DE2416740C2 - Steuerschaltung zur Steuerung eines Schaltreglers - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Steuerschaltung zur Steuerung eines Schaltreglers, der eine ungeregelte Eingangsgleichspannung in eine konstante Ausgangsgleichspannung umwandelt und der wenigstens zwei Schaltelemente aufweist, über die die Eingangsgleichspannung an die Primärseite wenigstens eines Transformators anschaltbar ist, von dessen Sekundärseite über eine Gleichrichterschaltung die Ausgangsgleichspannung abnehmbar ist, mit einer für die Überwachung der Ausgangsgleichspannung vorhandenen Überwachungseinrichtung, die ein der jeweiligen Ausgangsgleichspannungsamplitude entsprechendes Steuersignal an einen Frequenzgenerator zur Festlegung der Folgefrequenz von von diesem abzugebenden Steuerimpulsen liefert, mit einem vom Frequenzgenerator gesteuerten Triggergenerator, der Triggerimpulse zur Steuerung der Schaltelemente liefert, und mit einer Sperrsteuerschaltung, die während des Leitendseins der Schaltelemente die Abgabe von Triggerimpulsen sperrt.

Eine Steuerschaltung der vorstehend bezeichneten Art ist bereits bekannt (US-PS 36 97 C53). Es hat sich gezeigt, daß diese bekannte Steuerschaltung trotz ihres relativ hohen Schaltungsaufwands Schwierigkeiten im Betrieb mit sich bringen kann. Diese Schwierigkeiten können sich dann ergeben, wenn gleichzeitig mehr als eines der vorgesehenen Schaltelemente in den stromführenden Zustand gesteuert ist. Ein solcher Zustand kann sich bei der bekannten Steuerschaltung dadurch ergeben, daß dem jeweils vorgesehenen Triggergenerator zwei Steuerimpulse innerhalb einer Zeitspanne zugeführt werden, innerhalb der lediglich eines der vorgesehenen Schaltelemente im leitenden Zustand zu sein hat.

Es sind ferner Steuerschaltungen zur Steuerung von Schaltreglern bekannt (US-PS 35 18 526, US-PS 35 26 823, US-PS 35 73 597), die zwar einen relativ einfachen Schaltungsaufbau haben, dennoch aber die vorstehend aufgezeigten Schwierigkeiten nicht zu überwinden vermögen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen, wie eine Steuerschaltung der eingangs genannten Art auf relativ einfache Weise aufzubauen ist, um sicherzustellen, daß jeweils nur eines der vorgesehenen Schaltelemente im leitenden Zustand ist.

Gelöst wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Steuerschaltung der eingangs genannten \ Art erfindungsgemäß dadurch, daß der Frequenzgenerator über eine steuerbare Stromquelle an der Überwachungseinrichtung angeschlossen ist durch deren ί Steuersignal die Höhe des von d^-r Stromquelle gelieferten Stromes zur Aufladung eines mit dieser Stromquelle verbundenen Kondensators steuerbar ist daß die an dem Kondensator liegende Spannung mittels einer Schmitt-Triggerschaltung des Frequenzgenera- m tors bei einen vorgegebenen Schwellwert überschreitender Kondensatorspannung einen Ausgangsimpuls über ein erstes ODER-Glied an einen Entladekreis für den Kondensator und zur Abgabe eines Steuerimpulses an den Triggergenerator abgibt und daß die am is Triggergenerator angeschlossene Sperrsteuerschaltung über das erste ODER-Glied auf den Entladekreis des Kondensators derart einwirkt, daß nach der Abgabe eines Steuerimpulses an den Triggergeneritor eine erneute Entladung des Kondensators zumindest während einer schaltungsbedingt festgelegten Sicherheitszeitspanne verhindert ist.

Die Erfindung bringt den Vorteil mit sich, daß auf relativ einfache Weise sichergestellt ist, daß zumindest während der Dauer der festgelegten Sicherheitszeitspanne nur eines der vorgesehenen Schaltelemente im leitenden Zustand ist, da nämlich während dieser Sicherheitszeitspanne kein weiterer Steuerimpuls von dem Frequenzgenerator an den Triggergenerator abgegeben werden kann. Auf diese Weise ist also eine jo kurzschlußmäßige Belastung eines die Eingangsgleichspannung für den Schaltregler liefernden Spannungsversorgungsgeräts vermieden.

Zweckmäßige Weiterbildungen des Gegenstands der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung nachstehend beispielsweise näher erläutert.

F i g. 1 zeigt einen Schaltplan eines Zweifach-Schaltreglers und seiner zugehörigen, die Erfindung umfassenden Steuerschaltungen.

F i g. 2 zeigt einen Schaltplan einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 3 zeigt eine Magnetisierungskurve, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der in Fig. 1 dargestellten Schaltung heranziehbar ist.

F i g. 4, 5a und 5b zeigen Impuls- bzw. Signalfolgen, die zur Erläuterung der Arbeitsweise der vorliegenden Erfindung heranziehbar sind.

