DE2144746A1

DE2144746A1 - CIRCUIT FOR GENERATING A SWITCHING PULSE DERIVED FROM ZERO CONTINUITY OF THE MAINS VOLTAGE

Info

Publication number: DE2144746A1
Application number: DE19712144746
Authority: DE
Inventors: Dieter Spannhake
Original assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Current assignee: Robert Bosch Fernsehanlagen GmbH
Priority date: 1971-09-07
Filing date: 1971-09-07
Publication date: 1973-03-15
Also published as: DE2144746B2

Description

Schaltung zur Erzeugung eines vom Null-Durchgang der Netzspannung abgeleiteten Schaltimpulses Die Erfindung betrifft eine Schalung zur Erzeugung eines vom Null-Durchgang der Netzspannung abgeleiteten Schaltimpulses.Circuit for generating a zero crossing of the mains voltage derived switching pulse The invention relates to a formwork for generating a the switching pulse derived from the zero crossing of the mains voltage.

Auf verschiedenen Gebieten der Nachrichten- und der Regelungstechnik tritt die Aufgabe auf, Impulse zu erzeugen, deren Phasenlage mit den Null-Durchgängen der Netzspannung übereinstimmt. So werden. beispielsweise derartige Impulse dazu benötigt, sägezahnförmige Spannungen zu erzeugen, um in impulsbreitengesteuerten Regelnetzgeräten durch Vergleich mit einer von der Ausgangsspannung abgeleiteten Spannung eine Schaltspannung fttr die elektronischen Schalter, beispielsweise Thyristoren oder Triacs, zu erzeugen.In various areas of communications and control technology occurs the task of generating pulses whose phase position with the zero crossings corresponds to the mains voltage. Be like that. for example, such impulses needed to generate sawtooth voltages in order to be controlled in pulse width Control power supplies by comparison with one derived from the output voltage Voltage is a switching voltage for the electronic switches, for example thyristors or triacs.

Ein anderes Beispiel tUr die Verwendung von Impulsen, welche bezüglich ihrer Phasenlage mit don Null-Durckgängen der Netzspannung übereinstimmen, ist die Synchronisierung von Fernsehtaktgabern mit der Netzspannung.Another example of the use of pulses relating to their phase position coincide with the zero throughputs of the mains voltage, is the Synchronization of television clocks with the mains voltage.

Bei bekannten Schaltungen zur Ableitung von Impulsen der obenbeschriebenen Art wird die Netzspannung über zweiseitig wirkende Begrenzer Impulsformern zugeführt. Bei anderen bekannten Schaltungen werden die Impulse durch Zweiwegglwichrichtung und anschließende Impulsformung erzeugt. Bei diesen bekannten Schaltungen ergeben sich jedoch Störungen durch Steuerimpulse, welche der Netzspannung überlagert werden.In known circuits for deriving pulses as described above Art, the mains voltage is fed to pulse shapers via double-acting limiters. In other known circuits, the pulses are made in two-way direction and subsequent pulse shaping is generated. In these known circuits result however, interference from control pulses that are superimposed on the mains voltage.

Derartige Steuerimpulse werden beispielsweise zur Fernschaltung der Straßenbeleuchtung, von Fernheizwerken und Sirenen sowie andere Einrichtungen verwendet.Such control pulses are used, for example, for remote switching of the Street lighting, district heating and sirens and other facilities.

Durch diese Überlagerung der Netzspannung mit höherfrequenten Spannungen ergben sich Verschiebungen der Null-Durchgänge und somit eine Beeinflussung der Phasenlage der abgeleiteten Impulse.This superimposition of the mains voltage with higher-frequency voltages there are shifts in the zero crossings and thus an influence on the Phasing of the derived impulses.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile der bekannten Schaltungen zu vermeiden.The object of the present invention is to remedy the disadvantages mentioned to avoid the known circuits.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Netzspannung oder die Ausgangsspannung eines Netztransformators über zwei in Reihe geschaltete je um 900 phasendrehende Tiefpasse einem Null-Detektor zugeführt ist.The invention is characterized in that the mains voltage or the output voltage of a mains transformer via two each connected in series 900 phase-shifting low-pass filters are fed to a zero detector.

