DE1613030C - Gleichspannungswandler - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf einen Eintakt- Stromrichtung wie der Laststromweg durchlässigen gleichspannungswandler zur Umwandlung einer Ein- . Gleichstromweg parallel zum Ausgang des Wandlers gangsgleichspannung in eine erhöhte Ausgangs- vorzusehen (»ETZ-A«, 1966, Seiten 734 bis 736, gleichspannung mit einem einen Leistungstransforma- insbesondere Bild 6). Bei diesem Wandler erfolgt jetor enthaltenden Transistoroszillator, ferner mit 5 doch das automatische Zu- und Abschalten des Zueinem von der Sekundärwicklung des Leistungs- satzstromkreises nicht wie bei der Erfindung in Abtransformators über einen Gleichrichter gespeisten hängigkeit von der Eingangsgleichspannung, sondern Siebkondensator für die Ausgangsgleichspannung in Abhängigkeit von der angeschlossenen Last. Der und mit einem zur Schwingungserzeugung dienen- Zusatzstromkreis hat auch eine andere Aufgabe als den Rückkopplungsstromkreis der Art, daß der io bei der Erfindung; er soll nämlich bei starker Ent-Sekundärstrom des Leistungstransformators über die lastung des Wandlers dessen Leerlaufverhalten verEmitter-Basis-Strecke des Oszillatortransistors ge- bessern, indem er ein zu starkes Ansteigen der Ausführt ist. gangsspannung verhindert. Ein weiterer Unterschied

Derartige Gleichspannungswandler, bei denen der gegenüber der Erfindung besteht darin, daß der Zu-

Laststrom gleichzeitig als Basisstrom für den Oszilla- 15 satzstromkreis direkt parallel zum Siebkondensator

tortransistor benutzt wird, sind bekannt (deutsche liegt. Außerdem unterscheidet sich dieser bekannte

Auslegeschrift 1036 330). Diese Gleichspannungs- Wandler von dem Wandler, auf den sich die Er-

wandler haben den Vorteil, daß beim Abschalten findung bezieht, dadurch, daß er zur Schwingungs-

der Last auch der Transistoroszillator abgeschaltet erzeugung nicht einen stromabhängigen, sondern

wird, so daß bei abgeschalteter Last die Eingangs- 20 einen spannungsabhängigen Rückkopplungskreis hat.

gleichspannung praktisch nicht belastet wird. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an

Wird aber die Eingangsgleichspannung zur Hand eines in der Zeichnung dargestellten AusSpeisung weiterer Verbraucher benutzt, dann hat der führungsbeispiels näher erläutert,
bekannte Gleichspannungswandler einen schwer- Dem erfindungsgemäßen Gleichspannungswandler wiegenden Nachteil. 25 ist die Eingangsgleichspannung an zwei Eingangs-' Dieser Nachteil besteht darin, daß, wenn beim klemmen 1 und 2 zugeführt. Dabei bildet die Einzuschalten weiterer Verbraucher die Eingangsgleich- gangsklemme 1 die positive Anschlußklemme und spannung auch nur kurzzeitig stark zusammenbricht, die Eingangsklemme 2 die negative Anschlußklemme, der Transistoroszillator abgeschaltet wird. Dies ge- Die negative Eingangsklemme 2 ist über eine Verschieht dadurch, daß der Gleichspannungswandler 30 bindungsleitung 3 mit der negativen Ausgangsbei verminderter Eingangsgleichspannung auch nur klemme 4 verbunden. Von der positiven Eingangseine verringerte Ausgangsgleichspannung abzugeben klemme 1 ist eine Drosselspule 6 einerseits an den in der Lage ist. Da aber der Gleichspannungswandler Emitter eines Oszillatortransistors 7 vom pnp-Typ auf der Ausgangsseite einen Siebkondensator großer und andererseits über einen Elektrolytkondensator 8 Kapazität enthält, dessen Ladespannung in diesem 35 an die Verbindungsleitung 3 geschaltet. Der Kollek-FaIl größer als die erzeugte Ausgangsgleichspannung tor des Oszillatortransistors ist über eine durch ist, kann dem Gleichspannungswandler kein Strom einen Kondensator 9 überbrückte Primärwicklung 11 entnommen werden, wodurch auch der Basisstrom eines Leistungstransformators 10 an die Verfür den Oszillatortransistor entfällt und der Tran- bindungsleitung 3 geführt. Vom Emitter des Oszillasistoroszillator abgeschaltet wird. Diese Tatsache hat 40 tortransistors' führt eine Reihenschaltung zweier aber wiederum zur Folge, daß die Ausgangsgleich- Widerstände 13 und 14, einer Sekundärwicklung 12 spannung des Gleichspannungswandlers ganz zu- des Leistungstransformators und eines Gleichrichters sammenbricht, bis der Siebkondensator entladen ist. 15 zu der positiven Ausgangsklemme 5. An die

