DE2543445A1 - Schaltregler - Google Patents

Description

• Schaltregler
• Die Erfindung betrifft einen Schaltregler mit einem Stellglied, das von einem Regelverstärker steuerbar ist, dem die Ausgangsspannung des Schaltreglers als Istwert zugefthrt ist, wobei dem Stellglied eine Drossel nachgeschaltet ist, zu der die Reihenschaltung eines Kondensators und einer Diode parallel geschaltet ist.
• Solche Schaltregler sind im Handel erhältlich, wobei das Stellglied beispielsweise ein Transistor sein kann. Insbesondere bei hohem Eingangs- und Ausgangsspannungsverhältnis ist bei diesen Schaltreglern die Einschaltzeit für das Stellglied sehr kurz.
• Bei extrem kurzen Einschaltzeiten läßt sich jedoch der Stromfluß nicht mehr eindeutig steuern. In diesem Betriebsbereich sind daher solche Schaltregler nicht mehr einzusetzen.
• Es besteht die Aufgabe, einen Schaltregler der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß auch bei hohem Eingangs-Ausgangsspannungsverhältnis der Strom eindeutig zu steuern ist.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Diode mit einer Anzapfung der Drossel verbunden ist.
• Bei dem erfindungsgemäßen Schaltregler bleiben auch bei hohem Eingangs- und Ausgangsspannungsverhältnis die Einschaltzeiten £r das Stellglied relativ lang, woraus eine gute Steuerbarkeit des Ausgangsstromes resultiert. Außerdem ist der vom Stellglied zu steuernde bzw. zu schaltende Strom und damit die Belastung des Stellgliedes geringer als beim bekannten Schaltregler.
• Im folgenden wird der erfindungsgemäße Schaltregler beispielhaft anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert4 Figur 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Schaltreglers. Eine Eingangsklemme 1 ist mit dem Eingang eines Stellgliedes 2 verbunden, das im AusfUhrungsbeispiel ein Transistor ist. Der Ausgang des Stellgliedes 2 ist über eine Drossel 3 an eine Ausgangsklemme 4 geführt. Eine zweite Eingangsklemme 5, an der beispielsweise das Bezugspotential liegt, ist direkt mit einer zweiten Ausgangsklemme 6 verbunden. An den beiden Eingangsklemmen 1 und 5 liegt die Eingangsspannung UE und an den beiden Ausgangsklemmen 4 und 6 die Ausgangsspannung UA. Das Stellglied 2 wird von einem Regelverstärker 7 angesteuert. Der Regelverstärker 7 ist mit einer Addierstufe 8 verbunden, der tber die Leitung 9, die Ausgangsspannung UA als Istwert und über eine Klemme 10 ein Sollwert zugeführt ist. Die Ausgangsklemmen 4 und 6 sind von einem Kondensator 11 überbrückt, zu dem eine Diode 12 in Serie geschaltet ist, die mit einer Anzapfung 3a der Drossel 3 verbunden ist. Durch die Anzapfung 3a zerfällt die Drossel 3 in zwei Teilwicklungen 3b und 3c, von denen die Teilwicklung 3b mit dem Stellglied 2 verbunden ist und die Windungszahl w1 besitzen und die Teilwicklung 3c mit der Ausgangsklemme 4 verknüpft ist und die Windungszahl w2 aufweist.
• Zur Teilwicklung 3c sind der Kondensator 11 und die Diode ;2 parallel geschaltet.
• Die Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Schaltreglers wird beispielhaft anhand der Figur 2 näher erläutert, in der mit strichpunktierter Linie,der über das Stellglied fließende Strom iTrt gestrichelt der über die Diode 12 fließende Strom iD und mit ausgezogener Linie der über die Teilwicklung 3c fließende Strom iL und der Ausgangsstrom iA über der Zeit t aufgetragen sind.
• Während der Zeitspanne 8 t1 ist das Stellglied bzw. das Schaltelement 2 leitend. Es liegt dann an beiden Teilwicklungen 3b und 3c der Drossel 3 die volle Spannungsdifferenz zwischen Eingangsspannung UE und Ausgangs spannung UA. Der Strom über das Stellglied i Tr und damit auch der Strom iL steigt entsprechend der Drosselinduktivität linear an und ist damit proportional (w1 + 92)2 Am Ende des Zeitabschnittes e t1 ist der Fluß in der Drossel proportional dem dann fließenden Strom und der Windungszahlsumme w1 + w2 der Drossel 3, Während des Zeitabschnittes t2 sei das Stellglied 2 gesperrt.
• Damit wird die Teilwicklung 3b stromlos. Um den in der Drossel vorhandenen Fluß aufrecht zu erhalten, steigt der Strom i, L in der Teilwicklung 3c und der Strom iD über die Diode 12 sprungartig im Verhältnis der Windungszahlen W1 + W2 an. Anschließend w2 wird der Strom linear abgebaut. Der in der Drossel 3 vorhandene Fluß am Ende des Zeitabschnittes 6 t2 ist schließlich wieder proportional dem dann fließenden Strom und der Windungszahl w2 der Teilwicklung 3c.
• Beim erneuten Einschalten des Stellgliedes 2 wird dieser Fluß wieder durch einen Strom in beiden Teilwicklungen 3b und 3c aufrecht erhalten, so daß sich dadurch der Strom iL sprungartig erniedrigt und damit der Schaltzyklus erneut beginnt.
• Für die Figur 2 wurden folgende Werte angenommen: UE . UA ~ 45 ; w1 : w2 ~ 14 Das Impulspausenverhältnis t1 : t2 ist unter dieser Voraussetzung 1 : 3. Bei einer herkömmlichen Schaltung wäre das Ininulspausenverhältnis 1 : 44. Bei diesem ungünstigen Impulspauenverhältnis läßt sich zumindest bei höheren Frequenzen der Stromfluß kaum mehr steuern. Mit dem erfindungsgemäßen Schaltregler erhält man hingegen Einschaltzeiten für das Stellglied, die auch bei dem oben genannten hohen Eingangs-Ausgangsspannungsverhältnis eine gute Steuerbarkeit gewährleisten.
• Außerdem ist Figur 2 zu entnehmen, daß der an den Ausgangsklemmen 4 und 6 zur Verfügung stehende Ausgangsstrom iA erheblich größer als der Strom iTr ist, der mit dem Stellglied 2 gesteuert werden muß, was dessen Belastung erheblich senkt.
• In Figur 3 ist die Sperrspannung UTr, die das Stellglied bzw.
• den Transistor 2 aufnehmen muß, über der Zeit t aufgetragen.
• Neben der Eingangsspannung UE muß zusätzlich die rücktransformierte Ausgangsspannung der Teilwicklung 3b gesperrt werden, die UA W1 beträgt.
• w2 1 Patentanspruch 3 Figuren

Claims (1)

1. Patentanspruch Schaltregler mit einem Stellglied, das von einem Regelverstärker steuerbar ist, dem die Ausgangsspannung des Schaltreglers als Istwert zugeführt ist, wobei dem Stellglied eine Drossel nachgeschaltet ist, zu der die Reihenschaltung eines Kondensators und einer Diode parallel geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (12) mit einer Anzapfung (3a) der Drossel (3) verbunden ist.