DE2328026C2

DE2328026C2 - Nach dem Schaltprinzip arbeitendes Netzgerät

Info

Publication number: DE2328026C2
Application number: DE2328026A
Authority: DE
Inventors: Robert William Lincoln Nebr. Allington
Original assignee: Isco Inc
Current assignee: Isco Inc 68504 Lincoln Nebraska Us
Priority date: 1972-06-05
Filing date: 1973-06-01
Publication date: 1984-07-12
Also published as: US3798531A; DE2328026A1; CA976611A; GB1430137A

Description

Wechselspannung in eine an der Ausgangsklemmc 18 auftretende Gleichspannung und zur Konstanthaltung der Amplitude des Ausgangsstroms oder der Ausgangs. spannung enthält die Ausgangssteuerschaltung 12 einen Transformator 20, einen Wechselspannungsschalter 22 und einen Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24.

Zur Steuerung der Größe des Stroms oder der Spannung ist der Wechselspannungsschalter 22 eingangs;, eitig mit der Sekundärwicklung des Transformators 20 verbunden, -„u daß er die gesamte Wechselspannung aufnimmt, und sein Ausgang liegt am Eingang des Vervielfachers, Gleichrichters und Stabilisators 24. Die Primärwicklung des Transformators 20 ist an die Eingangsklemme 16 angeschlossen, und sie nimmt die Eingangswechselspannung auf. Der Ausgang des Vervielfachers, Gleichrichters und Stabilisators 24 liegt an der Ausgangsklemme 18. Der Wechselspannungsschalter 22 wirkt in zwei Richtungen und wird während eines veränderbaren Teils jeder Halbwelle der Wechselspannung vom Transformator 20 durch die Schaltersteuerung 14 im leitenden Zustand gehalten. Die Schaltersteuerung 14 arbeitet als Phasenausschnittschaltung, um den Wechselspannungsschalter 22 vom Beginn jeder Halbwelle bis zu einem Zeitpunkt während dieser Halbwelle, der der Ausgangsamplitude des Netzgerätes 10 zugeordnet ist, im leitenden Zustand zu halten.

Der Transformator 20 hat eine niedrige Eingangsimpedanz und ist mit dem Wechselspannungsschalter 22 über einen Schaltkreis verbunden, der keine Bauelemente mit hoher Impedanz enthält, um hohe Einschwingströme zu unterdrücken. Ferner sind der Transformator 20, der Wechselspannungsschalter 22 und der Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 nicht auf die Aufnahme und Verarbeitung von hohen Stromstößen eingerichtet, die üblicherweise in schalterartig arbeitenden Netzgeräten auftreten, bei denen der Schalter vom nichtleitenden in den leitenden Zustand schaltet, wenn die Wechselspannung am Eingang eine Amplitude hat, die derartige Ströme erzeugen kann und die nicht vom nichtleitenden in den leitenden Zustand schalten, wenn sich die Wechselspannung gerade am Nulldurchgang zwischen zwei aufeinanderfolgenden Halbwellen befindet. Statt dessen sind die Bauelemente im Transformator 20, im Wechselspannungsschalter 22 und im Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 sowie die Verbindungen zwischen diesen für sehr geringe Stromstöße eingerichtet.

Der Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 enthält eine Schaltung, die die ihr vorn Wechselspannungsschalter 22 zugeführten Teile der Wechselspannung gleichrichtet, die Amplitude der Spannung erhöht und die Ausgangsspannung stabilisiert, um so an der Ausgangsklemme 18 eine geregelte Gleichspannung oder einen geregelten Gleichstrom zu erzeugen. Diese Art von Schaltung ist besonders in Zusammenhang mit einem Wechselspannungsschalter verwendbar, der eine negative Rückkopplung hat, da dadurch ei.ie plötzliche Änderung der Spannungsamplitude vom Wechselspannungsschalter dem Eingang der Rückkopplungsschleife in einer Reihe von Schritten zugeführt wird, die über eine längere Zeitspanne verteilt sind als die ursprüngliche Änderung, wodurch die Stabilität des Netzgerätes erhöht wird

Ferner können einige Arten von Gleichspannungsschaltern nicht einfacii in Netzgeräte eingefügt werden, die einen gleichrichtenden Spannungsvervielfacher enthalten, da derartige Schalter im allgemeinen von minimalen Spannungsamplituden in der ungefilterten Gleichspannung geschlossen werden, während Netzgeräte mit einem gleichrichtenden Spannungsvervielfacher im allgemeinen keine geeignete Stelle haben, durch die die gesamte ungefilterte Gleichspannung hindurchtritt und die geeignet wäre, den Gleichspannungsschalter zu schalten.

Zur Steuerung des Wechselspannungsschalters und zur Regelung des Stroms oder der Spannung auf eine

to einstellbare Amplitude enthält die Schaltersteuerung 14 einen Nullspannungsdetektor 26, einen Zeitgeber 28, einen Vergleicher 30 und eine Ausgangseinstellschaltung 32.
Zur Steuerung des Wechselspannungsschalters 22 hat der Vergleicher 30 eine erste Eingangsleitung 34 zur Aufnahme der sägezahnförmigen Zeitgeberspannung, die bei jedem Nulldurchgang der Eingangswechselspannung anläuft und zeitlich linear ansteigt. Über eine zweite Eingangsleitung 36 wird dem Vergleicher 30 ein Rückkoppelungssignal über eine negative Rückkopplungsschaltung zugeführt. Dieses Rückkopplimgssignai ist der Ausgangsamplitude des Netzgerätes zugeordnet. Die Ausgangsklemme des Vergleichers 30 ist mit dem Wechselspannungsschalter 22 verbunden, um diesen von dem Zeitpunkt, zu dem die Eingangswechselspannung an der Quelle 16 den Nulldurchgang durchläuft bis zu dem Zeitpunkt, zu dem die Amplitude der Sägezahnspannung eine vorbestimmte Beziehung zur Amplitude der Ausgangsspannung bzw. des Ausgangs-Stroms des Netzgerätes 10 erreicht hat, im leitenden Zustand zu halten.

Um der Leitung 34 die Sägezahnspannung zuzuführen, enthält der Nullspannungsdetektor 26 eine mit dem Transformator 20 verbundene Schaltung, die von diesem die Wechselspannung aufnimmt und mit dem Zeitgeber 28 so verbunden ist, daß sie bei jedem Nulldurchgang der Wechselspannung vom Transformator zwischen zwei Halbwellen einen Triggerimpuls liefert. Der Zeitgeber 28 erzeugt eine Sägezahnspannung und führt diese bei Empfang des Triggerimpulses vom Nullspannungsdetektor 26 der Leitung 34 zu.

