DE2035177C3

DE2035177C3 - DC voltage regulating circuit

Info

Publication number: DE2035177C3
Application number: DE19702035177
Authority: DE
Inventors: Christian 8000 München Jagsch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Filing date: 1970-07-15
Publication date: 1976-12-30

Description

tors (Tr) einen großen Induktionshub zwischen Die Zeichnung zeigt einen Schaltregler, der untertors (Tr) a large induction swing between The drawing shows a switching regulator, which under

Remanenz- und Arbeitsinduktion besitzt. Verwendung der Einrichtung A zusätzlich mehrereHas remanence and work induction. Use of facility A also several

40 geregelte Gleichspannungen t/₃, l/₄ liefert, ohne daß seine Wirkungsweise dadurch beeinträchtigt wird. Am40 provides regulated DC voltages t / ₃ , l / ₄ without affecting its mode of operation. At the

Eingang des Schaltreglers wird aus einer ungeregeltenThe input of the switching regulator is an unregulated

Glleichspannungsquelle die Spannung U₁ zugeführt, von der die geregelten Gleichspannungen U₂, U₃ undDC voltage source is supplied with the voltage U ₁ , from which the regulated DC voltages U ₂ , U ₃ and

Es ist bekannt, zur Erzeugung mehrerer geregelter 45 U₁₁ abgeleitet werden. Die Anzahl der zusätzlich erSpannungen aus einer Gleichspannung geregelte Um- zeugbaren geregelten Gleichspannungen ist nicht auf richter zu verwenden. Der Schaltungsaufwand dafür zwei beschränkt.It is known that several regulated 45 U ₁₁ can be derived for generating. The number of additional voltages from a DC voltage regulated convertible regulated DC voltages is not to be used on converter. The circuit complexity for this is limited to two.

ist jedoch unwirtschaftlich, wenn nur kleine Leistun- Die Regelschaltung besteht im wesentlichen aushowever, it is uneconomical if only small power The control circuit consists essentially of

gen benötigt werden. dem Stellglied TsI, das in Serie mit der Speicher-gen are needed. the actuator TsI, which is in series with the accumulator

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 50 drossel DrI zwischen dem positiven Pol der Einmöglichst einfache Schaltung zur Erzeugung mehrerer gangsspannungsquelle und der positives Potential geregelter Gleichspannungen anzugeben, wobei die führenden Ausgangsklemme angeordnet ist, der Freigalvanische Trennung der einzelnen Ausgänge unter- laufdiode GrI, die in Sperrichtung gepolt den Emiteinander und von der Eingangsspannung gewahrt ist. ter des Stelltransistors 7"i 1 mit dem negativen Pol der Sie geht dabei aus von einer unter der Bezeichnung 55 Eingangsspannung verbindet, und aus dem Regel- »Schaltregler« bekannten Gleichspannungsregelschal- umsetzer R, der den Stelltransistor in Abhängigkeit tung zur Erzeugung mehrerer galvanisch getrennter von der Ausgangsspannung U₂ mit breitenmodulier-Ausgangsspannungen mit einer zwischen einem Pol ten Pulsen steuert. Dem Ausgang der Regelschaltung einer Speisespannungsquelle und dem Verbraucher ist der Siebkondensator C 4 parallel geschaltet. Der angeordneten Reihenschaltung aus einem schalten- 60 Regelumsetzer/? steuert den Stelltransistor TsI so, dem Schaltglied und einer Speicherdrossel sowie mit daß eine konstante Spannungs-Zeit-Fläche an der einer Freilaufdiode, die den ausgangsseitigen An- Freilaufdiode GrI liegt. Über das LC-Glied DrI, C4 schluß des Stellgliedes mit dem anderen Pol der wird der Mittelwert gebildet und die Ausgangsspan-Speisespannungsquelle verbindet, wobei der das nung gesiebt.The invention is based on the object of specifying a 50 throttle DrI between the positive pole of the simplest possible circuit for generating several input voltage sources and the positive potential of regulated DC voltages, the leading output terminal being arranged, the galvanic isolation of the individual outputs underflow diode GrI, which polarized in the reverse direction the Emit each other and the input voltage is preserved. ter of the setting transistor 7 "i 1 with the negative pole that connects you from an input voltage known as 55, and from the control" switching regulator "known DC voltage control switch converter R, which the setting transistor depending on the generation of several galvanically isolated controlled by the output voltage U ₂ with breitenmodulier output voltages with a ten between a pole pulses. the output of the control circuit a supply voltage source and the consumer of the filter capacitor C is connected in 4 parallel. the arranged series circuit of a schalten- 60 generally converter /? controls the control transistor TsI so, the switching element and a storage choke as well as with that a constant voltage-time area on that of a freewheeling diode, which is the output-side on-freewheeling diode GrI. Via the LC element DrI, C4 connection of the actuator with the other pole is the mean value and connects the output chip supply voltage source, whereby one of the nung sifted.

