DE1801998A1

DE1801998A1 - Electronically stabilized power supply

Info

Publication number: DE1801998A1
Application number: DE19681801998
Authority: DE
Inventors: Werner Bach; August Deis; Peter Schattmann
Original assignee: Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1968-10-09
Filing date: 1968-10-09
Publication date: 1970-04-23
Also published as: GB1285601A; FR2020271A1; DE1801998C3; DE1801998B2

Description

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1. Okt. 1968 fr.gö 3025Oct. 1, 1968 fr.gö 3025

SIEMAG Peinmechanische Werke GmbH, Eiserfeld/SiegSIEMAG Peinmechanische Werke GmbH, Eiserfeld / Sieg

Electronically stabilized power supply

Die Erfindung betrifft ein elektronisch stabilisiertes Netzgerät mit einem im Hauptstromkreis liegenden Schalttransistor, der von einem von einer Spannungsüberwachereinrichtung angesteuerten astabilen Flip-Flop geschaltet wird·The invention relates to an electronically stabilized power supply unit with a switching transistor located in the main circuit, that of one of a voltage monitor device controlled astable flip-flop is switched

Bei einem bekannten Verfahren wird die zu stabilisierende hohe schwankende Speise-Gleichspannung durch einen steuerbaren Widerstand in Serie mit dem Verbraucher auf den gewünschten Wert herabgesetzt· Durch Vergleichen mit einer konstanten Referenz- oder Bezugsspannung wird eine Steuerspannung von solcher Hohe und Richtung gewonnen, daß z.B· bei kleiner werdender Belastung oder ansteigender Speisespannung der Serienwiderstand vergrößert wird· Durch den nun entstehenden größeren Spannungsabfall an den Serienwiderstand wird die Ausgangsspannung konstant gehalten· Der Nachteil dieser Schaltungsart ist der, daß mit zunehmender Belastung ein immer größerer Teil der Leistung des Netzgerätes in Wärme des steuerbaren Widerstandes umgewandelt wird und somit ein schlechter Wirkungsgrad entsteht. In a known method, the high fluctuating DC supply voltage to be stabilized is controlled by a Resistance in series with the consumer reduced to the desired value · By comparison with a constant reference or reference voltage becomes a control voltage gained from such a height and direction that e.g. as the load decreases or the supply voltage increases, the series resistance is increased · By the the resulting larger voltage drop across the series resistor, the output voltage is kept constant The disadvantage of this type of circuit is that the greater the load, the greater the amount of power of the power supply unit is converted into heat from the controllable resistor, resulting in poor efficiency.

Bei einer weiteren bekannten Schaltungsanordnung wird der dem obengenannten Verfahren anhaftende Nachteil dadurch umgangen, indem der steuerbare Widerstand durch einen mit einer Impulsfolge beaufschlagten Schalttransistor ersetzt wird· Die vom Schalttransistor kommende Spannung wird über ein RC*Differentierungsglied dem Ausgang zugeführt, an welchem sich eine Gleichspannung Kit einer derIn a further known circuit arrangement, the disadvantage inherent in the above-mentioned method is thereby eliminated circumvented by replacing the controllable resistor with a switching transistor acted upon by a pulse train The voltage coming from the switching transistor is fed to the output via an RC * differentiating element, which is a DC voltage kit one of the

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Inpulsfolge gleichen Frequenz überlagerte BruBsaspannung einstellt· Zur Spannungeüberwachung wird die Ausgangsspannung mit einer Referenzspannung verglichen und eine evtl. Abweichung einem Rechenverstärker zugeführt· Bei j, einer bestehenden Differenz zwischen Ausgangs- und Hefe- _;i » renzspannung gibt der Rechenverstärker sogleich eine Impulsfolge an den Steuereingang des Schalttransistors· Die Impulsfolge dauert solange an, bis die Differenzspannung unter den Ansprechwert des Rechenverstärkers gesunken ist. Diese Schaltung hat den Nachteil, daß ein großer Aufwand an Bauteilen erforderlich ist.Inpulsfolge same frequency superimposed BruBsaspannung · adjusts to Spannungeüberwachung the output voltage is compared with a reference voltage and a possible deviation supplied to an operational amplifier · When j, an existing difference between the source and _{yeast; i} 'ence voltage is of the operational amplifiers once a pulse sequence to the control input of the switching transistor · The pulse sequence lasts until the differential voltage has dropped below the response value of the processing amplifier. This circuit has the disadvantage that a large amount of components is required.

