DE2633876A1

DE2633876A1 - Schaltungsanordnung zur erzeugung einer geregelten ausgangsspannung aus einer eingangsgleichspannung

Info

Publication number: DE2633876A1
Application number: DE19762633876
Authority: DE
Inventors: Hobart Atsushi Higuchi; Lawrence Paul Trubell
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1975-08-04
Filing date: 1976-07-28
Publication date: 1977-02-17
Also published as: BE843747A; IT1067181B; BR7605034A; US4025863A

Description

'-. km-fe

Anmelderin: International Busines Machines

j Corporation, Armonk, N.Y. 10504

[Amtliches Aktenzeichen: Neuanmeldung Aktenzeichen der Anmelderin: SA 974 032

!Schaltungsanordnung zur Erzeugng einer geregelten Ausgangsspannung auseiner Eingangsgleichspannung

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer geregelten Ausgangsspannung aus einer Eingangsgleichspannung, mit einem Transformator, dessen Primärwicklung die Eingangs gleichspannung über eine Induktivität und eine Mittelan-'^apfung zugeführt erhält und dessen Sekundärwicklung mit einem Ausgangsanschluß der Anordnung verbunden ist.

£s sind verschiedene Schaltungen zur Erzeugung einer geregelten \usgangsspannung aus einer ungeregelten Eingangsspannung bekannt. Sin Teil dieser Schaltungen ist mit Vierschicht-Trioden (SCR), Thyristoren, Trinistoren oder anderen Vierschicht-Halbleiterelemenjten aufgebaut, die als steuernde Schaltelemente in Brückenschal- :ung betrieben werden (USA-Patent 3 074 030, 3 243 686, 3 308 und 3 760 258). Es ist auch bekannt, bei Schaltungen dieser Art, und zwar insbesondere bei solchen Schaltungen, die zur Gleichstrom/ !Wechselstrom-Umsetzung dienen, einen oder mehrere Transformatoren vorzusehen, denen über Primärwicklungen die Eingangsspannung zugeführt wird und die an den Sekundärwicklungen die Ausgangsspannung

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liefern, während die gleichen Wicklungen oder zusätzlichen Wick- ', lungen mit den Brückenschaltungen verbunden sind (USA-Patente ' ;3 377 543 und 3 624 483) . In verschiedenen bekannten Ausführungs- !

j formen dieses Schaltungstyps sind die aufwendigen Vierschicht-Halb+.

ι leiterelemente durch Transistoren ersetzt (USA-Patente 3 257 604, j 3 317 812 und PR-Patent 1 377 451). Alle diese Schaltungen erfüllen nur unzureichend die hohen Anforderungen an die geregelte Ausgangsspannung und sind nur dann voll wirksam, wenn die Brückenelemente genau abgeglichen sind.

Es ist ferner eine Schaltung zum Umsetzen einer ungeregelten Eingangsgleichspannung in eine geregelte Ausgangsspannung bekannt, bei i :

der die Eingangsspannung von einer ersten Eingangsleitung über eine Induktivität der Mittelanzapfung an der Primärwicklung eines Transformators zugeführt wird (USA-Patent 3 388 311). Die beiden Enden der Primärwicklung sind einerseits mit einer zweiten Eingang4- !leitung über Transistoren verbunden, die durch variable Arbeite- j taktisgnale wechselweise geöffnet und geschlossen werden, und an- |

dererseits über Vierschicht-Trioden an die erste Eingangsleitung

zurückgeführt. Die als Signalausgang dienende Sekundärwicklung des Transformators ist mit einer Kapazität verbunden, die zusammen !

ί ί

mit der Induktivität als Spannungsbegrenzer wirkt, indem die überschüssige Energie jeweils zunächst von der im Eingangskreis befindlichen Induktivität aufgenommen und danach im Gegentakt unter Steui

I erung der Transistoren über die Vierschicht-Trioden wieder abgege- ι

ben wird. Diese Anordnung hat den Nachteil, daß die Schalttransistqiren einer h°hen Spannung ausgesetzt sind, die bis zur doppelten ί

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Eingangsspannung ansteigen kann. Ebenso werden die Vierschicht-Trioden durch eine hohe Gegenspannung belastet.

