DE2347734C2 - Stromversorgungsschaltung - Google Patents
StromversorgungsschaltungInfo
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Description
auf eine Stromversor-Oberbegriff des An-
Die Erfindung bezieht sich
gungsschaltung gemäß dem
Spruchs 1.
gungsschaltung gemäß dem
Spruchs 1.
Eine Stromversorgungsschaltung der vorstehend bezeichneten Art ist prinzipiell bereits bekannt (US-PS
37 905). Bei dieser bekannten Stromversorgungsschaltung gibt eine Regelstufe eine konstante Spannung
an eine Last ab, bis der Laststrom einen bestimmten Wert überschreitet. In diesem Augenblick geht die Regelstufe
von der Regelung mit konstanter Spannung auf eine Regelung mit konstantem Strom über. Wenn die
bekannte Stromversorgungsschaltung im Bereich konstanter Ausgangsspannung ihrer Regelkennlinie betrieben
wird, dann wird die am Abgriff eines die Lastspannung abnehmenden Potentiometers auftretende Spannung
der Basis eines zur Spannungsfeststellung dienenden Fehlerdetektor-Transistors zugeführt, der an sei-
nem Emitter über eine ZEN ER-Diode eine Bezugsspannung
aufnimmt. Das am Kollektor des betreffenden Transistors auftretende verstärkte Differenzsignal wird
einer Treiberstufe zugeführt, um in Übereinstimmung mit den Lastspannungsschwankungen entweder die Impedanz,
die Stromrückführungszeit oder die Schaltfrequenz der erwähnten Regelstufe zu ändern. Ein Stromfeststellungs-Potentiometer
wird dabei so eingestellt, daß bei Lastströmen unterhalb des maximalen Stroms
ein Transistor nicht leitend ist Wenn der Laststrorr den maximaler? Wert erreicht, ist der betreffende Transistor
so vorgespannt, daß er leitend wird. Der Spannungsabfall an der Kollektor-Emitter-Strecke des betreffenden
Transistors sinkt dadurch ab, und in entsprechender Weise sinkt die Spannung an der ZENER-Diode ab.
Eine Herabsetzung dieser Spannung bringt außerdem eine Herabsetzung der Spannung am Emitter des erwähnten
Transistors mit sich, so daß das Differenzsignal am Kollektor dieses Transistors ebenfalls geändert
wird, um die Treiberstufe und damit die Regelstufe entsprechend dem Strombetrieb zu steuern. Diese bekannte
Schaltungsanordnung stellt somit keine Schaltungsanordnung dar, die eine geregelte oder konstante niedrige
Spannung von beispielsweise 4 V abgesehen davon abgibt, daß ein Spannungsabfall an einer zu der Last in
Reihe liegenden Impedanz anzeigt, daß eine richtige Last an die Stromversorgungsschaltung angeschlossen
worden ist, woraufhin eine geregelte oder konstante relativ hohe Spannung von beispielsweise 32 V abgegeben
wird.
Es ist ferner eine Schaltungsanordnung zur Rege'ung der Abgabe eines Stroms von einer Stromversorgung
an eine Last bekannt (US-PS 29 04 742), bei der es darum geht, Lastspannungsänderungen über einen normalen
Arbeitsbereich des Laststroms zu minimieren und den Laststrom dann zu begrenzen, wenn er den normalen
Arbeitsbereich überschreitet. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird ein Strom von einer Gleichstromquelle
an eine Last über eine Lastschaltung abgegeben, welche die Emitter-Kollektor-Strecke eines ersten
Transistors in einer Reihenschaltung aufweist. Ein zweiter Transistor, der als Phasenumkehr-Stromverstärker
wirkt, dient der Steuerung des Stroms in der Emittcr-Basis-Strecke des erwähnten ersten Transistors.
Die Summe der Emitter-Kollektor-Ströme eines dritten Transistors und eines vierten Transistors, die von
dem Lastkreis her gespeist werden, wird einem mit der Basisstrecke de? zweiten Transistors verbundenen Widerstand
zugeführt, um dadurch den Strom zu steuern, der durch die Kollektor-Emitter-Strecke des zweiten
Transistors und durch die dazu in Reihe liegende Basis-Emitter-Strecke des ersten Transistors fließt. Dabei
wird eine Steuerspannung, die gleich der Differenz zwischen einer durch eine Diode festgelegten, weitgehend
konstanten Spannung und einem vom Abgriff eines Potentiometers erhaltenen Teil der Lastspannung ist, der
Emitter-Basis-Strecke des dritten Transistors aufgedrückt. Eine Steuerspannung, die gleich der Differenz
zwischen einer weitgehend konstanten Spannung von der Diode und einer dem Laststrom proportionalen
Spannung ist, wie sie an einem zu der Last in Reihe liegenden Widerstand erhalten wird, wird der Emitter-Basis-Strecke
des vierten Transistors aufgedrückt. Wenn der Laststrom innerhalb eines bestimmten Arbeitsbereiches
liegt, ist der vierte Transistor abgeschaltet oder im nichtleitenden Zustand. Die bekannte Schaltungsanordnung
arbeitet dann in der Weise, daß der Widerstand der Emitter-Kollektor-Strecke des ersten
Transistors auf Lastspannungsänderungen bzw. -Schwankungen hin derart gesteuert wird, daß Lastspannungsänderungen
minimiert sind.
