DE1054127B

DE1054127B - Transistor-Gleichspannungswandler fuer stark wechselnde Belastung

Info

Publication number: DE1054127B
Application number: DET14814A
Authority: DE
Inventors: Adolf Schott; Wolfgang Pecher
Original assignee: Metz Transformatoren & App
Current assignee: Metz Transformatoren & App
Priority date: 1958-02-28
Filing date: 1958-02-28
Publication date: 1959-04-02

Description

DEUTSCHES

Es sind Gleichspannungswandler mit Transistoren für Verbraucher mit stark wechselnder Leistungsaufnahme und Rückkopplung zur Basis des Transistoroszillators unter Verwendung von Mitteln vorgeschlagen, welche die Rückkopplung so vergrößern, daß trotz eines relativ hohen Spannungsübersetzungsverhältnisses die Schwingungserregung des Oszillators sichergestellt ist (deutsche Auslegeschrift 1036 330).

Es ist vorgeschlagen worden, das die Rückkopplung vergrößernde Mittel statt in den Sekundärkreis in den Primärkreis des Spannungswandlers, also» in den Emitter- oder Kollektorkreis des Transistoroszillators einzufügen (deutsche Auslegeschrift 1036 331).

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, die Stromlieferung an die Belastung nach Erreichen eines gewünschten Spannungswertes zu unterbrechen bzw. die Ladung eines Kondensators dauernd oder impulsweise zu unterbrechen.

Als rückkopplungsverstärkendes Mittel wird in den beiden erstgenannten Lösungen — mit Stromrückkopplung auf die Basis des Transistoroszillato>rs — ein Stromwandler oder Hilfstransistor verwendet. Die zuletzt erwähnte elektronische Spannungsbegrenzung erfordert eine besondere Diode zum Aufbau der Abschaltespannung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die bei Spannungsrückkopplung auf die Basis des Transistoroszillators auftretende Erscheinung des Anwachsens der Rückkopplungsspannung mit zunehmender Speicherkondensatoraufladung zur Ladungsbegrenzung ausgenutzt. Eine reine Spannungsrückkopplung ist in Gleichspannungswandlern mit stark wechselnder Leistungsaufnahme ungünstig, weil dadurch z. B. am Ende der Ladezeit eines Speicherkondensators eine erhöhte Rückkopplung zustande kommt, welche dann nicht mehr erforderlich ist.

Dieses unerwünschte Anwachsen der zur Verfügung stehenden Spannung soll im vorliegenden Falle zu einer Gegenkopplung ausgenutzt werden und kann damit zu einer Ladungsbegrenzung dienen.

Die Erfindung betrifft einen Transistor-Gleichspannungswandler ■— im folgenden auch Transverter genannt — für stark wechselnde Belastung, mit einem Spannungserhöhenden Transformator und einem nachfolgenden Gleichrichter, bei dem lastabhängig, unter Verwendung eines die Rückkopplung vergrößernden Mittels, auf die Basis des Transistoroszillators rückgekoppelt wird.

Gegenstand der Erfindung ist die Ausbildung einer umgekehrt proportional mit dem Laststrom sich ändernden Gegenkopplung. Sie wird dadurch erreicht, daß mittels einer dritten Wicklung oder einer Anzapfung einer vorhandenen Wicklung des Spannungserhöhenden Transformators eine vom Laststrom ab-

Traiisistor-Gleichspannungswandler
für stark wechselnde Belastung

Anmelder:

Transformatoren- und Apparate-Fabrik
Paul Metz
Fürth (Bay.), Ritters.tr. 5

Adolf Schott, Fürth (Bay.),
und Wolf gang Pecher, Gremsdorf (Kr. Höchstadt),
sind als Erfinder genannt worden

hängige Gegenkopplungsspannung in den Basiskreis eingeführt wird, und zwar in Reihe mit der Wicklung eines Stromwandlers, die im Sekundärkreis bzw. Lastkreis des Gleichspannungswandlers oder im Primärkreis des Transistoroszillators liegt und daß die belastungsabhängige Stromrückkopplung und die Spannungsgegenkopplung derart gewählt sind, daß vom Ergo reichen einer bestimmten Spannung an der Belastung ab die Rückkopplung in einem solchen Maße vermindert wird, daß die Schwingungserzeugung begrenzt oder zeitweise bzw. dauernd unterdrückt wird.

Abb. 1 zeigt eine Ausführung des Erfmdungsgedankens in einem Gleichspannungswandler mit Stromrückkopplung aus dem Sekundär-(Last-)Kreis mit Hilfe eines kleinen Stromwandlers. Tra ist der schwingende Transistoroszillator, W1 die Primär- und W2 die Sekundärwicklung des spannungserhöhenden Transformators Ue 1, D der Gleichrichter und C1 der Speicherkondensator. Die Ladung dieses Speicherkondensators Cl stellt die stark wechselnde Belastung des Gleichspannungswandlers dar. Im Sekundärkreis des Gleichspannungswandlers ist weiter ein Stromwandler Ue2 angeordnet. Die eine Klemme der Sekundärwicklung dieses Stromwandlers führt zur Basis des Transistoroszillators Tra, die andere zur Gegenkopplungswicklung W 3 auf dem Spannungswandler Uel. Parallel zur Primärwicklung des Stromwandlers Ue 2 ist ein kleiner Kondensator C 2 geschaltet. Während des Ladevorganges koppelt der Stromwandler in bekannter Weise belastungsabhängig auf die Basis des Transistors Tra. In der Gegenkopplungswicklung W3 tritt infolge der starken Belastung des Spannungs-

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Claims

wandlers zu Beginn der Aufladung eine relativ geringe Spannung auf, die aber mit dem nach einer Exponentialkurve erfolgenden Abfall des Ladestromes rasch zunimmt und den negativen Rückkopplungsstromstößen, aus dem Stromwandler Ue2 sowie der neg'ativen Gleichvocspannung aus der Batterie B (über Begrenzungswiderstand Rl) entgegenwirkt. Die Rückkopplungsspannung wird dadurch herabgesetzt bis die Gegenkopplung die Rückkopplung in einem vorher einzustellenden Punkt überschneidet und die Schwingungserzeugung des Transistoroszillators unterbricht. Je nach der Einstellung des Parallelkondensators C 2 zur Primärwicklung des rückkoppelnden Stromwandlers Ό'el, kann dieser Überschneidungspunkt und damit die Ladespannung, bei der die Abschaltung erfolgt, eingestellt werden. In einem ausgeführten Muster beispielsweise wurde bei einem Kondensator C2 von 30 nF bereits bei einer Spannung von 50'Volt am SpeicherkondensatorCl abgeschaltet, während mit C 2 gleich IOnF eine Betriebsspannung von 480'Volt am Speicherkondensator C1 gemessen wurde. Ob die Kondensatoraufladung auf ein Maß begrenzt wird, das etwa dem laufenden Leckstromverlust eines Elektrolytkondensators Cl entspricht, oder ob eine vollkommene Unterbrechung der Schwingungserzeugung bzw. Ladung vorgenommen werden soll, hängt vom Verhältnis der Spannungen an der Sekundärwicklung des Strom wandlers Uc2 und der Gegenkopplungswicklung W 3 ab. Eine kleine Gegenkopplungs-spannung an W3 ist geeignet, die Rückkopplung nach Erreichung einer gewissen Spannung am Kondensator Cl zu begrenzen. Bei größeren Werten sowohl der rückkoppelnden als auch der gegenkoppelnden Spannung kann ein scharfer Schnitt im zeitlichen Verlauf beider Spannungen und damit eine exakte Abschaltungder Kondensatoraufladung erzielt werden. Die Wiedereinschaltung des Transistoroszillators nach vorhergegangener Abschaltung und folgendem Abfall der Betriebsspannung durch Entladung des Speicherkondensators über den Leckstrom hängt vom Vorhandensein eines negativen Ruhestromes aus der Batterie B über den Widerstand R1 ab. Soll nur einmal eingeschaltet und nach Erreichung der gewünschten Betriebsspannung am Speicherkondensator Cl dann abgeschaltet werden, so genügt bei der Einschaltung ein negativer Spannungsstoß, wie er z. B. in Abb. 3 über den nur vorübergehend geschlossenen Schalter b erfolgen kann, als Starthilfe. Während des Schwingens des Transistoroszillators ist ein negativer Ruhestrom über die Basis dann nicht erforderlich. Wie eingangs erwähnt, kann unter Beibehaltung des Gedankens der Stromrückkopplung die Einschaltung des rückkopplungsverstärkenden Mittels im Primärkreis des Gleichspannungswandlers erfolgen. Abb. 2 zeigt eine Lösung mit Einschaltung des Stromwand-Iers Ue 3 in den Kcllektorkreis des Transistoroszillators während die Sekundärseite dieses Stromwandlers wieder in Reihe mit der Gegenspannungswicklung W3 des Spannungswandlers Uel in den Basiskreis des Transistors Tra eingefügt ist. Eine dritte Ausführung mit Einschaltung des rückkoppelnden Stromwandlers Ue3 in den Emitterkreis des Transistoroszillators zeigt Abb. 3. Die Kontakte eines Anlaß- bzw. Einschalters sind mit a und b bezeichnet. Zur Inbetriebnahme wird Kontakt a ge- schlossen, während Kontakt b nur kurzzeitig beim Umlegen des Schalters einen Spannungsstoß auf die Basis des Transistors Tra gibt. Patentansprüche:

1. Transistor-Gleichspannungswandler (Transverter) für stark wechselnde Belastung, mit einem spannungserhöhenden Transformator und einem nachfolgendem Gleichrichter, bei dem lastabhängig, unter Verwendung eines die Rückkopplung vergrößernden Mittels, auf die Basis des Transistoroszillators rückgekoppelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß mittels einer dritten Wicklung (W3) oder einer Anzapfung einer vorhandenen Wicklung des spannungserhöhenden Transformators (Uel) eine vom Laststrom abhängige Gegenkopplungsspannung in den Basiskreis eingeführt wird, und zwar in Reihe mit der lastabhängigen Rückkopplungsspannung, die einer Wicklung entnommen wird, die im Sekundärkreis bzw. Lastkreis des Gleichspannungswandlers oder im Primärkreis des Transistoroszillators liegt, und daß die Rückkopplungswicklung und die Gegenkopplungswicklung derart bemessen bzw. die Schaltungen derart gewählt sind, daß die Rückkopplung vom Erreichen einer bestimmten Spannung an der Belastung ab in einem solchen Maß vermindert wird, daß die Schwingungserzeugung begrenzt oder zeitweise bzw. dauernd unterdrückt wird.

2. Transverter nach Anspruch 1, bei dem die Stromrückkopplung lastabhängig mit Hilfe eines Stromwandlers aus dem Sekundärkreis des spannungserhöhenden Transformators erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Gegenkopplungswicklung (IV 3) in Reihe mit der Sekundärwicklung des Stromwandlers {Ue2) im Basiskreis des Transistoroszillators (Tra) liegt und daß die Primärwicklung des Stromwaudlers (Ue2) mit einer relativ kleinen Kapazität (C2) überbrückt ist.

3. Transverter nach Anspruch 2 zur Aufladung eines Speicherkondensators für kurzzeitige Entladung, dadurch gekennzeichnet, daß der Überbrückungskondensator (C2) für die Primärwicklung des Stromwandlers (Ue2) so gewählt ist, insbesondere in der Größenordnung von 10 nF, daß beim Erreichen des gewünschten Ladezustandes am Speicherkondensator (C1) die Aufladung begrenzt bzw. die Nachladung zeitweise oder dauernd abgeschaltet wird.

4. Transverter nach Anspruch 1, bei dem die lastabhängige Stromrückkopplung mit Hilfe eines Stromwandlers (Ue3) aus dem Primärkreis des Transistoroszillators bzw. Gleiclispannuiigswand-Iers erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die Primärwicklung des Stromwandlers (Ue3) im Emitter- oder Kollektorkreis des Transistorcszillators (Tra) und daß die Sekundärwicklung des Stromwandlers (Ue 3) in Reihe mit der Gegenkopplungswicklung (W3) im Basiskreis des Transistoroszillato-rs liegt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Funktechnik, 1956, Nr. 4, S. 108 bis 110;
österreichische Patentschrift Nr. 149 910;
USA.-Patentschrift Nr. 2 748 274.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen