DE1538283A1

DE1538283A1 - Stabilisiertes Netzgeraet

Info

Publication number: DE1538283A1
Application number: DE19661538283
Authority: DE
Inventors: Bingley Donald Watson
Original assignee: AMP Inc
Current assignee: TE Connectivity Corp
Priority date: 1965-04-22
Filing date: 1966-04-20
Publication date: 1970-04-23
Also published as: GB1081830A; US3409821A

Description

Die Erfindung betrifft ein stabilisiertes netzgerät, welches dem Zwecke dient, die Ausgangsspannung auch bei Schwankungen der Eingangsspannung und Schwankungen des Belastungskreise,s konstant zu halten.

Ein stabilisiertes netzgerät, das zwischen den Eingangsklemmen und den Ausgangsklemmen eine periodisch arbeitende, elektronisch gesteuerte.Leistungsschaltstufe aufweist und bei dem die Ausgangsspannung mit einer Bezugsspannung ver- · glichen wird und die Differenzspannung dem Swecke dient, die

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Sinschaltdauer .der periodischen Schaltstufe zu steuern, kennzeichnet eich gemäß der Erfindung durch einen Sägezahngenerator, dessen Spannung mit der gebildeten Differenzspannung verglichen wird und der ein entsprechend phasenmäßig gesteuertes Auslösesignal zur Steuerung der elektronischen Schaltstufe .ableitet.

Menn es. sich bei einer erfindungsgemäßen Anordnung darum handelt", daß das Spannungsgerät eine stabilisierte Wechselspannung liefern soll, wird die Ausgangswechselspannung in eine Gleichspannung umgewandelt und mit einer Bezugsgleichspannung verglichen, und es wird der Sägezahngenerator synchron in jeder Halbwelle der Eingangswechselspannung gesteuert.

Die Erfindung wird im nachfolgenden in einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Figuren erörtert. Von den Figuren zeigen:

Figur lein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung;

Figur 2 ein Prinzipschaltbild eines Teiles der in Fig. 1 dargestellten Schaltungsanordnung.

In Fig. 1 sind die drei Eingangsklemmen A, B und C.des stabilisierenden Gerätes mit einer Dreiphasenstromquelle verbunden und ferner mit einem bekannten, den Zwecken der

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Phasenverriegelung dienenden Transformator 10 verbunden. Das Suabilisierungsgerät umfaßt eine elektronische Schaltstufe' 11, einen Strcmdeteictor 12, eine sum Steuern der Schaltstufe 11 vorgesehene Treiberstufe 16 und eine oteuerstufe 15, und zwar für jede der drei Phasen, "un'italich ist eine Q-Ie ich— richterstufe 13 und eine Vergleichcüatufe 14 zum Vergleich von Gleichspannungen für alle drei I-ha υ en gemeinsam vorgesehen. Die Ausgangsklemmen D, S um P sind an den Belastungskreis angeschaltet.

Fig. 2 zeigt die in Fig. 1 dargestellten Schaltung3gruppen im einzelnen. Im Interesse einer größeren Übersichtlichkeit' sind jedoch nur die Sei alt uigskreise fir eine Phase dargestellt. 3a ist offensichtlich, dai: die in Fig. 2 dargestellte Anordnung entweder in einer;: Serat zur Verarbeitung von Ei:iphasenwechselstrom oder in einer: jerät zur Verarbeitung von Kehrphasenwechaelstrom verwendet werden kann..

Sie ülingangs -leTTjne A der einen Phase ist mit der Au a gang aklemme Ώ über eine elektronische .jci.altstufe 11 verbunden, die z^el gesteuerte Siliciumgleichrichter 20, 21 in einer antiparallelen Jchaltungsweise aufweist. Die beiden gesteuerten Siliciumgleichrichter 20, 21 ν,-erien periodisch eingeschaltet i;nd ausgeschaltet durch die oekuna.irv.'icklMnren ei und 62 eines Ste:.;ertranci'ormators fä. Die Bc:-;\ltäa'ier eines

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jeden Zyklus des Schaltvorganges wird durch einen nachstehend erörterten Steuerkreis 15 in solcher Weise gesteuert, daß sich an der Klemme D eine Ausgangsspannung von konstanter Amplitude ergibt.

Die Ausgangsspannungen der Klemmen D, E und F werden einem Vollweggleichrichter 30 zugeführt, der eine Gleichspannung erzeugt, die proportional den Wechselspannungen an den Klemmen D, E, l·¹ ist. Diese Avsgangsgleichspannung wird durch eine Kapazität 32 geglättet und einer Vergleichsstufe 14 zugeleitet, die aus den 'Widerständen 35, 36, 37 und 34 und einer Zener-Diode 33 besteht. Der Unterschied der Spannung der Zener-Diode 33 und der Eingangsspannung wird über einen Transistor 38 der Emitterelektrode eines Transistors 40 zugeleitet, der in der Steuerstufe 15 vorgesehen ist. Die Basiselektrode des Transistors 40 ist mit einem Sägezahngenerator verbunden, der aus den Widerständen 50, 75, der Kapazität 49 und einem mit einer Sperrschicht arbeitenden (uni-junction) Transistor 76 besteht. Der Sägezahngenerator liefert eine Sägezahnspannung, die mit der Gleichspannung an der Emitterelektrode des Transistors 40 verglichen wird.

Die Betriebsspannung des Sägezahngenerators an den Leitungen 28 und 43 wird von einer Wechselspannung abgeleitet, die sich an der Se>undärwicklung 19 des phasenstarr arbeitenden Trans-

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formators 10'ergibt. Zu diesem Zwecke dient ein Vollwellenbrückengleichrichter 52, dessen Ausgangsspannung einer Spannungsbegrenzervorrichtung zugeleitet wird, die aus einem Widerstand 51 und einer Zener-Diode 55 besteht. Die Spannung zwischen den Leitungen 28 und 4-3 besteht aus einer Serie periodischer, gleichsinnig gerichteter Impulse, die voneinander durch kurze Impulspausen getrennt werden, in denen die Spannung auf den Spannungswert Full 'zurückkehrt. Durch diese intermittierende Betriebsspannung wird der Sägezahngenerator in synchroner Weise bei jeder Halbwäle der Wechselspannung'angestoßen.

Wenn die momentane Sägezahnspannung an der Basiselektrode des Transistors 40 den Spannungswert der Emitterelektrode erreicht, wird der Transistor 40 stromführend und liefert einen Impuls von einer maximalen Dauer eines halben Zyklus der als Betriebsspannung ausgenützten Wechselspannung. Dieser Impuls wird über eine Zener-Diode 46 der Basiselektrode eines , Transistors 47 zugeführt. Die Kollektorelektrode des Transistors 47 ist mit der Basiselektrode eines Transistors 55 verbunden, der einen Teil einer Wechselstromtorstufe bildet, die in Brückenschaltung die Dioden 69, 70, 71 und 72 enthält. Im stromführenden Zustand des Transistors 55 wird eine Wechselspannung von der Sekundärwicklung 18 des Transformators 10 der Primärwicklung 57 des Steuertransformators 58 zugeleitet. .

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Wenn die Differenzspannung, die der Emitterelektrode des Transistors 40 zugeführt wird, anzeigt, daß die Ausgangsspannung an der Klemme zu hoch im Vergleich zu der Bezugsspannung der Zener-Diode 33 ist, so bewirkt der Vergleich mit der Ilomentanspannung der Sägezahnspannung an der Basiselektrode des Transistors 40, daß eine späte Stromzündung des Transistors 40 erfolgt. Es wird auf diese V/eise ein verhältnismäßig spätliegender Impuls über die Weehselstromtorstufe der Primärwicklung 57 des Steuertransformators 58 - zugeführt. Die gesteuerten Siliciumgleichrichter 20 und 21 zünden dann verhältnismäßig spät, vergleichen mit dem Beginn des Halbsyklus der Eingangsv/echselspannung. Es wird daher ein verhältnismäßig nur kleiner Teil eines jeden Halbzyklus der Betriebsspannung an der Eingangsklemme A der Ausgangsklemme D zugeleitet, \lenn indessen die Ausgangsspannung an der Klemme D einen Wert hat, der in bezug auf die Spannung der Zener-Diode 33 zu niedrig ist, so wird die Zündung der elektronischen Schaltstufe 11 frühzeitiger verschoben, so daß sich an der Ausgangsklemme D ein großer Teil der Betriebswechselspannung ergibt.

Verschiedene aus Widerständen und Kapazitäten bestehende Filter 59, 60; 63, 64; 65, 66 sind zwischen der V/echselstromtorstufe 16 und den Eingangsstufen der gesteuerten Siliciumgleichrichter 20 und 21 vorgesehen und absorbieren induktive

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Energie, die in dem Steuertransformator 58 gespeichert ist, so daß ein ungewolltes Zünden der gesteuerten Siliciumgleichrichter verhindert wird.

Um das Stabilisierungsgerät gegenüber Belastungen zu schützen, wird der Strom in jeder Phasenleitung 74 durch einen Stromdetektor 12 angezeigt. Der Stromdetektor 12 besteht aus einer Spule 22, die mit der Leitung 74 induktiv gekoppelt ist und eine Spannung aufnimmt, welche proportional dem Strom in der Leitung 74 ist. Die Spannung an der 'wicklung 22 wird durch einen Vollwellenbrackengleiohrichter 23 gleichgerichtet, und die Gleichspannung wird durch eine Kapazität 25 geglättet. Wenn die Ausgangs spannung an der .'iek:lun~ 22 einen bestimmten V/ert erreicht, se wird die Spannung der Zener-Diode 26 übertroffen, und ein Signal wird der Basiselektrode des Transistors 47 der Steuerstufe 15 ^u_::e:"ahrt. Durch dieses Signal wird das Steuersignal des Transisiors 40 übertroffen, und der Iransietor 47 führt einen starken Strom, se daß im wesentlichen die gesamte Spannung der Erdleitung 28 an der Basiselektrode des Transistors 55 erscheint. Daher leitet die Y/echselstronrfccrstufe kein Zündsijnal den ges-feuerten Siliciunigleichrichtern 2C und 21 zu, so daß die Leistung von der Ausgangsklennie D abgeahaltet wird. D ?r maximale Ausgangsstrom kann durch einen einstellbaren Vfiäerstand 24 eingestellt werden. F a t en t ar. s prüche;

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Claims

Patentansprüche

/T) Stabilisiertes Netzgerät mit einer periodisch gesteuerten elektronischen Schaltstufe zwischen der Eingangskierame und der Ausgangsklemme des Gerätes und mit Spannungsvergleichmitteln zum Vergleich der Ausgangsspannung mit einer Bezugsspannung und Ausnützung der Differenzspannung zur Steuerung der Schaltdauer der elektronischen Schaltstufe, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung eines Sägezahngenerators (49, 50, 75, 76) mit der Differenzspannung (49, 41) verglichen wird und zur Ableitung eines zeitlich geeignet liegenden Zündsignals zur Steuerung der elektronischen Schaltstufe (11) verwendet wird.
2. Anordnung nach Anspruch 1 zur Erzeugung einer stabilisierten Ausgangswechselspannung, da durch gekennzeichnet, daß die Ausgang3wechselspannung in eine Ileichspannung zwecks Vergleich mit einer Bezugsgleichsr)ännung umgewandelt wird und der Sägezahngenerator (49, 50, 75, 76) synchron mit jedem Halbzyklus der Eingangswechselspannung gezündet wird.
3. Anordnung nach AnsT)ruch 2 zum Betrieb an einem Mehrphasenwechselstromnetz, dadurch gekennzeichnet , daß in jeder Phase eine G-leichriehterstuf e (3C) die Ausgan ^wechselspannung (D_s E, P) in eine

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Grleichspannung (32) umwandelt und eine gemeinsame Vergleichsstufe (14) die gebildete Gleichspannung mit einer Bezugsgleichspannung (33) vergleicht, wobei jeder Phase spezielle Schaltstufen (ll) mit entsprechenden Steuerstufen und- Treiberstufen (12, 15, 16) zugeordnet sind.
4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die elektronische Schaltstufe (ll) aus zwei ant ip ar allel^ge sch alt et en gesteuerten Slliciumgleichrichtern (20, 21) besteht.
5» Anordnung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet , daß der ■Sägezahngenerator aus einem zur Aufladung und Entladung gelangenden Kondensator (49, 50»75> 76) besteht und mit einer Betriebsspannung (28, 43) betrieben wird, die von der Eingangswechselspannung mittels eines Vollwellengleichrichters (52) abgeleitet wird, wobei die Ausgangsspannung des Gleichrichters (52) ungefiltert ist und durch einen eine spannungsbegrenzende Zener-Diode enthaltenden Stromkreis (51» 53) begrenzt wird,
6. Anordnung nach Anspruch 2 oder einem der folgenden, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß die Ausgangsspannung (28, 73) des Sägezahngenerators (l5) einer

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Wechselstromtorstufe (16) zugeführt wird, die von der Eingangswechselspannung (A) gesteuert wird und dem Zwecke dient, die elektronische Schaltstufe (11) zu steuern.
7. Anordnung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausgangsleitung (74) ein Stromdetektor (12) vorgesehen ist, der bei einem bestimmten Stromwert anspricht und mit der Steuerstufe (11, 15, 16) in solcher '//eise verbunden ist, daß der maximale Ausgangsstrom auf einem vorbestimmten Wert gehalten wird* _■'..'
8. Anordnung nach Ansprüchen 3 und 7, d a d u r e ti gekennzeichnet, daß für jede Phase (D, E, F) ein Stromdetektor (1.2) zur individuellen Steuerung der Steuerungsvorrichtung (11, 15, 16) der betreffenden Phase vorgesehen ist.

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