DE1903508A1 - Strom-Spannungsregler,insbesondere Netzgeraet - Google Patents
Strom-Spannungsregler,insbesondere NetzgeraetInfo
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Description
Instrumentation Specialties (US TJl 514 - prio 29.10.1968
Company
Lincoln. Nebraslm/¥.St.A . 5966)
Hamburgs 22. Januar I969
S13?oi2!~Spannungsr egl er, 1 nsbe sond ere
= Hetzgerät
Die Erfindung besieht sich auf einen Strom-Spannungsreg-»
ler s insbesondere Netzgerät., der sohalterartig arbeitet
und eine Eingangfswechselspannung bzw. einen Eingängewechselstrom
in eine Gleichspannung oder einen Gleichstrom am Ausgang uiBwandelt.
Der erfindungsgemUße Regler ist dadurch gekennzeichnete
daß ein phasengesteuertes Schalterelement vorgesehen ist, dessen phasengesteuerte Spannung über eine Gleichrichterschaltung
dem Ausgangskreis des Reglers zugeführt wird, daß zwischen der Gleichrichterschaltung und dem Ausgangs=
kreis eine Nachreglerstufe liegt,und daß die Phasensteuerung durch Rückkopplung vom Ausgangskreia erfolgt.
Dieser Regler ermöglicht eine Verbesserung der Stabilität sowie des UberlaetungsVerhaltens gegenüber biuher
bekannten Reglern dieser Art.
Die Nachreglerstufe ist mindestens teilweise durch Rückkopplung vom Auegöngskreis steuerbar. Sie besteht vorzugsweise aus einem dynamischen Tiefpass.
Um Überlastungen des Reglers zu vermeiden, und dia Regelung
empfindlicher zu machen, kann in einem an den Ausgangs-
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kreis angeschlossenen Rückkopplungskreis ein Vers
liegen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der ein Aiinführuriss»
beispiel zeigenden Figur näher erläutert.
Die Primärwicklungen der Transformatoren 10 und Ii liegen
über den Eingangskieirnnsn 12 und Ij5 an einer W^ehsel=
Spannungsquelle, Die Schaltung dient aura Regulieren und Stabilisieren einer konstanten Spannung oder eine» konstanten Stromes an den Ausgangsklemmen 14 und 15. Ein zweipoliger
Umschalter 16 kann entweder für den Konstantspannungs- oder
Konstantstrombetrieb umgeschaltet werden. Es sei darauf hingewiesen, daß die rait +LV und -LV bezeichneten Klommen an
einer üblichen Spannungsquelle, beispielsweise von I5 Volt,
liegen und daß an den mit +LV bezeichneten Klemmen +15 Volt
über Erde und an den rait -LV bezeichneten Klemmen -15 Volt
unter Erde liegen. Die Sekundärwicklung 17 des Transfer»
mators 10 ist über einen phasengesteuerten Bidirektional*
Thyristor 20 mit einem Gleichrichter 18 verbunden. Ein Ausgang dieses Gleichrichters liegt direkt über dor Leitung
22 an der Ausgangsklemme 15, während der andere Ausgang über den Widerstand 23, den Transistor 24 und den Widerstand 25 mit der Ausgangsklemme 14 verbunden ist. Der
Transistor 24 dient als Steuerelement für die Nachreglerstufe, um die Ausgangsstabilität zu verbessern und die
WechselSpannungskomponente in der Ausgangsgleichspannung
bzw. dem Ausgangsglelchetrom zu verringern.
Befindet eich der Schalter 16 in der Stellung "V", so
liefert die Schaltung eine stabilisierte konstante Ausgangegleichspannung, während in der Schalterstellung
"I" ein konstanter stabilisierter Gleichstrom geliefert wird. Bei Konstantspannungs-Betrieb erfolgt die Regelung
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19035
durch eine Spannungsrückkopplung Über den Widerstand 27»
den Verstärker 28 und den Widerstand 29« der an die
Basis des Transistors 30 angeschlossen ist. Diese? Tran»
sistor ist ein Teil der Steuerschaltung fUr den schalterartig arbeitenden Vorregler mit dem Thyristor 20 und dem
Gleichrichter l8. Die Auegangsspannung kann durch Zuführung einer Verlagerungsspannung vom Potentiometer >2
und dem Spannungsteiler 33, 34 an den Verstärker 28 von
Null bis auf den Maximalwert geregelt werden. Beim Konstant« *
stronHBetrieb erfolgt eine Rückkopplung mit Hilfe der am
Strom durohflossenen Widerstand 25 auftretenden Spannung,
die verstärkt und Über den Widerstand 29 dem schalterartig arbeitenden Vorregler zugeführt wird.
Der Vorregler arbeitet wie folgt: die Auegangsspannung
des Verstärkers 28 wird zur Erzeugung einer Fhasensteuerung
für den Bldirektiohal-Thyristor 20 über den Spannungsteiler 29, 35 einer Steuerschaltung zugeführt, die die
Transistoren 30, 36 und 37 und die Vierschicht-Diode enthält« Sinkt die Ausgangsspannung oder der Ausgangs»
strom des Gerätes unter den gewünschten Wert ab, 00 wird der Basis des Transistors 30 eine dieser Änderung ent- {
sprechende verstärkte Spannung zugeführt· Dadurch wird die Spannung an der Basis des Transistors 30 vergrößert,
wodurch dieser stärker leitet und der Stromfluß durch den Transistor und den Widerstand 42 vergrößert wird.
Dadurch erfolgt ein schnelleres Laden des Kondensators 43· Durch die Emitterfolgerwirkung ergibt sich etwa
dieselbe Spannung am Emitter des Transistors 36· Steigt diese Spannung Über die Durchbruchsspannung der Vierechicht-Diode 38 an, so läßt diese einen Stromimpuls
durch, der den Transistor 37 in den leitenden Zustand bringt· Dadurch fließt Strom durch die Primärwicklung
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des Iinpulsübertragers 44. Die in der Sekundärwicklung
entstehende Spannung bringt den Thyristor 20 In den leitenden Zustand, den er bis zum Ende einer halben
Periode der in der Sekundärwicklung des Transformators 10 entstehenden Wechselspannung beibehält. Die dem
Gleichrichter 18 zugeführte wirksame Wechselspannung hängt vom Anschnittwinkel des phasengestsuerten Bi=
direktional<=Thyristors 20 ab. Je weiter die Ausgangs«
spannung oder der Ausgangsstrom unterhalb des gewünschten
Wertes liegt, desto schneller lädt sich der Kondensator 43 auf und desto schneller kommt der Thyristor in den
leitenden Zustand. Dadurch wird die wirksame mittlere Wechselspannungf die dem Gleichrichter 18 zugeführt
wird, vergrößert, so daß auch dem Ausgangskreis über die Nachreglerstufe eine größere Leistung zugeführt
wird. Auf diese Weise erfolgt eine wirksame Steuerung
der Ausgangsspannung oder des Ausgangestromes, die
trotz auftretender Störungen im wesentlichen konstant gehalten werden.
Die Dioden 45, 46, 47 und der Widerstand 48 bilden eine
Rückstellschaltung zur Entladung des Kondensators 4^
auf Null am Ende Jeder halben Wechselspannungsperiode.
Die Dioden 45 und 46 leiten und liefern eine Sperrspannung
für die Diode 47 während des größten Teils der halben Wechselspannungsperiode· Sinkt die Spannung an
der Sekundärwicklung des Transformators 11 auf Null ab, was am Ende jeder halben Wechselspannungsperiode erfolgt,
so hören die Dioden 45 und 46 auf zu leiten und die Ladung
des Kondensators 48 wird sehr schnell über die Diode 47 und den Widerstand 48 abgeleitet.
