DE2647146C2 - Voltage regulator - Google Patents

Voltage regulator

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DE2647146C2 DE19762647146 DE2647146A DE2647146C2 DE 2647146 C2 DE2647146 C2 DE 2647146C2 DE 19762647146 DE19762647146 DE 19762647146 DE 2647146 A DE2647146 A DE 2647146A DE 2647146 C2 DE2647146 C2 DE 2647146C2
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Description

Die Erfindung betrifft einen Spannungsregler, dessen geregelte Ausgangsspannung als Istwert einem in Steuerabhängigkeit von einem Taktgeber stehenden Impulsbreitenmodulator zugeführt ist, dessen gegenphasige Ausgänge mit den Enden einer mit Mittelabgriff versehenen Primärwicklung eines Transformators verbunden sind, mit zwei eine ungeregelte Eingangsspannung schaltenden Schalttransistoren, deren Basen über je eine Sekundärwicklung des Transformators durch Verbindung mit ersten Wicklungsanschlüssen angesteuert sind, deren Wickelsinn so gestaltet ist, daß die Schalttransistorin wechselseitig durchlassen oder sperren, und mit einem Filter, an dessen Ausgang die geregelte Ausgangsspannung ansteht.The invention relates to a voltage regulator, the regulated output voltage of which as an actual value is dependent on the control is fed from a clock standing pulse width modulator, its antiphase Outputs connected to the ends of a center-tapped primary winding of a transformer are, with two switching transistors switching an unregulated input voltage, the bases of which each have one The secondary winding of the transformer is controlled by connecting it to the first winding connections are, the winding direction is designed so that the switching transistor alternately let through or block, and with a filter, at the output of which the regulated Output voltage is present.

Ein solcher Spannungsregler ist aus der US-PS 36 70 234 bekannt. Bei diesem Spannungsregler steuert eine impulsbreitenmodulierte Spannung ein Steuerelement, das aus einem Paar von Treibertransistoren besteht, die während der Einschaltperiode der modulierten Spannung leitend sind. Dadurch wird die Primärseite des »Strommode«-Transformators kurzgeschlossen, wodurch der Leistungsverstärker vollständig abgeschaltet wird und die in der Primärwicklung des »Strommode«-Transformators gespeicherte Energie abgebaut werden kann und damit verhindert wird, daß die in der Sekundärwicklung gespeicherte Energie entladen werden kann. Wenn die in der Sekundärwicklung gespeicherte Energie entladen würde, würde das zu einer Verzerrung der Wellenform führen und damit die Leistungsschaltstufe während der Einschaltdauer teilweise einschalten und damit einen Abfall des Vv'irkungsgrades verursachen. Außerdem ist das Wicklungsverhältnis der positiven Rückkopplungswicklung und der Sekundärwicklung, die mit jedem Leistungstransistor verbunden sind so gewählt wie die umgekehrte Stromverstärkung, so daß die Schalttransistoren in ihrem Sättigungszustand eine feste Stromverstärkung haben. Ein weiterer Vorteil dieser Schaltung ist die verminderte Speicherzeit in den Leistungstransistoren und damit verbunden eine Erhöhung des Wirkungsgrades. In einem gewissen Maße wird durch diese Schaltung auch das Übersprechen vermindert und die Anpassung der Leistungstransistoren unkritischer, da die Stromverstärkung mehr von den äußeren Schaltungsparametcrn abhängt als von den Transistorparamcicrn.Such a voltage regulator is known from US Pat. No. 3,670,234. This voltage regulator controls a pulse width modulated voltage a control element that consists of a pair of driver transistors, which are conductive during the switch-on period of the modulated voltage. This becomes the primary side of the "current mode" transformer short-circuited, which completely switches off the power amplifier and the one in the primary winding of the "current mode" transformer stored energy can be broken down and thus prevents the in the Secondary winding stored energy can be discharged. When the stored in the secondary winding If energy were to be discharged, this would lead to a distortion of the waveform and thus the power switching stage Partially switch on during the switch-on period and thus a drop in efficiency cause. Besides, the turns ratio of the positive feedback winding and the secondary winding, which are connected to each power transistor are chosen as the reverse current gain, so that the switching transistors have a fixed current gain in their saturation state. Another The advantage of this circuit is the reduced storage time in and associated with the power transistors an increase in efficiency. To a certain extent, this circuit also eliminates crosstalk reduced and the adaptation of the power transistors less critical, since the current gain is more depends on the external circuit parameters than on the transistor parameters.

Somit löst die »SliOinmodett-Transformatorschallung der IIS-PS 3b 70 234 viele Probleme der früheren schaltenden Spannungsregler.Trotzdem hinterläßt auch die Anordnung gemäß der US-PS noch ungelöste Probleme. Die Mehrzahl der elektronischen Anlagen werden von einer Steckdose aus mit Spannung von 100 Volt effektiv bis 235 Volt versorgt. In der Vergangenheit warThus solves the »SliOinmodett transformer noise the IIS-PS 3b 70 234 many problems of the earlier switching voltage regulator. Nevertheless, the arrangement according to the US-PS also leaves unsolved problems. The majority of electronic systems operate from an electrical outlet with a voltage of 100 volts effectively supplied up to 235 volts. In the past it was

es üblich, diese Spannungen bei 50 oder 60 H/. mit Transformatoren herunterzutransformieren, auf deren Sskundärseite Serienregler angeordnet waren. In einigen Fällen wurden sekundäre Schaltregler mit Filtern verwendet, um die Eingangsspannung auf eine Spannung zu reduzieren, die z. B. in einem Schaltregler gemäß der US-PS 36 70 234 verwendet werden konnte. Aber selbst in stationären elektronischen Anlagen verursachen Transformatoren Größen-, Gewichts- und Kostenprobleme. Bei der Anordnung gemäß der US-PS 36 70 234 wird durch die Verwendung des Transformators der Gesamtwirkungsgrad wieder verschlechtert. Natürlich arbeitet die Anordnung gemäß der US-PS mit Eingangsspannungen bis zu ungefähr 150 Volt, die ungefähr einer effektiven Spannung von 106 Volt entsprechen. Es besteht aber ein Bedürfnis für geschaltete Regler-Wandler, die nicht nur bis zu 106 Volt effektiv arbeiten, sondern auch mit dem gleichen Wirkungsgrad Spannungen bis zu 283 Volt effektiv, entsprechend einer Eingangsspannung bis zu 400 Volt verarbeiten !;önncn.it is common to have these voltages at 50 or 60 H /. to step down with transformers on whose Sskundärseite series regulators were arranged. In some Cases, secondary switching regulators with filters were used to convert the input voltage to a voltage to reduce the z. B. could be used in a switching regulator according to US-PS 36 70 234. But even in stationary electronic systems, transformers cause size, weight and cost problems. In the arrangement according to US-PS 36 70 234 is through the use of the transformer the overall efficiency deteriorates again. Of course, the arrangement according to the US-PS cooperates Input voltages up to approximately 150 volts, which is approximately correspond to an effective voltage of 106 volts. However, there is a need for switched regulator-converters, which not only work effectively up to 106 volts, but also with the same degree of efficiency Process voltages up to 283 volts effective, corresponding to an input voltage of up to 400 volts!; Önncn.

Die Verbesserungen, die die Erfindung bringt, können am besten durch Erklärungen der Nachteile der Anordnung gemäß der US-PS 36 70 234 verstanden werden. Die US-PS 36 70 234 beschreibt Leistungstransistoren, Damit der »Strommodew-Transformator magnetisch Symmetrien ist, ist eine Hilfsschaltung vorgesehen, die gleiche Voltsekundenprodukte der beiden Primärteilwicklungen vom Mittelabgriff zu den Enden der Primär-The improvements brought about by the invention can best be seen by explaining the disadvantages of the arrangement according to US-PS 36 70 234 be understood. The US-PS 36 70 234 describes power transistors, An auxiliary circuit is provided so that the »Strommodew transformer is magnetically symmetrical equal volt-second products of the two primary partial windings from the center tap to the ends of the primary

wicklung bewirkt. Während diese bekannte Schaltung einen symmetrischen Betrieb des »Strommodew-Transformators bewirkt und in der Lage ist. Eingangsspannungen zu verarbeiten, die den Grenzspannungswerten der heutigen Leistungsschalttransisioren nahekommen.winding causes. While this known circuit allows a symmetrical operation of the »Stromommodew-Transformer causes and is able. Process input voltages that meet the limit voltage values come close to today's power switching transistors.

