DE1276181B - Gleichspannungswandler - Google Patents
GleichspannungswandlerInfo
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4J07WW PATENTAMT
Int. CL:
H02p
Deutsche Kl.: 21c -67/10
Nummer: 1276181
Aktenzeichen: P 12 76 181.8-32 (T 25681)
Anmeldetag: 25. Februar 1964
Auslegetag: 29. August 1968
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspannungswandler, der nach üblichem Sprachgebrauch
eine Schaltungsanordnung darstellt, die eine Versorgungsgleichspannung durch Umformen in eine Wechselspannung,
durch Transformation dieser Wechselspannung und durch deren anschließende Wiedergleichrichtung
in ihrer Höhe in vorgegebenem Maße ändert. Ein bekannter Gleichspannungswandler dieser
Art enthält zum Stabilisieren seiner Ausgangsgleichspannung gegenüber Schwankungen seines Belastungswiderstandes
und seiner Versorgungsgleichspannung erstens einen Transistorzerhacker, der der Umformung der Versorgungsgleichspannung in eine
Wechselspannung dient und dessen Zerhackerfrequenz gleich der Frequenz der Wechselspannung ist.
Die Zerhackerfrequenz dieses Zerhackers ist hierbei durch einen Steuerstrom steuerbar. Zweitens enthält
dieser bekannte Gleichspannungswandler zum automatischen Beeinflussen der Höhe der Wechselspannung
einen frequenzabhängigen Blindwiderstand fest ao vorgegebener Größe in Form einer Drosselspulenschaltung
und drittens zum Gewinnen einer den Steuerstrom bestimmenden Fehlerspannung eine
Brückschaltung mit einer Zenerdiode als Bezugsspannungsgenerator. Es ist naheliegend, diese Brückenschaltung
wie die Brückenschaltung in einem weiterhin bekannten elektronisch stabilisierten Hochspannungsnetzgerät
auszubilden und hierzu in den einander gegenüberliegenden Zweigen der Brückenschaltung
etwa gleich große ohmsche Widerstände bzw. gleichsinnig gepolte Zenerdioden mit annähernd
gleichen Kennlinien vorzusehen und den einen Diagonalzweig der Brückenschaltung über eine Siebschaltung
an die Ausgangsgleichspannung des Gleichspannungswandlers anzuschließen.
F i g. 1 und 2 dienen der Erläuterung dieses in seinen wesentlichen Merkmalen bekannten bzw. naheliegenden
Gleichspannungswandlers.
In F i g. 1 ist mit 1 eine Batterie für die Versorgungsgleichspannung
Uv bezeichnet, die selbstverständlich auch als Gleichspannungsgenerator ausgebildet
sein kann. An diese Batterie ist ein selbstschwingender Transistorzerhacker 2 zur Erzeugung
einer Wechselspannung aus der Versorgungsgleichspannung angeschlossen, der vorzugsweise in Gegentaktschaltung
aufgebaut ist; selbstverständlich kann er jedoch auch aus einem eigenen Zerhackerfrequenzgenerator
fremd gesteuert werden. Die Ausgangsspannung dieses Zerhackers wird mittels eines Transformators
3, der ein vorgegebenes Übersetzungsverhältnis aufweist, auf eine entsprechende Wechselspannung
transformiert und dann über eine Drossel 4 Gleichspannungswandler
Anmelder:
Telefunken
Telefunken
Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3
7900 Ulm, Elisabethenstr. 3
Als Erfinder benannt:
Klaus-Dietrich Moser, 7900 Ulm;
Dipl.-Phys. Hans-Jürgen Loose, 2402 Kücknitz;
Gerd Meyerdierks, 7913 Senden
Klaus-Dietrich Moser, 7900 Ulm;
Dipl.-Phys. Hans-Jürgen Loose, 2402 Kücknitz;
Gerd Meyerdierks, 7913 Senden
