DD251217A1 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR VOLTAGE REGULATION WITH THE HELP OF SEMICONDUCTOR COMPONENTS - Google Patents

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DD251217A1 DD29014486A DD29014486A DD251217A1 DD 251217 A1 DD251217 A1 DD 251217A1 DD 29014486 A DD29014486 A DD 29014486A DD 29014486 A DD29014486 A DD 29014486A DD 251217 A1 DD251217 A1 DD 251217A1
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Roland Kohlik
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Numerik Karl Marx Veb
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Spannungsregulierung mit Hilfe von Halbleiterbauelementen und bezieht sich auf das Gebiet der Regelung elektrischer Groessen. Ziel der Erfindung ist es, mit geringem Aufwand die stoerungsfreie Funktion der Anordnung zu gewaehrleisten. Durch die Erfindung wird die technische Aufgabe geloest, eine Schaltungsanordnung zur Spannungsregulierung mit Hilfe von Halbleiterbauelementen zu schaffen, die einen aus einer Speicherdrossel, einer Freilaufdiode und einem Kondensator bestehenden Flusswandler enthaelt, und an deren Ausgang eine von Stoersignalen freie Ausgangsspannung vorhanden ist. Das Wesen der Erfindung besteht darin, dass sich zwischen der Freilaufdiode (1) und der Masseleitung (0) und parallel zu der bereits vorhandenen, aus der Speicherdrossel (4) und dem ersten Kondensator (5) aufgebauten LC-Kombination (45) ein Resonanzkreis (23) befindet. Dieser Resonanzkreis ist vorteilhafterweise als LC-Parallelresonanzkreis unter Verwendung einer Induktivitaet (3) und eines zweiten Kondensators (2) ausgebildet. Moegliche Anwendungsgebiete der in Fig. 1 am besten dargestellen Erfindung sind Stromversorgungseinheiten fuer numerische Steuerungen. Fig. 1The invention relates to a circuit arrangement for voltage regulation by means of semiconductor devices and relates to the field of electrical quantity control. The aim of the invention is to ensure the trouble-free operation of the arrangement with little effort. The invention solves the technical problem of providing a circuit arrangement for voltage regulation with the aid of semiconductor components, which contains a flux converter consisting of a storage inductor, a freewheeling diode and a capacitor, and at the output of which an output voltage free of interference signals is present. The essence of the invention is that between the freewheeling diode (1) and the ground line (0) and parallel to the already existing, from the storage inductor (4) and the first capacitor (5) built LC combination (45), a resonant circuit (23). This resonant circuit is advantageously designed as an LC parallel resonant circuit using an inductor (3) and a second capacitor (2). Possible fields of application of the invention best illustrated in FIG. 1 are power supply units for numerical control systems. Fig. 1

Description

In Fig. 1 ist der Teil der Schaltungsanordnung zur Spannungsregulierung dargestellt, der zum Beseitigen von Störungen in der erzeugten Ausgangsspannung dient. Zwischen der Potentialleitung PL liegen eine Freilaufdiode 1 und ein Resonanzkreis 23, der aus der Parallelschaltung eines ersten Kondensators 2 und einer induktivität 3 gebildet wird, in Reihe. Im Anschluß daran enthält die Schaltung ein Siebglied, das als LC-Kombination 45 ausgeführt ist. Dazu befinden sich in der Potentialleitung PL die Speicherdrossel 4 und zwischen der Potentialleitung PL und der Masseleitung (0) ein zweiter Kondensator (5). Fig. 2 enthält eine Darstellung der Verläufe der erzeugten Ausgangsspannung ohne (a) und unter (b) Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung, wobei das Beseitigen von Eigenschwingungen in der Schaltungsanordnung zur Spannungsregulierung deutlich zu erkennen istIn Fig. 1, the part of the voltage regulation circuit is shown which serves to eliminate disturbances in the generated output voltage. Between the potential line PL are a freewheeling diode 1 and a resonant circuit 23, which is formed from the parallel connection of a first capacitor 2 and an inductance 3, in series. Subsequently, the circuit includes a sieve member, which is designed as an LC combination 45. For this purpose, the storage inductor 4 is located in the potential line PL and a second capacitor (5) is located between the potential line PL and the ground line (0). Fig. 2 contains a representation of the curves of the generated output voltage without (a) and under (b) application of the solution according to the invention, wherein the elimination of natural oscillations in the circuit arrangement for voltage regulation is clearly visible

Die erfindungsgemäße Lösung arbeitet auf folgende Weise. The solution according to the invention operates in the following way.