Eine weitere bekannte Schaltungsanordnung mit einem im Hauptstromkreis liegenden Schalttransistor arbeitet nach dem Prinzip eines ρulslängenmodulierten Zweipunktregelers mit induktivem Speicher· Dabei hängt die Höhe der Ausgangsspannung vom sogenannten Tastverhältnis ab. Für die obere Grenze des Tastverhältnisses ist das Verhältnis der Anstiegsund Abfallzeiten (Schaltzeiten) des zu schaltenden Tranr eistors und der Periodendauer maßgebend· Bei dieser Schaltungsart werden die von einem Sägezahngenerator kommenden Impulse über bestimmte Schaltelemente in eine Sinusform umgewandelt, der von einer Gleichspannungsverstärker stufe | gelieferten Gleichspannung auf moduliert und über Steuertransistoren dem Reihen-Schalttraneistor zugeführt· Die Träger-Gleichspannung, die sich aus dem Spannungsvergleich zwischen "Aufgangs- und Referenzspannung ergibt, bestimmt den Einschaltpunkt der Steuertransietoren und somit auch die Impulszeit des Schalttransistors. Nachteilig bei dieser Schaltungsanordnung ist, daß der Wirkungsgrad durch am Ausgang befindliche Trenngleichrichter herabgesetzt ist '-_v .;-·■/ und die ganze Anordnung sehr lastabhängig^ioi· ^^;.-^ ^ä·--.—-Another known circuit arrangement with a switching transistor in the main circuit operates on the principle of a pulse-length modulated two-point controller with inductive storage. The level of the output voltage depends on the so-called duty cycle. For the upper limit of the duty cycle, the ratio of the rise and fall times (switching times) of the transistor to be switched and the period duration is decisive.In this type of circuit, the pulses coming from a sawtooth generator are converted into a sinusoidal shape via certain switching elements, which is stepped by a DC voltage amplifier | The DC voltage supplied is modulated and fed to the series switching transistor via control transistors. that the efficiency is reduced by isolating rectifiers located at the output '- _v .; - · ■ / and the whole arrangement is very load-dependent ^ ioi · ^ ^; .- ^ ^ ä · --.—-

Bei einer weiteren bekannten Schaltungsanordnung ist' der im Hauptstromkreis liegende Schalttransistor mit einemIn a further known circuit arrangement is' the switching transistor located in the main circuit with a

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Ansteuertransistor zu einen astabilen Multivibrator zusammengeschaltet. Die Ansteuerung dieser Schaltungsanordnung erfolgt wie bisher durch einen Spannungsvergleich zwischen Ausgangs- und Referenzspannung· Der Nachteil dieser Schaltungsanordnung ist, daß der Zusammenhang zwischen de« Tastverhältnis des Schalttransistors und der Ausgangsspannung nicht linear ist und daß die Schaltung BdLt Iceinen hohen Tastfrequenzen betrieben werden kann«Control transistor interconnected to form an astable multivibrator. As before, this circuit arrangement is controlled by a voltage comparison between output and reference voltage · The disadvantage of this circuit arrangement is that the relationship between the duty cycle of the switching transistor and the output voltage is not linear and that the circuit BdLt Ice can be operated at high scanning frequencies «

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, die die vorgenannten Nachteile vermeidet und außerdem erlaubt, mit Hilfe eines auf eine Zusatzanordnung gegebenen Impulses das vorbestimmte aber frei wählbare Spannungsniveau kurzzeitig zu verändern·It is therefore the object of the invention to create a circuit arrangement that avoids the aforementioned disadvantages and also allows, with the help of a Additional arrangement given impulse the predetermined but to change freely selectable voltage level briefly

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das astabil· Flip-Flop aus zwei NAND-Gatterη besteht und daß eines der beiden NAND-Gatter in Verbindung mit einem weiteren Transistor einen Schmitt-Trigger bildet, daß die automatische Triggerpunkteinstellung des Schmitt-Triggers durch Steuerung eines weiteren Transistors in Abhängigkeit eines am Schalttransistor auftretenden vorbestimmten, aber frei wählbaren Wertes der Ausgangsspannung und in Abhäinlgkeit von einer über eine Kapazitätswiderstandskombination und über eine zwischen dieser und der Steuerelektrode des weiteren Transistors angeordneten Diode angelegten Hilfsspannung erfolgt· Im Ausgangskreis des SchalttransistorsAccording to the invention, this is achieved in that the astable · flip-flop consists of two NAND gates and that one of the two NAND gates in conjunction with one Another transistor forms a Schmitt trigger that the automatic trigger point setting of the Schmitt trigger by controlling another transistor as a function a predetermined occurring at the switching transistor, but freely selectable value of the output voltage and depending on one via a capacitance resistance combination and via one between this and the control electrode of the Auxiliary voltage applied to another transistor arranged in a diode takes place · In the output circuit of the switching transistor

sind in an sich bekannter Weise Siebglieder angeordnet, sieve members are arranged in a manner known per se,

denen eine Diode parallel geschaltet ist. In der Rückkoppelleitung der Ausgangsspannung zur Steuerung des weiteren Transistors sind zur variablen Spannungseinstellung Abgleichwiderstände angeordnet· Zur kurzzeitigen automatischen Änderung der vorbestimmten aber frei wählbaren Werte der Ausgangsspannung, ist an der Steuerelektrode des weiteren Transistors ein aktives, insbesonderewith a diode connected in parallel. In the feedback line of the output voltage to control the Further transistors are arranged for variable voltage adjustment, balancing resistors · For short-term automatic change of the predetermined but freely selectable values of the output voltage, is an active, in particular, on the control electrode of the further transistor

