossen würde. Auf diese Weise wäre eine Kaskadierung von drei Regelstufen erreicht, die entsprechend erweitert werden kann.

Die Fig. 2 kann auch in der Weise ergänzt werden, daß eine weitere Regelstufe entsprechend der zweiten Regelstufe 9 mit ihrer Stellsignalleitung ebenfalls an den Steuerein­ gang 18 angeschlossen wird. Diese zusätzliche Regelstufe ist dann parallel zur zweiten Regelstufe 9 geschaltet. Über die Dimensionierung des Widerstands 43 in der zweiten Regelstufe 9 und eines entsprechenden Widerstands in der zusätzlichen Regelstufe kann eine Gewichtung des Ein­ flusses dieser Regelstufen und damit der zugehörigen Speisespannungen auf den ersten Sollwert in der ersten Regelstufe 8 vorgenommen werden.

Die Fig. 3 und 4 zeigen anhand eines Beispiels mit zwei Regelstufen, vorzugsweise gemäß Fig. 2, einen Vergleich zwischen einer ausschließlichen Regelung der ersten Speisespannung mit davon abhängiger, ungeregelt nachge­ führter zweiter Speisespannung (Fig. 3) mit dem erfin­ dungsgemäßen Fall einer kaskadierten Regelung nach Fig. 2 (dargestellt im Diagramm nach Fig. 4). In den Fig. 3 und 4 ist dabei auf der senkrechten Achse die Spannung U und auf der waagerechten Achse der Strom I an in den Speise­ spannungsanschlüssen (z. B. 4 und 5) aufgetragen. Die durchgezogene Linie a in Fig. 3 zeigt die erste Speise­ spannung Ua1 bei konstantem, durch sie geliefertem Last­ strom, aufgetragen über dem Strom im zugehörigen Speisespannungsanschluß. Durch die Regelung dieser ersten Speisespannung auf einen konstanten, belastungsunab­ hängigen Wert bildet die Kurve a in Fig. 3 eine waage­ rechte Linie. Zum Vergleich sind mit den gestrichelten Linien b und c der erste obere (b) und der erste untere (c) Toleranzgrenzwert für den Istwert der ersten Speise­ spannung aufgetragen. Es ist erkennbar, daß die erste Speisespannung Ua1 (Kurve a) den Bereich zwischen den Toleranzgrenzwerten b und c in keiner Weise ausnutzt.

Bei der Fig. 3 zugrundeliegenden Art der Regelung wird die zweite Speisespannung Ua2 gemäß ihrer Abhängigkeit von der ersten Speisespannung Ua1 nach Maßgabe der Belastung der ersten Speisespannung Ua1 und nach Maßgabe der Belastung der zweiten Speisespannung Ua2 selbst variiert. Dazu ist in Fig. 3 die zweite Speisespannung Ua2 über dem durch sie gelieferten Laststrom für drei verschiedene Werte des von der ersten Speisespannung Ua1 gelieferten Laststromes aufgetragen. Die gestrichelte Kurve d zeigt den Verlauf der zweiten Speisespannung Ua2 bei einem kleinen Wert für den von der ersten Speisespannung Ua1 gelieferten Last­ strom, die strichpunktierte Kurve e dasselbe für einen mittleren Wert des Laststroms der ersten Speisespannung Ua1 und die Strich-Punkt-Punkt-Linie f dasselbe schließ­ lich für einen hohen Wert des Laststromes von der ersten Speisespannung Ua1. Zum Vergleich sind ferner der zweite obere Toleranzgrenzwert g und der zweite untere Toleranz­ grenzwert h aufgetragen. Es ist erkennbar, daß insbeson­ dere bei mittlerer und großer Belastung der ersten Speisespannung der Leerlaufwert der zweiten Speisespannung derart angehoben wird, daß der obere zweite Toleranzgrenz­ wert g überschritten wird.