Stellglied mittels eines Regelumsetzers in Abhängig- 65 Die Zusatzeinrichtung/!, mittels der die Spannun-Actuator by means of a rule converter depending on 65 The additional device / !, by means of which the voltage

keit von Änderungen der Ausgangsspannung ge- gen U₃, U_t an den Widerständen R3,R4 erzeugt wer-ability of changes in the output voltage compared to U ₃ , U _t can be generated at the resistors R3, R4

steuert wird. den, besteht im wesentlichen aus dem Transformatoris controlled. den, consists essentially of the transformer

Es ist bereits ein derartiger, mit Rückkopplungs- Tr, dessen Primärwicklung N1 über einen Schalttran-There is already such a type, with feedback Tr, whose primary winding N1 via a switching tran

sistor7s2 der Freilaufdiode GrI im Querzweig der Regelschaltung parallel geschaltet ist. An die Sekundärwicklungen N 2, N 3 sind über die Gleichrichter Gr 2 und Gr 4 die LC-Mittelwertsiebe Dr 2, Cl und Dr 3, C 3 angeschlossen. Im Querzweig verbinden die Freilauf diode Gr 3 und GrS den Eingang der Speicherdrossel Dr2 und Dr 3 mit dem anderen Ende der zugehörigen Sekundärwicklung. Die RückmagnetisierungswicklungN4 ist über den Gleichrichter Gr 6 mit dem negativen Pol der Ausgangsspannung U. verbunden. sistor7s2 of the freewheeling diode GrI is connected in parallel in the shunt arm of the control circuit. The LC average value sieves Dr 2, Cl and Dr 3, C 3 are connected to the secondary windings N 2, N 3 via the rectifiers Gr 2 and Gr 4. In the shunt branch, the freewheeling diode Gr 3 and GrS connect the input of the storage choke Dr2 and Dr 3 to the other end of the associated secondary winding. The reverse magnetization winding N4 is connected to the negative pole of the output voltage U. via the rectifier Gr 6.

Die Steuerung des Schalttransistors Γα 2 erfolgt mittels eines über die Widerstände RI, R 2 fließenden Stromes, wenn an der Freilauf diode GrI Sperrspannung anliegt.The switching transistor Γα 2 is controlled by means of a current flowing through the resistors R I, R 2 when reverse voltage is applied to the freewheeling diode GrI.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: 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 ao über den Widerstand R1 ein den Schahtransistor Ts2 in den leitenden Zustand steuernder Strom. An der Wicklung Nl des Transformators Tr liegt dann die um die Restspannung der beiden Transistoren Ti 1 und Ts2 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 Belastungsänderungen abgesehen, wie beim Hauptausgang konstant ist. Für die Zusatzspannung gilt dannThe mode of operation of the circuit is as follows: The control transistor TsI of the control circuit is alternately switched to the conductive or blocked state at the rate of the width-modulated pulses from the control converter. If the control transistor is switched on, ao flows through the resistor R 1, which controls the switching transistor Ts2 in the conductive state. The input voltage U ₁ reduced by the residual voltage of the two transistors Ti 1 and Ts2 is then applied to the winding Nl of the transformer Tr . The desired voltages are induced in the secondary windings in accordance with the transformation ratio of the transformer. With the LC elements, consisting of the storage choke Dr 2 and the capacitor C 2 or the storage choke Dr 3 and the capacitor C 3, the mean value is formed, as in the main circuit, which, apart from changes in load, is constant as in the main output. The following then applies to the additional voltage