Im folgenden sei insbesondere auf die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform eingegangen. In F i g. 1 ist so ein Stromversorgungssystem bzw. Netzteilsystem gezeigt welches so ausgelegt ist, daß es eine konstante Ausgangsgleichspannung für einen weiten Bereich von Ausgangsstromwerten liefert und den an eine Last, der an dem System angeschlossen sein kann, abgegebenen Strom überwacht. Wie in F i g. 1 angedeutet, umfaßt das System einen Zweifach-Schaltregler 10, eine Schaltregler-Steuerschaltung 11 zur Lieferung von Triggersignalen für den Schaltregler 10 und eine Überwachungsschaltung 12 zur Überwachung des von dem Stromversorgungsgerät abgegebenen Stromes und der abgegebenen Spannung. Die Schaltregler-Steuerschaltung 11 enthält einen Zähler und einen Triggergenerator 14, einen Frequenzgenerator 15, eine Sperrsteuerschaltung 16 und einen Fehlerverstärker 17 als Überwachungseinrichtung. Der Fehlerverstärker 17 stellt jede Spannungsänderung an den Ausgar.gsanschlüssen des Zweifach-Schaltreglers 10 fest und liefert einen Strom, dessen Wert durch die Änderung in der Ausgangsspannung bestimmt ist Der von dem Fehlerverstärker 17 abgegebene Strom veranlaßt den Frequenzgenerator 15 Impulse mit einer Frequenz zu erzeugen, die durch den Wert des von dem Fehlerverstärker 17 abgegebenen Stromes bestimmt ist Die von dem Frequenzgenerator 15 gelieferten Impulse veranlassen den Triggergenerator 14, Triggersignale für den Zweifach-Schaltregler 10 zu liefern. Die Sperrsteuerschaltung 16 ermittelt den Zeitpunkt zu dem der Ausgangsstrom von einem der Bereiche des Zweifach-Schaltreglers 10 an die Ausgangsfilterkondensatoren abgegeben wird; die Erholungs-Abschaltschaltung 16 hindert den Frequenzgenerator 15 daran, Impulse während der Zeit abzugeben, während der dieser Strom geliefert wird.

Ein Oberstromdetektor 20, ein Überspannungsdetektor 21 und ein Unterspannungsdetektor 22 stellen jegliche abnormalen Strom- oder Spannungswerte an den Ausgangsanschlüssen des Zweifach-Schaltreglers 10 fest und liefern Signale an eine Fehler-Abschaltschaltung 19. Wenn die Fehler-Abschaltschaltung 19 ein Signal von irgendeinem der Detektoren 20, 21 und 22 aufnimmt, gibt sie ein Signal an den Frequenzgenerator 15 ab, welches Signal den Frequenzgenerator 15 stillsetzt und verhindert, daß irgendwelche Impulse zur Triggerung des Zweifach-Schaltreglers 10 abgegeben werden.

Wie in F i g. 1 angedeutet enthält der Zweifach-Schaltregler 10 zwei Schaltregler, deren jeder zwei Transformatoren enthält Der erste der beiden Schaltregler enthält die beiden Transformatoren 24 und 25, die jeweils eine Primärwicklung 28, 29 und eine Sekundärwicklung aufweisen. Die beiden Primärwicklungen 28 und 29 sind in Reihe geschaltet und an einem eine hohe nicht stabilisierte Gleichspannung abgebenden Gleichspannungsnetzgerät angeschlossen, welches mit dessen Eingangsanschlüssen 49 und 50 verbunden ist. Zwei gesteuerte Siliciumgleichrichter 38 und 39 steuern den Strom, der von dem die nicht stabilisierte Gleichspannung abgebenden Netzgerät an die Primärwicklungen 28 und 29 der Transformatoren 24 und 25 abgegeben wird. Die Anode des ersten gesteuerten Siliciumgleichrichters 38 ist dabei mit dem Plus-Eingangsanschluß 49 des die nicht geregelte Gleichspannung abgebenden Netzgerätes verbunden, und die Kathode des ersten gesteuerten Siliciumgleichrichters

38 ist mit dem oberen Ende der ersten Primärwicklung 28 verbunden. Die Torelektrode des gesteuerten Siliciumgleichrichters 38 ist mit einer Leitung des Triggergenerators 14 verbunden, der Triggersignale für die Überführung des ersten gesteuerten Siliciumgleichrichters 38 in den leitenden Zustand bereitstellt. Die Anode des zweiten gesteuerten Siliciumgleichrichters

39 ist mit dem unteren Ende der zweiten Primärwicklung 29 verbunden, und die Kathode des zweiten gesteuerten Siliciumgleichrichters 39 ist mit dem Minus-Eingangsanschluß 50 des die nicht stabilisierte bzw. geregelte Gleichspannung abgebenden Netzgerätes verbunden. Eine zweite Leitung von dem Triggergenerator 14 ist mit der Torelektrode des zweiten gesteuerten Siliciumgleichrichters 39 verbunden, um Triggersignale abzugeben, durch die der zweite gesteuerte Siliciumgleichrichter 39 in den leitenden Zustand überführt wird. Die andere Hälfte des Zweifach-Schaltreglers 10 enthält Transformatoren 26 und 27 und gesteuerte Siliciumgleichrichter 40 und 41.

Der in den Transformatoren 24 bis 27 jeweils verwendete Magnetkern besitzt eine Magnetisierungs-

kennlinie, wie sie durch die in F i g. 3 dargestellte Magnetisierungskurve veranschaulicht ist. Die magnetische Feldstärke H ist gleich dem Produkt der Windungsanzahl einer Wicklung auf dem Transformatorkern und der Amperezahl des Stromes je Leiterwindung, dividiert durch die Länge des Kernes. Da die physikalische Länge eines bestimmten Transformatorkernes konstant ist, wird die magnetische Feldstärke des Transformators häufig ausgedrückt durch die Amperezahl multipliziert mit der Windungszahl oder durch die »Amperewindungszahl«. Die magnetische Induktion B ist eine Anzahl von Flußlinien pro cm² des Transformatorkernes; sie ist durch den Wert der magnetischen Feldstärke und durch die Art des in dem Kern verwendeten Materials bestimmt. Eine Erläuterung der Magnetisierungskennlinien findet sich in dem Buch »Magnetic Circuits and Transformers« von E. E. Staff, M. LT, 1943, veröffentlicht von John Wiley & Sons, New York, N. Y.

Im folgenden sei die Arbeitsweise einer Hälfte des Zweifach-Schaltreglers 10 gemäß Fi g. 1 in Verbindung mit der in F i g. 3 dargestellten Magnetisierungskennlinie und den in Fig.4 dargestellten Impuls- und Signalfolgen erläutert. Es dürfte einzusehen sein, daß die andere Hälfte des Zweifach-Schaltreglers 10 in entsprechender Weise arbeitet. Es dürfte ferner einzusehen sein, daß zusätzliche Bereiche des Zweifach-Schaltreglers mit der in F i g. 1 dargestellten Schaltung verbunden sein können.