Werden an einem Wachselstromnetz Gleichrichter betrieben, wie es beispielsweise bei der Anwendung der erfindungsgeMäßen Schaltung im Zusammenhang mit geregelten Netzgeräten geschieht, kann es vorkommen, daß die Halbwellen der Wechselspannung ungleiche Flächen aufweisen. Dieses wirkt wie eine überlagerte Gleichspannung, so daß sich die Null-Durchgänge entsprechend verschieben.Are operated on a wax network rectifier, as it is for example when using the circuit according to the invention in connection with regulated Power supplies happens, it can happen that the half-waves of the alternating voltage have uneven surfaces. This acts like a superimposed DC voltage, so that the zero crossings shift accordingly.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles sie eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß zwischen den Tiefpä.ssen und de Null-Detektor eine kapazitive Kopplung wirksam ist.To avoid this disadvantage, they are a further development of the invention before that between the Tiefpä.ssen and the zero detector a capacitive coupling is effective.

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert. Von diesen zeigt: Figur t ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in Rahmen eines Regelnetzgerätes und Figur 2 Spannungs-Zeit-Diagramme von verschiedenen bei der Schaltung nach Figur 1 auftretenden Spannungen Bei der Schaltung nach Figur 1 wird dem Transformator 1 über die Primärwicklung 2 Netzspannung zugeführt. Der Transformator verfügt über zwei Sekundärwicklungen 3 und 4, von denen die erste zur Erzeugung der gleichzurichtenden und anschließend zu stabilisierenden Spannung dient. Hierzu ist an die Sekundärwicklung 3 in ansich bekannter Weise über eine Drossel 5 ein Graetz-Gleichrichter 6 angeschlossen, dessen Ausgangsspannung über einen bipolaren gesteuerten Schalter (Triac) 7 zum Ladekondensator S gelangt. Der mit dem bipolaren gesteuerten Schalter verbundene Jelag des Kondensators 8 ist mit Masse potential verbunden.The invention is explained in more detail with reference to the figures. Of these shows: Figure t shows an embodiment of the invention in the context of a control network device and FIG. 2 voltage-time diagrams of different in the circuit according to FIG 1 occurring voltages In the circuit according to Figure 1, the transformer 1 supplied via the primary winding 2 mains voltage. The transformer has two secondary windings 3 and 4, the first of which is used to generate the one to be rectified and subsequently is used to stabilize the voltage. This is to the secondary winding 3 in a manner known per se via a choke 5 a Graetz rectifier 6 connected, its output voltage via a bipolar controlled switch (Triac) 7 reaches the charging capacitor S. The one with the bipolar controlled switch connected Jelag of the capacitor 8 is connected to ground potential.

Grundsätzlich können fiir diese Zwecke auch Thyristoren verendet werden. Durch die Anwendung eines bipolaren Schalters ergibt sich jedoch der Vorteil, daß dieser in der Zuleitung vom Gleichrichter zum llasselsotential angeordnet werden kann, was wiederum die Ansteuerung des Schalters wesentlich erleichtert.In principle, thyristors can also be used for these purposes. By using a bipolar switch, however, there is the advantage that these are arranged in the supply line from the rectifier to the lasselsotential can, which in turn makes the control of the switch much easier.

Die zweite Sekundärwicklung 4 des Transformators i dient zur Erzeugun der Referenzspannung, Die Referenzspannung besteht bei dem beschriebenen Regelnetzgerät, aus sägezahnförmigen Impulsen, welche dem einen Eingang 9 eines Operationsverstärkers 10 zugeführt sind. Dem anderen Eingang 11 ist über die Zenerdiode 12, den einstelli,aren Widerstand 13 und den widerstand 14 eine von der bei 15 anstehenden Ausgangsspannung abgeleitete Spannung zugeleitet. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkeres 10 gelangt über den Widerstand iG, und die Diode 17 zur Steuerelektrode' des Triacs 7.The second secondary winding 4 of the transformer i is used to generate the reference voltage, the reference voltage exists in the described regulating power supply unit, from sawtooth-shaped pulses, which one input 9 of an operational amplifier 10 are supplied. The other input 11 is via the Zener diode 12, the adjustable, aren Resistor 13 and resistor 14 are one of the output voltage at 15 derived voltage supplied. The output voltage of the operational amplifier 10 reaches the control electrode 'of the triac via the resistor iG and the diode 17 7th

