DE2457664A1 - Elektrische schaltungsanordnung zur erzeugung einer stabilen ausgangsspannung - Google Patents

Elektrische schaltungsanordnung zur erzeugung einer stabilen ausgangsspannung

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DE2457664A1 DE19742457664 DE2457664A DE2457664A1 DE 2457664 A1 DE2457664 A1 DE 2457664A1 DE 19742457664 DE19742457664 DE 19742457664 DE 2457664 A DE2457664 A DE 2457664A DE 2457664 A1 DE2457664 A1 DE 2457664A1
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Description

R. 2 4 8 O
21.il. 1974 Ka/Sm
Anlage zur
Patentanmeldung
ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart
Elektrische Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer stabilen Aus gangs sp annung
Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer stabilen Ausgangsspannung bei stark schwankenden Eingangsspannungen, mit einem Sperrwandler, der einen Schalttransistor und einen Übertrager aufweist, wobei die Primär-■wicklung des Übertragers im Ausgangskreis des Schalttransistors
- 2 60 9824/0 513
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angeordnet ist und eine erste Sekundärwicklung des Übertragers übvr einen Gleichrichter mit einem Kondensator verbunden ist, über dem die Ausgangsspannung abgreifbar ist.
Beispielsweise für Motortester und Zündlichtpxstolen, welche zur überprüfung von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, und welche ihre Versorgungsspannung von der Kraftfahrzeug-Batterie erhalten, ist zur Versorgung der elektronischen Schaltungsanordnung dieser Geräte eine stabile Betriebsspannung erforderlich. Die Betriebsspannung der Kraftfahrzeug-Batterien ist jedoch stark .unterschiedlich und kann zwischen 4,5 Volt und 32 Volt liegen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrische Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer stabilen Ausgangsspannung zu entwickeln, die sich auch bei stark schwankenden Eingangsspannungen in dem obengenannten Bereich nicht ändert. Die zu entwickelnde Schaltung soll einfach und damit kostensparend in ihrem Aufbau sein und möglichst keine Abgleichstellen in der Schaltung selbst aufweisen.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Steuertransistor zur Beeinflussung des Schalttransistors vorgesehen ist, wobei der Steuertransistor in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung der Schaltungsanordnung und in Abhängigkeit von dem über den Schalttransistor fließenden Strom beeinflußbar ist. %
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich in Verbindung mit den Unteransprüchen aus der nachfolgenden Beschreibung eines Äusführungsbeispieles und aus der zugehörigen Zeichnung, die den Stromlaufplan der Wandlerschaltung zur Erzielung einer stabilen Ausgangsspannung zeigt. .
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In der Zeichnung ist ein übertrager 1 dargestellt, der eine Primärwicklung 2, eine erste Sekundärwicklung 3» eine zweite Sekundärwicklung k und eine dritte Sekundärwicklung 5 aufweist. Dabei kann die zweite Sekundärwicklung 4 auch als Abgriff der ersten Sekundärwicklung 3 ausgebildet sein. In Reihe zu der Primärwicklung 2 des Übertragers 1 ist die Schaltstrecke eines Schalttransistors 6 geschaltet, wobei der Schalttransistor 6 den Stromfluß durch die Primärwicklung 2 des Übertragers 1 freigibt oder unterbricht. Der Schalttransistor 6 wird dabei über die dritte Sekundärwicklung 5 des Übertragers 1 angesteuert. Beim Abschalten des Stromflusses über die Primärwicklung 2 des Übertragers 1 wird die in der Primärwicklung 2 gespeicherte Energie auf die erste Sekundärwicklung 3 übertragen, mit der über einen Gleichrichter 7 ein Kondensator 8 verbunden ist. Durch die· Gleichspannung, die am Ausgang des Gleichrichters 7 auftritt, wird der Kondensator 8 langsam auf seine volle Ladespannung aufgeladen. Mit den beiden Elektroden des Kondensators 8 sind Ausgangsklemmen 9 und 10 verbunden, an die ein Verbraucher 11, beispielsweise eine Zündlichtpistole oder ein Motortester angeschlossen werden kann.
Um das Anschwingen des Sperrwandlers zu ermöglichen, ist ein Anschluß der dritten Sekundärwicklung 5 des Übertragers 1 mit dem Abgriff eines Spannungsteilers verbunden, der aus einem Widerstand 12 und einem Kondensator 13 besteht. Der Widerstand 12 ist einseitig mit einer gemeinsamen Versorgungsleitung 14 verbunden, und der Kondensator 13 ist mit einer seiner Elektroden an eine gemeinsame Versorgungsleitung 15 angeschlossen. Die. Versorgungsleitung 14 ist mit einer Eingangsklemme 16 und die Versorgungsleitung 15 mit einer Eingangsklemme 17 verbunden. An die Eingangsklemmen 16 und 17 wird eine Kraftfahrzeug-Batterie 18 angeschlossen, wobei der Pluspol der Kraftfahrzeug-Batterie mit der Eingangsklemme 16 und der Minuspol der Kraftfahrzeug-Batterie 18 mit der Eingangsklemme 17 verbunden wird.
