DE1638009A1

DE1638009A1 - Gleichspannungsgespeiste,geregelte Gleichspannungsversorgung

Info

Publication number: DE1638009A1
Application number: DE19681638009
Authority: DE
Inventors: Petersen Tom Kastrup
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1968-01-23
Filing date: 1968-01-23
Publication date: 1971-04-08
Also published as: DE1638009B2; FR1600380A; GB1261821A; US3585491A; CH496360A; SE362555B

Description

Gleichspannungsgespeiste geregelte Gleich-spannungsversorgung

Die Erfindung "bezieht sich, auf eine gleichspannungsgespeiste, geregelte Gleichspannungsversorgung, bei der ein Halbleiter-Element als Sc-halter mit vorgegebener Repetitionsfrequenz eingeschaltet und die Einschaltdauer in Abhängigkeit von einem gewünschten Betriebszustand, ζ. B. der Ausgangsspannung gesteuert wird, und diesem ein Filterkreis,· z. B. bestehend aus einem L-C-Siebglied und zu diesem parallel geschalteten, der Spannung entgegengepolten Gleichrichter, nachgeschaltet ist.

Eine solche Gleichspannungsversorgung ist z. B. als Gleichspannungsgeber für einen \7echselrichter geeignet» Der Schalter

entnimmt aus der zugeführten Gleichspannung nur einzelne Impulse, die im nac-hfolgenden Filterkreis zu einem gewünschten Spannungsmittelwert geglättet werden.

Es ist eine Schaltung dieser Art bekannt, bei der ein bistabiler Multivibrator auf einen als Transistor ausgebildeten Schalter einwirkt und d'iesen mit durch die Daten des Multivibrators .vorgegebener Kepetitlonsfrequenz einschaltet, wobei die Impulsdauer durch einen Kondensator bestimmt wird, der in Abhängig-

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keit von den Steuergrößen aufladbar ist. Bei einer solchen Schaltung läßt sich die Impulsdauer aber wegen der endlichen* Größe der einzelnen Bauelemente nicht unter einen vorgegebenen kleinen Wert "bringe. Demnach kann auch die Ausgangsspannung, nur auf einen vorgegebenen Kleinstwert herabgeregelt werden. Dieser Kleinstwert kann aber in vielen Fällen noch zu groß sein, beispielsweise wenn am Ausgang der G-leichspannungsversorgung ein Kurzschluß auftritt. Der dann bei kleiner Spannung fließende Kurzschlußstrom ist für viele der Bauelemente noch zu groß. Dies gilt insbesondere für die gegen hohe Ströme sehr empfindlichen gesteuerten Gleichrichter, die deshalb in diesem Zusammenhang bisher noch keine Verwendung finden konnten. In gleicher Yfeise konnte die bekannte Schaltung nicht für Wechselrichter verwendet werden, bei denen gesteuerte Gleichrichter durch kurzzeitiges Kurzschließen gelöscht werden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine gleichspannungsgespeiste, geregelte Gleichspannungsversorgung anzugeben, die es ermöglicht, die Ausgangsspannung auf wesentlich kleinere Werte als bisher abzusenken. Insbesondere soll es möglich sein, die Spannung bis auf einen solchen Wert abzusenken, daß auch im Kurzschlußfall die durch die Schaltung fließenden Ströme unter einem vorgegebenen Höchstwert bleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß nicht nur die Impulsbreite, sondern auch die Repetitionsfrequenz steuerbar ist. Insbesondere kann dafür gesorgt sein, daß wenn die Impulsbreite unter einen vorgegebenen Mindestwert gesteuert wird, die Repetitionsfrequenz erniedrigt wird.

Durch diesen bisher nicht möglichen Eingriff in die Schaltfrequenz gelingt es, den am Ausgang auftretenden Mittelwert der Spannungsimpulse beliebig klein zu machen. Im Extremfall, wenn die Repetitionsfrequenz auf Null herabgeregelt ist, kann die

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Ausgangsspannung sogar zu Hull werden.

Schaltungsteehnisch läßt sieh dies vorzugsweise dadurch erreichen, daß der Schalter von einem monostabilen Multivibrator gesteuert wird, dem ein Geber für eine veränderliche Impulslänge und ein Geber für eine veränderliche Frequenz
zugeordnet ist, und daß eine Regelschaltung beim Unterschreiten eines Grenzwertes der Impulslänge den Frequenzgeber so betätigt, daß er eine niedrigere Frequenz erzeugt. Wesentlich ist hierbei dieFremdsteuerung des Multivibrators,.durch die dessen Frequenz verändert werden kann.

