DE1788139C3 - Schaltungsanordnung zum Halten einer an eine Last gelegten Spannung - Google Patents

Description

daß der Schrittschalter jeweils diejenige Stellung einnimmt, die bewirkt, daß die vom Umschalter an die

Last gelegte Spannung im Toleranzbereich des fest-

30 gelegten Spannungsbereiches verbleibt. Das ist auch dann ohne weiteres und ohne zusätzlichen Aufwand möglich, wenn die vorgegebene Toleranz sehr enge

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungs- Grenzen für den Spannungsbereich festlegt. Die An-•nordnung zum Halten einer an eine Last gelegten zahl der erforderlichen Schalter und der zusätzlich Spannung innerhalb eines mit vorgegebener ToIe- 35 erforderlichen elektronischen und Halbleiterbauelefanz festgelegten Spannungsbereiches, mit einer aus mente wird auf diese Weise erheblich vermindert. einer Reihenschaltung von Batterien bestehenden Dennoch wird die gewünschte Funktion der Schal-Spannungsquelle, zwischen der und der Last ein tungsanordnung sicher und zuverlässig erreicht.
Selbsttätiger Umschalter liegt. Ausgestaltungen der Erfindung nach dem An-

Eine derartige Schaltungsanordnung ist aus der 40 spruch 1 sind in den Ansprüchen 2 und 3 gekenn-

deutschen Auslegeschrift 1 104048 bekannt. Der- zeichnet.

«rtige Schaltungsanordnungen dienen in Stromver- Die Erfindung wird nachstehend an Hand der

Sorgungsanlagen dazu, die an die Last gegebene Ver- Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher er-

braucherspannung innerhalb eines vorgegebenen läutert. Es zeigt

Spannungsbereiches zu halten. Bei Batterien ist bei- 45 F i g. 1 eine Schaltungsanordnung gemäß der Er-

spielsweise die abgegebene Spannung vom Lade- findung und

fcustand der Batterie, von der Temperatur und ande- F i g. 2 eine mit der Schaltungsanordnung gemäß ren Einflüssen abhängig. Den Spannungsschwankun- F i g. 1 erzielbaire Kennlinie,
gen muß Rechnung getragen werden. Bei der be- F i g. I zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der kannten Schaltungsanordnung, die die Verbraucher- 50 zur Umschaltung von Batteriespannungen nur ein Spannung bei Ausfall der Netzstromversorgung zu (durch unterbrochene Linien eingeschlossener) Umlibernehmen hat, besteht die Reihenschaltung von schalter mit nachgeschaltetem elektromagnetischem Batterien aus einer Hauptbatterie und einer Zusatz- Schrittschalter R₃, verwendet wird, der zwischen Ausbatterie. Gegebenenfalls kann auch noch eine zweite gangsklemmen c und d des Umschalters liegt, wobei Eusatzbatterie hinzukommen. Die Zusatzbatterien 55 eine feste Klemme N des Schrittschalters R_y an den Sind dabei so ausgelegt, daß sie eine weitergehende Pluspol α des Umschalters angeschlossen ist und Entladung der Hauptbatterie ermöglichen, ohne daß freie Kontakte 1, 2 ... η an Pluspole P₁, P.,... P_n 0ie Verbraucherspannung unter ihre untere Grenze von Batterie B₁, B_i...B_n angeschlossen sind. Diese fällt. Dadurch wird die Batteriekapazität besser aus- Batterien sind hintereinandergeschaltet. Die Minusgenutzt. Die erste Zusatzbatterie wird bei Ausfall 60 pole der Batterien sind an den Minuspol b des Umder Netzstromversorgung selbsttätig mit der Haupt- schalters angeschlossen. Eine Last R _L liegt am Ausbatterie in Reihe geschaltet. Nur die zweite Zusatz- gang des Umschalters.

batterie wird bei Absinken der von der Batteriever- Dieser Umschalter besteht aus Widerständen R₁,

sorgung gelieferten Reihenschaltung bis zum unteren R₂ ... R₇. Die Widerstände R₁ und R₂ am Eingang

Grenzwert durch einen zusätzlichen spannungsabhän- 65 des Umschalters bilden einen Spannungsteiler, der

gigen Schalter zugeschaltet. Würden weitere Zusatz- zwischen dem Pluspol α und dem Minuspol b der

batterien vorgesehen, so müßten jeweils für jede Bat- Batterien liegt. Die Widerstände R₁ und R₂ können

terie auch zusätzliche Schalter und zusätzliche schal- feste Widerstandswerte haben. Es ist aber auch

möglich, für einige dieser Widerstände einen Widerstand mit temperaturabhängigem Widerstandswert zu verwenden. Für die Widerstände R₃, R₄, R₅, R₆ und A₇ weiden Widerstände nat festen Widerstandswerten verwendet.

Am Verbindungspunkt der den Spannungsteiler bildenden Widerstände R₁ und R₂ ist eine Basis eines n-p-n-Transistors Tr_x angeschlossen, dessen Kollektor über den Widerstand R₄ mit der Basis eines weiteren n-p-n-Transistors TV₂ verbunden ist. Die beiden Transistoren Tr₁ und Tr_s bilden mit den Widerständen R₃ bis R₇ einen Schmitt-Trigger. Der Ausgang dieses Schmitt-Triggers, nämlich der Kollektor des Transistors 7r_s ist mit der Basis eines p-n-p-Transistors Tr₃ verbunden, der einen Stromverstärker darstellt.

