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Schaltungsanordnung zur Stabilisierung der Ausgangsgleichspannung eines Stromversorgungsgerätes
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Stabilisierung der Ausgleichsspannung eines Stromversorgungsgerätes mit einem Thyristor, dem von einem Steuertransistor Steuerimpulse zugeleitet sind, und mit einer Schalteinrichtung, die in Abhängigkeit vom Spannungsabfall eines in einen Strompfad des Stromversorgungsgerätes eingeschalteten Widerstandes den Thyristor sperrt und damit den Thyristor und bzw. oder die angeschlossenen Verbraucher gegen überlastungen schützt.
Bei Stromversorgungsgeräten ist es bekannt, das Regelorgan der Stabilisierungsschaltung gegen überlastungen zu schützen. Ein überlastungsschutz ist insbesondere dann erforderlich, wenn als Regelorgan ein steuerbares Halbleiterelement verwendet ist, da Halbleiterelemente auch schon bei kurzzeitiger Oberlastung zerstört werden können. Es sind Halbleiterventile bekannt, sogenannte Thyristoren, die neben der Gleichrichtung der Wechselspannung auch zur Stabilisierung der Ausgangsgleichspannung dienen. Diese Thyristoren werden durch Steuerimpulse gezündet und erlöschen wieder, sobald der Strom einen bestimmten Haltewert unterschreitet. Bei der Gleichrichtung von Wechselspannungen bedeutet das, dass ein Thyristor nur während einer Halbperiode einer Wechselspannung stromführend und während der zweiten Halbperiode gesperrt ist.
Einem Thyristor müssen daher bei der Gleichrichtung von Wechselspannungen laufend Steuerimpulse zugeführt werden. Diese Steuerimpulse lassen sich in bezug auf die gleichzurichtende Wechselspannung in ihrer Phasenlage verschieben, so dass hiermit der Zeitpunkt der Zündung der Thyristoren veränderbar ist. Die Ausgangsgleichspannung eines Stromversorgungsgerätes kann daher durch eine Phasenverschiebung der Steuerimpulse stabilisiert werden.
Bei Stabilisationsschaltungen ist es auch bekannt, die Schalteinrichtung zum Schutz des Regelorgans durch eine vom Verbraucher abgeleitete Spannung zu steuern. Hiezu wird in einen Strompfad des Stromversorgungsgerätes ein niederohmiger Widerstand eingeschaltet und der Spannungsabfall dieses Widerstandes zur Steuerung der Schalteinrichtung benutzt.
Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer überlastungsschutzschaltung für ein mit einem Thyristor bestücktes stabilisiertes Stromversorgungsgerät. Dies wird bei der eingangs näher bezeichneten Schaltungsanordnung erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass der Strommesswiderstand über einen lastseitigen ohmschen Spannungsteiler an eine von einer Hilfsspannungsquelle im Normalbereich gesperrte Schaltdiode angeschlossen ist, von deren beiden Elektrodenanschlüssen der eine mit der Basis des Steuertransistors und der andere mit dem Kollektor eines eingangsseitig an die Verbrauchergleichspannung angeschlossenen Schalttransistors der Schalteinrichtung verbunden ist.
Die Erfindung wird an Hand eines mit seinem Schaltbild in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
Das gezeichnete Schaltbild umfasst eine Stabilisierschaltung--l--und eine Schalteinrichtung - zum Schutz gegen überlastungen. In der Stabilisierschaltung-l-ist ein Thyristor
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--10-- in einen Strompfad --11-- eingeschaltet. Der Strompfad --11-- beginnt bei einer Eingangsklemme --12-- und führt über einen Widerstand--14--, eine Drossel--15--, den Thyristor --10-- und einen Widerstand --17-- zu einer Ausgangsklemme-18--. Ein zweiter Strompfad --20-- führt von einer zweiten Eingangsklemme --13-- über einen Widerstand --21-- zu einer zweiten Ausgangsklemme-19-.