Es ist ohne weiteres möglich, den Frequenzgeber und den Impuls- " längengeber an denselben Ausgang einer gemeinsamen Regel- . schaltung anzuschließen, wenn dem Frequenzgeber eine Grenzwertschaltung zugeordnet ist, die das Regel-Ausgangssignal
am Frequenzgeber erst wirksam werden läßt, wenn der Grenzwert der Schaltung erreicht ist. Sobald der Frequenzgeber anspricht, ist es von untergeordneter Bedeutung,· ob der Impulslängengeber noch in der Lage ist, die Impulslänge weiterzuvericürzen oder nicht.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Impulslängengeber und/oder der Frequenzgeber durch eine dem B lastungsstrom proportionale Größe derart beänflußt wird, daß bei Überschreiten eines Grenzwerts des Belastungsstroms die Impulslänge bzw. die Repe- , titionsfrequenz herabgesetzt wird. Hierdurch ergibt sich
eine absolute Kurzschlußfestigkeit. Denn es wird zumSteuern unmittelbar diejenige Größe herangezogen, die im Kurzschlußfall in der Schaltung Schaden stiften könnte.

Unabhängig davon kann der Impulslängengeber durch die dem
Belastungsstrom proportionale Größe unterhalb des Grenzwerts des Belastungsstroms derart beeinflußt werden, daß die Impulslänge mit steigendem Strom anwächst. Hierdurch wird die Aus-

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gangespannung' der Gleichspannungsversorgung konstant gehalten, auch wenn die Belastung anwächst. Z. B. kann man auf diese Weise die Drehzahl· eines Drehstrommotors konstant halten, der über einen Wechselrichter nachgeschaltet ist, auch wenn er stärker belastet ist und zum Schlüpfen neigt. Beachtenswert ist hierbei, daß die beiden zuletzt erwähnten stromabhängigen Steuerungen gegensinnig arbeiten, wobei die beiden Arbeitsbereiche durch einen vorzugsweise einstellbaren Stromgrenzwert voneinander getrennt sind.

Insbesondere sollte die dem Belastungsstrom proportionale Größe an einem Meßwiderstand zwischen Schalter und Filterkondensator abgegriffen werden« Auf diese Weise werden nicht nur Stromspitzen;berücksichtigt, die im nachgeschalteten Verbraucher auftreten, sondern auch Spitzen des Filterladestroms.

Bei alledem ist zu berücksichtigen, daß die normale Repetitionsfrequenz im Vergleich mit den übrigen in diesem Zusammenhang auftretenden Frequenzen sehr hoch sein kann, beispielsweise in der Größenordnung von 1 kHz. Da man den Steuereingriff wie die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele noch genauer erkennen lassen - von einer Periode der Repetitionsfrequenz zur nächsten wirksam werden lassen kann, ist ein fast augenblickliches Ansprechen auf irgendwelche unzulässigen Veränderungen gewährleistet.

Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der er-

findungsgemäßen Gleichspannungsversorgung,

Fig. 2 in einem Impulsdiagramm die Wirkungsweise des Schalters bei Abwärtsregelung der Spannung,

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BAD OBIG(NAL

- "■ ■■ ^s ■: ■.■■-■' :^::\—^:'-''. Fig. 3 ,ein Ausführungsbeispiel für einen :

elektronischen Schalter mit ge- · steuertem Gleichrichter, * ' . ' .. ■ ■ ■

Pig. -4 ein erstes Ausführungsbeispiel der ge- _v. samten Steuereinrichtung zur Betätigung/ des Schalters und . '

Pig. 5 ein anderes Ausführungsbeispiel für die Steuereinrichtung.

In PIg. 1 sind die Klemmen 1 und 2 der Versorgungsleitungen 3 an eine konstante Gleichspannung TJ_ angeschlossen, die | beispielsweise von einem Brückengleichrichter mit nachgeschaltetem G-lättungskondensator geliefert wird, in die Leitung · 3 ist ein Schalter 4 eingebaut, in der Praxis ein Halbleiterschalter, der in einer noch zu erläuternden Weise aus- und eingeschaltet wird. Dem Schalter folgt ein Pilterglied 5, bestehend aus einer Drossel-Ll, einem Kondensator Gl und einem G-leichrichter Dl. Vor den Pilterkondensator Gl ist noch ein Y/iderstand Rl angeschlossen, an dem über Leitungen 6 eine dem Strom proportionale Spannung abgegriffen werden kann. Hinter dem Pilterglied 5 steht daher eine geregelte Gleichspannung U zur Verfügung, die über Leitungen 7 ebenfalls abgegriffen wird. Die geregelte Spannung speist einen Verbraucher 8, der im vorliegenden Pail durch einen Wechselrichter 9 zum Antrieb- · t eines Dreiphasen-Motors 10 mit vorgeschalteter Kurzschlußimpedanz L2 besteht. Die gesteuerten Grleiehrichter im Wechselrichter 9 werden jeweils gemeinsam durch einen Schalter 11 gelöscht, mit dessen Hilfe der Wechselrichter 9 kurzgeschlossen werden kann.