Wenn bei der gerade betrachteten bekannten Schaltungsanordnung der Laststrom auf eine über dem bestimmten Arbeitsbereich des Laststroms liegende Amplitude ansteigt, dann steigt der Kollektorstrom des erwähnten vierten Transistors an, wodurch sich der Widerstand in der Kollektor-Emitter-Strecke des ersten
Wenn bei der gerade betrachteten bekannten Schaltungsanordnung der Laststrom auf eine über dem bestimmten Arbeitsbereich des Laststroms liegende Amplitude ansteigt, dann steigt der Kollektorstrom des erwähnten vierten Transistors an, wodurch sich der Widerstand in der Kollektor-Emitter-Strecke des ersten
ίο Transistors erhöht Dadurch sinkt die Lastspannung ab.
Wenn die Lastspannung hinreichend vermindert ist, ist der Kollektorstrom des dritten Transistors auf einen
Minimalwert herabgesetzt, bei dem dieser Transistor abgeschaltet ist In diesem Zustand arbeitet die bekannte
Schaltungsanordnung auf Lastspannungsänderungen hin derart, daß diese minimiert sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie bei einer Stromversorgungsschaltung,
von der im Oberbegriff des Anspruchs 1 ausgegangen wird, mit relativ geringem schaltungstechnischen Aufwand
ein sicherer Betrieb sowohl der Stromversorgung als auch der von der Stromversorgung zu speisenden
elektrischen Geräte ermöglicht ist.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.
Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Maßnahmen.
Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß mit insgesamt besonders geringem schaltungstechnischen
Aufwand sowohl ein sicherer Betrieb der Stromversorgung als auch der durch die Stromversorgung zu speisenden
elektrischen Geräte gewährleistet ist.
ZweckmäßigeWeiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
F i g. 1 eine vereinfachte schematische Darstellung einer
Stromversorgungsschaltung einer Fernsehkamera und eines Fernsehmonitors innerhalb eines industriellen
Fernsehsystems bekannter Art und
F i g. 2 eine schematische Darstellung einer Schaltungsanordnung nach der Erfindung.
Das in F i g. 1 gezeigte Fernsehsystem umfaßt eine Fernsehkamera 11, eine Stromversorgung 12 und einen
Fernsehmonitor 13. In der Fernsehkamera 11 wird ein Videosignal mittels einer Bildaufnahmeröhre 14 erzeugt
und einer Signalverarbeitungsschaltung 16 zugeführt Das aufbereitete Signal wird vom Ausgang der Schaltung
16 der Basis eines Transistors 17 zugeführt. Dieser ist als Emitterfolger geschaltet, sein Emitter ist über
einen Kondensator 18 und einen Anpassungswiderstand 19 an ein Koaxialkabel 21 angeschlossen. Ein typischer
Widerstandswert für den Widerstand 19 ist 75 Ohm.
Das Koaxialkabel 21 ist mit der Stromversorgung 12 verbunden und endet an einem Anpassungswiderstand
22. Dieser ist mit seinem zweiten Anschluß über einen Kondensator 23 geerdet, der einen Stromweg niedriger
Impedanz für Videosignale bildet. Dieser Kondensator ist ein Glättungskondensator einer Stromquelle 24, die
an das Wechselstromnetz angeschlossen ist und einen Brückengleichrichter 26 enthäl». Das Videosignal wird
vom Koaxialkabel 21 über einen Transistor 27 geführt, der als Emitterfolger geschaltet ist. Es gelangt über einen
Kondensator 28 und einen Anpassungswiderstand 29 auf ein weiteres Koaxialkabel 31. Das andere Ende
dieses Kabels ist an den Fernsehmonitor 13 angeschlossen. In diesem ist ein Widerstand 32 vorgesehen, der zur
Impedanzanpassung an das Kabel 31 dient. Dieser Widerstand 32 hat gleichfalls einen Wert von 75 Ohm. Die
Spannung an dem Anpassungswiderstand 32 liegt gleichzeitig an Fernsehschaltungen, die insgesamt mit
33 bezeichnet sind. Diese liefern schließlich ein Signal an eine Kathodenstrahlbildröhre 34.