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aus weiteren NAND-Gattern bestehendes. Netzwerk angeordnet, welches für die Dauer der bedarfsweisen Spannungsänderung anschaltbar ist. Zur Ein- und Abschaltflankenverflachung ist einem der beiden NAND-Gatter des aktiven Netzwerkes ein differentiierendes Schaltglied parallel geschaltet· Im Ausgangskreis der Schaltungsanordnung ist eine Zenerdiode angeordnet, die einen Thyristor ansteuert, der bei Erreichen eines bestimmten Wertes der Ausgangsspannung den Eingang des Schalttransistors kurzschließt«consisting of further NAND gates. Network arranged, which can be switched on for the duration of the voltage change as required. For flattening the switch-on and switch-off edges a differentiating switching element is parallel to one of the two NAND gates of the active network switched In the output circuit of the circuit arrangement there is a Zener diode that controls a thyristor, which short-circuits the input of the switching transistor when a certain value of the output voltage is reached «

Die Erfindung wird nun anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Aueführungsbeispieles näher erläutert· Es zeigernThe invention will now be explained in more detail using an exemplary embodiment shown in the drawings point

Fig. 1 die gesamte Schaltungsanordnung zur Stabilisierung eines Netzgerätes gemäß der Erfindung,Fig. 1 shows the entire circuit arrangement for stabilization a power supply unit according to the invention,

Fig. 2 die Schaltung des acrtabilen Flip-Flops nach Fig. mit allen Bauteilen der NAND-Gatter,Fig. 2 shows the circuit of the acrtable flip-flop according to Fig. with all components of the NAND gate,

Fig. 3 die Schaltung des Schmitt-Triggers mit dem NAND-Gatter nach Fig. 1,3 shows the circuit of the Schmitt trigger with the NAND gate according to Fig. 1,

Fig. 4 ein Spannungs-Zeit-Diagramm des Aufschaukelvorganges der Ausgangβspannung,4 shows a voltage-time diagram of the swinging process of the output voltage,

Fig. 5 die Strom-Spannungskennlinie der Stabilisierungediode, 5 shows the current-voltage characteristic of the stabilizing diode,

Fig· 6 ein erfindungsgemäßes aktives Netzwerk zur automatischen Spannungsumschaltung gemäß Fig· I.6 shows an active network according to the invention for automatic Voltage switching according to Fig I.

Der nach Fig. 1 im HauptStromkreis liegende Leistungstransistor Tl dient als Schalter· Er wird von dem Übertrager Ül angesteuert, dessen Primärwicklung parallel zu dem Spannungsschutzwiderstand R5 liegt· Mit de. "Iderstand R5 wird erreicht, daß die beim Abschalten des Übertragers Ül entstehende hohe Selbstinduktionsepannung sichThe power transistor located in the main circuit according to FIG Tl serves as a switch · It is controlled by the transformer Ül, whose primary winding is parallel to the voltage protection resistor R5 is · With de. "Iderstand R5 it is achieved that the high self-induction voltage that arises when the transformer Ül is switched off

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in diesem ausgleichen kann und somit den Steuertransistor T2 vor Überspannungen schützt. Der Widerstand R6 dient als Kollektorwiderstand und somit zur Ansteuerung des Übertragers Ul. Die Kondensatoren Cl und Cl¹ dienen zur Siebung.can compensate in this and thus protect the control transistor T2 from overvoltages. The resistor R6 serves as a collector resistor and thus to control the transformer Ul. The capacitors Cl and Cl ¹ are used for sieving.

Da der Steuertransistor T2 eine nipn-Schichtung aufweist, d.h., daß eineSdhicht mit relativ hoher Eigenleitung vorhanden ist, ist ein Widerstand R3 parallel zur Basis-Emitter-Strecke angeordnet, der zum Entladen der gespeicherten Ladung des mit hoher Spannung beaufschlagten Transistors dient. Die Diode D4 gleicht den Spannungsabfall aus, der in der Diode D3 und dem Transistor TG13 entsteht. "Since the control transistor T2 is nipn-stacked, i.e. a layer with a relatively high intrinsic conduction is present, a resistor R3 is parallel to the base-emitter path arranged to discharge the stored charge of the high voltage transistor serves. The diode D4 compensates for the voltage drop that occurs in the diode D3 and the transistor TG13. "

über die Diode D5 und die Kollektor-Emitterstrecke wird, wenn der Transistor T2 durchgesteuert ist, der überschüssige Basisstrom abgeleitet. Fließt der volle Basisstrom durch die Diode D 5 und den Transistor T2, dann sinkt die an der Kollektor-Emitterstrecke liegende hohe Spannung nach einer kurzen Zeit, der Ansprechzeit, auf einen niedrigen Wert. Nach Erreichen dieses niedrigen Spannungswertes erfolgt die zuvor genannte Stromverteilung, d.h., daß der durch die Diode Ok fließende Basisstrom um den durch die Diode D5 fließenden Strom verringert wird. Der Widerstand R4 dient zur Zuführung der Steuerleistung. IWhen the transistor T2 is turned on, the excess base current is diverted via the diode D5 and the collector-emitter path. If the full base current flows through the diode D 5 and the transistor T2, the high voltage on the collector-emitter path drops to a low value after a short time, the response time. After this low voltage value has been reached, the aforementioned current distribution takes place, ie the base current flowing through the diode Ok is reduced by the current flowing through the diode D5. The resistor R4 is used to supply the control power. I.

