DE2035177A1

DE2035177A1 - Gleichspannungsregelschaltung

Info

Publication number: DE2035177A1
Application number: DE19702035177
Authority: DE
Inventors: Christian 8000 München Jagsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1970-07-15
Filing date: 1970-07-15
Publication date: 1972-01-27
Also published as: DE2035177B2

Description

t Gleichspannungsregelschaltung Es ist bekannt, zur Erzeugung mehrerer geregelter Spannungen aus einer Gleichspannung geregelte Umrichter zu verwenden. Der Schaltungsaufwand dafür ist jedoch unwirtschaftlich, wenn nur kleine Leistungen benötigt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine möglichst einfache Schaltung zur Erzeugung mehrerer geregelter Gleichspannungen anzugeben, wobei die galvanische Trennung der einzelnen Ausgänge untereinander bzw. von der Eingangsspannung gewahrt ist. Sie geht dabei von einer Schaltung aus, die unter der Bezeichnung "Schaltregler" bekannt ist und die eine zwischen einem Pol einer Speisespannungsquelle und dem Verbraucher angeordneten Reihenschaltung aus einem Stellglied mit einer Speicherdrossel und eine Freilaufdiode verwendet, die den ausgangsseitigen Anschluß des Stellgliedes mit dem anderen Pol der Speisespannungsquelle verbindet und bei der das Stellglied mittels eines Regelumsetzers in Abhängigkeit von Änderungen der Ausgangs spannung gesteuert wird.
Es ist bereits ein mit Rückkopplungssteuerung arbeitender Schaltregler bekannt, der über eine oder mehrere der Speicherdrossel im Längszweig zugeordnete zusatzwicklunE it Gleichrichter Hilfsspannungen erzeugt. Die Gleichrichter sind so gepolt, daß in den Zusatzwicklungen nur währenddem Sperrphase des Stellgliedes Spannungen induziert werden.
Die an den Zusatzwicklungen entnehmbare Leistung darf hier nur einen geringen Teil der Hauptleistung des Schaltreglers betragen.
Gemäß der Erfindung wird diese nachteilige Einschränkung dadurch vermieden, daß der Freilaufdiode die Primärwicklung eines mit wenigstens einer Sekundärwicklung versehenen Transformators über einen synchron mit dem Stellglied gesteuerten Halbleiterschalter parallelgeschaltet ist.
Die Synchronisierung zwischen Stellglied und Halbleiterschalter erfolgt hier in einfacher Weise dadurch, daß der Halbleiterschalter leitend gesteuert wird, wenn an der Freilaufdiode Sperrspannung anliegt.
Aus der Sekundärwicklung zu speisende Verbraucher sind über einen Gleichrichter und ein LC-Sieb angeschlossen, wobei am Ausgang des Gleichrichters eine Freilaufdiode im Querzweig angeordnet ist. Da die Spannungs-Zeit-Fläche an der Freilaufdiode der Regelschaltung bei konstanter Belastung und Frequenz des Hauptausgangs konstant ist, ist auch die Zusatzspannung konstant. Auf diese Weise lassen sich mehrere stabilisierte Spannungen erzeugen. Für die RUckmagnetisierung des Transformators ist eine weitere Sekundärwicklung vorgesehen, die über eine während der Sperrzeit des Stellgliedes leitende Gleichrichterdiode mit einem Lastwiderstand abgeschlossen ist. Der Rückmagnetisierungswicklung kann auch für einen weiteren, ständig angeschlossenen Verbraucher Nutzenergie entnommen werden.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Figur im Prinzip dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
Die Figur zeigt einen Schaltregler, der unter Verwendung der erfindungsgemäßen Zusatzeinrichtung A zusätzlich mehrere geregelte Gleichspannungen U3, U4 liefert, ohne daß seine Wirkungsweise dadurch beelnträchtigt wird. Am Eingang des Schaltreglers wird aus einer ungeregelten Gleichspannungsquelle die Spannung U1 zugeführt, von der die geregelten Gleichspannungen U2, U3 und U4 abgeleitet werden.
Die Anzahl der zusätzlich erzeugbaren geregelten Gleichspannungen ist nichtaif zwei beschränkt.
Die Regelschaltung besteht im wesentlichen aus dem Stellglied 'Psl, das in Serie mit der Speicherdrossel Drl zwischen dem positiven Pol der Eingangsspannungsquelle- und der positiven Potential führenden Ausgangsklemme angeordnet ist, der Freilaufdiode Grl, die in Sperrichtung gepit den Emitter des Stelltransistors Tel mit dem negativen Pol der Eingangsspannung verbindet, und aus dem Regelumsetzer R, der den Stelltransistor in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung U2 mit breitenmodulierten Pulsen steuert.
Dem Ausgang der Regelschaltung ist der Siebkondensator C4 parallelgeschaltet. Der Regelumsetzer R steuert den Stelltransistor 281 so, daß eine konstante Spannungs-Zeit-Fläche an der Freilaufdiode Grl liegt. Über das LC-Glied Drl, C4 wird der Mittelwert gebildet und die Ausgangsspannung gesiebt.
Die Zusatzeinrichtung A, mittels der die Spannungen U3, U4 erzeugt werden, besteht im wesentlichen aus dem-Transformator Tr, dessen Primärwicklung Nl über einen SchaXttransistor s2 der Freilaufdiode Grl im Querzweig der Regelschaltung parallelgeschaltet ist. An die Sekundärwicklungen N2, N3 sind über die Gleichrichter Gr2 und Gr4 die LC-Mittelwertsiebe Dr2, C2 und Dr3, C3 angeschlossen. Im Querzweig verbinden die Freilaufdiode Gr3 und Graden Eingang der Speicherdrossel Dr2 und Dr3 mit dem anderen Ende der zugehörigen Sekundärwicklung. Die Rückmagnetisierungswicklung N4 ist über den Gleichrichter Gr6 mit dem negativen Pol der Ausgangsspannung U4 verbunden.
Die Steuerung des Schalttransistors Ts2 erfolgt mittels eines über den Widerstand R1 fließenden Stromes wenn an der Freilaufdiode Grl Sperrspannung znliegt.
Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgender Der Stelltransistor Tsi der Regelschaltung wird im Takte der breitenmodulierten Pulse des Regelumsetzers abwechselnd in den leitenden bzw. geeperrten Zustand gesteuert. Ist der Stelltransistor durchgeschaltet, fließt über den Widerstand R1 ein den Schalttransistor Ts2 in den leitenden Zustand steuernder Strom An der Wicklung Ni des Transformators Tr liegt dann die um die Restspannung der beiden Transistoren Tsi und Ts2 verminderte Eingangs spannung U1. Entsprechend dem fibersetzungsverhältnis des Transformators werden in den Sekundärwicklungen die gewünschten Spannungen induziert. Mit den SC-Gliedern, bestehend aus der Speicherdrossel Dr2 und dem Kondensator C2 bzw. der Speicherdrossel Dr3 und dem Kondensator C3, wird wie bei dem Hauptkreis der Mittelwert gebildet, der, von Belastungsänderungen abgesehen, wie beim Hauptausgang konstant ist. Für die Zusatzspannungen gilt dann U3 = U2 . N2 bzw. U4 = U2 . N3 .
N1 N1 Sperrt der Stelltransistor Teil, dann wird auch der Schalttransistor Us2 nichtleitend und der Transformator ist von der Freilaufdiode Gr1 abgesohaltet. Während der Sperrphase des Stelltransistors Tel erfolgt die RUckmagnetisierung des Transformatorkerns über die Wicklung N4 und die dementsprechend gepolte Diode Gr60 Die magnetische Energie wird im Nutzlastwiderstand R4 verbraucht. Mit diesen Maßnahmen wird bei hoher Arbeitsfrequenz des Schaltreglers, z.B. 30 kHz, eine schnelle Rückmagnetisierung erzielt.
Die über die Zusatzeinrichtung A entnommene Leistung darf größe als die des Hauptkreises sein.
Für den Transformator wird Kernmaterial mit möglichst großem Induktionshub zwischen Remanenz- und Arbeitsinduktion verwendet.
1 Figur 5 Patentansprüche