Fig. 4 zeigt die entsprechenden Spannungs-Strom-Kurven für den Fall einer erfindungsgemäßen, kaskadierten Regelung. Dabei entsprechen die Kurven b bis h in Fig. 4 in ihrer Bedeutung den entsprechenden Kurven b bis h gemäß Fig. 3. Wie die Kurve a in Fig. 3 zeigen auch die Kurven ak, am und ag den Verlauf der ersten Speisespannung in Abhängig­ keit von dem Laststrom, der von der zweiten Speisespannung geliefert wird, und zwar für einen kleinen (Kurve ak), einen mittleren (Kurve am) sowie einen großen (Kurve ag) Wert des von der ersten Speisespannung gelieferten Last­ stromes. Während bei Fig. 3 der Istwert der ersten Speisespannung (Kurve a) durch die Regelung von dem Strom, der durch die zweite Speisespannung geliefert wird, unabhängig ist, wird er bei der kaskadierten Regelung nach der Erfindung wie in Fig. 4 ersichtlich abhängig vom Laststrom für die zweite Speisespannung Ua2 nachgeführt. Diese Nachführung ist für unterschiedliche Belastungen der ersten Speisespannung unterschiedlich, wie an den Kurven ak, am und ag zu ersehen ist. Der Istwert für die erste Speisespannung bleibt jedoch für alle Belastungsfälle sowohl der ersten Speisespannung Ua1 als auch der zweiten Speisespannung Ua2 innerhalb der vorgegebenen Toleranz­ grenzwerte gemäß den Kurven b und c. Bei der erfindungs­ gemäßen Regelung bleiben aber auch die Istwerte für die zweite Speisespannung Ua2 gemäß den Kurven d, e und f innerhalb der durch die Kurven g und h dargestellten Toleranzgrenzwerte. Damit ist auf Kosten einer zulässigen Variation des Istwertes der ersten Speisespannung eine Begrenzung der Schwankungen der zweiten Speisespannung auf Werte innerhalb eines zulässigen Bereiches erreicht worden.

Claims (5)

1. Schaltungsanordnung zum Liefern wenigstens zweier voneinander abhängiger Speisespannungen (Ua1, Ua2, . . ., Uan) aus einer Versorgungsspannung (Uv), mit

• - einer ersten Regelstufe (8) zum Regeln des Istwertes einer ersten (Ua1) der Speisespannungen auf einen zwischen einem ersten oberen und einem ersten unteren Toleranzgrenzwert einstellbaren ersten Sollwert sowie
• - wenigstens einer weiteren Regelstufe (9, 10) zum Regeln des Istwertes je einer weiteren der Speise­ spannungen (Ua2, . . ., Uan) auf je einen vorzugsweise innerhalb eines Bereiches zwischen je einem weiteren oberen und einem weiteren unteren Toleranzgrenzwert einstellbaren weiteren Sollwert durch Verändern des ersten Sollwertes im Bereich zwischen dem ersten oberen und dem ersten unteren Toleranzgrenzwert nach Maßgabe von aus Vergleichen zwischen den Istwerten der weiteren Speisespannungen (Ua2, . . ., Uan) und den zugehörigen weiteren Sollwerten in den zugeordneten Regelstufen (9, 10) gewonnenen Stellsignalen (auf 15, 16).

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der weiteren Regelstufen (9, 10) je für sich mit der ersten Regelstufe (8) zum Verändern des ersten Sollwertes gekoppelt sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verändern des ersten Sollwertes eine gewichtete Verknüpfung der Stellsignale (auf 15, 16) wenigstens einiger der weiteren Regel­ stufen (9, 10) auswertbar ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Regelstufen (8, 9, 10) in einer Kettenschaltung angeordnet sind der Art, daß das Stellsignal (auf 15, 16) von jeder der in der Kettenschaltung angeordneten weiteren Regel­ stufen (9, 10) einer in der Kettenschaltung nachfolgenden Regelstufe (8, 9) zugeführt wird zum Verändern des Soll­ wertes dieser nachfolgenden Regelstufe (8, 9) innerhalb eines Bereiches zwischen den diesem Sollwert zugeordneten Toleranzgrenzwerten, wobei der Regelstufe (10) am Anfang der Kettenschaltung ein fester Sollwert zugeführt wird.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Kettenschaltung die erste Regelstufe (8) zum Regeln des Istwertes der ersten Speisespannung (Ua1) angeordnet ist.