Um entweder die zu regelnde Spannung oder den zu regelnden Strom zu wählen und um die Amplitude einzustellen, auf der die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom des Netzgerätes 10 gehalten werden soll, ist die Ausgangseinstellschaltung 32 eingangsseitig mit der Ausgangsklemme 18 des Netzgerätes verbunden, um die Ausgangsspannung oder den Ausgangsstrom des Netzgerätes 10 abzutasten, und der Ausgang der Ausgangseinstellschaltung 32 liegt an einer Leitung 36, der eine die Amplitude des Stroms oder der Spannung an der Klemme 18 darstellende Spannung als negative Rückkopplung zugeführt wird. Die Ausgangseinstellschaltung 32 enthält einen Wahlschalter für den zu regelnden Strom oder die zu regelnde Spannung und ein Potentiometer zur Einstellung der Amplitude des Ausgangsstroms oder der Ausgangsspannung.

Vor Inbetriebnahme des regelbaren Netzgerätes 10 wird der Schalter der Ausgangseinstellschaltung 32 so eingestellt, daß entweder die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom gesteuert wird, und das Potentiometer wird auf die Amplitude des Ausgangsstroms oder der Ausgangsspannung eingestellt. Nach diesen Einstellungen hält das Netzgerät die Ausgangsspannung oder

b5 den Ausgangsstrom an der Ausgangsklemme 18 auf dem eingestellten Amplitudenwert.

Im Betrieb wird dem Wechselspannungsschalter über den Transformator 20 eine Wechselspannung zugeführt,

und der Schalter 22 schließt zu Beginn jeder Halbwelle der vom Transformator zugeführten Wechselspannung und öffnet während der Halbwelle, wodurch ein Teil der Leistung zum Vervielfacher. Gleichrichter und Stabilisator 24 gelangt.

Da der Wechselspannungsschalter /u Beginn jeder Halbwelle schließt, ergeben sich zu diesem Zeitpunkt keine Einschwingströme, was dann der Fall wäre, wenn ein Schalter nach Erreichen eines gewissen Wertes der Amplitude einer Wechselspannung geschlossen werden würde. Das öffnen des Wcchselspanniingsschalters 22 während der Halbwelle ruft keine Schaltströme hervor, da der Strom zu diesem Zeitpunkt verringert ist.

Die Teile der Halbwelle, die dem Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 zugeführt werden, werden zur Erzeugung einer Gleichspannung gleichgerichtet. Die Gleichspannung wird durch einen gleichrichtenden Spannungsvervielfacher in dem Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 vergrößert, so daß an der Ausgangsklemme 18 eine hohe Gleichspannung entsteht. Der gleichrichtende Spannungsvervielfacher bewirkt außerdem, daß ihm zugeführte plötzliche Änderungen der Amplitude der Halbwelle der Wechselspannung in verschiedenen schrittweisen Änderungen an seinem Ausgang auftreten, wodurch Instabilitäten verringert werden, die sonst durch die plötzliche Änderung am Eingang der negativen Rückkopplungsschleife von der Ausgangseinstellschaltung 32 zum Vergleicher 30 auftreten würden.

Um die Amplitude konstant zu halten, vergleicht der Vergleicher 30 die Amplitude des negativen Rückkopplungssignals, die die Ausgangsspannung bzw. den Ausgangsstrom des Netzgerätes darsteih, mit der Sägezahnspannung und öffnet den Wechselspannungsschalter in Abhängigkeit von diesem Vergleich während jeder Halbwelle, so daß dem Vervielfacher. Gleichrichter und Stabilisator nur so viel vom Anfangsteil jeder Halbwelle zugeführt wird, daß die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangsstrom des Netzgerätes konstant gehalten wird.

Um dem Vergleicher 30 das negative Rückkopplungssignal zuzuführen, tastet die Ausgangseinstellschaltung 32 an der Ausgangsklemme 18 die Amplitude ab und führt einem der Eingänge des Vergleichers 30 über die Leitung 36 eine negative Rückkopplungsspannung zu, deren Amplitude ein Maß für die Amplitude an der Ausgangsklemme 18 ist und die sich in entgegengesetzter Richtung ändert.

Zur Zufuhr der Sägezahnspannung des Vergleichers liefert der NuHspannungsdetektor 26 zu Beginn jeder Halbwolle der tingangswechscispannung dem Zeitgeber 28 einen Triggerimpuis, worauf der Zeitgeber 28 dem anderen Eingang des Vergleichers 30 über die Leitung 34 einen Sägezahnimpuls zuführt.

Um das Rückkopplungssignal mit der Sägezahnspannung zu vergleichen, vergleicht der Vergleicher 30 die Amplitude des Sägezahnimpulses vom Zeitgeber 28 und die Amplitude der Spannung von der Ausgangseinstellschaltung 32 und bringt den Wechselspannungsschalter 22 vom Beginn jeder Halbwelle der Eingangswechselspannung bis zu dem Zeitpunkt in den leitenden Zustand, zu dem der Sägezahnimpuls eine Amplitude erreicht hat, die gleich der Spannung von der Ausgangseinstellschaltung 32 ist. Wenn somit die Ausgangsamplitude an der Klemme 18 von dem eingestellten Wert abweicht, ändert sich das von der Ausigangseinstellschaltung 32 auf den Vergleichen 30 rückgekoppelte Signa! in entgegengesetzter Richtung, wodurch der Vergleicher 30 die Länge der Zeitspanne ändert, während der sich der Wechselspannungsschalter 22 im leitenden Zustand befindet, um so die Ausgangsamplitude an der Klemme 18 wieder auf den eingestellten Wert zu bringen.

Steigt die Ausgangsamplitude über den eingestellten Wert, so nimmt die dem Vergleicher 30 über die Leitung .36 von der Ausgangseinstellschaltung 32 zugcl'ührlc Spannung ab, und die Sägezahnspannung vom /eitgeber 28 ist in einer Halbwelle der Eingangswechselspannung früher gleich der Amplitude des negativen Rückkopplungssignals auf der Leitung 36 als wenn sich die Amplitude an der Ausgangsklemme 18 auf dem eingestellten Wert befindet. Somit schaltet der Vergleicher 30 den Wechselspannungsschalter 22 früher vom leitenden in den nichtleitenden Zustand, d. h. es gelangt weniger Leistung vom Transformator zum Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24, wodurch die Amplitude am Ausgang des Netzgerätes 10 verringert wird.

Wenn andererseits die Ausgangsamplitude unter den eingestellten Wert absinkt, steigt die dem Vergleicher 30 von der Ausgangseinstellschaltung 32 über die Leitung 36 zugeführte Spannung, so daß die Sägezahnspannung vom Zeitgebergenerator 28 später mit der Amplitude des negativen Rückkopplungssignals auf der Leitung 36 übereinstimmt, als wenn sich die Ausgangsamplitude auf dem eingestellten Wert befindet. Somit schaltet der Vergleicher 30 den Wechselspannungsschalter 22 später vom leitenden in den nichtleitenden Zustand, und es gelangt mehr elektrische Leistung vom Transformator 20 zum Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24, so daß die Amplitude am Ausgang des Netzgerätes 10 vergrößert wird.