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e O Gleichspannungsregelschaltung zur Erzeugung mehrerer galvanisch getrennter Ausgangsspannungen unter Verwendung einer zwischen einem Pol einer Speisespannungsquelle und dem Verbraucher angeorduaten Reihenschaltung aus einem Stellglied und einer Speicherdrossel und einer Freilaufdiode, die den ausgangsseitigen Anschluß des Stellgliedes mit dem anderen Pol des Speisespannungsquelle verbindet und bei der das Stellglied mittels eines Regelumsetzers in Abhängigkeit von Xnderungen der Ausgangs spannung gesteuert wird, d ad u r c h g e k e n,n z e i c h n e t, daß der Freilaufdiode die Primärwicklung eines mit wenigstens einer Sekundärwicklung versehenen Transformators über einen synchron mit dem Stellglied gesteuerten Halb leiterschalter parallelgeschaltet ist.
2. Gleichspannungsregelschaltung nach Anspruch 1, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Halb leiterschalter leitend gesteuert ist, solange an der Freilaufdiode Sperrspannung anliegt.
3. Gleichspannungsregelschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Transformator sekundärseitig über einen Gleichrichter und ein LC-Sieb mit einem Verbraucher verbunden ist und im Querzweig eine Freilaufdiode aufweist.
4. Gleichspannungsregelschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Transformator eine Rückmagnetisierungswicklung aufweist, die über eine während der Sperrzeit des Stellgliedes leitende Gleichrichterdiode mit einem Lastwiderstand abgeschlossen ist.
5. Gleichspannungsregelschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i: c hn e t, daß das Kernmaterial des Transformators einen großen Induktionshub zwischen Remanen- und Arbeitsinduktion besitzt.

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