Die Gleichspannung der Stromversorgung 12 wird über den Widerstand 22 und das Koaxialkabel 21 der
Fernsehkamera 11 zugeführt. In der Fernsehkamera 11 wird die Gleichspannung einer Konstantstromschaltung
36 zugeführt. Diese entfernt eventuelle, durch das Videosignal erzeugte Wechselanteile, die vom Kabel 21
her übertragen werden können. Derartige Störspannungen werden durch einen Transistor 37 festgestellt, sein
Ausgangssignal wird einem Transistor 38 zugeführt, um dessen Innenwiderstand zu steuern und die Störspannungen
zu beseitigen. Die von der Konstantstromquelle 36 abgegebene Gleichspannung wird über einen Konstantspannungstransistor
39 geführt und dient als Betriebsspannung für die Signalverarbeitungsschaltung 16
sowie als Kollektorspannung für den Transistor 17. Die Betriebsspannung für den Fernsehmonitor 13 wird nicht
über das Kabel 31 geführt, sondern durch eine eigene Stromversorgung im Fernsehmonitor 13 erzeugt.
Die Anschlüsse für die Kabel 21 und 31 sind nicht dargestellt, jedoch haben sie eine der üblichen Formen
für industrielle Fernsehsysteme und können leicht gewartet werden. Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung
ist es jedoch möglich, die Kabel 21 und 31 gegeneinander zu vertauschen, so daß die Gleichspannung von der
Gleichrichterschaltung 24 dem Widerstand 32 des Fernsehmonitors 13 zugeführt wird. Diese Spannung kann
dann den Widerstand 32 und auch den Widerstand 22 der Stromversorgung 12 zerstören. Ein weiteres Ergebnis
einer Vertauschung der Koaxialkabel 21 und 31 besteht darin, daß auch die Gleichrichterschaltung 24
selbst zerstört werden kann. Die Möglichkeit einer Vertauschung der Kabel 21 und 31 könnte durch Verwendung
unterschiedlicher Anschlußstecker für beide Kabel beseitigt werden, jedoch müßten dann zwei verschiedene
Arten von Steckern bereitgehalten werden, um alle Stecker gegebenenfalls auswechseln zu können.
Diese Schwierigkeiten eines Systems bekannter Art kann die Erfindung vermeiden, denn sie besteht in einer
Schaltungsanordnung, bei der das Vertauschen von Kabeln zu bestimmten Funktionen führt Der Lastwiderstand
für die Gleichrichterschaltung 24 ist für die beiden Fälle des Anschlusses der Fernsehkamera 11 und des
Fernsehmonitors 13 an die Stromversorgung 12 unterschiedlich. Handelt es sich um eine richtige Anschaltung,
so wird die zugeordnete Impedanz ausgewertet, und die vorbestimmte Betriebsspannung kann an sie angeschaltet
werden.
Als ein Beispiel sei angenommen, daß die Spannung der Stromversorgung an dem Kabel 21 17 Volt beträgt
und daß der Verbrauch der Kamera 11 bei 17 Volt χ 190 mA oder bei 3,23 Watt liegt Der äquivalente
Widerstand für Gleichstrom hat dann einen Wert von 90 Ohm. Dieser Wert kommt dem Widerstandswert
von 75 Ohm für den Widerstand 32 nahe, und es ist dann schwierig, den Unterschied zwischen einer Last von
90 Ohm und von 75 Ohm des Widerstandes 32 im Fernsehmonitor 13 festzustellen, wenn die Stromversorgungsspannung
einen Wert von 17 Volt hat
In elektronischen Einrichtungen ist allgemein der Zusammenhang zwischen der Stromversorgungsspannung
oder Betriebsspannung und dem verbrauchten Strom nicht linear. Wenn die Stromversorgungsspannung verringert
wird, wird auch der Stromverbrauch verringert, jedoch in einem höheren Maße. Dies ist gleichbedeutend
damit, daß bei Verringerung der Betriebsspannung der äquivalente Widerstand der Schaltung gegenüber
Gleichstrom erhöht wird. Diese Wirkung gilt für die Fernsehkamera 11. Auch wenn der äquivalente Widerstand
gegenüber Gleichstrom in dem zuvorgenannten Beispiel für eine Betriebsspannung von 17 Volt 90 Ohm
beträgt, steigt der äquivalente Widerstand auf ca. 140 Ohm an, wenn die Betriebsspannung auf 3 Volt verringert
wird. Wenn der äquivalente Gleichstromwiderstand der Fernsehkamera 11 einen Wert von 140 0hm
hat, kann man relativ leicht zwischen diesem Wert und dem Wert von 75 Ohm für den Widerstand 32 unterscheiden.
Gemäß der Erfindung wird die Betriebsspannung zunächst unter den normalen Wert abgesenkt, so daß eine
Schaltung in der Stromversorgung den Unterschied zwischen der möglichen an sie angeschalteten Belastung
feststellen kann. Wenn der Ausgang der Stromversorgung richtig über das Koaxialkabel 21 mit der Fernsehkamera
11 verbunden ist, hat die ausgewertete Impedanz einen relativ hohen Wert. Wenn andererseits das
Kabel 21 mit dem Kabel 31 vertauscht und an den Fernsehmonitor 13 angeschlossen ist, so stellt die Auswerteschaltung
die Impedanz des Widerstandes 32 fest. Es existiert nicht nur ein wesentlicher Unterschied zwischen
der Impedanz von 75 Ohm des Widerstandes 32 und der effektiven Impedanz von ca. 140 Ohm der Fernsehkamera
11, wenn die Betriebsspannung einen niedrigen Wert von ca. 3 Volt hat, sondern dieser niedrige
Spannungswert kann auch sicher an den Widerstand 32 angeschaltet werden, ohne ihn durch überhöhten Strom
zu beschädigen oder zu zerstören.
