DD223586A1

DD223586A1 - Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten stromversorgung

Info

Publication number: DD223586A1
Application number: DD26027484A
Authority: DD
Inventors: Helmut Beikirch
Original assignee: Univ Magdeburg Tech
Priority date: 1984-02-23
Filing date: 1984-02-23
Publication date: 1985-06-12

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten Stromversorgung, vorzugsweise zur Anwendung in dezentralen Messwerterfassungseinrichtungen. Ziel ist ein verringerter Realisierungsaufwand bei deutlich erweitertem Anwendungsgebiet. Die Schaltungsanordnung soll aus einfachen Baugruppen bestehen und einen geringen Betriebsenergieverbrauch bei grossem Spannungsregelbereich gegenueber Eingangsspannungs- und Lastschwankungen besitzen. Erfindungsgemaess besteht das Steuerteil der Schaltungsanordnung lediglich aus einem Schmitt-Trigger. Neben bekannten weiteren Elementen besitzt die Schaltungsanordnung eine zusaetzliche Spannungsreferenz und ist gemaess Fig. 2 aufgebaut. Fig. 2

Description

Titel der Erfindung

Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten Stromversorgung

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten Stromversorgung, vorzugsweise zur Anwendung in dezentralen Meß wert er fa ssungs einrichtungen·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind potentialgetrennte Stromversorgungen bekannt (Schuster, Wolfgang: IS B 260 D in geschalteten Stromversorgungen, rfe 31 (1982) H. 2, S. 75 ff), die unter Verwendung spezieller Schaltkreise zur Ansteuerung von Schalt netz teilen sowie aufwendiger Kickführzweige aufgebaut sind. Hierdurch entsteht ein hoher Reali si erungs aufwand, verbunden mit einem erhöhten Betriebsenergie verb rauch. Dieser erhöhte Betriebsenergieverbrauch schränkt den Anwendungsbereich der o.g. Stromversorgungen stark ein, da beispielsweise dezentrale Meßwerterfassungseinrichtungen aufgrund ihrer vom Versorgungseinspeisepunkt weit entfernten Anordnung nur minimale Leistungsaufnahmen besitzen dürfen.

Der Anwendungs be reich der o» a. Stromversorgungen wird weiter begrenzt durch einen unbefriedigenden Regelbereich der Stromversorgungen bei Eingangsspannungs- und Last Schwankungen.

Ziel der Erfindung ,

Ziel der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten Stromversorgung au schaffen, deren Realisierungsaufwand gegenüber "bekannten technischen Lösungen bei deutlich erweitertem Anwendungsbereich stark verringert ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Bs besteht die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten Stromversorgung zu entwickeln, die aus einfachen Baugruppen besteht und einen geringen Betriebsenergieverbrauch bei großem Regelbereich der Ausgangsspannung gegenüber SLngangsspannungs- und Lastschwankungen aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die bekanntermaßen aus einem Steuerteil, einer Wändlerstufe mit Treiber und Übertrager, einer Gleichrichterstufe sowie einem Potent ialt renn element aufgebaute Schaltungsanordnung eine zusätzliche Spannungsreferenz besitzt und das o.a. Steuerteil lediglich aus einem jSchmitt-Trigger besteht. Erfindungsgemäß weist dieser Schmitt-Trigger jeweils einen invertierenden und einen nichtinvertierenden Open-collector-Ausgang sowie eine interne Spannungsreferenz auf.

Ein weiteres erfinderisches Merkmal besteht in der folgenden Verschaltung der vorgenannten Baugruppen: Der Schmitt-Trigger ist üb er seinen nichtinvertierenden Ope n- collect ο r-Ausgang an den Eingang der Wandlerstufe geschaltet, deren Ausgang an die Gleichrichter stufe gelegt ist, deren Ausgang seinerseits mit der Reihenschaltung der zusatz lieh en Spannungsreferenz und der Eingangs st "ufe des Po t ent ialt renn el ement es verbunden ist. Dabei ist ein Schmitt-Trigger-se it iger Anschluß des Potentialtrennelementes an den Eingang des Schmitt-Trigger geführt, dessen invertierender Open-coilector-Ausgang mit dem zweiten Schmitt-Trigger-seit igen Anschluß des Potentialtrennelementes verbunden ist.

Die erfindun gage mäße Schaltungsanordnung besitzt durch das Zusammenwirken der angeführten erfinderischen Merkmale folgende Vorteile :

Durch die Verwendung "eines einfachen Schmitt-Triggers anstelle einer komplizierten Ansteuerschaltung sinkt der Reälisierungsaufwand der Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten Stromversorgung beträchtlich» Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Schalt,ungsanordnung ist es möglich, die ebenfalls sehr bauelementaufwendigen Rückführschaltungen der bekannten technischen Lösungen auf wenige Bauelemente zu reduzieren·

Der geringe Be tr ie bs en er gi ever br auch der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung führt zu einer bedeutenden Erweiterung des Anwendungsbereiches, da die Schaltungsanordnung nunmehr sehr günstig zur pot en ti al ge trennt en Stromversorgung dezentraler Meßwerterfassungseinrichtungen eingesetzt werden kann·

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten Stromversorgung liegt in dem mit ca· 50 % sehr großem Aus rege Ib er eich gegenüber Eingang sspannungs- und !LastSchwankungen.

