DE2214148C3 - Gleichspannungswandler nach dem Sperrwandlerprinzip - Google Patents

Description

Transistoren 7*1 und 7*2. die in diesem Atislührungsbeispiel vom ημη-Leiifähigkeiistyp sind und mit ihrer Basis an den Steuerteil St und mi: ihrem I-miller an die Minuskleinmc der Stromquelle C angeschlossen sind. Ihre Kollektoren sind im Gegentakl über die Primärwicklungen IVl bzw. VV Γ der beiden Transformatoren DrI, Dr 2 mit der positiven Klemme der Stromquelle Q verbunden.

DIl' Transistoren Ts X und Ts 2 werden wechselseitig vom Steuerten Si angesteuert, wobei die Ausreglimg der Spannung U2 durch Variation des Tasuerhältnisses erfolgt. D;e Transistoren Ts 1 und 7\ 2 sind also abwechselnd leitend, wobei eine mehr oder weniger große Pause zwischen der l.eit/eii des einen Transistors und der Leitzeil des anderen Transistors liegt. Möglichkeiten der Steuerungen sind gegeben durch konstante Frequenz und gleichzeitiger Variation der J.eil/eil der Transistoren Ts 1 und Ts2. was einem äntlerbaren Tastverhältnis entsprich! oder auch durch konstante l.eitzeiten und Variation der Frequenz.

Im wesentlichen besteht der Steuerteil aus einer »stabilen Kippschaltung, beispielsweise einem Multivibrator, der aus der Stromquelle Q Energie bezieht und tiamit die Transistoren 7"s 1 oder Ts 2 ansteuert. Über die beiden im Gegentakt betriebenen Transformatoren PrX und D/2 wird mit Hilfe son Gleichrichterdioden Or X bis Gr6 je eine gleichgerichtete und geregelte Gleichspannung an die Verbraucher weiterielehci.

Im einzelnen ist die Wirkungsweise die: Wenn z. B. der Transistor Ts 1 leitend ist. dann nimmt der Transformator DrI über die Wicklung VVI Energie auf und tier Transformator D/-2 gibt über die Wicklung \V2' lind die Diode GrS Energie auf den Kondensator CX lind den Verbraucher V 1 ab und ebenso über die Wicklung VV3' des Transformators Dr 2 und die Diode OY 2 iuif den Kondensator C2 und den Verbraucher V 2. Wenn der Transistor 7s 2 leitend ist. wird über die Wicklung Wl' des Transformators D/2 die Energie, die an die Verbraucher Vl und V2 abgeflossen ist. von dem Transformator Dr2 wieder aufgenommen. In dieser Zeit gibt der Transformator Dr 1 über die Wicklung W2 und die Diode Gr6 Energie auf den Kondensator CX und den Verbraucher VX ab und ebenso über die Wicklung W 3 des Transformators DrX und über die Diode Gr3 aiii den Kondensator C'2 und den Verbraucher V2. Sind beide Transistoren TsX und 7* 2 gesperrt, dann geben beide Transformatoren Dr X und D/"2 parallel Energie auf den vorher beschriebenen Schahungswegen ab.

Wenn zu den; Strom de· einen Transformators der des anderen hinzukommt, tritt ein Siromsprung auf. Dieser .Stromsprung wird durch die gestrichelt cinge-

!o zeichneten Dioden GrX bzw. Gr4 auf die Höhe der Magnciisierungsstromdilferenz beider Transformatoren DrX und D/-2 reduziert. Sind also beide Transistoren nicht leitend, dann wird der Strom, der über die Diode GrI bzw. OY 4 fließt, in seiner Höhe durch den Transformator mit dem niedrigsten Strom bestimmt. (Ein Transformator hat ja schon Energie auf die Aus gange abgegeben, während ik-r andere Transformator wieder Energie aufgenommen hat.) Der durch den Transformator mit dem niedrigsten Strom bestimmte Strom fließt, also über die Wicklung IV J' des Transformators Dr2. über die Diode OVI und über die WVk lung U'.3 des Transformators Dr I auf den Kondensator C2 und den Verbraucher V2 bzw. über die Wicklung VV2' des Transformators Dr2, über die Diode OY 4 und über die Wicklung VV2 des Tninslormaiors DrI auf den Kondensator Cl und ilen Verbraucher V ! Die Dioden OV2 oder Or 3 und die Dioden OY 5 oder GY6 führen den Magnetisieriingsstroni-Differenz betrag.

