DE2152077C3

DE2152077C3 - Converter for generating a stabilized output DC voltage from an input DC voltage

Info

Publication number: DE2152077C3
Application number: DE19712152077
Authority: DE
Inventors: Holger Assow Saltsjö-Boo; Kjell Ove Rolleberg Traangsund; Curt Evert Jansson Farsta; Bengt (Schweden)
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1970-11-27
Filing date: 1971-10-19
Publication date: 1976-09-02

Description

Jie Erfindung bezieht sich auf einen Umformer zum zeugen einer stabilisierten Ausgangsgleichspannung einer .Eingangsgleichspannung mit galvanischer Innung zwischen Ein- und Ausgang, mit mindestens zwei steuerbaren Schaltern, welche mit der Primärwicklung eines ersten Transformators verbunden sind, während die Sekundärwicklung des Transformators zusammen mit einem Vollwellengleichrichter und einem Glättungsfilter aus einer Drossel und einem Parallelkondensator den Ausgangskreis des Umformers bildet, und mit einer Steuerimpulse liefernden Steuerstufe zum abwechselnden und periodischen Einschalten der Schalter über einen zweiten Transformator, wobei eine Abtasteinrichtung zum Abtasten der Ausgangsspannung und zum Vergleichen dieser mit einer konstanten Bezugsspannung derart vorgesehen ist, daß ein Fehlersignal bei von der Bezugsspannung abweichender Ausgangsspannung erzeugt wird, und wobei zur Impulslängenmodulation der von der Steuerstufe gelieferten Steuerimpulse eine in Abhängigkeit vom Fehlersignal gesteuerte Steuereinrichtung zum Kurzschließen des zweiten Transformators jeweils während einer vom Fehlersignal bestimmten Zeitspanne vorgesehen ist.The invention relates to a converter for generating a stabilized DC output voltage a .input DC voltage with galvanic connection between input and output, with at least two controllable switches, which are connected to the primary winding of a first transformer, while the secondary winding of the transformer along with a full wave rectifier and a smoothing filter consisting of a choke and a parallel capacitor, the output circuit of the converter forms, and with a control stage delivering control pulses for alternating and periodic switching on the switch via a second transformer, wherein a sampling device for sampling the output voltage and for comparing this with a constant reference voltage is provided such that an error signal is generated when the output voltage deviates from the reference voltage, and wherein for pulse length modulation of the control pulses supplied by the control stage depending on the Error signal controlled control device for short-circuiting the second transformer in each case during a period of time determined by the error signal is provided.

Ein solcher Umformer ist durch die US-PS 34 08 553 bekanntgeworden. Der Umformer weist zur Impulslängenmodulation einen magnetischen Verstärker auf. Die Verwendung eines Magnetverstärkeis hat den Nachteil, daß er teuer ist und zeitaufwendige Konstruktionsarbeit für das Erreichen der gewünschten Bedingungen erforderlich macht.Such a converter has become known from US-PS 34 08 553. The converter points to pulse length modulation a magnetic amplifier on. The use of a magnetic amplifier has the Disadvantages that it is expensive and time-consuming construction work to achieve the desired Makes conditions necessary.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Umformer der eingangs beschriebenen Art mit einem geringen Bauteile-Aufwand unter Vermeidung eines magnetischen Verstärkers auszukommen.The object of the invention is, in a converter of the type described at the outset, with a low Component effort while avoiding a magnetic Amplifier to get along.

Diese Aufgabe wird bei einem Umformer der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß erreicht durch eine Sperrschwingereinrichtung, die erstens einen Sperrschwinger zum Erzeugen von Oszillatorimpulsen für die Zufuhr zu der Steuerstufe als Synchronisierimpulse über einen dritten Transformator umd zweitens eine integrierende Schaltung zum Erzeugen einer Sägezahnspannung enthält, welche Sägezahnspannung nach Addieren zu dem Fehlersignai der Steuereinrichtung für die Impulsmodulation zuführbar ist, derart, daß das Kurzschließen des zweiten Transformators jeweils während einer Zeitspanne bewirkt wird, während der die nach Addieren des Fehlersignals auftretende Sägezahnspannung einen Wert unter einer bestimmten Schwellspannung hat.This object is achieved according to the invention in a converter of the type described at the outset by a blocking oscillator device, which firstly has a blocking oscillator for generating oscillator pulses for the supply to the control stage as synchronization pulses via a third transformer and secondly an integrating circuit for generating a sawtooth voltage, which sawtooth voltage can be fed to the control device for the pulse modulation after adding to the error signal is such that the short-circuiting of the second transformer is effected in each case during a period of time becomes, during which the sawtooth voltage occurring after adding the error signal has a value below a certain threshold voltage.