F i g. 2 zeigt eine Stromversorgung 41, die eine Schaltung zur Auswertung der Impedanz enthält, an die die
Stromversorgung angeschaltet ist. Die Stromversorgung 41 enthält eine Spannungsquelle 24 ähnlich der in
F i g. 1 gezeigten. Die Ausgangsspannung der Stromquelle 24 wird über einen Filterkondensator 42 auf zwei
Anschlüsse 43 und 44 geleitet, die gleichzeitig die Eingänge für eine Spannungsregeleinrichtung 46 bilden.
Die Ausgangsspannung der Spannungsregeleinrichtung 46 erscheint zwischen dem gemeinsamen Anschluß 44
und der sogenannten heißen Klemme 47. Diese Spannung wird an einen Spannungsteiler mit zwei Widerständen
48 und 49 gelegt der Teilungspunkt dieses Spannungsteilers ist mit der Basis eines Transistors 51
verbunden. Eine Zenerdiode 52 ist zwischen dem Emitter des Transistors 51 und den gemeinsamen geerdeten
Anschluß 44 geschaltet Diese Zenerdiode 52 liefert eine Bezugsspannung, die durch den Transistor 51 mit der
Spannung an dem Teilungspunkt zwischen den Widerständen 48 und 49 verglichen wird. Der Kollektor des
Transistors 51 ist mit der Basis eines in Reihe geschalteten Regeltransistors 53 verbunden, so daß dessen Impedanz
gesteuert wird und damit die Spannung zwischen den Anschlüssen 47 und 44 einen konstanten Wert erhält,
der eine Funktion der Bezugsspannung an der Zenerdiode 52 ist
Ein Widerstand 55 ist in Reihe zwischen dem Ausgangsanschluß 47 der Spannungsregeleinrichtung 46
und eine zweite sogenannte heiße Klemme 56 der Stromversorgung geschaltet Diese Ausgangsklemme
ist mit dem Innenleiter des Koaxialkabels 21 verbunden. Der Außenleiter des Koaxialkabels ist an einen Anschluß
57 angeschaltet der direkt mit dem geerdeten Anschluß 44 verbunden ist Der Widerstand 55 dient als
Anpassungswiderstand für das Koaxialkabel 21 und hat daher einen typischen Wert von 75 Ohm. Zwei Diffe-
renzverstärker 58 und 59 sind zwischen die Anschlüsse
47 und 44 geschaltet und werden durch die Ausgangsspannung der Spannungsregeleinrichtung 46 betrieben.
Der Differenzverstärker 58 enthält zwei Transistoren
61 und 62. Die Basis des Transistors 61 ist mit der Ausgangsklemme
56 verbunden, so daß dieser Transistor 61 durch die Ausgangsspannung an den Anschlüssen 56
und 57 gesteuert wird. Die Basis des Transistors 62 ist mit dem Verbindungspunkt zwischen zwei Widerständen
63 und 64 verbunden, die einen weiteren Spannungsteiler zwischen den Anschlüssen 47 und 44 bilden.
Auf diese Weise arbeitet der erste Differenzverstärker 58 entsprechend einem Vergleich der Ausgangsspannung
der Spannungsregeleinrichtung 46 mit der Ausgangsspannung der Stromversorgung selbst.
Der Differenzverstärker 59 enthält zwei Transistoren
66 und 67, die einen gegenüber den Transistoren 61 und
62 entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp haben. Die Basis des Transistors 66 ist mit dem Kollektor des Transistors
61, die Basis des Transistors 67 mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt zwischen zwei Widerständen 68
und 69 verbunden, die einen dritten Spannungsteiler zwischen den Anschlüssen 47 und 44 bilden. Der Differenzverstärker
59 vergleicht die Ausgangsspannung am Kollektor des Transistors 61 mit der Spannung am gemeinsamen
Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 68 und 69.
Der Verstärker 27 in F i g. 1 ist in F i g. 2 gleichfalls dargestellt und an den Innenleiter des Koaxialkabels 21
angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 27 ist über einen Kondensator 28 und einen Anpassungswiderstand
29 an einen Anschluß 71 angeschaltet. Dieser ist mit dem Innenleiter des Koaxialkabels 31 verbunden, dessen Außenleiter
mil einem Erdanschluß 72 verbunden ist. Die Stromversorgung 41 hat einen Ein-Aus-Schalter 73. Ein
Widerstand 74 ist zwischen dem Anschluß 43 und die Basis eines Transistors 76 geschaltet; die Emitter-Kollektor-Strecke
dieses Transistors ist zwischen dem gemeinsamen Anschluß 44 und eine Diode 77 geschaltet,
die mit dem Emitter des Transistors 51 verbunden ist Der Transistor 76 und die Diode 77 bilden eine Reihenschaltung
parallel zur Zenerdiode 52.