Um das Netzgerät auf minimale und maximale Ausgangsleistung einstellen zu können, kann der Zeitpunkt des Schließens des Wechselspannungsschalters 22 genau eingestellt verden, wodurch verhindert wird, daß der Schalter nahe dem Ende einer Halbwelle oder kurz nach Beginn einer Halbwelle und nicht beim Nulldurchgang der Eingangswechselspannung schließt. Zu diesem Zweck weisen der Nuilspannungsdeteklor 26 und der Wechselspannungsschalter 22 Verzögerungselemente auf, und die Größe der Verzögerung durch diese Elemente wird so gewählt, daß sich ein optimaler Betrieb des Netzgerätes ergibt.

Die Steigung der Sägezahnspannung und die Amplitude des Rückkopplungssignals werden "ebenfalls so gewählt, daß sich die Regeibarkeit bei der Entwurfs-Ausgangsleistung für den Leistungsverstärker ergibt, indem der Schalter für den größten Teil jeder Halbwelle geschlossen gehalten wsrd.

In Fig.2 ist schematisch die Schaltungsanordnung des als Blockschaltbild in F i g. 1 dargestellten Netzgerätes 10 gezeigt, wobei die Blöcke aus Fig. 1 gestrichelt

angedeutet und mit den entsprechenden Bezugszeichen versehen sind.

Der Transformator 20 enthält eine einzige Primärwicklung 38, die an die Eingangsklemmen 16Λ und 165 angeschlossen ist und zwei Sekundärwicklungen 40 und

42. Die Sekundärwicklung 40 ist mit dem Wechselspannungsschalter 22 verbunden, und die Sekundärwicklung 42 ist an den Nullspannungsdetektor 26 angeschlossen.

Der Wechselspannungsschalter 22 enthält einen Gleichspannungsschalter 44, eine W^chselspannungs-

b5 Verbindungsschaltung 46 und eine Gleichspannungsschalter-Steuerschaltung 48. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Gleichspannungsschalter 44 ein npn-Transistor.

Zur Steuerung der Wechselspannung sind die Wechselspannungs-Verbindungsschaltung 46 und der Gleichspannungsschalter so miteinander verbunden, daß der Wechselstrom durch die Wechselspannungs-Verbindungsschaltung 46 zwischen dem Transformator 20 und dem Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 fließt und als gleichgerichteter Strom durch den Gleichspannungsschalter 44 gelangt. Zu diesem Zweck weist die Wechselspannungs-Steuerschaltung 46 eine Dioden-Brückenschaltung mit vier Zweigen auf, von denen jeder eine der vier Dioden 50, .52,54 und 56 enthält, wobei die Kathoden der Dioden 50 und 52 mit dem Kollektor des Transistors 44, die Anoden der Dioden 54 und 56 mit dem Emitter des Transistors 44, die Kathode der Diode 54 und die Anode der Diode 50 über eine Leitung 58 mit einem Ende der Sekundärwicklung 40 des Transformators 20 und die Kathode der Diode 56 und die Anode der Diode 52 über eine Leitung 60 mit dem Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 verbunden sind. Das andere Ende der Sekundärwicklung 40 ist nicht an die Wechselspannungs-Verbindungsschaltung 46 angeschlossen, sondern liegt über eine Leitung am Eingang des Vervielfachers, Gleichrichters und Stabilisators 24.

Zur Steuerung des Gleichspannungsschalters 44 enthält die Gleichspannungsschalter-Steuerschaltung 48 einen Widerstand 62, einen npn-Transistor 64 und einen Transformator 66. Ein Ende des Widerstands 62 liegt am Ausgang des Vergleichers 30 und das andere Ende an der Basis des npn-Transistors 64, dessen Emitter geerdet und dessen Kollektor über die Primärwicklung des Transformators 66 an eine positive Spannungsquelle 71 angeschlossen ist, so daß bei Zufuhr einer positiven Spannung vom Vergleicher 30 zum Widerstand 62 der Transistor 64 seine Leitfähigkeit vergrößert und dadurch einen Triggerimpuls über der Primärwicklung erzeugt, über der zum Schutz des Transistors 44 gegen induktive Spannungsstöße vom Transformator beim Umschalten des Transistors 44 in den nichtleitenden Zustand der Widerstand 68 und der Kondensator 70 liegen.

Zur Steuerung des Zeitpunktes, zu dem der Transistor 44 gesperrt wird, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers 30 sich beim Abfall der Sägezahnspannung am Ende jeder Halbwelle der Eingangsspannung in positiver Richtung verändert, sind eine Diode 75, ein Kondensator 77 und ein Widerstand 79 zueinander parallel über Emitter und Basis des Transistors 64 geschaltet, wobei die Diode mit ihrer Anode am Emitter liegt. Diese Schaltung liefert eine der Zeitverzögerungen, die gewählt werden, um den Zeitpunkt des Schließens des Gleichspannungsschalters 44 zu steuern.

Zur Zufuhr des Triggerimpulses zum Gleichspannungsschalter 44 ist die Sekundärwicklung des Transformators 66 mit einem Ende an den Emitter des Transistors 44 und die Anode der Diode 72 angeschlossen, während das andere Ende über einen Widerstand 74 mit der Basis des Transistors 44 und der Kathode der Diode 72 verbunden ist, wobei die Diode 72.eiiien Überspannungsschutz darstellt und der Widerstand 74 den Basisstrom des Transistors 44 steuert.

Der Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 enthält vier Kondensatoren 74, 76, 78 und 80 und vier Dioden 82, 84, 86 und 88 zur Gleichrichtung der zugeführten Wechselspannung und zur Vervierfachung der entstehenden Gleichspannung durch Ladungsspeicherung von aufeinander folgenden Halbwellen in den Kondensatoren mit additiver Polarität, bevor diese Gleichspannung dem Ausgang zugeführt wird. Zu diesem Zweck ist die Leitung 60 an die Anode der Diode 82, die Kathode der Diode 84 und eine Seite der beiden Kondensatoren 78 und 80 angeschlossen, während die Leitung 59 mit einer Seite der Kondensatoren 74 und 76 verbunden ist. Die andere Seite des Kondensators 78 liegt an der Kathode der Diode 86 und der Ausgangsklemme 18a. Die andere Seite des Kondensators 80 ist über den Widerstand 90 mit der Ausgangsklemme 18S sowie mit der Anode 88 verbunden, während die andere Seite des Kondensators 74 an der Kathode der Diode 82

ίο und der Anode der Diode 86 und die andere Seite des Kondensators 76 an der Kathode der Diode 88 und der Anode der Diode 84 liegt.

Bei dieser Anordnung wird die Gleichrichterspannung nacheinander in den Kondensatoren gespeichert, was zu einer erhöhten Stabilität des Netzgerätes führt, da plötzliche Änderungen in der Amplitude der Eingangswechselspannung zu einer schrittweisen Erhöhung der Ausgangsspannung führen, wenn die Änderung der Eingangsspannung bei aufeinanderfolgenden Halbwellen in verschiedenen Kondensatoren gespeichert wird.