Durch die US-PS 34 18 557 ist bei einem Umformer ähnlicher Art zwar die Verwendung einer Sägezahnspannung zur Impulslängenmodulation an sich bekannt. Die mit Hilfe der Sägezahnspannung gewonnenen Steuerimpulse steuern aber anders als bei dem erfindungsgemäßen Umformer direkt den Schaltzustand der Leistungstransistoren. Die galvanische Trennung zwischen Ein- und Ausgang erfolgt im Steuerkreis durch Kondensatoren, über die das Fehlersignal nach Umformung in eine Wechselspannung übertragen wird. Anschließend wird das übertragene Signal wieder in eine Gleichspannung umgeformt. Hierdurch ergibt sich ein erheblicher Bauteile-Aufwand.The US-PS 34 18 557 is in a converter of a similar type, although the use of a sawtooth voltage known per se for pulse length modulation. The ones obtained with the help of the sawtooth voltage In contrast to the converter according to the invention, control pulses directly control the switching state of the power transistors. The galvanic separation between input and output takes place in the control circuit through capacitors, through which the error signal is converted into an alternating voltage. The transmitted signal is then converted back into a DC voltage. This results in a considerable component expense.

Durch die US-PS 33 24 377 ist es an sich bekannt, einen Sperrschwinger bei einem Umformer ähnlicher An zu verwenden. Dieser Umformer ähnlicher Art weist keine galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang auf, und es sind in den von einem Rechteckimpulsoszillator beaufschlagten Steuerkreisen zweier Schaltelemente zur verzögerten Freigabe der Steuerimpulse zu den beiden Schalttransistoren vorgesehen, während bei dem erfindungsgemäßen Um-From US-PS 33 24 377 it is known per se, a blocking oscillator in a converter similar To use. This converter of a similar type has no galvanic isolation between the input and output on, and there are in the control circuits acted upon by a square-wave oscillator two switching elements are provided for the delayed release of the control pulses to the two switching transistors, while in the inventive environment

former diese Regelung durch Kurzschließen des zweiten Transformators erfolgt, wobei die Zeit des Kurzschließen« durch das Fehlersignal und die Steuerstufe bestimmt ist. Die zusätzlichen Schaltelemente des bekannten Umformers werden von dtyi Sperrschwinger in Abhängigkeit von dem Fehlersignal angesteuert. Bei dem erfindungsgemäßen Umformer liefert die in dem Umformer enthaltene Sperrschwingereinrichtung sowohl die sägezahnformige Regelspannung zusammen mit dem Fehlersignal als auch die impulsförmige Steuerspannung.former this regulation is carried out by short-circuiting the second transformer, whereby the time of short-circuiting « is determined by the error signal and the control stage. The additional switching elements of the well-known Converters are made by dtyi blocking transducers controlled as a function of the error signal. In the converter according to the invention, the in the converter contained the blocking oscillator device and the sawtooth control voltage together with the error signal as well as the pulse-shaped control voltage.

Weiterbildungen bzw.zweckmäßige Ausfuhrungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 und 3. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung zeigtFurther developments or expedient embodiments of the invention emerge from the claims 2 and 3. Embodiments of the invention are shown in the drawing and are described below described in more detail. In the drawing shows

Fig. 1 ein Blockschaltbild e>nes erfindungsgemäßen Umformers,1 shows a block diagram of an inventive Converter,

Fig. 2 ein ausführlicheres Schaltbild eines erfindungsgemäßen Umformers,2 shows a more detailed circuit diagram of a converter according to the invention,

Fig. 3 die Kurvenformen verschiedener in der Schaltung nach Fig. 2 auftretender Spannungen und3 shows the waveforms of various voltages occurring in the circuit according to FIG. 2 and

