DD225567A1

DD225567A1 - Stromversorgungsanordnung

Info

Publication number: DD225567A1
Application number: DD25729883A
Authority: DD
Inventors: Volkhard Richter
Original assignee: Zeiss Jena Veb Carl
Priority date: 1983-11-30
Filing date: 1983-11-30
Publication date: 1985-07-31

Abstract

Bei einer Stromversorgungsanordnung, vorwiegend fuer kleine bis mittlere Leistungen, sollen die Anwendbarkeit auf hoehere Eingangsspannungen erweitert werden sowie die Funktionssicherheit und der Wirkungsgrad erhoeht werden. Aus diesem Grunde war eine einfache Stromversorgungsanordnung mit moeglichst geringer Verlustleistung fuer das Schaltelement zu schaffen, dessen SOAR-Grenzen unter allen Betriebsbedingungen sicher und zuverlaessig eingehalten werden. Erfindungsgemaess wird der beim Sperren des Schaltungselementes auftretende Kollektorspannungsanstieg zum schnellen Abschalten des Schaltelementes ausgenutzt. Figur

Description

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsanordnung, bei der eine vorzugsweise aus einer Netzspannung gewonnene Gleichspannung über einen Schalttransistor an einer induktiven Last, z. B. Übertrager, Motorwicklungen usw. anliegt. Die Erfindung ist speziell anwendbar zur Stromversorgung kleiner bis mittlerer Leistungen.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es ist bereits eine Stromversorgungsanordnung, gespeist aus Batterien mit stark wechselnden Batteriespannungen bekannt (DE-OS 2457664), bei dereine Übertragerhilfswicklung eine der Ausgangsspannung proportionale Spannung erzeugt. Ist diese hoch genug, wird ein Regeltransistor aufgesteuert, der den Basistrom für den Schalttransistor reduziert (Stromsubtraktion).

Die Anordnung ist selbstschwingend über eine Übertrager-Hilfswicklung. Die Begrenzung des Basisstromes erfolgt über einen Kaltleiter (Glühlampe).

Diese Lösung ist für Netzspannung nicht geeignet, da die SOAR-Grenzen des Leistungstransistors speziell im Einschaltmoment der Stromversorgungsanordnung nicht sicher eingehalten werden können.

Außerdem ist durch die Ansteuerung des Schalttransistors seine Verlustleistung relativ hoch. Damit ist gleichzeitig aus Verlustleistungsgründen je nach Typ des Schalttransistors eine Grenze für die maximale Eingangsspannung gesetzt.

Es ist weiter bereits ein Gleichspannungssperrwandler mit geregelter Ausgangsspannung vorgeschlagen worden, bei dem die Ansteuerung des Leistungstransistors über einen Widerstand bzw. eine Konstantstromquelle aus der Betriebsspannung erfolgt. Auch bei dieser Anordnung können die SOAR-Bedingungen des Leistungstransistors nicht sicher eingehalten werden, so daß die Lösung nicht für Netzspannung verwendbar ist. Während des Abschaltvorgangs erhält der Leistungstransistor in der Schaltungsanordnung jeweils erst dann eine negative Basisspannung, wenn die Kollektorspannung bereits etwa die Höhe der Betriebsspannung erreicht hat. Außerdem ist die Ausschaltung über die Kollektorstromsättigung des Leistungstransistors bzw. über eine Kernsättigung des Übertragers mit relativ hoher Verlustleistung verbunden und darüber hinaus von den Stromverstärkungen der Transistoren bzw. von den Toleranzen der Kernspezifika abhängig.

Femer sind SOAR-Glieder bekannt (z.B. Wüstehube, Joachim u.a. „Schaltnetzteile", Expertverlag 7031 Grafenau 1/Württ, VDE-Verlag GmbH Berlin), die aus RCD-Netzwerken bestehen und den Anstieg der Kollektorspannung am Schalttransistor verlangsamen. Diese SOAR-Glieder können zwar wirkungsvoll den genannten Anstieg der Kollektorspannung verlangsamen, wodurch allerdings nicht die Einhaltung aller SOAR-Bedingungen zum Schutz der Leistungstransistoren garantiert wird.