Wenn die Stromversorgung 41 (F i g. 2) durch Schließen des Schalters 73 in Betrieb gesetzt wird, wird der
Transistor 76 über den Widerstand 74 leitend gesteuert. In diesem Zustand bilden der Transistor 76 und die Diode
77 eine Quelle relativ niedriger Bezugsspannung, die ein Betreiben der Zenerdiode 52 in normalem Betrieb
verhindert. Die niedrige Bezugsspannung an der Diode 77 und dem Transistor 76 wird durch den Transistor
51 mit der Spannung an dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 48 und 49 verglichen und
bewirkt, daß der Transistor 53 einen relativ hohen Widerstand annimmt, so daß die Spannung zwischen den
Anschlüssen 47 und 44 einen niedrigen Wert von ca. 4 Volt hat Wenn das Koaxialkabel 21 mit der in F i g. 1
gezeigten Fernsehkamera 11 richtig verbunden ist, so wird die Spannung von 4 Volt an den Anschlüssen 47
und 44 an eine Reihenschaltung angelegt, die den Widerstand 55 und die Gleichstromschaltungen der Kamera
11 enthält Da diese Gleichstromschaltungen einen äquivalenten Gleichstromwiderstand von ca. 140 Ohm
in diesem Betriebszustand haben, hat die Spannung Vs
zwischen den Anschlüssen 56 und 57 einen Wert von ca.
2,6 Volt
Wenn andererseits die Koaxialkabel 21 und 31 miteinander
vertauscht werden, so daß das Kabel 21 mit dem Fersehmonitor 13 verbunden ist so hat der Widerstand
an den Anschlüssen 56 und 57 einen Wert von 75 Ohm, dies ist der Wert des Widerstandes 32.
Da der Widerstand 55 gleichfalls einen Wert von 75 Ohm hat, werden die 4 Volt zwischen den Anschlüssen
47 und 44 geteilt, so daß die Spannung V5 ca. 2 Volt
beträgt. Dieser Wert ist wesentlich geringer als die Spannung von 2,6 Volt für den Fall des richtigen Anschlusses
des Koaxialkabels 21 an die Fernsehkamera 11.
Wenn der Schalter 73 ohne eine Beschallung des Kabels 21 geschlossen wird, so fließt kein Strom durch den
Widerstand 55, und die Spannung Vs an den Anschlüssen
56 und 57 hat den vollen Wert von 4 Volt, der mit dem Spannungswert zwischen den Anschlüssen 47 und
44 übereinstimmt und wesentlich höher liegt als die richtige Spannung von 2,6 Volt.
Das Verhältnis der Widerstände 63 und 64 zueinander ist derart, daß bei richtigem Anschluß des Koaxialkabels
21 an die Fernsehkamera 11 die Spannung V5 mit einem
Wert von ca. 2,6 Volt größer als die Spannung Vt an dem
Widerstand 64 ist. Dadurch wird der Transistor 61 leitend, der Transistor 62 gesperrt. Das Verhältnis der Widerstände
68 und 69 ist derart, daß bei leitendem Transistor 61 die Spannung V0 an seinem Kollektor niedriger
als die Spannung V7 an dem Widerstand 69 ist. Dadurch
wird der Transistor 66 leitend und der Transistor 67 gesperrt
Die Basis eines Transistors 78 ist mit dem Kollektor des Transistors 66 verbunden; die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 78 ist mit der Emitter-Basis-Strecke des Transistors 76 verbunden. Wenn die Spannung
am Kollektor des Transistors 66 erhöht wird, wird der Transistor 78 leitend und verringert die Spannung
an der Basis des Transistors 76 bis zu einem Punkt, daß dieser gesperrt wird. Die zuvor leitende Schaltung mit
der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 76 und der Diode 77 wird nun gesperrt, und die Spannung an
der Zenerdiode 52 kann frei auf den der Leitung entsprechenden Wert ansteigen, auf dem sie stabilisiert
wird. Der Vergleichstransistor 51 verringert so den Widerstand des Transistors 53, so daß die Spannung zwischen
den Anschlüssen 47 und 44 wesentlich ansteigt und einen normalen Wert erreicht. Durch den Spannungsabfall
an dem Widerstand 55 bei Normalbetrieb beträgt die Spannung an dem Anschluß 47 ca. 32 Volt,