Dem Schalter 4 ist ein Steuergerät 12 zugeordnet, dieses be-•sitzt einen monostabilen Multivibrator 13, der einerseits von einem Impulslängengeber 14 und andererseits von einem Frequenzgeber 15 gesteuert wird. Eine Regelschaltung 16 sorgt

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dafür,- daß zur Erzeugung abnehmender Spannung zunächst die Impulslänge durch den Geber 14 vermindert und dann - wenn ein vorgegebener Grenzwert erreicht ist - die Frequenz durch den Geber 15 herabgesetzt wird.. Die Hegels ehaltung wird durch einen Diskriminator 17, der in erster Linie die Ist-Spannung U mit einer über einen Eingang 18 zugeführten Spannungssollwert vergleicht, und durch eine .Grenzwertschaltung 19> die vom Belastungsstrom gesteuert wird, beeinflußt. Die Grenzwertschaltung IS kann direkt oder, wie es der gestrichelte Teil 20 zeigt, über den Diskriminator 17 die Regelschaltung 16 beeinflussen. Weitere Eingänge des Diskriminators 17 können dazu dienen, zusätzliche Einflüsse geltend zu machen, beispielsweise kann über den Eingang 21 ein vom Schlupf des Motors 10 abhängiges Signal und über den Eingang 22 ein den Prozessablauf steuerndes Signal zugeführt werden.

Pig. 2 zeigt die Verteilung der vom Schalter 4 durchgelassenen Gleichstromimpulse, wenn die Spannung U kontinuierlich abnehmen soll. Zunächst haben die Impulse konstante Frequenz, dargestellt durch den gleichbleibenden Abstand a, aber abnehmende Iiänge, dargestellt durch die Abmessungen d-i. Wenn aber der Grenzwert i erreicht ist, werden die Impulse zeitlich auseinander gezogen, d. h., die Repetitionsfrequenz herabgesetzt, wie es durch die sich vergrößernden Abstände b und c Veranschaulicht ist. Bei sehr großen Abständen und Beibehaltung der kleinsten länge i ergibt sich eine Spannung U_r von nahezu Null.

In Fig. 3 ist eine praktische Ausführungsform des Schalters 4 veranschaulicht. Der Schalter selbst wird durch einen gesteuerten Gleichrichter El dargestellt. Ihm parallel liegen eine entgegengesetzt gepolte Diode- D2, ein gleichsinnig gepolter gesteuerter Gleichrichter E2 und die Reihenschaltung eines Kondensators 02 und einer Umschwingdrossel 13, Ferner

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ist zwischen D2 und E2 noch eine weitere Diode D3 geschaltet* Die Zündimpulse für den steuerbaren Gleichrichter E 1 werden über die leitungen 23» die Lb'schiuipulse für den steuerbaren Gleichrichter E2l über die Leitungen 24 zugeführt.

Wenn der steuerbare Gleichrichter El geschlossen ist, kann sich der Kondensator 02 bis nahezu auf die Betriebsspannung aufladen. Diese Ladung bleibt wegen der Diode D3 erhalten, wenn der Gleichrichter El gezündet ist. Erst wenn der Gleichrichter 32 einen Löschimpuls erhält, entlädt sich der Kondensator C2 über die Umschwingdrossel L3, wodurch er in entgegengesetzter Richtung aufgeladen wird. Auf diese Weise entsteht eine Gegenspannung über dem steuerbaren Gleichrichter El, so " daß dieser erlischt. Das gleiche gilt auch fü^ den steuerbaren Gleichrichter E2. Anschließend kann sich der Kondensator C2 über die Dioden D3 und D2 in.seinen Ausgangszustand umladen, wobei die aufgetretenen Verluste durch die Betriebsspannung gedeckt werden.

Beim Steuergerät nach-Fig. 4 stehen an drei Versorgungsleitungen 25,26 und 27 die Spannungen +22,0 und -22 V zur Verfugung. In der Zeichnung sind nur diejenigen Schaltungsbestandteile mit einem Bezugszeichen versehen, die in der nachstehenden Beschreibung erwähnt werden.

