-
Die Erfindung beschreibt eine Gleichspannungsversorgung zur Bereitstellung einer festen, geregelten Gleichspannung, mit einem Transformator mit einer Primärwicklung und mit einer Hilfswicklung, die mit einem Spannungswandler verbunden ist, der einen Gleichrichter und einen Linear- oder Längsregler aufweist.
-
Ein solcher Gleichspannungswandler ist allgemein bekannt und beispielhaft in der 1 gezeigt. Der Transformator weist eine Primärwicklung auf, die mit einer Wechselspannungsquelle, beispielsweise der Netzspannung, verbindbar ist. Die Hilfswicklung ist über eine Gleichrichterdiode D1 mit einem Längsregler verbunden, der aus einem Transistor Q1, einer Zenerdiode ZD1 und einem Widerstand R1 gebildet ist. Daneben sind zur Glättung und Pufferung optional noch zwei Kondensatoren C1 und C2 vorhanden. Die Ausgangsgleichspannung VCC wird dabei durch die Zenerspannung der Zenerdiode ZD1 bestimmt. Aufgrund der Spannungsabfälle an den eingesetzten Bauteilen, muss die Eingangsspannung des Spannungswandlers, das heißt die Hilfsspannung der Hilfswicklung, einige Volt über der Ausgangsspannung VCC liegen. Liegt die Eingangsspannung jedoch wesentlich höher, entstehen am Längsregler sehr hohe Verlustleistungen.
-
DE 37 36 336 A1 offenbart eine Konstantspannungsbereich-Dehnungsschaltung. Diese wandelt eine Eingangsspannung zunächst im fixen Verhältnis in zwei unterschiedliche Spannungen um. Unterschreitet die Eingangsspannung einen bestimmten Wert, so wird am Ausgang die höhere der beiden Spannungen ausgegeben. Überschreitet die Eingangsspannung einen bestimmten Wert, so wird am Ausgang der Schaltung die niedrigere der beiden Spannungen ausgegeben.
-
JP S55- 72 223 A offenbart eine Schaltung mit einem Transformator, die zwei gleichgerichtete Eingangsspannungen erzeugt und eine dieser Spannungen in Abhängigkeit einer der Eingangsspannungen ausgibt.
-
US 5 812 383 A offenbart ein Schaltnetzteil für niedrige Leistungen. Es umfasst einen Transformator, der Hilfswicklungen aufweist.
-
Solche einfachen Gleichspannungsversorgungen werden beispielsweise zum Netzbetrieb von elektrischen Geräten eingesetzt.
-
Die Netzspannung unterliegt jedoch gewissen netzabhängigen Schwankungen, so dass die Schaltung für die niedrigste mögliche Wechselspannung dimensioniert sein muss. Zudem ist die Netzspannung in verschiedenen Ländern unterschiedlich. Damit ein elektrisches Gerät weltweit betrieben werden kann, muss es für eine Eingangswechselspannung zwischen 90 VAC und 265 VAC ausgelegt sein.
-
Der Linearregler muss dabei so dimensioniert sein, dass er bei der geringsten Eingangswechselspannung bereits die gewünschte Gleichspannung erzeugt. Im angegebenen Wechselspannungsbereich kann sich die Eingangsspannung am Spannungswandler daher fast um den Faktor drei verändern. Dadurch steigt die Verlustleistung am Längsregler enorm an.
-
Aus diesem Grund werden Längsregler bei wechselnden Eingangswechselspannungen nicht eingesetzt.
-
Gleichspannungsversorgungen werden in diesen Fällen mit Schaltreglern realisiert, die jedoch wesentlich aufwändiger sind.