-H-
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ORIGINAL INSPECTED
- 1 - R- Z A (i O
Um bei einer steigenden.Eingangsspannung den Steuerstrom für'den Schalttransistor 6 wenigstens annähernd konstant zu halten, ist ir. der Steuerzuleitung in Reihe zu der dritten Sekundärwicklung 5 des Übertragers 1 ein Kaltleiter-Widerstand 19 angeordnet, der zweckmäßigerweise als Glühlampe ausgebildet ist. Ein als Glühlampe ausgebildeter Kaltleiter-Widerstand ist besonders kostengünstig.
Mit der Steuerelektrode des Schalttransistors 6 ist der Kollektor eines Steuertransistors 20 verbunden, dessen Emitter an die gemeinsame Versorgungsleitung 15 angelegt ist. Die Basis des Steuertransistors ist mit einem einseitig an die gemeinsame Versorgungsleitung 15 angelegten Widerstand 21, einem Widerstand 22 und der Kathode einer Diode 23 verbunden, wobei die Anode der Diode 23 mit dem Emitter des Schalttransistors 6 und einem Meßwiderstand 24 verbunden ist, welcher mit einem Anschluß an die gemeinsame Versorgungsleitung 15 angelegt ist. Der einseitig mit der Basis des Steuertransistors 20 verbundene Widerstand 22 ist mit seinem anderen Anschluß mit der Anode einer Zenerdiode 25 verbunden, deren Kathode mit der Kathode einer Diode 26 sowie mit einer Elektrode eines Hilfskondensators 27 verbunden ist. Die zweite Elektrode des Hilfskondensators 27 ist mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 15 verbunden. An die Anode der Diode 26 ist mit einem ersten Anschluß die zweite Sekundärwicklung k des Übertragers 1 angeschlossen, wobei der zweite Anschluß der zweiten Sekundärwicklung 4 mit der gemeinsamen Versorgungsleitung 15 verbunden ist. Die Steuerelektrode des Schalttransistors 6 ist schließlich noch mit einer Diode 27 verbunden, welche mit ihrem zweiten Anschluß an die gemeinsame Versorgungsleitung 15 angelegt ist. Die Diode 27 verhindert das Auftreten von negativen Spannungen an der Basis des Schalttransistors 6 und am Kondensator 13.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung ist folgende. Im Normalfall schwingt der Sperrwandler, wie schon
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weiter oben angedeutet dadurch, daß der Schalttransistor 6 zwis-hen seinem leitenden und seinem nichtleitenden Zustand pendelt. Dabei ist es erforderlieh, daß der Steuertransistor 20 gesperrt ist. Das Schwingen des Sperrwandlers wird sofort unterbrochen, wenn der Steuertransistor 20 in seinen leitenden Zustand gelangt und damit im wesentlichen das Potential der Versorgungsleitung an der Steuerelektrode des Schalttransistors 6 anliegt. Der Steuertransistor 20 wird-in zwei Fällen in den"leitenden Zustand gesteuert, nämlich dann, wenn die Ausgangsspannung an den Klemmen 9 und 10 einen bestimmten Wert erreicht hat und dann, wenn der über die Primärwicklung 2 und die Schaltstrecke des Schalttransistors 6 schließende Primärstrom einen zu hohen Wert annimmt.. Die Spannungsregelung erfolgt dabei dadurch, daß im gleichen Maße wie der Kondensator 8 auch der Hilfskondensator über die zweite Sekundärwicklung ty des Übertragers 1 aufgeladen wird. Unterhalb einer durch die Zenerdiode 25 bestimmten Spannung ist die Aufladung des Hilfskondensator 27 für den Steuertransistor 20 ohne Bedeutung, übersteigt dagegen die Spannung an dem Hilfskondensator 27 die durch die Zenerdiode 25 bestimmte Referenzspannung, dann wird die Zenerdiode 25 leitend und der Steuertransistor 20 erhält an seiner Basis ein positives Signal, das. den Steuertransistor 20 in den leitenden Zustand steuert. Dadurch werden die Schwingungen des Sperrwandlers unterbrochen und die Aufladung des Kondensators 8 unterbrochen. Wird nunmehr der Verbraucher 11 angeschaltet, dies kann beispielsweise dem Blitzen einer Zündlichtpistole entsprechen, dann wird der Kondensator 8 entladen. Der Kondensator 27 folgt in seiner Ladespannung dem Kondensator 8, in dem die Entladung des Kondensators über dem Entladekreis aus der Zenerdiode 25 dem Widerstand 22 und dem Widerstand 21 erfolgt. Mit wieder anwachsender Spannung an dem Kondensator 8 steigt auch die Spannung an dem Hilfskondensator 27 und das beschriebene Spiel wiederholt sich. Durch diese Anordnung wird die Spannung über dem Kondensator 8 auf einen Maximalwert begrenzt, unabhängig davon wie hoch die an die Eingangsklemmen 16 und 17 angelegte Batteriespannung ist.
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Die Stromregelung bei dem Sperrwandler erfolgt über den Meßwiderstand 24. Je nach der Stärke des über die Schaltstrecke des Schalttransistors 6 fließenden Stromes fällt an dem Meßwiderstand 24 eine bestimmte Spannung ab. Ist der Strom so groß, daß an dem Verbindungspunkt des Meßwiderstandes 24 mit der Diode 23 eine bestimmte Spannung anliegt, dann wird wieder der Steuertransistor 20 in seinen leitenden Zustand geschaltet und damit der Schalttransistor 6 gesperrt. Dadurch sinkt die Spannung an dem Verbindungspunkt des Meßwiderstandes 24 und der Diode 23 wieder ab und der Steuertransistor 20 wird nunmehr wieder gesperrt. Nach Ablauf der Sperrphase gelangt der Schalttransistor 6 wieder in seinen leitenden Zustand und der Strom über seine Schaltstrecke kann wieder bis zu dem vorgegebenen Maximalwert ansteigen. Durch die beschriebene Stromregelung kann der Schalttransistor 6 eine beliebige Stromverstärkung haben. Eine überlastung oder aber eine Zerstörung der Schaltungsanordnung ist nicht möglich.
Besonders vorteilhaft ist bei der beschriebenen Schaltungsanordnung, daß sowohl die Stromregelung als auch die Spannungsregelung über ein gemeinsames Stellglied, nämlich den Steuertransistor 20 erfolgt. Diese Anordnung ist besonders einfach und kostensparend in ihrem Aufbau. Dadurch, daß in der Schaltungsanordnung keinerlei Abgleichsteilen, beispielsweise Potentiometer vorgesehen sind, wird der Schaltungsaufbau weiter vereinfacht und die Störanfälligkeit der Schaltungsanordnung gemindert.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, daß zwischen den Batterieanschlußklemmen 16 und 17 und den Abgriffklemmeη der geregelten Ausgangsspannung 9 und 10 Massetrennung besteht.
— τ ■—
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Claims (7)

  1. ~ 7 ~ ■ ' R. % 4 η
    Ansprüche
    ( Ι.) Elektrische Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer stabilen Ausgangsspannung bei stark schwankenden Eingangsspannungen, mit einem Sperrwandler, der einen Schalttransistor und einen übertrager aufweist, wobei die Primärwicklung des Übertragers im Ausgangskreis des Schalttransistors angeordnet ist, und eine erste Sekundärwicklung des Übertragers über einen Gleichrichter mit einem Kondensator verbunden ist, über dem die Ausgangsspannung abgreifbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Steuertransistor (20) zur Beeinflussung des Schaltzustandes des Schalttransistors (6) vorgesehen ist, wobei der Steuertransistor (20) in Abhängigkeit von der Ausgangsspan- · nung der Schaltungsanordnung und in Abhängigkeit von dem über den Schalttransistor (6) fließenden Strom beeinflußbar ist.
  2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Sekundärwicklung (H) des Übertragers (1) zur Aufladung eines Hilfskondensator (27) vorgesehen ist, dessen Ladespannung durch ein Referenzelement (25), insbesondere durch eine Zenerdiode überwacht ist, wobei bei einer die Referenzspannung des Referenzelementes (25) übersteigenden Ladespannung des Hilfskondensators (27) der Steuertransistor (20) umschaltbar ist.
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    - a - R. a*e
  3. 3. Schaltungsanorndung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Referenzelement (25) in der Zuleitung zur Steuerelektrode des Steuertransistors (20) angeordnet ist.
  4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3S dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfskondensator (27) einen Entladekreis aufweist, in dem das Referenzelement (25) und ein Entladewiderstand (21) angeordnet sind.
  5. 5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe zu der Schaltstrecke des Schalttransistors (6) ein Meßwiderstand (24) angeordnet ist, der - insbesondere über eine Diode (23) - mit der Steuerelektrode des Steuertransistors (20) verbunden ist.
  6. 6. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zuleitung zur Steuerelektrode des Schalttransistors (6) in an sich bekannter Weise eine dritte Sekundärwicklung (5) des Übertragers (1) angeordnet ist, zu der ein Kaltleiter-Widerstand (19) in Reihe geschaltet ist, der an den Abgriff eines Spannungsteilers aus einem Widerstand (12) und einem Kondensator (13) angeschlossen ist.
  7. 7. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 2 bis β» dadurch· gekennzeichnet, daß die zweite Sekundärwicklung (4) durch einen Abgriff, der ersten Sekundärwicklung (3) gebildet wird.
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