DE2061150C3 - Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Wechselspannung, insbesondere einer Rufwechselspannung - Google Patents

Description

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Anordnung der eingangs genannten Art so weiterzubilden,

Kondensatoren (Cl, C2) besteht, die durch Umwandeln einer stabilisierten Betriebsgleichspannung (17 V) in eine Wechselspannung mit einer

gegenüber der vorgegebenen Frequenz (25 Hz) nung der eingangs genanmeii/vri so wcucrzuoiwen, fefativ hohen Frequenz (18 kHz), anschließendes >o daß die von ihr abgegebene Wechselspannung _einen Transformieren und nachfolgendes Gleichrichten mehrfach größeren Wert aufweisen kann als es der

⁶ - - - - - Wert der zur Verfugung stehenden Gleichspannung ist, ohne daß zum Hinauftransformieren der zerhackten Gleichspannung ein für die Verwendung auf a₅ Leiterplatten ungeeignet großer Übertrager verwendet werden muß.

Erfindungsgemäß ergibt sich die Losung dieser Aufgaoe aus den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches.

Die Erfindung nutzt hierbei die aus dem Buch »Halbleiter«, Schaltbeispiele, Siemens, Ausgabe April 1961, Seiten 27 ff., insbesondere aus den Seiten 36 und 37 bekannte Erkenntnis, daß bei einem Gleichspannungswandler, der unter anderem einen Zer-

ri7hteV"an^Öordnung"dem^ingangskreis''desÜegel- 35 hacker und einen Übertrager (Schwingtransformator) transistors (TsI) derart zugeführt ist, daß sie bei zur nachfolgenden Transforrnierung der zerhackten

Gleichspannung, sowie eine dem Schwingtransformator nachgeschaltete Gleichrichteranordnung mit Glättungskondensator aufweist, der Schwingtransformator um so kleiner gemacht werden kann, je höher die Frequenz des Zerhackers gewählt wird, und daß z. B. bei Schwingfrequenzen von etwa 1,5 bis 6 kHz Ferrit-Übertrager zu verwenden sind, so daß es also durch

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsan- die Erzeugung einer Wechselspannung mit einer geordnung zum Erzeugen einer Wechselspannung ent- ₄₅ gen die Frequenz der Ausgangswechselspannung hd d Obbiff d Hh l) h hh F

dieser Wechselspannung gespeist sind, und daß der die Schalttransistoren (TsI, TsS) steuernde Oszillator (Ts9, TsIQ) von der stabilisierten Betriebsgleichspannung (17 V) gespeist ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zum Stabilisieren der Betriebsgleichspannung dienende Regelschaltung mit einem Regeltransistor (Ts 1) vorgesehen ist, und daß eine von dem Ausgangsübertrager (Ü2) 3" einer zur Umwandlung der Betriebsgleichspannung vorgesehenen Transistor-Gegentaktzerhackerschaltung (TsS, Ts 6) abgegriffene Hilfsspannung unter Zwischenschaltung einer Gleich-

einem dem Sollwert nahen Istwert der Betriebsgleichspannung den Regeltransistor \Ts I) vollständig durchsteuert.

g
sprechend dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche Schaltungsanordnung ist z. B. durch die GB-PS 8 13 935 bekannt. Bei dieser bekannten Anordnung steuert ein Multivibrator im Rhythmus von 16²/s Hz einen aus zwei Transistoren bestehenden elektronischen Schalter in der Weise, daß abwechselnd der eine Pol ( —24 V) oder der andere Pol (+ 24 V) einer Gleichspannungsquelle über den Verbraucher zu der an Masse liegenden Mitte der Spannungsquelle durchgeschaltet wird.

Diese bekannte Anordnung ermöglicht es also, mit Hilfe elektronischer Mittel eine für Signalisierungszwecke geeignete Wechselspannung aus einer Gleichspannung zu erzeugen. Die Amplitude der mit dieser Shld Whl i

(Rufsignal) relativ sehr hohen Frequenz durchaus möglich ist, mit beispielsweise einem durch eine Schalenkernspule relativ kleiner Abmessungen gebildeten Schwingtransformator auszukommen.