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei positive Ausgangsklemme ist dabei die Katode des Gleichspannungswandlern der eingangs genannten 45 Gleichrichters 15 angeschlossen. Der Verbindungs-Art den geschilderten Nächteil zu vermeiden. Diese punkt der Widerstände 13 und 14 ist mit der Basis Aufgabe wird bei solchen Gleichspannungswandlern des Oszillatortransistors verbunden. Ein Gleicherfindungsgemäß dadurch gelöst, daß parallel zu der richter 16, dessen Anode an dem Emitter des Reihenschaltung aus dem Gleichrichter und dem Oszillatortransistors liegt, überbrückt die Reihen-Siebkondensator ein einen Schalter in Reihe ent- 50 schaltung der Widerstände 13 und 14. Zwischen die haltender, für die gleiche Stromrichtung wie der Ausgangsklemmen 4 und 5 ist ein Elektrolyt-Laststromweg durchlässiger Gleichstromweg und kondensator 17 geschaltet, der als Siebkondensator ferner für den Schalter eine selbsttätige elektronische dient.

Steuereinrichtung vorgesehen sind, durch welche der Zwischen der Verbindungsleitung 3 und dem Aus-Schalter jeweils bei einem Zusammenbruch der Ein- 55 gang 18 des Transistoroszillators, also parallel zu gangsgleichspannung einschaltbar und beim darauf- der Reihenschaltung aus dem Gleichrichter 15 und folgenden Wiederanstieg der Eingangsgleichspannung dem Siebkondensator 17, liegt ein elektronisch einabschaltbar ist. und ausschaltbarer, für die gleiche Stromrichtung

Durch diese Maßnahme wird ein Laststrom und wie der Laststromweg durchlässiger Gleichstromweg

damit der Basisstrom des Oszillatortransistors auch 60 (nachfolgend als Zusatzstromkreis bezeichnet) mit

bei einem starken Zusammenbruch der Eingangs- einem Schalter 20, der aus einem npn-Transistor be-

gleichspannung unabhängig von der Höhe der Lade- steht. Der Emitter dieses Transistors ist über einen

spannung des Siebkondensators aufrechterhalten, so Widerstand 21 zu der Verbindungsleitung 3 ge-

daß der Transistoroszillator weiter eingeschaltet schaltet, während der Kollektor dieses Transistors

bleibt. 65 über einen Widerstand 22 und einen Gleichrichter

Es ist zwar bei einem Eintaktspannungswandler 23, dessen Katode an dem Widerstand 22 liegt, zu

mit einem Transistoroszillator an sich bekannt, einen dem Ausgang 18 des Transistoroszillators geschaltet

einen Schalter in Reihe enthaltenden, für die gleiche ist. Die Basis des als Schalter dienenden Transistors

Claims (4)

1. 3 4

   ist einerseits über einen Widerstand 24 an die Ver- durch An- und Abschalten der Last ein- und abbindungsleitung 3 geschaltet und andererseits mit geschaltet werden. Der Gleichrichter 16 wird gleichdem Kollektor eines npn-Transistors 25 verbunden, zeitig zur Entlastung der Emitter-Basis-Strecke des dessen Emitter an den Emitter des als Schalter Oszillatortransistors benutzt, so daß der Laststrom dienenden Transistors angeschlossen ist. Von dem 5 des Gleichspannungswandlers nicht durch den zuKollektor des Transistors 25 führt eine aus drei lässigen Basisstrom des Oszillatortransistors begrenzt Widerständen 26, 27 und 28 bestehende Reihen- wird und einen mehrfachen Wert des zulässigen schaltung zu der Verbindungsleitung 3. Der Ver- Basisstromes erreichen kann. Der Gleichspannungsbindungspunkt der Widerstände 26 und 27 ist an die wandler kann dadurch bis zum Kurzschluß belastet positive Eingangsklemme 1 und der Verbindungs- io werden, ohne daß der Oszillatortransistor zerstört punkt der Widerstände 27 und 28 an die Basis des wird.