Es ist schließlich auch eine Stromversorgungsschaltung mit geregel ter Ausgangsspannung bekannt, die mit opto-elektrischen Koppelelementen aufgebaut ist und eine Rückkopplungssteuerschleife aufweist, über die aus der Ausgangsspannung eine Referenzspannung für eine Wechselstrom-Phasensteuerschaltung abgeleitet wird (USA-Patent 3 414 798). Eine Referenzsignal-Vergleichsschaltung ist mit der Steuerschaltung durch einen opto-elektrischen Koppler verbunden, der die Ausgangsspannung von der Steuerschaltung isoliert. Der opto-elektrische Koppler arbeitet im Analogbetrieb; er hat daher in nachteiliger Weise den vollen Änderungsbereich des Steuerungssignals in entsprechende Leuchtstärkeveränderungen umzusetzen, die von dem Empfangselement wieder in eine äquivalentes elektrisches Steuersignal umzuwandeln sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, unter Vermeidung der oben erläuterte ι Nachteile eine unempfindliche und gegen Schaltelementenausfall sichere Schaltungsanordnung anzugeben, die ohne Rücksicht auf Schwan kungen der Eingangsspannung und/oder der Ausgangsbelastung eine ge nau geregelte Ausgangsspannung liefert. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.

Verschiedene vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind aus den Unteransprüchen ersichtlich. Nachfolgend sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

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!Pig. 1 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der

Schaltungsanordnung,

Fig. 2 ein Schaltbild zur Anordnung von Figur 1;

Fig. 3 die Arbeitsweise der Schaltung von Fig. 2 in

schematischen Detaildarstellungen a, b, c und d;

Fig. 4 den zeitlichen Verlauf der auftretenden Signale

zur Illustration der Arbeitsweise der Schaltung von Fig. 1,

Fig. 5 eine herkömmliche Schaltungsanordnung in schematif

scher Darstellung zur weiteren Erläuterung der Vorteile der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung und

Fig. 6 Ein Schaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Ein Funktionsdiagramm einer erfindungsgemäßen Stromversorgungsanordnung ist in Fig. 1 gezeigt. Ein Taktgenerator 10 erzeugt ein Rechtecksignal mit im wesentlichen konstanter Frequenz und Amplitude als Bezugssignal für den Betrieb der ganzen Schaltung. Eine solche Rechteck-Generatorschaltung ist in der DT-OS 2 524 496 beschrieben. Das Taktsignal vom Generator 10 wird an die Treiberschaltung 12 angelegt, um eine Strom-

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umschalt-Einrichtung 14 in einer noch zu beschreibenden Art zu betätigen. Die Stromums ehalt-Einrichtung 14 empfängt Gleichspannung an den Eingangsanschlüssen 16, 18 und gibt diese Spannung abwechselnd an Teile der Primärwicklung eines Transformators 20, in dessen Sekundärwicklung eine gewünschte Wechselspannung induziert wird. Diese Wechselspannung kann als solche in einer Benutzerschaltung verwendet werden. In vielen Anwendungen braucht die Benutzerschaltung jedoch Gleichstrom. Wie dargestellt, ist ein Gleichrichter 22 an den Transformator 20 angeschlossen, um Gleichspannung an die Ausgangs anschlüsse 26, 28 zu liefern. Die Steuerung der Arbeitsweise der Schaltung erfolgt in jedem Fall durch Feststellung der Amplitude der Aus gangs spannung. In der Praxis wird die Amplitude direkt an der Last oder so dicht wie möglich an der Last abgenommen. Wenn die Aus gangs spannung eine Wechselspannung ist, wird ein einfacher Gleichrichterkreis bevorzugt. Wie hier gezeigt, übernimmt der Laststromgleichrichter 22 diese Funktion, und der Einfachheit halber ist eine Referenzschaltung 30 darstellungsgemäss mit den Anschlüssen 26 und 28 verbundenem die Amplitude zwischen diesen Anschlüssen zu messen und das erforderliche Fehlersignal zu erzeugen. Dieses Fehlersignal von der Referenzschaltung 30 wird an einen Pulsbereiten-Modulator 32 angelegt, an den auch das Signal vom Generator 10 angelegt wird. Da der Pulsbreitenmodulator an der Sekundärseite des Transformators 20 liegt und der

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Generator 10 aufder Primärseite, wird das Rechtecksignal vom Generator 10 über eine .Isolierkopplerschaltung 34 angelegt, die später noch zu beschreiben ist, und die" nur die Wechselstromkomponente des Taktsignals zum Pulsbreitenmodulator 32 durchlässt. Der Pulsbreitenmodulator erzeugt ein Rechtsignal, dessen Frequenz durch das Taktsignal des Generators 10 bestimmt wird, wobei die Breite der Impulse (die Impulsdauer) umgekehrt proportional ist zur Amplitude der Spannung zwischen den Anschlüssen 26 und 28. Dieses Signal wird durch eine zweite Isolierkopple r schalung 36 geleitet, die .der Isolierkopplerschaltung 34 identisch sein kann, und an die Steuerschaltung 40 angelegt ist. Diese Schaltung erzeugt ein Steuersignal zum Anlegen an die Treiberschaltung 12, durch das die Aus gangs spannung an den Anschlüssen 26 und 28 reduziert wird, wenn sie ansteigt, und durch das-sie angehoben wird, wenn sie dazu neigt, an den Anschlüssen 26 und 28 abzufallen. Dieses Servosystem erzeugt also eine Spannung mit im wesentlichen konstanter Amplitude an den Anschlüssen 26 und 28 trotz Aenderungen der Lastimpedanz und trotz Aenderungen der Amplitude der Eingangs spannung an den Anschlüssen 16 und 18.

Einzelheiten der Schaltung sind in Fig. 2 gezeigt, wo die oben angegebenen Referenzzahlen um 100 erhöht wurden für Bauteile, die dieselben oder sehr ähnliche Funktionen übernehmen. Der positive Eingangs Spannungsanschluss

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116 ist über eine Induktivität (Drossel) 50 mit der Mittelanzapfung der Primärwicklung eines Transformators 120 verbunden. Eine Hälfte 52 der Primärwicklung ist mit dem Kollektor eines Transistors 54 verbunden, dessen Emitter Über die Diode 56 mit dem Eingangsanschluss 116 und der Induktivität (Drossel) 50 verbunden ist. Der Emitter des Transistors 54 ist ausserdem mit dem Kollektor eines Transistors 58 verbunden, dessen Emitter mit dem negativen Eingangsanschluss 118 verbunden ist. In ähnlicher Weise ist die andere Hälfte 62 der Primärwicklung des Transformators an den Kollektor eines Transistors 64 angeschlossen, dessen Emitter mit einer Diode 66 und einem anderen Transistor 68 verbunden ist. Ein Steueranschluss 142 ist vorgesehen, um eine Zweipegel-Steiler spannung zum Betrieb gemäss nachfolgender Beschreibung anlegen zu können. Die Steuereinrichtung 144 ist mit dem Steueranschluss 142 und dem Generator 110 verbunden, um diesen nach Bedarf zu starten und zu stoppen. Das Ausgangssignal des Generators 110 am Anschluss 146 wird an eine binäre Flipflop-Schaltung 148 oder eine gleichwertige Schaltung angelegt. Ein Ausgang der binären Flipflopschaltung 148 ist mit dem Kollektor des Transistors 54 und mit einer Eingangs leitung eines UND-Gliedes 150 verbunden, dessen Ausgangsleitung mit der Basis des Transistors 58 verbunden ist. In ähnlicht-Weise ist die andere Ausgangsleitung der binären Flipflop schaltung 148 mit der Basis des Transistors 64 und einer Eingangs leitung eines anderen