Sobald der Wert der bei 9 zugeführten sägezahnförmigen Spannung den Wert der Spannung am Eingang 11 übersteigt, wird der Triac 7 in den leitenden Zustand gesteuert. Dieses geschicht um so früher, je kleiner die Ausgangsspannung Üci 15 ist. Da sich in diesem Fall der Öffnungswinkel des Triacs 7 vergrößert, wirkt sich die beschriebene Steuerung im Sinne einer Stabilisierung auf die Ausgangsspannung aus.As soon as the value of the sawtooth voltage supplied at 9 den If the value of the voltage at the input 11 exceeds, the triac 7 is in the conductive state controlled. This happens earlier, the lower the output voltage Uci 15 is. Since the opening angle of the triac 7 increases in this case, this has an effect the described control in terms of stabilization on the output voltage the end.

Zur Festlegung der Arbeitspunkte des Operationsverstärkers to sind die Widerstände 18,19, 2o und 21 vorgesehen, welche die Eingänge des Operationsverstärkers mit Massepotential bzrv.To define the operating points of the operational amplifier to are the resistors 18,19, 2o and 21 are provided which are the inputs of the operational amplifier with ground potential bzrv.

einer konstanten Gleichspannung - U verbinden.a constant DC voltage - U connect.

Zur Erzeugung der sägezahnförmigen Impulse dient eine Integrationsschaltung, welche aus dem Widerstand 22 und dem Kondensator 23 besteht und über den Kondensator 24 an den Eingang 9 des Operationsverstärkers 10 angeschlossen ist. Der Kondensator 23 wird während der Null-Durchgänge der Wechselspannung mit Hilfe des transistors 25 entladen. Würden sich diese Null-Durchgänge durch die eingangs erwähnten der Wechselspannung überlagerten Steuerirapulse verschiebetl, so würde sich auch die Phasenlage der Sägezahnspannung verschieben, was Störungen der Ausgangs spannung zur Folge hätte.An integration circuit is used to generate the sawtooth-shaped pulses, which consists of the resistor 22 and the capacitor 23 and across the capacitor 24 is connected to the input 9 of the operational amplifier 10. The condenser 23 is during the zero crossings of the AC voltage with the help of the transistor 25 discharged. If these zero crossings would be through the aforementioned of the AC voltage superimposed control pulse shifts, so would the Shift the phase position of the sawtooth voltage, causing disturbances in the output voltage would result.

Zur Vermeidung dieser Störungen ist die zweite Sekundärwicklung 4 des Transfonnators 1 über zwei in Reihe geschtaltete je um 90° phasendrehende Tiefpässe, welche aus den Widerständen 26 und 27 uiid den Kondensatoren 28 und 29 bestehen, mit dem Eingang 30 eines Null-Detektors verbunden. Der Null-Detektor besteht aus einem weiteren Operationsverstärker 31, dessen Eingängen 32 und 33 über je eine Diode 34 und 35 die die Tiefpäße durchlaufende Wechselspannung zugeführt ist. Die SBetriebsspannungent U und - U werden dem Operationsverstärker über die Widerstände 3G und 37 zugeführt, während die Festlegung der Arbeitspunkte mit Hilfe der Widerstände 38, 39, 40 und 41 erfolgt. Das Ausgangssignal des Operationsverstäerkers 31 wird über den Widerstand 43 zur Basis des Transistors 25 geleitet.To avoid these disturbances, the second secondary winding is 4 of the transformer 1 via two series-connected low-pass filters, each phase rotating by 90 °, which consist of resistors 26 and 27 and capacitors 28 and 29, connected to the input 30 of a zero detector. The zero detector consists of another operational amplifier 31, whose inputs 32 and 33 each have one Diode 34 and 35 is supplied to the alternating voltage passing through the low-pass filters. the Operating voltages U and - U are supplied to the operational amplifier via the resistors 3G and 37 are supplied while determining the operating points with the help of the resistors 38, 39, 40 and 41 takes place. The output of the operational amplifier 31 becomes passed through the resistor 43 to the base of the transistor 25.