Zwei Kondensatoren 44 und 45 liefern eine bestimmte elektrische Energiemenge für die beiden Transformatoren 24 und 25, und zwar jeweils dann, wenn einer der beiden gesteuerten Siliciumgleichrichter 38 und 39 in den leitenden Zustand übergeführt wird. Jedesmal, wenn einer der beiden gesteuerten Siliciumgleichrichter 38 und 39 in den nicht leitenden Zustand übergeführt wird, wird dieselbe bestimmte Energiemenge von einem der beiden Transformatoren 24 und 25 über Dioden 52 und 53 an einen Filterkondensator 57 abgegeben. Vor dem in F i g. 4 angegebenen Zeitpunkt 11 wird der erste Kondensator 44 auf die in F i g. 1 angedeutete Polarität geladen. Zum Zeitpunkt 11 überführt ein von dem Triggergenerator 14 abgegebener Impuls den ersten gesteuerten Siliciumgleichrichter 38 in den leitenden Zustand, so daß die Spannung an dem ersten Kondensator 44 an die erste Primärwicklung 28 des ersten Transformators 24 abgegeben wird. Dies ruft einen Stromfluß von der oberen Belegung des ersten Kondensators 44 über die Anoden-Kathoden-Strecke des ersten gesteuerten Siliciumgleichrichters 38 und die erste Primärwicklung 28 zu der unteren Belegung des ersten Kondensators 44 hervor.

Der die erste Primärwicklung 28 durchfließende Strom /1 ruft eine Flußänderung in dem Transformatorkern hervor und bewirkt, daß der Arbeitspunkt sich vom Punkt A zum Punkt C der Magnetisierungskurve gemäß F i g. 3 verschiebt Diese Flußänderung ruft eine Spannung in der ersfen Primärwicklung 28 hervor, welche die Anstiegsgeschwindigkeit des den ersten gesteuerten Siliciumgleichrichter 38 durchfließenden Stromes begrenzt Auf diese Weise ist eine mögliche Beschädigung des ersten gesteuerten Siliciumgleichrichters 38 vermieden. Eine dem oberen Ende der ersten Primärwicklung 28 zugeführte positive Spannung bewirkt daß der Arbeitspunkt sich vom Punkt C zum Punkt D verschiebt Der Abstand zwischen dem Punkt C und dem Punkt D ist proportional dem Produkt der an die erste Primärwicklung 28 angelegten Spannung und der Zeitspanne, während der diese Spannung abgegeben wird.

Die an die erste Primärwicklung 28 abgegebene Spannung wird magnetisch durch den Trarisformatorkern auf die eine Sekundärwicklung 33 gekoppelt. Zwischen dem Zeitpunkt 11 und dem Zeitpunkt 12 führt die Sekundärwicklung 33 an dem unteren Wicklungsende eine Spannung positiver Polarität und an dem oberen Wicklungsende eine Spannung negativer Polarität. Zu diesem Zeitpunkt bewirkt die an der Sekundärwicklung 33 auftretende Spannung, daß die Diode 52 in Sperr-Richtung vorgespannt ist, so daß kein Strom durch die Diode 52 oder durch die Sekundärwicklung 33 fließt. Der erste Kondensator 44 liefert den Strom /1, bis er zum Zeitpunkt 12 entladen ist, wie dies der mit /1 bezeichnete Signalverlauf in F i g. 4 erkennen läßt. Der unter der Kurve des Signals K (F i g. 4) liegende Bereich M zwischen dem Zeitpunkt f 1 und dem Zeitpunkt 12 ist die Summe der Produkte aus der der ersten Primärwicklung 28 zugeführten Spannung und der Zeitspanne, während der diese Spannung zugeführt wird; dieser Bereich bzw. diese Fläche M gibt die Gesamtenergie wieder, die in dem Kern des ersten Transformators 24 gespeichert ist. Wenn die der ersten Primärwicklung 28 zugeführte Spannung zum Zeitpunkt 12 den Wert Null besitzt, erreicht der Arbeitspunkt den Punkt D.

Zum Zeitpunkt 12 kehrt die in dem Kern des ersten Transformators 24 gespeicherte Energie die Polarität der Spannung an jeder der Transformatorwicklungen um, so daß am oberen Ende der ersten Primärwicklung 28 sich eine Spannung negativer Polarität ausbildet. Diese mit negativer Polarität am oberen Ende der ersten Primärwicklung 28 auftretende Spannung bewirkt, daß sich der Arbeitspunkt in F i g. 3 vom Punkt D zum Punkt £hin verschiebt und daß er beginnt sich zum Punkt A hin zu verschieben. Der Abstand zwischen dem Punkt E und dem Punkt A ist wieder proportional den Produkten aus der an der ersten Primärwicklung 28 liegenden Spannung und der Zeitspanne, während der diese Spannung abgegeben wird. Die Fläche N unterhalb der Kurve des Signals bzw. der Signalfolge K zwischen den Zeitpunkten 12 und f 9 ist die Summe der Produkte der an der ersten Primärwicklung 28 liegenden Spannung und der Zeitspanne, während der diese Spannung abgegeben wird. Diese Fläche N stellt eine Gesamtenergie dar, die der Kern des ersten Transformators 24 durch den Transformator wieder abgibt Die Spannung an der Primärwicklung 28 veranlaßt den Strom /1, den ersten Kondensator 44 mit einer Polarität aufzuladen, die entgegengesetzt zu der in F i g. 1 angegebenen Polarität ist

