DE2063314B2 - Wechselstromnetz zur gleichstromversorgung eines verbrauchers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Wechselstromnetzgerät, dessen Eingang vc:n Ausgang isoliert ist, zur Gleichstromversorgung eines Verbrauchers.

Derartige Netzgeräte Wandeln eine aus dem allgemeinen Versorgungsnetz bzw. aus sonstigen Stromquellen als Speisespannung zur Verfugung stehende Wechselspannung, die vorzugsweise ein- oder mehrphasig ist, die aber auch eine pulsierende bzw. wellenförmige Spannung sein kann, in eine geeignete Gleichspannung für den mit Gleichstrom zu speisenden Verbraucher um.

Netzteile, deren Eingangsseite galvanisch von der Ausgangsseite getrennt sind, werden vorzugsweise in Datenverarbeitungsanlagen, elektronischen Bürogeräten, oder auch in Steuerungsschaltungen,

meistens in Verbindung mit Filtern verwendet, wo geräte, Wandler und Versorgungsschaltungen lh den mögliehst verhindert werden soll, daß die im Speise- etügangs aufgeführten Anwendungsfäileh hinsichtlich netz vorhandenen Störspanhungen, die sehr hohe der technischen Forderungen und der wirtschaft-Spanhungswerte aufweisen kontiert, gär nieht oder liehen Belange nicht vollständig befriedigend smd, doch stärk gedämpft über das Stromversorgungs- 5 ist es die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes gerät ih die empfindlichen Schaltungskreise dös Ver- Netzgerät bzw. einen Wechselspanhungs-Gleichspanbrauchers gelangen, in dem sie schädliche Fehlfunk- hüngswandler zu schaffen, insbesondere zur Hochtionen auslösen oder eine Beschädigung hervorrufen stromversorgung von Verbrauchern bei einer niedkönnten. rigen Gleichspannung. Bezüglich des neu zu setaf-Die Energieversorgung von Gleichstromverbrau- 16 fenden Netzgerätes bestehen die Forderungen, daß ehern aus dem Wechselstromnetz ist bekannt. Sei es im Vergleich zu tleii Bekannten ItrömvferSöfgüngsden bekannten Netzgeräten liefert ein Spar- öder ein geräten kleinere Bauabmessungen und ein geringeres Trenritransfonriatdr die gewünschte Weehselspan- Gewicht aufweist, erstens durch Ersatz der bisher nung, die anschließend durch Gleichrichter in Gleich- üblichen schweren Transformatoren und zweitens Spannung gewandelt wird. Diese gleichgerichtete 15 durch eine Verminderung der Sigbdrbsseln in ihrer Spannung weist, wie bekannt ist, meistens noch eine Anzahl und ihrer Größe. Die Transformatoren und niederfrequente Restwelligkeit auf, welche in A.b- großen Filterelemente sollet, durch andere Bauliängigkeit von der Vertraucherlast und Ίεη gestell- elemente bzw. durch weniger aufv. endige Schaltungs-Un Anforderungen durch aufwendige Filter beseitigt kreise ersetzt werden. Eine wesentliche Forderung wird. Nach dieser Glättung steht am Ausgang des 20 ist, daß eine sehr gute Isolation und Trennung der Netzgerätes eine Gleichspannung für den Verbrau- Lastkreise der Verbraucher von dem Speisekreis erdier zur Verfügung. Obwohl bei den bekannten folgt, wobei der Speisekreis das allgemeine Energie-Netzgeräten, in denen Trenn- oder Isoliertransfor- Versorgungsnetz ist, so daß mit Sicherheit eine Potenmatoren verwendet werden, keine galvanische Ver- tialverschleppung oder eine Storsignaiübenragung in bindütig zwischen den Eingängen und den Ausgän- 25 beiden Richtungen verhindert wird. Der transforgen besteht, werden die hochfrequenten Störsignale matorlose Netzteil soll so ausgelegt sein, daß die infolge kapazitiver und/oder induktiver Kopplung Ausgangsgleichspannung nur eine geringe Rest-Libertragen, welligkeit hoher Frequenz aufweist, die im Bedarfs-Wenn die Vei oraucherlast insbesondere einen gro- fall leicht durch kleinere Filter zu beseitigen ist. ßen Gleichstrom bei geringer Spannüngshöhe be- 30 Weitere Forderungen sind, daß eine Regeleinrichtung nötigt, wie dies bei den elektronischen Schaltkreisen, vorgesehen ist, um die Gleichspannung konstant zu die Transistoren enthalten, der Fall ist, dann weist halten, unabhängig von Schwankungen der Verbrauein solches bekanntes, zur Stromversorgung dienen- cherlast und/oder Schwankungen der Eingangsspandes Netzgerät außer dem bereits erwähnten Nachteil nung. Außerdem soll der Wirkungsgrad des neuen noch ande-i Nachteile auf, beispielsweise, daß der 35 Netzgerätes bzw. Wandlers gegenüber den bekann-Transformator relativ schwer ist und daß er außer- ten Ausführungen günstiger sein,
dem viel Platz beansprucht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch geNetzgeräte, die keine Transformatoren enthalten, löst, daß im Netzgerät zur Aufladung eines Ladesind als sogenannte »Allstrom-Netzgeräte« aus der kondensators während eines Teils einer Halbwelle Funktechnik, wo sie beispielsweise in Radiogeräten 40 der Speisespannung ein phasengesteuerter Vorreglei häufig verwendet werden, bereits bekannt. Diese vorgesehen ist, daß mehrere Pufferkondensatoren mil Allstrom-Netzgeräte weisen aber eine ungenügende jeweils zugeordneten, durch wenigstens einen Folgeisolation zwischen dem Versorgungsnetz und dem Signalgeber gesteuerten Ladeschalteni und Entlade-Vcrbraucher auf. Auch die Glättung des durch schaltern vorgesehen sind und daß die Pufferkonden-Gleichrichtung entstandenen welligen Gleich^ctromes 45 satoren durch die Ladeschalter mit dem Ladekondenin diesen bekannten Allstrom-Netzgeräten verlangt sator und mit einer konstanten Verzögerung durcr verhältnismäßig schwere und platzraubende Drossel- die Entladeschaltev mit dem Verbraucher verbihdbai spulen und Siebkondensatoren. sind.