Ziel der Erfindung

Ziel der Erfindung ist eine universelle Anwendbarkeit der Stromversorgungsanordnung insbesondere auch für hohe Eingangsspannungen, die Erhöhung der Funktionssicherheit und die Verbesserung des Wirkungsgrades.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, auf einfache Art und Weise eine Stromversorgungsanordnung mit möglichst geringer Verlustleistung für das Schaltelement zu schaffen, dessen SOAR-Grenzen unter allen Betriebsbedingungen, insbesondere im Einschaltmoment der Stromversorgungsanordnung, sicher und zuverlässig eingehalten werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Stromversorgungsanordnung, bei der eine vorzugsweise aus einer Netzspannung gewonnene Gleichspannung über einen Schalttransistor an einer induktiven Last anliegt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kollektorkreis des Schalttransistors eine gleichstromfreie, vorzugsweise kapazitive Basisstromankopplung für einen Abschalttransistor besitzt, dessen Ausgang mit dem Eingang des Schalttransistors in Verbindung steht. Es ist vorteilhaft, wenn der Kollektor des Schalttransistors über ein SOAR-Glied, vorzugsweise bestehend aus zwischen Emitter und Kollektor des Schalttransistors angeordneter Reihenschaltung eines Kondensators und eines durch eine Diode überbrückten Widerstandes, mit einer kapazitiven Stromauskopplung mit der Basis des Abschalttransistors in Verbindung steht. Aus dem Kollektorkreis des Schalttransistors wird gleichstromfrei ein Stromfluß ausgekoppelt, der bei Ansteigen der Kollektorspannung den Abschalttransistor aufsteuert, wodurch der Schalttransistor sehr schnell gesperrt wird. Mit dem schnellen Sperren des Schalttransistors wird die Verlustleistung in diesem Schaltelement reduziert und gleichzeitig werden die SOAR-Grenzen des Schalttransistors für dessen Abschaltvorgang in jedem Falle sicher eingehalten, so daß die Stromversorgungsanordnung auch für höhere Eingangsspannungsbereiche zuverlässig und betriebssicher anwendbar ist. Werden an sich bekannte SOAR-Glieder in der Schaltungsanordnung zur Verlangsamung des Kollektorspannungsanstieges am Schalttransistor eingesetzt, so ist es zweckmäßig diese mit einer kapazitiven Stromauskopplung zu versehen und auf diese Art und Weise sehr aufwandgering einen beim Ansteigen der Kollektorspannung am Schalttransistor fließenden Basisstrom für den Abschalttransistor zu erzeugen.

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert werden. Über die Emitter-Kollektor-Strecke eines Schalttransistors 1 ist eine Primärwicklung 2 eines Übertragers 3 an eine Eingangsspannung U_e angeschlossen. Eine Sekundärwicklung 4 des Übertragers 3 erzeugt über einen Gleichrichter, bestehend aus zwei Dioden 5, 6 über eine Drossel 7 und über einen Kondensator 8 eine Ausgangsspannung U₃, die gleichzeitig am Eingang einer Referenzspannungsstufe 9 anliegt. Die Referenzspannungsstufe 9 speist die Ermitterdiode eines Optokopplers 10, dessen Ausgang über einen Impulsbreitenmodulator 11 mit der Basis des Schalttransistors 1 in Verbindung steht. Die Stromversorgung des Impulsbreitenmodulators 11 und des Fototransistors des Optokopplers 10 erfolgt durch eine Hilfswicklung 12 auf dem Übertrager 3, die über eine Diode 13 und einen Kondensator 14 eine negative Spannung gegen Masse bereitstellt. Zwischen Emitter und Kollektor des Schalttransistors 1 liegt als SOAR-Glied eine Reihenschaltung bestehend aus zwei seriell geschalteten Kondensatoren 16, 17 und aus einem durch eine Diode 18 überbrückten Widerstand 19. Dieses SOAR-Glied, das bei Sperren des Schaittransistors 1 dessen Kollektorspannung verlangsamt ansteigen läßt, besitzt eine Stromauskopplung über einen Kondensator 20, der mit der Basis eines Abschalttransistors 21 in Verbindung steht. Der Ermitter des Abschalttransistors 21 ist an den negativen Pol der durch die Hilfswicklung 12 erzeugten Gleichspannung angeschlossen. Dieses negative Spannungspotential gegen Masse wird, sobald der aus dem Kollektorspannungsanstieg des Schalttransistors 1 gewonnene Basisstrom des Abschalttransistors 21 hinreichend groß ist, um diesen aufzusteuern, über einen Widerstand 22 auf die Basis des Schalttransistors 1 geschaltet, so daß dieser sicher und schnell sperrt. Eine Diode 23 parallel zur Basis-Emitter-Strecke des Abschalttransistors 21 dient zur Entladung des Kondensators 20. Femer besitzt der Übertrager 3 eine an sich hinreichend bekannte und für einen Flußwandler erforderliche Entmagnetisierungswicklung 15, deren erster Anschluß an Masse liegt und deren zweiter Anschluß über eine Diode 24 mit dem Pluspol der Eingangsspannung U_e in Verbindung steht.

Claims

Erfindungsansprüche:

1. Stromversorgungsanordnung, bei der eine vorzugsweise aus einer Netzspannung gewonnene Gleichspannung über einen Schalttransistor an einer induktiven Last anliegt, gekennzeichnet dadurch, daß der Kollektorkreis des Schalttransistors eine gleichstromfreie, vorzugsweise kapazitive, Basisstromauskopplung für einen Abschalttransistor besitzt, dessen Ausgang mit dem Eingang des Schalttransistors in Verbindung steht.
2. Stromversorgungsanordnung gemäß Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß der Kollektor des Schalttransistors über ein SOAR-Glied, vorzugsweise bestehend aus einer zwischen Emitter und Kollektor des Schalttransistors angeordneten Reihenschaltung eines Kondensators und eines durch eine Diode überbrückten Widerstandes, mit einer kapazitiven Stromauskopplung mit der Basis des Abschalttransistors in Verbindung steht.

Hierzu 1 Seite Zeichnung