DE2617444B2

DE2617444B2 - Stabilisierte Stromversorgungseinrichtung zur Versorgung von Tonverstärkern

Info

Publication number: DE2617444B2
Application number: DE2617444A
Authority: DE
Inventors: Shouichi Warabi Saitama Ishii (Japan)
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1975-04-21
Filing date: 1976-04-21
Publication date: 1979-08-09
Also published as: JPS5517406B2; JPS51122745A; DE2617444A1; US4183082A; DE2617444C3

Description

stung, d. h. des Stromverbrauchs des Kollektors eines Regel transistors zur Verwendung bei der stabilisierten Stromversorgungseinrichtung gemäß der F.rfindung, und

F i g. 5 ein schematisches Schaltbild einer Stromver- ■; sorgungseinrichtung gemäß der Eriindung zur Lieferung von positiven und negativen Speisespannungen zu einem B-Gegentaktausgangsverstärker.

Gemäß F i g. I ist ein erster Gleichrichter 10 zum Umformen einer Eingangs-Wechselspannung in eine ι ο erste ungeregelte bzw. unstabilisierte Gleichspannung mit einem Wert entsprechend dem der Wechselspannung vorgesehen. Ein zweiter Gleichrichter 20 erzeugt eine zweite unstibilisierte Gleichspannung mit einem Wert entsprechend der Eingangsspannung, wobei diese Gleichspannung als Bezugsgleichspannung benutzt wird. Es braucht eigentlich nicht näher hervorgehoben zu werden, daß die Ausgangsspannungen der Gleichrichter mit der Eingangsspannung variieren. Ein kommerzielles Wechselspannungsnetz 1 ist als Eingangs-Wechselspannungsquelle an die Eingänge der beiden Gleichrichter 10 und 20 angeschlossen.

Zwischen den ersten Gleichrichter 10 und einen Tonverstärker 40 als Last, an den eine stabilisierte Gleichspannung angelegt werden soll, ist eine Regel- r> Schaltung 30 eingeschaltet. Eine Detektorschaltung 50 vermag eine Änderung der stabilisierten Ausgangs-Gleichspannung mit einem Wert entsprechend Jem der stabilisierten Gleichspannung zu liefern, die mit der Ausgangsspannung des zweiten Gleichrichters 20 so verglichen wird. Eine Komparatorschaltung 60 ninmt ein Ausgangssignal des zweiten Gleichrichters 20 an seiner nichtinvertierenden bzw. Plusklemme und an seiner invertierenden bzw. Minusklemme ein Ausgangssignal der Detektorschaltung 50 auf, wobei er eine ri verstärkte Ausgangsspannung erzeugt, die dem Unterschied zwischen diesen Signalen proportional ist, wodurch die Regelschaltung angesteuert und die unstabilisierte Ausgangs-Gleichspannung des ersten Gleichrichters 10 geregelt bzw. stabilisiert wird.

Die Schaltung gemäß Fi g. I unterscheidet sich darin von der herkömmlichen Schaltung, daß bei letzterer ein eine Bczugsspannung erzeugender Abschnitt mit einer Zener-Diode an die nichtinvertierende Klemme der Komparatorschaltung 60 angeschlossen ist. Da bei einer ·τ> Stromversorgungseinrichtung gemäß der Erfindung die Vergleichs-Bezugsspannung in Abhängigkeit von der Eingangs-Wechselspannung variiert, ändert sich ersichtlicherweise die an die Last 40 anzulegende Ausgangs-Gleichspannung mit Änderungen der Eingangs-Wech- ■-,<> selspannung, jedoch nicht in Abhängigkeit von Änderungen des Laststroms.

F i g. 2 veranschaulicht schematisch eine stabilisierte Stromversorgungseinrichtung gemäß der Erfindung, wobei den Teilen von F i g. 1 entsprechende Teile mit r> denselben Bezugsziffern bezeichnet sind. Ein erster Gleichrichter 10 weist einen Transformator 11, eine Diode 12 und einen Glattungskondensdtor 13 auf, während ein zweiter Gleichrichter 20 aus einem Transformator 21, einer Diode 22, einem Glättungskon- w> densator 23 und einem Potentiometer 24 besteht. Der Schleifer des Potentiometers 24 ist mit einer nichtinvertierenden Klemme einer Komparatorschaltung 60, etwa eines Differenzverslärkers, verbunden. Die Regelschaltung 30 umfaßt einen npn-Transistor 31 mit einem an b> den Ausgang des ersten Gleichrichters 10 angeschlossenen Kollektor, einem mit dem einen Speiseanschluß des Tonverstärkers 40. dessen anderer SDeiseanschluß an Schaltkreis-Masse liegt, verbundenen Eminer und einer an den Ausgang der Komparatorschaltung 60 angeschlossenen Basis, sowie einen zwischen Kollektor und Basis des Transistors 31 geschalteten Widerstand 32 Die Detektorschaltung 50 wird durch einen parallel zu den Speiseanschlüssen des Tonverstärkers 40 geschalteten Spannungsteiler mit Widerständen 51 und 52 gebildet. Eine Verzweigung zwischen diesen Widerständen 51 und 52 ist an eine invertierende Klemme der Komparatorschaltung 60 angeschlossen.

F i g. 3 veranschaulicht die Spannungsregelkennlinie der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung. Wenn beispielsweise, wie durch Kurve A in F i g. 3 angegeben, die Ausgangsspannung des Gleichrichters 10 einem Wert von 50 V entspricht, wenn eine Eingangs-Wechselspannung von 100 V (Nennwert) an den ersten Gleichrichter 10 angelegt wird und der Laststrom 0 A beträgt, dann fällt die unstabilisierte Eingangs-Gleichspannung der Regelschaltung 30 infolge der Ausgangsimpedanz (ζ. Β. 1 Ω) des Gleichrichters bei einer Zunahme des Laststroms ab, doch wird die Ausgangsspannung der Regelschaltung unabhängig von Änderungen des Laststroms auf einen vorbestimmten Wert von 45 V geregelt, d. h. stabilisiert. Wenn die Eingangs-Wechselspannung z.B. um ±10% schwankt, variiert die an die Last angelegte Ausgangsspannung entsprechend der Eingangsspannung, jedoch nicht in Abhängigkeit von einer Änderung des Laststroms. Wenn die Ausgangsspannung des Gleichrichters 10, wie durch die Kurve B in Fig. 3 gezeigt, 55 V im lastfreien Zustand beträgt, besitzt die stabilisierte Ausgangsspannung einen vorbestimmten Wert von 49 V, und wenn die Ausgangsspannung des Gleichrichters 10, wie durch die Kurve C veranschaulicht, im lastfreien Zustand 45 V beträgt, besitzt die geregelte Ausgangsspannung einen vorbestimmten Wert von 40,5 V.

Fig.4 veranschaulicht die Verlustleistungskurve des Kollektors des Regeltransistors 31, welche der Kurve gemäß F i g. 3 entspricht. Auch wenn die Eingangs-Wechselspannung, wie durch die Kurve B in Fig. 4 gezeigt, um +10% von der als Bezugswert dienenden Kurve A abweicht, beträgt ersichtlicherweise die maximale Verlustleistung etwa 8 W, was erheblich weniger ist als die Verlustleistung des Regeltransistors bei der bisher verwendeten stabilisierten Stromversorgung.

Im folgenden sei der durch den zweiten Gleichrichter auf die Ausgangsimpedanz der stabilisierten Stromversorgungseinrichtung ausgeübte Einfluß betrachtet.

Eine Spannungsverstärkung Gv und eine Stromverstärkung Ci an der nichtinvertierenden Eingangsklemme der Komparatorschaltung lassen sich durch folgende Gleichungen ausdrücken:

Gr =
G/ =

J Kr)
Wi

Mo ~\Ü

Darin bedeuten:

Δ Vo = Änderung der stabilisierten Ausgangsspannung, Δ Io = Änderung des Ausgangs-oder Laststroms,

Δ Vi = Änderung der Ausgangsspannung des zweiten

Gleichrichters,
Ali — Änderung des Ausgangsstroms des zweiten Gleichrichters.

Da die Ausgangsimpedanz Z/des zweiten Gleichrichters AViIAIi und die Ausgangsimpedanz Zo der stabilisierten Stromversorgungseinrichtung AVoIAIo entspricht, gilt