Ein derart ausgebildeter Rufsignalgenerator kann aber ohne Schwierigkeiten Bestandteil einer auf einer Leiterplatte untergebrachten Schaltung sein.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, die Schaltungsanordnung entsprechend den Merkmalen des Unteranspruches auszubilden.

In vorteilhafter Weise wird durch diese Ausbildung der Schaltungsanordnung die in der Anordnung vorhandene Wechselspannung relativ hoher Frequenz dazu ausgenutzt, um von dieser ohne aufwen-

Schaltungsanordnung erzeugten Wechselspannung ist _6o dige Siebmittel "eine Hilfsgleichspannung abzuleiten, jedoch durch die Größe der zur Verfügung stehenden die beim Absinken der Betpebsgleichspannung, wenn Gleichspannung bestimmt. Dies gilt auch für die diese z. B. eine Batteriespannung ist und die Batterie durch die DT-AS 12 80 277, die DT-AS 12 81 480 _nahezu entladen ist, auf einen Wert nahe dem SoIl- und die DT-OS 19 15 003 bekannten Anordnungen _wert die zur Regelung der Betriebsgleichspannung zum abwechselnden Anschalten der beiden Pole _6s vorgesehenen Schaltungsteile außer Betrieb setzt, ineiner in ihrer Mitte an Masse liegenden Gleichspan- dem sie den Regeltransistor vollständig durchsteuert nungsquelle im Rhythmus einer beliebigen Steuerf.re- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nach-

stehend an Hand der Zeichnung näher erläutert.

Die Zeichnung zeigt das Schaltbild eines Ruf- »gnalgenerators, welcher für eine Ausgangswechselspannung von 60 V und 25 Hz mit einer maximalen Ausgangsleistung von etwa 12 W ausgebildet ist.

An die Eingangsklemmen 1, 2 de dargestellten Schaltungsanordnung ist eine nichtdargestellte Gleichspannungsquelle, z. B. eine Batterie, angeschlossen, die eine zwischen 18 und 32 V schwankende Ausgangsspannung abgibt. Der Rufsignalgenerator selbst soll auf eine Betriebsspannung (Sollspannung) von I^-7V ausgelegt sein. Zur Regelung (Stabilisierung) der Eingangsgleichspannung auf diesen Sollwert ist zwischen die Klemmen 1,2 und die Klemmen 3,4 eine Stabilisierungsschaltung eingefügt. Ein wesentlicher Bestandteil der Stabilisierungsschaltung ist der Regeltransistor Ts 1, welcher mit seiner Kolleklor-Emitterstrecke zwischen die Klemmen 1 und 3 geschaltet ist. Zusammen mit dem Transistor Ts 2 bildet der Transistor TsI einen Verbundtransistor, welcher von dem Verstärkertransistor Ts3 gesteuert wird. Die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors Ts 3 liegt dabei in Serie zwischen der an die Klemme 2 angeschlossenen Zenerdiode Cr 3 und dem zwischen der Klemme 1 und der Basiselektrode des Transistors Ts 2 vorgesehenen Widerstand R 1. An der Basiselektrode des Transistors Ts 3 ist eine Spannung wirksam, die sich aus der Differenz der Spannung an der Zenerdiode G/3 und der an dem Abgriff 5 eines Spannungsteilers, welcher sich aus den Widerständen R 10, All und R 12 zusammensetzt, stehenden Spannung ergibt. Durch entsprechende Einstellung des Abgriffes 5 kann daher der Wert der Betriebsspannung (Sollspannung) in gewissen Grenzen gewählt werden. Der Übertrager ( 2 des Rufsignalgcncrators ist mit der Hilfswicklung? versehen" die über eine Gleichrichterschaltung mit der Basis des Transistors Ts 2 verbunden ist. Die Hilfswicklung ermöglicht es, bei einem Betrieb des Signalgenerators an einer Balterie die Batteriekapazität rationell auszunützen, d. h. den Wert der Sollbetriebsspannung des Rufsignalgeneralors so festzulegen, daß er nahezu mit dem Wert der niedrigsten BaUcriespannung übereinstimmt. 1st die Baltcriespannung auf diesen"niedrigsten Wert abgesunken, so sperrt der Transistor 7\v3 bzw. ist nicht mehr in der Lage, den für eine Durchsteuerung des Transistors 7".\ 2 notwendigen Basisstrom zu liefern. Die vollständige Durchsleuerung des Transistors 7'.v 2 und damit des Transistors 7s 1 wird aber nun in vorteilhafter Weise durch die an der Hilfswicklung? stehende Spannung bewirkt.

