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Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer konstanten Gleichspannung bzw. eines konstanten Gleichstromes eines vom Ausgang einer Stromversorgungseinrichtung gespeisten Verbrauchers, wobei die Stromversorgungseinrichtung aus einem Hauptgleichrichter und einem elektronischen Regler besteht, der abhängig von der Differenzgrösse aus einem Sollwert und einem Istwert geregelt ist.
Zur Ausregelung von Restwelligkeiten für eine Ausgangsgleichspannung mit sehr geringer Störspannung bei
Gleichrichtern lassen sich vorteilhaft schnelle Regler wie z. B. Transistor-oder Röhrenlängsregler oder entsprechende Schaltregler verwenden. Die Regelzeit solcher Regler ist wesentlich kürzer als eine Periode der
Wechselspannung des Speisenetzes, so dass der Transistorlängsregler eine Restwelligkeit am Gleichspannungs- ausgang als Regelabweichung erkennt und diese"Abweichung"ausregelt. Dadurch ergibt sich eine sehr grosse
Siebwirkung des Reglers ohne zusätzlichen Aufwand an Siebmitteln.
Der Einsatz von z. B. Transistorlängsreglern wird aber durch die am Längstransistor (Stellglied) anliegende
Verlustleistung begrenzt.
Es ist bekannt, einen Transistorlängsregler mit einem Leistungsgleichrichter ebenfalls bekannter Bauart, z. B. mit einem Thyristorgleichrichter, zusammenzuschalten, wodurch der vorstehend genannte Nachteil vermieden wird.
Derartige Stromversorgungen können auch zur Einspeisung von Gerätekombinationen verwendet werden, wobei der Istwert der Stromversorgungsausgangsspannung vom Ausgang der nachgeschalteten Gerätekombination abgegriffen wird.
Bei dieser bekannten Anordnung wird jedoch der Vorteil des Reglers, die hohe Restwelligkeit der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung auszuregeln, nicht ausgenutzt, da der Istwert der Spannung nicht von der mit der Restwelligkeit behafteten Spannung abgegriffen wird, sondern von einer Spannung, die von der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung vollkommen getrennt ist.
Durch die hohe Restwelligkeit an den Ausgangsklemmen der Stromversorgungseinrichtung kann jedoch die Gerätekombination, die z. B. ein Gleichspannungswandler sein kann, in ihrer Funktion empfindlich gestört werden.
Es kann zu überlagerungen der Restwelligkeitsfrequenzen mit der Zwischenfrequenz kommen, so dass Schwebungen in der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auftreten, die nicht mehr ausgeregelt werden können, da die schnelle Ausregelungszeit des Transistorlängsreglers nicht durch den Gleichspannungswandler durchgreift.
Aus der deutschen Auslegeschrift 1275158 ist eine Schaltung zur Stabilisierung einer Speisespannung mit einem Schutz gegen Einschaltstromspitzen bekannt. Die Wirkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 dieser Auslegeschrift ist dabei so, dass an der Basis des als Längsregler verwendeten Trasistors--44-eine Differenzspannung zugeführt wird, die dadurch erzeugt wird, dass die Ausgangsspannung des gesamten Gerätes mit der Sollspannung, die durch eine Zenerdiode --38-- erzeugt wird, verglichen wird. Eine Ausregelung der Restwelligkeit am Gleichrichterausgang ist bei dieser Anordnung jedoch nicht gegeben.
Ausserdem liegt dieser Anordnung die Aufgabe zugrunde, Einschaltstromspitzen bei Einschalten eines Stromkreises zu vermeiden, was dadurch geschieht, dass durch speziell aufgebaute Vierpolnetzwerke eine Abflachung für das Ansteigen des Stromes im Einschaltvorgang erzielt wird.
Auch die in der brit. Patentschrift Nr. 1, 040, 261 beschriebene Anordnung funktioniert im wesentlichen gleich wie die vorstehend genannte, weil nämlich auch dort am Transistor -21-- eine aus der Sollspannung, die durch die Zenerdiode --27-- vorgegeben ist, und der Ausgangsspannung erhaltene Differenzspannung wirksam wird. Auch mit dieser Anordnung ist die Ausregelung der Restwelligkeit am Gleichrichterausgang nicht möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer konstanten Gleichspannung bzw. eines konstanten Gleichstromes am Ausgang eines von einer Stromversorgungseinrichtung gespeisten Gerätes zu schaffen, bei der der Vorteil der vorgenannten schnellen Regler voll zur Geltung kommt.
Die Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer konstanten Gleichspannung bzw. eines konstanten Gleichstromes wird gemäss der Erfindung derart ausgebildet, dass bei dem Regler als Sollwert die konstant gehaltene Ausgangsgrösse eines dem Verbraucher vorgeschalteten statischen Zwischenwandlers und als Istwert die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangsstrom der Stromversorgungseinrichtung zugeführt ist.
Mit der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung wird die Restwelligkeit der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung ausgeregelt, wobei gleichzeitig die Gleichspannung am Ausgang des zu versorgenden Gerätes konstant gehalten werden kann.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung kann der Hauptgleichrichter und der elektronische Regler eingangsseitig parallel und ausgangsseitig in Reihe geschaltet werden und weiters bei dem Hauptgleichrichter die Steuerstufe an den Ausgang des elektronischen Reglers angeschlossen sein.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann ferner so ausgebildet sein, dass der Gleichrichter ein ungeregelter, nur mit geringen Siebmitteln ausgestatteter Versorgungsgleichrichter ist, der dem Regler vorgeschaltet ist.
Diese Anordnung ist besonders dann vorteilhaft, wenn die Restwelligkeit nicht durch einen wenig gesiebten
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geregelten Hauptgleichrichter sondern durch einen ungeregelten Netzgleichrichter mit wenig Siebmitteln, der einem Regler vorgeschaltet ist, hervorgerufen wird.
Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung ermöglicht es auch, die Ausgangsspannung auf jeden beliebig einstellbaren Wert konstant zu halten.
Als Regler lassen sich in vorteilhafter Weise Transistorlängsregler, Röhrenlängsregler, Transistorschaltregler oder Thyristorschaltregler mit sehr hoher Schaltfrequenz verwenden.
In den Zeichnungen zeigen die Fig. 1 und 2 bekannte Schaltungsanordnungen und an Hand der beiden Ausführungsbeispiele nach den Fig. 3 und 4 wird die Erfindung näher erläutert.
Fig. 1 zeigt die bekannte Anordnung eines Transistorlängsreglers zusammen mit einem Leistungsgleichrichter ebenfalls bekannter Bauart.
Der Hauptgleichrichter --1--, der z. B. als Thyristorgleichrichter aufgebaut ist, kann eine Gleichspannung geben, die über das Steuergerät der Thyristoren in weiten Grenzen einstellbar ist. Auf Grund des kleinen Stromflusswinkels der Thyristoren, besonders bei niedrig eingestellten Ausgangsspannungen ergibt sich an den Ausgangsklemmen--2 und 3-- des Hauptgleichrichters --1-- eine Gleichspannung hoher Welligkeit.
Zu dieser Spannung an den Klemmen--2 und 3--wird die Ausgangsspannung des Transistorlängsreglers
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Diese Spannung an den Klemmen--5 und 6--wird als Istwert der Ausgangsspannung auf den Zusatzgleichrichter-4-aufgeschaltet.
Der Hauptgleichrichter-l-erhält seinen Istwert jedoch von den Ausgangsklemmen-7 und 8-des Zusatzgleichrichters--4--. Er stellt über sein Steuergerät die Ausgangsspannung an den Klemmen-2 und 3-so ein, dass der Zusatzgleichrichter--4--immer eine gleich grosse Ausgangsspannung abgibt.
Diese Ausgangsspannung des Zusatzgleichrichters --4-- reicht aus, die Restwelligkeit der Ausgangsspannung der aus den beiden Gleichrichtern --1, 4-- bestehenden und mit --9-- bezeichneten Stromversorgungseinrichtung an den Klemmen --5 und 6-- auszuregeln. Ausserdem können mit Transistorlängsreglern ohne grossen Aufwand Genauigkeiten in der Ausgangsspannung erreicht werden, die im Bereich von 10-4 bis 10-5 liegen.
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an den Klemmen--5 und 6--zur Verfügung steht, eine sehr geringe Restwelligkeit und eine hohe Konstanz der Ausgangsspannung aufweist.
Eine Schaltungsanordnung, bei der eine Stromversorgungseinrichtung --9-- nach Fig. l zur Speisung einer Gerätekombination verwendet wird, zeigt Fig. 2.
Die vom Stromversorgungsgerät --9-- einzuspeisende Gerätekombination ist ein Gleichspannungswandler
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Gleichrichtertransformator und dessen Siebaufwand wegen der hohen "Zwischenfrequenz" klein gehalten werden kann.
Um die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers--10--bei Laständerungen konstant halten zu können, wird von der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers --10-- aus der Istwert dieser Spannung auf den Zusatzgleichrichter--4--aufgeschaltet. Die Stromversorgungseinrichtung--9--wird an ihren
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Wie bereits vorstehend ausgeführt, wird bei dieser Schaltungsanordnung jedoch der Vorteil des Transistorlängsreglers, die hohe Restwelligkeit der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung, nicht ausgenutzt.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung, bei dem dieser Nachteil beseitigt ist. Bei dieser
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--9-- direktGleichspannungswandlers--10--.
In ieser Schaltung regelt also die Stromversorgungseinrichtung --9-- die Spannung an den Klemmen - 5 und 6--. Als Vergleichsspannung wird der Wert der Spannung an den Klemmen-13 und 14--, d. h. der Wert der Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers--10--herangezogen. Weicht diese Spannung von ihrem Sollwert ab, so ergibt sich im Messglied des Zusatzgleichrichters--4--ein Regelabweichungssignal, da das Gleichgewicht zwischen Istwert und Vergleichsspannung gestört wird. Auf Grund dieses Regelabweichungssignals erfolgt eine Nachregelung der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung --9-- in rtickregelndem Sinne, so dass auch die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers --10-- in rückregelndem Sinne verstellt wird.
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Wenn eine Restwelligkeit nicht durch einen wenig gesiebten geregelten Hauptgleichrichter hervorgerufen wird, sondern durch einen ungeregelten Netzgleichrichter mit wenig Siebmitteln, der dem Transistorlängsregler vorgeschaltet ist, kann eine Schaltungsanordnung nach Fig. 4 vorteilhaft verwendet werden.
Dieser Anwendungsfall tritt ein, wenn die zu regelnde Leistung gering ist, so dass ein besonderer Hauptgleichrichter zur Regelung einer Teilleitung nicht erforderlich ist.
Nach Fig. 4 mit dem Stromversorgungsgerät--15--speist der ungeregelte Netzgleichrichter -16-- den in Reihe geschalteten Zusatzgleichrichter--4--ein, der die aus dem Netzgleichrichter--16--kommende Restwelligkeit dadurch ausregelt, dass er die Spannung an den Klemmen-5 und 6-heranzieht. Die Referenzspannung wird erfindungsgemäss aus dem Istwert der Spannung an den Klemmen-13 und 14-abgeleitet, so dass diese Spannung auf einen bestimmten Wert ausgeregelt wird.
Die bisher beschriebene Ausführung der Erfindung bei Spannungsreglern lässt sich ebenso bei Stromreglern verwenden, wenn der Ausgangsstrom der Stromversorgungseinrichtung auf mehrere Verbraucher aufgeteilt wird, wobei der Strom eines Hauptverbrauchers konstant gehalten wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer konstanten Gleichspannung bzw. eines konstanten Gleichstromes eines vom Ausgang einer Stromversorgungseinrichtung gespeisten Verbrauchers, wobei die Stromversorgungseinrichtung aus einem Hauptgleichrichter und einem elektronischen Regler besteht, der abhängig von der Differenzgrösse aus einem Sollwert und einem Istwert geregelt ist, d a d u r c h g e k e n n - zeichnet, dass bei dem Regler (4) als Sollwert die konstant gehaltene Ausgangsgrösse eines dem Verbraucher vorgeschalteten statischen Zwischenwandlers (10) und als Istwert die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangsstrom der Stromversorgungseinrichtung (9) zugeführt ist.
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