in Serienschaltung auf eine beliebige Gleichrichterschaltung 5 gegeben, die beispielsweise in Graetzschaltung
aufgebaut ist. Die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung 5 stellt nach gegebenenfalls
mittels nichtgezeigter Siebglieder erfolgter Glättung die Ausgangsspannung des gezeigten Gleichspannungswandlers,
d. h. die Spannung XJB für den Belastungswiderstand
6 dar. In einer Vergleichsschaltung 7 wird die Spannung UB mit einer konstanten
Vergleichsspannung aus dem Konstantspannungsgenerator 8 verglichen. Die Differenzspannung in der
Vergleichsschaltung 7 wird, falls erforderlich, mittels des Verstärkers 9 verstärkt und daraufhin zur Steuerung
der Zerhackerfrequenz des Zerhackers 2 verwendet. Diese Steuerung erfolgt beim Gleichspannungswandler
nach F i g. 1 in dem Sinne, daß bei einer ihren Sollwert überschreitenden Spannung UB
die Zerhackerfrequenz derart erhöht wird, daß infolge der durch ihre Frequenzabhängigkeit ansteigenden
Reaktenz der Drossel 4 die der Gleichrichterschaltung S zugeführte Wechselspannung so weit abnimmt,
daß die Spannung UB ihren Sollwert annimmt. Unterschreitet die Spannung UB ihren Sollwert, so wird dementsprechend die Zerhackerfrequenz
vermindert. Die Regelungsgenauigkeit hängt von den bekannten Gesetzen ab, nach denen eine
Rückwärtsregelung erfolgt. Verwendet man an Stelle der Drossel 4 in der Schaltungsanordnung nach Fig. 1
eine Kapazität, so muß lediglich eine Umgestaltung des Regelsinnes zur Berücksichtigung der Tatsache
erfolgen, daß die Reaktanz einer Induktivität direkt und die Reaktanz einer Kapazität umgekehrt proportional
zur Frequenz sind.
In Fig. 1 ist die Bausteingruppe 10 aus dem Transformator 3, der Drossel 4 und der Gleichrich-
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terschaltung 5 hervorgehoben. Diese Bausteingruppe
10 kann selbstverständlich durch die in Fig.2 gezeigte
Anordnung ersetzt werden, bei der sich parallel zur Gleichrichterschaltung 5 eine Induktivität
11 befindet, die in Verbindung mit dem ohmschen Widerstand 12 einen frequenzabhängigen Spannungsteiler
darstellt. Die Regelung der der Gleichrichterschaltung 5 zugeführten Spannung in Abhängigkeit
von der Spannung JJB erfolgt sinngemäß nach den
an Hand der F i g. 1 oben angegebenen Lehren zum technischen Handeln. In analoger Weise wie oben
beschrieben, ist auch bei der Anordnung nach F i g. 2 die Induktivität 11 durch eine Kapazität ersetzbar.
Nachteilig an dem bisher beschriebenen Gleichspannungswandler ist die Tatsache, daß als Fehlerspannung
eine Gleichspannung erzeugt wird, die bekanntlich driftfrei nur mit erheblichem Aufwand in
ausreichendem Maße verstärkbar ist und deren Höhe Alterungserscheinungen der verwendeten Schaltungselemente
und Temperatureinflüssen abhängt. Diese Abhängigkeit ist unerwünscht, da sie eine nichtgewollte
Verstimmung der Zerhackerfrequenz von ihrer der gewünschten Ausgangsgleichspannung des Gleichspannungswandlers
abhängigen Sollfrequenz zur Folge hat.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Temperaturstabilität des bisher beschriebenen Gleichspannungswandlers
zu verbessern und bei ihm eine Gleichspannungsverstärkung der Fehlerspannung zu vermeiden.