-
Ein wesentlicher Nachteil eines Schaltreglers ist, dass zum Betrieb eine Steuereinheit notwendig ist, die den oder die Schalter steuert und andere Steuer- und Überwachungsfunktionen übernimmt. Diese Steuereinheit benötigt eine geregelte Gleichspannung, die im Schaltregler nicht unbedingt vorhanden ist. Diese Betriebsspannung zur Eigenversorgung des Schaltreglers wird in der Regel über eine Gleichspannungsquelle mit Längsregler, wie oben beschrieben, erzeugt, die aus einer separaten Hilfswicklung gespeist wird. Die separate Hilfswicklung befindet sich normalerweise als Hilfswicklung auf dem Leistungstransformator des Schaltreglers. Daher schwankt die Ausgangsspannung der Hilfswicklung auch bei dieser Anordnung mit der Eingangswechselspannung, so dass die Verlustleistung der Eigenversorgung, wie oben beschrieben, sehr groß sein kann.
-
Aufgabe der Erfindung ist es daher eine Gleichspannungsversorgung der oben genannten Art zu schaffen, die über einen weiten Eingangswechselspannungsbereich eine geringere Verlustleistung hat und die sowohl einzeln als auch als Eigenversorgung einer Spannungsversorgung einsetzbar ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Spannungsversorgung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs gelöst.
-
Der Trick bei der Erfindung besteht nun darin, dass der Längsregler über eine Umschaltvorrichtung mit verschiedenen Hilfswicklungen verbunden werden kann. Jede Hilfswicklung hat eine unterschiedliche Wicklungsanzahl und damit eine unterschiedliche Spannung, wobei eine Hilfswicklung die Teilwicklung einer anderen Hilfswicklung sein kann. Der Wicklungssinn von Primär- und Hilfswicklungen kann unterschiedlich sein, ebenso müssen die Hilfswicklungen untereinander nicht unbedingt denselben Wicklungssinn aufweisen. Somit können die Spannungen an den Hilfswicklungen von Primär- (Eingang) und/oder Sekundärspannungen (Ausgang) abhängig sein. In Abhängigkeit der Eingangswechselspannung und den Spannungen an den Hilfswicklungen, wird durch die Umschaltvorrichtung die Hilfswicklung mit dem Längsregler verbunden, die die geringste Differenz zur gewünschten Ausgangsspannung hat. Die Funktionsweise des Längsreglers setzt an der Hilfswicklung dabei eine vom Betrag her wenigstens geringfügig höhere Spannung als die gewünschte Ausgangsspannung voraus. Dadurch wird die Verlustleistung am Längsregler auf einfache Weise reduziert.
Dabei reichen bereits zwei Hilfswicklungen aus, um die Verlustleistung in einem typischen Netzteil mit einem Eingangsspannungsbereich von 90 VAC bis 265 VAC wesentlich zu reduzieren.
Je nach gewünschter maximaler Verlustleistung können jedoch auch mehr als zwei Hilfswicklungen mit enger gestuften Wicklungszahlen verwendet werden.
-
Die Umschaltvorrichtung selbst kann ein beliebiger 1:N Schalter sein, der beispielsweise Relais, Transistoren oder andere Schaltelemente aufweist. Die Umschaltvorrichtung weist weiterhin einen Steuersignaleingang auf, an dem ein Schaltsignal zum Umschalten der Umschaltvorrichtung entgegen genommen wird. Dieses Schaltsignal kann manuell oder vorzugsweise automatisch erzeugt werden.
-
Dazu ist zweckmäßigerweise eine Überwachungseinrichtung zur Überwachung mindestens einer Bezugsgröße vorhanden, die mit dem Steuersignaleingang der Umschaltvorrichtung verbunden ist und die Umschaltung der Umschaltvorrichtung in Abhängigkeit dieser Bezugsgröße erfolgt.
-
Die Bezugsgröße kann beispielsweise die Eingangswechselspannung, die Eingangsspannung des Längsreglers eine Temperatur am Längsregler oder die Verlustleistung des Längsreglers sein. Es können auch mehrere Bezugsgrößen in beliebiger logischer Verknüpfung als Schaltsignal dienen.
-
Insbesondere zweckmäßig ist es, wenn als Bezugsgröße die Eingangswechselspannung dient und die Umschaltung der Hilfswicklungen so in Abhängigkeit der Eingangswechselspannung erfolgt, dass die Differenz aus Eingangsspannung und Ausgangsspannung am Längsregler möglichst gering ist. Dadurch ergibt sich zwangsläufig eine möglichst geringe Verlustleistung.