In der Emitterleitung des Schalttransistors liegt die Primärwicklung des Übertragers Ül. Im Übertrager Ül wird ein dem durchfließenden Strom proportionales Spannungssignal gebildet, das zur Stromüberwachung dient. Nach Ende des Impulses auf der Emitterleitung wird in der Sekundärwicklung des Übertragers Ü2 eine hohe Abschaltspannung induziert. Durch die Diode Do wird verhindert, daß der Abschaltimpuls weitergeleitet werden kann. Mit dem Widerstand R7 läßt sich die Stromhöhe am Ausgang des Stromüberwachungs-The primary winding of the transformer Ül is located in the emitter line of the switching transistor. In the transformer Ül is a voltage signal proportional to the current flowing through is generated, which is used to monitor the current. To The end of the pulse on the emitter line is in the Secondary winding of the transformer Ü2 has a high cut-off voltage induced. The diode Do prevents the switch-off pulse can be forwarded. With the resistance R7 the current level at the output of the current monitoring

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gliedes, das aus dem Übertrager Ü2 und der Diode Do gebildet wird, regeln. Der Ausgang A dee Übertragers Ü2 wird zur nicht dargestellten Stromüberwachereinrichtung geführt.member formed from the transformer Ü2 and the diode Do. will regulate. The output A of the transformer Ü2 is not shown current monitoring device out.

Die Drosselspule DrI in Verbindung mit dem Kondensator C2 sowie die Drosselspule Dr2 in Verbindung mit dem Kondensator C3 dienen als Tiefpaß zur Dämpfung der hohen Schaltfrequenzen. Durch entsprechende Dimensionierung der Elementekombination Dr 1-C2 und Dr2 .- C3 können alle beliebigen Größen der Brummspannung am Ausgang erreicht werden. Über die Diode D8 wird die Energie des Magnetfeldes der Drosselspule DrI, die sich weiter auf den Ladekondensator C2 überträgt, wenn der Transistor Tl geöffnet ist, auf den Eingang, der Drossel DrI zurückgeführt.The choke coil DrI in connection with the capacitor C2 and the choke coil Dr2 in conjunction with the capacitor C3 serve as a low-pass filter to attenuate the high Switching frequencies. By appropriately dimensioning the combination of elements Dr 1-C2 and Dr2 .- C3, any size of ripple voltage at the output can be achieved. The energy of the magnetic field of the choke coil DrI, which continues on the charging capacitor, is transmitted via the diode D8 C2 transmits, when the transistor Tl is open, fed back to the input of the throttle DrI.

Die Ausgangsspannung am Ende der Drosselspule DrI wird über eine Rückführleitung einer Spannungsschutzüberwaehereinrichtung zugeführt. Über den Widerstand Rl und eine in Sperrrichtung liegende Zenerdiode ZDl wird die Spannung dem Steuereingang des Thyristors ThI zugeführt. Übersteigt die Ausgangsspannung einen bestimmten Höchstwert, so wird der Schaltpunkt der Zenerdiode ZDl erreicht, die Steuerelektrode des Thyristors ThI erhält dann die volle Spannung und steuert den Thyristor durch» Die Regelspannung wird dann über den Thyristor ThI kurzgeschlossen. Eine vorgeschaltete nicht dargestellte Sicherung schaltet dann die Anlage ab·The output voltage at the end of the choke coil DrI is about a return line of a voltage protection monitoring device fed. Via the resistor Rl and a reverse zener diode ZDl, the voltage is dem Control input of the thyristor ThI supplied. Exceeds the output voltage has a certain maximum value, so becomes the switching point of the Zener diode ZDl is reached, the control electrode of the thyristor ThI then receives the full voltage and controls the thyristor through »The control voltage is then short-circuited via the thyristor ThI. An upstream fuse, not shown, then switches the system away·

Die Auegangspannung wird außer zur Spannungsschutz-Überwachereinrichtung auch über die Abgleichwideratände R13 und Rl^ der Regelschaltung zugeführt. In der Regelschaltung sind das NAND-Gatter G3 in Verbindung mit dem Rückführwiderstand Rl6 und dem Transistor T3 zu einem Schmitt-Trigger (Fig. 3) und die Gatter Gl und 62 in Verbindung mit den Kondensatoren C8 und G9 zu einem astabilen Flip-Flop (Fig. 2) geechaltet. Das Gatter Gl wird somit gleichzeitig für zwei verschiedene Aufgaben verwendet.The output voltage is also used as a voltage protection monitoring device also supplied to the control circuit via the adjustment resistors R13 and Rl ^. In the control circuit are the NAND gate G3 in connection with the feedback resistor Rl6 and the transistor T3 to a Schmitt trigger (Fig. 3) and the gates Gl and 62 in connection with the capacitors C8 and G9 to form an astable flip-flop (Fig. 2). The gate Gl is thus simultaneously for two different Tasks used.