wodurch sich eine Spannung am Anschluß 56 von ca. 17 Volt positiv gegenüber dem Erdanschluß 57 ergibt
Eine Zenerdiode 79 ist zwischen dem Anschluß 47 und dem Kollektor des Transistors 66 geschaltet, sie
wird bei Ansteigen der Spannung an dem Anschluß 47 auf einen Wert von 32 Volt leitend und hält die Spannung
an der Basis des Transistors 78 auf dessen Leitfähigkeitswert
Die über das Kabel 21 von der Fernsehkamera 11 gelieferten Videosignale werden an den Anpassungswiderstand
55 gelegt Der Ausgangswiderstand der Spannungsregeleinrichtung 46 ist ziemlich niedrig, gemessen
an dem Anschluß 47, so daß der an dem Anschluß 47 liegende Anschluß des Widerstandes 55 wechselstrommäßig
geerdet ist Die Videosignale werden dann dem Verstärker 27 zugeführt und über den Kondensator 28
und den Widerstand 29 auf das Kabel 31 geleitet welches zum Fernsehmonitor 13 führt
Wenn das Kabel 21 mit dem Fernsehmonitor 13 verbunden ist und die Stromversorgung 41 eingeschaltet
wird, so ist der Widerstand 32 direkt an die Ausgangsanschlüsse 56 und 57 der Stromversorgung angeschaltet
Wie bereits beschrieben, hat dann die Spannung V5 ei-
nen Wert von ca. 2 Volt, der geringer als die Spannung V6 an der Basis des Transistors 62 ist. Dadurch ist der
Transistor 61 gesperrt und der Transistor 62 leitend. Die Kollektorspannung Vc am Transistor 61 wird dann ungefähr
gleich der Spannung an dem Anschluß 47, so daß der Transistor 66 gesperrt wird und die Spannung an
seiner Emitter-Kollektor-Strecke abfällt. Dadurch wird die Spannung an der Basis des Transistors 78 zu gering,
um diesen leitend zu halten. Der Transistor 76 kann dann wieder leitend werden, so daß der Stromkreis mit
der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 76 und der Diode 77 die Bezugsspannung am Emitter des Transistors
51 auf einen niedrigen Wert hält und damit die Ausgangsspannung an der Spannungsregeleinrichtung
46, gemessen an dem Anschluß 47, auf den niedrigen Wert von ca. 4 Volt gehalten wird. Dieser Wert reicht
zur Leitendsteuerung der Zenerdiode 79 nicht aus, und die Spannung V5 am Ausgang 56 bleibt auf dem Wert
von 2 Volt. Ein geringer Strom von ca. 27 mA fließt durch den Widerstand 32. Die im Widerstand 32 unter
diesen Umständen verbrauchte Leistung beträgt ca. 52 mW. Auch ein für kleine Leistungen dimensionierter
Widerstand kann diese Leistung vertragen. Ferner ist die durch den Widerstand 55 verbrauchte Leistung
gleichfalls so gering, daß er nicht beschädigt wird. Ferner kann die Spannungsregeleinrichtung 46 nicht beschädigt
werden.
Wie bereits ausgeführt, beträgt die Spannung V5 ca.
4 Volt, wenn die Ausgangsklemmen 56 und 57 nicht an ein Koaxialkabel angeschaltet sind. Diese Spannung ist
höher als die Spannung V6 am Widerstand 64. Jedoch ist
sie so hoch, daß ein starker Basisstrom durch den Transistor 61 sowie durch dessen Emitter fließt. Dieser Basisstrom
erhöht die Spannung am Emitter durch einen erhöhten Spannungsabfall an dem Emitterwiderstand.
Der Spannungsabfall zwischen dem Emitter und dem Kollektor des Transistors 61 ist dabei ziemlich niedrig,
so daß die Kollektorspannung Vc gleichfalls auf einen
Punkt erhöht wird, an dem sie höher als die Spannung V7 am Widerstand 69 ist Dies ist derselbe Zustand wie
bei Anschaltung des Koaxialkabels 21 fehlerhaft an den Fernsehmonitor 13. In diesem Falle betrug die Spannung
V5 ca. 2 Volt, dieser Wert lag unter der richtigen
Spannung von 2,6 Volt. Unter den hier beschriebenen Bedingungen beträgt die Spannung V5 ca 4 Volt, dieser
Wert liegt höher als die richtige Spannung. Die Differenzverstärker
58 und 59 liefern so dasselbe Eigebnis,
wenn die Spannung V5 von dem richtigen Wert in positiver
oder negativer Richtung abweicht.
