DD223586A1

DD223586A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR THE POTENTIAL SEPARATED POWER SUPPLY

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. 2The invention relates to a circuit arrangement for isolated power supply, preferably for use in decentralized measured value detection devices. The aim is a reduced implementation effort in a significantly expanded field of application. The circuit should consist of simple components and have a low operating energy consumption with a large voltage control range compared to input voltage and load fluctuations. According to the invention, the control part of the circuit arrangement consists only of a Schmitt trigger. In addition to known further elements, the circuit arrangement has an additional voltage reference and is constructed according to FIG. Fig. 2

Description

Titel der ErfindungTitle of the invention

Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten StromversorgungCircuit arrangement for isolated power supply

Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten Stromversorgung, vorzugsweise zur Anwendung in dezentralen Meß wert er fa ssungs einrichtungen·The invention relates to a circuit arrangement for the isolated power supply, preferably for use in decentralized measuring value measuring devices.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

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.There are potential isolated power supplies known (Schuster, Wolfgang: IS B 260 D in switched power supplies, rfe 31 (1982) H. 2, p 75 ff), the use of special circuits for controlling switching share network and complex Kickführzweige are constructed. This results in a high realization effort, combined with an increased operating energy consumption. This increased operating energy consumption limits the scope of the above mentioned. Power supplies strongly, since, for example, decentralized Meßwerterfassungseinrichtungen may have only minimal power consumption due to their far from the Versorgungsseinspeisepunkt arrangement.

Der Anwendungs be reich der o» a. Stromversorgungen wird weiter begrenzt durch einen unbefriedigenden Regelbereich der Stromversorgungen bei Eingangsspannungs- und Last Schwankungen.The scope of application of o »a. Power supplies are further limited by an unsatisfactory control range of the power supplies for input voltage and load variations.

Ziel der Erfindung ,Aim of the invention

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.The aim of the invention is to provide a circuit arrangement for isolated power supply au, the implementation cost over "known technical solutions is greatly reduced in significantly extended scope.

Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention

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.It is the object of the invention to develop a circuit arrangement for the isolated power supply, which consists of simple components and has a low operating energy consumption with a large control range of the output voltage with respect to SLngangsspannungs- and load fluctuations.

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.According to the invention, the object is achieved in that the known from a control part, a dealer level with driver and transformer, a rectifier stage and a potential renn element constructed circuit arrangement has an additional voltage reference and the o.a. Control part consists only of a jSchmitt trigger. According to the invention, this Schmitt trigger has in each case an inverting and a noninverting open-collector output as well as an internal voltage reference.

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.A further inventive feature consists in the following interconnection of the aforementioned modules: The Schmitt trigger is connected via its non-inverting module to the input of the converter stage whose output is connected to the rectifier stage whose output is in turn connected to In this case, a Schmitt trigger-side connection of the potential separation element is led to the input of the Schmitt trigger, whose inverting Open is connected to the series connection of the additional voltage reference and the input stages of the power stage Coilector output is connected to the second Schmitt-trigger-side connection of the potential separation element.

Die erfindun gage mäße Schaltungsanordnung besitzt durch das Zusammenwirken der angeführten erfinderischen Merkmale folgende Vorteile :The erfindun gage Permitted circuit arrangement has the following advantages by the interaction of the cited inventive features:

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·By using "a simple Schmitt trigger instead of a complicated drive circuit, the Reälisierungsaufwand the circuit for potential-separated power supply drops considerably." With the inventive design of the switching arrangement, it is possible to reduce the also very complex element feedback circuits of the known technical solutions to a few components ·

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·The low level of operation of the circuit arrangement according to the invention also leads to a significant expansion of the field of application, since the circuit arrangement can now be used very favorably for the power supply of decentralized measured value detection devices.

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.A particular advantage of the circuit arrangement according to the invention for the isolated power supply is that in the case of approximately 50 % very large excitatory voltage compared to input voltage and load fluctuations.

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.Finally, the readjustment on the wall of the circuit arrangement according to the invention can be further reduced by the use of an integrated Schmitt trigger with internal voltage sr ef er en z.