Fig. 4a bis 4c andere Ausführungsformen der Leistungsstufe eines erfindungsgemäßen Umformers.4a to 4c show other embodiments of the power stage of a converter according to the invention.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild eines stabilisierten Gleichspannungsumformers entsprechend der Erfindung. In Fig. 1 ist mit OD die Leistungsstufe des Umformers mit Steuerstufe bezeichnet, in welcher eine ankommende Gleichspannung i/t mit Hilfe von zwei im Gegentakt geschalteten Transistoren mit einer vorbestimmten Frequenz in eine Rechteckwelle zerhackt, transformiert, gleichgerichtet und dann gefiltert wird. Die Frequenz kann willkürlich innerhalb bestimmter Grenzen gewählt werden, ein geeigneter Wert ist z. B. 20 kHz. Die Stabilisierung der Ausgangsspannung Us wird mit Hilfe einer Impulsbreitenregelung durchgeführt, d. h., die Kurvenform der Rechteckwellenspannung wird derart geändert, daß Leistung während kürzerer bzw. längerer Intervalle der Periode übertragen wird. Der Pegel der Ausgangsspannung wird dann mit Hilfe einer Abtasteinrichtung FR abgetastet und mit einer Bezugsspannung verglichen, wodurch sich ein Fehlersignal ergibt Dieses Fehlersignal wird zu einer Sägezahnspannung addiert und einer Steuereinrichtung PS für die Impulsbreite zugeführt. Mit der 4s Leistungsstufe OD mit Steuerstufe und mit der Steuereinrichtung PS für die Impulsbreite ist eine Spenschwingereinrichtung BO verbunden, welche einerseits die Steuerstufe mit einer geeigneten Betriebsfrequenz triggert und andererseits die Sägezahnspannung, zu welcher das Fehlersignal von der Abtasteinrichtung FR addiert wird, an die Steuereinrichtung für die Impulsbreite abgibt.Fig. 1 shows a block diagram of a stabilized DC voltage converter according to the invention. In Fig. 1, OD denotes the power stage of the converter with control stage, in which an incoming DC voltage i / t is chopped into a square wave, transformed, rectified and then filtered with the help of two push-pull transistors with a predetermined frequency. The frequency can be chosen arbitrarily within certain limits; a suitable value is e.g. B. 20 kHz. The stabilization of the output voltage Us is carried out with the aid of a pulse width control, ie the curve shape of the square wave voltage is changed in such a way that power is transmitted during shorter or longer intervals of the period. The level of the output voltage is then sampled with the aid of a sampling device FR and compared with a reference voltage, resulting in an error signal. This error signal is added to a sawtooth voltage and fed to a control device PS for the pulse width. With the 4s power stage OD with control stage and with the control device PS for the pulse width, a voltage oscillator device BO is connected, which on the one hand triggers the control stage with a suitable operating frequency and on the other hand the sawtooth voltage, to which the error signal is added by the scanning device FR , to the control device for emits the pulse width.

Das Steuersignal zusammen mit de* Sägezahnspannung aktiviert dann die Steuerstufe des Umformers, wodurch die Impulszeit der Rechteckwellenspannung geändert wird. Als Ergebnis erhält man eine stabilisierte Spannung Ui im Ausgang des Umformers,The control signal together with the sawtooth voltage then activates the control stage of the converter, whereby the pulse time of the square wave voltage is changed. The result is a stabilized voltage Ui in the output of the converter,

Unter Bezugnahme auf Fig. 2 werden die Schaltelemente des Umformers näher beschrieben. Die den Blöcken in Fig. 1 entsprechenden Teile sind dabei mit gestrichelten Linien umrahmt.With reference to Fig. 2, the switching elements of the converter will be described in more detail. The the Parts corresponding to blocks in FIG. 1 are framed with dashed lines.

Die Leistungsstufe weist zwei Transistoren 1, 4 in Form von Leistungstransistoren auf,deren Kollektoren über die Primärwicklung 20a eines Transformators 20 verbunden sind. Die Steuerung dieser Leistungstransistoren in ihren leitenden und nichtleitenden Zustand u/irH iiher eine Steuerstufe derart durchgeführt, daß einer der zwei Leistungstransistoren oder keiner von ihnen leitend ist. Die Steuerstufe enthält einen Multivibrator mit Transistoren 2 und 3 und zugehörigen Schaltelementen, welche aus Widerständen 29 bis 34 und Kondensatoren 23,24 bestehen. Der Multivibrator wird über einen Transformator 22 und Dioden 10, 11 mit einer bestimmten Betriebsfrequenz getriggen, wie es im folgenden näher beschrieben werden wird. Über einen Transformator 21 werden die von dem Multivibrator aufgenommenen Impulse dem Steuereingang jedes Leistungstransistors zugeführt. Zwischen Basis und Emitter der Transistoren 2 und 3 ist jeweils eine Diode 9 bzw. 12 geschaltet.The power stage has two transistors 1, 4 in the form of power transistors, their collectors are connected via the primary winding 20a of a transformer 20. The control of these power transistors in their conductive and non-conductive state u / irH iiher carried out a control stage in such a way that one of the two power transistors or neither of them is conductive. The control stage contains a multivibrator with transistors 2 and 3 and associated switching elements, which consist of resistors 29 to 34 and capacitors 23,24. The multivibrator is powered by a transformer 22 and diodes 10, 11 triggered with a certain operating frequency, like it will be described in more detail below. Via a transformer 21, the multivibrator The pulses received are fed to the control input of each power transistor. Between base and emitters of the transistors 2 and 3 are each connected to a diode 9 and 12, respectively.