-
In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung weist der Transformator zwei Hilfswicklungen für die Gleichspannungsversorgung auf. Davon unabhängig kann der Transformator weitere Hilfswicklungen aufweisen, die nicht zur Umschaltung vorgesehen sind.
-
In einer Weiterbildung dieser Ausführung weist die Umschaltvorrichtung einen ersten Transistor, vorzugsweise einen pnp-Bipolartransistor auf, dessen Emitter-Kollektor-Strecke zwischen dem Gleichrichter der zweiten Hilfswicklung und dem Längsregler angeordnet ist. Weiterhin ist die Basis des ersten Schalters über einen Widerstand mit der Kollektor-Emitter-Strecke eines zweiten Transistors, vorzugsweise eines npn-Bipolartransistors, verbunden und die Basis des zweiten Schalters dient als Steuersignaleingang. Durch das Steuersignal können die Transistorschalter leitend oder sperrend geschaltet werden, wodurch entweder die erste oder zweite Hilfswicklung mit dem Längsregler verbunden wird.
-
Zusätzlich kann die Schaltung als Überwachungseinrichtung einen Transistor, vorzugsweise einen npn-Bipolartransistor, aufweisen, dessen Basis mit der Anode der Zenerdiode des Längsreglers verbunden ist und dessen Kollektor mit dem Steuersignaleingang der Umschaltvorrichtung verbunden ist. Dadurch können eine einfache Überwachung der Spannung der zweiten Hilfswicklung und eine automatische Umschaltung erfolgen.
-
Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn die zweite Hilfswicklung doppelt so viele Wicklungen aufweist, wie die erste Hilfswicklung.
-
Neben der eigenständigen Anwendung des erfindungsgemäßen Gleichspannungswandlers kann er insbesondere zur Eigenversorgung einer Spannungsversorgung, beispielsweise einem Schaltregler, eingesetzt werden.
-
Eine solche Spannungsversorgung hat einen Leistungstransformator, der eine Primärwicklung und Hilfswicklungen aufweist, einen Gleichrichter und eine Steuereinheit, die einzelne Komponenten der Spannungsversorgung steuert, beispielsweise eine Schaltregler. Zur Eigenversorgung der Steuereinheit ist eine erfindungsgemäße Gleichspannungsversorgung vorhanden, wobei die Hilfswicklungen als Hilfswicklungen auf dem Leistungstransformator angeordnet sind.
-
In einer solchen Anordnung ist es zweckmäßig, wenn die Überwachungseinrichtung in der Steuereinheit angeordnet ist, die das Steuersignal zum Umschalten der Umschaltvorrichtung von der Steuereinheit generiert.
-
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen näher erläutert.
-
Es zeigt:
- 1 eine Gleichspannungsversorgung mit einem Längsregler gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine erfindungsgemäße Gleichspannungsversorgung mit zwei Hilfswicklungen und einer Umschaltvorrichtung mit einem Steuereingang,
- 3 eine erfindungsgemäße Gleichspannungsversorgung mit zwei Hilfswicklungen und einer automatischen Umschaltvorrichtung,
- 4 eine Spannungsversorgung mit einer erfindungsgemäßen Gleichspannungsversorgung als Eigenversorgung für eine Steuereinheit und
- 5 eine alternative Ausführung der erfindungsgemäßen Gleichspannungsversorgung der 3.
-
In der 2 ist eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen Gleichspannungsversorgung 1, 101, 201, 301 mit zwei Hilfswicklungen W1 und W2 gezeigt. Die Gleichspannungsversorgung 1, 101, 201, 301 liefert eine geregelte Gleichspannung VCC an einer variablen Wechselspannungsquelle. Die Schaltung kann beispielsweise für den Netzbetrieb ausgebildet sein, wo die Eingangswechselspannung zwischen 90 VAC und 265 VAC variieren kann.