Entsprechend der bekannten Fluß-Wandler-Anordnungen sind in der erfindungsgemäßen Lösung die Freilaufdiode 1, die Speicherdrossel 4 und der erste Kondensator 5 eingesetzt. Weiterhin wirken die Induktivität 3 und die Kapazität 2 als ein LC-Parallel-Resonanzkreis 23 zur Sperrung der Eigenresonanz der Schaltungsanordnung zur Spannungsregulierung mit Hilfe von Halbleiterelementen. Bei Abschaltung des nicht dargestellten Wandlertransistors entsteht bei dieser Anordnung eine Spannungsspitze in der Freilaufdiode 1, die das System Wandlertransistor-Speicherdrossel 4 — Ausgangskapazität 5 und Freilaufdiode 1 zu Schwingungen anregt. Durch Untersuchungen kann man feststellen daß es sich, wie aus Fig. 2 a ersichtlich, im wesentlichen um gedämpfte, harmonische Schwingungen handelt.According to the known flux converter arrangements, the free-wheeling diode 1, the storage choke 4 and the first capacitor 5 are used in the solution according to the invention. Furthermore, the inductance 3 and the capacitance 2 act as an LC parallel resonance circuit 23 for blocking the self-resonance of the voltage regulation circuit arrangement with the aid of semiconductor elements. When switching off the converter transistor, not shown, arises in this arrangement, a voltage spike in the freewheeling diode 1, which excites the system converter transistor storage inductor 4 - output capacitance 5 and freewheeling diode 1 to vibrations. It can be ascertained by examinations that, as shown in FIG. 2 a, it is essentially a matter of damped, harmonic oscillations.

Nach dem Einschwingprozeß ist die Frequenz konstant und gleich der Resonanzfrequenz des Systems Wandlertransistor-Speicherdrossel 4— Ausgangskapazität 5 und Freiiaufdiode 1. Der verwendete LC-Kreis 23 unterdrückt die nach dem Einschwingen entstehenden Resonanzschwingungen und reduziert damit die ohne Verwendung des LC-Kreises 23 vorhandene Energie der Störimpulse um 80-90%. Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß der Schwingsvorgang ohne LC-Kreis 23 etwa 15 bis 30 Perioden und mit LC-Kreis 23 weniger als 5 Perioden enthält. Auf diese Verringerung der Periodenzahl beruht deshalb die Leistungsreduzierung der Störimpulse. Damit wird durch die erfindungsgemäße Schaltung eine Ausgangsspannung erzeugt, die frei von allen störenden Signalen gehalten wird.After the transient process, the frequency is constant and equal to the resonant frequency of the system converter transistor storage choke 4- output capacitance 5 and Freiiaufdiode 1. The used LC circuit 23 suppresses the resonant vibrations arising after settling and thus reduces the existing without the use of the LC circuit 23 energy the glitches by 80-90%. From Fig. 2 it can be seen that the oscillatory process without LC circuit 23 contains about 15 to 30 periods and with LC circuit 23 less than 5 periods. The power reduction of the interference pulses is therefore based on this reduction of the period number. Thus, an output voltage is generated by the circuit according to the invention, which is kept free of all interfering signals.