Die in dem Kern des ersten Transformators 24 gespeicherte Energie bewirkt daß die Spannung an der Sekundärwicklung 33 auf einen höheren Wert ansteigt als die Spannung am Filterkondensator 57, so daß ein Strom /3 durch die Diode 52 fließt, um den Filterkondensator 57 aufzuladen. Die in dem Kern des ersten Transformators 24 gespeicherte Energie ist in dem Fall, daß der erste gesteuerte Siliciumgleichrichter 38 leitend ist proportional zu der Differenz zwischen dem Fluß am Punkt A und am Punkt D auf der Magnetisierungskurve gemäß F i g. 3. Die Energie, die zu der Sekundärwicklung 33 in dem Fall übertragen wird, daß der erste gesteuerte Siliciumgleichrichter 38 in den nicht leitenden Zustand übergeführt wird, ist proportional der Differenz zwischen dem Fluß am Punkt A und am Punkt D. Da der Abstand zwischen dem Punkt A über den Punkt Czum Punkt D hin, wie dies in

F i g. 3 dargestellt ist, nahezu gleich dem Abstand zwischen dem Punkt D über den Punkt E zum Punkt A hin ist, wird nahezu die gesamte Energie, die in dem Kern des ersten Transformators 24 zwischen den Zeitpunkten M und t2 gespeichert war, wieder abgegeben und auf den Filterkondensator 57 und einem weiteren Kondensator 58 gespeichert. Der erste Kondensator 44 gibt nahezu dieselbe Energiemenge an den ersten Transformator 24 jeweils dann ab, wenn der erste gesteuerte Siliciumgleichrichter 38 leitend gesteuert wird, so daß die an den Filterkondensator 57 und an den weiteren Kondensator 58 abgegebene Energiemenge und die an diesen Kondensatoren liegende Spannung durch die Frequenz der Signale bestimmt ist, die an die Torelektrode des ersten gesteuerten Siliciumgleichrichters 38 abgegeben werden. Der zweite Kondensator 45 liefert ebenfalls eine bestimmte Energiemenge an den zweiten Transformator 25 jeweils dann, wenn der zweite gesteuerte Siliciumgleichrichter 39 in den leitenden Zustand übergeführt wird. Die beiden anderen Kondensatoren 46 und 47 liefern bestimmte Energiemengen an die beiden anderen Transformatoren 26 und 27 jeweils dann, wenn die beiden anderen gesteuerten Siliciumgleichrichter 40 bzw. 41 leitend gemacht werden.

Vor dem Zeitpunkt ί 6 ist der zweite Kondensator 45 auf eine Spannung mit der in F i g. 1 angegebenen Polarität geladen. Zum Zeitpunkt f 6 überführt ein von dem Triggergenerator 14 abgegebener Impuls den zweiten gesteuerten Siliciumgleichrichter 39 in den leitenden Zustand, so daß der Strom /2 von der oberen Belegung des zweiten Kondensators 45 durch die zweite Primärwicklung 29 sowie von der Anode zur Kathode des zweiten gesteuerten Siliciumgleichrichters 39 zur unteren Belegung des zweiten Kondensators 45 hin fließt. Der die zweite Primärwicklung 29 durchfließende Strom /2 und die Spannung, die dieser eingeprägt wird, bewirken, daß der Arbeitspunkt der Kennlinie gemäß F i g. 3 sich vom Punkt A über den Punkt Czum Punkt D hin verschiebt. Außerdem wird durch den betreffenden Strom und die betreffende Spannung bewirkt, daß eine bestimmte Energiemenge in dem Kern des zweiten Transformators 25 gespeichert wird. Wenn der zweite gesteuerte Siliciumgleichrichter 39 in den nicht leitenden Zustand überführt wird, wird diese Energie über eine weitere Sekundärwicklung 34 übertragen, was zur Folge hat, daß ein Strom /4 den Filterkondensator 57 auflädt, wie dies oben beschrieben worden ist.

Die Höhe der an dem Filterkondensator 57 und an dem weiteren Kondensator 58 liegenden Spannung kann dadurch gesteuert werden, daß die Frequenz der Triggersignale gesteuert wird, die der Triggergenerator 14 an die Torelektroden der gesteuerten Siliciumgleichrichter 38 bis 41 abgibt Die Frequenz der Triggersignale ist durch die Höhe des Stromes bestimmt, der an den Frequenzgenerator 15 abgegeben wird. Wenn die Höhe des Stromes ansteigt, der durch die Last (nicht gezeigt) gegeben wird, welche an Ausgangsanschlüssen 64 und 65 in F i g. 1 angeschlossen ist, so bewirkt dies, daß der Wert der Ausgangsspannung unter einen bestimmten Bezugspegel sinkt; damit steigt die Frequenz der Signale von dem Triggergenerator 14 an. Dieser Anstieg in der Frequenz der Ausgangssignale bewirkt einen Anstieg in der Höhe der Energie, die an den Filterkondensator 57 und den weiteren Kondensator 58 abgegeben wird, und ferner bewirkt der betreffende Frequenzanstieg eine Erhöhung der Spannung zwischen den Ausgangsanschlüssen 64 und 65 auf den bestimmten Bezugspegel. Die Spannung an dem ersten Ausgangsanschluß 64 des Netzgerätes steuert die Frequenz der Signale von dem Triggergenerator 14, so daß die Spannung an beiden Ausgangsanschlüssen 64 und 65 nahezu konstant ist, und zwar auch dann, wenn der diesem Netzgerät entnommene Strom sich über einen weiten Wertebereich ändert.

Die in Fig.2 dargestellte Folgesteuereinrichtung enthält den Zähler und den Triggergenerator 14, den

ίο Frequenzgenerator 15 und die Sperrsteuerschaltung 16. Der Frequenzgenerator 15 erzeugt eine Reihe von Impulsen mit einer Frequenz, die durch den Wert des Stromes bestimmt ist, der von dem in F i g. 1 dargestellten Fehlerverstärker 17 abgegeben wird.