In Figur 2 sind die Spannungs-Zeit-Diagramme gleichlautend mit den entsprechenden Punkten der Schaltungsanordnung nach Figur 2 bezeichnet. Die Kurve 43 stellt die Ausgangsspannung in der zweiten Sekundärwicklung 4 der. Ist die Netzspannung durch eine höherfrequente Spannung überlagert, so ergibt sich beispielweise der mit 44 bezeichnete Spannungsverlauf. Es entsteht eine Verschiebung des Null-Durchganges 45 um die Zeitat.In Figure 2, the voltage-time diagrams are identical to the corresponding points of the circuit arrangement according to FIG. The curve 43 represents the output voltage in the second secondary winding 4 of the. Is the line voltage superimposed by a higher frequency voltage, it results for example the voltage curve denoted by 44. There is a shift in the zero crossing 45 at the time

Zur befreiung der Wechselspannung von den höherfrequenten Störungen wird diese über die beiden Tiefpässe geleitet. Die Spannung am Schaltungspunkt 46 ist um 90° gegenüber der Eingangswechselspannung pilasenverschoben, während die Spannung bei 47 um 1800 phasenverschoben ist. Die Null-Durchgänge der Spannung ei 47 liegen jedoch in Phase mit denjenigen der Eingangswechselspannung, abgesehen von den genannten Verschiehungen der Nulldurchgänge durch die höherfrequente Überlagerung Die mit 32 und 33 bezeichneten Diagramme der Figur 2 stellen die Eiiigangsspannungen des Operationsverstärkers 31 dar.To free the alternating voltage from the higher-frequency interference this is routed over the two low-pass passes. The voltage at node 46 is pilase-shifted by 90 ° with respect to the input AC voltage, while the Voltage at 47 is 1800 out of phase. The zero crossings of the voltage ei 47 are in phase with those of the AC input voltage, except of the mentioned shifts of the zero crossings due to the higher-frequency superposition The diagrams in FIG. 2 labeled 32 and 33 represent the input voltages of the operational amplifier 31.

Die im Diagramm 48 gezeigte Ausgansspannung des Operationsverstärkeres nimmt den einen Zustand ein, wenn die Eingangsspannungen einen der extremen Werte aufweisen. Während der Null-Durchgänge der Eingangsspannungen, gelangt jedoch die Ausgangsspannung des Opertaionsverstärkers in den anderen Zustand, wodurch der Transistor 25 in den leitenden Zustand gesteuert wird. Das-Diagramm 9 zeigt die dem Eingang 9 des Operationsverstärkers io zugeftihrte sägezahnförmige Spannung im Vergleich zu der dem Eingang 11 zugeführten Gleichspannung Um zu verhindern, daß eine gegebenenfalls überlagerte Gleichspannung die Phasenlage der Null-Durchgänge beeinflußt, ist der Koppelkondensator 49 vorgesehen. Ein weiterer Kondensator 50 ist an die Zuführung der Ausgangsspannung zum Eingang ii des Operationsverstärkers 10 angeschlossen, um die Stabilität des Regelkrelses zu erhöhen.The output voltage of the operational amplifier shown in diagram 48 assumes one state when the input voltages have one of the extreme values exhibit. During the zero crossings of the input voltages, however, the Output voltage of the operational amplifier in the other state, causing the transistor 25 is controlled in the conductive state. The diagram 9 shows the input 9 of the operational amplifier io applied sawtooth voltage in comparison to the DC voltage supplied to the input 11 In order to prevent a possibly superimposed DC voltage influences the phase position of the zero crossings is the Coupling capacitor 49 is provided. Another capacitor 50 is on the feed the output voltage is connected to input ii of the operational amplifier 10, to increase the stability of the rule loop.

Claims

Circuit for generating one from the zero crossing of the mains voltage derived switching pulse, characterized in that the mains voltage or the Output voltage of a mains transformer (1) via two each connected in series 90 ° phase-rotating low-pass filters (26,27,28,29) fed to a zero detector (31,34,35) is.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that between the low-pass filters (26, 27, 28, 29) and the zero detector (31,34,35) have a capacitive one Coupling (49) is provided.

3. A circuit according to claim 1, characterized in that at the output (48) of the zero detector, a sawtooth generator (22,23,25) is connected, whose Output voltage from a control amplifier (10) in a pulse-width controlled power supply unit is fed.

L e r s e i t e