Zo =

Gi

Zi

Um die Ausgangsimpedanz Zo der stabilisierten Stromversorgungseinrichtung kiein zu halten, sollte vorzugsweise die Spannungsverstärkung Gv möglichst klein und die Stromverstärkung Ci möglichst groß gehallen werden. Außerdem ist es auch wünschenswert, die Ausgangsimpedanz des zweiten Gleichrichters klein zu haiten. Zur Gewährleistung einer größeren Stromverstärkung Gi sollte vorteilhaft die Stromverstärkung der Regelschaltung groß gewählt werden. Dies bedeutet, daß vorzugsweise in Darlingtonschaltung geschaltete Transistoren anstelle einer einzigen aktiven Halbleitervorrichtung oder eines einzigen Transistors, wie in F i g. 2 gezeigt, verwendet werden. Zur Gewährleistung einer kleinen Spannungsverstärkung Cv empfiehlt es sich, den Rückkopplungsfaktor dem Wert 1 anzunähern, indem die Ausgangsspannung des zweiten Gleichrichters praktisch gleich der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung gemacht wird. Es ist jedoch unmöglich, einen Rückkopplungsfaktor von mehr als 1 zu erzielen. Der zweite Gleichrichter kam eine kleinere Kapazität bzw. Leistung besitzen; eini Stromkapazität von einigen Milliamperen reicht aus obgleich dies von der Stromverstärkung der Kompara torschaltung abhängt.

F i g. 5 veranschaulicht eine stabilisierte Stromversor gungseinrichtung gemäß der Erfindung, die einem al Last dienenden B-Gegentaktausgangsverstärker positi ve und negative Speisespannungen zuzuführen vermag

in Da die eine Stromversorgungseinrichtung gemäß de Erfindung bildenden Schaltkreise für sich bekannt sine erübrigt sich eine weitere Beschreibung, da die dei Teilen von Fig. 1 entsprechenden Teile gemäß Fig.; mit denselben Bezugsziffern bezeichnet sind.

Ij Die Regelschaltung 30 gemäß Fig. 5 verwendet ii Darlingtonschaltung angeordnete Transistoren 33 um 34, durch welche die genannte Verstärkung Gi größe wird. Eine Komparatorschaltung 60 stellt einei Differenzverstärker mit Transistoren 61 und 62 dar, dii in Emitterschaltung angeordnet sind. Zur Verringerunj der Ausgangsimpedanz Zo der Stromversorgungsein richtung sollten die Werte eines als Filter im zweitei Gleichrichter 20 dienenden Widerstands R1 um Kondensators C1 größer gewählt werden. Die Konden satoren C2 und C3 ermöglichen es der Rückkopplungs schaltung der Stromversorgungseinrichtung, auch be hohen Frequenzen in gutem Zustand zu arbeiten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Stabilisierte Stromversorgungseinrichtung zur Versorgung von Tonverstärkern als Last mit einer gegenüber Änderungen des Laststroms stabilisierten Gleichspannung, bestehend aus einem Gleichrichter zur Aufnahme einer Eingangs-Wechselspannung, einer zwischen den Gleichstromausgang des Gleichrichters und die Last eingeschalteten Regelschaltung mit einem oder mehreren Stellgliedern, einer Detektorschaltung zum Abfühlen der an die Last angelegten Gleichspannung, einer eine Bezugsgleichspannung erzeugenden Schaltung und einer Komparatorschaltung, die die Ausgangsgleichspannung der Detektorschaltung und die Bezugsgleichspannung miteinander vergleicht und ein Fehler-Signal erzeugt, das dem Unterschied zwischen der Ausgangsgleichspannung der Detektorschaltung und der Bezugsgleichspannung proportional ist und die Regelschaltung ansteuert, dadurch gekennzeichnet, daß als die Bezugsgleichspannung erzeugende Schaltung ein zweiter, von der Eingangs-Wechselspannung der Stromversorgungseinrichtung gespeister Gleichrichter (20) mit nachgeschaltetem Glättungsfilter vorgesehen ist, derart, daß die als Bezugsgleichspannung dienende Ausgangsspannung des zweiten Gleichrichters (20) der Amplitude der Eingangs-Wechselspannung der Stromversorgungseinrichtung proportional ist.

Die Erfindung betrifft eine stabilisierte Stromversorgungseinrichtung zur Versorgung von Tonverstärkern als Last mit einer gegenüber Änderungen des Laststroms stabilisierten Gleichspannung, bestehend aus einem Gleichrichter zur Aufnahme einer Eingangs-Wechselspannung, einer zwischen den Gleichstromausgang des Gleichrichters und die Last eingeschalteten Regelschaltung mit einem oder mehreren Stellgliedern, einer Detektorschaltung zum Abfühlen der an die Last angelegten Gleichspannung, einer eine Bezugsgleichspannung erzeugenden Schaltung und einer Komparatorschaltung, die die Ausgangsgleichspannung der Detektorschaltung und die Bezugsgleichspannung miteinander vergleicht und ein Fehlersignal erzeugt, das dem Unterschied zwischen der Ausgangsgleichspannung der Detektorschaltung und der Bezugsgleichspannung proportional ist und die Regelschaltung ansteuert.