Die Sekundärwicklung 206 des Transformators 20 führt die Rechteckwellenspannung einem Vollwellengleichrichter zu, welcher aus Dioden 13 und 14 besteht, und die gleichgerichtete Spannung wird mit Hilfe eines Kondensators 25 und einer Drossel 25a geglättet. Die Ausgangsspannung Ui wird mit Hilfe einer Zenerdiode 19 abgetastet, welche in Reihe mit einem Widerstand 39 geschaltet ist. Die Zenerspannung U-„ der Zenerdiode 19 stellt die Bezugsspannung dar, und der Spannungsabfall über dem Widerstand 39 erzeugt ein Fehlersignal, welches als Eingangsspannung einer Verstärkerstufe. die aus einem Transistor 8 und einem Widerstand 38 besteht, zugeführt wird. So erscheint am Kollektor des Transistors 8 das verstärkte Fehlersignal.The secondary winding 206 of the transformer 20 feeds the square wave voltage to a full wave rectifier, which consists of diodes 13 and 14, and the rectified voltage is smoothed with the aid of a capacitor 25 and a choke 25a. The output voltage Ui is sampled with the aid of a Zener diode 19 which is connected in series with a resistor 39. The Zener voltage U- "of the Zener diode 19 represents the reference voltage, and the voltage drop across the resistor 39 generates an error signal which is used as the input voltage of an amplifier stage. which consists of a transistor 8 and a resistor 38 is supplied. The amplified error signal appears at the collector of transistor 8.

Die Sperrschwingereinrichtung BO umfaßt zwei Unterschaltungen, von welchen eine aus einem Transistor 7, einem Kondensator 28, einem Widerstand 37 und zu dem Transformator 22 gehörigen Wicklungen 226 und 22c besteht. Dieser Teil der Sperrschwingereinrichtung erzeugt eine Ausgangsspannung LJ* in der Wicklung 22b des Transformators 22. Die Frequenz dieser Spannung wird so gewählt, daß sie doppelt so groß wie die Frequenz der Leistungsstufe ist. Durch die zwei Wicklungen 22b und 22c des Transformators 22 ergibt sich die notwendige Rückkopplung. Ein Teil der Ausgangsspannung £/4 wird der anderen Unterschaltung der Sperrschwingereinrichtung BO zugeführt. Die andere Unterschaltung umfaßt Kondensatoren 27,26, einen Widerstand 36 und eine Diode 17. Diese Schaltung stellt eine Integrierschaltung mit einer Ausgangsspannung Lfe über dem Kondensator 27 dar. Die Eingangsspannung t/4 für diese Schaltung besteht aus einer Impulsfolge, und aus diesem Grund ist die Ausgangsspannung Ue grundsätzlich eine Sägezahnspannung mit einer Frequenz gleich derjenigen der Eingangsspannung i/4. Auf den Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren 26 und 27 ist jedoch über eine Diode der Ausgang der Verstärkerstufe oder Abtasteinrichtung FR geschaltet, und aus diesem Grunde wird die Sägezahnspannung entsprechend der Änderung des Potentials Ub vergrößert und verkleinert werden. The blocking oscillator device BO comprises two subcircuits, one of which consists of a transistor 7, a capacitor 28, a resistor 37 and windings 226 and 22c belonging to the transformer 22. This part of the blocking oscillator device generates an output voltage LJ * in the winding 22b of the transformer 22. The frequency of this voltage is chosen so that it is twice as high as the frequency of the power stage. The necessary feedback results from the two windings 22b and 22c of the transformer 22. Part of the output voltage £ / 4 is fed to the other subcircuit of the blocking oscillator device BO. The other subcircuit comprises capacitors 27,26, a resistor 36 and a diode 17. This circuit represents an integrating circuit with an output voltage Lfe across the capacitor 27. The input voltage t / 4 for this circuit consists of a pulse train, and for this reason is the output voltage Ue is basically a sawtooth voltage with a frequency equal to that of the input voltage i / 4. However, the output of the amplifier stage or sampling device FR is connected to the connection point between the capacitors 26 and 27 via a diode, and for this reason the sawtooth voltage is increased and decreased in accordance with the change in the potential Ub.

Die Steuereinrichtung /⁵SfUr die Impulsbreite besteht aus zwei in Kaskade geschalteten Transistoren 5 und 6. Mit der Kollektorseite des Transistors 5 sind zwei Dioden 15 und 16 verbunden. Diese leiten oder sperren in Abhängigkeit von der Änderung der Kollektorspannung des Transistors 5. Wenn eine der beiden Dioden leitet, wird eine Sekundärwicklung 21 d des Transformators 21, welche mit den Anoden der Dioden 15 und 16 verbunden ist, kurzgeschlossen. Folglich werden auch weitere drei Wicklungen 21«. 21/> und 21 r des Transformators 21 kurzgeschlossen werden, und es wird nur eine gewisse Restspannung über diesen Wicklungen auftreten. Dies bedeutet, daß die Spannun-The control ^{device / 5} S for the pulse width consists of two transistors 5 and 6 connected in cascade. Two diodes 15 and 16 are connected to the collector side of transistor 5. These conduct or block depending on the change in the collector voltage of the transistor 5. If one of the two diodes conducts, a secondary winding 21d of the transformer 21, which is connected to the anodes of the diodes 15 and 16, is short-circuited. As a result, a further three windings are also 21 ″. 21 /> and 21 r of the transformer 21 are short-circuited, and only a certain residual voltage will appear across these windings. This means that the voltage

gen U₁, und U_a welche den leitenden bzw. nichtleitenden Zustand der Transistoren 1 und 4 steuern, so klein sein werden, daß beide Leistungstraii:istoren nichtleitend sind und als Folge die von dem Transformator 20 abgegebenen Leistungsimpulse gesperrt sind. In dem Multivibrator sind die Widerstände 29 und 34 so dimensioniert, daß ihre Wirkung nicht beeinträchtigt wird, wenn die Wicklung 21 b des Transformators 21 kurzgeschlossen ist. Dies bedeutet, daß sie einen vergleichsweise großen Widerstandswert haben, was weiter zum Begrenzen der Basisströme zu den Leistungstransistoren dient. In Reihe mit der Basis jedes Leistungstransistors kann eine Widerstandskondensatorkombination oder eine Diode geschaltet sein. Entsprechend wird die Basisladung schnell entfernt und folglich ergeben sich kürzere Schaltzeiten, was einen höheren Wirkungsgrad in dem Umformer ergibt. Selbst eine Vergrößerung der Restspannung über dem Transformator 21 im kurzgeschlossenen Zustand ergibt eine schnellere Schaltzeit.gen U ₁ and U _a, which control the conductive and non-conductive state of the transistors 1 and 4, will be so small that both power traces are non-conductive and, as a result, the power pulses emitted by the transformer 20 are blocked. In the multivibrator, the resistors 29 and 34 are dimensioned so that their effect is not impaired when the winding 21 b of the transformer 21 is short-circuited. This means that they have a comparatively large resistance value, which further serves to limit the base currents to the power transistors. A resistor-capacitor combination or a diode can be connected in series with the base of each power transistor. Accordingly, the base charge is removed quickly and, as a result, the switching times are shorter, which results in a higher degree of efficiency in the converter. Even an increase in the residual voltage across the transformer 21 in the short-circuited state results in a faster switching time.

Die Wirkungsweise des Umformers soll anhand der Kurvenform in Fig. 3 im folgenden beschrieben werden. Der Umformer beginnt mit einem Selbstschwingen des Multivibrators bei einer Frequenz kleiner als der Betriebsfrequenz. Dies erscheint in Fig. 3A, welche die Spannung über der Primärwicklung 20α des Transformators 20 bei Betriebsbeginn zeigt. Jeder der zwei Leistungstransistoren ist getrennt während einer Halbperiode leitend. Nach einigen Millisekunden ist die Ausgangsspannung Ui auf einen Wert unmittelbar unter dem Nennwert angestiegen, was für die von dieser Spannung betriebene Sperrschwingereinriciitung BO ausreichend ist, um mit der Abgabe von Steuerimpulsen an den Multivibrator zu beginnen. Hierdurch wird der Multivibrator auf die geeignete Betriebsfrequenz getriggert, vgl. Fig. 3B. Wenn die Ausgangsspannung auf den Nennwert angestiegen ist. wird die Impulsbreitenregelung durch Kurzschließen des Transformators 21 durchgeführt. Dies hat zur Folge, daß die Steuerspannungen U₁, und U\ entsprechend den obigen Ausführungen einen kleinen Wert annehmen, so daß beide Leistungstransistoren gesperrt sind. Als Folge hiervon sind die über der Primärwicklung 20a des Transformators 20 während einer bestimmten, in Fig. 3E durch η angedeuteten Zeit auftretenden Spannungsimpulse unterdrückt. Hierdurch wird der Mittelwert während einer Periode der gleichgerichteten Spannung abnehmen, was bedeutet, daß der Pegel der Ausgangsspannung abnimmt. Dies erscheint in Fig. 3C.The mode of operation of the converter will be described below with reference to the curve shape in FIG. 3. The converter begins to self-oscillate with the multivibrator at a frequency less than the operating frequency. This appears in FIG. 3A, which shows the voltage across the primary winding 20 α of the transformer 20 at the start of operation. Each of the two power transistors is separately conductive for a half cycle. After a few milliseconds, the output voltage Ui has risen to a value immediately below the nominal value, which is sufficient for the blocking oscillator device BO operated by this voltage to start delivering control pulses to the multivibrator. This triggers the multivibrator to the appropriate operating frequency, see FIG. 3B. When the output voltage has risen to the nominal value. the pulse width control is carried out by short-circuiting the transformer 21. As a result, the control voltages U ₁ and U \ assume a small value in accordance with the above explanations, so that both power transistors are blocked. As a consequence of this, the voltage pulses occurring across the primary winding 20a of the transformer 20 during a specific time indicated by η in FIG. 3E are suppressed. As a result, the mean value will decrease during a period of the rectified voltage, which means that the level of the output voltage will decrease. This appears in Figure 3C.