Wenn die Anschlüsse 56 und 57 nun über das Koaxialkabel 21 mit der Fernsehkamera 11 verbunden werden,
so verursacht die durch die Kamera gebildete Last eine Spannung an den Anschlüssen 56 und 57, die auf den
richtigen Wert von 2,6 Volt abfällt, so daß über die mit den Differenzverstärkern 58 und 59 gebildeten Vergleicherschaltungen
der Transistor 76 gesperrt wird und die Ausgangsspannung der Spannungsregeleinrichtung 46,
gemessen zwischen den Klemmen 47 uind 44, auf ca. 32 Volt ansteigt. Wie bereits ausgeführt, wird dadurch
eine Spannung von ca. 17 Volt an den Ausgängen 56 und
57 der Stromversorgung erzeugt
Wenn das Koaxialkabel 21 plötzlich von den Anschlüssen 56 und 57 abgetrennt wird und die Spannung
V5 auf dem richtigen Wert von 17 Volt liegt, so steigt
diese Spannung auf ca. 32 Volt an, da kein Spannungsabfall
am Widerstand 55 herrscht Eine Zenerdiode 81 wird leitend, wenn die Spannung V5 wesentlich über
17 Volt ansteigt Wenn die Zenerdiode 81 leitend wird,
so steuert sie einen weiteren Transistor 82 derart, daß dieser gleichfalls leitend wird. Die Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors 82 ist an die Basis-Emitter-Strecke des Transistors 78 angeschaltet, so daß dieser
gesperrt wird, wenn der Transistor 82 leitend wird. Dadurch kann der Transistor 76 leitend werden, wodurch
die Bezugsspannung am Emitter des Transistors 51 verringert und die Spannung zwischen den Anschlüssen 47
und 44 auf den Wert von ca. 4 Volt abfallen wird.
Eine Stromversorgungsschaltung nach der Erfindung ermöglicht also, daß die Spannung V5 zwischen den Anschlüssen
56 und 57 den Wert von ca. 17 Volt nur dann erreicht, wenn diese Anschlüsse richtig mit einer Schaltung
verbunden sind, die die für die Stromversorgung vorgeschriebene Last bildet. Wenn die Last an den Anschlüssen
56 und 57 zu groß ist, was dem Anschluß des Koaxialkabels 21 an den Fernsehmonitor 13 entspricht,
oder wenn keine Last an den Anschlüssen 56 und 57 liegt, so verringert die Schaltungsanordnung automatisch
die Spannung an den Anschlüssen 56 und 57 auf einen sicheren, niedrigen Wert.
Es sei darauf hingewiesen, daß die vorstehend beschriebenen Spannungswerte lediglich Beispiele darstellen.
Ferner kann eine Stromversorgungsschaltung nach der Erfindung auch mit anderen Geräten anstelle
von Fernseheinrichtungen verwendet werden. Stromversorgungen werden für viele unterschiedliche Einsatzzwecke
selbständig vertrieben, deshalb kann der durch die Erfindung erzielbare Sicherheitsfaktor in jedem
Falle verwirklicht werden, wenn eine Stromversorgung an eine für sie nicht bestimmte Last angeschlossen
wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (5)
1. Stromversorgungsschaltung für die Speisung eines elektrischen Gerätes (11,13) mit einer geregelten
Gleichspannung,
mit einer Gleichspannungsquelle (24),
mit Ausgangsanschlüssen (56, 57), zwischen denen ein elektrisches Gerät (11, 13) unter Bildung einer Schaltungslast anschließbar ist,
mit einem von der Gleichspannungsqueile (24) her gespeisten Spannungsregler (46), der einen Spannungsteiler-Ausgangskreis (63, 64) und eine den betreffenden Spannungsteiler-Ausgangskreis (63, 64) mit den Ausgangsanschlüssen (56,57) derart verbindende Impedanz (55) aufweist, daß die betreffende Impedanz mit der Last in Reihe liegt, und
mit einer zu dem Spannungsregler (-t-6) gehörenden einstellbaren Impedanzeinrichtung (53), die durch einen ersten Komparator (51) derart steuerbar ist, daß eine Ausgangsspannung des betreffenden Spannungsreglers (46) in bezug auf eine von einem Bezugsspannungsgenerator (52, 76, 77) abgegebene Bezugsspannung festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet,
mit Ausgangsanschlüssen (56, 57), zwischen denen ein elektrisches Gerät (11, 13) unter Bildung einer Schaltungslast anschließbar ist,
mit einem von der Gleichspannungsqueile (24) her gespeisten Spannungsregler (46), der einen Spannungsteiler-Ausgangskreis (63, 64) und eine den betreffenden Spannungsteiler-Ausgangskreis (63, 64) mit den Ausgangsanschlüssen (56,57) derart verbindende Impedanz (55) aufweist, daß die betreffende Impedanz mit der Last in Reihe liegt, und
mit einer zu dem Spannungsregler (-t-6) gehörenden einstellbaren Impedanzeinrichtung (53), die durch einen ersten Komparator (51) derart steuerbar ist, daß eine Ausgangsspannung des betreffenden Spannungsreglers (46) in bezug auf eine von einem Bezugsspannungsgenerator (52, 76, 77) abgegebene Bezugsspannung festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet,
daß ein zweiter Komparator (58) vorgesehen ist, der die Spannung (V5) an den Ausgangsanschlüssen (56,
57) mit einer von dem Spannungsteiler-Ausgangskreis (63, 64) des Spannungsreglers (46) erhaltenen
Spannung (V6) unter Abgabe eines dem Verhältnis der miteinander verglichenen Spannungen (Vs, V^)
entsprechenden Signals vergleicht, und
daß ein dritter Komparator (59) vorgesehen ist, der den zweiten Komparator (581 mit dem Bezugsspannungsgenerator (52,76,77) verbindet und der auf die Inbetriebsetzung der Gleichspannungsquelle (24) hin sowie so lange, wie das Signal von dem zweiten Komparator (58) von einem bestimmten Wert abweicht, die Abgabe der Ausgangsspannung mit einem relativ niedrigen Wert (4 V) von dem Spannungsregler (46) bewirkt und in dem Fall, daß das Signal von dem zweiten Komparator (58) bei dem betreffenden bestimmten Wert ist, die Abgabe der Ausgangsspannung von dem Spannungsregler (46) mit einem relativ hohen Werf (32 V) bewirkt.