ίο gehl dies noch zu Lasten der Größe der Ausgangsspannung. Dies rührt daher, weil zum magnetischen Rückstellen des Transformators und um seine Sättigung zu vermeiden eine kurze Zeit von einem Viertel der Periode der Schaltspannung notwendig ist Demzufolgeίο this is still at the expense of the size of the output voltage. This is because of the magnetic reset of the transformer and its saturation Avoid a short time of a quarter of the period of the switching voltage is necessary accordingly

könnte die gefilterte Ausgangsspannung nur 75% der Eingangsspannung des Glättungsfilter aufweisen.the filtered output voltage could only be 75% of the input voltage of the smoothing filter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, impulsbreitenmodulierte Spannungsregler und Spannungsregler mit »Strommodett-Transformatoren so zu verbes-The invention is based on the object of pulse-width modulated voltage regulators and voltage regulators to be improved with »Strommodett transformers.

scm, daß sie höhere Ausgangsspannungen und höhere Ausgangssiröme liefern und in der Lage sind, höhere Eingangsspannungen zu verarbeiten, als die bisher bekannten Anordnungen. Die erfindungsgemäßen Spannungsregler und Spannungs-Regler-Wandler weisenscm that they deliver higher output voltages and higher output currents and are capable of higher Process input voltages than the previously known arrangements. The voltage regulator according to the invention and voltage regulator converters

die im Gegentakt einen Ausgangstransformator speisen. 25 den Vorteil auf, daß sie gegenüber bekannten Vorrich-which feed an output transformer in push-pull. 25 has the advantage that compared to known devices

Zunächst muß erwähnt werden, daß diese Schaltung an sich noch keine Begrenzung bedeutet, aber die Begrenzung liegt in den Belastungsgrenzen der heute üblichen Leistungsschalttransistoren. Wenn Leistungsschalttransistoren in Schaltreglern der hier beschriebenen Art jo verwendet werden sollen, dann ist Ve/·») (die Kollektor-Emitter-Spannung bei offener Basis) der kritische Parameter ungeachtet der Stromverstärkung, der Schaltgeschwindigkeiten usw. Ein Vcvo in der Größenordnung von 300 bis 400 Volt ist z. Z. üblich. Wenn man annimmt, daß ein moderner Leistungsschalttransistor in der Anordnung gemäß US-PS 36 70 234 verwendet wird, dann kann die obere Grenze der Eingangsspannung bei ungefähr 150 Volt liegen. Das rührt daher, daß die Polaritätungen weniger Schaltelemente benötigen und damit zuverlässiger sind als diese.First of all, it must be mentioned that this circuit does not in itself mean a limitation, but the limitation lies in the load limits of today's power switching transistors. If power switching transistors are to be used in switching regulators of the type jo described here, then Ve / · ») (the open base collector-emitter voltage) is the critical parameter regardless of current gain, switching speeds, etc. A Vcvo on the order of 300 to 400 volts is e.g. Currently common. Assuming that a modern power switching transistor is used in the arrangement according to US Pat. No. 3,670,234, then the upper limit of the input voltage can be approximately 150 volts. This is due to the fact that the polarities require fewer switching elements and are therefore more reliable than these.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.This object is achieved by the features characterized in claim 1.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Spannungsreglers hat einen in »Strommode« betriebenen Transformator, dessen Sekundärwicklungen in Gleichtaktschaltung mit zwei Leistungsschalttransistoren verbunden ist. Die Primärwicklungen des Transformators werden im Gegentakt von impulsbreitenmodulierten Impulsen von einer Steuerschaltung angetrieben. Diese Steuerschaltung erhält Signale von einem Taktgeber und ein Fehlcrsignal vom Ausgang eines Filters, so daß an der Primärwicklung des Transformators Schalt-One embodiment of the voltage regulator according to the invention has one operated in "current mode" Transformer with secondary windings in common mode with two power switching transistors connected is. The primary windings of the transformer are push-pull from pulse width modulated Pulses driven by a control circuit. This control circuit receives signals from a clock generator and an error signal from the output of a filter, so that switching

ten auf dem Ausgangstransformator so sind, daß die w signale erscheinen, die den magnetischen Arbeitspunktth on the output transformer are such that the w signals appear that represent the magnetic operating point

Spannung an einem der Leistungsschalttransistoren im abgeschalteten Zustand 2 bis 3ma! so groß sein kann wie die Eingangsspannung. Dazu kommt noch, daß andere Einflüsse, wie z. B. Streuinduktivitäten, Spannungsübergänge usw. die Spannung zwischen Kollektor und Emitter des ausgeschalteten Transistors noch mehr erhöhen, so daß die kritische Spannung bis auf 400 Volt, der Grenzspannung der heute üblichen Leistun^sschalttransistoren ansteigt. Bei diesen Verhältnissen würde eine 400-Volt-Eingangsspannung eine Grenzspannung von ungefähr 1200 Volt, d. H. 3mal die maximal zulässige Spannung der heute üblichen Leistungsschaltlransistoren erreichen. Es besteht also ein Bedürfnis für Schaltregler, die die Vorteile der Anordnung gemäß e'er US-PS 36 70 234 aufweisen und mit Eingangsspannungen arbeiten können, die ungefähr dem Vn-o der heutigen Leistungsschalttransistoren entsprechen.Voltage at one of the power switching transistors when switched off 2 to 3ma! can be as large as the input voltage. In addition, other influences, such as B. stray inductances, voltage transitions, etc. increase the voltage between the collector and emitter of the switched-off transistor even more, so that the critical voltage rises to 400 volts, the limit voltage of today's common power switching transistors. At these ratios, a 400 volt input voltage would have a cutoff voltage of approximately 1200 volts; H. 3 times the maximum allowable voltage of today's power switching transistors. There is therefore a need for switching regulators which have the advantages of the arrangement according to US Pat. No. 3,670,234 and can operate with input voltages which approximately correspond to the Vn-o of today's power switching transistors.

Eine andere Anordnung, beschrieben im IBM Technical Disclosure Bulletin, Band 17, Nr. 6, November 1974, Seiten 1670 bis 1671 scheint das Problem des Arbeitens bei höheren Eingangsspannungen zu lösen, indem ein Schaltregler vorgesehen ist, bei dem dem Kollektor eines einzigen Leistungsschalttransistors direkt die Eingangsspannung zugeführt wird. Der »Strommode«-Transformator gemäß US-PS 36 70 234 wird als Kopplung zwischen dem Impulsbreitenmodukitor und dem oben erwähnten einzigen Schalttransistor verwendes Transformators symmetrieren und die Schalttransistoren so steuern, daß eine hohe geregelte Ausgangsspannung erzeugt werden kann. Ein anderes Merkmal dieses Ausführungsbeispiels der Erfindung ist, daß die Kollektoren der Leistungsschall transistoren, die im Gleichtakt verbunden sind, direkt mit der Eingangsspannung beaufschlagt werden können, die dem maximalen Wert von VCi:o der Schalttransistoren entsprechen kann. Da diese Schaltung als Frequenzmultiplikator arbeitet, werden die impulsbreitenmodulierten Impulse mit einer Frequenz Φ für optimale Schaltung der Leistungstransistoren am Eingang des Filters auf eine Frequenz erhöht, wodurch die Induktivität des Filters kleiner gemacht und Kosten und Gewicht gespart werden können.Another arrangement, described in IBM Technical Disclosure Bulletin, Volume 17, No. 6, November 1974, pages 1670 to 1671 appears to solve the problem of operating at higher input voltages by providing a switching regulator that is directly connected to the collector of a single power switching transistor the input voltage is supplied. The "current mode" transformer according to US Pat. No. 3,670,234 will balance the transformer used as a coupling between the pulse width modulator and the single switching transistor mentioned above and control the switching transistors so that a high regulated output voltage can be generated. Another feature of this embodiment of the invention is that the collectors of the power sound transistors, which are connected in common mode, can be acted upon directly with the input voltage, which can correspond to the maximum value of V C i: o of the switching transistors. Since this circuit works as a frequency multiplier , the pulse width modulated pulses with a frequency Φ for optimal switching of the power transistors at the input of the filter are increased to a frequency 2Φ, whereby the inductance of the filter can be made smaller and costs and weight can be saved.

Ein anderer Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist, daß die Spannung VVeo(die Spannung zwischen Emitter und Basis bei offener Basis) der Leistungstransistoren auf einen kleinen Wert begrenzt wird, wodurch Spannungsbeanspruchungen der zugehörigen Schaltungsteile vermindert werden.Another advantage of this embodiment is that the voltage VVeo (the voltage between emitter and base with an open base) of the power transistors is limited to a small value, whereby voltage stresses the associated circuit parts are reduced.

Ein anderer Vorteil dieser Anordnung ist, daß der Impulsbreiten-Modulator und der Taktgeber von der Eingiiiigsspannung durch einen Transformator entkoppelt sind.Another advantage of this arrangement is that the pulse width modulator and clock are from the Single voltage decoupled by a transformer are.