Zur Erzeugung eines Nulldurchgangssignals enthält der Nulldurchgangsdetektor 26 eine Zweiweggleichrichter-Brückenschaltung 92, die beim Nulldurchgang der Eingangswechselspannung eine minimale Spannungsamplitude erzeugt, sowie eine Impulsgeneratorschaltung 94, die bei Aufnahme der minimalen Spannungsamplitude von der Gleichrichter-Brückenschaltung einen Nulldurchgangsimpuls erzeugt. Um eine minimale Spannungsamplitude zum Zeitpunkt des Nulldurchgangs der Eingangswechselspannung zwischen zwei Haibwellen zu erzeugen, enthält die Zweiweggleichrichter-Brückenschaltung 92 eine Mittelabgriffsleitung 106 und eine übliche, vier Zweige mit Dioden aufweisende Gleichrichterbrücke, deren einander diagonal gegenüberliegende Anschlußpunkte 96 und 98 mit den beiden Enden der Sekundärwicklung 42 des Transformators 20 verbunden sind, um der Gleichrichterbrükkenschaltung eine Wechselspannung zuzuführen, während die beiden anderen einander diagonal gegenüberliegenden Anschlußpunkte 100 und 102 mit der später zu beschreibenden Spannungseinheit 104 verbunden sind. Um die Zweiweggleichrichter-Brückenschaltung abzugleichen, ist der Verbindungspunkt 102 über einen ersten Widerstand 108 mit dem Verbindungspunkt 96 und über einen Widerstand 110 mit dem Verbindungspunkt 98 verbunden, wobei der erste Widerstand 108 gleich dem zweiten Widerstand 110 ist.
Zur Erzeugung des Nulldurchgangsimpulses ist in der Impulsgeneratorschaltung 94 ein npn-Transistor 112 vorgesehen, dessen Basis über einen Widerstand 114 an der Leitung 106, dessen Emitter zum Schutz gegen Einschwingströme über einen Kondensator an der Basis sowie an einer negativen Spannungsquelle 118 und dessen Kollektor über einen Lastwiderstand 119 an der positiven Spannungsquelle 71 sowie am Zeitgeber 28 liegt, um diesem Impuls zuzuführen, wenn er durch über die Leitung 106 an die Basis gelegte Impulse niedriger Spannung in den nichtleitenden Zustand kommt Die

to Kapazität des Kondensators 116 ist so gewählt, daß die Nulldurchgangsimpulse dem Transistor 112 genau zum günstigsten Zeitpunkt für die beste Betriebsweise des Netzgerätes zugeführt werden.

Zur Zufuhr der bei jedem Nulldurchgang beginnenden Sägezahnspannungen zum Vergleicher enthält der Zeitgeber 28 einen npn-Transistor 120, ein Differenzierglied 122 und einen zeitbeslimmenden Kondensator 124.

Zur Steuerung des Transistors 120 enthält das Differenzierglied 122 einen Kondensator 126, dessen eine Seite zur Aufnahme der Triggerimpulse vom Nulldurchgangsdetektor 26 mit dem Kollektor des Transistors 112 und dessen andere Seite über den Widerstand 128 geerdet sowie mit der Basis des Transistors 120 verbunden ist, um dieser diffenrenzierte Triggerimpulse zuzuführen.

Zur Einstellung des zeitbestimmenden Kondensators 124 und zur Steuerung von dessen Ladezeit ist der Emitter des Transistors 120 geerdet und sein Kollektor über einen Lastwiderstand 130 an die positive Spannungsquelle 71 sowie an eine Seite des zeitbestimmenden Kondensators 124 und an den negativen Eingang des Differentialverstärkers 30 angeschlossen, während die andere Seite des zeitbestimmenden Kondensators 124 geerdet ist. Bei dieser Anordnung kommt der Transistor durch einen vom Differenzierglied 122 zugeführten positiven Impuls in den leitenden Zustand. Dies geschieht, wenn das Differenzierglied die vordere Flanke des Triggerimpulses aufnimmt, um den zeitbestimmenden Kondensator 124 zu entladen und zurückzustellen. Der Transistor wird durch die differenzierte hintere Flanke des Triggerimpulses in den nichtleitenden Zustand gebracht, um die Aufladung des zeitbestimmenden Kondensators 124 zu beginnen und dadurch den Sägezahnimpuls zu erzeugen.

Zur Bildung der positiven Gleichspannungsquelle 71 und der negativen Gleichspannungsquelle 118 enthält die Spannungseinheit folgende Elemente:

(1) Ein Transistor 132 liegt mit seinem Kollektor an dem Verbindungspunkt 100 der Gleichrichter-Brückenschaltung 92, mit seiner Basis in Vorwärtsrichtung über einer Zener-Diode 134 am Verbindungspunkt 102 der Brückenschaltung und über einen Vorspannungswiderstand 136 am Verbindungspunkt 100 dieser Brückenschaltung, wobei die positive Spannung von der Spannungsquelle 118 am Emitter liegt.

(2) Eine Zenerdiode 138 ist mit ihrer Kathode geerdet und über einen Widerstand 140 an den Verbindungspunkt 100 angeschlossen, während ihre Anode mit der Anode der Zenerdiode 134. mit dem Verbindungspunkt 102 und über einen Kondensator 142 mit dem Verbindungspunki 100 verbunden ist, wobei die negative Spannung von der Spannungsquelle 71 an der Anode der Zenerdiode 138 liegt.

Um dem positiven Eingang des Vergleichers 30 eine Spannung zuzuführen, enthalt die Ausgangseinsteüschaltung 32 einen Betriebswahlschalter 144, eine Amplitudeneinstellschaltung 146 und eine Invertierverstärkungsschaltung 148.

Zur Umschaltung des Netzgerätes 10 entweder in den Betrieb für konstanten Strom oder den Betrieb für konstante Spannung weist der Betriebswahlschalter 144 einen einpoligen Umschaltkontakt auf, dessen bewegbarer Kontaktarm 150 mit der Amplitudeneinstellschaltung 146 verbunden ist während einer seiner festen Kontakte 152 über einen Widerstand 154 an der Klemme 18Λ und der andere feste Kontakt 156 über einen Widerstand 158 an der Klemme 18ß liegt. Wenn der bewegbare Kontaktarm in Berührung mit dem Kontakt 152 ist, wird Spannung von der Klemme 18/4 zur Ausgangseinstellschaltung 32 geleitet, um die Länge der Zeit zu bestimmen, während der der Wechselspannungsschalter leitet, wodurch das Netzgerät als Quelle für konstante Spannung arbeitet. Liegt der bewegbare Kontakt 150 am Kontakt 156, wird die durch Stromfluß durch den Widerstand 90 über diesem erzeugte Spannung der Ausgangseinstellschaltung 132 zugeführt, so daß die Länge der Zeit, während der der Wechselspannungsschalter leitet, gesteuert wird und das Netzgerät 10 als Quelle für einen konstanten Strom arbeilet. Zur Einstellung der Größe bzw. Amplitude des

Ui Stroms oder der Spannung an den Ausgangsklemmen ist in der Amplitudeneinstellschaltung 146 ein Potentiometer 160 vorgesehen, das mit einem Anschluß an der negativen Spannungsquelle 118 und mit dem anderen Anschluß an Erde liegt, während der bewegbare Abgriff über einen Widerstand 162 an den bewegbaren Kontaktarm 150 angeschlossen ist. Der Kontaktarm 150 ist mit der lnvertierverstärkungssehaltung 148 verbunden, so daß die dieser Schaltung 148 zugeführte Spannung eine bewertete Differenz zwischen der durch Einstellung des Potentiometers erzeugten negativen Spannung und der positiven Spannung ist, die von den Ausgangsklemmen des Netzgerätes geliefert wird.