Diese Anordnung wirkt auf fol^nde Weise:

Wenn die angelegte Spannung zwischen dem Pluspol α und dem Minuspol b des Umschalters höher ist als eine Bezugsspannung E, sperren die Transistoren Tr_t und TV₉. Ist die angelegte Spannung kleiner als die Bezugsspannung E, so leiten die Transistoren Tr₁₁, und Tr_x.

Nimmt man an, daß ein bewegliches Schaltmesser N', das zur festen Klemme N des Schrittschalters Rj, führt, am Kontakt 1 liegt, so steht die Spannung V_x der Batterie B₁ am Pluspol α und Minuspol b des Umschalters an. Ist die Spannung V_x größer als die Bezugsspannung E des, Umschalters, so ist dieser gesperrt, und das Schaltmesser N' liegt weiter am Kontakt 1 an, wobei der Last R_L die Spannung V_x aufgedrückt wird. Die Spannung V₁ fällt dann allmählich von dieser Spannung auf die Bezugsspannung £, wonach der Umschalter leitend S wird und der Schrittschalter R, arbeitet Das Schaltmesser N' bewegt sich zum Kontakt 2. Auf die Last R_L werden die Spannungen der Batterien B₁ und B₂ gegeben. Wenn das Schaltmesser N' am Kontakt 2 anliegt, ändert sich die an dem Umschalter liegende

ίο Spannung in V₂. Dieser Wert ist aber größer als die Bezugsspannung £, so daß der Umschalter sofort sperrt und die Anlage des Schaltmessers N' am Kontakt 2 unverändert erhalten bleibt.
Fällt die angelegte Spannung V_t unter die Bezugs-

spannung E, so wird das Schaltmesser N' an den

Kontakt 3 weitergeschaltet. Das Schaltmesser N' wandert somit nacheinander vom Kontakt 2 bis zum Kontakt n.

F i g. 2 zeigt die mit der Vorrichtung gemäß F i g. 1

ao erzielte Kennlinie. Die Ausgangsspannung V_R, nämlich die über der Last R_L stehende Spannung, kann Veränderungen innerhalb eines gewissen Bereiches zwischen Maximum und Minimum hervorrufen. Das Minimum ist der Wert der Bezugsspannung £ des

as Umschalters, und das Maximum ist der Wert der Bezugsspannung E, vergrößert um die Batteriespannung zwischen den verschiedenen Kontakten. Diese Werte werden durch die Anzahl der Batterien zwischen den Kontakten und den Spannungen dieser Batterien festgelegt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

tungstechnische Vorkehrungen zur Verhinderung Patentansprüche: eines Batteriebiifzscjdusses vorgesehen werden. Die bekannte Schalteranordnung ist also nur dann zu

1. Schaltungsanordnung zum Halten einer an gebrauchen, wenn der Spannungsbereich, in dem die eine Last gelegten Spannung innerhalb eines mit S an die Last gelegte Spannung gehalten werden muß, 'vorgegebener Toleranz festgelegten Sp?naungs- relativ groß ist Handelt es sich um einen engen bereiches, mit einer aus einer Reihenschaltung Spannungsbereich, so müssen für jede der dann ervon Batterien bestehenden Spannungsquelle zwi- forderlichen zahlreichen Batterien der Reihenschalscfaen der und der Last ein selbsttätiger Umschal- rung jeweils Umschalter, Dioden usw. vorgesehen ter liegt, dadurch gekennzeichnet, daß ίο werden, so daß sich ein erheblicher Bedarf an elekder Umschalter aus einem Spannungsteiler (R₁, ironischen Bauelementen ergibt.

A₈) mk Baehgeschäjieter Kippstufe (TR_V TR₃) Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die

besteht, daß der Eingang des Umschalters über Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art

einen mehrpoligen elektromagnetischen Schritt- so auszugestalten, daß für die Spannungsregelung

schalter (R,) jeweils mit einer der Batterien (A₁, 15 selbst bei einem Spannungsbereich mit engen ToIe-

B_? ... B_n) verbindbar ist und daß die Treib- ranzen und bei Verwendung vieler Batterien mög-

wicklung des Schrittschalters (R_y) an den Aus- liehst wenige Schalter erforderlich sind,

gang (r, d) des Umschalters angeschlossen ist. Diese Aufgabe wird erfindungsgeraäß durch die

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelost.
durch gekennzeichnet, daß zumindest einer der ao Man erkennt zunächst, daß trotz einer beliebigen den Spannungsteiler (R₁, R₂) des Umschalters Zahl von Batterien in der Reihenschaltung nur noch aufbauenden Widerstände ein Widerstand mit ein einziger Umschalter erforderlich ist. Dieser ist temperaturabhängigem Widerstandswert ist. jedoch über einen elektromagnetischen Schrittschal-

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- ter an die Batterien angeschlossen. Durch den Andurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Batte- 25 schluß der Treibwicklung des Schrittschalters an den rien (B₁, B, ... B_n) um Brennstoffzellen handelt. Ausgang des Umschalters wird dabei sichergestellt,