Diese Impulse werden dem Zähler und Triggergenerator 14 zugeführt, wodurch dieser veranlaßt wird, nacheinander Triggerimpulse an Ausgangsleitungen 106 bis 109 abzugeben, wie dies in Fig.4 durch die Impulsfolgen F bis J veranschaulicht ist. Diese Triggerimpulse werden den Torelektroden der gesteuerten Siliciumgleichrichter 38 bis 41 gemäß F i g. 1 zugeführt.

Der Frequenzgenerator 15 enthält eine variable Stromquelle 67 mit einem Eingangsanschluß 63 und zwei Transistoren 72 und 73. Der dem Eingangsanschluß 63 zugeführte Strom ist durch den Wert der Spannung am ersten Ausgangsanschluß 64 des in F i g. 1 dargestellten Zweifach-Schaltreglers 10 bestimmt. Wenn die Spannung am ersten Ausgangsanschluß 64 einen hohen Wert besitzt, gibt der Fehlerverstärker 17 gemäß F i g. 1 einen Strom niedrigen Wertes an den Eingangsanschluß 63 ab, so daß der Strom durch den ersten Transistor 72 und den zweiten Transistor 73 niedrig ist. Dadurch wird der Kondensator 74 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit geladen. Diese niedrige Geschwindigkeit der Ladung des Kondensators 74 bewirkt, daß der Frequenzgenerator 15 Impulse mit einer niedrigen Frequenz erzeugt. Die Impulse niedriger Frequenz von dem Frequenzgenerator 15 bewirken, daß der Zähler und Triggergenerator 14 Triggerimpulse niedriger Frequenz an den Ausgangsleitungen 106 bis 109 abgibt. Die an diesen auftretenden Triggerimpulse niedriger Frequenz bewirken, daß die gesteuerten Siliciumgleichrichter 39 bis 41 mit einer relativ niedrigen Geschwindigkeit zünden. Dadurch wird ein relativ niedriger Strom von dem Zweifach-Schaltregler 10 gemäß F i g. 1 abgegeben. Wenn die Spannung an dem ersten Ausgangsanschluß 64 gemäß F i g. 1 absinkt, liefert der Fehlerverstärker 17 einen Strom höheren Wertes an den Eingangsanschluß 63 der Stromquelle 67. Der höhere Strom am Eingangsanschluß 63 bewirkt das Fließen eines relativ hohen Stromes von der Basis zum Emitter des ersten Transistors 72, so daß ein relativ hoher Strom von der +12 V führenden Spannungsquel-Ie durch einen ersten Widerstand 68, den ersten Transistor 72 und einen zweiten Widerstand 70 nach Masse hin fließt Der relativ hohe Strom durch den ersten Widerstand 68 ruft einen relativ hohen Spannungsabfall mit der angegebenen Polarität hervor, was zur Folge hat, daß die Basis des zweiten Transistors 73 eine relativ niedrige Spannung führt, so daß ein relativ hoher Strom von der +12V führenden Spannungsklemme durch einen dritten Widerstand 69, vom Emitter des zweiten Transistors 73 zu dessen Basis sowie über den ersten Transistor 72 und durch den zweiten Widerstand 70 nach Masse bzw. Erde fließt Dieser relativ hohe Strom vom Emitter zur Basis des zweiten Transistors 73 bewirkt, daß ein relativ hoher

Strom von der +12V führenden Spannungsklemme bzw. Spannungsquelle durch den dritten Widerstand 69 sowie vom Emitter zum Kollektor des zweiten Transistors 73 und zur oberen Belegung des Kondensators 74 hin fließt, wodurch der Kondensator 74 mit einer relativ hohen Geschwindigkeit geladen wird.

Der den zweiten Transistor 73 durchfließende Strom bewirkt, daß der Kondensator 74 mit einer linearen Geschwindigkeit geladen wird, wie dies der Signalverlauf R in F i g. 5e erkennen läßt. Die Spannungswelle am Kondensator 74 wird durch Transistoren 79 und 80 verstärkt und an die Eingangsleitung einer Schmitt-Triggerschaltung 89 abgegeben. Die Schmitt-Triggerschaltung 89 ist eine Schaltung, die in einem von zwei Zuständen betreibbar ist und die eine Signaleingangsleitung und eine Signalausgangsleitung aufweist. Der Arbeitszustand der Schmitt-Triggerschaltung 89 hängt von der Amplitude des der Signaleingangsleitung zugeführten Signals ab. Dies bedeutet, daß die Schmitt-Triggerschaltung 89 in einem ersten Zustand so lange arbeitet, wie das Triggersignal größer ist als ein dem Signaleingangsanschluß zugeführter Schwellwert. Wenn kein Triggersignal zugeführt wird oder wenn ein Signal zugeführt wird, das kleiner ist als ein dem Signaleinganganschluß zugeführter Schwellwert, dann arbeitet die Schmitt-Triggerschaltung 89 in einem zweiten Zustand. Wenn die Schmitt-Triggerschaltung 89 in dem ersten Zustand arbeitet, wird eine niedrige Spannung an die Ausgangsleitung abgegeben. Wenn die Schmitt-Triggerschaltung 89 im zweiten Zustand arbeitet, wird eine relativ hohe positive Spannung an die Ausgangsleitung der Schmitt-Triggerschaltung 89 abgegeben.