Um die vom Ausgang des Netzgerätes abgeleitete Spannung zu invertieren, enthält die Invertierverstärkungsschaltung 148 einen Funktionsverstärker 164, dessen Invertiereingang mit dem bewegbaren Kontaktarm 150 und dessen Ausgang über einen Widerstand 166 mit dem positiven Eingang des Differentialverstärkers 30 verbunden ist, wobei eine Zenerdiode 168 über ihren Umkehrimpedanzpfad zwischen dem positiven Eingang des Differentialverstärkers 30 und Erde liegt. Zur Erzeugung der Verstärkung und zur Verringerung der Welligkeitswirkung auf die Rückkopplungsschaltung sind der Ausgang und der Invertiereingang des Funktionsverstärkers über einen Widerstand 151 sowie über eine Reihenschaltung von Widerstand 153 und Kondensator 155 miteinander verbunden.

Vor Inbetriebnahme des schalteraitig arbeitenden, regelbaren Netzgerätes 10 wird die Betriebsweise gewählt, so daß entweder ein konstanter Strom oder eine konstante Spannung geliefert wird. Um das Netzgerät im Betrieb für eine konstante Spannung zu betreiben, wird der bewegbare Kontaktarm 150 des Betriebswahlschalters 144 auf den festen Kontakt 152 geschaltet, so daß der Rückkopplungsschleife Spannung von der Ausgangsklemme ISA zugeführt wird. Zum Betrieb des Netzgerätes mit konstantem Ausgangsstrom wird der bewegbare Kontaktarm 150 des Schalters 144 in Berührung mit dem festen Kontakt 156 gebracht, so daß der

so durch den Stromfluß durch die Ausgangsklemmen des Netzgerätes 10 über dem Widerstand 90 erzeugte Spannungsabfall der Rückkopplungsschleife zugeführt wird. Vor Benutzung des Netzgerätes 10 wird die Ausgangsamplitude auf den Betriebsfall gewünschten Wert

eingestellt. Hierzu wird das Potentiometer 160 verstellt, während die Ausgangsamplitude bzw. die Größe von Ausgangsstrom oder Ausgangsspannung gemessen wird. Durch Einstellung des Potentiometers 160 wird die vom Ausgang des Netzgerätes erhaltene Spannung be-

züglich der am Potentiometer 160 liegendenden negativen Spannung 118 abgeglichen, um die Amplitude des dem Invertiereingang des Funktionsverstärkers 164 zugeführten Signals zu steuern, das dem positiven Eingang des Differentialverstärkers 30 zugeführt wird, der als

i>5 Vergleicher dient.

Ganz allgemein wird beim Betrieb des Netzgerätes 10 eine den Klemmen 16 zugeführte Wechselspannung zum Wechselspannungsschalter 22 geleitet, der einen

Anfangsteil jeder Halbwelle der Vervielfacher-, Gleichrichter- und Stabilisatorschaltung 24 zuführt, die diesen Wechselspannungsteil gleichrichtet und den Ausgangswert vervielfacht, so daß an der Ausgangsklemme 18 eine gesteuerte Gleichspannungsamplitude auftritt. Eine Rückkopplungsschaltung von der Ausgangsklemme 18 enthält die Ausgangseinstellschaltung 32, die die Art der Steuerung und die Amplitude des Ausgangssignals durch Zufuhr einer negativen Rückkopplung zu einem

zugeführte Spannung in den leitenden Zustand kommt. Während der Transistor 64 im leitenden Zustand ist, gelangt Wechselstrom in einer Richtung während einer Halbwelle der Schwingung einer Wechselspannung von der Leitung 58 über die Diode 50, den Transistor 44, die Diode 56 zur Leitung 60 und strömt während der nächsten Halbwelle der Eingangswechselspannung in der anderen Richtung von der Leitung 60 über die Diode 52, den Transistor 44 und die Diode 54 zur Leitung 58, so

Eingang des Vergleichers 30 wählt, während Steuersi- io daß Wechselspannung vom Transformator 20 zum Ver-

gnale vom Eingangswechselspannungsteil des Netzgerätes die Erzeugung eines Sägezahnimpulses bewirken, der mit dem Nulldurchgang der Eingangsspannung beginnt und zur Steuerung des Wechselspannungsschalters 22 der anderen Klemme des Vergleichers 30 zügeführt wird.

In F i g. 3 sind Diagramme gezeigt, auf deren Ordinalen die Spannung und auf deren Abszissen die Zeit aufgetragen ist. Die Diagramme enthalten die Kurven 170, 172, 174, 176, 178, 180, 182, 184 und 186, die jeweils unterschiedliche Spannungsordinaten aber gemeinsame Abszissen haben. Diese Kurven erleichtern das Verständnis der Betriebsweise des erfindungsgemäßen Netzgerätes, und auf sie wird im folgenden Bezug genommen.

Die Kurve 170 zeigt die Eingangswechselspannung, die an den Klemmen 16Λ und 16Z? der Primärwicklung 38 des Transformators 20 anliegt. In der Sekundärwicklung 40 dieses Transformators wird eine entsprechende

vielfacher. Gleichrichter und Stabilisator 24 gekoppelt wird, während durch den Transistor 44 ein Gleichstrom fließt.

Um die Leitung 58 von der Leitung 60 zu trennen, wenn die Ausgangsspannung des Vergleichers 30 negativ oder null ist, wird der Transistor 64 durch die seiner Basis vom Vergleicher 30 zugeführte negative Spannung im nichtleitenden Zustand gehalten, wodurch die Vorspannung des Transistors 44 über den Transformator 66, der die beiden Transistoren koppelt und den Transistor 44 im nichtleitenden Zustand hält, umgekehrt wird. Wenn sich der Transistor 44 im nichtleitenden Zustand befindet, wird der Strom von der Leitung 58 zur Leitung 60 von den Dioden 52 und 54 und der Strom von der Leitung 60 zur Leitung 58 von den Dioden 50 und 56 der Verbindungsschaltung 46 gesperrt.

Während das Netzgerät in Betrieb ist, wird ein der Ausgangsspannung oder dem Ausgangsstrom proportionales Signal von den Klemmen über den Schalter 150

Wechselspannung induziert und den Leitungen 58 und 30 der Amplitudeneinstellschaltung 146 zugeführt, wo es fh Di Li 58 i i d Whl üb d tien Spannung der Quelle 118 ab

gegenüber der negativen Spannung der Quelle 118 abgeglichen wird, so daß die sich ergebende Spannung dem Funktionsverstärker 164 zugeführt wird, der sie invertiert und als negative Rückkopplung dem positiven Eingang des Differentialverstärkers 30 zuführt. Wenn somit die Amplitude der Ausgangsspannung oder des Ausgangsstroms des Netzgerätes zunimmt, wird die Spannung am positiven Eingang des Differentialverstärkers 30 kleiner, und wenn andererseits die Amplitude

59 zugeführt. Die Leitung 58 ist mit dem Wechselspannungsschalter 22 verbunden, der die Leitung 58 mit der Leitung 60 verbindet und sie von dieser abtrennt, um die Menge der dem Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 über die Leitungen 59 und 60 zugeführten Leistung zu steuern und so die Amplitude am Ausgang des Netzgerätes 10 zu regeln.