Der Frequenzgeber 15 ist im vorliegenden Fall unter Verwendung eines Unit Junction-Transistors 5|1 aufgebaut, über den sich ein Ladekondensator C3 immer dann entlädt und einen Impuls am Transistorausgang erzeugt, wenn dieser auf einen vorgegebenen Spannungswert aufgeladen ist. Als Ladewiderstände für diesen Kondensator dienen u. a. ein Einstellwiderstand R2 und ein Transistor Tr2, dessen Basis über einen Widerstand R3 mit dem Emitter gekuppelt ist und in dessen Emitter-

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Zuleitung ein Hauptschalter 29 und eine Diode D4 liegen. Der bis hierher beschriebene Frequenzgeber ist so eingestellt, daß er Impulse mit einer konstanten Repetitionsfrequenz .von etwa 1 kHz abgibt.

Der monostabile Multivibrator 13 weist zwei Transistoren Tr3 und Tr4 auf. Zwischen den Kollektor des ersten Transistors Tr3 und die Basis des zweiten Transistors Tr4 ist ein Impulslängen-Kondensator C4 und eine Diode D5 geschaltet. !Normalerweise ist der zweite Transistor Tr4 leitend, so daß am Widerstand R4 ein Spannungsabfall auftritt, der unter Berücksichtigung der Widerstände R5 und R6 das Basispotential des ersten Transistors Tr3 am Punkt 30 so niedrig hält, daß dieser gesperrt ist./Währenddessen lädt sich der Kondensator 04 über den Widerstand R7 so auf,· daß der Punkt 31 positiv gegenüber dem Punkt 32 vorgespannt ist. Wenn nun über den Kondensator 05 ein Impuls vom Frequenzgeber an die Basis des Transistors Tr3 gegeben wird, so daß dieser zündet, fließt der Kollektorstrom über den Widerstand R7, wodurch das Potential des Punktes 31 stark absinkt. Das Potential des Punktes sinkt entsprechend tiefer, so daß der Transistor Tr4 gesperrt wird. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis sieh der Kondensator C4 über den Widerstand R7, den einstellbaren Widerstand R8 und den Widerstand R9 soweit umgeladen hat, daß der Punkt 32 ein den Transistor Tr4 wieder leitend machendes Potential erreicht hat. Parallel zu den Widerständen R8 und R9 liegt ein Zweig mit einem einstellbaren Widerstand RIO und einer Diode D6, über den süi der Kondensator 04 ebenfalls entladen kann und der später noch näher erläutert wird.

Der Transistor Tr4 steuert die Basis eines Transistors Tr5» dessen Emitter über eine Ze-nerdiode Zl am Nulleiter und dessen Kollektor über die Primärspule 33 eines Transformators T2 an der Leitung 25 liegt. Die beiden Primärwicklungen 34 und

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sind jeweils so mit einem Gleichrichter D7 und D8 versehen, da,3 sie über die Leitungen 2'jS und 24 die gewünschten Zündluid Lüschimpulse abgeben. Der Transistor Tr5 ist gesperrt, wann der transistor Tr4 leitend ist; er ist leitend, wenn der Transistor Tr4 gesperrt ist. Die Ze-nerdiode Zl sorgt da.fία·, äali dor Strom durch den Transistor Tr5 steile Flanken hat. Diύ aufsteigende Planke ergibt jeweils einen Zündimvuls, lie absteigende Flanke einen Löschimpuls.

Dia Regelschaltung 16 v/eist einen Transistor Tr6 auf, in dessen Ikiitter-Ziileitung ein Gleichrichter D9 liegt. Das Basispote-utial an Punkt 56 wird durch den in den Widerständen HIl und 1112 fliesenden Strom bestimmt. An den Kollektorausgang 'j'l dieses Transistors Tr6 ist einerseits der Zweig mit der Diode D6 und dem Widerstand KlO des den Impulslängengeber darstellenden Kondensators C4 und andererseits die Basis des Transistors Tr2 über eine Ze-nerdiode Z2 gelegt. Der Widerstand des Transistors Tr6 bzw. die Spannung am Punkt 37 bestimmt daher letztlich, die Impulslänge und die Frequenz.

a) Impulslänge: Ist der" Transistor Tr6 gesperrt, so erfolgt

die Umladung des die Impulslänge bestimmenden Kondensators 04 nur über den Zweig mit den 'Widerständen R8 und R9. Die Einstellung des Widerstands R8 bestimmt daher"die größte Impulslänge. Ist der Transistor Tr6 voll offen, so erfolgt die Umladung zum überv/iegenden Teil durch diesen Transistor und den Widerstand ElO. Die Einstellung des Widerstands RIO bestimmt daher die minimale Impulslänge. Der Übergang vom maximalen zum minimalen Impulslängenwert kann mit der Basisspannung des Transistors Tr6 kontinuierlich erfolgen.

b) Prequenz:

Der Widerstand R3 versucht, den Baäspunkt des 3?re(iuenzgeber-Tran3i3tors Tr2 auf etwa

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bau

+22Y zu halten. Im Hbrmalbetrieb ist der
Ausgang 37 der Regelschaltung auf einem so

niedrigen. Potential, daß.die.Zenördiode j

Z2 gesundet ist und-auf diese. Weise, das Basis- \

potential am Punkt 38 absinkt, wodurch der ί

Transistor Tr2 gut leitend ist. Wird aber der ,

Transistor Tr6 immer mehr geöffnet (und dem- I

entsprechend die Impulslänge immer mehr ver~ . j

ringert), dann erreicht der Punkt 37 ein [

■- ... Potential, bei dem die Zenerdiode 22 sperrt. ;

Infolgedessen wird auch der Basispunkt 38 auge- , hoben und der Transistor !Dr2 nimmt einen hohen

■Widerstandswert an, durch den der Kondensator I

C3 entsprechend langsamer auf geladen wird, j

was zu der gewünschten Irequenzherabsetaung .· |

Der Diskriminator 17 mit seinen vier Eingängen 7» 18,21: und>-22_fc.: ;

die ge einen Widers-tand aufweisen, ist über einen I

verstärker mit einem ersten !üransistor W und einem-jzw^'itsm- .τ..,-: ί Transistor 3Jr8 an den Eingangspunkt 39 der Regeisehaltun© ge;^ri.v.

legt. Der Differenzverstärker ist unsymmetrisch aufgebaut./H"j;i;-An der Basis des ersten Transistors Tr7 liegt der Diskriiainator.
.An der Basis des zweiten Transistors TrS liegt Jfull. Die -"-..-Transistoren sind zum Transistor Tr6 komplementär geschaltat..

An den Punkt 39 ist ferner über eine Diode 10 eine Grenzwertschaltung angeschlossen, die einen sehr ähnlich aufgebauten
Differenzverstärker mit einem ersten Transistor Tr9 und einem
zweiten Transistor Tr 10 aufweist. An die Basis des ersten
Transistors Tr9 ist die eine leitung 6 zur Messung der dem f Belastungsstrom proportionalen GrröBe abgeschlossen. Die Basis \ des zweiten Transistors Tr 10 ist über einen Sondensator C6
mit der Mulleitung 26 verbunden. Im Ausgangszweig des zweiten

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Transistors TrIO ist ein komplementärer, gleichstromgekuppelter ' j dritter Transistor TrIl angeschlossen, dessen Kollektor über einen Widerstand Rl 3 mil; dem Basispunkt 40 des zweiten Transistors TrIO verbunden ist.' Dem Punkt 40 wird über einen Widerstand R14 von einem Spannungsteiler R15 eine konstante . j negative Spannung zugeführt. Ein.Spannungsteilerwiderstand R16 sorgt unter Zwischenschaltung^veiner Diode DIl dafür, daß das Potential 'am Kollektorpunkt 41 nicht über einen vorgegebenen Wert steigen kann. Die Basen der beiden ersten Transistoren Tr7 und Tr9 sind über Gegenkopplungswiderstände R1'7 und R18 mit dem Kollektor des Regel transistors Tr6 gegengekoppelt.

Mit Hilfe des Diskriminators und des ihm zugeordneten Differenz- Verstärkers kann der Regeltransistor" Tr6 so 'ausgesteuert werden, daß eine bestimmte Ausgangsspannung U_r eingehalten wird. Der Einfluß dieses Verstärkers wird aber sofort unterbunden, wenn der andere Differenzverstärker in Tätigkeit tritt. Dies ist der Pail, wenn das dem Belastungsstrom proportionale Spannungssignal auf der Leitung 6 das Potential am Punkt 40, das willkürlich auf einen bestimmten maximalen Belastungsstrom eingestellt werden kann, erreicht. In diesem Fall ver* stärkt sich der Strom durch den Transistor TrIO ganz erheblich, weil über den Transistor TrIl der Kondensator C6 umgeladen und dadurch das Potential des Punktes 40 angehoben wird. Allerdings ist diese Hitkopplung begrenzt, weil das Potential ' i des Punktes 41 nicht unter das vom Widerstand R16 vorgegebene Potential sinken kann. Im Gleichgewichtszustand hat dann der Kollektor am Punkt 42 ein solches Potential, daß der Regeltransistor Tr6 soweit aufgesteuert wird, daß der Frequenzgeber auf eine geringere Frequenz umschaltet. Das bedeutet, daß beim Auftreten eines Überstroms die Frequenz augenblicklich soweit herabgesetzt wird, daß die Ausgangsspannung U fast zu Null wird und daher keine Überströme die Schaltelemente

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in der Gleichspannungsversorgung "beeinträchtigen können, ί

Bei dem Ausführungsbeispiel der Pig. 5 sind die Schaltelemente, sofern sie die gleiche Punktion haben wie in der vorangehenden Schaltung, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Es werden nachstehend auch nur die abgeänderten Schaltungsgruppen erläutert. Hierbei handelt es sich um eine andere Steuerung des Frequenzgebers und um eine andere Berücksichtigung der dem Strom proportionalen Größe.

