Claims (1)
PATENTANSPRUCH Schaltung zur Erzeugung einer Wechselspannung niedriger Frequenz, insbesondere zum Betrieb des Wechselstromweckers eines Fernsprechapparates, mit galvanischer Trennung von Schaltungseingang und Schaltungsausgang, bei der an eine mit Gleichspannung beaufschlagte Steuerleitung ein getakteter Gleichspannungsumrichter mit im Hochfrequenz-Bereich liegender Schaltfrequenz angeschlossen ist, wobei die galvanische Trennung von Schaltungseingang und Schaltungsausgang an einem im Gleichspannungsumrichter angeordneten Trenntransformator erfolgt, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgangsspannung des Gleichstromumrichters (T, Tr, D) als Speisespannung einem in eisenloser Schaltung ausgeführten Verstärker (V) zugeführt wird, dessen Eingang an einen, eine sinusförmige Wechselspannung erzeugenden Niederfrequenz-Generator (G) angeschlossen ist und in dessen Ausgangskreis ein Kondensator (C2) zur Erzielung eines gleichstromfreien Ausgangs angeordnet ist.
PATENT CLAIM Circuit for generating a low-frequency AC voltage, in particular for operating the AC alarm clock of a telephone set, with galvanic isolation of circuit input and circuit output, in which a clocked DC voltage converter with a switching frequency in the high-frequency range is connected to a control line to which DC voltage is applied, with the galvanic isolation of circuit input and circuit output takes place at an isolating transformer arranged in the DC voltage converter, characterized in that the output voltage of the DC converter (T, Tr, D) is supplied as supply voltage to an amplifier (V) designed in an ironless circuit, whose input is connected to a sinusoidal AC voltage generating Low-frequency generator (G) is connected and in the output circuit of which a capacitor (C2) is arranged to achieve a DC-free output.
Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung einer Wechselspannung niedriger Frequenz, insbesondere zum Betrieb des Wechselstromweckers eines Fernsprechapparates, mit galvanischer Trennung von Schaltungseingang und Schaltungsausgang.The invention relates to a circuit for generating a low-frequency AC voltage, in particular for operating the AC alarm clock of a telephone set, with galvanic isolation of circuit input and circuit output.
Der Wechselstromwecker eines Fernsprechapparates wird im allgemeinen mit einer Ruffrequenz von etwa 25-Hz-Sinus und einer Rufspannung von 70 bis 100 V betrieben.The AC bell of a telephone set is generally operated with a ringing frequency of about 25 Hz sine wave and a ringing voltage of 70 to 100 V.
Es sind Schaltungen bekannt, bei denen zur Erzeugung der Wechselspannung ein über eine Steuerleitung ansteuerbarer Niederfrequenz-Generator verwendet wird, dem ein Verstärker nachgeschaltet ist. Da eine galvanische Trennung des zu betreibenden Wechselstromweckers von der zum Niederfrequenz-Generator führenden Steuerleitung notwendig ist, wird bei diesen bekannten Schaltungen dem auf den Nie-derfrequenz-Generator folgenden Verstärker noch ein Trenntransformator nachgeschaltet. Wegen der niedrigen zu übertragenden Frequenz muss dieser Trenntransformator verhältnismässig gross und schwer ausgeführt werden. Deshalb ist der Aufbau einer derartigen Schaltung in moderner Einschubtechnik mit Steckplatinen, der sogenannten Modultechnik, nicht möglich.Circuits are known in which a low-frequency generator which can be controlled via a control line and which is followed by an amplifier is used to generate the alternating voltage. Since the AC alarm clock to be operated must be electrically isolated from the control line leading to the low-frequency generator, in these known circuits an isolating transformer is connected downstream of the amplifier following the low-frequency generator. Because of the low frequency to be transmitted, this isolating transformer must be relatively large and heavy. It is therefore not possible to set up such a circuit using modern plug-in technology with breadboards, the so-called modular technology.
Es ist weiterhin eine Schaltung bekannt, bei der an eine mit Gleichspannung beaufschlagte Steuerleitung ein getakteter Gleichspannungsumrichter mit im Hochfrequenzbereich liegender Schaltfrequenz angeschlossen ist, wobei die galvanische Trennung von Schaltungseingang und Schaltungsausgang an einem im Gleichspannungsumrichter angeordneten Trenntransformator erfolgt. Dem Gleichspannungsumrichter ist ein Umschalter nachgeschaltet, der durch eine rechteckför-mige Steuerspannung angesteuert ist und durch den die vom Gleichspannungsumrichter erzeugte Gleichspannung mit der gewünschten Frequenz umgepolt wird, so dass eine ebenfalls rechteckförmige Ausgangsspannung erzeugt wird, mit der der Wechselstromwecker betrieben wird.A circuit is also known in which a clocked DC voltage converter with a switching frequency in the high-frequency range is connected to a control line to which DC voltage is applied, the circuit input and circuit output being electrically isolated at an isolating transformer arranged in the DC voltage converter. A changeover switch is connected downstream of the DC voltage converter, which is controlled by a square-wave control voltage and through which the DC voltage generated by the DC voltage converter is reversed at the desired frequency, so that a likewise square-wave output voltage is generated, with which the AC alarm clock is operated.
Diese bekannte Schaltung hat den Nachteil, dass mit ihr lediglich eine rechteckförmige Wechselspannung erzeugt werden kann. Es ist aber ein in der Praxis oft auftretendes Bedürfnis, den Wechselstromwecker eines Fernsprechapparates nicht mit einer rechteckförmigen, sondern mit einer möglichst rein sinusförmigen Wechselspannung anzusteuern, beispielsweise um Störungen an anderen Funktionseinheiten durch Oberwellen zu vermeiden.This known circuit has the disadvantage that only a square-wave AC voltage can be generated with it. However, in practice there is often a need to control the AC alarm clock of a telephone set not with a square-wave AC voltage but with an AC voltage that is as purely as possible sinusoidal, for example to avoid interference with other functional units due to harmonics.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ausgehend von der letztgenannten Schaltung, eine Schaltung zur Erzeugung einer Wechselspannung niedriger Frequenz mit galvanischer Trennung von Schaltungseingang und Schaltungsausgang zu schaffen, die eine rein sinusförmige Wechselspannung als Ausgangsspannung liefert und bei der dennoch die Abmessungen und das Gewicht der Einzelelemente der Schaltung in solchen Grenzen bleiben, dass die Schaltung ohne weiteres in moderner Einschubtechnik ausgeführt werden kann.The object on which the invention is based is, starting from the last-mentioned circuit, to create a circuit for generating a low-frequency AC voltage with galvanic isolation of circuit input and circuit output, which supplies a purely sinusoidal AC voltage as the output voltage and in which the dimensions and weight of the individual elements of the circuit remain within such limits that the circuit can easily be implemented using modern plug-in technology.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäss dadurch, dass die Ausgangsspannung des Gleichstromumrichters als Speisespannung einem in eisenloser Schaltung ausgeführten Verstärker zugeführt wird, dessen Eingang an einen eine sinusförmige Wechselspannung erzeugenden Niederfrequenz-Generator angeschlossen ist und in dessen Ausgangskreis ein Kondensator zur Erzielung eines gleichstromfreien Ausgangs angeordnet ist.According to the invention, this object is achieved in that the output voltage of the DC converter is fed as supply voltage to an amplifier designed in an ironless circuit, the input of which is connected to a low-frequency generator that generates a sinusoidal AC voltage, and in the output circuit of which a capacitor is arranged to achieve a DC-free output .