Schließlich läßt sich der Re al is ie rung sauf wand der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung weiter veimindern durch die Verwendung eines integrierten Schmitt-Triggers mit interner Sp annung sr ef er en z.

Ausführungsbeispiel

An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden· Dabei zeigen die zugehörigen Zeichnungen in

Pig· 1 : das Blockschaltbild und

Pig. 2: eine vorteilhafte Ausgestaltung der er findungs ge mäßen Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten St romversorg lingo

1 "besitzt die erf indungsgemäße Schaltungs an Ordnung die Elemente Schmitt-Trigger 1 mit Eingang 2, nichtinvertierendem Open-collector-Ausgang 3 sowie invertierendem Open-collector-Ausgang 4 als Steuerteil, Wan dl er stufe 5, Gleichrlchterstufe 6, Spannungsreferenz 7 sowie Potentialtrennelement 8. -

Pig« 2 beinhaltet die weiteren Elemente Treiber 9-und Übertrager.10 der Wandlerstufe 5> Z-Diode 11 mit Serienwiderstand 12 der Spamungsreferenz 7 sowie Optokoppler 13 mit Anschlüssen 14; 15 als Pot en ti al trenne le me nt 8.

Weiterhin enthält die Schaltungsanordnung gem. Fig. 2 Widerstände 16 ... 18 sowie Kondensatoren 19 und 20« .

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gem· Pig. 2 ist folgende:

Der Schmitt-Trigger 1 als Steuerteil erzeugt an seinem nicht invertierenden Open-co 11 ector-Ausgang 3 entsprechend der Größe des auf den Eingang 2 rückgeführten Signales positive, in der Impulsbreite unterschiedliche Impulse. Mit diesem Impulssignal wird der Treiber 9 angesteuert. Durch den Übertrager 10 wird die Potentialtrennung in Vorwärtsrichtung realisiert, In der Gleichrichter stufe β wird die stabilisierte, potentialgetrennte Ausgangs spannung entnommen, die gleichzeitig über die Z-Diode 11 und den Serienwiderstand 12 an den Eingang des Optokopplers 13 geführt wird, der seinerseits die Potentialtrennung in Rückführrichtung realisiert.

Der invertierende Open-collector-Ausgang 4 wird über die Anschlüsse 14; 15 des Optokopplers 13 auf den Eingang 2 des Schmitt-Triggers 1 zurückgeführt. Dabei stellen die Widerstände 17 und 18 zusammen mit dem Kondensator 19 die Bereichsgrenzen des Schmitt-Trigger-Eingangs sign al es bereit.

Kondensator 20 trägt zur Optimierung des Wirkungsgrades des Übertragers 10 bei.

Die Rsgel?/irkung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gem. 3?ig. 2 ist folgende:

Bei angenommener fallender Eingangsspannung sinkt die Ausgang sspannung der Gleichrichterstufe 6. Dadurch verringert sich der Stromfluß durch die Diode des Optokopplers 13· Die Hickführung des invertierenden Open-coIlector-Ausganges 4 des Schmitt-Triggers 1 auf den Eingang 2 wird hochohmiger· Damit werden die Impulse des nicht invert ie rend en- Opencoll ector-Ausganges 3 breiter; ein Ansteigen der Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung ist die Folge·

Claims

Erfindungsanspruch

Schaltungsan Ordnung zur potentialgetrennten Stromversorgung, allgemein ans einem Steuerteil, einer Wandlerstufe mit Treiber und Übertrager, einer Gleichrichterstufe sowie einem Potentialtrenn element bestehend, vorzugsweise zur Anwendung in dezentralen Meßwerterfassungseinrichtungen, gekennzeichnet dadurch, daß die Schaltungsanordnung eine zusätzliche Spannungsreferenz (7) "besitzt und das bereits genannte Steuerteil., aus einem Schmitt-Trigger (1) besteht, der jeweils einen invertierenden und einen nicht invertierenden Opencollector-Ausgang (4; 3) sowie eine interne Spannungsreferenz aufweist und die Elemente der Schaltungsanordnung auf folgende Y/eise miteinander verbunden sind: der Schmitt-Trigger (1) ist über seinen nichtinvertierenden Open-collector-Ausgang (3) an den Eingang der Wandlerstufe (5) geschattet, deren Ausgang an die Gleichrichterstufe (6) führt, deren Ausgang seinerseits mit der Reihenschaltung der zusätzlichen Spannungsreferenz (7) und der Eingangs stufe des Potentialtrennelementes (8) verbunden ist, wobei ein Schmitt-Trigger-· seitiger Anschluß (15) des Pot entialtrennelement es (8) an den Eingang (2) des Schmitt-Triggers (1) führt, dessen invertierender Open-co 11 ector-Ausgang (4) mit dem zweiten Schmitt-Trigger-se it igen Anschluß (14) des'Pot entialtrennelement es (8) verbunden ist.

Hierzu 1 Seite Zeichnung