Die Basis des Transistors Tr2 des Prequenzgebers ist über zwei Y/iderstände Rl 9 und R20 an den Hülle it er gelegt. Zum Zwischenpunkt 43 führt vom Ausgang 37 der Regelschaltung eine Verbindung über eine Diode D12. Der Emitter ist über zwei Widerstände R21 und R22 ebenfalls an ITuIl gefesselt. Der Yerbindungspunkt 44 ist jedoch über eine Ze-nerdiode Z3 und den Hauptschalter 29 an die Leitung 25 angeschlossen. Im BOrmalbetrieb ist die Ze-nerdiode Z3 gezündet,und es fließt ein starker Strom über den Transistor Tr2 zu dem Kondensator C3. Wenn der Punkt 37 das Potential des Punktes 43 erreicht, fließt über die Diode D12 ein Strom, durch den das Basispotential des Transistors Tr2 angehoben wird. Hierdurch wird der Transistor allmählich geschlossen, so daß der Kondensator C3 langsamer aufgeladen wird und die Frequenz des Prequenzgebers herabgesetzt wird. Wenn der Strom durch den Transistor oo klein geworden ist, daß das Potential am Punkt 44 nicht mehr ausreicht, um die Ze-nerdiode Z3 gezündet zu halten, schließt diese,und es kann nur noch über den Widerstand R22 ein sehr geringer Strom über den Transistor Tr2 geleitet werden, wodurch die Frequenz schlagartig wesentlichherabgesetzt wird.

Bei dieser Schaltung wird demnach bei Erreichen eines ersten Grenzwerts (der einer bestimmten Impulsbreite entspricht), der durch das Potential des Punktes 43 festgelegt ist, die

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Preouenz des Frequenzgebers allmählich herabgesetzt. Bei Erreichen eines zweiten Grenzwertes, der durch den Schwellwert der Ze-nerdiode 23 gegeben ist, wird dann die frequenz, sprungartig auf einen äußerst kleinen Wert vermindert.

Die dem Belastungsstrom proportionale'Spannung wird über die Leitung 6 einem Differenzverstärker zugeführt, der die beiden Transistoren TrI2 und Trl3 aufweist. Die' eine Steuerleitung 6 liegt an der Basis des ersten Transistors Trl2, die andere Zuleitung liegt am Nulleiter, der mit der Basis des anderen Transistors TrI 3 verbunden ist. Im Ausgangskreis des letztgenannten Transistors ist ein komplementärer, gleichstromge- . ^ kuppelter Transistor Trl4 vorgesehen, dessen Kollektor am Punkt 45 mit zwei Spannungsteilern verbunden ist. Der erste Spannungsteiler besteht aus den Widerständen R23 und E24· Von einemAbgriff des letztgenannten Widerstands führt eine Verbindungsleitung zum Eingang 21 des Diskriminators. Es läßt sich dort eine Größe abnehmen, mit deren Hilfe eine Stromerhöhung durch eine Impulsverlängerung kompensiert wird, so daß beispielsweise der Schlupf eines Motors ausgeglichen werden kann. Der zweite Spannungsteiler umfaßt die Y/iderstände R25 und E26, von denen der letztgenannte über einen Abgriff mit der Basis eines Transistors Trl5 verbunden ist. Dieser Spannungsteiler reicht bis zur negativen Leitung 27. Der Abgriff am Widerstand R26 ermöglicht die Einstellung { des maximal zulässigen Kurzschlußstromes. Der Transistor Trl5 ist mit seinem Emitter über eine Ze-nerdiode Z4 mit der negativen Leitung 27 verbunden. Der Kollektor ist am Punkt 46 über eine Diode D13 an den Eingang 20 des Diskriminators gelegt. Die letztgenannte Schaltung spricht an, wenn die am V/iderstand R26 abgegriffene Spannung den Schwellwert der Ze nerdiode Z4 überschreitet, wodurch der Transistor Trl5. schlagartig leitend wird und dem Diskriminator ein so starkes negatives Potential zuführt, daß dieser den Regel transistor

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Tr6 rasch in seine volle Öffnungsstellung steuert. Hierdurch wird die Frequenz des Frequenzgebers in "gewünschter Weise herabgesetzt.