Die erfindungsgemässe Schaltung besteht also aus zwei hintereinandergeschalteten Systemen, nämlich einmal einem Gleichspannungsumrichter, der im Hochfrequenzbereich arbeitet und von aussen angesteuert eine hohe Gleichspannung liefert, und zum anderen aus einem Verstärker, dessen Betriebsspannung die vom Gleichspannungsumrichter gelieferte hohe Gleichspannung ist und von der vom Niederfre-quenz-Generator angesteuert ist. Die galvanische Trennung erfolgt, wie bei der bekannten Schaltung, bereits im ersten der beiden Systeme, nämlich im Gleichspannungsumrichter, was bei der an dieser Stelle verwendeten Hochfrequenz mittels eines kleinen Ferrittransformators möglich ist. Durch das zweite, aus dem Niederfrequenz-Generator und dem Verstärker bestehenden System wird die Gleichspannung in die verlangte sinusförmige Wechselspannung niedriger Frequenz umgewandelt.The circuit according to the invention thus consists of two systems connected in series, namely a DC voltage converter which operates in the high-frequency range and, controlled externally, supplies a high DC voltage, and on the other hand an amplifier whose operating voltage is the high DC voltage supplied by the DC voltage converter and from which the low-frequency frequency generator is controlled. As in the known circuit, the galvanic isolation already takes place in the first of the two systems, namely in the DC voltage converter, which is possible with the high frequency used at this point by means of a small ferrite transformer. The second system, consisting of the low-frequency generator and the amplifier, converts the DC voltage into the required low-frequency sinusoidal AC voltage.
Wenn, wie bei Wechselstromweckern üblich, ein Wechselstrom mit einer Frequenz von 25 Hz verlangt wird, hat es sich als zweckmässig erwiesen, wenn die Schaltfrequenz des Gleichspannungsumrichters > 20 Hz ist. Die erfindungsgemässe Schaltung lässt sich sehr klein und sehr kompakt aufbauen und ist somit besonders dazu geeignet, in der erwähnten modernen Modultechnik ausgeführt zu werden.If, as is usual with AC alarm clocks, an AC current with a frequency of 25 Hz is required, it has proven to be useful if the switching frequency of the DC voltage converter is > 20 Hz. The circuit according to the invention can be made very small and very compact and is therefore particularly suitable for being implemented using the modern modular technology mentioned.
Im folgenden wird anhand der beigefügten Zeichnung ein Ausführungsbeispiel für die erfindungsgemässe Schaltung näher erläutert.An exemplary embodiment of the circuit according to the invention is explained in more detail below with reference to the attached drawing.
In der dargestellten Schaltung wird von dem Niederfrequenz-Generator G eine Wechselspannung mit einer Frequenz von 25 Hz abgegeben, die einem in eisenloser Schaltung ausgeführten Verstärker V zugeführt wird, welcher ein Ausgangssignal von 100 V Effektivspannung bei 25 Hz abgeben soll. Dem Verstärker V muss hierzu eine Betriebsgleichspannung von 280 V zugeführt werden. Diese Betriebsgleichspannung wird von einem Gleichspannungsumrichter geliefert, welcher einen Schalttransistor T aufweist, welchem Steu-erimpluse mit einer Schaltfrequenz > 20 KHz zugeführt werden. Dem Schalttransistor nachgeschaltet ist ein Trenntransformator Tr, ein Gleichrichter D und ein Glättungskondensa-tor Cl. Die galvanische Trennung zwischen dem Ausgang des Verstärkers V und dem Ansteuereingang des Transistors T erfolgt somit bereits vor dem Verstärker V am Trenntransformator Tr.In the circuit shown, an AC voltage with a frequency of 25 Hz is emitted by the low-frequency generator G, which is fed to an amplifier V designed in an ironless circuit, which is intended to emit an output signal of 100 V effective voltage at 25 Hz. An operating DC voltage of 280 V must be supplied to the amplifier V for this purpose. This operating DC voltage is supplied by a DC voltage converter which has a switching transistor T to which control pulses with a switching frequency >20 kHz are fed. An isolating transformer Tr, a rectifier D and a smoothing capacitor C1 are connected downstream of the switching transistor. The galvanic isolation between the output of the amplifier V and the control input of the transistor T is thus already in front of the amplifier V at the isolating transformer Tr.
Dieser kann, wie bereits erwähnt, sehr viel kleiner und leichter ausgeführt werden als ein Trenntransformator für Wechselstrom mit einer Frequenz von 25 Hz.As already mentioned, this can be made much smaller and lighter than an isolating transformer for alternating current with a frequency of 25 Hz.
Im Ausgangskreis des Verstärkers V ist noch ein weiterer Kondensator C2 angeordnet zur Erzielung eines gleichstromfreien Ausgangs.Another capacitor C2 is arranged in the output circuit of the amplifier V in order to achieve a DC-free output.
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2020
2525
3030
3535
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4545
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GG
1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings