DE1123749B - Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung mit einem Schalttransistor und einer Drosselspule - Google Patents

Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung mit einem Schalttransistor und einer Drosselspule

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DE1123749B DES67854A DES0067854A DE1123749B DE 1123749 B DE1123749 B DE 1123749B DE S67854 A DES67854 A DE S67854A DE S0067854 A DES0067854 A DE S0067854A DE 1123749 B DE1123749 B DE 1123749B
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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Description

  • Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung mit einem Schalttransistor und einer Drosselspule Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung, die aus einer Gleichstromquelle derart abgeleitet ist, daß die in ihrem Spannungswert schwankende Eingangsgleichspannung stets größer ist als die konstant gehaltene Gleichspannung und daß der aus der Gleichstromquelle entnommene mittlere Gleichstrom über den Lastwiderstand fließt, aber kleiner ist als der gesamte mittlere Gleichstrom über den Lastwiderstand; und bei der in einem Längszweig eine als Energiespeicher verwendete Drossel vorgesehen ist, die eingangsseitig durch einen elektronisch gesteuerten Umschalter, bestehend aus einem Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke im Längszweig liegt, und einer Diode im Querzweig, periodisch zwischen den beiden Eingangsklemmen hin- und hergeschaltet wird, und bei der am ausgangsseitigen Anschluß der Drossel ein im Querzweig liegender Glättungskondensator angeordnet ist.
  • Eine bekannte Anordnung dieser Art ist in der Fig. 1 b, das Prinzipschaltbild dazu in der Fig. 1 a dargestellt.
  • Fig. 1 a zeigt einen Vierpol, an dessen Eingangsklemmen 1 und 2 die Spannung U, einer Gleichspannungsquelle angelegt ist. Der Gleichstrom-Mittelwert des der Quelle entnommenen Stromes sei I,. An den Ausgangsklemmen 3 und 4 erscheint die Spannung U2, die im nicht dargestellten Lastwiderstand U2/I2 den Strom I2 erzeugt. Der Gleichstrom 12 fließt. über die Drossel Dr,, deren Windungszahl n, sei und deren eingangsseitiger Anschluß a mit Hilfe des durch eine nicht dargestellte Zusatzeinrichtung betätigten Umschalters S, periodisch und hinreichend schnell zwischen der Klemme 1 und den miteinander verbundenen Klemmen 2 und 4 hin- und hergeschaltet wird. Verbindet der Schalter den Anschluß a mit Klemme 1, so nimmt die Drossel die Spannungsdifferenz U,-U2 auf. Durch die Bemessung der Drossel sei gewährleistet, daß der hiervon auf den Verlust am Wicklungswiderstand entfallende Anteil stets klein im Vergleich zur Induktionsspannung bleibt. Es fließt dann ein stetig steigender Strom durch die Drossel, der der Stromquelle entnommen wird. Im Magnetfeld der Drossel wird hierbei ein Energiebetrag gespeichert, der gleich dem halben Produkt aus der Induktivität der Drossel und dem Quadrat des höchsten bis zur Umschaltung erreichten Stromes ist. Wird nun Anschluß a der Drossel plötzlich auf Klemmen 2/4 umgeschaltet, so fließt der Strom in der Drossel in gleicher Richtung wie vorher, jedoch mit abnehmender Intensität weiter, bis entweder der Energievorrat erschöpft ist oder vorher erneut umgeschaltet wird. Während dieser Zeit wird der Stromquelle kein Strom entnommen; der Stromkreis der Drossel ist über den Lastwiderstand geschlossen, dem die gespeicherte Energie zugeführt wird.