Bei einem weiteren Alisführungsbeispiel einem Spannungs-Regler-Wandler wird die Ausgangsspannung des ersten Aiisführunasbcispiels im Gegentakt einem Lei-In another example, a voltage regulator converter the output voltage of the first example example will push-pull a line

stungstransformator zugeführt. Die beim ersten Ausführungsbeispiel erwähnten Signale vom Taktgeber und das Fehlersignal werden nun vom Ausgang des an den Leistungstransformalor angeschalteten Leistungsfilters abgenommen und steuern den Impulsbreitenmodulator, wie oben erwähnt. Außerdem steuern zusätzliche, vom Taktgeber erzeugte Signale, den Leistungstransformator synchron mit dem Spannungs-Regler-Wandler derart, daß die Ausgangsspannung erniedrigt und die Ausgangsleistung erhöht werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel hat alle oben erwähnten Vorteile und zusätzlich noch den Vorteil, daß sie verschiedene Eingangsspannungen bis zur Größe der Spannung Vc; ο der Schalttransistoren verarbeiten kann, indem die Ausgangsspannung so verändert wird, daß sie kleiner ist als die maximale Betriebsspannung des Leisiungsiransformators, d. h. ungefähr 150 Volt.stungstransformator supplied. The in the first embodiment mentioned signals from the clock and the error signal are now from the output of to the Power transformer connected power filter and control the pulse width modulator as mentioned above. In addition, additional, from Clock generated signals, the power transformer synchronized with the voltage regulator converter in such a way, that the output voltage can be lowered and the output power can be increased. This embodiment has all the advantages mentioned above plus the additional advantage of having different input voltages up to the magnitude of the voltage Vc; ο the Can handle switching transistors by changing the output voltage so that it is less than the maximum operating voltage of the power transformer, d. H. about 150 volts.

Ein weiterer Vorteil dieses Ausführungsbeispiels ist die zusätzliche Transformatorentkopplung, die durch den Leistungstransformator erzielt wird.Another advantage of this exemplary embodiment is the additional transformer decoupling that is provided by the power transformer is achieved.

Bei der erfindungsgemäßen Lösung wird der »Strommode«-Transformator abwechselnd in gleichem Maße in entgegengesetzten Richtungen magnetisiert, wobei die Eingangsspannungen den Wert der Spannung Va,> der verwendeten Schalttransistoren erreichen. Die einzigen Begrenzungen in der Einschalt- und Ausschaltzeit der Schalttransistoren bilden die Parameter der Schaltvorrichtung und die parasitären Parameter der anderen Schaltelemente. Mit einem Spannungsregler gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, am Ausgang des Filters eine Ausgangsspannung zu erzielen, die 97,6% der Eingangsspannung beträgt.In the solution according to the invention, the “current mode” transformer is alternately magnetized to the same extent in opposite directions, the input voltages reaching the value of the voltage Va,> of the switching transistors used. The only limitations in the switch-on and switch-off times of the switching transistors are the parameters of the switching device and the parasitic parameters of the other switching elements. With a voltage regulator according to the present invention it is possible to achieve an output voltage at the output of the filter which is 97.6% of the input voltage.

Nachstehend sollen Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.Exemplary embodiments of the invention will be explained in more detail below with reference to the drawings.

Fig. 1 zeigt als Blockschaltbild ein Ausführungsbcispiel eines Spannungsreglers.1 shows an exemplary embodiment as a block diagram a voltage regulator.

Fig.2 zeigt ein Blockschaltbild eines Spannungs-Rcgler-Wandlers mit einem nachgcschalteten Leistungstransformator. 2 shows a block diagram of a voltage regulator converter with a downstream power transformer.

Fig. 3 zeigt die Signale, die in den Ausführungsbcispielen der Fig.! und 2 auftreten.Fig. 3 shows the signals used in the exemplary embodiments the figure! and 2 occur.

F i g. 4 zeigt eine Weilerbildung des Ausführungsbeispieisder Fi g. 2.F i g. 4 shows a hamlet of the exemplary embodiment Fi g. 2.

Die wesentlichen Bestandteile des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 sind ein Schaltteil 10 mit einem Transformator 18, einem Impulsbreitenmodulalor 12, der Impulse erzeugt, deren Breite abhängig von der Größe der Spannungsschwankungen einer geregelten Ausgangsspannung Vi auf einem Ausgangslcitcr 30 ist. ein Filter 28 und ein Taktgeber 32. der die Taktimpulse Φ\, ^,, Φ2 und 5&2 an den Impulsbreitenmodulator 12 liefert. Der Impulsbreitenmodulator 12 enthält einen ersten Treibertransistor 14, dessen Kollektor mit einer Primärwicklung Ni des Transformators 18 und einem zweiten Treibertransistor 16. dessen Kollektor mit einer Primärwicklung N2 des Transformators 18 verbunden ist. Zwischen einer Mittelabzapfung der Primärwicklung Ni, N2 des Transformators 18 und einer Vorspannungsquelle, die die Spannung V2 liefert ist ein Begrenzenviderstand 20 zur Begrenzung des durch die Primärwicklung Ni, N2 fließenden Stromes eingeschaltet, so daß die Treibertransistoren 14 und 16 nicht überlastet werden. Die Dioden D\ und Di sind mit den Kollektoren der beiden Treibcrtransisloren 14 und 16 und Masse verbunden, um einen Strompfad herzustellen, wenn die Treibertransistoren 14 und 16 ausgeschaltet sind und um die großen Spannungsschwankungen, die durch die Induktivität des Transformators 18 erzeugt werden können, ungefähr auf Massepcgel zu halten.The essential components of the embodiment according to FIG. 1 are a switching part 10 with a transformer 18, a pulse width modulator 12, which generates pulses, the width of which depends on the magnitude of the voltage fluctuations of a regulated output voltage Vi on an output lcitcr 30. a filter 28 and a clock generator 32 which supplies the clock pulses Φ \, ^ ,, Φ 2 and 5 & 2 to the pulse width modulator 12. The pulse width modulator 12 contains a first driver transistor 14, the collector of which is connected to a primary winding Ni of the transformer 18 and a second driver transistor 16, the collector of which is connected to a primary winding N 2 of the transformer 18. Between a central tap of the primary winding Ni, N2 of the transformer 18 and a bias voltage source which supplies the voltage V 2 , a limiting resistor 20 is connected to limit the current flowing through the primary winding Ni, N2 so that the driver transistors 14 and 16 are not overloaded. The diodes D \ and Di are connected to the collectors of the two driver transistors 14 and 16 and ground in order to establish a current path when the driver transistors 14 and 16 are switched off and to avoid the large voltage fluctuations that can be generated by the inductance of the transformer 18, to keep roughly on bulk.

Dem Kollektor eines ersten Schalttransistors 22 wird eine Eingangsspannung V, zugeführt. Dieser Schalttransistor wird durch die Sekundärwicklungen Ns, N4 des Transformators 18 gesteuert. Das äußere Ende der Wicklung N1 ist mit der Basis des ersten Schalttransistors 22 und die inneren Enden der Wicklungen Nj und /V4, die einen Abgriff bilden, sind mit dem Emitter dieses Schalttransistors verbunden. Das äußere Ende der in Wicklung N4 ist mit einem Eingang 26 eines Filters 28 verbunden. Die Eingangsspannung Vi wird außerdem dem Kollektor eines zweiten Schalttransistors 24 zugeführt. Eine zweite Sekundärwicklung N5, Nb des Transformators 18 steuert den Schalttransistor 24. Das äußere Ende der Wicklung Ni ist mit der Basis und die inneren Enden der Wicklungen N? und Nb. die einen Abgriff der Sekundärwicklung bilden, sind mit dem Emitter dieses Schalttransistors verbunden. Das äußere Ende der Wicklung Nb ist mit dem Eingang 26 des Filters 28 verbunden. An input voltage V 1 is fed to the collector of a first switching transistor 22. This switching transistor is controlled by the secondary windings Ns, N 4 of the transformer 18. The outer end of the winding N 1 is connected to the base of the first switching transistor 22 and the inner ends of the windings Nj and / V 4 , which form a tap, are connected to the emitter of this switching transistor. The outer end of the winding N 4 is connected to an input 26 of a filter 28. The input voltage Vi is also fed to the collector of a second switching transistor 24. A second secondary winding N 5 , N b of the transformer 18 controls the switching transistor 24. The outer end of the winding Ni is connected to the base and the inner ends of the windings N? and Nb. which form a tap on the secondary winding are connected to the emitter of this switching transistor. The outer end of the winding N b is connected to the input 26 of the filter 28.

Die oben beschriebenen Sekundärwicklungen des Transformators 18 bilden eine »Strommodew-Gleichtaktschaltung. Die oben erwähnten Schaltungsteile werden im Absatz »Wirkungsweise« näher erläutert werden. The above-described secondary windings of the transformer 18 form a »current mode common mode circuit. The circuit components mentioned above are explained in more detail in the section entitled "Mode of Operation".

