DE2035425B2 - Schaltungsanordnung zur stabilisierung der ausgangsspannung von gleichstromumrichtern - Google Patents

Schaltungsanordnung zur stabilisierung der ausgangsspannung von gleichstromumrichtern

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Stabilisierung der Ausgangsspannung von Gleichstromumrichtern durch Steuern des Tastverhältnisses in Abhängigkeit von der Betriebsspannung, bei der die Steuereinrichtung einen von der Betriebsspannung gespeisten astabilen Multivibrator enthält.
Gleichstromumrichter, wie z. B. Durchflußwandler und Schaltregler, wandeln Gleichspannung in Gleichspannung mit Hilfe eines Schalters, vorzugsweise eines Transistorschalters, um. In der Fig. 1 ist der grundsätzliche Aufbau eines Durchflußwandlers dargestellt. Die Betriebsspannung UE einer Batterie wird durch einen Schalter S während der Einschaltzeit an einen Transformator Tr gelegt, transformiert und über eine Diode Dl und Siebmittel, hier in Form der Induktivität L und des Kondensators C, auf einen Verbraucher R gegeben. Während der Sperrzeit des Schalters S nimmt die Diode D1 die Transformatorspannung, die ihre Richtung umkehrt, auf, und der Strom der Induktivität fließt über eine Diode D 2. Ein Steuerteil St erzeugt die Ansteuerspannung für den Schalter S im DurchfluBvandler. Das in Klammern gesetzte Bezugszeichen entspricht dem gleichbenannten Bezugszeichen in der F i g. 3.
In der F i g. 2 ist die Spannung U am Transformator Tr in Abhängigkeit der Zeit ί aufgetragen. Mit T ist die Periode, mit T\ die Einschaltzeit und mit Γ2 die Sperrzeit bezeichnet. Die relative Einschaltdauer ist
der Quotient aus Einschaltzeit und Periode — . Die
Verbrauchergleichspannung ist in erster Linie dem Produkt aus der Betriebsspannung und der relativen Einschaltdauer proportional.
Die Regeleinrichtungen für Gleichstromumrichter brauchen in vielen Fällen eine stabilisierte Betriebsspannung. Hierfür ist ein Gleichstromumrichter kleiner Leistung vorgesehen. Bei einer derartigen Anordnung wird die Ausgangsgleichspannung durch Regelung in der Form stabilisiert, daß die Regelabweichung die Einschaltzeit steuert. Regelung ist nun in vielen Fällen teuer und macht einen wesentlichen Teil der Kosten bei Geräten lur kleine Leistungen aus. Das gilt vor allem dann, wenn ein potentialfreier Ausgang für den Gleichstromumrichter gefordert wird, da das Gerät für die Speisespannung dann auch einen potentialfreien Ausgang haben muß. Die Regelung wird aber auch dann als besonders aufwendig empfunden, wenn beispielsweise die Last wenig schwankt und verhältnkmäßig große Regelunsicherheit zugelassen wird.
Es sind bereits Schaltungsanordnungen zur Stabilisierung der Ausgangsspannung von Gleichstromumrichtern durch Steuern des Tastverhältnisses in Abhängigkeit von der Betriebsspannung bekannt, bei denen die Steuereinrichtung einen von der Betriebsspannung gespeisten astabilen Multivibrator enthält. Die Speisespannung des astabilen Multivibrators wird konstant gehalten. Dieser Multivibrator bestimmt die Schaltfrequenz und steuert einen Schaltverstärker mit einem sättigbaren Ausgangstransformator. Der Schaltverstärker wird unmittelbar von der unstabilisierten Betriebsspannung bzw. von einer von der Betriebsspannung abgeleiteten unstabilisierten Spannung gespeist. Die Impulsdauer ist somit durch die Betriebsspannung in Verbindung mit der Sättigung des Transformators festgelegt. Diese bekannten Schaltungsanordnungen erfordern einen großen Aufwand, nämlich außer dem Multivibrator einen Schaltverstärker mit einem sättigbaren Transformator (USA.-Patentschniten 3 074 000 und 3 475 675).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine derartige Stabilisierung mit einfacheren Mitteln zu erreichen. Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Schaltungsanordnung erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als Multivibrator ein entsprechend beschalteter Operationsverstärker vorgesehen ist, dessen eine Speisespannung mit der Betriebsspannung schwankt und dessen andere Speisespannung konstant gehallen ist. Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß zur Stabilisierung nicht die Sättigung eines Transformators ausgenutzt werden muß und damit in der Steuereinrichtung kein Transformator erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Lösung läßt sich vielmehr mit leichten, platzsparenden und wenig aufwendigen Bauelementen realisieren.