Nl_ NlNl_ Nl

bzw. CZ₄ =or CZ ₄ =

N3 Nl N3 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 Sielltransistors Ts 1 erfolgt die Rückmagnetisierung des Transformatorkerns über die Wicklung N 4 und die dementsprechend gepolte Diode Gr 6. Die magnetische Energie wird im Nutzlastwiderstand R 4 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 größer als die des Hauptkreises sein.If the setting transistor TsI blocks, then the switching transistor Ts 2 also becomes non-conductive, and the transformer is switched off by the freewheeling diode GrI. During the blocking phase of the signal transistor Ts 1, the magnetization of the transformer core takes place via the winding N 4 and the correspondingly polarized diode Gr 6. The magnetic energy is consumed in the payload resistor R 4. With these measures, at a high operating frequency of the switching regulator, z. B. 30 kHz, a fast reverse magnetization is achieved. The power drawn from the additional device A may be greater than that of the main circuit.

Für den Transformator wird Kernmaterial mit möglichst großem Induktionshub zwischen Remanenz- und Arbeitsinduktion verwendet.For the transformer, core material is used with the largest possible induction stroke between remanence and work induction used.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

IlIl

control working switching regulator known that over

Claims: one or more of the storage chokes in the series branch

assigned additional windings with rectifier

1 DC voltage control circuit for generating auxiliary voltages. The rectifiers can supply of several galvanically separated output 5 be polarized so that in the additional windings only voltages with a voltage between a pole during the blocking phase of the actuator Supply voltage source and the consumer are induced. The disconnected from the additional windings Series connection of a switchable power is allowed here only a limited part the actuator and a storage throttle as well as the main power of the switching regulator (DT-PS a freewheeling diode that generates the analog 11 55 849) on the output side. .....

connection of the actuator to the other pole of the invention is assumed in the

Supply voltage source connects, the control DC voltage control circuit doing the job link by means of a rule converter in a dependent manner and this disadvantageous restriction as a result The possibility of changes in the output voltage avoids that the freewheeling diode is the primary winding is controlled, characterized in that 15 one with at least one secondary winding verdaß the freewheeling diode (GrI) see the primary winding via a synchronous with the transformer (TV1) a semiconductor switch controlled in parallel with at least one secondary winding the actuator treatment provided transformer (Tr) is connected via a.

half-power switch to be fed from the secondary winding synchronously with the actuator (Tj 2) is connected in parallel. 20 rather are via a rectifier and an LC sieve

2. DC voltage control circuit connected according to An, wherein at the output of the rectifier claim 1, characterized in that the trans- a freewheeling diode is arranged in the shunt arm. Since the transformer (Tr) on the secondary side has a DC voltage-time area on the freewheeling diode of the rectifier (Gr 2; Gr 4) and an LC sieve Dr 2, Cl; Control circuit with constant load and Fre-Dr 3 (3) with a consumer (R 3, R 4) ver »5 the main output is constant, the connected and in the shunt branch a free-wheeling diode additional voltage is constant. In this way (size 3, size 5) has. generate several stabilized voltages. for

3. DC voltage regulating circuit according to one of the reverse magnetization of the transformer, one of claims 1 or 2, characterized in that further secondary winding is provided, which has a rectifying winding (N 4) which conducts a reverse magnetization 30 during the blocking time of the actuator via one that the transformer (Tr), which is terminated via a converter diode with a load resistor during the blocking time of the actuator and is conductive rectifier. The reverse magnetization winding can also be used for a rectifier diode (size 6) with a load resistance - another, continuously connected consumer is closed. Useful energy can be taken.

4. DC voltage regulating circuit according to a 35 Further details of the invention are given in of the preceding claims, characterized by one shown in principle in the drawing draws that the core material of the Transforma- embodiment explained in more detail.