Die Verbraucherspannungen können ein gemeinsames Bezugspoiential haben, sie können aber auch völlig Irei geführt werden oder teilweise ein gemeinsames Be zugspotential haben. So hat in dem vorliegenden Beispiel der Verbraucher V' 1 mit dem Verbraucher V2 im Spannungspunki O einen gemeinsamen Bezugspunkt. Der Verbraucher Vl hat gegenüber diesem gemeinsamen Potential O eine positive Betriebsspannung + i'l. beispielsweise + 12 V, und der Verbraucher V2 eine negative Betriebsspannung ■- //2 von - 12 V. Fs besteht nicht die Forderung, daß beide Spannungen gleich? Potentialhöhe von jeweils 12 V haben. Die beiden Spannungen können auch unterschiedliche Werte haben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Gleichspannungswandler nach dem Sperrwandlerprinzip, der eine geregelte Spannung allein oder eine geregelte mit mindestens einer mitgeführten Spannung abgibt, die von der Versorgungsspannungsquclle galvanisch getrennt ist bzw. sind, bei dem zwei in Gegentakt gesteuerte und mit ihren Kollektoren mit je einer Primärwicklung je eines von zwei Transformatoren verbundene Schalttransistoren mit ihrer Basis an ein Steuerteil und mit ihrem Emitter an die Versorgungsspannungsquelle angeschlossen sind, bei dem ferner jeder zu einem Verbraucher führende Ausgang des Gleichspannungswandlers an z.wei miteinander parallelgeschaltete Reihenschaltungen aus je einer Sekundärwicklung der beiden Transformatoren und aus je einer in der Sperrphase in Flußrichtung gepolten Diode angeschlossen und mit einer Kapazität überbrückt ist und bei dem zu dem Verbraucherausgang mit der geregelten Spannung ein das Steuerteil beeinflussender Regelverstärker parallel geschaltet ist. d a durch gekennzeichnet, daß in jedem Ausgangskreis jeweils das freie Ende der Diode (Gr 2, GrZ: GrS. Gr6) der einen Reihenschaltung mit dem freien Ende der Sekundärwicklung (WZ. W3': W2. W 27 der anderen Reihenschaltung verbunden und je eine weitere Diode (GrX, GrA) zwischen dem Verbindungspunkt von Sekundärwicklung (WZ. W2) und Diode (GrZ. GrS) innerhalb der einen Reihenschaltung und dem Verbindungspunkt von Sekundärwicklung (Wl. lV2jund Diode (Gr2. Gib) innerhalb der anderen, zugehörigen Reihenschaltung in solcher Polung angeschlossen ist, daß sie in der Sperrphase in Flußriehtung gepolt ist.

   Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspannungswandler nach dem Sperrwandlerprinzip, der eine geregelte Spannung allein oder eine geregelte mit mindestens einer mitgeführten Spannung abgibt, die von der Versorgungsspannungsquelle galvanisch getrennt ist bzw. sind, bei dem zwei in Gegentakt gesteuerte und mit ihren Kollektoren mit je einer Primärwicklung je eines von zwei Transformatoren verbundene Schalttransistoren mit ihrer Basis an ein Steuerteil und mit ihrem Emitter an die Versorgungsspannungsquelle angeschlossen sind, bei dem ferner jeder zu einem Verbraucher führende Ausgang des Gleichspannungswandlers an zwei miteinander parallelgeschaltete Reihenschaltungen aus je einer Sekundärwicklung der beiden Transformatoren und aus je einer in der Sperrphase in Flußriehtung gepolien Diode angeschlossen und mit einer Kapazität überbrückt ist und bei dem zu dem Verbraucherausgang mit der geregelten Spannung ein das Steuerteil beeinflussender Regelverstärker parallel geschaltet ist. Ein solcher Gleichspannungswandler, der eine geregelte Spannung allein abgibt, ist bekannt (US-PS 34 90 028).