Ausführungsbeispielembodiment

An einem Ausführungsbeispiel soll die Erfindung nachstehend näher erläutert werden· Dabei zeigen die zugehörigen Zeichnungen inIn one embodiment, the invention will be explained in more detail below · The accompanying drawings show in FIG

Pig· 1 : das Blockschaltbild undPig · 1: the block diagram and

Pig. 2: eine vorteilhafte Ausgestaltung der er findungs ge mäßen Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten St romversorg lingoPig. FIG. 2 shows an advantageous embodiment of the circuit arrangement according to the invention for the isolated 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. -1 "has the erfindungsgemäße circuit order to the elements Schmitt trigger 1 with input 2, non-inverting open collector output 3 and inverting open-collector output 4 as a control part, Wan dl he level 5, Gleichrlchterstufe 6, voltage reference 7 and potential separation element 8th. -

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.Pig «2 includes the further elements driver 9 and Übertrager.10 the converter stage 5> Z-diode 11 with series resistance 12 of the Spamungsreferenz 7 and optocouplers 13 with terminals 14; 15 as pot en ti al disconnect le me nt 8.

Weiterhin enthält die Schaltungsanordnung gem. Fig. 2 Widerstände 16 ... 18 sowie Kondensatoren 19 und 20« .Furthermore, the circuit according to. Fig. 2 resistors 16 ... 18 and capacitors 19 and 20 «.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gem· Pig. 2 ist folgende:The mode of operation of the circuit arrangement according to the invention according to Pig. 2 is the following:

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.The Schmitt trigger 1 as a control part generates at its non-inverting open-co 11 ector output 3 according to the size of the signal fed back to the input 2 positive, different in the pulse width pulses. With this pulse signal, the driver 9 is driven. By the transformer 10, the potential separation is realized in the forward direction, in the rectifier stage β, the stabilized, isolated output voltage is taken, which is performed simultaneously via the Zener diode 11 and the series resistor 12 to the input of the optocoupler 13, in turn, the potential separation realized in the return direction.

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.The inverting open-collector output 4 is connected via the terminals 14; 15 of the optocoupler 13 to the input 2 of the Schmitt trigger 1 returned. In this case, the resistors 17 and 18 together with the capacitor 19, the range limits of the Schmitt trigger input sign al ready.

Kondensator 20 trägt zur Optimierung des Wirkungsgrades des Übertragers 10 bei.Capacitor 20 contributes to the optimization of the efficiency of the transformer 10.

Die Rsgel?/irkung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung gem. 3?ig. 2 ist folgende:The Rsgel? / Irkung the circuit arrangement according to the invention. Three thirty. 2 is the following:

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·If the falling input voltage, the output voltage of the rectifier stage 6 decreases. This reduces the current flow through the diode of the optocoupler 13 · The Hickführung of the inverting open-coIlector output 4 of the Schmitt trigger 1 to the input 2 becomes high-impedance · Thus, the pulses of the non-inverting endcoll ector output 3 wider; an increase in the output voltage of the circuit arrangement is the consequence

Claims

invention claim

Circuit arrangement for isolated power supply, generally to a control part, a converter stage with driver and transformer, a rectifier stage and a potential separation element consisting, preferably for use in decentralized Meßwerterfassungseinrichtungen, characterized in that the circuit has an additional voltage reference (7) "and already control part, comprising a Schmitt trigger (1), each having an inverting and a non-inverting open collector output (4, 3) and an internal voltage reference, and the elements of the circuit arrangement being connected to one another in the following way: Schmitt trigger (1) is shaded via its non-inverting open-collector output (3) to the input of the converter stage (5) whose output leads to the rectifier stage (6) whose output in turn with the series connection of the additional voltage reference (7) and the input stage of the Potential separation element (8) is connected, wherein a Schmitt trigger side terminal (15) of the pot entialtrennelement it (8) to the input (2) of the Schmitt trigger (1) leads, whose inverting open-co 11 ector output (4) is connected to the second Schmitt trigger side terminal (14) of the slot disconnect element (8).

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