Die Spule 50, die zwischen der Sekundärwicklung des
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Transformators 10 und dem Gleichrichter 18 begrenzt den Strom durch den Gleichrichter in dem Augen«
blick, wo der Thyristor 20 au leiten beginnt. Dadurch wird der Wirkungsgrad und die Stabilität der Schaltung
verbessert« Die Spule 50 kann ein getrenntes Bauelement
sein oder einen Teil der VerlustinduktivltSt des Transformators 10 darstellen» Unter,gewissen Umständen kann
auf den Glättungskonrlensator 60 verzichtet werden, wenn
die Spule 50 im Ausgangskreis des Gleichrichters 18 statt in seinem Eingangskreis liegt.
Die Nachreglerstufe kann auf verschiedene Weise angeschlossen
sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel bilden der Transistor 24 und die zugehörigen Schaltelemente im wesentlichen einen dynamischen Tiefpass.
Die mittlere Kollektor-Emitterspannung dieses Transistors wird durch die Spannungsteiler 52,53; 54,55 und den
Widerstand 56 bestimmt. Die Spannungsteiler erzeugen eine
Rückkopplung, die zum Konstanthalten der Kollektor-Emitter
sp&nnung benutzt wird, so daß Laständerungen keinen Einfluß
haben. Der Widerstand 52 liegt am Kollektor des Transistors 24, und der Spannungsteiler 52,53 1st mit
den stronrverstärkenden Transistoren 57 und 58 verbunden.
Ein verstärkter Strom fließt vom Emitter des Transistors 58 über den Spannungsteiler 54,55 zur Basis des. Transistors
59« dessen Emitter mit der Basis des Traneistors 24 verbunden ist, so daß eine Steuerung des durch den
Transistor 24 fließenden Stroms erfolgt. Diese Rück» kopplungsschaltung stabilisiert die Kollektor-Emitter·
spannung des Transistors 24. Die Größe des Widerstandes 56 wird so gewählt, daß die gewünschte mittlere
Emitter-Kollektorgleichspannung am Transistor 24 auftritt.
009830/097
BAD ORIGINAL
1903500
Ein Kondensator 61 bildet zusacinen. mit ü&m Spannut gs~
teiler 52, 53 einen Tiefpass, wodurch «sfeehs®lspanriiangs=>
Schwankungen ara Kollektor des Transistors 2i sieh nicht
auf den Stromfluß vom Kollektor zum Emitter dieses Transistors und damit über den Widerstand 25 auf den Ausgangskrels
auswirken können· Man erkennt somit, daß die
Transistoren 24, 57, 58 und 59, die Widerstünde 52 - 55
und der Kondensator 61 einen dynamischen Tiefpass bilden,,
der Wechselspannungssehwankungen infolge von Helligkeit
am Ausgang des Gleichrichters 18 von den Ausgangsklemmen
14 und 15 fern hält.
Der Widerstand 54 liegt vorzugsweise ata Ausgang des
Verstärkers 28 und nicht an Masse oder irgendeinem konstanten Potential. Dadurch erhält man eine Rückkopplung
vom Ausgangskreis auf den dynamischen Tiefpass., wodurch
die Regelgeschwindigkeit bei Störungen im Ausgangskreis vergrößert, die Welligkeit und das Rauschen im Ausgangskreis
verringert sowie eine verbesserte Gesamtstabilität erreicht wird. Der Widerstand 67 begrenzt den maxinsalen
Strom durch den Transistor 24· Eine Zener-Diode 6? kommt
in den leitenden Zustand, wenn die Kollektor-Basisepannung
des Transistors 24 einen zu hohen Wert erreicht, wodurch eine Zerstörung des Transistors Infolge fehlerhaften
Kurzschluß über den Ausgangskiemnen vermieden wird. Der
Widerstand 23 begrenzt in derartigen Fällen den Stromfluß
durch den Transietor 24. Der Widerstand 64 dient ζar Verbesserung der Temperaturstabilität dieses Transistors.