Die Sperrschwingereinrichtung gibt eine Kurvenform an die Wicklungen 22b, 22c des Transformators 22 ab, wie in Fig. 3D gezeigt ist. Diese Kurvenform besteht aus wiederholten Impulsen mit einer Frequenz, welche doppelt so groß wie die Frequenz der Leistungsstufe und Steuerstufe des Umformers ist, um eine symmetrische Kurvenform der Spannung über dem Transformator 20 sicherzustellen. Nach Beendigung eines jeden solchen Impulses von der Sperrschwingereinrichtung tritt in dem Transformator 22 infolge der in diesem gespeicherten Energie ein inverser Impuls auf, und dieser inverse Impuls wird über eine Wicklung 22a dem Multivibrator zugeführt und triggert so diesen auf die richtige Betriebsfrequcnz. Die von der Sperrschwingereinrichtung erzeugte Sägezahnspannung wird zusammen mit dem Fehlersignal von der Abtasteinrichtung FR der Basis des Tiansistors 6 in der Steuereinrichtung PS für die Impulsbreite zugeführt. Diese Spannung ist mit Lk bezeichnet und in Fig. 3 E gezeigt. Wenn die Ausgangsspannung Lh gleich der Bezugsoder Zeners.pannung U_:„ der Zenerdiode 19 ist, wird keiner oder ein sehr kleiner Strom durch den Widerstand 39 Hießen. Dies bedeutet, daß der Transistor 8 gesperrt ist und das Potential Ue des Kollektors einen hohen Wert annimmt. Dies hat die Folge, daß der Pegel der Sägezahnspannung so hoch ist, daß der Transistor 6, dessen Basis diese Spannung zugeführt wird, währendThe blocking oscillator device outputs a waveform to the windings 22b, 22c of the transformer 22, as shown in FIG. 3D. This waveform consists of repeated pulses at a frequency which is twice the frequency of the power stage and control stage of the converter in order to ensure a symmetrical waveform of the voltage across the transformer 20. After each such pulse from the blocking oscillator device, an inverse pulse occurs in the transformer 22 as a result of the energy stored therein, and this inverse pulse is fed to the multivibrator via a winding 22a and thus triggers it at the correct operating frequency. The sawtooth voltage generated by the blocking oscillator device is fed together with the error signal from the scanning device FR to the base of the transistor 6 in the control device PS for the pulse width. This voltage is labeled Lk and shown in Fig. 3E. If the output voltage Lh is equal to the reference or Zener voltage U _: "of the Zener diode 19, no or a very small current through the resistor 39 is called. This means that the transistor 8 is blocked and the potential Ue of the collector assumes a high value. This has the consequence that the level of the sawtooth voltage is so high that the transistor 6, the base of which is supplied with this voltage, during

to der ganzen Zeit leitend sein wird. Dadurch Hießt der ganze Strom durch einen Widerstand 35 und durch den Transistor 6. und der Transistor 5 erhält keinen Basisstrom. So ist der Transistor 5 vollständig gesperrt, das Potential seines Kollektors ist hoch, und die Dioden 15 und 16 sind entsprechend gesperrt. Die Sekundärwicklung 21 d des Transformators ist so nicht kurzgeschlossen, und aus diesem Grunde arbeitet der Multivibrator völlig ungestört und gibt Steuerimpulse an die Wicklungen 21 β und 21c ab. So werden die Leistungstransistören wechselweise betrieben, und es ergibt sich eine Ausgangsspannung über der Wicklung 20« entsprechend Fig. 3B.to be in charge all the time. As a result, the entire current is through a resistor 35 and through the transistor 6, and the transistor 5 does not receive any base current. The transistor 5 is completely blocked, the potential of its collector is high, and the diodes 15 and 16 are blocked accordingly. The secondary winding 21 d of the transformer is not short-circuited, and for this reason the multivibrator works completely undisturbed and emits control pulses to the windings 21 β and 21 c. The power transistors are thus operated alternately, and there is an output voltage across the winding 20 ”as shown in FIG. 3B.

Wenn jetzt die Ausgangsspannung Ui über die Zenerspannung (/_.., der Zenerdiode 19 zunimmt, wird ein Strom durch den Widerstand 39 fließen. Das Ergebnis ist,daß das iPotential Ue nach Fig. 2 im Wert abnimmt. Möglicherweise wird der Transistor 8 so viel Strom erhalten, daß er vollständig gesättigt ist. und das Potential Ue, hierdurch auf einen Wert nahe Null abnimmt.If the output voltage Ui now increases above the Zener voltage (/ _ .., of the Zener diode 19, a current will flow through the resistor 39. The result is that the value of the iPotential Ue according to FIG receive a lot of current so that it is completely saturated, and the potential Ue, as a result, decreases to a value close to zero.

Die Sägezahnspannung Ue von der Sperrschw ingereinrichtung wird dann nicht den Wert erreichen, weichet nötig ist, um den Transistor 6 in den leitenden Zustand zu bringen. Dies hat zur Folge, daß der Transistor 5 von dem Widerstand 35 Strom erhält und in seinen leitenden Zustand gebracht wird. Dies bedeutet, dal? die Dioden 15 und 16 zu leiten beginnen und die Sekundärwicklung 21 d des Transformators 21 kurzgeschlossen wird. Dieser Kurzschluß wird so lange aufrechterhalten, bis die Spannung Ue unter dem Wer ist, welcher zu einer Sättigung des Transistors 6 führt Diese Zeit ist durch t\ in Fig. 3E angedeutet, währenc die Zeit, während welcher der Kurzschluß aufhört mit n bezeichnet ist. In Fig. 3E ist zu erkennen daß die Sägezahnspannung {/β während der Zeit η uniciThe sawtooth voltage Ue from the blocking device will then not reach the value that is necessary to bring the transistor 6 into the conductive state. This has the consequence that the transistor 5 receives current from the resistor 35 and is brought into its conductive state. This means dal? the diodes 15 and 16 begin to conduct and the secondary winding 21 d of the transformer 21 is short-circuited. This short circuit is maintained until the voltage Ue is below the value which leads to saturation of the transistor 6. This time is indicated by t in FIG. 3E, while the time during which the short circuit ceases is denoted by n. In Fig. 3E it can be seen that the sawtooth voltage {/ β during the time η unici

4s der Schwellspannung U, ist, aus diesem Grunde ist dei Transforms tor 21 während dieser Zeit kurzgeschlossen Während der Zeit ti, während welcher der Kurzschlui aufhört, ist die Sägezahnspannung Ue größer als die Schwellspannung. In Fig. 3E ist die Schwellspannuni4s of the threshold voltage U i, for this reason the transformer 21 is short-circuited during this time. During the time ti, during which the short circuit ceases, the sawtooth voltage Ue is greater than the threshold voltage. In Fig. 3E is the threshold voltage

U, konstant, während sich der Pegel der Sägezahn spannung abhängig von dem Fehlersignal ändert. Au: Fig. 3H ist zu erkennen, daß der Multivibrator wan rend der Zeit η eine solch kleine Spannung an dei Leistungstransistor, abgibt, daß dieser im gesperrte! U, constant, while the level of the sawtooth voltage changes depending on the error signal. Au: Fig. 3H can be seen that during the time η the multivibrator delivers such a small voltage to the power transistor that it is blocked!

Zustand bleibt und daß während der Zeit 12 diesel Transistoren Steuerspannung zugeführt wird und jede von ihnen getrennt abwechselnd während einer Halb Periode der Spannung über dem Transformator 21 leitend ist, vgl. Fig. 3C. Fig. 3F zeigt eim völlig ungestörte Multivibratorspannung,und Fig.3C zeigt die Multivibratorspannung, wenn der Transfor mator während der ganzen Periode kurzgeschlossei ist. Aus diesen Kurvenformen ergibt sich. daß. wem der Transformator während der Zeit /1 kurzgeschlosseiThe state remains and that during the time 12 these transistors are supplied with control voltage and each of them is separately and alternately conductive during a half cycle of the voltage across the transformer 21, see FIG. 3C. Fig. 3F shows a completely undisturbed multivibrator voltage, and Fig. 3C shows the multivibrator voltage when the transformer is short-circuited during the entire period. From these curve shapes results. that. to whom the transformer is short-circuited during time / 1

ist und der Kurzschluß während der Zeit ß aufhört sich die Form der Spannung {/,,(und entsprechend aucl der Spannungen U_a und U_c) nach Fig. 3H ergibt.
Es ist zu bemerken, daß die Phase der Sägezahnand the short circuit ceases during the time β, the form of the voltage {/ ,, (and correspondingly also the voltages U _a and U _c ) according to FIG. 3H results.
It should be noted that the phase of the sawtooth