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UND-Gliedes 152 Verbunden, dessen Aus gangs leitung an die Basis des Transistors 68 gelegt ist. Der Steueranschluss 142 ist ausserdem gemeinsam an die Eingangsleitungen der UND-Glieder 150 und 152 gelegt, um beide nur einzuschalten, wenn der Generator 110 arbeitet. Der Generatorausgangsanschluss 146 ist auch mit einem Eingangsanschluss eines Pulsbreitenmodulators 132 verbunden, dessen Ausgangsleitung gemeinsam an die UND-Glieder 150 und 152 geführt ist, um diese entsprechend dem Ausgangssignal des Pulsbreitenmodulators 132 zu schalten. Der Modulator liefert ein Rechtsignal mit einer Impulsbreite, die durch die Spannungsamplitude über der Sekundärwicklung des Transformators bestimmt wird. Darstellungsgemäss besteht die Sekundärwicklung aus einer Halbwicklung 154 mit einem Anschluss 155 und einem zweiten Anschluss 156 sowie einer anderen Halbwicklung 158, die mit dem gemeinsamen Anschluss 156 und einem weiteren Anschluss 159 verbunden ist. Die Ausgangspannung, an diesen Anschlüssen ist eine Wechselspannung, und in einigen Fällen wird sie an eine Benutzerschaltung angelegt, die mit Wechselstrom arbeitet.

Häufiger liefert ein Paar Gleichrichter 162 und 164 zusammen mit einem Filterkondensator 166 Gleichstrom an die Aus gangs anschlüsse 126 und 128. Schwankungen in der an diesen Anschlüssen gelieferten Aus gangs spannung werden vorzugsweise so dicht wie möglich an der Last abgefühlt; zur

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Illustration ist die Verbindung zur Ab fühl schaltung jedoch an den Anschlüssen 126 und 128 dargestellt. Die Abfühl se haltung 130 besteht aus einer Referenzspannungs- Zenerdiode 168, die an den negativen Anschluss 128 der Ausgangsspannung und an einen Eingangsanschluss eines Differentialverstärkers 170 angeschlossen ist. Der andere Eingangsanschluss, im allgemeinen der negative, ist mit dem positiven Anschluss 126 für die Aus gangs spannung verbunden. Der Ausgangsanschluss des Verstärkers 170 ist mit dem Pulsbreitenmodulator 132 am modulierenden Eingangsanschluss verbunden. Der Primär und der Sekundärkreis des Transformators sind natürlich gleichstrommässig voneinander isoliert, z.B. auf konventionelle Weise durch den Verstärker 170 Konventionelle oder im Zusammenhang mit dem Ausführungsbeispiel noch zu beschreibende Schaltungsanordnungen sind natürlich in der Stromumschalteinrichtung vorzusehen zur Eliminierung der Wirkung grosser Differenzen in der Betriebsspannung der verschiedenen gezeigten Bauteile.

Die Schemadiagramme in Fig. 3 zeigen die Arbeitsweise der Stromumschalteinrichtung. In dieser Abbildung wird die Eingangs gleich spannung dargestellt durch eine Batterie 250 und die Transistoren 54, 58, 64, 68 durch die Schalter 254,258,264, bzw. 268. Zur Zeit t^ sind die Schalter 254 und 258 unter Steuerung des Taktsignalgenerators und des Pulsbreitenmodulators geschlossen. Gleichstrom I^ fliesst in der durch den Pfeil bezeichneten Richtung. Die Spannung über der Diode 56 ist so gerichtet,

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dass kein Strom durch diesen Zweig der Schaltung fliesst. Die augenblickliche) Polaritäten an den Anschlüssen der Induktivität 50 und der Wicklung 52 sind wie dargestellt. Zur Zeit t^ ist der Schalter 258 nach Darstellung in Fig. 3(b) geöffnet. Die im Induktivität 50 gespeicherte Energie resultiert in einem Strom Iß, der, wie durch den Pfeil gezeigt, durch die Diode 56 fliesst. In diesem Zyklus versucht der Strom zu keiner Zeit durch die Diode 56 in Gegenrichtung zu fliessen, wie in vielen mit Dioden, SCR oder Transistoren im Schaltkreis arbeitenden herkömmlichen Schaltungsanordnungen. In den Fig. 3 (c) und 3 (d) ist gezeigt, dass di&-Arbeitsweise in der anderen Hälfte des Zyklus im wesentlichen dieselbe ist.

Fig. 4 zeigt die an bestimmten Punkten der Schaltung auftretenden Signale in idealisierter Form. Das Aus gangs signal des Taktsignalgenerators am Anschluss 146 ist durch die Kurve 201 dargestellt. Eine Kurve 205 stellt den Eingangs strom Iejjj dar; die Teile 207, 208 der Kurve zeigen die Zunahme des Eingangs strömes, wenn die Schalttransistoren Strom durch die einzelnen Hälften 52, 62 der Primärwicklung fliessen lassen. Der durch die einzelnen Wicklungen flies sende Strom ist dargestellt durch die Kurven 211 und 221. Der Teil 213 der Kurve zeigt die Stromzunahme, wenn die Transistoren 54, 58 Strom durch die Wicklung 52 fliessen lassen. In ähnlicher Weise zeigen die Teile 223 und 225 der Kurve 221 die Arbeitsweise mit den Transistoren 64,

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68, der Diode 66, und der Wicklung 62. Die Aus gangs spannung ist dargestellt durch eine Kurve 231, die um eine durchschnittliche Ausgangs spannung schwankt, die durch eine Linie 233 dargestellt ist.

Ein wichtiges Merkmal der hier beschriebenen Schaltungsanordnung wird aus Fig. 5 ersichtlich, die eine herkömmliche Schaltungsanordnung darstellt. Für eine Eingangs spannung E, dargestellt durch die Batterie 270, kann die Spannung über dem Transistor 278 oder 288· unter ungünstigen Umständen bis auf einen Wert von 2E ansteigen., wogegen in einer erfindungsgemässen Schaltungsanordnung die Spannung auch unter den ungünstigsten Umständen nicht über die Spannung E ansteigen kann. Das stellt einen sehr wichtigen Vorteil der erfindungsgemässen Schaltungsanordnung dar. Ausserdem ist zu beachten, dass die Transistoren 274 oder 284 nur abgeschaltet sind, wenn die Transistoren 278 bzw. 288 eingeschaltet wurden; hierbei handelt es sich um eine andere Reihenfolge gegenüber dem. 'Betrieb der erfindungsgemässen Schaltung. Das Abschalten der Transistoren 274 und mit dem Einschalten der·Transistoren 278 bzw. 288 resultiert in einem Rückstromfluss in den Dioden 256 bzw. 266; auch das ist ein Unterschied zvi der erfindungsgemässen Schaltung.

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Während sich die bisher beschriebene Schaltung direkt in zahlreichen Fällen anwenden läßt, gibt es auch Anwendungen, wo eine Hilfsschaltung vorteilhaft 1st. Die Betriebsspannungen in einigen Anwenf dungen können z.B. die für den sicheren Betrieb von Transistoren und anderen logischen Schaltungen zulässige Spannung überschreiten, Diesem Umstand trägt die Schaltung von Fig. 6 Rechnung. Ein Taktsif gnalgenerator 110 ist hier so angeordnet, daß das Ausgangstaktsignal an eine J-K-Flipflopschaltung 248 angelegt wird, die den Strom in den Transistoren 354, 358, 364 und 368 steuert, über deren Elektroden die Spannungsabfälle aufgrund des starken Stromes ausreiche, um konventionelle Bauelemente mit niedrigem Spai nungswert zu zerstören. Verschiedene Stromversorgungen mit geregelter Ausgangsspannung können dieselbe logische Steuerschaltung nach dem Erfindungsgedanken mit der zu beschreibenden Schaltung benutzen. Die Basis-Emitter-Strecken der ümschalttransistoren 354, 358, 368 sind mit vier Sekundärwicklungen 311, 312

