DE2144746C3 - Schaltung zur Erzeugung eines vom Null-Durchgang der Netzspannung abgeleiteten Schaltimpulses - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung eines vom Null-Durchgang der Netzspannung abgeleiteten Schaltimpulses.

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 für die elektronischen Schalter, beispielsweise Thyristoren oder Triacs, zu erzeugen.

Ein Beispiel für die Verwendung von Impulsen, welche bezüglich ihrer Phasenlage mit den Null-Durchgängen der Netzspannung übereinstimmen, ist die Synchronisierung von Fernsehtaktgebern mit der Netzspannung.

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 Zwei weggleich richtung und anschließende Impulsformung erzeugt. Bei diesen bekannten Schaltungen ergeben sich jedoch Störungen durch Steuerimpulse, welche der Netzspannung überlagert werden. Derartige Steuerimpulse werden beispielsweise zur Fernschaltung der Straßenbeleuchtung, von Fernheizwerken und Sirenen sowie anderen Einrichtungen verwendet.

Durch diese Überlagerung der Netzspannung mit höherfrequeiten Spannungen ergeben sich Verschiebungen der Null-Durchgänge und somit eine Beeinflussung der Phasenlage der abgeleiteten Impulse.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die genannten Nachteile der bekannten Schaltungen zu vermeiden.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Netzspannung oder die Ausgangsspannung eines Netztransformators über zwei in Reihe geschaltete je um 90° phasendrehende Tiefpässe einem Null-Detektor zuereführt ist

Werden an einem Wechselstromnetz 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.

Zur Vermeidung dieses Nachteiles sieht eine Weiterbildung der Erfindung vor, daß zwischen den Tiefpässen und dem Null-Detektor eine kapazitive Kopplung wirksam ist

Die Erfindung wird anhand der Figuren näher erläutert Von diesen zeigt:

F i g. 1 eine Ausführungsbeispiel der Erfindung im Rahmen eines Regelnetzgerätes und

F i g. 2 Spannung-J-Zeit-Diagramme von verschiedenen bei der Schaltung nach F i g. 1 auftretenden Spannungen.

Bei der Schaltung nach F i g. 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 cn die Sekundärwicklung 3 in an sich bekannter Weise über eine Drossel "5 ein Graetz-Gleichrichter 6 angeschlossen, dessen Ausgangsspannung über einen bipolaren gesteuerten Schalter (Triac) 7 zum Ladekondensator 8 gelangt. Der mit dem bipolaren gesteuerten Schalter verbundene Belag des Kondensators 8 ist mit Massepotential verbunden.

Grundsätzlich können für diese Zwecke auch Thyristoren verwendet werden. Durch die Anwendung eines bipolaren Schalters ergibt sich jedoch der Vorteil, daß dieser in der Zuleitung vom Gleichrichter zum Massepotential angeordnet werden kann, was wiederum die Ansteuerung des Schalters wesentlich erleichtert Die zweite Sekundärwicklung 4 des Transformators 1 dient zur Erzeugung 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 U ist über die Zenerdiode 12, den einstellbaren Widerstand 13 und den Widerstand 14 eine von der bei 15 anstehenden Ausgangsspannung abgeleitete Spannung zugeleitet. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 10 gelangt über den Widerstand 16 und die Diode 17 zur Steuerelektrode des Triacs 7.

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 geschieht um so früher, je kleiner die Ausgangsspannung bei 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.

Zur Festlegung der Arbeitspunkte des Operations-Verstärkers 10 sind die Widerstände 18, 19, 20 und 21 vorgesehen, welche die Eingänge des Operationsverstärkers mit Massepotential bzw. einer konstanten Gleichspannung — U verbinden.
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. Wurden sich diese Null-Durchgänge durch die eingangs erwähnten der Wechselspannung überlagerten Sttaierimpulse verschieben, so würde sich auch die phasenlage der Sägezahnspannung verschieben, was Störungen der Ausgangsspannung zur Folge hätte.

Zur Vermeidung dieser Störungen ist die zweite Sekundärwicklung 4 des Transformators 1 über zwei in Reihe geschaltete je um 90° phasendrehende Tiefpässe, welche aus den Widerständen 26 und 27 und den Kondensatoren 28 und 29 bestehen, mit dem Eingang 30 eines Null-Dtttektors 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 isL Die Betriebsspannungen + U und - U werden dem Operationsverstärker über die Widerstände 36 und 37 zugeführt, während die Festlegung der Arbeitspunkte mit Hilfe der Widerstände 38,39,40 und 41 erfolgt. Das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 31 wird über den Widerstand 42 zur Basis des Transistors 25 geleitet

In F i g. 2 sind die Spannungs-Zeit-Diagramme gleichlautend mit den entsprechenden Punkten der Schaltungsanordnung nach Figur 1 bezeichnet. Die Kurve 43 stellt die Ausgangsspannung in der zweiten Sekundärwicklung 4 dar. 1st die Netzspannung durch eine höherfrequente Spannung überlagert, so ergibt sich beispielsweise der mit 44 bezeichnete Spannungsverlauf. Es entsteht eine Verschiebung des Null-Durchganges 45 um die Zeit At

Zur Befreiung der Wechselspannung von den höherfrequenten Störungen wird diese über die beiden Tieipässe geleitet Die Spannung am Schaltungspunkt 46 ist um 90° gegenüber der Eingangswechselspannung phasenverschoben, während die Spannung bei 47 um 180° phasenverschoben ist. Die Null-Durchgänge der Spannung bei 47 liegen jedoch in Phase mit denjenigen der Eingangswechselspannung, abgesehen von den genannten Verschiebungen der Nulldurchgänge durch die höherfrequente Oberlagerung.

Die mit 32 und 33 bezeichneten Diagramme der F i g. 2 stellen die Eingangsspannungen des Operationsverstärkers 31 dar. Die im Diagramm 48 gezeigte Ausgangsspannung des Operationsverstärkers nimmt den einen Zustand ein, wenn die Eingangsspannungen einen der extremen Werte aufweisen. Während der Null-Durchgänge der Eingangsspannungen gelangt jedoch die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers in den anderen Zustand, wodurch der Transistor 25 in den leitenden Zustand gesteuert wird. Das Diagramm 9 zeigt die dem Eingang 9 des Operationsverstärkers 10 zugeführte sägezahnförmige Spannung im Vergleich zu der dem Eingang U 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 11 des Operationsverstärkers 10 angeschlossen, um die Stabilität des Regelkreises zu erhöhen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltung zur Erzeugung eines vom Null-Durchgang der Netzspannung abgeleiteten Schaltimpulses insbesondere für die Synchronisierung von Fernsehtaktgebern, dadurch gekennzeichnet, daß die Netzspannung oder die Ausgangsspannung eines Netztransformators (1) über zwei in Reihe geschaltete je um 90" phasendrehende Tiefpässe (26,27,28,29) einem Null-Detektor (31,34,35) zugeführt ist

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Tiefpässen (26, 27, 28, 29) und dem Null-Detektor (31,34,35) eine kapazitive Kopplung (49) vorgesehen ist

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang (48) des Null-Detektors ein Sägezahngenerator (22, 23, 25) angeschlossen ist, dessen Ausgangsspannung einem Regelverstärker (10) in einem impulsbreitengesteuerten Netzgerät zugeführt ist.