   Wenn mehrere geregelte Spannungen für eine entsprechende Anzahl Verbraucher benötigt werden, regelt man die Spannung nur eines Verbrauchers und führt die weiteren Spannungen für die weiteren Verbraucher in gleicher Weise mit. Dabei muß man sich im klaren sein, daß bei unterschiedlicher Last Spannungs-

   abweichungen in Kauf zu nehmen sind. Hierbei können zusätzlich auch die Spannungswerte der weiteren Verbraucherspannungen unterschiedlich scm. Die Abweichungen der mitgeführten Spannungen von ihrem Sollwert hängen weitgehend voi. dem inneren Widerstand der nicht gemeinsamen Strompfade des Gleichspannungswandler* ab. π I

   Bei dem bekannten Gleichspannungswandler der eingangs genannten Art ist der den Verbraucher par.llcl-cschaltete Kondensator in der Regel ein I lektrol\i-Ko^densator mit nicht zu vernachläss.gbaren Verlust· widerständen. An diesen Vcrlustwidersianden verursachen auftretende Stromsprünge proportionale Spannun«ssprünge. Siromspriinge treten dann aiii, wenn /u ,5 dem^eAusgangssirom des einen Transformators der des anderen Transformators hinzukommt. Der nachgeschaltete Regelverstärker sollte aiii die vorgenannten Spannungssprünge nicht reagieren, da diese Span nungs-iprünge in ihrer Größe von vielen unkontrollier-

   baren Faktoren abhängig sind. Diese Faktoren bestehen im wesentlichen aus Temperaiiireinllussen und Alterungserscheinungen an den Kondensatoren Damn der Reeelverstärker auf diese Spannungssprimge nicht reagiert, müssen diese Spannungssprimge durch inte grierte Glieder entsprechend geglättet w erden. Diese integrierenden Glieder wiederum müssen um so gröllei bemessen sein, je höher ein jeweiliger Spannungssprung an dem Verlustwiderstand des Kondensators ist. Integrierende Glieder drehen in Abhängigkeit von ih-

   jo rer Größe die Phasenlage der auszuwertenden Span nung. Dies hat zur Folge, daß der Verstärkungsfaktor des Regelverstärkers niedrig gehalten werden muß. um Regelschwingungen der Schaltungsanordnung /u vermeiden.

   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Gleichspannungswandler der eingangs genannten An Sprünge in dem von den Transformatoren über die Dioden /um Ausgang fließenden resultierenden Strom und damit Spannungssprünge an der zum Ausgang parallelgeschalteten Kapazität zu vermeiden.

   Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst. daß in jedem Ausgangskreis jeweils das freie Ende der Diode der einen Reihenschaltung mit dem freien Ende der Sekundärwicklung der anderen Reihenschaltung verbunden und je eine weitere Diode zwischen dem Verbindungspunkt von Sekundärwicklung und Diode innerhalb der einen Reihenschaltung und dem Verbindungspunkt von Sekundärwicklung und Diode innerhalb der anderen, zugehörigen Reihenschaltung in soleher Polung angeschlossen ist. daß sie in der Sperrphase in Flußriehtung gepolt ist.

   Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung in einem Schaltungsbeispiel näher erläutert. Die Schaltung stellt ein Ausführungsbeispiel dar, bei dem eine geregelte und eine mitgeführte Spannung benötigt werden, also zwei Verbraucher angeschlossen sind.

   Diese Schallungsanordnung arbeitet folgendermaßen: Eine Stromquelle Q. die beispielsweise eine Gleichspannung von 90 V abgibt, versorgt über einen Gleichspannungswandler zwei Verbraucher Vl und V2. Von den beiden Spannungen //1 und H2 für die Verbraucher Vl. V2 ist die Spannung /72 eine geregelte Spannung, während die Spannung U1 für den Verbraucher Vl eine mitgeführte Spannung ist. Der geregelten Spannung /72 ist ein Regclvcrsiärker RV parallel geschaltet, der den Steuerteil entsprechend dem Wert der Spannung /72 beeinflußt. Dieser Steuerteil Si steuert die beiden im Gegentakt arbeitenden