Das Filter 28 besteht aus einer Induktivität L\, einem Kondensator Ci und einer Riickführdiode Dj. Die Werte der Induktivität U und des Kondensators Ci sind so gewählt, daß die Schaltfrequenz ausgefiltert wird. Das Filter 28 ist so bemessen, daß noch eine gewisse Fluktuation der geregelten Spannung V1 auf seinem Ausgang 30 vorhanden ist. Die Rückführdiode Dj dient dazu, einen geschlossenen Pfad für den Strom herzustellen, der durch die induktivität L\ fließt, wenn die beiden y, Schalttransistoren 22 und 24 ausgeschaltet sind. Es ist bekannt, daß durch die Umschaltungen infolge der Induktivität in der Schaltung sehr große Spannungssprünge am Eingang 26 des Filters 28 auftreten können. Der Verbraucher Z\ kann ohmisch, induktiv oder kapazitiv oder eine Kombination dieser Widerstände sein. Er ist nur durch die Werte der geregelten Ausgangsspannung Vi und den durchschnittlichen Strom begrenzt, den die Schaltiransistoren 22 und 24 ohne Überlastung liefern können.The filter 28 consists of an inductance L \, a capacitor Ci and a feedback diode Dj. The values of the inductance U and the capacitor Ci are chosen so that the switching frequency is filtered out. The filter 28 is dimensioned such that there is still a certain fluctuation in the regulated voltage V 1 at its output 30. The feedback diode Dj is used to create a closed path for the current that flows through the inductance L \ when the two y, switching transistors 22 and 24 are switched off. It is known that very large voltage jumps can occur at the input 26 of the filter 28 as a result of the switchings due to the inductance in the circuit. The consumer Z \ can be ohmic, inductive or capacitive or a combination of these resistances. It is limited only by the values of the regulated output voltage Vi and the average current which the switching transistors 22 and 24 can deliver without overloading.

Versuche haben ergeben, daß die geregelte Ausgangsspannung Vi ungefähr 97,6% der Eingangsspannung Vi ist. Die Spannung Vj, die durch den Einfluß des Filters 28 noch eine kleine Spannungsfluktuation enthält, wird einem negativen, invertierenden Eingang eines F'ehlervcrstärkers 46 über dem Ausgang 30 zugeführt. Außerdem wird an einen positiven, nicht invertierenden Eingang des Kehierverstärkers 46 eine Bezugsspannung V4 angelegt. Eine geeignete Spannung für V, sind beispielsweise 5 Volt. Der Fehlerverstärker 46 ist ein Differenzverstärker, der eine Differenz zwischen der schwankenden Spannung V3 und der Spannung V4 in ein Fehlcrsignal an seinem Ausgang 48 umwandelt Eir Taktgeber 32 erzeugt mehrere Folgen von Taktimpulsen, so auf den Leitern 34 und 36 10-kHz-Taktimpulsi bo Φ\ und ^i sowie auf den Leitern 38 und 42 20-kHz-Taktimpulse Φι und ~Φι erscheinen. Der Taktgeber 32 enthäli einen 40-kHz-/?C-Generator und zwei Schaltungen, die um den Faktor 2 teilen, so daß aus den 40-kHz 20-kHz und lO-kll/.-Taklimpulse erzeugt werden. Außerdcrr sind noch Inverter vorgesehen, die die gegenphasiger Taktimpulse^i und^2 erzeugen.Tests have shown that the regulated output voltage Vi is approximately 97.6% of the input voltage Vi. The voltage Vj, which still contains a small voltage fluctuation due to the influence of the filter 28, is fed to a negative, inverting input of an error amplifier 46 via the output 30. In addition, a reference voltage V 4 is applied to a positive, non-inverting input of the signal amplifier 46. A suitable voltage for V is, for example, 5 volts. The error amplifier 46 is a differential amplifier which converts a difference between the fluctuating voltage V3 and the voltage V 4 into an error signal at its output 48. A clock generator 32 generates several sequences of clock pulses, such as 10 kHz clock pulses on conductors 34 and 36 Φ \ and ^ i and on the conductors 38 and 42 20 kHz clock pulses Φι and ~ Φι appear. The clock generator 32 contains a 40 kHz /? C generator and two circuits which divide by a factor of 2, so that 20 kHz and 10 kHz clock pulses are generated from the 40 kHz. In addition, inverters are also provided which generate the clock pulses ^ i and ^ 2 in antiphase.

Die Taktimpulsfolge Φ2 auf dem Leiter 38 steuert ei nen Sägezahngenerator 42. Die Sägezahnspannung auThe clock pulse sequence Φ2 on the conductor 38 controls a sawtooth generator 42. The sawtooth voltage au

dem Ausgang 44 des Sägezahngenerators 42 wird einem negativen, invertierenden Eingang eines Vergleichen 50 zugeführt. Der Ausgang 48 des Fehlerverstärkers 46 ist mit dem positiven, nichtinvertierenden Eingang des Vergleichers 50 verbunden. Statt einer Sägezahnspannung könnten dem Vergleicher 50 auch andere Spannungen, wie /.. B. Dreieckspannungcn zugeführt weiden, wie es z. B. in der oben erwähnten US-PS 3b 70 234 der Fall ist. Der Ausgang des Vergleichers 50 befindet sich auf hohem oder niedrigem Potential, abhängig davon, ob das Fehlersignal Vj am positiven Eingang oder das Sägezahnsignal am negativen Eingang größer ist. Das Ausgangssignal des Vergleichers 50 auf einem Ausgang 52 wird einem ersten NAND-Glied 54 und einem zweiten NAND-Glied 56 zugeführt. Dem zweiten Eingang des NAND-Gliedes 54 wird die 10-kHz-Taktimpulsfolge Φ\ auf der Leitung 34 und dem zweiten Eingang des NAND-Gliedes 56 die invertierende 10-kHz-Taktimpulsfolge Φ\ auf dem Leiter 36 zugeführt. Schließlich sind die Ausgänge des ersten N AN D-Gliedes 54 und des zweiten NAND-Gliedes 56 mit Treibertransistoren 14 und 16 verbunden. In an sich bekannter Weise erzeugen die NAND-Glieder ein niedriges Ausgangssignal, wenn beiden Eingängen ein hohes Eingangssignal zugeführt wird und ein hohes Ausgangssignal, wenn wenigstens einer der Eingänge ein niedriges Signal erhält. Somit werden die Treibertransistoren 14 und 16 abwechselnd eingeschaltet und mit den Primärwicklungen des Transformators 18 im Gegentakt verbunden. Es sei hier nocheinmal erwähnt, daß die Sekundärwicklungen des Transformators 18 mit den Schalttransistoren 22 und 24 in einer Gleichtaktschaltung verbunden sind.the output 44 of the sawtooth generator 42 is fed to a negative, inverting input of a comparator 50. The output 48 of the error amplifier 46 is connected to the positive, non-inverting input of the comparator 50. Instead of a sawtooth voltage, the comparator 50 could also be supplied with other voltages such as /. B. in the above-mentioned US-PS 3b 70,234 is the case. The output of the comparator 50 is at high or low potential, depending on whether the error signal Vj at the positive input or the sawtooth signal at the negative input is greater. The output signal of the comparator 50 at an output 52 is fed to a first NAND element 54 and a second NAND element 56. The second input of the NAND element 54 is fed the 10 kHz clock pulse sequence Φ \ on the line 34 and the second input of the NAND element 56 is fed the inverting 10 kHz clock pulse sequence Φ \ on the conductor 36. Finally, the outputs of the first N AN D element 54 and of the second NAND element 56 are connected to driver transistors 14 and 16. In a manner known per se, the NAND gates generate a low output signal when both inputs are supplied with a high input signal and a high output signal when at least one of the inputs receives a low signal. Thus, the driver transistors 14 and 16 are switched on alternately and connected to the primary windings of the transformer 18 in push-pull. It should be mentioned again here that the secondary windings of the transformer 18 are connected to the switching transistors 22 and 24 in a common mode circuit.

In der Schaltung gemäß F i g. 2 sind zusätzlich zu den Schaltungsteiien der F i g. 1 ein Leistungstreiber 58, ein Leistungswandler 68 und ein Leistungsfilter 76 vorgesehen. Diese Schaltungsteile, abgesehen von Modifikationen, die später noch erklärt werden sollen, sind in der US-PS 36 70 234 beschrieben.In the circuit according to FIG. 2 are in addition to the Circuit parts of FIG. 1, a power driver 58, a power converter 68 and a power filter 76 are provided. These circuit parts, apart from modifications that will be explained later, are in the U.S. Patent 3,670,234.

Der Taktgeber 32 liefert über die Leitung 38 die 20-kHz-Taktimpulsfolge Φι und über eine Leitung 40 die invertierte 20-kHz-Taktimpulsfolge Y'i an Leistungstreibertransistoren 60 und 62. Der Kollektor des ersten Leistungstreibertransistors 60 ist mit einer Primärwicklung /Vi eines Leistungstransformators 66 und der Kollektor des zweiten Leistungstreibertransistors 62 mit der Primärwicklung N2 dieses Transformators verbunden. Ein Widerstand 64 ist zwischen den Mittelabgriff der Primärwicklung des Leistungstransformators 66 und einer Quelle mit der Vorspannung V2 eingeschaltet. Klemmdioden D4 und Ds sind mit den Kollektoren der Leistungstreibertransistoren 60 und 62 und Masse verbunden, um einen Strompfad herzustellen, wenn die erwähnten Leistungstreibertransistoren ausgeschaltet sind damit Spannungssprünge, die durch die Induktivität des Leistungstransformators 66 erzeugt werden könnnen, ungefähr auf Massepegel festgehalten werden. Dieser Teil des Ausführungsbeispiels der F i g. 2 stimmt im wesentlichen mit dem Ausführungsbeispiel der US-PS 36 70 234 überein, außer daß dort keine Modulation der Taktsteuerimpulse Φ2 und 2 erfolgt.The clock 32 supplies the 20 kHz clock pulse sequence Φι via the line 38 and the inverted 20 kHz clock pulse sequence Y'i via a line 40 to power driver transistors 60 and 62. The collector of the first power driver transistor 60 is connected to a primary winding / Vi of a power transformer 66 and the collector of the second power driver transistor 62 are connected to the primary winding N 2 of this transformer. Resistor 64 is connected between the center tap of the primary winding of power transformer 66 and a source of bias voltage V 2 . Clamping diodes D 4 and Ds are connected to the collectors of the power driver transistors 60 and 62 and to ground in order to produce a current path when the aforementioned power driver transistors are switched off so that voltage jumps that can be generated by the inductance of the power transformer 66 are held approximately at ground level. This part of the embodiment of FIG. 2 essentially corresponds to the exemplary embodiment of US Pat. No. 3,670,234, except that there is no modulation of the clock control pulses Φ2 and ~ Φ 2 .