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: Jt... L... * ι i .. ι

313 und 314 eines Transformators 310 verbunden. Die letzten beiden Sekundärwicklungen befinden sich auch auf dem Transformator 310, obwohl sie der Klarheit halber separat davon dargestellt sind. Der Transformator, hat eine in der Mitte angezapfte Primärwicklung aus zwei Teilen 317, 318, die mit dem J-K-Flipflop 248 über die Treibertransistoren 321, 322 verbunden sind. Bei Verwendung eines einzelnen Transformators 310 wie dargestellt, wird ein Paar Stromunterbrechungstransistoren 331, 332 in die Schleifen der Sekundärwicklungen 312 bzw. 314 gelegt. Diese Transistoren 331, 332 werden durch die UND-Glieder 351 und 352 geschaltet, die durch das J-K-Flipflop 248 eingeschaltet und über ein NOR-Glied 336 von einem J-K-Hilfsflipflop 338 betätigt werden, welches durch die Taktimpulse vom Generator 110, in den Anfangs zustand zurückgestellt und durch die Hinterflanke der Ausgangsimpulse des Pulsbreitenmodulators 132 getaktet wird. Der Pulsbreitenmodulator wird zyklisch aufgrund der Taktimpulse vom Taktgenerator 110 zurückgestellt, die an den Pulsbreitenmodulator 132 auf der Sekundärseite des Haupttransformators über eine Isolierkopplerschaltum 134 angelegt wird, die hier als Pulstransformator gezeigt ist.

Der Pul'stransformator 134 ist konventionell aufgebaut. Eingangs- und Ausgangsimpedanzen des Transformators sind angepasst und die übrige Charakteristik so ausgelegt, dass steil ansteigende und fallende Vorder-

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und Hinterflanken eines Pulses ermöglicht und mit einer minimalen Aenderun der Taktcharakteristik transformiert werden. In herkömmlichen Anordnungei wurde: eine Sekundärwicklung des Haupttransformators zur Gewinnung von Anfangstriggerimpulsen benutzt. Dabei treten jedoch ein starker Phasennachlauf und schlechtere Signale auf. Der Puls transformator 134 überwindet diese Schwierigkeiten. Andererseits kann auch ein Optokoppler anstelle des Pulstransformators 134 eingesetztwerden, und für diese Anordnung ist eine Steckbefestigung gezeigt. Solch ein Optokoppler 136 ist auf der Ausgangsseite des Pulsbreitenmodulators 132gezeigt. Im dargestellten Beispiel besteht der Optokoppler 136 aus einer Leuchtdiode (LED), die mit einem Phototransistor zusammenarbeitet. Beide Bauteile sind konventioneller Konstruktion, und solche Optokoppler sind im Handel verfügbar. In der Praxis werden Eingang und Ausgang des Pulsbreitenmodulators im allgemeinen durch gleiche Elemente isoliert, d.h. entweder durch zwei Pulstransformatoren oder durch zwei Optokoppler, je nach Lage der Situation.

Das NOR-Glied 336 ist zwischengeschaltet, um verschiedene geregelte Stromversorungsanordnungen in einem System einbauen zu können und dabei den richtigen Betrieb unter einer Vielzahl von Bedingungen sicherzustellen. Ein Paar Anschlüsse 342 ist mit der Benutzerschaltung verbunden, um. die Stromversorgung ein- bzw. auszuschalten. Wenn die Stromversorgung

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gebraucht wird, wird eine kleine Spannung an die Anschlüsse 342 angelegt, und veranlasst eine Leuchtdiode in einem Optokoppler 344 zum Einschalten eines Phototransistors. Eine pegelgesteuerte Kippschaltung 370, z.B. ein Schmitt-Trigger, überwacht die interne Vorspannung und erzeugt ein aktives Aus gang s signal (logisch 1) nur, wenn die interne Vorspannung einen akzeptabler. Wert hat. Die Ausgänge der pegelgesteuerten Kippschaltung 370 und des Optokopplers 344 sind mit je einem Eingang eines UND-Gliedes 371 verbunden. Das Aus gangs signal des Taktgenerators 110 wird über eine Inverterschaltung 382 angelegt, die mit einem der Eingänge eines· UND-Gliedes 374 verbunden ist. Der andere Eingang ist an den Ausgang des UND-Gliedes 371 angeschlosser Der Ausgang des UND-Gliedes 374 wird als S-Eingang eines R-S-Flipflop 372 benutzt. Der Ausgang des Optokopplers 344 ist auch mit einer Inverterschaltung 376 verbunden und bildet einen der Eingänge eines ODER-Gliedes mit zwei Eingängen. Der andere Eingang wird durch einen Ueberstrompegel OI gespeist. Der Ausgang des ODER-Gliedes 377 wird als R-Eingang zum RS-Flipflop 372 benutzt. In diesem Schma schaltet der Ausgang Q des R-S-Flipflop 372 auf einen hohen Pegel (logisch 1) bei gleichzeitigem Vorhandensein eines Taktimpulses von 110, des aktiven Ausgangsignals von der pegelgesteuerten Kippschaltung 370 und des Ausgangsignals des Optokopplers 344. Der Ausgang Q geht auf einen niedrigen Pegel (logisch 0), wenn der Ausgang des Optokopplers 344 auf 0 geht oder wenn eine UeberStrombedingung vorliegt.