An den Eingangsklemmen --12 und 13--
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parallel dazu eine Reihenschaltung dreier Widerstände --23,24 und 25--. Der Widerstand-25ist als Stellwiderstand ausgebildet und liegt mit seinem Abgriff und einem Pol an dem zu der Ausgangsklemme --19-- führenden Teil des Strompfades-20--. Von dem Strompfad-11ist ein Elektrolytkondensator --26--, dessen positiver Pol an dem Verbindungspunkt von Thyristor --10-- und Widerstand --17-- liegt, zum zweiten Strompfad --20-- geschaltet, wo sein negativer Pol mit dem zu der Eingangsklemme --13-- führenden Teil des Strompfades-20verbunden ist.
Die Steuerelektrode des Thyristors --10-- ist über einen Kondensator --27-- zu dem Kollektor eines Steuertransistors --28-- geschaltet. Der Kollektor des pnp-Steuertransistors --28-- ist über einen Widerstand --29-- mit dem zu der Eingangsklemme --13-- führenden Teil des Strompfades --20-- verbunden. Die Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors --28-- ist
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--28-- ist- verbunden, deren Anode mit dem zu der Eingangsklemme --13-- führenden Teil des Strompfades --20-- verbunden ist.
Der Verbindungspunkt dieser beiden Dioden-31, 32- ist einerseits über einen Kondensator-33-zu der Basis des Steuertransistors --28-- und anderseits über einen Widerstand --34-- zu dem zu der Eingangsklemme --12-- führenden Teil des Strompfades--11--geschaltet. Die Basis des Steuertransistors--28--ist zu dem Verbindungspunkt der Widerstände --23 und 24-- geführt.
In der Schalteinrichtung --2-- ist ein npn-Schalttransistor-40-mit seinem Emitter
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--19-- führendenWiderstand --45-- zu dem Verbindungspunkt der Widerstände --42 und 43-geschaltet. Von diesem Verbindungspunkt führt ein Elektrolytkondensator --46-- zu dem Kollektor des
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--40-- undSchaltdiode--49--, die mit ihrer Anode an diesen Widerständen liegt, zu der Basis des Steuertransistors--28--geschaltet.
Die vorbeschriebene Schaltungsanordnung arbeitet folgendermassen : Der Stabilisierschaltung wird die Eingangswechselspannung an den Eingangsklemmen --12 und 13-- zugeführt. Diese Eingangswechselspannung gelangt auch über den Widerstand --34-- zu den Dioden-31 und 32--, welche die Eingangswechselspannung begrenzen, so dass hiedurch eine rechteckförmige Impulsspannung entsteht. Die Diode --31-- ist auf die Vergleichsspannung --UV-- bezogen. Die rechteckförmige Impulsspannung wird differenziert, u. zw. an dem Differenzierglied, das sich aus dem Kondensator - und den Widerständen --23,24 und 25-des zwischen den Ausgangsklemmen --18 und 19--liegenden Spannungsteilers ergibt. Dabei werden das Impulsdach und der Impulsgrund in eine Kondensatorentladungskurve umgeformt.
Der Kondensator--30--dient zur Einstellung der Neigung des Impulsdaches und gleichzeitig zur gleichen Einstellung des Impulsgrundes. Diese differenzierte
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in den stromführenden Zustand steuern. Am Kollektor des Steuertransistors --28-- entstehen dabei positive Steuerimpulse, die über den Kondensator --27-- der Steuerelektrode des Thyristors --10-- zur Zündung zugeleitet werden. Der Thyristor--10--ist nur im Bereich der positiven Halbwellen der gleichzurichtenden Wechselspannung gezündet, während er im Bereich der negativen Halbwellen immer gesperrt ist. Durch die Steuerimpulse wird der Thyristor-10-aber immer wieder im Bereich der positiven Halbwellen gezündet.