Eine derartige stabilisierte Stromversorgungseinrichtung ist aus der Zeitschrift »radio fernsehen elektronik«, 1968, Heft 22, Seiten 696 bis 698 (insbesondere Bild 5), bekannt. An diese bekannte stabilisierte Stromversorgungseinrichtung sind beide NF-Kanäle eines NF-Stereoverstärkers angeschlossen. Als Stellglied dient hierbei ein Transistor, dei mit weiteren zwei Transistoren zu einem Darlington-Verstärker zusammengeschaltet ist. Diese Verstärkereinheit wird von einem als Komparator arbeitenden weiteren Transistor angesteuert, dessen Emitterpotential durch eine Zenerdiode festgehalten wird. Die Zenerdiode wird über einen Vorwiderstand vom Ausgang der Stromversorgungseinrichtung gespeist und liefert eine Bezugsgleichspannung. Die Basisspannung des weiteren Transistors ist von der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung abhängig; sie wird von einem eine Detektorschaltung darstellenden, an der Ausgangsspannung liegenden ohmschen Spannungsteiler abgegriffen. Sinkt die Ausgangsspannung bei starker Belastung etwas ab, dann verringert sich die Bastsspannung des genannten weiteren Transistors, und der als Stellglied diener.de Transistor wird dadurch weiter geöffnet bzw. wird niederohmiger. Die Ausgangsspannung erhöht sich dadurch entsprechend. Außerdem werden Schwankungen der Eingangs-Wechselspannung ausgeregelt, wobei der als Stellglied arbeitende Transistor mindestens für eine der maximal vorkommenden Schwankungsbreite entsprechende Verlustleistung bemessen sein muß.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht nun darin, bei einer stabilisierten Stromversorgungseinrichtung zur Versorgung von Tonverstärkern als Last der eingangs definierten Art die Verlustleistung der Regelschaltung zu verringern.
Ausgehend von der stabilisierten Stromversorgungseinrichtung der eingangs definierten Art wird diese Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß als die Bezugsgleichspannung erzeugende Schaltung ein zweiter, von der Eingangs-Wechselspannung der Stromversorgungseinrichtung gespeister Gleichrichter mit nachgeschaltetem Glättungsfilter vorgesehen ist, derart, daß die als Bezugsgleichspannung dienende Ausgangsspannung des zweiten Gleichrichters der Amplitude der Eingangs-Wechselspannung der Stromversorgungseinrichtung proportional ist.

ίο Bei der erfindungsgemäß stabilisierten Stromversorgungseinrichtung wird die Ausgangs-Gleichspannung abhängig von Änderungen der Eingangs-Wechselspannung variiert, bleibt jedoch gegen Änderungen oder Schwankungen des Laststroms stabilisiert.

Die Erfindung basiert auf der Erkenntnis, daß bei Tonverstärkern Schwankungen der Ausgangsgleichspannung aufgrund von Änderungen der Eingangs-Wechselspannung praktisch keinen negativen Einfluß auf den Tonverstärker haben, da die Eingangs-Wechselspannung gewöhnlich nur sehr langsamen Schwankungen unterliegt und gegebenenfalls schnelle Änderungen durch das im Gleichrichter gewöhnlich enthaltende Glättungsglied in langsame Änderungen der der Regelschaltung zugeführten Gleichspannung umgesetzt werden.

Bei der nach der Erfindung stabilisierten Stromversorgungseinrichtung führt ein Anstieg der Eingangs-Wechselspannung zu einem Anstieg der Ausgangsgleichspannung und umgekehrt. Dadurch wird der maximale Spannungsabfall an dem Stellglied niedriger, so daß die zulässige Verlustleistung des Stellglieds wesentlich niedriger sein kann als bei dem bekannten stabilisierten Stromversorgungsgerät. Daraus folgt wiederum, daß die Wärmeabfuhr bei der Stromversorgungseinrichtung nach der Erfindung weniger problematisch ist als bei dem bekannten stabilisierten Stromversorgungsgerät.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 ein Blockschaltbild einer Stromversorgungseinrichtung gemäß der Erfindung,

F i g. 2 ein Schaltbild einer Stromversorgungseinrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung,

b5 F i g. 3 eine graphische Darstellung der Eigenschaften bzw. der Kennlinie einer erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung,

Fig.4 eine graphische Darstellung der Verlustlei-