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Das Ausgangs signal des UND-Gliedes 371 wird auf eine Zeitverzögerungsschaltung 378 gekoppelt, deren Ausgang mit einem der beiden Eingänge eines UND-Gliedes 375 verbunden ist. Der andere Eingang ist mit dem Ausgang eines ODER-Gliedes 370 verbunden, dessen beide Eingänge mit Ueberstrom-(OI) und Ueberspannungs-(OV) AbfUhlschaltungen (nicht dargestellt) verbunden sind. Der Ausgang des UND-Gliedes 375 liegt am S-Eingang der R-S-Flipflopschaltung 384. Der R-Eingang dieser Schaltung ist mit dem Ausgang der Inverterschaltung 376 verbunden. Der P-Ausgang (oder (5) der R-S-Flipflopschaltung 384 wird somit auf einen hohen Pegel (oder logisch 1) geschaltet, sobald der Ausgang des Optokopplers 344 auf niedrigem Pegel (logisch 0) ist. Er wird auf den niedrigen Pegel (oder logisch 0) geschaltet, wenn die Aus gangs signale der pegelgesteuerten Kippschaltung 370 und des Optokopplers 344 für eine längere Zeit aktiv waren, als die Zeitverzögerungsschaltung 378 vorgibt, und wenn ein Uebers.tromsignal oder ein Ueberspannungssignal vorhanden sind.

Die Ausgänge der Flipflopschaltungen 372 und 384 sind mit den beiden Ein_T gangen eines NAND-Gliedes 373 verbunden, dessen Ausgang mit einem der Eingänge des NOR-Gliedes 336 verbunden ist.

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Der Hauptzweck der soeben beschriebenen Anordnung ist die Fernsteuerung des Einschaltens/Ausschaltens des Reglers, um den Arbeitszyklus der Umschalttransistoren 358 und 368 während des Einschalten des Reglers auf einen vorgegebenen grössten Strom zu begrenzen und dadurch hohe Einschaltströme zu vermeiden. Ausserdem soll der Regler unter normalen Betriebsbedingungen (nicht beim Einschalten) abgeschaltet werden können, wenn ein Ueberstrom oder eine Ueberspannung auftritt; weiterhin soll sichergestellt werden, dass der Regler nur einschaltet, wenn die interne Vorspannung auf einem akzeptablen Pegel liegt.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer geregelten Ausgangs jspannung aus einer Eingangsgleichspannung, mit einem Transformator, dessen Primärwicklung die Eingangsgleichspannung über eine Induktivität und eine Mittelanzapfung zugeführt erhält und dessen Sekundärwicklung mit einem Ausgangsanschluß der Anordnung verbunden ist_r dadurch gekennzeichnet, daß eine eingangsseitige Stromumschalteinrichtung (14) zwei Paare von Transistoren (54, 58 und 64, 68) enthält, deren Emitter-Kollektor-Strecken in Reihe geschaltet sind zwischen je einem der Randanschlüsse der Primärwicklung und einem ersten Eingangsanschluß (118) _r daß zwischen dem Koppelpunkt eines zweiten Eingangsanschlusses (116) mit der Induktivität (50) und dem Koppelpunkt zwischen den beiden Transistoren eines Paares je eine Oiode (56 und 66) angeordnet ist_r und daß eine Steuer- und Treiberschaltung (40, 12) vorgesehen ist, die mit einer Taktsignalquelle (10) verbunden ist und eine Schaltung (122, 130) zur Ableitung eines Referenzsignals aus der von der Sekundärwicklung gelieferten Ausgangsspannung enthält und die des weiteren eine Auswertschaltung (132, 148, 150, 158) umfaßt, die aus dem Taktsignal und dem Referenzsignal Steuersignale für die Transistoren erzeugt, derart, daß die ersten Transistoren (54, 64) der beiden Paare abwechselnd für je eine Halbperiode des Taktsignals leitend sind und die zweiten Transistoren (58, 68) der beiden Paare abwechselnd während Teilperio-

