DE2437463A1

DE2437463A1 - Fremdgesteuerter geregelter gleichspannungswandler nach dem schalterprinzip fuer hoehere eingangsspannungen

Info

Publication number: DE2437463A1
Application number: DE19742437463
Authority: DE
Inventors: Wolfram Muenter; Christian Wachsmann
Original assignee: LEIPZIG RFT FERNMELDEWERK
Current assignee: LEIPZIG RFT FERNMELDEWERK
Priority date: 1973-11-26
Filing date: 1974-08-03
Publication date: 1975-05-28
Also published as: CS186901B1; DD107828A1

Description

Fremdgesteuerter geregelter Gleichspannungswandler nach dem Schalterprinzip für höhere Eingangs spannungen Die Erfindung betrifft einen fremdgesteuerten geregelten Gleichspanw nungswandler nach dem Schalterprinzip für höhere Eingangsspannungen, welcher eine ungeregelte höhere Gleichspannung mit großem Toleranzbereich in eine geregelte niedrigere Gleichspannung nahezu verlustlos umwandelt, Eine solche Umwandlung macht sich z.B. zur Speisung von Sanalumsetzerschränken der Trägerfrequenztechnik und anderen Einrichtungen der Nachrichtenelektronik aus den Amtsbatterien der Post notwendig.
(48 V - / 60 V - Betrieb) Es sind fremdgesteuerte geregelte Gleichspannungswandler bekannt, welche an höheren Gleichspannungen betrieben werden, bei denen zur Speisung des Steuerteils Hilfswandlereinrichtungen erforderlich sind.
Es sind außerdem fremdgesteuerte geregelte Gleichspannungswandler ohne Hilfswandlereinrichtungen bekannt, die sich aber nur bis zu Eingangs spannungen von ca. 35 V- mit vertretbaren Energieverlusten einsetzen lassen.
Diese Hilfswandlereinrichtungen erfordern einen zum Teil erheblichen Mehraufwand an Bauelementen und Volumen. Sie bestehen im einfachsten Fall aus einem freischwingenden Hilfstransverter mit mindestens einer Sekundärwicklung und anschließender Glsichrichtung, Siebung und Stabilisierung der gewonnenen Gleichspannung.
Die Hilfswandlereinrichtungen haben außerdem den Nachteil, daß häufig der Gesamtwirkungsgrad des Wandlers wesentlich herabgesetzt wird und die Entstörprobleme kompliziert werden.
Die Erfindung hat den Zweck, den Gesamtwirkungsgrad von fremdgesteuerten geregelten Gleichspannungswandlern nach dem Schalterprinzip, welche an höheren ungeregelten Gleichspannungen betrieben werden, bei gleichzeitiger Reduzierung des elektronischen Aufwandes und des Volumens zu verbessern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen fremdgesteuerten geregelten Gleichspannungswandler nach dem Schalterprinzip zu entwickeln, bei dem die geregelte Ausgangsspannung gleichzeitig als Speisespannung für das Steuerteil verwendet wird.
Die Aufgabe wird gelöst, indem bei einem fremdgesteuerten geregelten Gleichspannungswandler nach dem Schalterprinzip, bestehend aus Eingangsfilter, Stellglied mit Steuerteil und Ausgangsfilter mit Freilaufdiode, erfindungsgemäß die Basis des Stellgliedes über einen Spannungsteiler mit dem Bezugspotential verbunden ist, wobei dem an der Basis des Stellgliedes liegenden Widerstand des Spannungsteilers ein Kondensator parallelgeschaltet ist und der Emitter eines ersten Transistors mit dem Emitter des Stellgliedes, der Kollektor dieses Transistors mit dem Verbindungspunkt der Widerstände des Spannungsteilers und die Basis dieses Transistors über einen Widerstand mit dem Kollektor eines zweiten Transistors sowie der Emitter des zweiten Transistors mit dem Bezugspotential, der Spesepunkt des Steuerteils über ein RC-Glied mit dem geregelten Ausgang des Wandlers und der Ausgang des Steuerteils mit der Basis des zweiten Transistors verbunden sind.
Zur Regelung von positiven Eingangsspannungen ist für die beiden Transistoren außerhalb des Stellgliedes der entgegengesetzte Leitungstyp einzusetzen und das Stellglied durch eine Komplementär-Darlington stufe zu ersetzen, wobei die Polarität der Freilaufdiode umzukehren ist.
Gegenüber den bekannten Wandlern wird der Wirkungsgrad verbessert, was bei Geräten der Nachrichtenelektronik mit zum Teil sehr hohen Packungsdichten besonders wichtig ist. Außerdem wird der elektronische Aufwand und das Volumen reduziert. Durch den-Wegfall des Hilfswandlers wird die Betriebszuverlässigkeit verbessert und die Entstörproblematik vereinfacht.
Die Erfindung soll nachstehend an zwei Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Figuren 1 und 2 näher erläutert werden.
Die Figur 1 zeigt einen fremdgesteuerten geregelten- Gleichspannungswandler nach dem Schalterprinzip. Beim Anliegen der negativen Eingangsspannung am Eingang 1 wird über den Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 8 und 7, ein Strom in die Basis des Stellgliedes 4 eingespeist. Dabei ist der Spannungsteiler so auszulegen, daß im gesamten Bereich der möglichen Eingangsspannungs- und Lastschwankungen das Stellglied 4 voll durchgesteuert wird und zwischen Emitter und Kollektor des Stellgliedes 4 nur die Sättigungsspannung wirksam wird. Die Transistoren 5 und 10 sind gesperrt. Nach einer Verzögerungs zeit, welche im wesentlichen durch die Filterdaten und die Lastverhältnisse bestimmt wird, liegt auch am Ausgang 3 eine negative Spannung. Hat die Ausgangsspannung eine Größe erreicht, die eine sichere Arbeitsweise des Steuerteils gewährleistet, setzt der Regelprozeß ein. Das Steuerteil S erzeugt dabei eine Rechteckimpulsfolge konstanter Frequenz und mit variablem Tastverhältnis, wobei das Tastverhältnis durch die jeweilige Regelabweichung bestimmt wird. Beim Anliegen des negativen Steuersignals wird der Transistor 10 und damit gleichzeitig der Transistor 5 in den leitenden Zustand versetzt. Bei leitendem Transistor 5 wird die Basis des Stellgliedes 4 über die Parallelschaltung von Widerstand 8 und Kondensator 9 mit dem Emitter des Stellgliedes 4 verbunden und sperrt dieses. Uber die "Einzeit" der Transistoren 10 und 5, welche identisch mit der Auszeit vom Stellglied 4 ist, wird die Ausgangsspannung konstant gehalten.
Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist das Stellglied 4 beim Anliegen der Eingangs spannung am Eingang 1 über den Spannungsteiler 8 und 7 sofort durchgesteuert und liefert eine Spannung an den Ausgang 3, welche gleichzeitig die Speisung des Steuerteils gewährleistet und den Regelprozeß einleitet.
Figur 2 zeigt einen Wandler für positive Spannungen am Reglereingang 1.
Dabei ändert sich der Leitungstyp der Transistoren 5 und 10, das Stellglied 4 ist durch eine Komplemeneär-Darlingtonstufe ersetzt die Freilaufdiode 13 ändert ihre Polarität.

Claims

Patentansprüche

Fremdgesteuerter geregelter Gleichspannungswandler nach dem Schalterprinzip für höhere Eingangsspannungen mit extrem kleiner Verlustleistung, bestehend aus Eingangsfilter, Stellglied mit Steuerteil und Ausgangsfilter mit Freilaufdiode, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Stellgliedes (4) über einen ersten Widerstand (8) und einen zweiten Widerstand (7) mit einem Bezugspotentialpunkt (2) verbunden ist, daß parallel zum ersten Widerstand (8) ein Kondensator (9) angeordnet'ist; daß der Emitter eines ersten Transistors (5) mit dem Emitter des Stellgliedes (4) der Kollektor des ersten Transistors (5) mit dem Verbindungspunkt der Widerstände (8) und (7) und die Basis des ersten Transistors (5) über einen dritten Widerstand (6) mit dem Kollektor eines zweiten Transistors (10) sowie der Emitter des zweiten Transistors (10) mit dem Bezugspotentialpunkt (2), der Speisepunkt (Sp) des Steuerteils (S) über ein RC-Glied (12) mit dem geregelten Ausgang (3) und der Ausgang (A) des Steuerteiles mit der Basis des zweiten Transistors (10) verbunden sind.
2. Fremdgesteuerter geregelter Gleichspannungswandler nach dem Schalterprinzip für höhere Eingangsspannungen mit extrem kleiner Verlustleistung, bestehend aus Eingangsfilter, Stellglied mit Steuerteil und Äusgangsfilter mit Freilaufdiode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (5) und der zweite Transistor (10) Transistoren des umgekehrten heitungstyps sind und das Stellglied (4) durch eine Komplementär-Darlingtonstufe ersetzt ist;