Claims (2)

Schaltungsanordnung zur Spannungsregulierung mit Halbleiterbauelementen, die eine aus einer Speicherdrossel, einer Freilaufdiode und einem ersten Kondensator bestehenden Flußwandler enthält, gekennzeichnet dadurch, daß sich zwischen der Freilaufdiode (1) und der Masseleitung (0) und parallel zu der aus der Speicherdrossel (4) und dem ersten Kondensator (5) aufgebauten LC-Kombination (45) ein aus der Parallelschaltung eines zweiten Kondensators (2) und einer Induktivität (3) bestehender Resonanzkreis (23) befindet.Circuit arrangement for voltage regulation with semiconductor components, comprising a flux converter consisting of a storage inductor, a freewheeling diode and a first capacitor, characterized in that between the freewheeling diode (1) and the ground line (0) and parallel to the from the storage inductor (4) and the first capacitor (5) constructed LC combination (45) from a parallel circuit of a second capacitor (2) and an inductance (3) existing resonant circuit (23) is located. Hierzu 1 Seite ZeichnungenFor this 1 page drawings Anwendungsgebiet der ErfindungField of application of the invention Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Regelung elektrischer Größen und ihre Anwendung ist in Stromversorgungseinheiten für elektronische numerische Steuerungen möglich und zweckmäßig.The invention relates to the field of control of electrical quantities and their application is possible and expedient in power supply units for electronic numerical control. Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions Bei Schaltungsanordnungen zur Spannungsregulierung ist es notwendig, eine bestimmte Ausgangsspannung in Abhängigkeit von einer Eingangsspannung nicht nur in der geforderten Größe, sondern auch frei von Störungen aller Art bereitzustellen. Dazu ist aus der DE-OS 2220176; H 02 P13/22 ein Transistorschaltregler bekannt, der durch eine Eingangsspannungsquelle, ein induktives Lastschaltelement und weiter durch eine Schalteinrichtung gekennzeichnet ist, die in Reihe geschaltet sind. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß fast die gesamte Eingangsspannung an dem induktiven Lastschaltungselement anliegt und dadurch in den Transistoren nur eine geringe Leistung verbraucht wird. Die Vorspannungsquelle betreibt den Schalttransistor beim Abschalten in seinem geöffneten Emitterzustand, wenn der Steuertransistor gesperrt wird. Dadurch wird der Steuertransistor von den an dem induktiven Lastschaltungselement auftretenden Spannungsgrößen getrennt, so daß der Schalttransistor nach seiner Kollektor-Basis-Durchbruchspannungscharakteristik ausgewählt werden kann. Ein Spannungsregler gemäß der DE-OS 22 20176 weist einen Leistungstransformator mit einer Primär- und Sekundärwicklung auf, wobei die Primärwicklung als Teil einer aus der Versorgungsspannung und dem Schaltelement bestehenden Reihentreiberschaltung arbeitet. Die Primärwicklung bildet aus der ihr aufgeprägten Wechselspannung den zeitlichen Mittelwert, so daß die Spannungs-Zeitdauer-Flächen oberhalb und unterhalb einer Bezugsachse gleich sind. Bei einer entsprechenden Polarität der Primär- und Sekundärwicklungen, erscheint an der Sekundärwicklung ein pulsierendes Signal mit einem Stromfluß in zur Richtung des Stromflusses in der Primärwicklung entgegengesetzten Richtung. Eine als Einweggleichrichter wirkende Diode wird durch Stromimpulse in der Sekundärwicklung leitend und liefert Energie in einer aus einer Spule und einem Kondensator gebildeten Glättungsschaltung. Eine Freilaufdiode bildet zwischen den genannten Leistungsimpulsen einen Pfad für den Strom durch die Spule, und ein Widerstand als Teil der Belastungsschaltung stellt sicher, daß auch im unbelasteten Zustand immer eine Belastung vorhanden ist. Eine erste Serienschaltung aus einem Kondensator und einem Widerstand bzw. eine weitere aus einem Widerstand und einem Kondensator, denen je eine Diode parallelgeschaltet ist, dient zur Unterdrückung von hochfrequenten Rauschen an den Dioden. Der Nachteil dieser bekannten Schaltungsanordnung ist das Fehlen von wirksamen Maßnahmen gegen sich aus dem Aufbau der Anordnung selbst ergebenden Störungen, die trotz der vorhandenen Siebmittel nicht beseitigt werden.In circuit arrangements for voltage regulation, it is necessary to provide a certain output voltage in response to an input voltage not only in the required size, but also free of interference of all kinds. For this purpose, from DE-OS 2220176; H 02 P13 / 22 a transistor switching regulator is known, which is characterized by an input voltage source, an inductive load switching element and further by a switching device, which are connected in series. With this arrangement it is achieved that almost the entire input voltage is