Der Wideretand Rl8, der mit einem Ende an einer negativen Hilfsepannung liegt, dient zur Stromgegenkopplung. Über die Diode DlI, die an Null-Potential liegt, wird die Spannung an Emitter des Transistors T3 auf einem bestimmten Mindestwert festgehalten· Der Kondensator C6 dient zur Abblockung der hochfrequenten Ströme. Zur Temperaturstabilisierung des Transistors T3 ist eine Widerstand-Dioden-Kombination R 17 - DlO angeordnet. Wird der Transistor T3 erwärmt, so fließt ein erhöhter Basis- und Kollektor strom im Transistor T3. Mit dem Transistor T3 wird aber gleichzeitig auch die Diode DlO erwärmt, es entsteht eine neue Diodenkennlinie (Fig. 5)· Aus Fig. 5 ist zu ersehen, daß bei Temperaturerhöhung sich an der Diode DIl ein kleinerer Spannungsabfall einstellt und demgegenüber an dem Widerstand R17, bedingt durch den höheren Strom, ein größerer Spannungsabfall einstellt. Hieraus kann man die stabilisierende Wirkung dieser Widerstand-Dioden-Kombination erkennen.The resistance R18, which has one end on a negative Auxiliary voltage is used for current negative feedback. Above the diode DlI, which is at zero potential, is the Voltage at the emitter of the transistor T3 on a certain Minimum value recorded · The capacitor C6 is used for Blocking of high-frequency currents. A resistor-diode combination R 17 - D10 is arranged to stabilize the temperature of the transistor T3. If the transistor T3 is heated, an increased base and collector current flows in the transistor T3. But with the transistor T3 at the same time the diode D10 is also heated, a new diode characteristic is created (Fig. 5) · From Fig. 5 it can be seen that when the temperature rises at the diode DIl sets a smaller voltage drop and, on the other hand, sets a larger voltage drop at resistor R17 due to the higher current. This shows the stabilizing effect of this resistor-diode combination recognize.

Über die Schaltelemente CIl, Dl4, D13 und R22 erfolgt die automatische Einstellung der zum Betrieb des Schmitt-Triggers notwendigen Spannung, bzw. wird die Spannung erzeugt, die während des Einschwingvorganges notwendig ist. Über die vorgenannten Schaltelemente wird solange ein Basisstrom geliefert, bis vom Ausgang des Transistors Tl eine genügende, zur Umschaltung des Schmitt-Triggers ausreichende Spannung geliefert wird. Die Hilfsspannung UH liegt an dem Kondensator ClI und lädt diesen über die Diode Dl(t, den Widerstand R15, die Basis-Emitterstrecke von T3 und den Widerstand Rl8 auf. Der Transistor T3 wird durch den Aufladestrom durchgeschaltet. Über den Kollektor des Transistors T3 gelangt O-Potential an das Gatter G3. Über den Widerstand RGIl und den Transistor TJ wird der Basisstrom für den Transistor TGIl auf O-Potential gelegt.The switching elements CIl, Dl4, D13 and R22 are used automatic setting of the voltage required to operate the Schmitt trigger, or the voltage is generated which is necessary during the settling process. A base current is supplied via the aforementioned switching elements until the output of the transistor Tl supplies a sufficient voltage to switch the Schmitt trigger. The auxiliary voltage UH is connected to the Capacitor ClI and charges it via the diode Dl (t, den Resistor R15, the base-emitter junction of T3 and the Resistance Rl8. The transistor T3 is switched through by the charging current. Via the collector of the Transistor T3 reaches 0 potential to gate G3. About the resistor RGIl and the transistor TJ is the Base current for the transistor TGIl placed on 0 potential.

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Der Widerstand RG13 liefert den notwendigen Basisstrom für den Transistor TG12, am Ausgang des Transistors TG12 liegt somit über die Diode DG12 positives Potential. Dieses lädt den Kondensator C$ über die Diode DG21 und den Widerstand RG22 auf. Über den Wideretand RG21 und die Diode DG21 wird der Basisstrom für den Transistor TG21 geliefert. Der Transistor TG21 schaltet dann durch und liefert über den Spannungsteiler RG23 - TG21 - RG24 den Basisstrom für den Transistor TG23. Über den Transistor TG23 gelangt nun O-Potential an den Ausgang des Gatters G2. Der zum Durchsteuern des Transistors T2 notwendige b Basisstrom wird nun über die Diode D3 und den Transistor TG23 des Gatters G2 auf O-Potential abgeleitet.The resistor RG13 supplies the necessary base current for the transistor TG12, so there is positive potential at the output of the transistor TG12 via the diode DG12. This charges the capacitor C $ via the diode DG21 and the resistor RG22. The base current for the transistor TG21 is supplied via the resistor RG21 and the diode DG21. The transistor TG21 then switches on and supplies the base current for the transistor TG23 via the voltage divider RG23 - TG21 - RG24. O potential is now applied to the output of gate G2 via transistor TG23. The base current required to turn on the transistor T2 is now diverted to 0 potential via the diode D3 and the transistor TG23 of the gate G2.

Der Kondensator C8 bleibt vorerst noch ungeladen, da er auf der einen Seite über den Transistor T3 und auf der anderen Seite über die Diode D12 und den Transistor TG23 an O-Potential liegt.The capacitor C8 remains uncharged for the time being, since it is on the one hand via the transistor T3 and on the the other side is at 0 potential via the diode D12 and the transistor TG23.

Nach einer bestimmten Ladezeit des Kondensators CIl wird ein vorherbestimmtes Spannungspotential erreicht, welches in Abhängigkeit der Ausgangsspannung zu dem Spannungsteiler R13 parallel Rl^ - R15 - R17 - DlO steht. Bei dieser erreichten Ladung wird der Transistor T3 gesperrt, es liegt W am Eingang des Gatters Gl dann positive Spannung. Der Transistor TGIl wird nun durchgeschaltet und liefert über den Spannungsteiler RG13 - TGIl - RGl4 den Basisstrom zur Durchsteuerung des Transistors TG13· Am Ausgang des Gatters Gl liegt nun Masse. Über den Widerstand RG21 und den Transistor TG13 wird der Kondensator C9» bedingt durch den Polaritätswechsel am Ausgang des Gatter« Gl, umgeladen.After a certain charging time of the capacitor CIl, a predetermined voltage potential is reached, which is parallel to Rl ^ - R15 - R17 - DlO depending on the output voltage to the voltage divider R13. When this charge is reached, the transistor T3 is blocked, there is then a positive voltage W at the input of the gate Gl. The transistor TGIl is now switched through and supplies the base current via the voltage divider RG13 - TGIl - RGl4 for switching through the transistor TG13. Ground is now at the output of the gate Gl. The capacitor C9 is reloaded via the resistor RG21 and the transistor TG13 "due to the polarity change at the output of the gate" Gl.

Im Ausgang des Gatters G2 erscheint nun, da der Basisstrom für den Transistor TG21 und somit auch für den In the output of the gate G2 now appears, since the base current for the transistor TG21 and thus also for the

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Transistor TG22 über den Kondensator C9 abgezogen wird, positives Potential. Somit wird der Kondensator C8 über den Widerstand R20, die Diode D612 und den Widerstand RG12 aufgeladen» Da am Ausgang des Gatters G2 positives Potential anliegt, wird kein Basisstrom mehr abgezogen. Der Transistor T2 erhält nun über den Widerstand Rk und die Diode Ok den notwendigen Basisstrom und schaltet durch. Durch den Potentialsprung am Kollektor des Transistors T2 auf O-Potential, entsteht in der Primärwicklung des Übertragers Ül ein Spannungsimpuls. Dieser Impuls wird vom Übertrager Ül so übertragen, damit der Leistungstransistor Tl durchgesteuert wird. Es fließt nun ein Kollektorstrom durch Tl, der die Ausgangsspannung nach einer e-Funktion erhöht.Transistor TG22 is drawn through the capacitor C9, positive potential. Thus, the capacitor C8 is charged via the resistor R20, the diode D612 and the resistor RG12. Since there is a positive potential at the output of the gate G2, no more base current is drawn off. The transistor T2 now receives the necessary base current via the resistor Rk and the diode Ok and switches through. The jump in potential at the collector of transistor T2 to 0 potential creates a voltage pulse in the primary winding of transformer Ül. This pulse is transmitted by the transformer Ül so that the power transistor Tl is turned on. A collector current now flows through Tl, which increases the output voltage according to an exponential function.

In der Zwischenzeit ist der Kondensator C9 soweit umgeladen, daß wieder ein Basisstrom zum Trasistor TG21 und somit auch zum Transistor TG23 fließt. Am Ausgang des Gatters G2 liegt nun über dem Transistor Tg23 wieder O-Potential» Es wird nun wieder der zur Durchsteuerung des Transistors T2 notwendige Basisstrom über D3 und TG23 auf O-Potential abgezogen» Über die Diode D12 und den Transistor TG23 wird der Kondensator C8 auf O-Potential gelegt. Der Basisstrom für den Transistor TGIl wird über den Kondensator C8 abgezogen, am Ausgang des Gatters Gl entsteht positives Potential.In the meantime, the capacitor C9 has been reloaded to the extent that that again a base current flows to the transistor TG21 and thus also to the transistor TG23. At the exit of the gate G2 is now again 0 potential via the transistor Tg23 »It is now again that for the through-control of the transistor T2 necessary base current is deducted to 0 potential via D3 and TG23 »via diode D12 and transistor TG23 the capacitor C8 placed on 0 potential. The base current for the transistor TGIl is drawn off via the capacitor C8, positive potential arises at the output of gate Gl.

Die bei Durchsteuerung des Transistors Tl sich erhöhende Auegangsspannung wird über die parallel liegenden Abgleichwiderstände R13 und Rl4 dem Regelereingang zugeführt. Es erhöh! somit die Eingangsspannung des Reglers, der Transistor T3 wird durchgeschaltet· Der Kondensator C8 liegt nun mit einem Ende über dem Transistor T3 am O-Potential und mit . dem anderen Ende über die Diode D12 und dem Transistor TG23 auch annähernd an O-Potetttial» er wird somit kaum entladen.The output voltage, which increases when the transistor Tl is switched on, is via the balancing resistors lying in parallel R13 and Rl4 fed to the control input. It increases! thus the input voltage of the regulator, the transistor T3 is switched through · One end of the capacitor C8 is now connected to the 0 potential and to the transistor T3 . the other end through diode D12 and transistor TG23 even close to O-Potetttial »it is hardly discharged.