Ein anderes Verfahren zur Wandlung einer Die vorliegende Erfindung weist einen Weg zu

Wechselspannung in eine Gleichspannung unter 50 Energieversorgung von Verbrauchen; mit niedrig ge

Verwendung eines rotierenden Gleichrichters wurde spannlsm Gleichstrom aus dem Wechselstromnetz

durch die USA.-Patentschrift 1 829 897 bekannt. ohne daß im Netz Transformatoren und große Sieb

Durch den rotierenden Gleichrichter werden gleich- drosseln berötigt werden. Auch die Isolation de

zeitig mehrere Kondensatoren auf den Scheitelspan- Verbrauchers vom Wechselstromnetz ist gewähr

nungswert der primären Speise-Wecliselspannung 55 leistet. Außerdem können beim neuen Netzgerät du

aufgeladen, die dann nacheinander über die Ver- Dimensionen um 60 bis 7O°/o, das Gewicht um K

braucher entladen werden. In einer VeröfTe.itlichung bis 20 ⁰Zo vermindert werden. Dies hat zur Foige

mit dem Titel »Regenerative Regulator Switches with daß ;xh auch der Aufwand verringert, insbesondere

Economy Transistor« in den »Electronic Data durch die Verwendung der in Festkörpertechnik aus

New«, Ausgabe Mai 1968, wurde eine Schaltungs- 60 geführten Schalter- und Regelkreise,

anordnung für einen Regelkreia bekannt, durch den Bei dem erfindungsgemäßen Netzgerät wird di

t;in Ausgangskondensator von einer ungeregelten Spannungswandlung von einer relativ hohen Netz

Spannungsquelk: aufladen wird. Dieser Konden- spannung in eine niedrige Gleichspannung dadmrcl

sator wird in Abhängigkeit von den untersten und erreicht, daß bei einer air. Speisespannung oienende:

den höchsten Regelpunkten über bestimmte Zeiten 65 Wechselspannung jeweils in dem Teil einer Span

von einem Schmitt-Trigger an die Spannungsquelle nungshalbwelle die Aufladung des Ladekondensator

zu- und abgeschaltet. beginnt, ill der sich die Spannung vermindert, ode

Da die vorstehend als bekannt erwähnten Netz- in anderen Worten erläutert, indem die Halbwell

eine negative Planke _f weis, ^ - W eine, ne, besting ^^Jg^^

Spannungspegel, der etwas über f^{er Νβη}"⁵^"^η"^η8 [_{t d} können an den Ladekondensator 11 durch

der Ausgangsgleichspannung hegt Der Beginn der e^and konr^ _angeschlos-

Aufladung des Ladekondensators und dessjnAut ™ ρ g Pufferkondensatoren 13 können

Anzahl .kleinerer P»™™^^/^- Verbraucherkreis 16 zwecks Entladung über den

Netzspeisespannung oder de Verbrauchet^ _ko^ g ^g Anschlußklemmen 25 ist dei

nen durch verschiedenartige J^™ⁿ^"'^ξ™. Vorrcgler 10 mit einer Wechselstromquelle oder

weder d.e Lange der Lade.mpu^ fur^enUdeder vorzugsweise mit einer Zwciweggleichrichterstrom-

densator andern oder «te auf den_j Ladezustandder B . _{mit den Anschlußk}i_emmen 25