-
Der Längsregler 2 und die erste Hilfswicklung W1 entsprechen dem in 1 gezeigten Stand der Technik.
-
Zusätzlich weist der Transformator 103 eine zweite Hilfswicklung W2 auf. Die zweite Hilfswicklung W2 hat eine größere Wicklungsanzahl als die erste Hilfswicklung W1. Insbesondere ist die Wicklungsanzahl der zweiten Hilfswicklung W2 doppelt so groß wie die der ersten Hilfswicklung W1. Demnach ist die Spannung U2 der zweiten Hilfswicklung W2 höher, insbesondere doppelt so groß, wie die Spannung U1 der ersten Hilfswicklung W1.
-
Beide Hilfswicklungen W1, W2 sind jeweils mit einer Gleichrichterdiode D1, D2 verbunden, wobei W1 eine Teilwicklung von W2 sein kann.
-
Erfindungsgemäß weist die Gleichspannungsversorgung 1, 101, 201, 301 eine Umschaltvorrichtung 4 auf, die der zweiten Gleichrichterdiode D2 nachgeschaltet ist. Die Umschaltvorrichtung 4 weist einen Transistor, vorzugsweise einen pnp-Bipolartransistor Q2 auf, dessen Emitter mit der Kathode der Gleichrichterdiode D2 und dessen Kollektor mit dem Längsregler 2 verbunden sind. Die Basis ist über einen Widerstand R2 mit dem Kollektor eines weiteren npn-Bipolartransistor Q3 verbunden. Dessen Emitter liegt auf Masse und die Basis dient als Schaltsignaleingang 5 für die Umschaltvorrichtung.
-
Die zweite Hilfswicklung W2 ist so dimensioniert, dass deren Spannung U2 bei der kleinsten Eingangswechselspannung VAC ausreichend groß gegenüber der gewünschten Gleichspannung VCC ist, so dass eine Regelung auf die Ausgangsspannung VCC möglich ist. Steigt nun die Eingangswechselspannung VAC, so steigen aufgrund der festen Übersetzungsverhältnisse der Hilfswicklungen auch die beiden Spannungen U1 und U2 der beiden Hilfswicklungen an. Dadurch steigt zunächst die Verlustleistung am Längsregler.
Ist nun die Spannung U1 der ersten Hilfswicklung W1 ausreichend größer als VCC, wird über das Steuersignal der Umschalter betätigt, so dass die erste Hilfswicklung W1 mit dem Längsregler 2 verbunden ist. Im Vergleich zur nun höheren Ausgangsspannung U2 der zweiten Hilfswicklung W2 sinkt dadurch die Verlustleistung am Längsregler.
-
Die 3 zeigt eine Ausführung der Erfindung, die im Wesentlichen der 2 entspricht.
-
Der Steuersignaleingang 105 der Umschaltvorrichtung 104 ist hier mit einer Überwachungseinrichtung 6 verbunden, die eine automatische Umschaltung in Abhängigkeit der Spannung an der ersten Hilfswicklung W1 vornimmt.
-
Die Überwachungseinrichtung 6 weist einen npn-Bipolartransistor Q4 auf, dessen Basis mit der Anode der Zenerdiode ZD1 des Längsreglers 2 verbunden ist. Der Emitter liegt auf Masse und der Kollektor ist über einen Widerstand R3 mit der Spannung U2 der zweiten Hilfswicklung W2 verbunden. Zwischen dem Widerstand R3 und dem Kollektor liegt das Schaltsignal an, weshalb dieser Knoten direkt mit der Basis des Transistors Q3 der Umschaltvorrichtung 4 verbunden ist.
-
Die zweite Hilfswicklung W2 ist so dimensioniert, dass ihre Spannung U2 auch bei minimaler Eingangswechselspannung VAC ausreicht, um die Ausgangsspannung VCC zu erzeugen. Das heißt die Spannung U2 ist einige Volt höher als die Ausgangsspannung VCC. Die erste Hilfswicklung hat eine geringere Wicklungsanzahl, weshalb deren Spannung U1 geringer ist.