Im Betrieb des Wechselspannungsschalters 22 gelangt über ihn Strom vom Beginn jeder Halbwelle der
Eingangswechselspannung bis zu dem Zeitpunkt, zu 40 am Ausgang des Netzgerätes abnimmt, so wird die Amdem die Sägezahnspannung, die dem Vergleicher 30 plitude der dem positiven Eingang des Differentialvervom Zeitgebergenerator 28 zugeführt wird, eine Größe stärkers 30 zugeführten Spannung vergrößert, erreicht hat, die gleich der dem Vergleicher 30 von der Der negative Eingang des Differentialverstärkers 30

Ausgangseinstellschaltung 32 zugeführten Amplitude erhält eine Sägezahnspannung, die beim Nulldurchgang, ist, wobei die dem Widerstand 62 vom Vergleicher 30 45 bei dem die Wechselspannung 170 einen Nuliwert zwizugeführte Spannung bis zu diesem Zeitpunkt positiv ist sehen der positiven und der negativen Halbwelle durch- und nach Oberschreiten der Größe der Ausgangsspan- läuft, beginnt und sich während der Dauer jeder HaIbnung von der Ausgangseinstellschaltung 32 durch die welle vergrößert. Wenn die Sägezahnspannung kleiner Sägezahnspannung negativ ist. Wenn die dem Wider- ist als die über die negative Rückkopplungsschleife dem stand 62 vom Vergleicher 30 zugeführte Spannung null 50 positiven Eingang des Differentialverstärkers 30 zuge- oder negativ ist, trennt der Wechselspannungsschalter rührte Spannung, dann liefert der Differentialverstärker den Transformator 20 vom Vervielfacher, Gleichrichter eine positive Spannung an den Wechselspannungsschal- und Stabilisator 24 ab, indem er die Verbindung zwi- ter 22, um die Leitungen 58 und 60 zu verbinden, woschen den Leitungen 58 und 60 unterbricht. Die sich so durch Leistung vom Eingang des Netzgerätes zum Verergebende Wellenform ist in der Kurve 186 dargestellt, 55 vielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 gelangt. Ist in der die ausgezogenen gezeichneten Bereiche der die Sägezahnspannung gleich oder größer als die Spannung, die dem Differentialverstärker 30 über die Rückkopplungsschleife zugeführt wird, so liefert dieser ein Null- oder ein negatives Ausgangssignal an den Wech-60 selspannungsschalter 22, wodurch die Leitung 58 von der Leitung 60 getrennt und die weitere Leistungszufuhr zum Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 unterbrochen wird.

Der Sägezahnimpuls beginnt durch einen Triggerim-

gleichers 30 über die Basis-Emitter-Verbindung nach 65 puls vom Nullspannungsdetektor 26. Zur Erzeugung Erde in den leitenden Zustand gebracht, was dazu führt, dieses Triggerimpulses führt die Sekundärwicklung 42 daß der Transistor 44 durch die seiner Basis-Emitter- des Transformators 20 der Zweiweggleichrichter-Brük-Schaltung über den Transformator 66 vom Transistor 64 kenschaltung 92 über eine Abgleichswiderstandsanord-

über den Wechselspannungsschalter geführten Leistung entsprechen, während die gestrichelten Bereiche diejenigen Teile der Wechselspannungsleistung zeigen, die durch den Schalter 22 abgeblockt wurden.

Um die Leitungen 58 und 60 zur Weiterleitung von Wechselspannung bei positiver Ausgangsspannung des Vergleichers 30 miteinander zu verbinden, wird der Transistor 64 durch den Strom vom Ausgang des Ver-

nung mit den Widerständen 108 und 110 eine Wechselspannung 170 zu. Die Brückenschaltung 92 richtet die Wechselspannung gleich und führt sie der Spannungsschaltung 104 zu. Ferner treten über den Widerständen 108 und 110 gleichgerichtete KaJbwellen auf, wie dies durch die Kurven 172 und 174 angedeutet ist Der Spannungsabfall zwischen den Halbwellen unter die Null-Linie, wie in Kurven 172 und 174 gezeigt, ergibt sich durch den Spannungsabfall über den leitenden Dioden in der Brückenschaltung 92.

Die Leitung 106 enthält eine Spannung, die gleich der Summe der in den Kurven 172 und 174 gezeigten, gleichgerichteten Halbwellen ist. Diese Spannung ist, wie in der Kurve 176 gezeigt, zwischen gleichgerichteten Halbwellen auf Erdpotential verringert, wobei sich eine zeitliche Übereinstimmung mit den Nulldurchgängen der in der Kurve 170 gezeigten Eingangswechselspannung ergibt

Die Nullspannungs-Triggerimpulse (Kurve 178) werden von dem Triggerimpulsgenerator 94 erzeugt, der die gleieligerichtete Summe der Halbwellenspannungen gemäß Fig. 176 aufnimmt. Diese Spannungen liegen über der Sasis-Emiuer-Strecke des npn-Transistors 112, der bei den Nulldurchgängen, bei denen die Spannung auf Null abfällt, in den nichtleitenden Zustand schaltet Zu diesem Zeitpunkt erzeugt der Transistor 112 die in der Kurve 178 gezeigten Triggerimpulse.

Um die Sägezahnspannung zu beginnen und um den Zeitgeber 28 rückzustellen, werden die in der Kurve 178 dargestellten Triggerimpulse in einem RC-Dtfferenzierglied 122 differenziert so daß sich eine Wellenform gemäß Kurve 180 ergibt Diese Wellenform zeigt unmittelbar vor dem Nulldurchgang der Eingangswechselspannung gemäß Kurve 170 einen positiven Nadelimpuls und am Nulldurchgang einen negativen Nadelimpuls. Der positive Nadelimpuls wird der Basis des npn-Transistors 120 des Zeitgebers 28 zugeführt und bringt ihn in den leitenden Zustand. Wenn der Transistor 120 leitet, wird der Kondensator 124 schnell entladen, wodurch der Zeitgeber 28 rückgestellt wird.

Der in der Kurve 180 dargestellte negative Nadelimpuls der differenzierten Spannung schaltet den Transistor sehr schnell in den nichtleitenden Zustand, wodurch der Kondensator 124 von der positiven Spannungsquelle 71 aufgeladen wird. Beim Laden des Kondensators 124 nimmt dessen Spannung zu, so daß dem negativen Eingang des Differentialverstärkers 30 für den Vergleich mit der am positiven Eingang von der negativen Rückkopplungsschleife zugeführten Spannung die Sägezahnspannung zugeführt wird. Die Sägezahnspannung ist in der Kurve 182 dargestellt, oberhalb der die negative Rückkopplungsamplitude 188 angedeutet ist.

