DE2035177B2

DE2035177B2 - Gleichspannungsregelschaltung

Info

Publication number: DE2035177B2
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: 1976-05-13
Also published as: DE2035177A1

Description

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 und von der Eingangsspannung gewahrt ist. Sie geht dabei aus von einer unter der Bezeichnung »Schaltregler« bekannten Gleichspannungsregelschaltung zur Erzeugung mehrerer galvanisch getrennter Ausgangsspannungen mit einer zwischen einem Pol einer Speisespannungsquelle und dem Verbraucher angeordneten Reihenschaltung aus einem schaltendem Schaltglied und einer Speicherdrossel sowie mit einer Freilaufdiode, die den ausgangsseitigen Anschluß des Stellgliedes mit dem anderen Pol der Speisespannungsquelle verbindet, wobei der das Stellglied mittels eines Regelumsetzers in Abhängigkeit von Änderungen der Ausgangsspannung gesteuert wird.

Es ist bereits ein derartiger, mit Rückkopplungssteuerung arbeitender Schaltregler bekannt, der über eine oder mehrere der Speichürdrossel im Längszweig zugeordnete Zusatzwicklungen mit Gleichrichter Hilfsspannungen erzeugt. Die Gleichrichter können so gepolt sein, daß in den Zusatzwicklungen nur während der Sperrphase des Stellgliedes Spannungen induziert werden. Die an den Zusatzwicklungen entnehmbare Leistung darf hier nur einen geringen Teil der Hauptleistung des Schaltreglers betragen (DT-PS 11 55 849).

Gemäß der Erfindung wird bei der vorausgesetzten Gleichspannungsregelschaltung die Aufgabe dadurch gelöst und 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 parallel geschaltet ist.

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 Rückmagnetisierung 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 an Hand eines in der Zeichnung im Prinzip dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt einen Schaltregler, der unter Verwendung der Einrichtung A zusätzlich mehrere geregelte Gleichspannungen U₃, U_t liefert, ohne daß seine Wirkungsweise dadurch beeinträchtigt wird. Am Eingang des Schaltreglers wird aus einer ungeregelten Gleichspannungsquelle die Spannung U₁ zugeführt, von der die geregelten Gleichspannungen U₂, U_x und IZ₄ abgeleitet werden. Die Anzahl der zusätzlich erzeugbaren geregelten Gleichspannungen ist nicht auf zwei beschränkt.

Die Regelschaltung besteht im wesentlichen aus dem Stellglied TjI, das in Serie mit der Speicherdrossel DrI zwischen dem positiven Pol der Eingangsspannungsquelle und der positives Potential führenden Ausgangsklemme angeordnet ist, der Freilaufdiode GrI, die in Sperrichtung gepolt den Emitter des Stelltransistors Ts 1 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 C 4 parallel geschaltet. Der Regelumsetzer R steuert den Stelltransistor TsI so, daß eine konstante Spannungs-Zeit-Fläche an der Freilaufdiode GrI liegt. Über das LC-Glied DrI, C 4 wird der Mittelwert gebildet und die Ausgangsspannung gesiebt.

Die Zusatzeinrichtung A, mittels der die Spannungen U₃, CZ₄ an den Widerständen R 3, R 4 erzeugt werden, besteht im wesentlichen aus dem Transformator Tr, dessen Primärwicklung /Vl über einen Schalttran-

sistor TsI der Freilaufdiode GrI im Querzweig der Regelschaltung parallel geschaltet ist. An die Sekundärwicklungen Nl, N 3 sind über die Gleichrichter Gr2 und Gr4 die LC-Mittelwertsiebe Dr2, Cl und Dr 3, C 3 angeschlossen. Im Querzweig verbinden die Freilaufdiode Gr3 und Gr5 den Eingang der Speicherdrossel Dr 1 und Dr 3 mit dem anderen Ende der zugehörigen Sekundärwicklung. Die Ruckmagnetisierungswicklung N 4 ist über den Gleichrichter Gr 6 mit dem negativen Pol der Ausgangsspannung t/₄ verbunden.

Die Steuerung des Schalttransistors TsI erfolgt mittels eines über die Widerstände R1, Rl fließenden Stromes, wenn an der Freilaufdiode Gr 1 Sperrspannung anliegt.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist lolgende: Der Stelltransistor TsI der Regelschaltung wird im Takt der breitenmodulierten Pulse des Regelumsetzers abwechselnd in den leitenden bzw. gesperrten Zustand gesteuert. Ist der Stelltransistor durchgeschaltet, fließt über den Widerstand R1 ein den Schalttransistor TsI in den leitenden Zustand steuernder Strom. An der Wicklung Nl des Transformators Tr liegt dann die um die Restspannung der beiden Transistoren TsI und TsI verminderte Eingangsspannung U₁. Entsprechend dem Übersetzungsverhältnis des Transformators werden in den Sekundärwicklungen die gewünschten Spannungen induziert. Mit den LC-Gliedern, bestehend aus der Speicherdrossel Dr 2 und dem Kondensator C 2 bzw. der Speicherdrossel Dr 3 und dem Kondensator C 3, wird wie bei dem Hauptkreis der Mittelwert gebildet, der, von Belastvngsänderungen abgesehen, wie beim Hauptausgang konstant ist. Für die Zusatzspannung gilt dann

U₃ = U₂

Nl , _{TI tl} N3
bzw. i/₄ = E/_a ·

Nl

Sperrt der Stelltransistor TsI, dann wird auch der Schalttransistor Ts 2 nichtleitend, und der Transformator ist von der Freilaufdiode GrI abgeschaltet.

Während der Sperrphase des Stelltransistors TsI erfolgt die Rückmagnetisierung des Transformatorkerns über die Wicklung N4 und die dementsprechend gepolte Diode Gr6. Die magnetische Energie wird im Nutzlastwiderstand R 4 verbraucht. Mit diesen Maß-

ao nahmen wird bei hoher Arbeitsfrequenz des Schaltreglers, z. B. 30 kHz, eine schnelle Rückmagnetisierung erzielt. Die über die Zusatzeinrichtung Λ entnommene Leistung darf größer als die des Hauptkreises sein.

Für den Transformator wird Kernmaterial mit möglichst großem Induktionshub zwischen Remanenz- und Arbeitsinduktion verwendet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gleichspannungsregelschaltung zur Erzeugung mehrerer galvanisch getrennter Ausgangsspannungen mit einer zwischen einem Pol einer Speisespannungsquelle und dem Verbraucher angeordneten Reihenschaltung aus einem schaltenden Stellglied und einer Speicherdrossel sowie mit einer Fre-laufdiode, die den ausgangsseitigen Anschluß des Stellgliedes mit dem anderen Pol der Speisespannungsquelle verbindet, wobei das Stellglied mittels eines Regelumsetzers in Abhängigkeit von Änderungen der Ausgangsspannung gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Freilaufdiode (GrI) die Primärwicklung (/Vl) eines mit wenigstens einer Sekundänvjcklung versehenen Transformators (Tr) über einen synchron mit dem Stellglied gesteuerten Halbleiterschalter (Ts 2) parallel geschaltet ist.

2. Gleichspannungsregelschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (Tr) sekundärseitig über einen Gleichrichter (Gr 2; Gr4) und ein LC-Sieb Dr2, C 2; Dr3 (3) mit einem Verbraucher (R 3, RA) verbunden ist und im Querzweig eine Freilaufdiode (Gr 3, GrS) aufweist.

3. Gleichspannungsregelschaltung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (Tr) eine Rückmagnetisierungswicklung (N A) aufweist, die über eine während der Sperrzeit des Stellgliedes leitende Gleichrichterdiode (Gr 6) mit einem Lastwiderstand abgeschlossen ist.

4. Gleichspannungsregdschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernmaterial des Transformators (Tr) einen großen Induktionshub zwischen Remanenz- und Arbeitsinduktion besitzt.

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