-
Zur Erklärung der Funktion wird zunächst angenommen, dass die Eingangswechselspannung VAC gering ist. Über R3 wird Q3 leitend und somit auch Q2. Der Längsregler 2 wird dadurch mit der zweiten Hilfswicklung W2 verbunden. Überschreitet mit steigender Eingangswechselspannung VAC die Eingangsspannung am Längsregler 2 die Nennspannung der Zenerdiode ZD1 plus der Basis-Emitter-Spannung Ube des Transistors Q4 der Überwachungseinrichtung 6, wird die Längsregelung aktiv und die Ausgangsspannung VCC steht zur Verfügung.
-
Dies hat außerdem zur Folge, dass der Strom durch ZD1 den Transistor Q4 in leitenden Zustand bringt, was wiederum den Strom durch Q3 verringert. Dadurch wird der Basisstrom durch Q2 verringert und die Kollektor-Emitter-Spannung an Q2 steigt an. Die Eingangsspannung am Längsregler 2 bleibt dadurch konstant, so dass auch die Verlustleistung konstant bleibt. Sobald die Spannung U1 der ersten Hilfswicklung W1 diese konstante Eingangsspannung überschreitet fließt durch R3 kein Strom mehr und die Transistoren Q2 und Q3 der Umschaltvorrichtung 6 sperren. Die Versorgung des Längsreglers 2 erfolgt dann durch die erste Hilfswicklung W1.
-
Die Wirkung der Erfindung soll anhand eines konkreten Beispiels mit Bezug auf die Schaltungen in 1 und 3 belegt werden.
-
Als Eingangswechselspannung dient die Netzspannung, die zwischen 90 VAC und 265 VAC variieren kann.
-
Die Gleichspannung VCC soll 15 V betragen bei 20 mA Strom. R1=8,2k, R2=62k, R3=330k, ZD1=ca.15 V, W2:W1=2:1
-
Die Hilfswicklungen sind so dimensioniert, dass die Spannungen Uin in folgenden Bereichen liegen.
| 1: | W1: 16V - 60V |
| 3: | W1: 8V - 30V |
| | W2: 16V - 60V |
-
Die Spannung Umax ist die maximale Spannung an W2. Ux ist der Potentialunterschied zwischen dem Mittelpunkt von Q2 und Q1 einerseits und Masse GND andererseits. Die Umschaltung von W2 auf W1 erfolgt, gemäß der oben beschriebenen Funktionsweise der Umschaltvorrichtung 6, sobald die Spannung Ux und die Spannung an W1 gleich der Zenerspannung ZD1 ist. Dies ist im Beispiel der Fall, sobald die Spannung an W1 größer als 15 V ist. Es ist leicht zu erkennen, dass der Schwellwert Ux unmittelbar durch die Ausgangsspannung VCC definiert ist, die der Zenerspannung entspricht. Die maximale Spannung am Längsregler beträgt daher nur 30 V, statt 60 V beim Stand der Technik.
-
Die maximalen Verlustleistungen ergeben sich dann wie folgt:
| 1 (SdT) | | 3 | U(W2)=60V | U(W2)=30V |
| P_Q1 | 900 mW | P_Q1+P_Q2 | 300 mW | 300 mW |
| P_R1 | 247 mW | P_R1 | 27 mW | 0,2 mW |
| | | P_R2 | --- mW | 15 mW |
| | | P_R3 | 11 mW | 3 mW |
| P_ZD1 | 82 mW | P_ZD1 | 27 mW | 2 mW |
| Summe | 1,23 W | Summe | 365 mW | 320 mW |
-
Wie man leicht erkennen kann, beträgt die Verlustleistung beim erfindungsgemäßen Gleichspannungswandler weniger als ein Drittel der Verlustleistung der Schaltung nach dem Stand der Technik.
-
Diese Reduzierung wird mit einem geringen zusätzlichen Schaltungsaufwand erzielt, der nur geringe Mehrkosten bedingt.
-
Aus den verschiedenen Betriebszuständen lassen sich die beiden folgenden Bedingungen ableiten, bei denen im Beispiel ein maximaler Wirkungsgrad und eine gleichmäßige Verlustverteilung zwischen den Transistoren Q1 und Q2 vorliegt.
- 1.
- 2.
-
Zusätzlich gilt im gewählten Beispiel:
-
Um die Verluste zu minimieren und optimal zu verteilen, kann es vorteilhaft sein, wenn der Schwellwert Ux, an dem die Umschaltung zwischen den beiden Wicklungen erfolgt, unabhängig von der Ausgangsspannung VCC gewählt werden kann. Dabei kann die Schaltschwelle Ux auch so gewählt werden, dass die 3. Bedingung oben nicht mehr erfüllt ist.
-
Dies ist durch die in 5 gezeigte Schaltung möglich, die im Wesentlichen der Schaltung der 3 entspricht. Hier ist jedoch die Zenerdiode ZD1 des Linearreglers 2 auf Masse gelegt, wie in 2 gezeigt. Die Basis des Transistor Q4 ist hingegen über eine weitere Zenerdiode ZD2 und einen Widerstand R5 mit dem Eingang des Linearreglers 2 der Spannung und über einen Widerstand R4 mit Masse GND verbunden. Der Schwellwert Ux, an dem die Übergabe von W2 auf W1 erfolgt, wird hier nun durch die Zenerspannung der Zenerdiode ZD2 unabhängig von der Ausgangsspannung VCC festgelegt.
-
Die Funktion entspricht ansonsten der Schaltung in 3. Sobald die Spannung an W1 der Zenerspannung ZD2 entspricht oder diese überschreitet, wird der Linearregler 2 durch das Abschalten von Q2 mit der ersten Hilfswicklung W1 verbunden, die eine geringere Spannung hat, als die Hilfswicklung W2. Die Hilfswicklung W1 kann eine Teilwicklung der Hilfswicklung W2 sein.
-
Prinzipiell ist es auch möglich, mehr als zwei Hilfswicklungen einzusetzen, so dass einen feinere Abstufung der Spannungen erfolgen kann. Dies kann insbesondere hilfreich sein, wenn die Eingangswechselspannung über einen großen Bereich schwanken kann.
-
Unabhängig von der Anzahl der Hilfswicklungen kann die Auslegung der Schaltung und der Schaltpunkte auch so erfolgen, dass die Verlustleistung bei bestimmten Betriebszuständen optimiert wird. Ein solcher Betriebszustand kann beispielsweise eine bestimmte Eingangswechselspannung sein, die über die meiste Zeit anliegt.
-
Als Beispiel sei ein elektrisches Gerät mit einer PFC angenommen. Bei 90 VAC Eingangswechselspannung ist die PFC beispielsweise ausgeschaltet, so dass die Gleichspannung etwa 127 VDC beträgt. Die Hilfswicklung weist beispielsweise eine Übersetzung von 10:1 auf, so dass die Spannung an der Hilfswicklung 12,7 V beträgt. Im Normalbetrieb ist die PFC aktiv und die Gleichspannung beträgt 450 VDC. An der Hilfswicklung entsprechend 45 V.
-
Hier können beispielsweise zwei Hilfswicklungen eingesetzt werden, die jeweils für eine dieser beiden Spannungen optimiert sind, so dass deren Ausgangsspannung jeweils knapp über der gewünschten Ausgangsspannung VCC liegen. Die Hilfswicklungen können dann einfach in Abhängigkeit des Schaltzustands der PFC umgeschaltet werden, so dass keine aufwändige Spannungsüberwachung erforderlich ist. Durch die Umschaltung zwischen den beiden Hilfswicklungen wird erreicht, dass der Linearregler in beiden Betriebszuständen optimal betrieben wird und eine minimale Verlustleistung aufweist.
-
Die erfindungsgemäße Gleichspannungsversorgung kann beispielsweise als eigenständiges Gerät, etwa als Netzteil, eingesetzt werden. Es ist jedoch auch möglich, die Gleichspannungsversorgung innerhalb eines elektrischen Geräts als Eigenversorgung für eine Teilschaltung zu verwendet.