Wenn die Amplitude der Sägezahnspannung 182 kleiner ist als die Rückkopplungsamplitude 188, leitet der Transistor 64 und führt dem Schalter 44 Impulse 184 zu, die diesen in die Sättigung treiben, wodurch der Wechselstrom 186 zwischen den Leitungen 58 und 60 zum Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator fließt. Wenn die Sägezahnspannung 182 gleich der Spannungsamplitude 188 der negativen Rückkopplungsschleife ist und diese überschreitet, endet ein Impuls der Rechteckwelle 184, wodurch der Wechselspannungsschalter 22 öffnet, um die weitere Leistungszufuhr zum Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator zu unterbrechen. Man erkennt, daß durch diese Steuerung die Amplitude des Ausgangsgieichstroms oder der Ausgangsgleichspannung konstant gehalten wird.

Die Zenerdiode 168 begrenzt die Spannung am positiven Eingang des Differeniialverstärkers 30, so daß der Transistor 64 nicht dauernd im leitenden Zustand gehalten wird. Falls er dauernd leiten würde, würde der Gleichspannungsschalter 44 nicht während einer ausreichend langen Zeitspanne leiten, da der Transistor 64 und der Gleichspannungsschalter 44 über den Transformator 66 wechselspannungsgekoppelt sind.

Zum Gleichrichten und Vervielfachen der elektrischen Leistung vom Wechselspannungsschalter 22 und

ίο zum Stabilisieren des Netzgerätes 10 wird dem Vervielfacher. Gleichrichter und Stabilisator 24 über den Wechselspannungsschalter 22 der in der Kurve 186 dargestellte Teil der Wechselspannung zugeführt und in bestimmter Folge während drei aufeinanderfolgender Halbwellen gesteuert von den Dioden 82, 84, 86 und 88 Ladung in den Kondensatoren 74, 76, 78 und 80 mit additiver Polarität gespeichert.

Die Folge von 1 '/2 Schwingungen ist durchgehend und ergibt sich aus den folgenden drei Schritten einer Folge, beginnend mit einer positiven Halbwelie. Diese Schritte sind:

(1) Während der ersten positiven Halbwelle der Folge nimmt der Kondensator 78 über die Diode 86 einen Ladungsteil vom Eingangsstrom für den Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 auf, und der Kondensator 76 erhält über die Diode 84 vom gleichen Eingangsstrom einen Ladungsteil, wobei die Spannung am Kondensator 78 über den Ausgangsklemmen 18 auftritt

(2) Während der ersten negativen Halbwelle der Folge erhält der Kondensator 74 über die Diode 82 vom Eingangsstrom einen Ladungsteil, und der Kondensator 80 nimmt über die Diode 88 zwei Ladungstei-Ie auf, von denen ein Teil vom Eingangsstrom und der andere von der während der vorhergehenden Halbwelle im Kondensator 76 gespeicherten Ladung stammt, wobei die Spannung am Kondensator 80 über den Ausgangsklemmen 18 liegt

(3) Während einer zweiten positiven Halbwelle nimmt der Kondensator 78 einen weiteren Ladungsteil von der während der vorhergehenden Halbwelle auf dem Kondensator 74 gespeicherten Ladung auf.

Da diese Folge fortlaufend ist, erfolgt eine fortlaufende Gleichrichtung und Vervierfachung der Wechselspannung vom Wechselspannungsschalter 22 durch den Vervielfacher, Gleichrichter und Stabilisator 24 und eine Zufuhr zu den Ausgangsklemmen 18 und dem Eingang der Rückkopplungsschleife. Da eine Änderung in der Amplitude der Eingangswechselspannung zu drei Änderungsschritten in der Ausgangsamplitude des Vervielfachers, Gleichrichters und Stabilisators 24 führt, hat eine plötzliche Änderung der Eingangsspannungsampli-

tude eine langsamere Änderung am Eingang der Rückkopplungsschleife zur Folge, wodurch die Stabilität und Regelung des Spannungsreglers durch Vermeidung von plötzlichen Spannungsänderungen am Eingang der Rückkopplung.äschleife verbessert werden.

Die Stabilität und die Regelwirkung werden durch Vermeidung plötzlicher Spannungsänderungen am Eingang der Rückkopplungsschleife verbessert, da plötzliche, der Rückkopplungsschleife zugeführte Änderungen nach einer Zeitverzögerung zu einer Rückkopplung

μ in Form einer negativen Rückkopplung zum Wechselspannungsschalter 22 führen würden, wodurch diesel Schalter die gleichen plötzlichen Änderungen in entge gengesetzter Richtung durchführen würde, was nach ei

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ner anderen Zeitverzögerung wieder zu einer Rückkopplung dieser Änderung führt Plötzliche Änderungen und Verzögerungen in einer Schaltung mit negativer Rückkopplung können in Abhängigkeit von der Verstärkung der Rückkopplungsschleife gedämpfte oder dauernde Schwingungen hervorrufen.

Die vorstehende Beschreibung zeigt, daß das erfindungsgemäße Netzgerät in einem großen Bereich von Ausgangsspannung bzw. Ausgangsstrom arbeitet, eine gute Regelung ermöglicht und preiswert ist ι ο

Der Arbeitsbereich ist groß, da die Zeitspanne, während der der Schalter geschlossen ist, zur Genauigkeit des Ablaufes einstellbar ist

Das Netzgerät ermöglicht eine gute Regelung, da die Steigung der Sägezahnspannung und der Teil der Ausgangsspannung, mit dem die Sägezahnspannung verglichen wird, so gewählt werden können, daß der Schalter bei normalem Betrieb bei einem weiten Bereich von Eingangs- und Ausgangsleistungen während des größten Teils jeder Halbwelle der Eingangsspannung geschlossen ist und da die Ausgangsspannung des Netzgerätes mit einem Signal verglichen wird, das sich mit verhältnismäßig starker Steigung über die kritische Einstellung zum Öffnen des Schalters vergrößert, so daß ein Schaltsignal zu einem genauen Zeitpunkt und nicht innerhalb einer verhältnsimäßig großen Zeitspanne erhalten wird.

Das erfindungsgemäße Netzgerät ist aus verschiedenen Gründen besonders preiswert So kann ein einziger Gleichspannungsschalter die Wechselspannung steuern, um den Ausgangsstrom bzw. die Ausgangsspannung des Netzgerätes zu regulieren, falls nicht ein einziger Pfad für die gefilterte Gleichspannung im Netzgerät vorhanden ist Ferner ist der Wechselspannungsschalter zu Beginn jeder Halbwelle geschlossen und öffnet während der Halbwelle, so daß kein Transformator mit hoher f

Induktivität und keine anderen Bauelemente vorhanden |

sind, die hohe Stromstöße aushalten oder unterdrücken '^{i

müßten. Darüber hinaus ist zur Erzielung einer guten Regelung kein Nachregler erforderlich.