Ändert sich die Ausgangsgleichspannung an den Ausgangsklemmen-18 und 19--, so wird diese Spannungsänderung über den Abgriff des Spannungsteilers (Widerstände 23, 24, 25) der Basis des
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--28-- zugeleitet.- 28-- später in den stromführenden Zustand steuern. Dadurch setzt aber auch beim Thyristor - der Zeitpunk der Zündung später ein. Der Zeitraum innerhalb dessen Strom über den Thyristor --10-- fliesst, wird damit kleiner, so dass damit der Anstieg der Ausgangsgleichspannung ausgeregelt wird. Bei einem Abfall der Ausgangsgleichspannung sind die Verhältnisse entsprechend umgekehrt.
Die Schaltrichtung--2--zum Schutz gegen überlastungen wird durch den Spannungsabfall
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des Steuertransistors --28-- so stark positiv, dass die Impulsdächer den Steuertransistor-28-nicht mehr in den stromführenden Zustand steuern können. Der Thyristor --10-- erhält daher keine Steuerimpulse mehr und bleibt gesperrt. Im abgeschalteten Zustand des Thyristors --10-- fliesst über den in den Strompfad--20--eingeschalteten Widerstand--21--kein Strom mehr. Der Schalttransistor --40-- bleibt aber weiterhin gesperrt, da die Ausgangsspannung Null ist und daher zwischen der Basis und dem Emitter kein Potentialunterschied besteht.
Die Abschaltzeit hängt von der Grösse des Elektrolytkondensators --46-- ab, sie kann durch eine entsprechende Bemessung dieses Kondensators auf den gewünschten Wert eingestellt werden.
Eine Wiedereinschaltung kann durch einen positiven Spannungsstoss auf die Basis des Schalttransistors --40-- oder durch einen negativen Spannungsstoss auf die Anode der Schaltdiode - erzielt werden. Im gezeichneten Ausführungsbeispiel ist die Wiedereinschaltung durch kurzzeitiges Abschalten der Netzspannung erreichbar. Bei abgeschalteter Netzspannung entlädt sich der Elektrolytkondensator--46--über den Widerstand--47--, die Schaltdiode --49-- und die Widerstände--24 und 25--. Die Entladungszeit hängt dabei im wesentlichen von den Widerstandswerten der erwähnten Widerstände ab, sie liegt etwa im Zeitbereich von zirka 100 m/sec.
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Spannung.
Beim Zusammenbrechen der Ausgangsspannung infolge eines Schlusses im Elektrolytkondensator --22-- schaltet die Schalteinrichtung --2-- auch sicher ab, obwohl kein unzulässig hoher Strom fliesst. In diesem Fall sorgt die zusammenbrechende Basisspannung des Schalttransistors --40-- für
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die Sperrung des Thyristors-10--.
Die Schaltungsanordnung eignet sich besonders gut für ein Stromversorgungsgerät in einem Fernsehempfänger. Dabei kann z. B. der Widerstand --21--, der in den Strompfad--20-eingeschaltet ist, entfallen und dafür der Spannungsabfall eines Widerstandes an einer besonders gefährdeten Stelle des Fernsehempfangsgerätes für die Sreuerung der Schalteinrichtung--2-verwendet werden. Hiezu eignet sich besonders der Kathodenwiderstand der Zeilenendröhre in der Horizontalablenkschaltung des Fernsehempfangsgerätes.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zur Stabilisierung der Ausgangsgleichspannung eines Stromversorgungsgerätes mit einem Thyristor, dem von einem Steuertransistor Steuerimpulse zugeleitet sind und mit einer Schalteinrichtung, die in Abhängigkeit vom Spannungsabfall eines in einen Strompfad des Stromversorgungsgerätes eingeschalteten Widerstandes, den Thyristor sperrt und damit den Thyristor und bzw.
oder die angeschlossenen Verbraucher gegen überlastungen schützt, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass der Strommesswiderstand (21) über einen lastseitigen ohmschen Spannungsteiler (24, 25) an eine von einer Hilfsspannungsquelle (UH) im Normalbereich gesperrte Schaltdiode (49) angeschlossen ist, von deren beiden Elektrodenanschlüssen der eine mit der Basis des Steuertransistors (28) und der andere mit dem Kollektor eines eingangsseitig an die Verbrauchergleichspannung angeschlossenen Schalttransistors (40) der Schalteinrichtung verbunden ist.
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