Die Erfindung geht somit aus von einem Gleichspannungswandler mit einer dadurch gegen Schwankungen
seines Belastungswiderstandes und seiner Versorgungsgleichspannung stabilisierten Ausgangsgleichspannung,
daß erstens zum Umformen der Versorgungsgleichspannung in eine Wechselspannung ein Zerhacker vorgesehen ist, dessen Zerhackerfrequenz
gleich der Frequenz der Wechselspannung ist und durch einen Steuerstrom steuerbar ist, daß zweitens
zum automatischen Beeinflussen der Höhe der Wechselspannung ein frequenzabhängiger Blindwiderstand
fest vorgegebener Größe vorgesehen ist und daß drittens zum Gewinnen einer den Steuerstrom
bestimmenden Fehlerspannung eine Brückenschaltung vorgesehen ist, die in ihren einander gegenüberliegenden
Zweigen etwa gleich große ohmsche Widerstände bzw. gleichsinnig gepolte Zenerdioden
mit annähernd gleichen Kennlinien besitzt und deren einer Diagonalzweig über eine Siebschaltung an die
Ausgangsgleichspannung des Gleichspannungswandlers angeschlossen ist.
Bei diesem Gleichspannungswandler besteht die Erfindung darin, daß in dem anderen Diagonalzweig
der Brückenschaltung die Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand und einer Diode vorgesehen
ist und daß zwischen dem Verbindungspunkt dieser Reihenschaltung und einem Endpunkt des einen
Diagonalzweiges der Brückenschaltung die Wechselspannung in einer Höhe zugeführt ist, die klein gegen
die Zenerspannung der einzelnen Zenerdioden ist.
An Hand der F i g. 3 wird im folgenden ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen beschrieben.
F i g. 3 zeigt in einem detaillierten Prinzipschaltbild einen Gleichspannungswandler nach der Erfindung.
Die Versorgungsgleichspannung Uv wird bei dem Gleichspannungswandler nach F i g. 3 mittels
eines in Gegentaktschaltung betriebenen Transistorzerhackers in eine Wechselspannung umgeformt, der
zwei Transistoren 13 und 14 und die miteinander gekoppelten Wicklungen IS und 16 eines Transformators
17 enthält. Die Wicklung 16 ist hierbei die Rückkopplungswicklung. Der Transformator 17 unterscheidet
sich vom Transformator3 (Fig. 1, 2) im
wesentlichen durch eine zusätzliche Sekundärwicklung 18, während die Sekundärwicklung 19 prinzipiell
der Sekundärwicklung des Transformators 3 entspricht. Die von der Sekundärwicklung 19 abgegebene
Spannung gelangt über die Drossel 4 auf die in Brückenschaltung betriebeneGleichrichterschaltung 5,
an deren Ausgang eine Siebschaltung angeschlossen ist, welche zwei Kondesnatoren 20 und 21 sowie einen
Siebwiderstand 22 enthält. Im Gleichspannungswandler nach Fig. 3 wird die Spannung UB nicht entsprechend
Fig. 1 in einer einfachen Vergleichsschaltung? mit einer konstanten Spannung verglichen,
sondern in einer Brückenschaltung 23. Außer einer von der Spannung UB abhängigen Spannung, die ihr
über Widerstände 24, 25 und 26 zugeführt wird, gelangt auf die Brückenschaltung 23 über einen Kondensator
27 eine Wechselspannung von der Sekundärwicklung 18 des Transformators 17, deren Höhe
mittels eines Potentiometers 28, das in Serie mit einem Widerstand 29 liegt, veränderbar ist. Zwei Widerstände
30 und 31 wirken als Spannungsteiler, ein Kondensator 32 als Parallelkondensator zur Vermeidung
von Störungen. In der Brückenschaltung 23 befinden sich in zwei gegenüberliegenden Zweigen
gleichsinnig geschaltete Zenerdioden 33 und 34 mit annähernd gleichen Charakteristiken. Die in den beiden
Zweigen mit den Zenerdioden liegenden Widerstände 35 und 36 besitzen zweckmäßig annähernd