Mit der Lösung nach der Erfindung ist es wie bei den bekannten Schaltungsanordnungen auch möglich, aus der Betriebsspannung eine Schaltspannung, insbesondere eine Rechteckspannung, zu erzeugen, bei der die relative Einschaltdauer umgekehrt proportio-
TI
Unter
nal der Betriebsspannung UE ist ^=- = -η-
diesen Umständen bleibt die Änderung der Ausgangsspannung von Gleichstromumrichtern, beispielsweise Durchflußwandlern, bei Änderung der Betriebsspannung im Rahmen der Unsicherheit, die mit Stabilisierung (nicht Regelung) zu erreichen ist.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird eine Speisespannung des Operationsverstärkers durch eine Zenerdiode konstant gehalten. Auf diese Weise wird die einfachste und wirtschaftlichste Stabilisierungsmethode für die Schaltungsanordnung nach der Erfindung mit ausgenutzt.
Die Erfindung wird an Hand der F i g. 3 erläutert, die als Steuerteil eines Durchflußwandlers einen Operationsverstärkers in Multivibratorschaltung zeigt.
Operationsverstärker verlangen zwei Speisespannungen (Plus- und Minusspannung, Bezugspotential 0 Volt). In Multivibratorschaltung liefern diese Verstärker JC eine Rechteckspannung, die zwischen einem positiven und negativen Wert springt und bei der das Verhältnis von Dauer der positiven zur Dauer der r.c-
gativen Spannung mit dem Verhältnis der Speisespannungen gesteuert werden kann. Willkürlich sei für die weitere Betrachtung die Dauer der positiven Spannung der Einschaltzeit Tl und die Dauer der negativen Spannung der Sperrzeit T 2 des Transistorschalters im Durchflußwandler zugeordnet. Die Betriebsspannung UE liefert die beiden Speisespannungen U1 und t/2, wobei UE = l/l + t/2. Bei schwacher Belastung springt die Ausgangsspannung UA praktisch zwischen den WerUn +Ul und —1/2. Um eine bessere Übersichtlichkeit zu wahren, sind die Glieder für die Frequenzstabilisierung am Operationsverstärker nicht gezeichnet worden.
Wenn am Ausgang A des Operationsverstärkers plus anliegt, dann fließt Strom über den Widerstand R in den Kondensator C und lädt ihn auf, bis das Potential an der Klemme 2 (inverting) das Potential von der Klemme 3 (non inverting) erreicht. D^nn springt die Spannung am Punkt A auf — Ul. Jetzt entlädt sich der Kondensator C über den Widerstand R nach dem Ausgang A (-Ul), bis wieder das Potential von der Klemme 3 (non inverting) erreicht ist. Das Potential an der Klemme 3 springt von
+ Ui-Rl . - Ul
nach
Rl
Rl + R2
Rl + R2
UA springt. Dieser Spannungssprung ist maßgebend für die Umladezeit des Kondensators und die Frequenz, die sich mit der Betriebsspannung ändert. Für die Zeiten ergeben sich mit guter Annäherung folgende Werte:
RR1C U1 + U2
Tl (UA < 0, Einschaltzeit) = · Γΐ —-
K2 T -Kl U1
Tl (UA > 0, Sperrzeit)
Periode T = T1 + T2
20
Bezüglich der F i g. 1 ist noch festzustellen, daß die Emitter-Basis-Spannung des Transistors S von UA gesteuert wird und daher im gleichen Zeitpunkt mit RR1C U1 + U2
R2 + Ri U2
RR1C (U1+ U2)2
R2
Relative Einschaltdauer = -=■ =
U2
_ T1
T U1+U2
Es ist also -ψ U1,= const, wenn IZ2 = const.
Durch Konstanthalten einer der beiden Speisespannungen wird die relative Spannungszeitfläche konstant. Erhöht sich die Spannung, dann wird die Zeit entsprechend kleiner.
Wie die Berechnung zeigt, wird mit der Erfindung erreicht, daß die relative Einschaltdauer in guter Annäherung umgekehrt proportional der Betriebsspannung wird, wenn man eine Speisespannung (z. B. t/2) des Operationsverstärkers stabilisiert.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Schaltungsanordnung zur Stabilisierung der Ausgangsspannung von Gleichstromumrichtern durch Steuern des Tastverhältnisses in Abhängigkeit von der Betriebsspannung, bei der die Steuereinrichtung einen von der Betriebsspannung gespeisten astabilen Multivibrator enthält, dadurch gekennzeichnet, daß als Multi- ίο vibrator ein entsprechend beschalteter Operationsverstärker (JC) vorgesehen ist, dessen eine Speisespannung (U 1) mit der Betriebsspannung (UE) schwankt und dessen andere Speisespannung (t/2) konstant gehalten ist
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Speisespannung (U2) des Operationsverstärkers (/C) durch eine Zenerdiode konstant gehalten ist.
DE19702035425 1970-07-16 Schaltungsanordnung zur Stabilisie rung der Ausgangsspannung von Gleich Stromumrichtern Expired DE2035425C (de)