applied to the inductive load circuit element and thereby only a small power is consumed in the transistors. The bias source operates the switching transistor in its off emitter state when turned off when the control transistor is disabled. Thereby, the control transistor is separated from the voltage magnitudes occurring at the inductive load circuit element, so that the switching transistor can be selected for its collector-base breakdown voltage characteristic. A voltage regulator according to DE-OS 22 20176 has a power transformer with a primary and secondary winding, wherein the primary winding operates as part of a consisting of the supply voltage and the switching element row driver circuit. The primary winding forms from the impressed AC voltage the time average, so that the voltage-time duration surfaces above and below a reference axis are the same. With a corresponding polarity of the primary and secondary windings, appears on the secondary winding a pulsating signal with a current flow in the direction opposite to the current flow in the primary winding opposite direction. A diode acting as a half-wave rectifier becomes conductive by current pulses in the secondary winding and supplies energy in a smoothing circuit formed by a coil and a capacitor. A flywheel diode forms a path for the current through the coil between said power pulses, and a resistor as part of the load circuit ensures that there is always a load even when unloaded. A first series circuit of a capacitor and a resistor or another of a resistor and a capacitor, each of which has a diode connected in parallel, serves to suppress high-frequency noise at the diodes. The disadvantage of this known circuit arrangement is the lack of effective measures against itself from the structure of the arrangement resulting interference, which are not eliminated despite the existing Siebmittel. Ziel der ErfindungObject of the invention Es ist das Ziel der Erfindung, mit geringem Aufwand die störungsfreie Funktion einer Schaltungsanordnung zur Spannungsregulierung mit Hilfe von Halbleiterbauelementen zu gewährleisten.It is the object of the invention to ensure, with little effort, the trouble-free functioning of a circuit arrangement for voltage regulation with the aid of semiconductor components. Darlegung des Wesens der ErfindungExplanation of the essence of the invention Durch die Erfindung wird die technische Aufgabe gelöst, eine Schaltungsanordnung zur Spannungsregulierung mit Hilfe von Halbleiterbauelementen zu schaffen, die einen aus einer Speicherdrossel, einer Freilaufdiode und einem Kondensator bestehenden Flußwandler enthält, und an deren Ausgang eine von Störsignalen freie Ausgangsspannung vorhanden ist. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß sich zwischen der Freilaufdiode und der Masseleitung und parallel zu der bereits vorhandenen, aus der Speicherdrossel und dem ersten Kondensator aufgebauten LC-Kombination ein Resonanzkreis sich befindet. Dieser Resonanzkreis ist vorteilhafterweise als LC-Parallelresonanzkreis unter Verwendung einer Induktivität und eines zweiten Kondensators ausgebildet.By the invention, the technical problem is solved to provide a circuit arrangement for voltage regulation by means of semiconductor devices, which contains a consisting of a storage inductor, a freewheeling diode and a capacitor flux converter, and at the output of a noise-free output voltage is present. The essence of the invention is that between the freewheeling diode and the ground line and parallel to the already existing, constructed from the storage inductor and the first capacitor LC combination, a resonant circuit is located. This resonant circuit is advantageously designed as an LC parallel resonant circuit using an inductor and a second capacitor. Ausführungsbeispielembodiment Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigenThe invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. In the accompanying drawing show Fig. 1: einen Teil der Schaltungsanordnung zur Spannungsregulierung,1 shows a part of the voltage regulation circuit, Fig.FIG. 2: die Darstellung der Ausgangsspannungsverläufe ohne (a) und mit (b) Resonanzkreis.2: the representation of the output voltage curves without (a) and with (b) the resonant circuit.
DD29014486A 1986-05-12 1986-05-12 CIRCUIT ARRANGEMENT FOR VOLTAGE REGULATION WITH THE HELP OF SEMICONDUCTOR COMPONENTS DD251217A1 (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5783069A (en) * 1995-03-09 1998-07-21 Mass Transfer International Ltd. Packing elements

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5783069A (en) * 1995-03-09 1998-07-21 Mass Transfer International Ltd. Packing elements

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