Die Stabilisierungsschaltung einhält außordem den Transistor 7s 4, in dessen Basis-Emitlcreingangskreis der Widerstand R 8 eingefügt ist, durch welchen der Betriebsstrom des Rufgenerators fließt. Überschreitet dieser Strom einen bestimmten vorgebbaren Wert, so wird der Trans^;stor 7s 4 leitend. Im leitenden Zustand schließt der Transistor 7's 4 die Basiselektrode des Transistors 7s 2 an ein Potential, weiches den Transistor 7.v2 sperrt. Damit ist der Signalgenerator bei einer Überlastung gegen eine zu hohe Stromaufnahme wirksam geschützt.

An die Klemmen 3 und 4 ist eine in bekannter Weise aufgebaute Gegentaktzerhackerschaltung angeschlossen, welche die Transistoren 7s 5 und Ts 6 sowie den Rückkopplungsübertrager Ü 1 und den Auskopplungs-Ausgangsübertrager Ü2 enthält. Der mieriraser Ü Γ welcher z.B. aus einem Minialurringkernübertrager bestehen kann, bestimmt mit seinen Kennwerten im wesentlichen die Schaltfrequenz der Zerhackerschaltung; im dargestellten Ausführungsbeispiel soll diese 18 kHz betragen. Die Realisierung des Auskopplungsübertragers Ü 2 kann z. B. mittels einer relativ kleinen Schalenkernspule erfolgen. Die Sekundärwicklung des Übertragers Ü2 ist symmetrisch aufgebaut und mit dem Mittelabgriff 9 versehen. Sie ist außerdem so dimensioniert, daß an ίο den Wicklungshälften jeweils eine Wechselspannung von 60 V steht.

An die Ausgangsklemmen des Übertragers Ü2 sind die beiden Zweiweg-Gleichrichterschaltungen GrS, Gr 6 und Gr 7, Gr 8 mit zueinander entgegengesetzter Polung der Gleichrichterelemente angeschlossen. Zwischen dem Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Übertragers Ü2 und den Ausgängen der beiden Gleichrichterschaltungen sind daher zwei gleich große, zueinander entgegengesetzte Polungen aufweisende Gleichspannungen von jeweils 60 V wirksam. Zur Glättung dieser Gleichspannungen sind zwischen den Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Übertragers V 2 und die Ausgänge der beiden Gleichrichterschaltungen die beiden Ladekondensatoren C 1 und C 2 geschaltet. Die voneinander abgewandten Elektroden der beiden Kondensatoren sind jeweils über einen der Schalttransistoren 7s 7 und 7s 8 mit der Ausgangsklemme 8 des Rufsignalgenerators verbunden, während die andere Ausgangsklemme 6 an den Mittelabgriff 9 der Sekundärwicklung des Üben ragers L) 2 angeschlossen ist.

Die Transistoren 7s 7 und 7s 8 befinden sich jeweils abwechselnd im leitenden Zustand. Zwischen den Ausgangsklemmen 6 und 8 ist daher eine annähemd rechfeckförmige Wechselspannung mit der Schaltfrequenz der Transistoren 7.v7 und 7s 8 wirksam.

Die Schaltfrequenz, welche in vorliegendem Falle 25 Hz beträgt, wird mit Hilfe einer die Transistoren 7s 9 und 7s 10 enthaltenden weiteren Gegentaktzerhackerschaltung erzeugt.