-
In 4 ist beispielhaft ein Leistungswandler 7 mit einem Gleichrichter 8, einer Leistungsfaktorkorrektur (PFC) 9, einem Spannungswandler 10, einer Steuerung 11 und einem Leistungstransformator 12 gezeigt. Der Leistungswandler 7 ist für eine Netzspannung zwischen 90 VAC und 265 VAC ausgelegt. Die genaue Funktion und Anwendung des Leistungswandlers 7 spielt für die Erfindung keine Rolle.
-
Die Steuerung 11 des Leistungswandlers 7 benötigt eine Betriebsspannung VCC, die hier durch eine erfindungsgemäße Gleichspannungsversorgung 1' realisiert ist. Der Leistungstransformator 12 weist dazu zwei Hilfswicklungen W1 und W1' auf, die im Beispiel als eine Hilfswicklung W2 mit Mittelabgriff ausgeführt sind. Beide Hilfswicklungen sind über jeweils eine Gleichrichterdiode D1, D2 mit einer Umschaltvorrichtung 204 verbunden. Diese ist mit einem Längsregler 2 verbunden, der die Betriebsspannung VCC für die Steuerung 11 bereitstellt.
-
Bei eingeschalteter PFC 9 sind die Spannungen an W1 und W2 wesentlich höher als bei ausgeschalteter PFC 9. Ist die PFC 9 eingeschaltet, das heißt ist die Spannung an den Hilfswicklungen hoch, wird über die Umschaltvorrichtung 204 die erste Hilfswicklung W1 mit dem Längsregler 2 verbunden. Andernfalls wird auch die zweite Hilfswicklung W1' verbunden. Dabei werden beide Hilfswicklungen W1 und W1' in Reihe geschaltet und die Spannung U2 an der Hilfswicklung W2 ergibt sich demnach als Summe der Spannungen an den beiden Hilfswicklungen W1 und W1'. Mit einer getrennten Ausführung der Hilfswicklungen könnte die zweite Hilfswicklung W1' auch getrennt geschaltet werden. Durch die geeignete Wahl der Wicklungen spielt die Art der Verschaltung jedoch keine Rolle.
-
Eine Überwachungseinrichtung ist in dieser Ausführung in der Steuerung 11 integriert, wobei hier als Bezugsgröße der Schaltzustand der PFC 9 genannt ist. Daneben können auch weitere Bezugsgrößen als Schaltkriterium definiert werden.
-
Alle gezeigten Beispiele dienen nur der Veranschaulichung der Erfindung und sind in keiner Weise einschränkend.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1, 101, 201, 301
- Gleichspannungsversorgung
- 2
- Längsregler
- 3, 103
- Transformator
- 4, 104, 204, 304
- Umschaltvorrichtung
- 5, 105, 205, 305
- Schaltsignaleingang
- 6
- Überwachungseinrichtung
- 7
- Leistungswandler
- 8
- Gleichrichter
- 9
- Leistungsfaktorkorrektur
- 10
- Spannungswandler
- 11
- Steuerung
- 12
- Leistungstransformator
- VCC
- Ausgangsgleichspannung
- VAC
- Eingangswechselspannung
- Umax
- Maximale Eingangsspannung an W2
- U1, U2
- Spannungen der Hilfswicklungen
- Ux
- Spannung zwischen Q1 und Q2
- D1, D2
- Gleichrichterdioden
- W1, W1', W2
- Hilfswicklungen
- Wp
- Primärwicklung
- Ws
- Hilfswicklung
- Q1
- Transistor Längsregler
- ZD1
- Zenerdiode Längsregler
- ZD2
- Zenerdiode Umschaltvorrichtung
- R1, R2
- Widerstand Längsregler
- Q2
- Transistor Schalteinrichtung
- Q3
- Transistor Schalteinrichtung
- Q4
- Transistor Überwachungsvorrichtung
- R2, R3, R4, R5
- Widerstände
- C1, C2, C3
- Kondensatoren
- GND
- Masse