Die Sekundärwicklungen des Leistungstransformators 66 sind mit Leistungswandler-Transistoren 70 und 72 im Gegentakt-»Strommode« verbunden. Eine Sekundärteilwicklung Λ/9 ist zwischen die Basis und dem Emitter eines ersten Leistungswandler-Transistors 70 eingeschaltet Zwischen Emitter dieses Transistors und Masse liegt eine Sekundärteilwicklung /W Eine Sekundärteilwicklung Λ/12 ist zwischen die Basis und den Emitter des Leistungswandler-Transistors 72 eingeschaltet und außerdem liegt eine Sekiindärteilwicklung /Vn zwischen dem Emitter und Masse. Die Sckundärteilwicklungen Nm und Nw sind regenerierende Rückkopp-The secondary windings of power transformer 66 are connected to power converter transistors 70 and 72 in push-pull "current mode". A secondary winding Λ / 9 is connected between the base and the emitter of a first power converter transistor 70. Between the emitter of this transistor and ground there is a secondary winding / W A secondary winding Λ / 12 is connected between the base and the emitter of the power converter transistor 72 and also there is a secondary winding / Vn between the emitter and ground. The secondary part windings N m and Nw are regenerative feedback

r) lungswicklungen. die in den Sekundärteilwicklungen N> und N-, eine positive Rückkopplung erzeugen. r ) windings. which generate positive feedback in the secondary part windings N> and N-.

Der Kollektor des ersten Leistungswandler-Transistors 70 ist mit einem Ende der Primärwicklung des Lcistungswandler-Transformators 74 und der Kollektor des zweiten LcisUingstransisiors 72 mit dem anderen Ende der Primärwicklung des l.eistungstransformators 66 verbunden. Die geregelte Ausgangsspannung Vj wird dem Mitteliibgriff des Leistungswandler-Transformatoirs 74 über die Leitung 30 zugeführt. Dieser Teil des Ausführungsbeispiels der Fig. 2 ist ähnlich dem Ausrührungsbeispiel gemäß US-PS 36 70 234, außer daß die Rückkopplungswicklungen /Vm und /Vn mit den Emittern des Lcistungswandler-Transistoren 70 und 72, statt mit deren Kollektoren, wie in der US-PS verbunden sind. Wie in dem Abschnitt »Wirkungsweise« noch erklärt werden wird, liegt in dieser Abwandlung ein kleiner Vorteil.The collector of the first power converter transistor 70 is connected to one end of the primary winding of the Power converter transformer 74 and the collector of the second LcisUingstransisiors 72 with the other End of the primary winding of the power transformer 66 connected. The regulated output voltage Vj becomes the middle grip of the power converter transformer 74 is supplied via line 30. This part of the embodiment of FIG. 2 is similar to the embodiment according to US-PS 36 70 234, except that the feedback windings / Vm and / Vn with the emitters of the power converter transistors 70 and 72, rather than being connected to their collectors as in the U.S. Patent are. As will be explained in the section "Mode of Operation", there is a small one in this modification Advantage.

Ein Ende der Sekundärwicklung des Leistungswandlcr-Transformators 74 ist mit der Anode einer Gleichrichtcrdiode Db und das andere Ende der Sekundärwicklung mit der Anode einer Gleichrichterdiode Dy verbunden. Die Kathoden der Gleichrichterdioden Dt, und Di sind miteinander und mit einem Ende einer Induktivität L2 verbunden, deren anderes Ende an einen Kondensa-One end of the secondary winding of the power converter transformer 74 is connected to the anode of a rectifying diode D b and the other end of the secondary winding is connected to the anode of a rectifying diode Dy . The cathodes of the rectifier diodes Dt, and Di are connected to one another and to one end of an inductance L 2 , the other end of which is connected to a capacitor

jo tor C2 angeschlossen ist. Der zweite Anschluß des Kondensators C2 ist mit Masse verbunden. Die Werte der Induktivität L\ und des Kondensators Q sind so gewählt, daß die geschaltete Wellenform bei der Betriebsfrequenz gefiltert wird, jedoch nur soweit, daß noch gewisse Fluktuationen in der Ausgangsspannung V5 und auf einem Leiter 78 vorhanden sind. Diese Spannungsschwankungen werden dem negativen, invertierenden Eingang des Fchlerverstärkers 46 zugeführt, der ein Teil des Impulsbreitenmodulators (siehe Fi g. 1) ist. Der Widcrstand des Verbrauchers Z2 kann ohmisch, induktiv oder kapazitiv oder eine Kombination davon sein. Er ist nur durch die Werte der geregelten Ausgangsspannung Vj und des mittleren Stromes begrenzt, der durch die Leistungswandler-Transistoren 70 und 72 ohne Überlastung hindurchgelassen werden kann.jo tor C 2 is connected. The second terminal of the capacitor C 2 is connected to ground. The values of the inductance L 1 and the capacitor Q are chosen so that the switched waveform is filtered at the operating frequency, but only to the extent that certain fluctuations in the output voltage V 5 and on a conductor 78 are still present. These voltage fluctuations are fed to the negative, inverting input of the Fchler amplifier 46, which is part of the pulse width modulator (see FIG. 1). The resistance of the consumer Z 2 can be ohmic, inductive or capacitive or a combination thereof. It is limited only by the values of the regulated output voltage Vj and the mean current which can be passed through the power converter transistors 70 and 72 without overloading.

Nachfolgend wird die Wirkungsweise des Ausführungsbeispiels gemäß F i g. 1 anhand der F i g. 3 erläutert. Zu einer Zeit kurz vor 7o (F i g. 3) sind die Schalttransistoren 22 und 24 ausgeschaltet. Demzufolge ist die Spannung am Eingang 26 des Filters 28 auf einem niedrigen Wert. Außerdem ist zu dieser Zeit die 20-kHz-Taktimpulsfolge Φ2 auf dem Leiter 38 auf einem niedrigen Wert, die 20-kHz-Taktimpulsfolge 2 auf dem Leiter 40 auf einem hohen Wert, die 10-kHz-Taktimpulsfolge Φ\ auf dem Leiter 34 auf einem niedrigen Wert und die invertierte 10-kHz-Taktimpulsfolge s5| auf dem Leiter 36 auf einem hohen Wert. Wie oben erwähnt, werden diese Taktimpulse in dem Taktgeber 32 erzeugt Da sich die 20-kHz-Taktimpulsfolge Φι auf dem LeiterThe mode of operation of the exemplary embodiment according to FIG. 1 based on FIG. 3 explained. At a time shortly before 70 (FIG. 3), the switching transistors 22 and 24 are switched off. As a result, the voltage at the input 26 of the filter 28 is at a low value. In addition, at this time the 20 kHz clock pulse train Φ 2 on conductor 38 is low, the 20 kHz clock pulse train ~ Φ 2 on conductor 40 is high, and the 10 kHz clock pulse train Φ \ is on the Conductor 34 low and the inverted 10 kHz clock pulse train s5 | on conductor 36 at a high value. As mentioned above, these clock pulses are generated in the clock generator 32 Since the 20 kHz clock pulse sequence Φι on the conductor

bo auf einem niedrigen Wert befindet, erreicht die Sägezahnspannung des Sägezahngenerators 42 auf dem Ausgang 44 einen maximalen Wert Der Fehlerverstärker fühlt die Spannungsschwankungen der geregelten Spannung V1 auf den Ausgang 30 ab und vergleicht diese mit der Bezugsspannung V4, so daß auf dem Ausgang 48 ein Fehlersignal erzeugt wird. Da dieses Fehlersignal kleiner ist als die Sägezahnspannung, ist auch das Ausgangssignal des Vergleichers 50 auf dem Ausgang 52 aufbo is at a low value, the ramp voltage reaches a maximum value of the sawtooth generator 42 on the output 44. The error amplifier senses the voltage fluctuations of the regulated voltage V 1 to the output 30 and compares this with the reference voltage V 4, so that on the output 48 an error signal is generated. Since this error signal is smaller than the sawtooth voltage, the output signal of the comparator 50 is also on the output 52