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Sinkt nun entweder die rückgeführte Ausgangsspannung · oder die von dem Kondensator ClI über die Diode Dl4 konntende Spannung unter den unteren Schartpunkt des Scheitt-Triggers ab, so wir.d der Transistor T3 ausgeschaltet und der Steuertransistor T2 und der Leistungstransistor Tl wieder eingeschaltet. Dieser gesamte vorherbeschriebene Schaltzyklus wiederholt sich nun solange, bis die Ausgangsspannung ihren durch die entsprechende Dimensionierung der Spannungsteilerwiderstände R13 parallel Rl^ - R15 - R17 sich einstellendem Nennwert erreicht hat. Dann wird die Aufladung des Kondensators CIl über den Widerstand R22 weitergeführt. Die Diode Olk verhindert dann, daß die Aus-P gangsspannung auf den Kondensator CIl bzw. die Diode D13 und den Widerstand R22 gelangt·If either the returned output voltage or the voltage from the capacitor ClI via the diode Dl4 falls below the lower notch point of the Scheitt trigger, the transistor T3 is switched off and the control transistor T2 and the power transistor T1 are switched on again. This entire switching cycle described above is repeated until the output voltage has reached its nominal value, which is set by the appropriate dimensioning of the voltage divider resistors R13 parallel Rl ^ - R15 - R17. The charging of the capacitor CIl is then continued via the resistor R22. The diode Olk then prevents the output voltage from reaching the capacitor CIl or the diode D13 and the resistor R22.

Anhand der Fig. k ist zu erkennen, daß die Öffnungszeiten des Schmitt-Triggers sowie die Spannungsanstiege mit Erreiche» des vorherbestimmten Spannungswertes abnehmen· Ist die Nenn-On the basis of Fig. K it can be seen that the opening times of the Schmitt trigger as well as the voltage rises decrease when the predetermined voltage value is reached.

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Spannung erreicht, so stellt sich ein gleichmäßiges Takten des Schalttransistors ein, d.h., daß das astabile Flip-Flop Gl, G2, CS, C9 in gleichen Zeitabständen nach dem vorherbeschriebenen Regelvorgang den Steuertransistor T2 und somit auch den Schälttransistor Tl durchsteuert·U.N.
If the voltage is reached, the switching transistor is pulsed evenly, that is, the astable flip-flop Gl, G2, CS, C9 controls the control transistor T2 and thus also the switching transistor Tl at the same time intervals after the control process described above.

. Durch Veränderung des Umschaltpunktes des Schmitt-Triggers ist es möglich, eine andere Ausgangsspannung zu erreichen. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 6 wird eine Erhöhung der Ausgangsspannung durch Parallelschaltung eines Netzwerkes parallel zu dem Basisspannungsteiler des Transistors T3 erreicht. Wird das Gatter 63 über die Diode DG31 an O-Potential geschaltet, so wird der Basisstrom für den Transistor TG31 über den Widerstand R631 und die Diode DG31 nach O-Potential abgeleitet* Am Kollektor des Transistors TG 31 erscheint über den Widerstand RG33 positive Spannung. Dadurch wird erreicht» daß. By changing the switching point of the Schmitt trigger it is possible to achieve a different output voltage. In the illustrated embodiment according to FIGS. 1 and 6 is an increase in the output voltage by connecting in parallel of a network in parallel to the base voltage divider of transistor T3. If the gate is 63 switched to 0 potential via the diode DG31, then the base current for transistor TG31 across the resistor R631 and the diode DG31 derived from 0 potential * Am The collector of the transistor TG 31 appears across the resistor RG33 positive voltage. This achieves »that

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der Basisstrom für den Transistor TG4l nicht über die Diode DG4i abgeleitet wird, sondern über den Widerstand RG^l und die Dioden DG*t2 und DG43 zur Basis des Transistors TG4i gelangtι der Ausgang des Gatters Gk liegt dadurch an O-Potential. Die Widerstands-Dioden-Kombination R12 - RIl - D9 erhält dann über den Transistor TGdI des Gatters G4 O-Potential und liegt somit parallel zu der Elementkombination R15 - R17 - DlO* Sofort ändert sich dann die Spannung am Ausgang auf einen höheren Wert· Damit die Umschaltung nicht sprungartig erfolgt* wird die Auegangespannung des Gatters G*t über den Widerstand RIO und den Kondensator C 5 auf einen Expander-Eingang desselben Gatters Gd zurückgeführt. Hierdurch wird erreicht, daß durch die Wirkung des C-Gliedes C5 die Spannung am Ausgang des Gatters G4 langsam auf O-Potential fällt und somit auch die Parallelschaltung des angeschalteten Zweiges zu dem Basispannungsteiler langsam erfolgt.the base current for the transistor TG4l is not derived via the diode DG4i, but via the resistor RG ^ l and the diodes DG * t2 and DG43 to the base of the transistor TG4i, the output of the gate Gk is thus at 0 potential. The resistor-diode combination R12 - RIl - D9 then receives 0 potential via the transistor TGdI of the gate G4 and is thus parallel to the element combination R15 - R17 - D10 * The voltage at the output then changes to a higher value immediately the switchover does not take place abruptly * the output voltage of the gate G * t is fed back via the resistor RIO and the capacitor C 5 to an expander input of the same gate Gd. This ensures that the effect of the C element C5 causes the voltage at the output of the gate G4 to slowly drop to 0 potential and thus the parallel connection of the branch connected to the base voltage divider also takes place slowly.