Von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann in vielerlei Richtung abgewichen werden, ohne den Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise können die Zündimpulse direkt am Ausgang des Unit Junction-Transistors ¹TrI abgenommen v/erden. Allerdings ist die veranschaulichte Schaltung günstiger, da sie nur dann Zündimpuliss abgeben kann, wenn sichergestellt ist, daß sie auch einen Löschimpuls erzeugen kann.

Es ist nicht notwendig, daß der Belastungsstrom jeweils auf Null herabgeregelt wird, wenn ein vorgegebener Grenzwert überschritten worden ist. Mit Hilfe des Widerstands R16 in I¹Ig. läßt sich die Neigung derjenigen Kurve bestimmen, auf der der Strom bei abnehmender Spannung zurückgeht.

Die Schaltung läßt sich nicht nur in Verbindung mit gesteuerten Gleichrichtern als Schalter 4, sondern auch in Verbindung mit den bekannten Transistoren verwenden.

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Claims

Patentansprüche:

1. Gleichspannungsgespeiste, geregelte Gleichspannungsversorgung, bei der ein Halbleiter-Element als Schalter mit vorgegebener Repetitionsfrequenz eingeschaltet und die Einsehaltdauer in Abhängigkeit von einem gewünschten Betriebszustand, ζ. Β. der Ausgangsspannung, gesteuert wird, und diesem ein Filterkreis, z. B. bestehend aus einem 1-C-Siebglied und zu diesem parallel geschalteten, der Spannung entgegengepolten Gleichrichter, nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß nicht nur die Impulsbreite, sondern auch die R_epetitionsfrequenz steuerbar ist.

2. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß - wenn die Impulsbreite unter einen vorgegebenen Mindestwert gesteuert wird - die Repetitionsfrequenz erniedrigt wird.

3. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (4) von einem monostabilen Multivibrator (13) gesteuert wird, dem ein Geber (14) für eine veränderliche Impulslänge und ein Geber (15) für eine veränderliche Frequenz zugeordnet ist, und daß eine Regelschaltung (16) beim Unterschreiten eines Grenzwerts der Impulslänge den Frequenzgeber so betätigt, daß er eine niedrigere Frequenz erzeugt.

4. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgeber (15) und der Impulslängengeber (14) an'denselben Ausgang einer gemeinsamen Regelschaltung (16) angeschlossen sind, dem Frequenzgeber aber eine Grenzwertschaltung zugeordnet ist, die das Regel-Ausgangssignal am Frequenzgeber erst wirksam werden läßt,

Unterlagen (Art.7§1Abs.2Nr.1SaU3desAnderun_Oeflee.v.4.9.19.621

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wenn der Grenzwert der Schaltung erreicht ist.

5. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulslängengeber (14) und/oder der Frequenzgeber (15) durch eine dem Belastungsstrom proportionale Größe derart beeinflußt wird, daß bei Überschreiten eines Grenzwerts des BelastungsStroms die Impulslänge bzw. die Repetitionsfrequenz herabgesetzt wird.

6. Gleichspannungsvers.orgung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulslängengeber (14) durch die dem Belastungsstrom proportionale Größe unterhalb des Grenzwerts des Belastungsstroms derart beeinflußt wird, daß die Impulslänge mit steigendem. Strom" anwächst.

7. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Belastungsstrom proportionale Größe an einen Meßwiderstand (Rl) zwischen Schalter (4) und Filter-" kondensator (öl) abgegriffen wird.

8. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß als Frequenzgeber ein Unit Junction-Kippschwingungsgenerator mit Ladekondensator (C3) und Ladewiderstand dient, wobei der Ladewiderstand zumindest teilweise durch einen normalerweise leitenden Transistor (Tr2) gebildet wird, dessen Widerstandswert beim Unterschreiten der minimalen Impulsbreite durch Veränderung des Basispotentials vergrößert wird.

9. Gleichspannungsversorgung nach Ansprüchen 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Ladetransistors (Tr2) über eine Ze-nerdiode (Z2) mit dem Ausgang (31) der Regelschaltung und über einen Widerstand (R3) mit seiner Emitter-Zuleitung verbunden ist.

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10. GIeichspannungsVersorgung nach Ansprüchen 4 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Ladetransistors (Tr2) über einen Spannungsteiler (R19,R2O) an Hull liegt und der Ausgang (37) der Regelschaltung über einen Gleichrichter (D12) mit dem Abgriff des Spannungsteilers verbunden ist.

.11. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, daß im Emitter-Basis-Kreis des ladetransistors (Tr2) eine im Normalbetrieb leitende Ze-nerdiode (Z3) vorgesehen ist.

12. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulslängengeber (XA) durch einen Kondensator (04) des zwei Transistoren aufweisenden monostabilen Multivibrators (13) gebildet ist, der zwischen den Kollektor des ersten (Tr3) und die Basis des zweiten Transistors (Tr4) geschaltet sowie über einen einstellbaren Widerstand (R8) und die parallel dazu liegende Regelschaltung umladbar ist.

13· Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung einen . Transistor (Tr6) aufweist, der von der Spannung eines Diskriminators (17) gesteuert ist. I

14. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator (17) außer seinen Eingängen (7,18) für den Ist- und Sollwert der Ausgangsspannung mindestens einen weiteren Eingang (20,21) und zwar für die dem Belastungsstrom proportionale Größe hat.

15. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Diskriminator und den Transistor (Tr6) der Regelschaltung ein Differenz-

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verstärker geschaltet ist, dessen Transistoren (Tr7,Tr8) zum Regel-Transistor komplementär geschaltet und mit ihm gleichstromgekuppelt sind.

16» Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Eingang des Diskriminators eine Grenzwertschaltung angeschlossen ist, deren Eingang (6) die dem Belastungsstrom proportionale Größe zugeführt wird und die beim Überschreiten eines einstellbaren Grenzwerts ein die übrigen Diskriminator-Eingangswerte derart überwiegendes Signal abgibt, daß die Impulslänge bzw. die Repetitionsfrequenz herabgesetzt wird.

17. GleichspannungsVersorgung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis des ersten Transistors (Trl2) eines D.ifferenzverstärkers die dem Belastungsstrom proportionale Größe zugeführt wird, die Basis des zweiten Transistors (Trl3) an null .liegt-, dessen Kollektorkreis einen zu den beiden Transistoren komplementären gleichstromgekuppelten 'dritten Transistor (Trl4) aufweist und mit dem Kollektor des dritten Transistors zwei Spannungsteiler verbunden sind, wobei der Abgriff des einen (R23, R24) direkt an einem Diskriminatoreingang (21) angeschlossen ist, um eine Stromerhöhung durch Impulsverlängerung zu kompensieren, und der Abgriff des anderen (R25,R26) über eine Grenzwert-Schaltung mit einem Diskriminatoreingang (20) verbunden ist,· um beim Überschreiten eines Grenzwerts des BelastungsStroms die Impulslänge bzw. die Frequenz herabzusetzen.

18. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung außer von dem Diskriminator von einer Grenzwertschaltung beeinflußbar ist, deren Eingang (6) die dem Belastungsstrom proportionale. Größe zugeführt wird und die. beim Überschreiten

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eines einstellbaren Grenzwerts in einer den Diskriminatorausgang sperrenden Weis.e ein Signal abgibt, das die Impulslänge bzw. die Repetitionsfrequenz herabsetzt*

19. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 18, dadurch ge- _# . kennzeichnet, daß am gleichen Eingang (59) der Regelschaltung, an dem der Diskriminator-Differenzverstärker (Tr7,Tr8) angeschlossen ist, ein zweiter gleichartiger Differenzverstärker (Tr9,TrIO) der Grenzwertschaltung liegt,

20. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Regelschaltung verbundenen, · I parallel geschalteten Kollektoren der Transistoren der beiden Differenzverstärker über einen Gleichrichter (DlO) miteinander verbunden sind.

21. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 18-20, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge der beiden Differenzverstärker unsymmetrisch sind und an der Basis des jeweils ersten Transistors (Tr7,Tr9) liegen, während die Basis des jeweils zweiten Transistors (TrS,TrIO) der Differenzverstärker an null liegt.

22. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 18-21, λ dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Transistor (TrIO) des Grenzwert-Differenzverstärkers im Ausgangszweig einen ■komplementären, gleichstromgekuppelten dritten Transistor (TrIl) aufweist, dessen Kollektor über einen Widerstand (R'13) mit der Basis des zweiten Transistors (TrIO) verbunden ist und daß zwischen dieser Basis und jjull ein Kondensator (06), dem über einen Widerstand (RI4) von einem einstellbaren Spannungsteiler (R15) eine negative Spannung zugeführt wird_>liegt.

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23· Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 18-22, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kollektor des Regeltransistors (Tr6) und die Basis des ersten Transistors (Tr9) des Grenzwert-Differenzverstärkers ein Gegenkopplungs-Widerstand(R18) geschaltet ist.

24. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 18-23, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des dritten Transistors (TrIl) mit der Anode eines Gleichrichters (DIl) verbunden ist, dessen Kathode am Abgriff eines Spannungsteilers (B.16) liegt, der die Kathode auf einem vorgegebenen positiven Spannungswert hält.

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