ίοίο

niedrigem Wert. Dieses Signal wird den ersten Eingängen der beiden NAND-Glieder 54 und 56 zugeführt und da die Taktimpulsfolge Φ\ über dem Leiter 34 den /weiten Eingang des NAND-Gliedes 54 und dieTaktimpulsfolge Φι über den Leiter 36 dem zweiten Eingang des NAND-Gliedes 56 zugeführt werden, sind die Ausgangssignale der NAND-Glieder 54 und 56 an den Basen der Treibertransistoren 14 und 16 auf einem hohen Wert. Bei diesen geschilderten Eingangsbedingungen befinden sich die Kollektorspannungen an den beiden Treibertransistoren 14 und 16 auf einem niedrigen Wert, so daß die Primärwicklungen N\ und Ni des Transformators 18 kurzgeschlossen werden. Da keine Spannung an den Primärwicklungen /Vi oder /V2 erzeugt wird, kann auch keine Spannung in die Sekundärwicklungen N1, Na und Ns, Nt, des Transformators iS übergekoppelt werden. Infolgedessen sind auch die Schalttransistoren 22 und 24 ausgeschaltet. Der Begrenzungswiderstand 20 wird dazu benutzt, den Strom durch die Primärwicklung N\, N2 so zu begrenzen, daß die Treibertransistoren 14 und 16 nicht überlastet werden. Kurz nach T0 ist die Spannung am Ausgang 44 des Sägezahngenerators 42 kleiner als die Fehlerspannung am Ausgang 48 des Fchlerverstärkers 46. Demzufolge ist das Ausgangssignal des Vergleichers 50 auf dem Ausgang 42 auf einem hohen Wert. Da zu diesem Zeitpunkt die Taktimpulsfolge Φ\ auf einem hohen und die Taktimpulsfolge <P\ auf einem niedrigen Wert ist, ist das Ausgangssignal des ersten NAND-Gliedes 54 an der Basis des zweiten Treibertransistors 16 und auf einem niedrigen Wert, wodurch dieser Transistor abgeschaltet wird. Da jedoch die Taktimpulsfolge ~Φ\ am zweiten Eingang des NAND-Gliedes 56 sich auf einem niedrigen Wert befindet, bleibt das Ausgangssignal des zweiten NAND-Gliedes 46 an der Basis des ersten Treibertransistors 14 auf einem hohen Wert und demzufolge ist dieser Transistor eingeschaltet.low value. This signal is fed to the first inputs of the two NAND elements 54 and 56 and since the clock pulse sequence Φ \ is fed via the conductor 34 to the / wide input of the NAND element 54 and the clock pulse sequence Φι is fed to the second input of the NAND element 56 via the conductor 36 are, the output signals of the NAND gates 54 and 56 at the bases of the driver transistors 14 and 16 are at a high value. With these input conditions described, the collector voltages at the two driver transistors 14 and 16 are at a low value, so that the primary windings N \ and Ni of the transformer 18 are short-circuited. Since no voltage is generated on the primary windings / Vi or / V 2 , no voltage can be coupled over into the secondary windings N 1 , Na and Ns, Nt, of the transformer iS. As a result, the switching transistors 22 and 24 are also switched off. The limiting resistor 20 is used to limit the current through the primary winding N \, N2 so that the driver transistors 14 and 16 are not overloaded. Shortly after T 0 , the voltage at the output 44 of the sawtooth generator 42 is less than the error voltage at the output 48 of the Fchler amplifier 46. Accordingly, the output signal of the comparator 50 on the output 42 is at a high value. Since at this point in time the clock pulse sequence Φ \ is at a high value and the clock pulse sequence <P \ is at a low value, the output signal of the first NAND gate 54 is at the base of the second driver transistor 16 and at a low value, whereby this transistor is switched off . However, since the clock pulse sequence ~ Φ \ at the second input of the NAND gate 56 is at a low value, the output signal of the second NAND gate 46 at the base of the first driver transistor 14 remains at a high value and accordingly this transistor is switched on.

Da der erste Treibertransistor 14 ein- und der zweite Treibertransistor 16 ausgeschaltet ist, fließt Strom vom Zwischen den Zeiten 71) und 7Ϊ steigt die Spannung auf dem Ausgang 30 leicht an, bis sie, wie in Fig.3 gezeigt, dem Wert der Sägezahnspannung auf dem Ausgang 44 entspricht. Während dieser Überkreuzung, die ·> zur Zeit T1 erfolgt, befindet sich das Ausgangssignal des Verglcichers 50 auf dem Ausgang 52 auf einem niedrigen Wert. Wenn das Fehlersignal auf dem Ausgang 48 größer ist als die Sägezahnspannung auf dem Ausgang 44, wird das Ausgangssignal des Vergleichers 50 einen hohen Wert haben und umgekehrt, wenn das Fehlersignal auf dem Ausgang 48 kleiner ist als die Sägezahnspannung auf dem Ausgang 44, wird das Ausgangssignal des Vcrgleichers 50 auf dem Ausgang 52 einen niedrigen Wert annehmen. Ein niedriges Ausgangssignal des Vcrgleichers 50 schaltet das NAND-Glied 54 und damit den /weiten Treiberiransistor 16 ein. Zur gleichen Zeit hat das Ausgangssignal des zweiten NAND-Gliedes 56 an der Basis des ersten Treibertransistors 40 immer noch einen hohen Wert und damit ist der Transistor 14 immer noch eingeschaltet. Während der Zeit, zu der beide Transistoren 14 und 16 eingeschaltet sind, sind beide Primärwicklungen /Vi und /V2 des Transformators 18 kurzgeschlossen, so daß die Restmagnetisierung beseitigt und magnetisches Gleichgewicht erhalten wird. Das Kurzschließen der Primärteilwicklungen /Vi und Nj des Transformators 18 schließt praktisch auch die Sekundärwicklungen kurz, wodurch der erste Schalttransistor 22 abgeschaltet wird. Der zweite Schalttrahsistor 24 ist bereits ausgeschaltet und bleibt in diesem Zustand, wasSince the first driver transistor 14 is switched on and the second driver transistor 16 is switched off, current flows from between the times 71) and 7Ϊ, the voltage at the output 30 rises slightly until, as shown in FIG. 3, it reaches the value of the sawtooth voltage corresponds to the output 44. During this crossing, the ·> is performed at time T 1, the output signal of the Verglcichers 50 on the output 52 is at a low value. If the error signal on output 48 is greater than the sawtooth voltage on output 44, the output signal of comparator 50 will have a high value and vice versa, if the error signal on output 48 is less than the sawtooth voltage on output 44, the output signal will be of the comparator 50 on the output 52 assume a low value. A low output signal of the comparator 50 switches the NAND gate 54 and thus the wide driver transistor 16 on. At the same time, the output of the second NAND gate 56 at the base of the first driver transistor 40 is still high and thus the transistor 14 is still on. During the time that both transistors 14 and 16 are on, both primary windings / Vi and / V 2 of transformer 18 are short-circuited so that residual magnetization is removed and magnetic equilibrium is maintained. The short-circuiting of the primary partial windings / Vi and Nj of the transformer 18 practically also short-circuits the secondary windings, as a result of which the first switching transistor 22 is switched off. The second switching transistor 24 is already switched off and remains in this state, what

jo sich aus den Basisemitterspannungen in Fig.3 ergibt. Die Spannung am Eingang 26 des Filters 28 befindet sich also auf einem niedrigen Wert. Während dieser Ausschaltzeit T\ bis T2 fällt die Fehlerspannung auf dem Ausgang 48 des Fehlerverstärkers 46 ab und die Säge-jo results from the base emitter voltages in Fig. 3. The voltage at the input 26 of the filter 28 is therefore at a low value. During this switch-off time T \ to T 2 , the error voltage at the output 48 of the error amplifier 46 drops and the saw

jr> zahnspannung auf dem Ausgang 44 steigt bis zu einem maximalen Wert zur Zeit T2 an.j r > tooth tension on output 44 rises to a maximum value at time T 2 .