daß ein dritter Komparator (59) vorgesehen ist, der den zweiten Komparator (581 mit dem Bezugsspannungsgenerator (52,76,77) verbindet und der auf die Inbetriebsetzung der Gleichspannungsquelle (24) hin sowie so lange, wie das Signal von dem zweiten Komparator (58) von einem bestimmten Wert abweicht, die Abgabe der Ausgangsspannung mit einem relativ niedrigen Wert (4 V) von dem Spannungsregler (46) bewirkt und in dem Fall, daß das Signal von dem zweiten Komparator (58) bei dem betreffenden bestimmten Wert ist, die Abgabe der Ausgangsspannung von dem Spannungsregler (46) mit einem relativ hohen Werf (32 V) bewirkt.
2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugsspannungsgenerator
eine Diode (52) aufweist, die normalerweise so betrieben ist, daß die Bezugsspannung mit einem
relativ hohen Wert auftritt, daß der Diode (52) Halbleiterelemente (76,77) parallelgeschaltet sind,
daß ein Steuerelement (78) für die Halbleiterelemente (76,77) über den dritten Komparator (59) mit dem zweiten Komparator (56) zur Steuerung durch diesen verbunden ist,
daß ein Steuerelement (78) für die Halbleiterelemente (76,77) über den dritten Komparator (59) mit dem zweiten Komparator (56) zur Steuerung durch diesen verbunden ist,
daß die Halbleiterelemente (76, 77) auf die Inbetriebsetzung der Gleichspannungsquelle (24) hin in
den leitenden Zustand gelangen und die Spannung ar. der genannten Diode (52) so lange vermindern,
bis das Signal von dem zweiten Komparator (58) her von dem genannten bestimmten Wert abweicht, und
daß das Steuerelement (78) bei dem genannten bestimmten Wert des Signals von dem zweiten Komparator
(58) her derart betätigt ist, daß die Halbleiterelemente (76, 77) in den nichtleitenden Zustand
gelangen und dadurch einen normalen Betrieb der Diode (52) für die Erzeugung der einen relativ hohen
Wert aufweisenden Bezugsspannung ermöglichen.
3. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der zweite Komparator
(58) einen ersten Differenzverstärker (61,62) aufweist, der eingangsseitig an der Impedanz (55) zur
Messung der an dieser abfallenden Spannung angeschlossen ist und der das dem Verhältnis der miteinander
verglichenen Spannungen (Vs, Vt) entsprechende Signal erzeugt,
daß der dritte Komparator (59) einen zweiten Differenzverstärker (66, 67) aufweist, der mit einem Eingang
an dem Spannungsteiler-Ausgangskreis (47, 44) des Spannungsreglers (46) und mit einem zweiten
Eingang an dem ersten Differenzverstärker (61, 62) angeschlossen ist und der auf die Ausgangsspannung
des genannten Spannungsreglers (46) anspricht, und
daß der zweite Differenzverstärker (66, 67) mit einem Ausgangskreis (Kollektor des Transistors 66)
an dem Steuerelement (78) zu dessen Steuerung angeschlossen ist
4. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgangskreis
(47, 44) des Spannungsreglers (46) und dem Steuerelement (78) eine Verbindung (79) vorgesehen
ist, durch die die Halbleiterelemente (76,77) in dem Fall im nichtleitenden Zustand gehalten werden,
daß die Ausgangsspannung des Spannungsreglers (4fe) der Bezugsspannung hohen Wertes entspricht,
nachdem der zweite Differenzverstärker (66, 67) das Steuerelement (78) veranlaßt hat, die Halbleiterelemente
(77,76) in den nichtleitenden Zustand zu überführen.
5. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß eine Halbleiterschaltung
(81, 82) mit dem Steuerelement (78) für die Halbleiterelemente (76, 77) verbunden ist und daß
die Ausgangsanschlüsse (56, 57) mit der Halbleiterschaltung (81,82) verbunden sind, welche in dem Fall
in den leitenden Zustand gelangt, daß die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen (56, 57) einen
zulässigen Wert überschreitet wobei die der Diode (52) parallelgeschalteten Halbleiterelemente (76,77)
in den leitenden Zustand gelangen und die Ausgangsspannung niedrigen Wertes von dem Spannungsregler
(46) bereitstellen, wenn die Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen den zulässigen
Wert überschreitet.
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