   Transistors 25 geschaltet. Die Basis dieses Tran- Bricht die zwischen den Eingangsklemmen 1 und 2

   sistors 25 ist außerdem über einen Widerstand 29 liegende Eingangsspannung so weit zusammen, daß

   und einen Elektrolytkondensator 30 an die positive die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers

   Eingangsklemme 1 geschaltet. 15 unter die Ladespannung des Siebkondensators 17

   Wird an die Eingangsklemmen 1 und 2 des Gleich- sinkt, dann würde ohne Anwendung des Erfindungsspannungswandlers eine Eingangsgleichspannung an- gegenstandes von diesem Moment an kein Gleichgelegt, so tritt der Gleichspannungswandler erst dann strom über die Widerstände 13 und 14 fließen und in Funktion, wenn zwischen den Ausgangsklemmen 4 damit der Oszillatortransistor gesperrt werden. Durch und 5 eine Last eingeschaltet ist. Ist der Laststrom- 20 den Zusatzstromkreis, der beim Absinken der Einkreis geschlossen, dann entsteht ein Stromfluß, der gangsgleichspannung eingeschaltet wird, bleibt aber von der positiven Eingangsklemme 1 über die in diesem Fall ein Stromkreis für den Gleichstrom Drosselspule 6, die Widerstände 13 und 14, die vorhanden, so daß der Oszillatortransistor weiter Sekundärwicklung, den Gleichrichter 15, die einge- schwingen kann. Die Einschaltung des Zusatzstromschaltete Last und die Verbindungsleitung 3 zu der 25 kreises geschieht auf folgende Weise. Bei normaler negativen Eingangsklemme 2 führt. Durch den Eingangsgleichspannung ist der als Schalter dienende Spannungsabfall, der durch diesen Strom an dem Transistor gesperrt und der Transistor 25 strom-Widerstand 13 entsteht, wird der Oszillatortransistor führend. Bricht die zwischen den Eingangsklemmen 1 in den stromführenden Zustand gesteuert, so daß und 2 liegende Eingangsgleichspannung zusammen, über die Primärwicklung 11 ein Strom zu fließen be- 30 so beginnt sich der Elektrolytkondensator 30 zu entginnt. Dadurch wird in der Sekundärwicklung eine laden. Beim Entladevorgang wird über den WiderSpannung induziert, die über den Gleichrichter 16 stand 28 ein Strom geleitet und der dabei an diesem zu der Eingangsgleichspannung in Reihe liegt. Diese Widerstand entstehende Spannungsabfall der Basis Spannung vergrößert den an dem Widerstand 13 des npn-Transistors 25 zugeleitet. Dieser Spannungsstehenden Spannungsabfall, so daß der Kollektor- 35 abfall steuert den npn-Transistor 25 in den Sperrstrom des Oszillatortransistors weiter erhöht wird zustand. Damit wird aber der als Schalter dienende und dadurch die in der Sekundärwicklung induzierte Transistor stromführend, und der Zusatzstromkreis Spannung weiter ansteigt, bis der Kollektorstrom ist eingeschaltet. Dann ist der Gleichstromweg für schließlich den Sättigungsstrom erreicht. Ist der den Basisstrom des Oszillatortransistors aufrecht-Sättigungsstrom erreicht, dann verringert sich die 40 erhalten, so daß dieser weiter als Oszillator in in der Sekundärwicklung induzierte Spannung, wo- Funktion bleibt. Steigt die Eingangsgleichspannung durch der Spannungsabfall an dem Widerstand 13 wieder an, dann bleibt der Zusatzstromkreis so abgeschwächt wird und damit auch der Kollektor- lange eingeschaltet, bis die Eingangsgleichspannung strom verringert wird. Durch diese negative Strom- die Ladespannung des Elektrolytkondensators 30 eränderung wird aber in der Sekundärwicklung eine 45 reicht. Damit wird der Transistor 25 wieder Stromspannung induziert, die gegenphasig zu der am führend, der Schalter geöffnet und der Zusatzstrom-Widerstand 13 abfallenden Spannung ist, so daß der kreis abgeschaltet.

   Oszillatortransistor in den Sperrzustand gesteuert Die Zeitkonstante desjenigen #C-Kreises, der als

   wird. Nach einer kurzen Sperrzeit ist die gegen- Kapazität den an die positive Eingangsklemme 1 an-

   phasige Spannung abgebaut, und der Oszillator- 5° geschlossenen Kondensator 30 enthält, ist zweck-

   transistor wird wieder stromführend, und es beginnt mäßig größer bemessen als die Zeitkonstante des-

   ein neues Spiel. jenigen i?C-Kreises, der aus dem am Ausgang 4, 5

   Die während der Flußphase (stromführende Phase des Gleichspannungswandlers liegenden Siebkondendes Oszillatortransistors) in der Sekundärwicklung sator 17 und der Last gebildet ist. Damit wird erzeugte Spannung ist der Eingangsgleichspannung 55 sichergestellt, daß die Ladespannung des Siebin Reihe geschaltet, so daß an den Ausgangs- kondensator 17 in dem Augenblick, in dem der klemmen 4 und 5 eine gegenüber der Eingangs- Zusatzstromkreis durch den Schalter 20 abgeschaltet gleichspannung höhere Spannung abnehmbar ist. wird, kleiner ist als die Ausgangsspannung, die der Der Gleichrichter 16 begrenzt die Rückkoppel- Gleichspannungswandler auf Grund seiner in diesem spannung zwischen Basis und Emitter des Oszillator- ^6o Moment anliegenden Eingangsgleichspannung ertransistors auf einen konstanten Wert, der so ein- zeugt. Damit kann nach dem Abschalten des Zugestellt ist, daß im Betriebsfall das Schwingen des satzstromkreises der Basisstrom des Oszillator-Transistoroszillators aufrechterhalten wird. Wird transistors 7 über den Laststromkreis fließen, so daß aber die Last abgeschaltet, so entfällt der über den der Transistoroszillator weiter in Funktion bleibt. Gleichrichter 16 und die Widerstände 13 und 14 ⁶5 _p .. ,
   fließende Gleichstrom, so daß der Oszillatortransistor ratentansprucne.
   gesperrt wird und die Oszillatorschwingungen ab- 1. Eintaktgleichspannungswandler zur Umreißen. Der Gleichspannungswandler kann also Wandlung einer Eingangsgleichspannung in eine

   erhöhte Ausgangsgleichspannung mit einem einen Leistungstransformator enthaltenden Transistoroszillator, ferner mit einem von der Sekundärwicklung des Leistungstransformators über einen Gleichrichter gespeisten Siebkondensator für die Ausgangsgleichspannung und mit einem zur Schwingungserzeugung dienenden Rückkopplungsstromkreis der Art, daß der Sekundärstrom des Leistungstransformators über die Emitter-Basis-Strecke des Oszillatortransistors geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der Reihenschaltung aus dem Gleichrichter (15) und dem Siebkondensator (17) ein einen Schalter (20) in Reihe enthaltender, für die gleiche Stromrichtung wie der Laststromweg durchlässiger Gleichstromweg und ferner für den Schalter (20) eine selbsttätige elektronische Steuereinrichtung vorgesehen sind, durch welche der Schalter (20) jeweils bei einem Zusammenbruch der Eingangsgleichspannung einschaltbar und beim darauffolgenden Wiederanstieg der Eingangsgleichspannung abschaltbar ist.
2. 2. Gleichspannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalter (20) im Gleichstromweg die Kollektor-Emitter-Strecke eines npn-Transistors verwendet und im Gleichstromweg in Reihe mit dem Schalter (20) ein in Durchlaßrichtung für den Gleichstrom gepolter Gleichrichter (23) vorgesehen ist.
3. 3. Gleichspannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis-Emitter-Strecke des als Schalter (20) dienenden npn-Transistors durch die Kollektor-Emitter-Strecke eines zweiten npn-Transistors (25) überbrückt ist und die Basis des zweiten npn-Transistors (25) einerseits über einen Widerstand (29) und einen mit diesem in Reihe geschalteten Kondensator (30) an die positive Eingangsklemme (1) des Gleichspannungswandlers und andererseits an den Abgriff eines aus zwei Widerständen (27, 28) bestehenden Spannungsteilers angeschlossen ist, der zwischen den Eingangsklemmen (1, 2) des Gleichspannungswandlers liegt.
4. 4. Gleichspannungswandler nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante desjenigen i?C-Kreises, der als Kapazität den an die positive Eingangsklemme (1) angeschlossenen Kondensator (30) enthält, größer ist als die Zeitkonstante desjenigen i?C-Kreises, der aus dem am Ausgang (4,5) des Gleichspannungswandlers liegenden Siebkondensator (17) und der Last gebildet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen