DE2136294A1 - Netzunabhaengige stromversorgung - Google Patents
Netzunabhaengige stromversorgungInfo
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Description
Patentanwalt
Dipl.-Phys. Leo T h u 1
Stuttgart 2136 294
INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK J.B.Peron - 1
Netzunabhängige Stromversorgung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine netzunabhängige Stromversorgung für Sende-Empfänger, insbesondere solche für Eiseitenhandbetrieb
wie z.B. Luft- oder Seenotbaken, also für Sender-Empfänger kleinerer Sendeleistung.
Da solche Einrichtungen netzunabhängig sein müssen, werden zur Erzeugung der benötigten Versorgungsspannung Gleichspannungserzeuger eingesetzt, die für geringe Sendeleistungen aus einem
handbetriebenen Kurbelinduktor bestehen, Die Ausgangsspannungen
solcher Kurbelinduktoren sind aber stark drehzahlabhängig, sodaß Stabilisierungsmittel zur Spannungsstabilisierung eingesetzt
werden müssen. Da ein kurzzeitiges Absinken der Spannung nicht zu einem Unterbrechen des Verkehrs führen darf, sind Sammler oder
Batterien als Ersatzstromquelle vorgesehen, die bei einem Absinken oder einem Ausfall der Kurbelinduktorspannung für eine gewisse
Zeit die Stromversorgung übernehmen können.
Die vorliegende Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, eine besonders
vorteilhafte Lösung für eine solche netzunabhängige Stromversorgung anzugeben, die trotz hohem Innenwiderstande des Kurbelinduktors
und schwandender Generatorspannung an den Verbraucher eine hochstabilisierte Gleichspannung niedrigen Quellwiderstandes liefert
und dabei bei Spannungsabfall unter einen Schwellwert den Verbraucher aus einer Ersatzstromquelle speist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine netzunabhängige Stromversorgung
bestehend aus einem nicht geregeltem Gleichspannungsgenerator, einem transistorisiertem Serienregler und einem Sammler als
Ersatzstromquelle eingesetzt und die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Steuermittel zum Vergleich der von dem
14.Juli 1971
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Gleichspannungsgener.ator abgegebenen Spannung und einem vorgegebenen
Schwellwert vorgesehen sind, die den transistorisierten Serienregler erst dann leitend schalten, wenn die abgegebene
Gleichspannung den vorgegebenen Schwellwert überschreitet, daß ferner eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, die bei Unterschreiten
des Schwellwertes durch die Gleichspannung und damit bei gesperrtem Serienregler dem Verbraucher, den Versorgungsstrom
aus dem Sammler liefert, dagegen bei leitendem Serienregler den Sammler über einen Ladewiderstand auflädt.
Die vorliegende Erfindung soll nun an Hand des in den Figuren dargestellten Beispieles ausführlich beschrieben werden.
Es zeigt dabei:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung
Fig. 2 einen Stromlauf einer vorteilhaften Realisation.
In den beiden Figuren sind jeweils gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile verwendet worden. Das in Fig. 1 dargestellte
Blockschaltbild veranschaulicht die Funktion der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung. In diesem Blockschaltbild
stellt 1 einen Gleichstromgenerator dar, der auf einen Serienregler 3 und einen Steuerkreis 4 arbeitet, der den Serienregler
3 steuert. Am Ausgang des Serienreglers 3 liegt einmal der Verbraucher 7 und ferner am Punkte 9 angeschlossen über eine Schalteinrichtung
6 ein Sammler 5. Die Verbindungsleitung 2 schließt den Stromkreis zwischen 1 und 4, 5 und 7. Alle Einheiten 1 ... 6
können dabei in einem gemeinsamen Gehäuse 8 untergebracht sein.
Der Gleichstromgenerator 1 liefert dem Serienregler 3 und dem Steuerkreis 4 eine Eingangs gleich spannung Ve. Der Steuerfreie 4
liefert eine Schwellwertspannung mit einem Festwert Vo. Der Steuerkreis
4 vergleicht die am Serienregler 3 anliegende Spannung Ve mit der als Referenzspannung dienenden Schwellwertspannung Vo.
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Wenn die Eingangsspannung Ve höher als Vo ist, wird der Serienregler
3 freigegeben, ist sie niedriger, so bleibt er gesperrt. Der Steuerkreis.U steuert so den Serienregler 3· Abhängig von dem
Wert von Ve wird der Verbraucher 7 entweder gespeist vom Serienregler 3 oder dem Sammler 5. Im ersten Falle liefert der Serienregler
eine Speisespannung Vs mit sehr geringem Quellwiderstande einmal an die Last 7 und lädt ferner den Sammler 5 über die
Schalteinrichtung 6, die den Sammler 5 an den Serienregler 3
anlegt, auf. Anderen Falls bleibt der Serienregler 3 gesperrt und die Schalteinrichtung 6 verbindet den Sammler 5 mit der
Last 7, sodaß diese von dem Sammler als Hilfsstromquelle gespeist wird. Die am Ausgang des Serienreglers 3 auftretende
und am Punkte 9 der Fig. 1 anstehende Spannung Vs wird dabei so gewählt, daß sie außer zur Speisung des Verbrauchers 7 auch
zum Nachladen des Sammlers 5 ausreicht.
An Hand der Fig· 2 soll nun der Stromlauf einer vorteilhaften
Ausbildungsform der Erfindung, beschrieben werden. Der Gleichstromgenerator 1 besteht hier aus einem Drehstrom - Kurbelinduktor
21, einer Gleichrichteranordnung 22 und einer aus den Drosseln L 1 und L 2 und den Kondensatoren C 1 und C 2 bestehenden
Siebkette mit einem aus einer Zenerdiode Z 3 bestehenden überspannungsschutz. Im folgenden Steuerkreis 4 liegt einmal am
Punkt l4 ein Basisspannungsteiler für den Transistor T 5 bestehend
aus der Reihenschaltung eines Widerstandes R 1 mit der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors T 6, dessen Emitter
an Masse liegt. An der Basis dieses Transistors T 6 liegt einmal ein Widerstand R 2 gegen Masse und·ferner der Abgriff eines
zwischen dem Punkt 14 und Masse eingeschalteten Potentiometers über eine Zenerdiode Z 7, wobei deren Kathode am Abgriff liegt.
Ferner liegt am Punkt 14 ein Spannungsteiler bestehend aus der
Reihenschaltung eines Widerstandes R 8 mit einer Zenerdiode Z 8, deren Anode an Masse liegt. Dem Abgriff liegt parallel die ReihenT
schaltung eines Widerstandes R 6 mit einer mit ihrer Anode an Masse liegenden Zenerdiode Z 9. Der Abgriff dieser Reihenschaltung
ist mit der Basis eines Transistors T 3 verbunden, der zusam-
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men mit einem Transistor T 4 einen Differenzverstärker bildet.
Am Punkt 11 liegt ein Widerstand R 7, der mit dem Kollektor des Transistors T 3 und der Basis eines Transistors T 1 des Serienreglers
3 verbunden ist.
Am Punkt 12 liegt der Kollektor des Transistors T 4 des Differenzverstärkers
und die Basis eines Transistors T 1 des Serienreglers 3.
Am Punkt 13, der den Ausgang des Serienregler 3 bildet, liegt
ein Potentiometer R 11, dessen anderes Ende an Masse liegt, mit dessen Abgriff die Basis des Transistors T 4 verbunden ist.
Am Punkt 9 liegt die Kathode einer Diode D und ein Widerstand R 13. Die Anode dieser Diode und das andere Ende des Widerstandes,
die zusammen die Schutz- und Schalteinrichtung 6 bilden, ist über eine Sicherung F mit dem Sammler 5 verbunden. Die Endpunkte
9 und l6 der Parallelschaltung von Diode D und Widerstand 13 können für Meßzwecke verwendet werden, indem hieran bei Bedarf
über einen Schutzwiderstand R 14 ein Meßinstrument A angeschlossen wird. Da dieses Schaltungsdetail nicht für das Verständnis
der ganzen Anordnung von Interesse ist, ist es gestrichelt dargestellt.
Am Punkte 15 ist nun· der Verbraucher 7 angeschlossen, dessen andere
Klemme an Masse liegt. Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung
ist wie folgt. Der vom Kurbelinduktor 21 gelieferte Drehstrom wird in der Gleichrichteranordnung 22 gleichgerichtet, durch
die aus den Drosseln L 1 und L 2 und den Kondensatoren C 1 und C bestehenden Pilterkette geglättet und mittels der Zenerdiode Z 3
auf einen Spannungswert Ve, der über der Verbraucherspannung Vs liegt, begrenzt. Der aus den Transistoren T 1 und T 2 bestehende
Serienregler 3» an dem die Eingangsspannung Ve anliegt, wird mit
der vom Steuerkreis 4 gelieferten Steuerspannung Vo gesteuert. Das Potentiometer R 4 erlaubt eine Voreinstellung des Wertes von
Vo, der dann durch die Zenerdioden Z 8 und Z 9 bestimmt wird,
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vpn denen Z 8 eine Vorregelung und Z 9 die endgültige Feineinregelung
bewirkt. Dieser Abgleich wird nur einmal vor der Inbetriebnahme der Stromversorgung vorgenommen.
Der Wert der am Ausgang der Stromversorgungseinrichtung anstehenden
Spannung Vs ist vorgeschrieben. Da der aus den Transistoren T 1 und T 2 bestehende Serienregler infolge der Sättigungs-und
Ofsetspannungen der Transistoren einen gewissen Unterschied DV
zwischen Steuer- und Ausgangsspannung aufweist, muß dieser Unterschied
DV bei der Wahl der Steuerspannung Vo berücksichtigt werden, indem für die Steuerspannung Vo zu dem gewünschten Werte der
Alisgangsspannung Vs öes Serienreglers 3 ein Wert gleich oder wenig höher als DV zugefügt wird.
Wenn z.B. eine Ausgangsspannung von 29 Volt gewünscht wird und DV dabei 4,2 Volt beträgt» so wird DV gleich oder nur wenig
höher als Vs+DV=29+4,2=33*2 Volt gewählt. Da die Spannung DV
für Transistorpaare T 1 und T 2 in der Serie streut, kann mittels des Potentiometers R 4 der Wert zwischen Vo und Vs genau eingeregelt
werden. Wenn die Eingangsspannung Ve kleiner als Vo ist,
wird die Zenerdiode Z 9 durch die Kollektor-Emitterstrecke des
Transistors T 5 kurzgeschlossen und der Serienregler 3 bleibt gesperrt. Wenn Ve größer oder gleich Vo wird, sperrt der Transistor
T 5, die Zenerdiode Z 9 wird leitend und liefert der Basis des Transistors T 1 die notwendige Referenzspannung für den
Serienregler 3, wobei der Vergleich zwischen Ausgangsspannung Vs und Referenzspannung Vo in bekannter Weise mittels der aus den
Transistoren T 3 und T 4 bestehenden Differenzverstärkers erfolgt.
Hierfür soll noch darauf hingewiesen werden, daß die Höhe der Ausgangsspannung Vs mit Hilfe des Potentiometers R 11 eingeregelt
werden kann.
Der Widerstand R 13 in der Schutz- und Schalteinrichtung 6 begrenzt
den Ladestrom des Sammlers 5, for den ein Nickel-Kadmium-Sammler
eingesetzt ist, der gegen überlastung durch die Sicherung P
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geschützt ist. Wenn die Eingangsspannung Ve unter dem Schwellwert Vo liegt und der Serienregler 3 gesperrt ist, liefert
der Sammler 5 die Speisespannung für die Last 7 über die Diode D, die hierfür in Durchlaßrichtung vorgespannt wird. Wenn dagegen Ve größer als der Schwellwert Vo ist und der Serienregler
3 leitend ist und an seinem Ausgange die Spannung Vs liefert, so wird die Diode D in Sperrichtung vorgespannt und der
Sammler 5 wird über den Schutzwiderstand R 13 aufgeladen. Die Last wird jetzt vom Regler 3 gespeist.
Die erfindungsgemäße netzunabhängige Stromversorgung liefert eine sehr gut geregelte Ausgangsspannung. Wenn der als Ersatzstromquelle
dienende Sammler 5 geladen ist, liefert er bei Aus-™ fall des als Hauptstromquelle dienenden Generators 1 den Versorgungsstrom.
Die ganze Anordnung bestehend aus Kurbelinduktor, Gleichrichter und Reglerteil in Form einer sogenannten gedruckten
Schaltung kann bei kleinen Dimensionen und Gewicht in einem Gehäuse untergebracht werden, so daß man eine leicht
tragbare Einheit erhält.
Die beschriebene netzunabhängige Stromversorgung läßt sich vorteilhaft für tragbare Einseiten-band-Sende-Empfänger einsetzen.
Bei Anwendung vom Nickel-Kadmium Sammlern kann sie dabei im Temperaturbereich von - 55 ° ...+ ^O 0C verwendet werden.
t Wenn ein zusätzliches Meßinstrument A eingesetzt wird kann das
Laden, des Sammlers überwacht werden, wenn dieses den Ladestrom
anzeigt. BIe Ladung des Sammlers wird unterbrochen, wenn ihre Spannung den Wert Vs erreicht. Jede Möglichkeit einer überladung
kann deshalb durch entsprechende Wahl des Wertes von VS vermieden werden.
6 Patentansprüche
2 Blatt Zeichnungen mit 2 Figuren
2Ö88 8 4/Q729
Claims (6)
- PatentansprücheNetzunabhängige Stromversorgung bestehend aus einem nicht geregeltem Gleichspannungsgenerator, einem transistorisiertem Serienregler und einem Sammler als Ersatzstromquelle dadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel (4) zum Vergleich der von dem Gleichspannungsgenerator abgegebenen Spannung (Ve) und einem vorgegebenen Schwellwert (Vo) vorgesehen sind, die den transistorisierten Serienregler (3) erst dann leitend schalten, wenn die abgegebene Gleichspannung (Ve) den vorgegebenen Schwellwert (Vo) überschreitet, darf ferner eine Schalteinrichtung (6) vorgesehen ist, die bei Unterschreiten des Schwellwertes (Vo) durch die Gleichspannung (Ve) und damit bei gesperrtem Serienregler (3) dem Verbraucher (7) den Versorgungsstrom aus dem Sammler (5) liefert, dagegen bei leitendem Serienregler (3) den Sammler (5) über einen Ladewiderstand R 13 auflädt.
- 2.) Netzunabhängige Stromversorgung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (4) einen transistorisierten Differenzverstärker zum Spannungsvergleich enthalten .
- 3.) Netzunabhängige Stromversorgung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (4) eine transistorisierte Schaltstufe (T 5, T 6) enthalten, durch die der Serienregler (3) nur leitend gesteuert wird, wenn die vom Gleichspannungsgenerator (1) abgegebene Gleichspannung (Ve) einen vorgegebenen Schwellwert (Vo) überschreitet.209884/0 7 29J.B.Peron - 1
- 4.) Netzunabhängige Stromversorgung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichne13 daß bei den Steuermitteln (4) Maßnahmen zur Einstellung des Schwellwertes (Vo) vorgesehen sind.
- 5.) Netzunabhängige Stromversorgung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (6) aus einer Diode (D) und einem Widerstände (R 13) besteht.
- 6.) Netzunabhängige Stromversorgung nach -Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche. 2 ... 5 dadurch gekennzeichnet daß alle Elemente der Stromversorgung in einem einzigen, tragbaren Gehäuse untergebracht sind.2098Ö4/0729Leerseite
Priority Applications (2)
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Families Citing this family (2)
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AT393927B (de) * | 1989-07-20 | 1992-01-10 | Alcatel Austria Ag | Tragbares endgeraet der nachrichtentechnik, vorzugsweise handmobiltelefon |
SE522715C2 (sv) | 1998-06-02 | 2004-03-02 | Ericsson Telefon Ab L M | Portabel kommunikationsanordning med elektromekaniskt omvandlingsorgan samt ett batteripaket för densamma |
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1970
- 1970-02-17 FR FR7005579A patent/FR2079913A5/fr not_active Expired
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1971
- 1971-07-20 DE DE2136294A patent/DE2136294A1/de active Pending
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FR2079913A5 (de) | 1971-11-12 |
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