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Publications (3)

Publication Number Publication Date
DE2035425A1 DE2035425A1 (de) 1972-01-20
DE2035425B2 true DE2035425B2 (de) 1972-10-12
DE2035425C DE2035425C (de) 1973-04-26

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2608389A1 (de) * 1975-04-04 1976-10-14 Hewlett Packard Co Elektrischer leistungsregler
EP0026033A1 (de) * 1979-08-22 1981-04-01 Hitachi, Ltd. Gleichstrom-Energieversorgung
EP0058401A2 (de) * 1981-02-17 1982-08-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Schaltkreis mit hoher Schaltfrequenz
EP0058399A2 (de) * 1981-02-17 1982-08-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Hochfrequenter Schaltkreis
EP0058400A2 (de) * 1981-02-17 1982-08-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Schaltkreis mit hoher Schaltfrequenz
DE4017374A1 (de) * 1990-05-30 1991-12-05 Philips Patentverwaltung Gleichspannungswandler

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2608389A1 (de) * 1975-04-04 1976-10-14 Hewlett Packard Co Elektrischer leistungsregler
EP0026033A1 (de) * 1979-08-22 1981-04-01 Hitachi, Ltd. Gleichstrom-Energieversorgung
EP0058401A2 (de) * 1981-02-17 1982-08-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Schaltkreis mit hoher Schaltfrequenz
EP0058399A2 (de) * 1981-02-17 1982-08-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Hochfrequenter Schaltkreis
EP0058400A2 (de) * 1981-02-17 1982-08-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Schaltkreis mit hoher Schaltfrequenz
EP0058400A3 (en) * 1981-02-17 1982-12-08 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha High frequency switching circuit
EP0058401A3 (en) * 1981-02-17 1982-12-08 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha High frequency switching circuit
EP0058399A3 (en) * 1981-02-17 1983-02-09 Tokyo Shibaura Denki Kabushiki Kaisha High frequency switching circuit
DE4017374A1 (de) * 1990-05-30 1991-12-05 Philips Patentverwaltung Gleichspannungswandler

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