Zur Zeit Z2 befindet sich die Taktimpulsfolge Φ2 auf dem Leiter 38 auf einem hohen Wert. Da die Sägezahnspannung auf dem Ausgang 44 kleiner ist als die Fehler-At time Z 2 , the clock pulse sequence Φ2 on conductor 38 is at a high value. Since the sawtooth voltage on output 44 is smaller than the error

Begrenzungswiderstand 20 über die Primärteilwicklung 40 spannung auf dem Ausgang 48, liefert der Vergleicher ZV, durch den ersten Treibertransistor 14 nach Masse, 50 ein hohes Signal auf seinem Ausgang 52. Wie sich aus wodurch ein Spannungsabfall an der Primärwicklung /Vi der vorherigen Beschreibung ergibt, ist dann die Auserzeugt wird, dessen positive Polarität in diesem Fall an gangsspannung des zweiten NAND-Gliedes 56 an der dem nicht mit einem Punkt gekennzeichneten Ende der Basis des ersten Treibertransiistors 14 nun auf einem Wicklung N\ liegt. Da die Spannung an diesem Punkt 45 niedrigen Wert, wodurch dieser Transistor abgeschaltet minus ist, wird in der Sekundärwicklung N1 eine Plus- wird. Außerdem sind die Bedingungen so daß der zweiteLimiting resistor 20 via the primary winding 40 voltage at the output 48, the comparator ZV, through the first driver transistor 14 to ground, 50 supplies a high signal at its output 52. As a result of which a voltage drop across the primary winding / Vi results from the previous description, is then generated, the positive polarity of which in this case is at the output voltage of the second NAND element 56 at the end of the base of the first driver transistor 14 not marked with a dot on a winding N \ . Since the voltage at this point 45 is low, as a result of which this transistor is switched off minus, in the secondary winding N 1 becomes a plus. In addition, the conditions are such that the second

Treibertransistor 16 eingeschaltet ist. In diesem Fall wird, wie die Basisemitterspannungen in F i g. 3 zeigen, der Schalttransistor 22 rückwärts vorgespannt und der zweite Schalttransistor 24 vorwärts vorgespannt. Wie oben im Zusammenhang mit dem Einschalten des ersten Schalttransistors 22 beschrieben, wird nun in ähnlicher Weise der zweite Schalttransistor 24 eingeschaltet und dann infolge des regenerativen Zusammenwirkens derDriver transistor 16 is turned on. In this case becomes, like the base emitter voltages in FIG. 1-3 show the switching transistor 22 and the reverse biased second switching transistor 24 forward biased. As above in connection with switching on the first Switching transistor 22 described, the second switching transistor 24 is now switched on and in a similar manner then as a result of the regenerative interaction of the

stimmten Verhältnis zum Emitterstrom stehen, unab- 55 Sekundärteilwicklungen /V5 und /Vb des Transformators hängig von der Belastung des Schalttransistors 22. Zu- 18 stärker eingeschaltet Die Spannung am Eingang 26 sätzlich ist die Wicklung /V4 in bezug auf die Wicklung des Filters 28 befindet sich nun auf einem hohen Wert /V3 positiv gekoppelt, so daß der Rückkopplungsslrom und wird auf diesem bis zur Zeit Tj bleiben.
— in diesem Fall ein fünftel des Emitterstromes sich mit Während der Zeiten T3 bis T4 ist die Wirkungsweise
agreed proportion to the emitter current are, indepen- 55 secondary part windings / V 5 and / V b of the transformer dependent on the load of the switching transistor 22, inlet 18 more strongly turned on, the voltage at the input 26 additionally, the winding / V 4 with respect to the winding of the Filter 28 is now positively coupled to a high value / V3 so that the feedback current and will remain there until time Tj.
- In this case one fifth of the emitter current is the mode of operation during times T3 to T 4

dem Strom in der Wicklung N) vereinigt, so daß der t>o die gleiche wie zwischen den Zeiten T\ und T2. Während Schalttransistor 22 stärker eingeschaltet wird. Da die dieser Perioden ist das Ausgangssignal des Vergleichersthe current in the winding N) combined, so that the t> o is the same as between the times T \ and T 2 . While switching transistor 22 is turned on more strongly. As the period is the output of the comparator

spannung von der Basis zum Emitter des ersten Schalttransistors 22 erzeugt. Somit fließt ein kleiner Strom durch die Basis, der einen Kollektor- und damit auch Emitterstrom hervorruft, der durch die erste Sekundärteilwicklung Na fließt. Im vorliegenden Fall ist das Windungsverhältnis der Wicklungen /V4 zu /Vj 1 : 5. Auf diese Weise wird ein Resttreibersignal an der Basis erzeugt und demzufolge wird der Basisstrom stets in einem be-voltage from the base to the emitter of the first switching transistor 22 is generated. Thus, a small current flows through the base, which causes a collector and thus also an emitter current, which flows through the first secondary partial winding Na. In the present case, the turns ratio of the windings / V 4 to / Vj is 1: 5. In this way, a residual drive signal is generated at the base and consequently the base current is always

Punktpolaritäten so gewählt sind, daß eine negative Spannung an der Punktpolaritäi der Wicklung /V, und damit an der Basis des zweiten Schalttransistors 24 entsteht, ist der Schalttransistor 24 ausgeschaltet. Die Spannung auf dem Eingang 26 des Filters 28 ist auf einem hohen Wert und bleibt auf diesem Wert bis kurz vor Ti, wie in F i g. 3 gezeigt.Point polarities are chosen so that a negative voltage at the point polarity of the winding / V, and so that occurs at the base of the second switching transistor 24, the switching transistor 24 is switched off. the The voltage on the input 26 of the filter 28 is at a high value and remains at this value until briefly before Ti, as in FIG. 3 shown.

50 auf einem niedrigen Wert. Infolgedessen sind die Ausgangssignalc der beiden NAND-Glieder 54 und an den Basen der beiden Treibertransisloren 16 und auf hohem Wert, wodurch der Treibertransistor 14 eingeschaltet wird und der Treibertransistor 16 eingeschaltet bleibt. In diesem Zustand sind die Primärteilwicklungcn Λ/| und /V2 des Transformators 18 kurzgeschlossen,50 on a low value. As a result, the output signals c of the two NAND gates 54 and at the bases of the two driver transistors 16 and 16 are at a high value, as a result of which the driver transistor 14 is switched on and the driver transistor 16 remains switched on. In this state, the primary part windings are Λ / | and / V 2 of transformer 18 short-circuited,

wodurch auch die beiden Sekundärwicklungen kurzgeschlossen sind. Demzufolge isl auch die Spannung am Eingang 26 des Filters 28 auf einem niedrigen Wert. Während dieser Zeit sind, wie schon oben erwähnt, die Schalttransistoren 14 und 16 eingeschaltet, wodurch die ■> Primärwicklungen des Transformators kurzgeschlossen werden und jeder Magnesicrungsstrom aus ihnen entfernt wird. Während eines vollständigen Zyklus wird also der Transformator 18 in gleichen und entgegengesetzten Richtungen betrieben, wodurch der magnetisehe Arbeitspunkt zentriert wird. Bei dieser Betriebsweise kann der Transformator nicht mehr in die Sättigung gelangen. Demzufolge werden der erste und zweite Schalttransistor 22 und 24 im linearen Bereich betrieben. whereby the two secondary windings are also short-circuited are. Accordingly, the voltage at the input 26 of the filter 28 is also at a low value. During this time, as mentioned above, the Switching transistors 14 and 16 turned on, whereby the ■> Primary windings of the transformer are short-circuited and any magnesia current removed from them will. Thus, during a complete cycle, the transformer 18 becomes equal and opposite Directions operated, whereby the magnetic working point is centered. In this mode of operation the transformer can no longer reach saturation. As a result, the first and second Switching transistor 22 and 24 operated in the linear range.

Die Wirkungsweise des Ausführungsbcispicls der F i g. 2 ist im wesentlichen die gleiche, außer daß nun der Leiter 30 mit dem Mittelabgriff des Leistungstransformators 74 verbunden ist. Außerdem werden die 20-kHz-Taktimpulsfolgen Φ2 und Φ> auf den Leitern 38 und 40 den Basen der Leistungstreibertransistoren 60 und 62 zugeführt. Die Wirkungsweise der Leistungstreibertransistoren 60 und 62 isl im wesentlichen die gleiche wie die der Treibertransistoren 14 und 16. Der Leistungstransformator 66 ist im »Strommodc«-Gegcntakt geschaltet. Diese Schaltung entspricht im wesentlichen der der US-PS 36 70 234. Der wesentliche Unterschied ist der, daß der Leistungstreiber 58 nicht mit einer impulsbreitenmodulierten Spannung betrieben wird, sondern mit einer unmodulierten Spannung, so daß sie sich im Synchronismus mit der Spannung in der Anordnung nach F i g. 1 befindet. Der Leistungstreiber 68 hat Rückkopplungswicklungen /Vio und /Vi i.die hier in den Emitterkreisen, statt wie im Ausführungsbeispiel der US-PS in den Kollektorkreisen liegen. Die Schaltung gemäß der vorliegenden Erfindung ist in der Lage, mit höheren Spannungen zu arbeiten als die Schaltung gemäß der US-PS, weil die oben erwähnte Emitterrückkopplung unerwünschte Schwingungen bei der höheren Spannung verringert. Der Leistungswandler 68 enthält Leistungswandlcr-Transisloren 70 und 72, die durch die oben erwähnten Taktimpulsfolgen eingeschaltet werden, so daß sie den Leislungswandler-Transformator 74 schalten. Im vorliegenden Fall transformiert der Leistungswandler-Transformator 74 nach unten, weil er ein Wicklungsverhältnis von 20 :1 hat. Es sei hier erwähnt, daß im Leistungswandler keine Regelung erfolgt. Nach Gleichrichtung mittels zweier Gleichrichterdioden Dn und Dj und Filterung im Leistungsglättungsfiltcr 76, wird die Ausgangsspannung V, auf dem Leiter 78 auf den negativen, invertierenden Eingang des Fehlerverstärkers 46 im Impulsbreitenmodulator 12 zurückgekoppelt. Der positive, nichtinvertierende Eingang des Fehlerverstärkers 46 hat, wie in F i g. 1 gezeigt, eine Bezugsspannung V4, die so eingestellt ist, daß sie ein Fehlersignal am Ausgang 48 des Fehlerverstärkers 46, wie in F i g. 3 gezeigt, erzeugtThe mode of operation of the embodiment in FIG. 2 is essentially the same except that conductor 30 is now connected to the center tap of power transformer 74. In addition, the 20 kHz clock pulse trains Φ 2 and Φ> on conductors 38 and 40 are fed to the bases of power driver transistors 60 and 62. The mode of operation of the power driver transistors 60 and 62 is essentially the same as that of the driver transistors 14 and 16. The power transformer 66 is connected in the "current commodity" phase. This circuit corresponds essentially to that of US Pat. No. 3,670,234. The main difference is that the power driver 58 is not operated with a pulse-width modulated voltage, but with an unmodulated voltage, so that it is in synchronism with the voltage in the arrangement according to FIG. 1 is located. The power driver 68 has feedback windings / Vio and / Vi i which are here in the emitter circuits instead of in the collector circuits as in the exemplary embodiment of the US Pat. The circuit according to the present invention is able to operate at higher voltages than the circuit according to the US-PS because the emitter feedback mentioned above reduces undesirable oscillations at the higher voltage. The power converter 68 includes power converter transistors 70 and 72 which are turned on by the above-mentioned clock pulse trains so that they switch the power converter transformer 74. In the present case, the power converter transformer 74 transforms down because it has a turns ratio of 20: 1. It should be mentioned here that there is no regulation in the power converter. After rectification by means of two rectifier diodes D n and Dj and filtering in the power smoothing filter 76, the output voltage V on the conductor 78 is fed back to the negative, inverting input of the error amplifier 46 in the pulse width modulator 12. The positive, non-inverting input of the error amplifier 46 has, as in FIG. 1, a reference voltage V4 which is set so that there is an error signal at the output 48 of the error amplifier 46, as shown in FIG. 3 shown