gleiche Größen. Im Diagonalzweig der Brücke sind eine übliche Diode 37 und ein weiterer Widerstand
38 in Reihe vorgesehen. Der veränderbare Widerstand 25 wird nun zweckmäßig derart eingestellt, daß
im Fall der Übereinstimmung des Istwertes der Spannung Uß mit ihrem Sollwert über der Reihenschaltung
aus dem Widerstand 36 mit der Zenerdiode 34 einerseits bzw. dem Widerstand 35 und der Zenerdiode
33 andererseits annähernd die doppelte Zenerspannung liegt. Ein mit seinem einen Pol zwischen
den Widerständen 25, 26 angeschlossener Kondensator 39 ist derart bemessen, daß die aus ihm in Verbindung
mit seinen zugehörigen Widerständen gebildete Siebschaltung eine derartige Zeitkonstante aufweist,
daß die Restwelligkeit der Zerhackerfrequenz auf der Spannung UB im wesentlichen von der Brükkenschaltung
23 ferngehalten wird, Störungen niedrigerer Frequenz jedoch zur Brücke hindurchgelassen
werden. Überschreitet der Istwert der Spannung TJB
nunmehr ihren Sollwert, so kann die Wechselspannung von der Sekundärwicklung 18, die der Brückenschaltung
23 zugeführt wird und deren Größe auf einen sehr kleinen Wert im Vergleich zur Zenerspannung
der Dioden 33 oder 34 eingeregelt ist, die Diode 37, deren Arbeitspunkt dann im Durchlaßbereich
liegt und deren Widerstand dann sehr gering ist, in Richtung zu einem Kondensator 40 passieren,
der als Koppelkondensator für einen Emitterverstärker mit einem Transistor 41 und Widerständen 42 bis
44 dient. Unterschreitet hingegen der Istwert von UB
wesentlich den Sollwert, so stellt sich infolge der Wirkung der Zenerdioden 33 und 34 in Verbindung
mit den Widerständen 35 und 36 der Arbeitspunkt der Diode 37 im Sperrbereich ein, in welchem die
Diode einen im Vergleich zu den übrigen Widerständen der Brückenschaltung 23 sehr hohen Widerstand
aufweist. In diesem Fall gelangt auf den Emitterverstärker mit dem Transistor 41 keine Signalspannung.
Stimmt jedoch der Istwert mit dem Sollwert der Spannung UB überein, so gelangen im wesentlichen
lediglich die negativen Halbwellen auf die Basis des Transistors 41. Somit ist die über den Kondensator
40 entnehmbare Fehlerspannung der Brückenschaltung 23 ein Maß für die Abweichung der Istspannung
UB von ihrer Sollspannung.
Zur Erzielung einer guten Regelsteilheit ist meist die Verstärkung dieser Fehlerspannung in mehreren
Stufen erforderlich. Hierzu verwendet man vorteilhaft einen Transistoreintaktverstärker in B-Schaltung,
der beispielsweise in der in F i g. 3 gezeigten Zusammenschaltung einen Transistor 45, Widerstände
46 und 47 und zur Aussteuerungssymmetrierung eine Diode 48 enthält und der über einen Koppelkondensator
49 mit der Signalspannung beaufschlagt wird. Auf diese Verstärkung, die infolge der
Übersteuerung auf Grund des B-Betriebes eine im wesentlichen rechteckförmige Ausgangsspannung zur
Folge hat, folgt zweckmäßig eine Gleichrichtung mittels eines Gleichrichters 50, eine Siebung mittels eines
Kondensators 51 und eine Gleichstromverstärkung mittels eines im vorliegenden Beispiel zweistufigen
Gleichstromverstärkers mit Transistoren 52 und 53 sowie Widerständen 54 bis 57. Dieses verstärkte
Signal, dessen Größe somit von der Differenz zwisehen Istwert und Sollwert der Spannung UB abhängig
ist, wird dem Zerhacker mit den Transistoren 13 und 14 über einen Widerstand 58 und die Rückkopplungswicklung
16 an einer zentralen Anzapfung zur Beeinflussung des Basisstromes der beiden Transistoren
des Zerhackers im Sinne einer derartigen Frequenzregelung des Zerhackers zugeführt, daß sich der
Istwert der Spannung UB dem Sollwert nähert.
Zur Erzielung eines größeren Regelbereichs und stabilerer Schwingbedingungen als beim bisher beschriebenen
Ausführungsbeispiel der Erfindung hat es sich in manchen Fällen als zweckmäßig herausgestellt,
die Zerhackertransistoren 13 und 14 (Fig. 3) fremdgesteuert als Endstufen eines freischwingenden
Oszillators zu schalten, dessen Frequenz durch die Ausgangsspannung der Stufe mit dem Transistor 53
steuerbar ist.
Claims (1)
- Patentanspruch:Gleichspannungswandler, der eine Versorgungsgleichspannung durch Umformen in eine Wechselspannung, durch Transformation dieser Wechselspannung und durch deren anschließende Wiedergleichrichtung in ihrer Höhe in vorgegebenem Maße ändert, mit einer dadurch gegen Schwankungen seines Belastungswiderstandes und der Versorgungsgleichspannung stabilisierten Ausgangsgleichspannung, daß erstens zum Umformen der Versorgungsgleichspannung in eine Wechselspannung ein Zerhacker vorgesehen ist, dessen Zerhackerfrequenz gleich der Frequenz der Wechselspannung ist und durch einen Steuerstrom steuerbar ist, daß zweitens zum automatischen Beeinflussen der Höhe der Wechselspannung ein frequenzabhängiger Blindwiderstand fest vorgegebener Größe vorgesehen ist und daß drittens zum Gewinnen einer den Steuerstrom bestimmenden Fehlerspannung eine Brückenschaltung vorgesehen ist, die in ihren einander gegenüberliegenden Zweigen etwa gleich große ohmsche Widerstände bzw. gleichsinnig gepolte Zenerdioden mit annähernd gleichen Kennlinien besitzt und deren einer Diagonalzweig über eine Siebschaltung an die Ausgangsgleichspannung des Gleichspannungswandlers angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß in dem anderen Diagonalzweig der Brückenschaltung (23) die Reihenschaltung aus einem ohmschen Widerstand (38) und einer Diode (37) vorgesehen ist und daß zwischen dem Verbindungspunkt dieser Reihenschaltung und einem Endpunkt des einen Diagonalzweiges der Brückenschaltung die Wechselspannung in einer Höhe zugeführt ist, die klein gegen die Zenerspannung der einzelnen Zenerdioden (33, 34) ist.In Betracht gezogene Druckschriften:
»L'Onde ßlectrique«, t. XXXIX, Oktober 1959, S. 795 bis 801;»Funk-Technik«, 1963, S. 568.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen809 598/411 8.68 © Bundesdruckerei Berlin
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1964T0025681 DE1276181B (de) | 1964-02-25 | 1964-02-25 | Gleichspannungswandler |
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Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1964T0025681 DE1276181B (de) | 1964-02-25 | 1964-02-25 | Gleichspannungswandler |
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Publication Number | Publication Date |
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DE1276181B true DE1276181B (de) | 1968-08-29 |
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ID=7552236
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE1276181B (de) |
GB (1) | GB1031958A (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3230390A1 (de) * | 1982-08-14 | 1984-02-16 | odam, S.A., 67160 Wissembourg | Netzgeraet fuer einen defibrillator und defibrillator |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB2123188B (en) * | 1982-06-29 | 1985-12-04 | Standard Telephones Cables Ltd | Dc-dc converter |
JP3705966B2 (ja) * | 1999-09-07 | 2005-10-12 | 東光株式会社 | スイッチング電源回路 |
-
1964
- 1964-02-25 DE DE1964T0025681 patent/DE1276181B/de active Pending
-
1965
- 1965-02-22 GB GB763865A patent/GB1031958A/en not_active Expired
Non-Patent Citations (1)
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None * |
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
GB1031958A (en) | 1966-06-02 |
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