Über den Ausgangsklemmen liegt ein Kondensator 65, der
die Gesamtstabilität verbessert und Spannungsupitzen
während des Leitens des Bidirektlonal-Thyristors 20 aufnimmt
«
009830/0975 ßAÖ
Es sei darauf hingewiesen, ü&S, die Naehregelung au2h dann
arbeitet^, wenn der Kondensator 61 fehlt, da wie dargestellt,
der Widerstand 54 mit öem Verstärker verbunden
ist. In diesem Fall wird allein durch die Rückkopplung Über den Verstärker die vom Verstärker 18 ausgehende
Welligkeit unterdrückt, und die Rückkopplung x^on dsn
Spannungsteilern 52, 53 und 54, 55 bestimmt dJ.e mittlere Kollektor»Emitterspannung des Transistors 24. Auf äiese λ
Spannungsteiler kann verzichtet werden» wenn dss Nachreg»
lereleinent eine beträchtliche Steilheit der Strom»,3pannungskennliriie
hat, so daß eine Selbstregelung auftritt» In einem solchen Fall wird die Nachreglerstufe Ie31g»
lieh durch die Rückkopplung vom Ausg@ngsk?eis über den
Widerstand 54 bestimmt, so daß die Widerstände 55, 52
und 53 sowie die Transistoren 57 und 58 nicht benötigt
werden.
Die Zeichnung zeigt ein vereinfachtes Schaltbild, und es 1st dem Fachmann klar, daß weitere Schaltelemente zugefügt
werden können, um den Betriebsbereieh zu vergrößern und die Regelbarkeit, die Stabilität und die Uherl.astungs« i
festigkeit zu verbessern. Der Gleichrichter 18 kana durch einen gleichrichtenden Spannungsvervielfacher ersefcst werden,
wodurch man eine hohe Ausgangsspannung erhält, obwohl das Schalterelement auf einer verhältnismäßig niedrigen
Spannung arbeitet. Ferner können als Gleichrichter Schalterelemente, beispielsweise gesteuerte Gleichrichter, ver«
wendet werden, wodurch Regelung und Oleichrichtung zusammengefaßt werden und der getrennte Bidirektional«Thyristor
nicht benötigt wird·
Die Erfindung wurde anhand eines Ausführungsbeispiels
005.8 30/097
190350G
s<ste*»ieb@n. Sie ist $<&doQh nk&ht aw.f dieses heschTi\Dkts
sondern ©s sind weitere &bvmnalwügem imn Kxiuwmms^n rrilglieh,
die alle unter die Erfindung fallen.
009830/0975
Claims (1)
1903500
(5966)
A η ,,S1 ρ, y ü
1· StronHSpannungsregler, insbesondere Netzgerät, der
schalterartig arbeitet und eine Eingaiigswechselspannung
bzw. einen Eingangswechselstrom in eine Gleichspannung
oder einen Gleichstrom ara Aiisgimg- uaR*andelt, dadurch
gekennzeichnet, daß ein phasengesteuertes Schalterel«ment(20)
vorgesehen ist, dessen phasengesteuerte Spannung über eine Glelehrichtersehaltung (18) dem
Ausgangekreis des Reglers zugeführt wird, daß zwischen der Gleiehriehterschaltung(l8) und dem Ausgangskreis
eine Nachreglerstufe (24,57,58,59) Hegt, und daß die
Phasenateuerung durch Rückkopplung vom Ausgangskreis
erfolgt,
2, Regler nach Anspruch I0 dadurch gekennzeichnet, daß
die Nachreglerstufe (24,57,58,59) mindestens teilweise durch Rückkopplung vom Auegangskreis steuerbar let.