Puffeitamd^torw^awu^ aiMggchm w^ 5 J _{Kondensator 26 und eine kleine Indu}k-

Ein Ausfuhrungsbaspiel des e^ngsgem _Reihe ^ ^ ^^ _{Anschlußkiemme}

Netzgerätes wxrd J™ ^^„^^5^. _Es 25 bilden ein Dämpfungsfilter, um die übertragung

nungen (Fig. 1 bis /; ausiunruw ^ _{eventuell bei den} Schaltvorgängen im Vorregler

^Ste?ia 1 ein Prinzioschaltbild eines erfindungsgemä- 30 10 erzeugten Spannungsspitzen, Wanderwellen oder

Fig. 1 ein FnnzipscnaiiDuu cn ₆₆ sonstiger Ausgleichsvorgänge auf die Speiseleitung

ßenNetzgerates Vorreglers so klein wie möglich zu halten. Das andere Ende

F1 g. 2 eine Schaltungsanordnung _b ^ Induktivität 27 ist mit der Anode eines gesteuer-

^imF^Ni?f "ein"?!: ialtbild einer weiterentwickelten ten Siliziumgleichrich.ers, der als Torschalter 28

Fig. 3 ein =>^c»^au°''" ^C1 , _{Fie 2} mit einer 35 dient, verbunden, dessen Kathode an einen Pol des

usfuhrung «^Jf°™£ⁿ^^ 3l Ldkd 11 hl it A die

g , _{Fie 2} mit einer 35 dient, verbunden, dessen Kathode an einen Pol d

Ausfuhrung «^Jf°™£ⁿ^^ tos u3l Ladekondensators 11 angeschlossen ist. An die Ruckkopplungsregelung der Ladeimpulse aes l ^^ Anschlußklemme 25 ist der andere Pol des

^kf^atO

eta Impulsdiagramm der taktabhängigen Kondensators 11 über eine Leitung direkt angenes Signalgebers zur Steuerung der schlossen. D.e Steuerspannung des Torschalters 28

τ i*. „nd Enffichalter für die Puffernden- ₄o wird so eingestellt, daß der Zundpunkt des Torschal-Lade- und bntlaovscnairer iui _{iers 2g} ^ _{bezug au{ den Wechselstrompnasenwin}kel

^SaF?g'5 eine Regdungsschaltung für die Ausgangs- festgelegt und dadurch die Höchstspannung bestimmt

t g. 3 eine ^fe·-' & , ° ■ ■ _{d Puf}. _Wi_rcj auf welche der Ladekondensator 11 aufgeladen

gleichspannung, in der die Ladung ^ein^J^eaen _{irf Die Steu des} Torschalters 28 erfolgt über

J⁸STA^iSSaSS für die 45 eine Diode 30, dertn Anode mit dem rechten Ende

!ϋ!_.ώ de? durch die über- der Induktivität 27 und deren Kathode über einer

innung die Verbindung der Widerstand 31 mit der Kathode einer Zenpmiode 32

„ , . .,„,- QnpUpcnanr.iinosnuelle ge- verbunden ist, deren Anode wiederum mit der unte

Pufferkondensatoren zur Speisespannung«* g ^ Anschlußklemme 25 in Verbindung steht. Die

steuert wird un ^^ elektronischen Schal- 50 Kathodenspannung der Zenerdiode 32 folgt somi

„«ΐΓηη«1η.,π* für einen Schalter, der in dem Netz- der Speisespannung bis zum Durchbruch der Zener 1 Abschaltung der Pufferkonden- diode 32, sie bleibt dann im wesentlichen konstant

bis die Speisespannung auf den Nennwert der Zener

1 dargestellte Prinzipschaltbild des diode 32 abfällt und folgt dann wieder der Speise ien Netzgerätes enthält einen Vor- 55 spannung. Eine Reihenschaltung, bestehend au regler 10, der die übliche Netzspannung von bei- einer Diode 33 einem Widerstand 34 und einer Slsweise HOV Wechselspannung durch Gleich- Kondensator 35, ist parallel zu der Zenerdiode 3 richten!% eine niedrigere, pulsierende Gleichspan- geschaltet. Diese Reihenschaltung liefert ein "?"™"!..H»u ns-,-,· Vorregler 10, der später aus- zyklisch verzögerte opannung am Veroinaungspuiu Si beschrieben wm£ dient zur Wahl des 60 zwischen dem Widerstand 34 und dem Kondensate Punktes auf dem abfallenden Kurventeil der Netz- 35. Diese verzögerte Spannung hegt an der Ano<3 Spannungswellen, an welchem die Speiseleitung zur eines einstellbaren Steuerschalters ->6, der eine AuSaS mit dem Ladekondensator 11 verbunden steuerbaren PN-Übergang aufweist urd desse Aufladung mu u · _f j _{h d Lade}. Steuerelektrode mit der Kathode der Zenerdiode 3

^^^S^^Z^^JMn^qp.az 6₅ verbunden ist. Als Steuerschalter 36 ist zwec! Sen wi^?rd, wird dadurch gesteuert, daß der Vor- mabigerweise ein Unipolartransistor zu verwende ^S w ift Hen 7eitDuokt und die Dauer der Verbin- der in seiner Charakteristik einem gesteuerten Si] ^reg1Ss LaSSensators 11 mit dem Speise- ziumgleichrichter ähnlich ist. Auf Grund sein

Kennlinie wird jedoch der Beginn des Stromflusses beim Unipolartransistor so lange verhindert, bis die Anödensparnung ungefähr Vs V höher ist als die Steuerspannung.

Aus der in F i g. 2 dargestellten Schaltungsanordnung ist zu ersehen, daß mit steigender Speisespannung die" Ahödönspannuttg des Steuerschalters 36 hinter der Spannung der Steuerelektrode herläuft und diese Beziehung wird aufrechterhalten, bis etwa am Ende des SpatlflUngszyklus an den Anschlußklemmen 25 die Speisespannung unter die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 32 absinkt. Zu diesem Zeitpunkt beginnt die Spannung an der Kathode der Zenerdiode 32 und an der Steuerelektrode des Steuerschalters 36 abzufallen und wird kurz unter die Anodenspannung sinken, die durch den geladenen Kondensator 35 auf ihrem Wert erhalten bleibt. Wenn die Spannung zwischen Steuerelektrode und Anode das Zündpotential erreicht, beginnt der Steuerschalter 36 zu leiten und der Kondensator 35 entlädt sich über den Widerstand 37, der an die Kathode des Steuerschalters 36 angeschlossen ist. Diese Entladung erzeugt einen scharfen Impuls im Kathodenkreis, und dieser Impuls gelangt über einen Kondensa.or 38 an die Steuerelektrode des Torschalters 28, so daß dieser zündet und in den Leitzustand schaltet, wodurch der Ladekondunsator Ü aufgeladen wird. Diese Operationsfolge läuft bei jedem Zyklus der Speisespannung ab und dient dazu, die Ladung des Ladekondensators 11 auf einem Spannungswert zu halten, der durch die Betriebsdaten der Zenerdiode 32 festgelegt ist.

Da die kleinste Spannung, bis zu welcher der Ladekondensator 11 zwischen den Ladezyklen entladen wird, von der bezogenen Verbraucherleistung abhängt, kann zur Verbesserung der Vorregelüng eine andere Schaltungsanordnung vorgesehen werden, die in F i g. 3 dargestellt ist. Dieser modifizierte Vorregler 10 hält die Spannung, auf welche der Ladekortdensator 11 unter allen Belastungsbedingungen geladen wird, annähernd konstant und verbessert wesentlich den Wirkungsgrad der gesamten Schaltungsanordnung. Das in Fig; 3 dargestellte Schaltbild gleicht von den Netzanschlußklemmen 25 bis zur Zenerdiode 32 und die Steuerschaltung für den Torschalter 28 mit der Diode 33 dem in F i g. 2 dargestellten Schaltbild, jedoch sind abweichend parallel an die Zenerdiode 32 zwei in Reihe geschaltete Widerstände 41 und 42 angeschlossen, wobei die Anode der Diode 33 mit deren Verbindungspunkt verbunden ist. Der mit der Anode der Zenerdiode 32 verbundene Widerstand 42 ist durch einen Photowiderstand 43 überbrückt. Eine Licht emittierende Diode 44 ist mit dem Ladekondensator 11 verbunden und optisch mit dem Photowiderstand 43 gekoppelt.

Im Betrieb wirken die Widerstände 41, 42 und 43 als Spannungsteiler und geben von der an der Zenerdiode 32 liegenden Spannung einen Teil an die Triggerschaltung des Torschalters 28. Dieser Teil der auf die Triggerschaltung einwirkenden Spannung hängt vom Widerstandswert des Widerstandszweiges ab, der aus dem Festwiderstand 42 und dem veränderlichen Photowiderstsnd 43 gebildet wird, und dieser Widei standswert wird wiederum durch die Spannung am Ladekondensator 11 bestimmt. Das wirkt sich so aus, daß beim Ansteigen der Spannung am Ladekondensator Il die Leuchtdiode 44 mehr Licht abgibt, wodurch sich der Widerstandswert des Photowiderstandes 43 vermindert und somit auch der Widerstandswert dieses Widerstand?iweiges. Die Triggerschaltung des Torschalters 28 erhält dadurch eine reduzierte Spannung. Diese Spannungsrpduktion in der Triggerschaltung verzögert den Zündzeitpunkt des Torschalters 28 und verkürzt dadurch die Aufladczcit des Ladekondensators 11, wodurch sich dessen Aufladespannung verringert. Wenn die Ausgangsspannung absinkt, dann wird die umgekehrte Aktion

ίο eingeleitet. Diese Art der Rückkopplung kann im Vorregler 10 so eingestellt werden, daß die mittlere Ladespannung des Ladekondensators 11 im wesentlichen Von dem vom Verbraucher 17 bezogenen Belastungsstrom unabhängig ist.

ig Die Lade- und Entladeschalter 14 und 15 in Fig. 1 können herkömmliche Stromschalter sein, beispielsweise Leistungstransistoren, deren Basis entsprechend der Schaltfunktion gesteuert wird. Im allgemeinen erfüllen diese handelsüblichen Schalttransistoren jedoch nicht die Anforderungen bezüglich Isolation. Unter bestimmten Fehlerbedingungen können nämlich die Versorgungsleitung und der Verbraucherkreis miteinander in Verbindung gelangen. Daher wird vorzugsweise ein isolierter Schatter verwendet, bei dem der Steuerkreis von dem den Laststrom schaltenden Schaltungskrcis getrennt ist. Elektronische Schaher, die durch emittiertes Licht gesteuert werden, sind zwar bekannt, jedoch noch nicht hirtreichend entwickelt, um größere Ströme bei einer Spannung zu schalten, wie sie in üblichen Stromversorgungsanlagen benötigt werden.

Die in F i g. 7 dargestellte Schaltungsanordnung eines Lade- bzw. Entladeschalters 14, 15 hat sich für das vorliegende Netzgerät als geeignet erwiesen. Die ser Lade- bzw. Entladcschalter 14, 15 enthält in seinem Schaltungskreis einen Leistungstransistor 50 und eine Diode 49, die als Hauptschalter im zu schaltenden Stromkreis dienen, und zusätzlich eine Zenerdiode 51, die parallel zum Transistor 50 liegt, um schädliche Spannungsspitzen abzuleiten. Um den als Hauptschalter dienenden Leistungstransistor 50 in den Sperr- und den Leitzustand zu schalten, ist eine Basissteuerschaltung vorgesehen. Diese Basissteuerschaltung enthält die Sekundärwicklung 52 eines kleinen Übertragers, die in Reihe mit einer Diode 53 und einem Kondensator 54 liegt. Die Basis des Leistungstrartsistors 50 ist mit dem Verbindungspunkl zwischen Diode 53 und Kondensator 54 verbunden und über einen Widerstand 55 mit dem Emitter des Leistungstransistors 50. Der Widerstand 55 liegt parallel zum Kondensator 54 und dient zu dessen Entladung. Der Emitter des Leistungstransistors 50 ist außerdem noch mit dem einen Pol des Kondensators 54 und dem einen Ende der Sekundärwicklung des Übertragers verbunden. Eine übertragende Wechselspannung in der Sekundärwicklung 52 wird durch diese Schaltungsanordnung gleichgerichtet und die daraus resultierende Gleichspannung wird an die Ba«;is des Leistungstransistors 50 gegeben, um diesen in den Leitzustand zu schalten. Wenn die Wechselspannung weggenommen wird, entlädt sich der Kondensator 54 über den Widerstand 55, und der Leistungstransistor 50 sperrt. Die Wechselspannung in der Sekundärwicklung 52 wird von einem intermittierend den, durch die Primärwicklung 57 des Übertragers fließenden Strom erzeugt. Dieser intermittierende Strom seinerseits ist über eine bekannte Schaltungsanordnung, die einen Unipolartransistor 59 mit

ίο

steuerbarem PN-Übergang umfaßt, von einem den eines jeden Pufferkondensators 13 ist während zweier Schalter auslösenden Potential abgeleitet. Dieser be- Takizeiten geschlossen, die Lade- und Eniladeschalkannte primäre Steuerkreis, der eingangsscitig zwi- ter 14 und 15 desselben Pufferkondensators 13 sind sehen einer posit<"en und einer negativen Anschluß- während einer dritten Taktzeil geöffnet, der Ladeklemme liegt, besieht aus zwei parallelen Zweigen. 5 schalter 14 dann während vier Taktzeiten geschlos-Der eine Zweig enthält in einer Reihenschaltung sen, und dann sind wieder beide Schalter 14,15 wäheinen Widerstand 58, den Unipolartransistor 59 und rend der letzten Taktzeit geöffnet. Bei einer Zyklusdie Primärwicklung 57 des Übertragers, die mit dem Versetzung um zwei Taktzeiten für die Pufferkondennegativen Anschluß der Eingangsspannung verbun- satoren 13 A, 13 B, ... entlädt sich immer ein den ist. Der andere Zweig enthält ebenfalls in Reihe io Pufferkondensator 13 in den Verbraucherkreis 16. geschaltet einen Widerstand 60 und einen Konden- Die vierte Taktzeit für das Schließen des Ladeschalsator 61, wobei der eine Pol des Kondensators 61 ters 14 braucht nicht immer erforderlich zu ssin, mit dem negativen Anschluß verbunden ist. Der Ver- wurde jedoch in einigen Ausführungsbeispielen bindungspunkt zwischen dem Widerstand 60 und eingeschlossen, um die passende Aufladung eines dem Kondensator 61 ist mit der Steuerelektrode des 15 Pufferkondensators 13 sicherzustellen. Der Folge-Unipolartransistors 59 verbunden. In diesem Steuer- Signalgeber 20 kann aus einer bekannten, von einem kreis beginnt der Strom durch den Unipolartransistor Oszillator gesteuerten Ringschaltung bestehen, wie 59 zu fließen, wenn die Steuerspannung auf einen sie als Taktgeber in Datenverarbeitungsgeräten vervorbestimmten Wert ansteigt. Der Strom fließt wei- wendet wird.

ter, auch wenn die Steuerspannung auf Grund der 20 Zur Regulierung der Ausgangsgleichspannung für

Entladung des Kondensators 61 abfällt, und der den Verbraucherkreis 16 stehen verschiedene Ein-

Stromfluß hört erst auf, wenn die Steuerspannung richtungen zur Verfügung, wobei die bewährtesten

einen unteren Grenzwert erreicht. Der Kondensator die Ladung der Pufferkondensatoren 13 regeln. In

61 beginnt sich dann wieder aufzuladen, so lange, F i g. 5 ist gezeigt, wie die Spannung an einem Puf-

bis seine Ladespannung hoch genug ist, um die Wie- 25 ferkondensator 13 individuell geregelt wird. Dar-

derholung des vorstehend beschriebenen Zyklus ein- stellungsgemäß wird der Entladeschalter ISA direkt

zuleiten. durch das Ausgangssignal TS vom Folgesignalgeber

Die Lade- und Entiadeschaiter 14 und 15 werden 20, der Ladeschalter 14 A jedoch durch ein Signal so gesteuert, daß sie der Reihe nach al· wechselnd die aus einer Torschaltung 67 A, beispielsweise einem Pufferkondensatoren 13 mit dem Ladekondensator 30 UND-Glied, sowohl vom Ausgangssignal Tl des 11 und mit dem Verbraucherkreis 16 verbinden, so Folgesignalgebers 20 als auch von einem Ausgangsdaß immer ein Pufferkondensator 13 mit dem Ver- signal einer Vergleicherschaltung 66 A gesteuert, braucher 17 verbunden ist. Die Schaltfolge wird Diese Vergleicherschaltung 66 A sollte zweckdurch einen Folgesignalgeber 20 in F i g. 1 gesteuert, mäßigerweise voneinander isolierte Ein- und Ausder in regelmäßigem Zyklus während eines ersten 35 gänge haben und Oszillatoren verwenden, die durch Zeitbereiches einen Ladeschalter 14 schließt, zum die Verbraucherspannung bzw. eine Bezagsspannung Aufhden eines Pufferkondensators 13 aus dem betrieben werden. In dieser Vergleicherschaltung Ladekondensator 11; der dann in einem zweiten 66 A wird die Spannung des Pufferkondensators 13 A Zeitbereich den Ladeschalter 14 öffnet und dadurch laufend mit einer Bezugsspannung der Leitung 68 den geladenen Pufferkondensator 13 vom Ladekon- 40 verglichen. Wenn die Kondensatorspannung untei densator 11 trennt. In einem folgenden dritten Zeit- dieser Bezugsspannung liegt, was voraussichtlich nach bereich wird dann der diesem geladenen Pufferkon- der Entladung des Pufferkondensatcrs 13 Λ übei densator 13 zugeordnete Entladeschalter 15 durch den Verbraucher 17 zutrifft, dann liegt der Pegel des ein vom Folgesignalgeber 20 ausgehendes Signal ge- Ausgangssignals dieser Vergleicherschaltung 66 A schlossen, so daß sich die Ladeenergie des Puffer- 45 auf der Ausgangsleitung 65 hoch. Wenn in der Reikondensators 13 über den Verbrauche.! 17 entlädt. henfolge dann das Taktsignal Tl vom Folgesignal· In einem vierten Zeitbereich vird dann der Entlade- geber 20 erscheint, gibt das UND-Glied ein Ausschalter 15 wieder geöffnet, d. h. der Pufferkonden- gangssignal ab, welches den Ladeschalter 14 A sator vom Verbraucherkreis 16 getrennt. zwecks Aufladung des PiiTferkondensators 12

Die Schaltzyklen für die Pufferkondensatoren 12/4, 50 schließt. Die Spannung am Pufferkondensator Il

13 B, 13 C und die Lade- bzw. Entladeschalter 14,15 wird dauernd überwacht und, wenn sie den Wert dei

sind so abgestimmt, daß jeweils nur ein Pufierkon- Bezugsspannung erreicht, läßt die Vergleicherschal

densator 13 zu einvin gegebenen Zeitpunkt mit dem tung 66 A den Pegel des Ausgangssignals auf dei

Verbraucher 17 verbunden ist. Leitung 65 fallen. Nun öffnet der Ladeschalter 14/4

Es wurde festgestellt, daß man die beste Glättung 55 und beendet dadurch die Aufladung des Pufferkon

und leichteste Filterung der aus Gleichspannungs- densators 13 A. Für jeden Pufferkondensator 13 is

impulsen zusammengesetzten Ausgangsspannung mit zur Steuerung der Ladespannung eine ähnliche Vor

den höchsten Schaltfrequenzen erhält. Bei hohen richtung vorgesehen.

Schaltfrcquenzen schalten jedoch die größeren, zum Diese Regelschaltung läßt sich dadurch verein

Führen der großen Ströme erforderlichen Bauteile 60 fachen, daß man eine einzige Vergleicherschaltunj

nicht sauber, und es muß bezüglich der Schaltfre- 66 zur Steuerung aller Ladeschalter 14 benutzt. Be

quenz ein Kompromiß geschlossen werden. Eine zu- dieser Schaltungsart wird das Ausgangssignal de:

friedenstellende Ausgangsleistung erdbt sich bei einzigen Vergleicherschaltung 66 an alle UND-Glie einer Schaltfrequenz von 1000 bis 500U Hz. Aus der der geleitet. Da an die UND-Glieder auch die ü

F i g- 4, die die Ausgangssignale des Folgesignal- 65 periodischer Folge vorn Folgesignalgeber 20 erzeug

gebers 20 zeigt, i?t zu ersehen, daß der Signalzyklus ten Taktsignale gelegt weiden, ändern sich die Schalt in acht Takte (die doppelte Anzahl der Pufferkon- zeiten der UND-Glieder in Abhängigkeit von den

densatoren) unterteilt ist. Der Entladeschalter 15 Ausgangssignal der Vergleicherschaltung 66 und da

mit auch die Schaltieiten für die Ladeschalter 14 mnd die Ladezeiten für die Pufferkondensatoren 13. Bei dieser vereinfachten Regelschaltung reichen vier Taktzeiten für eine Ladungsperiode aus.

Ein anderer Spannungsregler von der in F i g. 6 dargestellten Art ist verwendbar, wenn die Pufferkondensatoren 13 so groß sind, daß sich während eines Zeitzyklus ihre Spannung nur wenig ändert, und wenn ihre Aufladungsrate so eingeschränkt werden kann, daß in jedem Zyklus nur wenig mehr Ladung zu liefern ist als die Höchstladung, die von einem Pufferkondensator 13 an den Verbraucherkreis 16 geliefert wird. In dieser Spannungsregelschaltung ist der Eingang der isolierten Vergleicherschaltung 66 mit dem Verbraucherkreis 16 verbunden und sein auf der Leitung 65 erscheinendes Ausgangssignal steuert alle UND-Glieder. Bei dieser Spannungsregelschaltung werden die Pufferkondensatoren 13 nur nachgeladen, wenn die Ausgangsgleichspannung unter der Bezugsspannung liegt. Da bei dieser vereinfachten Spannungsregelschaltung im Schaltzyklus sich eine Verzögerung zwischen dem Abfühlen einer Veränderung der Ausgangsgleichspannung und der Korrektur dieser Veränderung ergibt, ist bei dieser Art der EIN-AUS-Regulierung zwangläufig eine geringe Welligkeit in der Ausgangsgleichspannung enthalten, deren Frequenz von ^er Ansprechzeit der Vergleicherschaltung 66 abhängt. Wo eine derartige geringe Welligkeit in der Stromversorgung zulässig ist, ist diese Regelungsschaltung verhältnismäßig billig und sie arbeitet zufriedenstellend, ίο Diese Art der EIN-AUS-Spannungsregelung hai: den weiteren Vorteil, daß sie den Spannungsabfall in den Verbraucherkreisen 16 kompensieren kann, wenn der Verbraucher 17 sich in einer größeren Entfernung vom Netzgerät befindet. Die Vergleicherschaltung 66 verbraucht nur wenig Energie, und wenn deren Eingangsleitungen für die zu regulierende Ausgangsgleichspannung mit den Verbraucherkreisen 16 am Ende des entfernten Verbrauchers 17 verbunden sind, wird die am Verbraucher 17 liegende Spanso nung mit der Bezugsspannung verglichen und die Ausgangsgleichspannung an den Entladeschaltern 15 ändert sich mit dem Verbraucherstrom.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

Patentansprüche:

1. We "hselstromnetzgerät, dessen Eingang vom Ausgang isoliert ist, zur Gleichstromversorgung eines Verbrauchers, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufladung eines Ladekondensators (11) während pines Teiles einer Halbwelle der Speisespannung ein phasengesteuerter Vorregler (10) vorgesehen ist, daß mehrere Pufferkonden- »o satoren (13*4 ..,. 13 D) iüit jeweils zugeordnete^ durch wenigstens einen frölgesignalgeber (20) gesteuerten Ladeschaltern (14/4 ... 14Z)) und Entladeschaltern (Ϊ5./4 ... i§D) vorgesehen sind und daß die PufrerkondSrMtbreh durch dte Ladeschr.lter mit dear Ladekondensator und mit einer konstanten Verzögerung durch die Entladeschalter mit dem Verbraucher (17) verbindbar sind.

2. Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufladung des Lade- ao kondensators (11) während des abfallenden Teiles der Spannungshalbwelle von einem vorgegebenen Spannungswert an den Vorregler (10) wenigstens einen zwischen den Netzanschlußklemmen (25) und dem Ladekondensator liegenden, von einer Steuerschaltung betätigten Torschalter (28) aufweist.

3. Netzgerät nach ^usprucl· 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung für den Torschalter (28) eine erste, an ι er Speisespan- 3" nung liegende Reihenschaltung einer Diode (30), eines Widerstandes (31) und einer Zenerdiode (32) aufweist, Haß parallel zur Zenerdiode eine zweite Reihenschaltung li=gt, die aus einer Diode (33), einem Widerstand (34) und einem Kondensator (35), der über einen Steuerschalter (36) mit einem Entladewiderstand (37) verbunden ist, besteht, daß über einen Kondensator (38) eine Verbindung vom Entladewiderstand zur Steuerelektrode des Torschalters besteht, daß die Kathode der Zenerdiode mit der Steuerelektrode des Steuerschalters und dessen Anode mit dem Kondensator (35) verbunden ist, daß der Steuerschalter leitet, wenn dessen Anodenspannung größer als die Steuerspannung ist.

4. Netzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorregler (10) zur Regelung der Spannung des Ladekondensators (11) in seiner Steue/schaltung mit einer photoelektrischen RückkopplungsschalUing versehen ist.

5. Netzgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zur Zenerdiode (72) zwei in Rr'he miteinander verbundene Widerstände (41,42) liegen, da3 an deren Verbindungspunkl die zweite Reihenschaltung, die aus der Diode (33), dem Widerstand (34) und dem Kondensator (35) besteht, angeschlossen ist, und daß parallel zum Widerstand (42) ein Photowiderstand (43) geschaltet ist, der optisch mit einer an der Spannung des Ladekondensators (11) liegenden Leuchtdiode (44) gekoppelt ist.

6. Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Pufferkondensator (13/1 ... 13D) zur allpoligen An- oder Abschaltung jeweils zwei Ladeschalter (14 A ... 14D) und zwei Entladeschalter (15/1 ...15D) zugeordnet sind.

7. Netzgerät üaeh Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daÖ die Lade- und Entladeschalter (14,15) aus einem Schaltteil und einem Steuerungsteil bestehen, daß der Schaltteil wenigstens einen in der Übertragungsleitung liegenden Leistungstransistor (SO) und eine in Reiht damit verbundene Diode (49) enthält, und daß der Steuerungsteil eingangsseitig eine bekannte Schaltungsanordnung zur Umwandlung der angelegten Gleichspannung in eine Wechselspannung enthält.

8. Netzgerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Spannungsregler (21) zur Steuerung der Ausgangsspannung, deren Ausgang» über ge steuerte Torschaltungen (67 A, 67 B usw.) mit den Steuereingängen der Ladeschalter (14 A, 14 B usw.) verbunden sind.

9. Netzgerät nach Anspiuch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regler zur Steuerung der Ausgangsspannung eine Vergleicherschaltung (66) enthalten, daß diese mit je zwei Eingängen für eine Referenzspannung und für die mit dieser zu vergleichende Ausgangsspannung ausgestattet ist, und daß eine Ausgangsieitung (65) der Vergleicherschaltung mit den Steuereingängen aller Ladeschalter (14/4 ... 14D) verbunden ist und daß diese geöffnet bleiben, so lange die Referenzspannung kltihei ist als die Aüsgangsspannung.

10. Netzgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel vorgesehen sinJ, die den Eingang für die Ausgangsspannunj; an der Vergleicherschaltung (66) abwechselnd und im Takt mit der Betätigung e^;nes Ladeschalters (14) an Jen zugehörigen Pufferkondensator (13) legen.

11. Netzgerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleicheleingang für die Ausgangsspannung mit dem Verbraucherkreis (16) verbunden ist.

12. Netzgerät nach Anspruch 8, dad· rch gekennzeichnet, daß zur Steuerung der Ausgängsspannung für jeden Pufferkondensator (13/1) eine separate Vergleicherschaltung (66A) vorgesehen ist, deren Eingänge einerseits mit einer Referenzspannungs'eitung (68) und andererseits mit den Anschlüssen des zugehörigen Pufferkondensators (13/4) fest verbunden sind.