  • Der Strom durch die Drossel ist also ein pulsierender Gleichstrom, dessen Mittelwert l2 über den Lastwiderstand fließt und insgesamt größer ist als sein ansteigender Teil, dessen Mittelwert I, der Quelle entnommen wird. DerWechselstromanteil despulsierenden Drosselstromes wird durch den Kondensator C, am ausgangsseitigen Anschluß b der Drossel kurzgeschlossen, so daß U2 während einer Periode als hinreichend konstant anzusehen ist. Die Induktionsspannung der Drossel, die während der Ladephase (a liegt an Klemme 1) als Spannungsabfall gepolt war, wechselt bei Umschaltung von a auf Klemmen 2/4 plötzlich die Richtung und wird im neuen Stromkreis zur EMK, d. h. wegen der Gegenspannung an C, praktisch gleich U2. Die geschilderte Energie-Umschleusung, d. h. das verlustarme Herabheben von Energie aus einer höheren Gleichspannung auf eine niedrigere, geht allerdings nur dann in befriedigender Weise vor sich, wenn die Umschaltung des Drosselanschlusses a von Klemme 1 auf die Klemmen 2/4 in verschwindend kurzer Zeit und ohne Funkenbildung erfolgt, eine Bedingung, die mit mechanischen Kontakten kaum erfüllbar ist.
  • Bei der Anordnung nach Fig. 1 b ist diese Schwierigkeit dadurch beseitigt, daß ein Transistor Ts, und eine Diode D1 miteinander einen Umschalter bilden, der durch an die Klemmen 5 und 6 angelegte Signale elektronisch steuerbar ist. Mit Ausnahme dieser .Änderung sind Fig. 1 a und 1 b identisch. Die Verbindung des Punktes a mit Klemme 1 wird bei der Anordnung nach Fig. 1 b dadurch erreicht, daß ein nicht dargestellter Taktgeber, der an die Klemmen 5 und 6 angeschlossen ist, einen Steuerstrom !B, vom Emitter zur Basis des Transistors Ts, hervorruft, der so lange andauert und mindestens so groß ist, daß der dann über die Emitter-Kollektor-Strecke fließende Drosselstrom bis zum gewünschten Höchstwert- ansteigen kann, ohne daß dabei der Spannungsabfall ucEl am Transistor den diesem eigenen stromabhängigen und meist sehr kleinen Sättigungswert übersteigt. Während dieser Zeit, der Durchlaßzeit z, des Transistors, ist die Diode D, gesperrt; die an ihr liegende Sperrspannung ist gleich U,-ucEl. Unterbricht nun der Taktgeber den Steuerstrom, so wird für den Drosselstrom der Entladestromkreis dadurch geschlossen, daß die nun zwangläufig die Richtung wechselnde Induktionsspannung der Drossel die Diode D, in Durchlaßrichtung polt, wobei diese Spannung nur um die Durchlaßspannung up, der Diode und den Spannungsabfall am Wicklungswiderstand größer sein muß als U2. Der Schalttransistor muß während dieser Durchlaßzeit der Diode die Spannung U,+uD, noch sicher sperren können. Soll nun die Ausgangsspannung U2 auf einen von Schwankungen in U, und 12 nahezu unabhängigen, vorgegebenen Wert geregelt werden, so muß der Taktgeber durch die kleinen noch zugelassenen Änderungen der Ausgangsspannung so beeinflußt werden, daß die Stromimpulse in der Speicherdrossel Dr, dem Glättungskondensator C,, in jeder Periode genau die gleiche Ladung zuführen, die ihm der jeweils angeschlossene Lastwiderstand bei der gewünschten Spannung U2 während der Periodendauer T entnimmt.
  • Bei einer bisher bekanntgewordenen Anordnung dieserArt,bei der von dem vorstehend beschriebenen Energieumschleusungsprinzip Gebrauch gemacht wurde, wird nun der Strom - und damit der magnetische Fluß - in der Drossel nur in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung gesteuert, d. h. ohne Rücksichtnahme auf den jeweiligen Energieinhalt der Drossel im Augenblick des Umschaltens. Hierdurch wird im Normalfall die Periodendauer T verschieden von der Summe der Durchlaßzeit z, des Transistors und der Zeit a2, die als die Dauer der vollständigen Entladung der in der Drossel gespeicherten Energie über die Diode definiert sei. Im Normalfall liegt also entweder zwischen zwei aufeinanderfolgenden Stromimpulsen eine mehr oder weniger breite Lücke, d. h. T> (z,+-r@, was hinsichtlich des Wirkungsgrades nicht günstig ist, oder es ist T < (-cl. +v2), d. h., der Transistor wird bereits wieder in Durchlaßrichtung geschaltet, wenn noch Energie in der Drossel gespeichert ist. Der Transistor muß dann sofort den Drosselstrom übernehmen. Umschaltverluste entstehen in diesem Falle nicht nur beim Ausschalten, sondern auch beim Einschalten des Transistors. Um diese Verluste hinreichend klein zu halten, muß der Taktgeber also zwei steile Schaltflanken liefern können, was einen relativ hohen Aufwand bedingt.
  • Die Umschaltverluste beim Ausschalten des Transistors, also beim Übergang vom Durchlaß- in den Sperrzustand, sind in hohem Maße davon abhängig, ob die während der Durchlaßzeit im Transistor gespeicherte Ladung (»hole storage effect<c) zum Kollektor abfließen muß, wobei wegen der hohen Kollektorspannung beträchtliche Verluste entstehen, oder ob es gelingt, diese Ladung größtenteils zum Emitter zurückzutreiben. Hierfür genügt bereits eine Spannung von wenigen Volt, die in Sperrichtung an die Basis-Emitter-Strecke gelegt wird. Diese Spannung muß jedoch sehr schnell angelegt werden und der Innenwiderstand ihrer Quelle wenigstens kurzzeitig sehr klein sein, damit die gespeicherte Ladung möglichst schnell, d. h. mit hoher Stromstärke, zum Emitter zurückfließen kann. Erst wenn der Transistor bereits wieder hochohmig geworden ist, genügt auch eine kleinere Sperrspannung, um den Transistor weiterhin gesperrt zu halten. Der Innenwiderstand ihrer Quelle darf dann entsprechend höher sein, da sie dann nur noch den meist sehr kleinen in die Basis hineinfließenden Sperrstrom des Transistors zu liefern hat. Nur durch eine Sperreinrichtung, die einen sehr schnellen Ladungsträgerrückfluß ermöglicht, gelingt es überdies, die Spannungsfestigkeit eines gegebenen Transistors voll auszunutzen, denn sonst führt der höhere Verlustenergieimpuls im Augenblick des Umschaltens zu örtlicher thermischer Instabilität im Kristall, was den Spannungsdurchbruch bei wesentlich kleinerer Spannung zur Folge hat, als wenn dieser Energieimpuls klein bleibt. Da der während der Umschaltung anfallende Teil der Gesamtverluste im Transistor praktisch proportional mit der Betriebsfrequenz ansteigt, solange Ströme und Spannungen unverändert bleiben, verbietet eine unzulängliche Sperrung des Transistors die Verwendung höherer Frequenzen. Soll die Ausgangsspannung nur ein° geringe Welligkeit aufweisen, so führt dies zu einem höheren Aufwand an Siebmitteln.
  • Die bekannte Anordnung nach Fig. l b läßt nun eine im beschriebenen Sinne ausreichende Sperrung des Schalttransistors vermissen. Ein weiterer Mangel dieser bekannten Anordnung ist dadurch gegeben, daß zwischen der Steuerstrecke des Transistors und dem Taktgeber bzw. der Ausgangsspannung eine galvanische Trennung, z. B. mittels eines Übertagers, nowendig ist.
  • Die Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung wird gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß der im Längszweig liegende Schalttransistor über seine Basis-Emitter-Strecke abhängig von in einer zweiten Wicklung der Drossel durch deren Flußänderungen erzeugten Spannungen periodisch in : Durchlaß- bzw. Sperrichtung geschaltet wird und daf der den Kollektorstrom begrenzende Basisstrom des Schalttransistors während dessen Durchlaßzeit in einen größeren, durch die Emitter-Kollektor-Strecke, und in einen kleineren, durch die Emitter-Basis-Strecke eines Steuertransistors geleiteten Teilstrom aufgespalten ist, wobei dem kleineren Teilstrom in einem Widerstand über einen Stelltransistor ein Zusatzstrom superponiert wird, der von der konstant zu haltenden Ausgangsspannung durch Vergleich derselben mit einem Spannungsnormal, insbesondere einer Zenerdiode, abgeleitet ist; und daß der Basis-Emitter-Stromkreis des Schalttransistors über eine während dessen Sperrzeit durchlässige Diode geschlossen ist.
  • Eine derartige Anordnung arbeitet mit gegenseitiger Beeinflussung zwischen Speicherdrossel und Schalttransistor. Dadurch kann die Umschaltung zwischen Durchlaßrichtung und Sperrichtung des Schalttransistors derart beschleunigt werden, daß die Umschaltverluste im Schalttransistor gegenüber derjenigen bei der bekannten Anordnung erheblich verringert werden. Diese Art der Umschaltung in Verbindung mit der speziellen Art der Regelung hat ferner zur Folge, daß die Umschaltfrequenz mit zunehmendem Laststrom kleiner wird, und umgekehrt. Dadurch ergibt sich der weitere Vorteil, daß die Eisenverluste in der Speicherdrossel verringert werden, da eine Erhöhung der Frequenz infolge Verringerung des Laststromes mit einer Verringerung der Induktion verbunden ist. Diese Senkung der Verluste und ihre günstige Verteilung über den gesamten Regelbereich ermöglichen es, außerdem relativ kleine Transistoren und Speicherdrosseln zu verwenden.
  • In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann parallel zur Emitter-Basis-Strecke des Steuertransistors ein Widerstand geschaltet werden, der so bemessen ist, daß der Steuertransistor während der Sperrzeit des Schalttransistors invers arbeitet und dadurch die Aufgabe der den Basis-Emitter-Stromkreis des Schalttransistors während dessen Sperrzeit schließenden Diode übernimmt und diese ersetzt. Ferner ist es zweckmäßig, zur Begrenzung des Basis-Stromes des Schalttransistors den Basisstrom des Steuertransistors zu begrenzen. Zu diesem Zweck kann ein vorzugsweise einstellbarer Widerstand in Reihe zur Emitter-Basis-Strecke des Steuertransistors und parallel zu dieser Reihenschaltung ein Bauteil mit Spannungsbegrenzungscharakteristik, z. B. eine Zenerdiode, geschaltet werden. Schließlich kann auch der Steuertransistor durch eine Kaskadenschaltung aus zwei oder mehreren einzelnen Transistoren ersetzt werden.
  • Die Erfindung wird an Hand der in den Fig. 2 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Bauteile Tsl, Dl, Dr, und Cl der Anordnung nach Fig.2 haben die gleiche Aufgabe wie bei der bekannten Anordnung nach Fig. 1 b; die neu hinzugekommenen Teile bilden die Schalt- und Regeleinrichtung für den Schalttransistor Ts,.
  • Die Speicherdrossel Dr, ist hierbei mit einer Rückkopplungswicklung II versehen, deren Windungszahl n,+$2 sei. Zum besseren Verständnis der Zusammenhänge ist in Fig. 2 an der Wicklung II eine Anzapfung bei der Windungszahl n, (vom Anschluß c an gerechnet) angedeutet, die in einer praktischen Schaltung nicht herausgeführt werden muß. Denkt man sich die Wicklungen widerstands- und streuungsfrei, so wäre - unter Weglassung der übrigen Zusatzteile der Fig. 2 - zwischen dieser Anzapfung einerseits und Anschluß b der Wicklung I andererseits die Steuerung des Schalttransistors Tsl mit den gleichen Signalen möglich wie an den Klemmen 5 und 6 der Fig. 1 b. Die derart verlagerten Steuerklemmen 5'und6' sind in Fig. 2 angedeutet.
  • Die Signalspannungen für den Schalttransistor Ts, entstehen nun durch Induktion in der »Überschuß-Windungszahl« n2 der Wicklung Il. Während der Durchlaßzeit -cl des Schalttransistors ist Anschluß d positiv gegenüber Anschluß b der Drossel. Der Basisstrom von Ts, wird in dem Steuertransistor Ts2 in einen größeren Teil, der über die Emitter-Kollektor-Strecke fließt, und einen wesentlich kleineren Teil 1B2, der durch die Emitter-Basis-Strecke und den Widerstand R, geleitet wird, aufgespalten. Diesem Teilstrom I$2 wird im Widerstand R, ein weiterer Strom ic3 superponiert, der vom Kollektor des Stelltransistors Ts, kommt und von der Ausgangsspannung U2, nachdem diese die Zenerspannung der Zenerdiode ZDl überschritten hat, derart abhängig ist, daß eine geringfügige Erhöhung von U2 ;eine verhältnismäßig starke Zunahme von ica zur Folge hat, und umgekehrt.
  • Während der Sperrzeit des Schalttransistors, die hier stets identisch ist mit T2, der Dauer der vollständigen Entladung der in der Drossel gespeicherten Energie, schließt sich der Emitter-Basis-Stromkreis von Ts, über die Diode D2, die während der Durehlaßzeit z1 von Ts, gesperrt war. Der überwiegende Teil der in n2 induzierten Spannung bleibt als Sperrspannung zwischen Basis und Emitter von Ts, stehen, treibt die gespeicherten Ladungsträger zum Emitter zurück und hält den Transistor so lange gesperrt, bis die in der Drossel gespeicherte Energie sich vollständig über D, entladen hat. Der Kollektorstrom des Schalttransistors ist sehr klein, solange die Sperrspannung zwischen Basis und Emitter anliegt, erhöht sich jedoch sofort nach deren Verschwinden wieder, so daß der Schalttransistor infolge der festen Rückkopplung unmittelbar nach Beendigung der Entladephase wieder in den Durchlaßzustand geschaltet wird. Hieraus folgt, daß die in der Wicklung I fließenden Stromimpulse praktisch lückenlos aufeinanderfolgen, d. h. stets T = TI +C2 'St-Wenn man zwecks Vereinfachung der Darstellung annimmt, daß die ganze Schaltung verlustfrei arbeitet, d. h. insbesondere die Spannungsabfälle am Widerstand der Wicklung I und an Ts, bzw. Dl im jeweils leitenden Zustand vernachlässigbar klein sind im Vergleich zu U, --- U2 und U2, die wenigstens während einer Periode beide konstant seien, so folgt, daß' in der Wicklung I während -c, die Induktionsspannung U,- U2 als Spannungsabfall und während T2 die Spannung U2 als EMK auftreten muß. Ist ferner auch die Induktivität der Wicklung I konstant, so rnuß der Drosselstrom während a, linear bis zu einem Maximum ansteigen und während -c2 ebenfalls linear wieder bis auf Null abfallen. Da nun diese dreieckförmigen Stromimpulse, wie gezeigt wurde, lückenlos aufeinanderfolgen, so ist ihr Mittelwert I2 gleich der Hälfte des Spitzenwertes; der bis zum Ausschalten des Transistors erreicht wurde. Die Regelung muß also stets den Spitzenwert des Stromes durch Ts, auf einen durch den Laststrom 12 gegebenen festen Wert begrenzen, der unter den angenommenen, idealisierten Bedingungen immer doppelt so hoch ist wie 12. Die Änderungsgeschwindigkeiten des Drosselstromes hingegen passen sich selbsttätig den jeweiligen Spannungsbedingungen an, ohne daß es hierfür noch eines besonderen Regelvorganges bedürfte.
  • Aus diesen Zusammenhängen erklärt sich die mit dieser Schaltung gewonnene Abhängigkeit der Umschaltfrequenz vom Laststrom und der Eingangsspannung; mit abnehmendem Strom 1, und/oder zunehmender Spannung U, steigt die Umschaltfrequenz an, und umgekehrt. Der Kollektor-Spitzenstrom in Tsl wird nun dadurch begrenzt, daß am Ende der Durchlaßzeit von Ts, der durch die Regelung eingestellte Basisstrom !B, keinen weiteren Anstieg des Kollektorstromes bei dem vorausgesetzten sehr kleinen Spannungsabfall zwischen Emitter und Kollektor von Ts, mehr zuläßt. Einerseits ist also eine ausreichende Anstiegsgeschwindigkeit des Kollektorstromes Voraussetzung für das Vorhandensein der Induktionsspannungen, die den Schalttransistor in Durchlaßrichtung halten, andererseits kann ein weiterer Stromanstieg jetzt nur durch eine Erhöhung der Emitter-Kollektor-Spannung uc_P, erreicht werden, was auf Kosten der Induktionsspannungen geht. Dadurch wird der Zustand instabil, und der Strom im Schalttransistor wird durch die gegenseitige Beeinflussung zwischen diesem und der Drossel sehr schnell unterbrochen. Die Einstellung des in der Rückkopplungsmasche fließenden Basisstromes von Ts, auf den notwendigen Wert erfolgt nun in der Weise, daß der von der Ausgangsspannung abhängig gemachte Stellstrom ic, den Steuerstrom der Rückkopplungsmasche !B2 mehr oder weniger »verdrängt«, da das Produkt aus der Summe dieser beiden Ströme und dem Widerstandswert R, die Spannungsbedingung der Masche, in der R, liegt, erfüllen muß. An Stelle der in Fig. 2 gezeigten Möglichkeit, für den Widerstand R, den Stromkreis zu schließen, nämlich seinen negativen Anschluß mit dem Kollektor des Schalttransistors, d. h. dem negativsten Punkt der ganzen Schaltung zu verbinden, kann dieser Anschluß z. B. auch mit dem Kollektor des Steuertransistors verbunden werden. Bei Verwendung von npn-Transistoren an Stelle der in den Fig. 2 bis 7 gezeigten pnp-Transistoren müssen auch sämtliche Spannungen und Dioden umgepolt werden: In den Fig. 3 bis 7 sind Weiterbildungen der Schaltungsanordnung nach Fig.2 ausschnittweise dargestellt. Die Symbole und Bezeichnungen von gleichartig benutzten Bauteilen und Anschlüssen stimmen in sämtlichen Figuren mit den entsprechenden der Fig. 2 überein.
  • Der Widerstand R2 des Schaltungsteiles nach Fig. 3 bewirkt, daß der Steuertransistor Ts, nicht nur während der Durchlaßzeit des Schalttransistors Ts, in Fig. 2 stromleitend ist, sondern auch während der Sperrzeit des Schalttransistors Ts, in Fig. 2. Dadurch vertauschen Emitter und Kollektor des Steuertransistors Ts2 während der Sperrzeit des Schalttransistors Ts, (in Fig. 2) ihre Rolle, so daß der Steuertransistor Ts2 während dieser Zeit invers betrieben wird und sich dadurch unter Umständen die Anbringung der in Fig. 2 gezeigten Diode erübrigt.
  • Zum Schutz der Regelanordnung gegen Überlastung durch einen unzulässig kleinen Lastwiderstand, insbesondere Kurzschluß, sind bei der Teilschaltung nach Fig. 4 der einstellbare Widerstand R3 und die Zenerdiode ZD2 vorgesehen.
  • In Fig. 5 ist gezeigt, wie der Steuertransistor Ts2 (Fig. 2) durch die Kaskadenschaltung der Transistoren Ts, und Ts, ersetzt werden kann. Der aus dem Basisstrom des Schalttransistors Ts, (Fig. 2) abgespaltene, von der Regelung beeinflußte Teilstrom wird dadurch weiter verkleinert, was den Vorteil bringt, daß auch der Stellstrom, der vom Stelltransistor Ts, in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung geliefert wird, verkleinert werden kann. Dadurch kann auch die Regelsteilheit weiter vergrößert werden.
  • Legt man die Zenerdiode ZD, entsprechend Fig. 6 an den Abgriff' des am Ausgang der Anordnung angeschalteten Potentiometers P, so kann durch Verändern dieses Potentiometers P die Größe der konstant gehaltenen Ausgangsspannung U2- in einfacher Weise eingestellt werden.
  • Bei der in Fig. 7 ausschnittweise gezeigten Schaltungsanordnung ist parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Steuertransistors Ts2 der Kondensator C2 vorgesehen. Dieser bewirkt im normalen Regelbetrieb eine weitere Senkung der Umschaltverluste im Schalttransistor Ts,. Bei Kurzschluß der Anordnung am Ausgang, also Verschwinden der Spannung U2, erhöht dieser Kondensator ferner die Kurzschlußsicherheit in der Weise, daß er mit Hilfe seiner während der DurchIaßzeit des Schalttransistors Ts, gespeicherten Ladung die im Schalttransistor Ts, gespeicherteLadung zum Emitter zurücktreibt. Es kann zweckmäßig sein, in Reihe mit diesem Kondensator C2 einen kleinen Widerstand zu schalten, um den Lade- und Entladestrom des Kondensators zu begrenzen.
  • Die in den Fig. 3 bis 7 aufgeführten Schaltungseinzelheiten lassen sich auch beliebig kombinieren.

Claims (5)

  1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung, die aus einer Gleichstromquelle derart abgeleitet ist, daß die in ihrem Spannungswert schwankende Eingangsgleichspannung stets größer ist als die konstant gehaltene Gleichspannung und daß der aus der Gleichstromquelle entnommene mittlere Gleichstrom über den Lastwiderstand fließt, aber kleiner ist als der gesamte mittlere Gleichstrom über den Lastwiderstand, daß in einem Längszweig eine als Energiespeicher verwendete Drossel vorgesehen ist, die eingangsseitig durch einen elektronisch gesteuerten Umschalter, bestehend aus einem Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke im Längszweig liegt, und einer Diode im Querzweig, periodisch zwischen den beiden Eingangsklemmen hin- und hergeschaltet wird und daß am ausgangsseitigen Anschluß der Drossel ein im Querzweig liegender Glättungskondensatorangeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der im Längszweig liegende Schalttransistor (Ts,) über seine Basis-Emitter-Strecke abhängig von in einer zweiten Wicklung (II) der Drossel (Dr,) durch deren Flußänderungen erzeugten Spannungen periodisch in Durchlaß- bzw. Sperrrichtung geschaltet wird, daß der den Kollektorstrom begrenzende Basisstrom des Schalttransistors (Ts,) während dessen Durchlaßzeit in einen größeren, durch die Emitter-Kollektor-Strecke, und in einen kleineren, durch die Emitter-Basis-Strecke eines Steuertransistors (Ts2) geleiteten Teilstrom aufgespalten ist, wobei dem kleineren Teilstrom in einem Widerstand (R,) über einen Stelltransistor (Tss) ein Zusatzstrom superponiert wird, der von der konstant zu haltenden Ausgangsspannung (U2) durch Vergleich derselben mit einem Spannungsnormal, insbesondere einer Zenerdiode (ZD,), abgeleitet ist, und daß der Basis-Emitter-Stromkreis des Schalttransistors (Ts,) über eine während dessen Sperrzeit durchlässige Diode (D2) geschlossen ist (Fig. 2).
  2. 2. Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Emitter-Basis-Strecke des Steuertransistors (Ts2) ein Widerstand geschaltet ist, der so bemessen ist, daß der Steuertransistor (Ts@ während der Sperrzeit des Schalttransistors (Ts,) invers arbeitet und dadurch die Aufgabe der den Basis-Emitter-Stromkreis des Schalttransistors (Ts,) während dessen Sperrzeit schließenden Diode (D2) übernimmt und diese ersetzt.
  3. 3. Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Basisstromes des Schalttransistors (Tsl) der Basisstrom des Steuertransistors (Ts2) begrenzt ist.
  4. 4. Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Basisstromes des Steuertransistors (Ts2) ein vorzugsweise einstellbarer Widerstand in Reihe zu der Emitter-Basis-Strecke des Steuertransistors und parallel zu dieser Reihenschaltung ein Bauteil mit Spannungsbegrenzungscharakteristik, z. B. eine Zenerdiode, geschaltet ist.
  5. 5. Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuertransistor (Ts2) durch eine aus zwei oder mehreren einzelnen Transistoren bestehende Kaskadenschaltung ersetzt ist.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1438247B1 (de) * 1961-09-29 1970-05-14 Western Electric Co Reglerschaltung mit Transformator und Schalttransistor
DE1513237B1 (de) * 1964-06-27 1971-05-13 Philips Gloeilampenfabrieken Nv Auf Stromschwankungen ansprechende, mittels Transistoren und eines Steuertransformators spannungsstabilisierte Gleichstromquelle

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