Obwohl die Erfindung vorstehend anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie nicht auf dieses beschränkt, sondern es sind viele Änderungen und Abwandlungen möglich, die alle unter die Erfindung fallen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Nach dem Schaltprinzip arbeitendes Netzgerät mit einer Wechselspannungsschalteinrichtung (22) mit folgenden Merkmalen:

a) die Wechselspannungsschalteinrichtung (22) enthält eine Gleichrichterschaltung (46) und einen Gleichspannungsschalter (Transistor 44) und eine Ansteuerschaltung für den Gleichspannungsschalter (44),

b) der Gleichspannungsschalter (44) wird über einen Vergleicher (30) in Abhängigkeit von einem Nullspannungsdetektor (26) geschlossen und in Abhängigkeit von einem vom Netzgeräteausgang abgeleiteten geglätteten Signal geöffnet, welches an einem ersten Eingang des Vergleichers (30) anliegt;

dadurch gekennzeichnet, daß

c) ein von dem Nullspannungsdetektor (26) angesteuerter Zeitgeber (28) eine Sägezahnspannung an den zweiten Eingang des Vergleichers (30) legt, und daß

d) der Ausgang des Vergleichers (30) an den zu Beginn einer jeden Halbwelle zu schließenden Gleichspannungsschalter (44) über einstellbare Zeitglieder (62,77,79) angeschlossen ist.

2. Nach dem Schaltprinzip arbeitendes Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullspannungsdetektor (26) einen Widerstand (114) und einen Kondensator (116) aufweist, die als Zeitglieder zur Veränderung des Einschaltzeitpunkts dienen.

Die Erfindung betrifft ein nach dem Schaltprinzip arbeitendes Netzgerät mit einem Wechselspannungsschalter gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Aus der GB-PS 11 22 748 ist bereits ein nach dem Schaltprinzip arbeitendes Netzgerät mit einem Wechselspannungsschalter zur Steuerung der dem Ausgang des Netzgerätes zuzuführenden Teile jeder Spannungswelle bekannt, welches eine Gleichrichterschaltung zur Gleichrichtung der Wechselspannung, eine Ausgangssteuerschaltung sowie einen Vergleichskreis zum einmaligen Schließen des Wechselspannungsschallers etwa zu Beginn jeder Welle und zum Öffnen des Schalters zu einem Zeitpunkt während jeder Welle aufweist. Bei dem bekannten Netzgerät wird der Ausgangsstrom geregelt und die vom Verstärker verstärkte Regelabweichungsspannung mit dem Spannungsabfall über einem Widerstand verglichen, der dein Augenblickswert des gleichgerichteten, durch den Schalter fließenden Stromes entspricht. Infolge der induktiven Last steigt dieser Strom vom Beginn jeder Halbwelle an linear an und bildet mit der verstärkten Regelabweichung einen Schnittpunkt, der den Abschaltzeitpunkt des Schalters jeweils bestimmt. Der Schalter bleibt dann mittels einer Art Selbsthahckreis bis /um Beginn der nächsten Halbwolle gesperrt, wodurch auch die Syridiruiiisvrung mit der Wechselspannung hergestellt ist. Hin Nachteil des bekannten Netzgerätes liegt darin, diilt sidi <\cr Schalt/eilpunkt nicht exakt bei den Nulldurchgängen der Eingangswechselspannung festlegen läßt, so daß der Schalter unter gewissen Umständen beispielsweise während des letzten Teils einer vorhergehenden Halbwelle und nicht 7.U Beginn der nächstfolgenden Halbwelle schließt. Dies führt einerseits zu Einschaltstromstößen und damit zu Einschwingvorgängen, wodurch die Regelbarkeit des Netzgerätes abnimmt und andrerseits zu einer schlecht geregelten Ausgangsspannung, da jeweils die Leistung

ίο bzw. Spannung des letzten Teils jeder Halbwelle dem Ausgang des Netzgerätes zugeführt wird.

Ein ähnliches, nach dem Schaltprinzip arbeitendes Netzgerät ist in der GB-PS 10 47 904 beschrieben, wobei jedoch weniger Schaltungseinzelheiten angegeben sind. Auch dieses bekannte Netzgerät weist als Nachteil auf, daß sich die Schaltzeitpunkte nicht exakt auf die Nulldurchgänge der Eirigangswechselspannung festlegen lassen.

Nach dem Schaltprinzip arbeitende Netzgeräte sind ferner aus der US-PS 34 86 105 und 35 38 418 sowie aus der FR-PS 15 26071 bekannt, die alle nicht genau bei den Nulldurchgängen der Eingangswechselspannung schalten, scndern nur etwa zu diesem Zeitpunkt. Ferner ist aus der US-PS 32 81 652 ein Netzgerät bekannt, dessen Wechselspannungsschalter während jeder Halbwelle der Eingangswechselspannung viele Male geschlossen und geöffnet wird.

Es ist demgegenüber Aufgabe der Erfindung, ein nach dem Schaltprinzip arbeitendes Netzgerät mit einem Wechselspannungsschalter für die Erzeugung einer einstellbaren geregelten Ausgangsgleichspannung bzw. eines derartigen Stromes dahingehend zu verbessern, daß der Wechselspannungsschalter jeweils exakt bei den Nulldurchgängen der Eingangswechselspannung schließt und eine Feinabstimmung der Ausgangsspannung ermöglicht ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe dienen die im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Maßnahmen.
Dadurch werden Einschwingvorgänge ausgeschaltet, wodurch die Regelbarkeit des Netzgerätes erhöht wird. Außerdem lassen sich niedrigere Ausgangsspannungen einstellen, da der Schalter exakt bei einer bestimmten Amplitude schaltet. Ferner sind Nachregler überflüssig, wodurch die Herstellung des Netzgerätes wirtschaftlieher und dessen Wirkungsgrad höher ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Blockschaltbild ein Ausführungsbeispiel.

F i g. 2 zeigt schematisch die Schaltungsanordnung des Netzgerätes aus Fig. 1.

Fig.3 zeigt anhand von Diagrammen die Betriebsweise des Netzgerätes gemäß F i g. I.
Das in F i g. 1 im Blockschaltbild dargestellte, schalterartig arbeitende Netzgerät 10 zur Regelung von Spannung und Strom hat eine Ausgangssteuerschaltung 12 und eine Schaltersteuerung 14. Die Ausgangssteuerschaltung 12 setzt die der Klemme 16 zugeführte Wechselspannung bzw. den Wechselstrom in Gleichspannung

to bzw. Gleichstrom um, die bzw. der innerhalb enger Grenzen gesteuert als konstante Spannung oder konstanter Strom an der Ausgangsklemme 18 auftritt. Die Schaltcrskuicrung 14 ist so einstellbar, daß ein konstanter Ausgangssiroin oder eine konsta .v Ausgangsspan-

h> niing gewählt werden kann und daß .Mich die Amplitude des Stroms oder der Spannung in einem gewissen Boieich einstellbar ist.

Zur 1 (niwandlunj: der an der Klemme 16 zugelührtcn