Wenn der einen vierten Widerstand 90 durchfließende Strom eine Amplitude erreicht, so daß die Spannung an dem vierten Widerstand 90 größer ist als der Schwellwert, der erforderlich ist, um die Schmitt-Triggerschaltung 89 zu veranlassen, im ersten Zustand zu arbeiten, dann sinkt die Spannung auf der Ausgangsleitung der Schmitt-Triggerschaltung 89, wie dies zum Zeitpunkt ta in der Impulsfolge der Ausgangsimpulse 5 gemäß F i g. 5a veranschaulicht ist. Wenn die Spannung auf der unteren Eingangsleitung eines ersten ODER-Gliedes 85 einen niedrigen Wert besitzt, bewirkt die Spannung auf der oberen Eingangsleitung des ersten ODER-Gliedes 85, daß das betreffende erste ODER-Glied 85 eine niedrige Spannung auf der Ausgangsleitung abgibt, wie dies die Signalfolge bzw. Impulsfolge Tin F i g. 5a veranschaulicht. Diese niedrige Spannung auf der Ausgangsleitung des ersten ODER-Gliedes 85 bewirkt einen Stromfluß von der oberen Belegung des Kondensators 74 durch die Diode 76 und einen fünften Widerstand 82 zu der Ausgangsleitung des ersten ODER-Gliedes 85 hin, wodurch der Kondensator 74 veranlaßt wird, sich schnell zu entladen, wie dies zwischen den Zeitpunkten ta und tb in der Signal- bzw. Impulsfolge R gemäß F i g. 5a veranschaulicht ist Die niedrige Spannung von der Ausgangsleitung des ersten ODER-Gliedes 85 her wird der Eingangsleitung des ersten Inverters 88 zugeführt wodurch der betreffende Inverter 88 veranlaßt wird, einen positiven Impuls abzugeben, wie dies die Impulsfolge auf der Ausgangsleitung U in F i g. 5a veranschaulicht Der Inverter 88 führt die Verknüpfungsoperation der Inversion bezüglich des ihm zugeführten Eingangssignals aus. Der Inverter 88 liefert ein positives Ausgangssignal, welches eine binäre 1 darstellt, wenn das ihm zugeführte Eingangssignal einen niedrigen Wert besitzt der'eine binäre Null darstellt. Im Unterschied dazu liefert der Inverter 88 ein eine binäre Null darstellendes Ausgangssignal, wenn das Eingangssignal eine binäre 1 darstellt. Jeder der Zeitsteuer- bzw. Taktimpulse von der Ausgangsleitung des Inverters 88 wird der Signaleingangsleitung des Zählers und Triggergenerators 14 zugeführt, wodurch eines der Master-Slave-Flipflops 96 und 97 veranlaßt wird, seinen Zustand zu ändern. Dadurch wird auf einer der Ausgangsleitungen 106 bis 109 ein Signalimpuls abgegeben.

Das dritte ODER-Glied 84 bewirkt eine Verriegelung für die Schaltung und verhindert, daß Störspannungen auf der unteren Eingangsleitung des ersten ODER-Gliedes 85 die Spannung der Signal- bzw. Impulsfolge T verzerren. Wenn die Spannung auf der Ausgangsleitung des ersten ODER-Gliedes 85 absinkt (z. B. zum Zeitpunkt ta), dann halten diese niedrige Spannung auf der oberen Eingangsleitung des dritten ODER-Gliedes

84 und die niedrige Spannung auf der unteren Eingangsleitung des dritten ODER-Gliedes 84 und die niedrige Spannung auf der unteren Eingangsleitung des dritten ODER-Gliedes 84 die Spannung auf der Ausgangsleitung des dritten ODER-Gliedes 84 auf einem niedrigen Wert. Eine sich ändernde Spannung auf der unteren Eingangsleitung des ersten ODER-Gliedes

85 kann nicht die Änderung dieser Spannung der Signalbzw. Impulsfolge T bewirken. Die Spannung der Signalfolge bzw. Impulsfolge Tkann lediglich durch eine Änderung der Spannung der Signal- bzw. Impulsfolge S ansteigen, wie dies zum Zeitpunkt tb veranschaulicht ist.

Das erste Flipflop 96 gemäß Fig.2 enthält eine

/-Eingangsleitung, eine /C-Eingangsleitung, eine C- oder Takteingangsleitung sowie eine (?-Ausgangsleitung und eine Q-Ausgangsleitung. Das erste Flipflop 96 kann außerdem eine »SD«- und eine »i?D«-Eingangsleitung besitzen. Bei diesem Einrichtungstyp führt eine an die /-Leitung abgegebene binäre 1 und eine an die C-Leitung angelegte positive Spannung dazu, daß das erste Flipflop % in seinen Setzzustand gebracht wird, in welchem die binäre 1 in dem Flipflop gespeichert ist, ohne daß die Spannung auf den Ausgangsleitungen sich ändert. Wenn die Spannung auf der C-Leitung absinkt, wird die binäre 1 zu der <?-Ausgangsleitung hin übertragen, und außerdem wird eine binäre Null zu der Q-Ausgangsleitung übertragen. Wenn demgegenüber eine binäre 1 der K-Eingangsleitung zugeführt wird und wenn eine positive Spannung der C-Eingangsleitung zugeführt wird, wird das erste Fiipflop 96 in seinen Rückstellzustand gebracht, in welchem eine binäre 1 in dem ersten Fiipflop 96 gespeichert ist, ohne daß sich die Spannung auf den Ausgangsleitungen ändert Wenn die Spannung auf der C-Eingangsleitung absinkt wird eine binäre 1 auf der (J-Ausgangsieitung abgegeben, und eine binäre 0 wird auf der Q-Ausgangsleitung abgegeben.

Eine der SD-Leitung des ersten Flipflops 96 zugeführte negative Spannung bewirkt das Setzen des ersten Flipflops 96, und zwar unabhängig von den den Eingangsleitungen / und K zugeführten Spannungen. Eine der /?D-Eingangsleitung zugeführte negative Spannung stellt das erste Fiipflop 96 zurück, und zwar unabhängig von irgendwelchen Spannungen, die an die Eingangsleitungen / und K angelegt werden. Die Master-Slave-Flipflops 96 und 97, wie sie in Fig.2 dargestellt sind, sind von verschiedenen Herstellern kommerziell erhältlich. Ein verwendbares Master-Slave-Flipflop ist in der Druckschrift »Fairchild Semiconductor«, von Fairchild Semiconductor Corporation, Mountain View, California, beschrieben.