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den leitend sind, deren Dauer von dem Referenzsignal abhängig ist und die kürzer sind als die Halbperioden des Taktsignals .
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (122, 130) zur Ableitung des Referenzsignals eine Gleichrichterschaltung (162, 164, 166), die mit der Sekundärwicklung verbunden ist und zwei Ausgangsanschlüsse (126, 128) aufweist, sowie einen Differenzverstärker (170) umfaßt, dessen erster Eingang mit einem Ausgangsanschluß (126) und dessen anderer Eingang über eine Zenerdiode (168) mit dem anderen Ausgangsanschluß (128) verbunden ist und der an seinem Ausgang das Referenzsignal liefert.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung einen Pulsbreitenmodulator (132) enthält, der mit einem Eingang an die Taktsignalquelle (10) und mit einem zweiten Eingang an die Schaltung (122, 130) zur Ableitung des Referenzsignals angeschlossen ist und der auf seinem Ausgang Steuerimpulse erzeugt, deren Dauer vom Referenzsignal bestimmt ist.

Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung eine bistabile Kippschaltung (148, 248) enthält, deren Eingang mit der Taktsignalquelle (110) verbunden ist und deren komplementäre Ausgänge entweder direkt oder über erste Zwischenschaltungen (311, 313, 317,

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321, 322) mit je einem Basis-Steueranschluß der ersten Tran sistoren (54,, 64 oder 354, 364) der beiden Transistorenpaare verbunden sind und andererseits mit je einem ersten Eingang von zwei UND-Gliedern (150, 152 oder 351, 352) verbunden sind, deren zweite Eingänge gemeinsam vom Ausgangssignal des Pulsbreitenmodulators (132) angesteuert werden, und daß die Ausgänge der Kippschaltung (148, 348) entweder direkt oder über zweite Zwischenschaltungen (312, 214, 331, 332) mit je einem Basis-Steueranschluß der zweiten Transistoren (58, 68 oder 358, 368) der beiden Transistorenpaare verbunden sind.

Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung einen Übertragertransformator (310) umfaßt, der eine Primärwicklung (317, 318) und mehrere Sekundärwicklungen (311, 312, 313, 314) aufweist, daß mit der Primärwicklung Schaltelemente (321, 322) verbunden sind, die von den Ausgängen der bistabilen Kippschaltung (248) so angesteuert werden, daß durch die Primärwicklung ein Strom in abwechselnder Richtung fließt, daß zwei der Sekundärwicklung (311, 313) jeweils an einem Ende mit seinem Basis-Steueranschluß eine der ersten Transistoren (354, 364) der beiden Transistorenpaare und jeweils am anderen Ende mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der Transistoren des betreffenden Transistorenpaares verbunden sind, daß zwei weitere Sekundärwicklungen (312, 314) jeweils mit dem einen Ende mit einem Basis-Steueranschluß eines der zweiten Transistoren (358, 368) der

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beiden Transistorenpaare und am anderen Ende über je ein Schaltelement (331, 332) mit dem gemeinsamen Koppelpunkt der zweiten Transistoren verbunden sind, und daß die Steuereingänge der Schaltelemente (331, 332) von den UND-Gliedern (351, 352) gesteuert werden.

\ 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Pulsbreitenmodulator (132) Isolierkopplerschaltungen (34, 36 oder 134, 136) zugeordnet

j sind, welche die mit der Primärwicklung des Transformators

S (20 oder 120) verbundenen Schaltungsteile von dem mit der

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Sekundärwicklung dieses Transformators verbundenen Schaltungsteilen isoliert.

SA 974 032 - 21 -

709807/0764 original

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