3· Regler nach Anspruch 1 oüqt* 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Nachreglerstufe (24,57,58*59) als dynamischer Tiefpass arbeitet«
4. Regle? nach Anspruch 1 biß 3, dadurcfe gekennzeichnet,
daß die Steuerung der Hachreglerstufe (£4,57,58,59)
teilweise durch Rückkopplung vom Yerbliiilyiigspunkt von
Gleiclirlehterschaltung (18) ηηύ Nachreglerstufe (24,
57,58,59) erfolgt·
5» Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Glelenrichtorschaltung (18) über
ίο «
das aus einem Bidirektion&X-Thys'Isteip (20) bestehende
phasengesteuerte Sehaltereleissnt mit der Sekundärwicklung
(17) eines Transformers (10) verbunden ist»
dessen Primärwicklung die Siiigßiagsiieehselspsnnung su°
geführt wird.
6. Regler nach einem der Anspruch© 1 bis 59 dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangsspsmmmg bsi», de? Ausg&ngsstrom
regelbar sind.
7· Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daS in einem an den Ausgangskreis angeschlossenen RUckkopplungsia^is (27,28^29) ein Verstärker
(28) liegt,
8. Regler nach einem der Ansprüche 3 him I3 dadurch gekennzeichnet, daß die Nachragleretisf© iushi»ere mi ainera
dynamischen Tiefpass au^amsüeng^sehaltete Transistoren
(24,57,58,59) enthält.
9· Regler nach einem der Ansprüche 1 bis 8» dadurch gekennzeichnet, daß eine Steners@1ialtung für die Phasen·=·
steuerung vorgesehen ist, die ©inen ersten Transistor
(30), dessen Basis mit dem Ausgang a@s Verstärkers
(28) und dessen Emitter laifc dera negativen Pol (-LV)
verbunden ist, einen zweiten frasisistcsr (36), dessen
Basis mit dem Kollektor des esBB&ers Transistors (30)
und dessen Kollektor mit deffi £@gativen Pol (-X.V)
einer Spannungsqiielle verbunrlea &st9 sowie einen dritten
Transistor (37) @ntMlt, deß #ia iberferagei* voTge»
sehen 1st, dessen Primärwicklung swieeften dem Kollektor
dee dritten Transistors (37) wad deis negativen Pol
(-LV) der Spannungsquelle lieg& und dessen Sekundär-
BAD ORIGINAL.
- II
wicklung an die Steuerelektrode des Thyristors (20)
angeschlossen ist, daß ein® Vieroefeieht-Diocie (28)
zwischen dem Emitter des zweiten Transistors 06}
und der Basis des dritten !Transistors (y() liegt»
und daß ein Kondensator (43) mit eines Pol an i.er
Basis des zweiten Transistors (j36) und mit dem anae~
res Pol am Emitter des dritten Transistors (37) liegt*
10. Regler nach Anspruch 9, dadurch g€ksmisei©hne-tf daß
eine Rückstellschaltung (11,45»46»47»48) aar Lsdung
des Kondensators (4j) am End© Jeder halbsn Period®
der dem Transfonaator (10) zugeführt en Wechselspannung vorgesehen ist, die ©inen zweiten Transformator (11) enthält, dessen Frimärwicklung EtLt der Primärwicklung des Transformators (lo) verbunden ist imd
dessen Sekundärwicklung mit einer MIttelansapfunß an
einem Pol des Kondensators angeschlosisen ist, daB
zwei Dioden (45π46) gleichsinnig an die Enden der
Sekundärwicklung des zweiten Transforinators (11)
angeschlossen sind und über einen Widerstand (48) mit dem positiven Pol (+LV) der SpamiungsquelXe verbunden
sind,und daß eine den beiden Dioden (43,46)
entgegengerichtet geschaltete Diode (4?) zwischen dem
anderen Pol* des Kondensators (43) und dem Widerstand
(48) liegt.
sus ma
009830/0975 BAD
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US77151468A | 1968-10-29 | 1968-10-29 |
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ID=25092078
Family Applications (1)
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Country Status (4)
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- 1969-02-05 FR FR6902542A patent/FR2021273A5/fr not_active Expired
Also Published As
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|---|---|---|---|
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