Vor dem Zeitpunkt /1 gemäß F i gA sind die Spannungen an den Schaltungspunkten B und Ü der beiden Flipflops 96 und 97 positiv. Zum Zeitpunkt 11 tritt ein Impuls auf der C-Eingangsleitung des ersten Flipflops 90 auf, und die Spannung von der C-Leitung her bewirkt das Setzen des ersten Flipflops 96. Wenn das erste Flipflop 96 gesetzt ist, ruft eine zu positiven Werten hin ansteigende Spannung auf der ß-Leitung einen positiven Impuls auf der ersten Ausgangsleitung 106 hervor. Dieser positive Impuls auf der ersten Ausgangsleitung 106 wird der Torelektrode des ersten gesteuerten Siliciumgleichrichters 38 (F i g. 1) zugeführt, wodurch dieser in den leitenden Zustand gebracht wird. Der nächste Zeitsteuerimpuls von dem Inverter 88 auf der C-Eingangsieitung des zweiten Flipfiops 97 und die positive Spannung von der ß-Ausgangsleitung des ersten Flipflops 96 bewirken das Setzen des zweiten Flipflops 97. Wenn das zweite Flipflop 97 gesetzt ist, wird eine positive Spannung von der Q-Ausgangsleitung her über den Kondensator 102 gekoppelt, um einen positiven Impuls auf der dritten Ausgangsleitung 108 abzugeben. Dieser positive Impuls auf der dritten Ausgangsleitung 108 wird der Torelektrode des dritten gesteuerten Siliciumgleichrichters 40 (F i g. 1) zugeführt, wodurch der betreffende dritte gesteuerte Siliciumgleichrichter 40 in den leitenden Zustand gebracht wird. Zum Zeitpunkt f 6 bewirken ein positiver Impuls von dem Inverter 88 und die positive Spannung von der C-Leitung des zweiten Flipflops 97 her die Zurückstellung des ersten Flipflops 96 Wenn das erste Flipflop 96 zurückgestellt ist, wird eine positive Spannung auf der (J-Ausgangsleitung des ersten Flipflops 96 über den Kondensator 101 gekoppelt, um einen positiven Impuls auf der zweiten Ausgangsleitung 107 abzugeben. Das Monoflop bzw. die rr.onostabile Kippschaltung 92 gemäß F i g. 2 führt eine minimale Zeitspanne zwischen den Zeitsteuerimpulsen auf der Eingangsleitung des Zählers und Triggergenerators 14 ein und verhindert, daß zwei gesteuerte Siliciumgleichrichter in F i g. 1 gleichzeitig in den leitenden Zustand gelangen. Wenn zwei gesteuerte Siliciumgleichrichter gleichzeitig leitend wären, würde dies eine Beschädigung der gesteuerten Siliciumgleichrichter des Zweifach-Schaltreglers 10 hervorrufen. Das Monoflop 92 ist eine dem Flipfiop ähnliche Schaltung, von dem sie sich lediglich dadurch unterscheidet, daß sie in einem stabilen Zustand anstatt in zwei stabilen Zuständen arbeitet. Sie wird von ihrem Rückstellzustand, in welchem sie normalerweise arbeitet, in ihren Setzzustand auf die Zuführung eines Triggersignals hin überführt Im Setzzustand liefert das Monoflop 92 eine binäre 1 (1-Zustand) und im Rückstellzustand eine binäre 0 (0-Zustand). Die auf der linken Seite des in F i g. 2 dargestellten Monoflops 92 liegende und zu diesem hinführende Leitung liefert das Setz-Eingangssignal. Wenn das Setz-Eingangssignal positiv wird, wird das Monoflop 92 in seinen 1-Zustand überführt und verbleibt in diesem Setzzustand während einer bestimmten Zeitspanne, die von dem Zeitwert des Monoflops 92 abhängt Am Ende dieser bestimmten Zeitspanne kehrt das Monoflop 92 automatisch in seinen stabilen Zustand zurück (d. h. in seinen Rückstellzustand). Die Zeitspanne, während der das Monoflop bzw. die monostabile Kippschaltung 92 in ihrem Setzzustand verbleibt, kann durch Wahl der zum Aufbau eines Monoflops bzw. einer monostabilen Kippschaltung 92 verwendeten elektronischen Bauelemente gesteuert werden.

Wenn die Schaltung geschlossen ist, ermöglicht die durch das Monoflop 92 eingeführte Zeitspanne die Entladung der Kondensatoren 44 bis 47 über einen der gesteuerten Siliciumgleichrichter 38 bis 41, so daß der entsprechende Siliciumgleichrichter in den nichtleitenden Zustand gelangt, bevor ein weiterer in den leitenden Zustand gebracht wird. Ein dem Eingang des Monoflops 92 zugeführler positiver Impuls bewirkt, daß eine positive Spannung auf der Ausgangsleitung des Monoflops 92 auftritt, wodurch das zweite ODER-Glied 86 veranlaßt wird, eine positive Spannung an die Eingangsleitung des ODER-Gliedes 85 abzugeben. Diese positive Spannung auf der unteren Eingangsleitung des ersten ODER-Gliedes 85 bewirkt, daß dieses erste ODER-Glied 85 die positive Spannung führt, so daß der Kondensator 74 nicht entladen wird und daß ein durch den Frequenzgenerator 15 zu erzeugender positiver Zeitsteuerimpuls nicht abgegeben wird.

Die Signale von den beiden Master-Slave-Flipflops % und 97 und von der Sekundärwicklung 33 des ersten Transformators 24 werden ferner benutzt, um die Einführung einer minimalen Zeitspanne zwischen Zeitsteuerimpulsen von dem Frequenzgenerator 15 her zu unterstützen. Damit ein Impuls zum Zeitpunkt i4 z. B. geliefert werden kann, muß die Spannung B positiv sein, was bedeutet, daß das erste Flipflop 96 gesetzt sein muß, oder die C-Spannung von dem zweiten Flipflop 97 muß positiv sein, was bedeutet, daß das zweite Flipflop 97 gesetzt sein muß, oder die Spannung von der Sekundärwicklung 35 des ersten Transformators 24 muß niedrig sein. Wenn die Spannungen B und C positiv sind und wenn die Spannung von der Sekundärwicklung 33 des Transformators 24 positiv ist, dann sind die Spannungen an den drei Eingangsleitungen eines UND-Gliedes 94 positiv, wodurch eine positive Spannung an die untere Eingangsleitung des zweiten ODER-Gliedes 86 abgegeben wird. Die positive Spannung auf einer Leitung des zweiten ODER-Gliedes 86 bewirkt, daß das betreffende zweite ODER-Glied 86 eine positive Spannung an die untere Leitung des ersten ODER-Gliedes 85 abgibt, wodurch am Ausgang des betreffenden ersten ODER-Gliedes 85 eine positive Spannung abgegeben wird. Außerdem wird die Erzeugung eines Zeitstsuer- bzw. Tarciirnpulscs verhindert. Der Kondensator 74 lädt sich auf etwa + 12 V auf und behält diesen Spannungswert bei, wie dies die Signalkurve R in F i g. 5b zeigt

In einigen Schaltungen kann es erwünscht sein, daß lediglich das Signal von der Sekundärwicklung 33 des ersten Transformators 24 direkt der unteren Eingangsleitung des zweiten ODER-Gliedes 86 zugeführt wird. Das UND-Glied 94 kann in diesem Fall aus der Schaltung gemäß F i g. 2 weggelassen werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Steuerschaltung zur Steuerung eines Schaltreglers, der eine ungeregelte Eingangsgleichspannung in eine konstante Ausgangsgleichspannung umwandelt und der wenigstens zwei Schaltelemente aufweist, über die die Eingangsgleichspannung an die Primärseite wenigstens eines Transformators anschaltbar ist, von dessen Sekundärseite über eine Gleichrichterschaltung die Ausgangsgleichspannung abnehmbar ist, mit einer für die Überwachung der Ausgangsgleichspannung vorhandenen Überwachungseinrichtung, die ein der jeweiligen Ausgangsgleichspannungsamplitude entsprechendes Steuersignal an einen Frequenzgenerator zur Festlegung der Folgefrequenz von von diesem abzugebenden Steuerimpulsen liefert, mit einem vom Frequenzgencator gesteuerten Triggergenerator, der Triggerimpulse zur Steuerung der Schaltelemente liefert, und mit einer Sperrsteuerschaltung, die während des Leitendseins der Schaltelemente die Abgabe von Triggerimpulsen sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgenerator (15) über eine steuerbare Stromquelle (67) an der Überwachungseinrichtung (17) angeschlossen ist, durch deren Steuersignal die Höhe des von der Stromquelle (67) gelieferten Stromes zur Aufladung eines mit dieser Stromquelle (67) verbundenen Kondensators (74) steuerbar ist, daß die an dem Kondensator (74) liegende Spannung mittels einer Schmitt-Triggerschaltung (89) des Frequenzgenerators (15) bei einen vorgegebenen Schwellwert überschreitender Kondensatorspannung einen Ausgangsimpuls (S) über ein erstes ODER-Glied (85) an einen Entladekreis (76,82) für den Kondensator (74) und zur Abgabe eines Steuerimpulses an den Triggergenerator (14) abgibt, und daß die am Triggergenerator (14) angeschlossene Sperrsteuerschaltung (16) über das erste ODER-Glied (85) auf den Entladekreis (76, 82) des Kondensators (74) to derart einwirkt, daß nach der Abgabe eines Steuerimpulses an den Triggergenerator (14) eine erneute Entladung des Kondensators (74) zumindest während einer schaltungsbedingt festgelegten Sicherheitszeitspanne verhindert ist.

2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites, zwei Eingänge und einen Ausgang aufweisendes ODER-Glied (86) mit seinem Ausgang mit dem zweiten Eingang des ersten ODER-Gliedes (85) verbunden ist, daß die Sekundärwicklung (33) des ersten Transformators (24) mit dem zweiten Eingang des zweiten ODER-Gliedes (86) verbunden ist, und daß eine monostabile Kippschaltung (92) mit der Steuerimpulse an den Triggergenerator (14) liefernden Ausgangsleitung (U) des Frequenzgenerators (15) und mit dem ersten Eingang des zweiten ODER-Gliedes (86) verbunden ist.

3. Steuerschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein drittes, zwei Eingänge und einen Ausgang aufweisendes ODER-Glied (84) ausgangsseitig mit dem Ausgang des ersten ODER-Gliedes (85) zusammengeschaltet ist und dieser gemeinsame Ausgang mit einem Eingang des dritten ODER-Gliedes (84) verbunden ist, und daß der andere l'.ingang des dritten ODER-Gliedes (84) mit dem Ausgang der Schmitt-Triggerschaltung (89) verbunden ist.

4. Steuerschaltung für einen Mehrfach-Schaltregler mit einer Vielzahl von Gleichrichterschaltungen und einer Vielzahl von Transformatoren, die jeweils eine Primärwicklung und eine Sekundärwicklung aufweisen, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Triggergenerator (14) zwei Master-Slave-Flipflops (96,97) mit jeweils drei Eingängen (J, Q K) und zwei Ausgängen (Q, Q) aufweist, daß der erste Ausgang (Q) des ersten Flipflops (96) mit dem ersten Eingang (J) des zweiten Flipflops (97), daß der zweite Ausgang (Q) des ersten Flipflops (96), mit dem dritten Eingang (K) des zweiten Flipflops (97), daß der erste Ausgang (Q) des zweiten Flipflops (97) mit dem dritten Eingang (K) des ersten Flipflops (96) und daß der zweite Ausgang (Q) des zweiten Flipflops (97) mit dem ersten Eingang (J) des ersten Flipflops (96) verbunden ist, und daß der Kondensator (74) zwischen der Stromquelle (67) und Masse liegt