Der Spannungsarm ieg am Ausgang des Netzgerätes von der vorhandenen Spannung auf die gewünschte höhere Spannung erfolgt dann genau wie im vorherbeschriebenen Einschwingvorgang auf die erste Spannungsgröße. Die Zurückschaltung von der erhöhten Spannung auf die ursprüngliche Spannung erreicht man dadurch, daß man dem Gattereingang von G3 posistive Spannung zuführt} am Ausgang von G3 erscheint dann OV. Der Basisstrom für den Transistor TGdl wird über den Widerstand RGd1, die Diode DGd 1 und den Transistor TG31 auf O-Potential abgezogen. Am Ausgang des Gatters Gd liegt nun positive Spannung, die aber von der Diode D9 gesperrt wird. Da die Ladungen der Kondensatoren C2 und C3 sich nach einer bestimmten Zeitkonstante abbauen und somit auch die Ausgangsspannung langsam absinkt, schaltet der Regler erst dann wieder ein, wenn die Ausgangsspannung wieder auf die ursprüngliche Spannung abgesunken ist. " · ·, _ . ■ ..'The voltage arm ieg at the output of the power supply from the existing voltage to the desired higher voltage then takes place exactly as in the transient process described above to the first voltage value. The downshift from the increased voltage to the original voltage is achieved by connecting the gate input of G3 positive voltage supplies} appears at the output of G3 then OV. The base current for the transistor TGdl is pulled through the resistor RGd1, the diode DGd 1 and the transistor TG31 to 0 potential. At the exit of the Gate Gd is now positive voltage, but this is blocked by the diode D9. As the charges on the capacitors C2 and C3 decrease after a certain time constant and thus the output voltage also slowly drops, the controller only switches on again when the output voltage has fallen back to the original voltage is. "· ·, _. ■ .. '

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Claims

i. Okt. 1968 fr.gö 3025i. Oct. 1968 fr.gö 3025

SIEMAG Feinmechanische Werke GmbH, Eieerfeld/SiegSIEMAG Feinmechanische Werke GmbH, Eieerfeld / Sieg

Pa t entangprüchePatent claims

Elektronisch stabilisiertes Netzgerät mit einem im Hauptstromkreis liegendem Schalttransistor, der von einem einer Spannungsüberwachereinrichtung angesteuerten astabilen Flip-Flop geschaltet wird,Electronically stabilized power supply unit with a switching transistor in the main circuit, which is controlled by a Voltage monitoring device controlled astable flip-flop is switched,

dadurch gekennzeichnet, daß das astabile Flip-Flop (Gl, G2, C8, C9) aus zwei NAND-Gattern (Gl, G2) besteht, und daß eines der beiden NAND-Gatter (z.B. Gl) in Verbindung mit einem weiteren Transistor (T3) einen Schmitt-Trigger (Gl, T3) bildet, daß die automatische Triggerpunkt-Einstellung des Schmitt-Triggers (Gl, T3) durch Steuerung des weiteren Transistors (T3) in Abhängigkeit eines am Schalttransistor (Tl) auftretenden vorbestimmten, aber frei wählbaren Wertes der Ausgangsspannung und in Abhängigkeit von einer über eine Kapazitäte-Widerstandskombination (CIl - R 22) und über eine zwischen dieser und der Steuerelektrode des weiteren Transistors (T3) angeordneten Diode (Dl4) angelegten Hilfespannung erfolgt.characterized in that the astable flip-flop (Gl, G2, C8, C9) consists of two NAND gates (Gl, G2), and that one of the two NAND gates (e.g. Gl) in connection with a further transistor (T3) forms a Schmitt trigger (Eq, T3) that the automatic trigger point setting of the Schmitt trigger (Eq, T3) by controlling the further transistor (T3) as a function of a predetermined, but freely selectable value of the output voltage occurring at the switching transistor (Tl) and depending on a combination of capacitors and resistors (CIl - R 22) and between this and the control electrode of the further transistor (T3) arranged diode (Dl4) applied auxiliary voltage takes place.

2. Elektronisch stabilisiertes Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,2. Electronically stabilized power supply unit according to claim 1, characterized, daß im Auegangskreis des Schalttransistors (Tl) in an sich bekannter Weise Siebglieder (DRl, C2, DR2 - C3) angeordnet sind, denen eine Diode (D8) parallel geschaltet ist.that in the output circuit of the switching transistor (Tl) in itself In a known manner, filter elements (DR1, C2, DR2-C3) are arranged, to which a diode (D8) is connected in parallel.

3. Elektronisch stabilisiertes Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,3. Electronically stabilized power supply unit according to claim 1, characterized in that daß in der Rückkoppelungeleitung der Ausgangsspannung zur Steuerung des weiteren Transistors (T3) Abgleichwiderstände (RI3, Rl4) angeordnet sind. *that in the feedback line of the output voltage to control the further transistor (T3) balancing resistors (RI3, Rl4) are arranged. *

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k. Electronically stabilized power supply unit according to Claims 1 to 3i

characterized in that for a short-term automatic change of the predetermined, but freely selectable value of the output voltage, at the control electrode of the further transistor (T3) active, in particular consisting of further NAND gates network is arranged, which for the duration of the needs-based Voltage change can be switched on.

5. Electronically stabilized power supply unit according to claim 4, characterized, " that one of the two NAND gates has a differentiating Switching element (C5, RIO) is connected in parallel.

6. Electronically stabilized power supply unit according to the preceding claims,

characterized in that a Zener diode (ZDl) is arranged in the output circuit, which controls a thyristor (ThI) which, when a certain value of the output voltage is reached, the input of the Switching transistor (Tl) short-circuits.

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