spannung zusammen mit dem verstärkten Fchlcrsignal (die Spannung Ue) derart ist, daß der Kurzschluß jedesmal dann auftritt, wenn der Multivibrator seinen Zustand ändert und ein Leistungstransislor zu leiten aufhört. Es ist weiter wichtig, daß die Spcrrschwingercinrichlung den Sprung in der Sägezahnspannung erzeugt, ehe die Steuerstufe über die Wicklung 22« gctriggert wird, da sonst die Gefahr auftritt, daß einer der Lcistungslransistorcn einen kurzen Augenblick vor einem möglicherweise auftretenden Kurzschließen des Transformators 21 leitet. Diese Zeitverzögerung I / wird dadurch erreicht, daß der Sprung in der Sägezahnspannung entsprechend F i g. 3 D bei Beginn des Sperr-voltage together with the amplified Fchlcrsignal (the voltage Ue) is such that the short circuit occurs every time the multivibrator changes its state and a power transistor stops conducting. It is also important that the Spcrrschwingereinrichlung generates the jump in the sawtooth voltage before the control stage is triggered via the winding 22 ", otherwise there is a risk that one of the Lcistungslransistorscn conducts a short moment before a possible short-circuiting of the transformer 21. This time delay I / is achieved by the jump in the sawtooth voltage corresponding to F i g. 3 D at the beginning of the blocking

Schwingerimpulses erzeugt wird und daß der Multi vibrator hei Beendigung des Impulses mit der gespeicherten Energie, welche dann von dem Trans formator 22 auf die oben beschriebene Weise abge geben wird, getriggert wird.Oscillation pulse is generated and that the multi vibrator when terminating the pulse with the stored Energy, which is then abge from the transformer 22 in the manner described above will give, is triggered.

Die Leistungsstule des Umformers kann auf vielerlc Weise abhängig von der Amplitude der Eingangs spannung Vi ausgelegt werden. Die Fig. 4a und 4i zeigen die Auslegung der Leistungsstule bei der YerThe power level of the converter can be designed in many ways depending on the amplitude of the input voltage Vi . 4a and 4i show the design of the power stule in the Yer

ίο wendung einer Eingangsspannung, welche niedrig hoch bzw. sowohl niedrig als auch hoch ist. In E"ig. 4i sind mit Γ und 4' zusätzliche Transistoren bezeichnetίο applying an input voltage which is low is high or both low and high. In E "ig. 4i are marked with Γ and 4 'additional transistors

Hierzu 3 Blatt ZeichnuimcnFor this purpose 3 sheets of drawings

609 636609 636

Claims

Patent claims:

1. Converter for generating a stabilized output DC voltage from an input DC voltage with galvanic separation between input and output, with at least two controllable switches, which are connected to the primary winding of a first transformer, while the secondary winding of the transformer together with a full-wave rectifier and a smoothing filter from a Choke and a parallel capacitor form the output circuit of the converter, and with a control pulse, supplying control stage for alternating and periodic switching on of the switch over a second transformer, a sampling device for sampling the output voltage and for comparing it with a constant reference voltage is provided in such a way that an error signal deviates from the reference voltage Output voltage is generated, and a control controlled as a function of the error signal for the pulse length modulation of the control pulses supplied by the control stage device for short-circuiting the second transformer is provided during a period of time determined by the error signal, characterized by a SpeiTschwingeinrichtung (BO), which firstly has a blocking oscillator (7, 28, 37, 22b, 22c) for generating oscillator pulses for the supply to the control stage (2, 3) as synchronization pulses via a third transformer (22) and, secondly, an integrating circuit (26. 27, 36, 17) for generating a sawtooth voltage, which sawtooth voltage; after adding to the error signal, the control device (PS) for the pulse modulation can be fed in such a way that the short-circuiting of the second transformer (21) is effected during a period of time during which the sawtooth voltage occurring after adding the error signal; has a value below a certain threshold voltage (Ut) .

2. Converter according to claim 1, characterized in that the blocking oscillator device (BO) is set up to generate the jump in the sawtooth voltage at the beginning of each oscillator pulse and the blocking oscillator (7,28,37,22a, 22c) and the control stage (2 , 3) supplied synchronization pulses are inverse pulses, which occur in each case after the oscillator pulses.

3 converter according to claim 2 with two switches, characterized in that the control stage comprises a multivibrator with two transistors (2, 3), which via two current-limiting resistors (29. ^J J4) on the collector side with a winding (21 ft) of the; second transformer (21) are connected, and that two further windings (21 a, 21 <) of this transformer (21) are each connected to one of the control electrodes of the switches (1,4).