Die Ausgangswechselspannung der weiteren Gegentaktzerhackerschaltung wird über den Übertrager Ü 3. welcher ein kleiner Blechkern übertrager sein kann, da mit diesem Übertrager keine nennenswerte Leistung übertragen wird, in die Eingangskreise der beiden Transistoren 7s 7 und 7s 8 eingekoppelt. Zu diesem Zweck sind die beiden gleichartig ausgebildeten Sekundärwicklungen 10 und 11 des Übertragers V 3 in die Eingangskreise der beiden Transistoren 7s7 und 7.ν8 eingefügt und so angeschlossen, daß die an der einen Sekundärwicklung auftretende Wechselspannung zu der an der anderen Sekundärwicklung auftretenden Wechselspannung gegenphasig «si-

Die Basis- und Emitterelektroden der Transistoren 7s 7 und 7s 8 sind außerdem durch die Kondensatoren C 6 und C 7 miteinander verbunden, die bewirken, daß die Anstiegsflanken der Steuerspannungsimpulse abgeflacht werden. Die an den Klemmen 6 u"id 8 wirksame Ausgangswechselspannung (Rufsignal) wird auf diese Weise der Trapezform angenähert. Der Oberwellenanteil der Ausgangswechselspannung kann infolgedessen relativ gering gehalten werden.

In Serie zu den Kollektor-Emitterstrecken der bei den Transistoren 7s 7 und 7s 8 sind ferner die in Durchlaßrichtung geschalteten Dioden Gr 9 und

Gr 10 vorgesehen. Diese Dioden verhindern beim Auftreten von Spitzenspannungen, welche durch Schaltvorgänge in den an die Klemmen 6 und 8 angeschlossenen Stromkreisen verursacht sind, eine Überbeanspruchung der gerade gesperrten Kollektor-Emitterstrecke eines der Transistoren Ts 7 oder Ts 8.

In die Zuführungsleitung zur Klemme 8 ist außerdem der relativ kleine Widerstand R 17 eingefügt, der bei einem Kurzschluß zwischen den Klemmen 6 und 8 eine vorzeitige Zerstörung des sich gerade im leitenden Zustand befindenden Transistors Ts 7 oder Ts 8 verhindert.

Infolge der Eigenart seines schaltungstechnischen Aufbaus, insbesondere wegen der Möglichkeit der Verwendung äußerst kleiner Übertrager, kann die Bauhöhe des Rufsignalgenerators auf maximal 2C mm beschränkt werden. Trotz der Verwendung relativ kleiner Übertrager ist jedoch der Innenwiderstand des Rufgenerators klein genug, um auch bei seinem Betrieb an einer ständig wechselnden Last, wie ei ζ. B. beim Anschluß mehrerer Teilnehmeranschlußleitungen an die Klemmen 6 und 8 durchaus vorkommt, die Rufsignalspannung ausreichend konstam ίο zu halten. Die Frequenz der Rufsignalwechselspannung bleibt dabei zudem wegen des nur sehr geringen Leistungsbedarfs der weiteren Gegentaktzerhackerschaltung Ü 3, Ts 9 und Ts 10 praktisch unbeeinflußt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche: Durch die DT-PS 8 30 307 ist eine Anordnung bekannt, bei der eine Gleichstromquelle mit Mittenabgriff durch Transformation der Netzwechselspannung auf die gewünschte Amplitude, anschließende Gleichrichtung und Ladung zweier in Reihe angeordneter und mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt den Mittenabgriff der Gleichspannungsquelle bildender Kondensatoren realisiert ist. Mit dieser Anordnung ist es zwar möglich, eine Gleichspannung ge-

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer
Wechselspannung vorgegebener Frequenz und
Amplitude durch wechselweises Anschalten jeweils eines der beiden Pole einer in ihrer Mitte
auf Bezugspotential liegenden Gleichspannungsquelle im Rhythmus dieser Frequenz nut Hufe "g_ns_chter Größe aus der Netzwechselspannung "zu von Schalttransistoren, die durch einen nut aer io ^ ^ _{doch muß dcr zur} Transformation der

Wechselspannung verwendete Übertrager im Hinblick auf die Umsetzung der für Rufsignalzwecke

vorgegebenen Frequenz schwingenden Oszillator gesteuert sind, in Fernmeldeanlagen, insbesondere zum Erzeugen einer Rufwechselspannung in Fernsprechanlagen, dadurch gekennzeichnotwendigen Leistung relativ groß und schwer ausge-

sprccnaniagcii, uauuiuu g«=».*im*.*.-" , werden, so daß er nicht ohne weiteres auf

net, daß die Gleichspannungsquelle aus zwei 15 Diiaei ^_{1 o}._fJ_nUllpnpir^_rh.,_{h nnpenrrl}npt »^„„

einem
kann.

Leiterplatteneinschub angeordnet