Der Spannungsregler in Fig.2, wird als Vorregler verwendet um eine geregelte Spannung auf dem Leiter 30 zu erzeugen, während die eigentliche Leistungsum- wi Wandlung im Leistungswandler 68 stattfindet. Da die geregelte Spannung V3 auf dem Leiter 30 nur wesentlich geringer ist als die Eingangsspannung Vi, wird die Gesamtleistung der Anordnung, gemäß F i g. 2 erhöht. Darüber hinaus ist der Spannungs-Regler-Wandler gemäß b5 F i g. 2 in der Lage, Eingangsspannungen eines weiten Bereiches mit hbhem Wirkungsgrad zu verarbeiten. Bei Eingangsspannungen unter 150 Volt arbeitel die Anordnung wie oben beschrieben. Hei Eingangsspannungen über 150 Volt wird die Bezugsspannung V4 (siehe Fig. I) so eingestellt, daß die Spannung auf dem Leiter 30 150 Voll oder niedriger isl. Eine Änderung des Wertes der Bc/.ugsspannung V4 ändert die Periodendauer der Spannung am Eingang des Glättungsfilter 28 und ändert demzufolge die geregelte Spannung Vj.The voltage regulator in FIG. 2 is used as a pre-regulator to generate a regulated voltage on the conductor 30, while the actual power conversion takes place in the power converter 68. Since the regulated voltage V3 on the conductor 30 is only significantly lower than the input voltage Vi, the total output of the arrangement, according to FIG. 2 increased. In addition, the voltage regulator converter according to b5 F i g. 2 able to process input voltages of a wide range with high efficiency. For input voltages below 150 volts, the arrangement works as described above. For input voltages above 150 volts, the reference voltage V 4 (see FIG. I) is adjusted so that the voltage on conductor 30 is 150 full or lower. A change in the value of the Bc / .ug voltage V 4 changes the period of the voltage at the input of the smoothing filter 28 and consequently changes the regulated voltage Vj.

Die Rückkopplung der Spannung Vj, wie sie in der Fig. 2 dargestellt ist, schließt die Regelschleife vom Ausgang des Spannungsreglcrwandlers über den Impulsbreitenmodulator 12 zum Schaltungsteil 10 unter anderem auch über das Filter 28. Diese Rückkopplung verursacht aber Stabilitätsprobleme, weil die beiden Filter 28 und 76 mit den Schaltelementen LiCi-L2C2 in Kaskate geschaltet sind. Diese Schaltung wird weniger stabil, wenn die Rcgelverstärkung ansteigt, da der Zweipol aus der induktivität Li und dem Kondensator Ci in die rechte Hälfte der S-Ebene wandert.The feedback of the voltage Vj, as it is shown in FIG 76 are connected in cascade with the switching elements LiCi-L 2 C 2. This circuit becomes less stable when the control gain increases, since the two-pole circuit consisting of the inductance Li and the capacitor Ci moves into the right half of the S-plane.

Es gibt Versuche, diese Art der Rückkopplung dadurch zu verbessern, daß der Wert des Kondensators Ci im Filter 28 erhöhl wird, um die Rückkopplungsverstärkung zu dämpfen und die Verstärkung null beim Frequenzübergang zu erzielen, ehe bei der Resonanzfrequenz der Induktivität L2 und des Kondensators Q Phasenumkehr auftritt. Diese Technik war im allgemeinen erfolgreich. Trotzdem haben unerwünschte Schwingungen die Verwendbarkeit dieser Lösung bei Anwendungen, bei denen es auf hohe Qualität wie z. B. in Computern ankommt, eingeschränkt. Außerdem enthält die Impedanz des Verbrauchers Z2 im allgemeinen zusätzliche entkoppelnde Kapazitäten, die die Resonanzfrequenz des Leistungsfilters 76 erniedrigen und damit bei einer niedrigeren Frequenz eine Phasenumkehr bewirken.Attempts have been made to improve this type of feedback by increasing the value of the capacitor Ci in the filter 28 in order to attenuate the feedback gain and achieve zero gain at the frequency transition before the resonance frequency of the inductance L 2 and the capacitor Q Phase reversal occurs. This technique has generally been successful. Nevertheless, undesirable vibrations have made this solution useful in applications where high quality such as e.g. B. arrives in computers, limited. In addition, the impedance of the consumer Z 2 generally contains additional decoupling capacitances which lower the resonance frequency of the power filter 76 and thus cause a phase reversal at a lower frequency.

In F i g. 4 ist eine Weiterbildung der Schaltung gemäß F i g. 2 mit zwei in Kaskate geschalteten LC-Filtern dargestellt, bei der die oben beschriebenen Instabilitäten ausgeschaltet sind. Der Spannungs-Regler-Wandler gemäß Fig.4 vereinigt die hervorragenden Filtereigenschaften einer vierpoligen geschlossenen Regelschleife mit den .Stabilitätseigenschaften einer zweipoligen geschlossenen Rcgelschleife.In Fig. 4 is a further development of the circuit according to FIG F i g. 2 shown with two cascaded LC filters, in which the instabilities described above are eliminated. The voltage regulator converter according to Fig. 4 combines the excellent filter properties a four-pole closed control loop with the stability properties of a two-pole closed Control loop.

Der Spannungs-Regel-Wandler nach Fig.4 unterscheidet sich nur durch die etwas stärker ausgezogenen Schaltungstcile von dem Spannungs-Regler-Wandler gemäß F i g. 2. Deshalb wurden auch die Bezugszeichen der unverändert gebliebenen Teile beibehalten. Eine Beschreibung dieser Teile der Schaltung der F i g. 4 erübrigt sich.The voltage control converter according to Fig. 4 differs only through the somewhat more drawn out circuit parts of the voltage-regulator-converter according to FIG. 2. For this reason, the reference numbers of the parts that have remained unchanged have been retained. One Description of these parts of the circuit of FIG. 4 is unnecessary.

Die Induktivität L\ in F i g. 2 ist in F i g. 4 durch einen Transinduktor 80 ersetzt. Unter einem Transinduktor wird hier eine Induktivität /Vu mit einer angekoppelten Sekundärwicklung /Vi4 verstanden. Die Pirmärwicklung Μ j des Transinduktors liefert die zum Filtern notwendige Induktivität, während die Sekundärwicklung Nu des Transinduktors 80 eine Vorwärtskoppelungsspannung an den Eingang des Leitungsfilters 76 liefert.The inductance L \ in F i g. 2 is in FIG. 4 replaced by a transinductor 80. A transinductor is understood here to mean an inductance / Vu with a coupled secondary winding / Vi 4 . The primary winding Μ j of the transinductor supplies the inductance necessary for filtering, while the secondary winding Nu of the transinductor 80 supplies a feedforward voltage to the input of the line filter 76.

Die Vorwärtskopplungsspannung wird direkt an das Leistungsfilter 76 über die Sekundärwicklung Nu des Transinduktors 80 gelegt. Ein Ende der Sekundärwicklung Λ/η ist über den Leiter 78 mit einem Ende der Induktivität L2 des Transinduktors 80 verbunden. Das andere Ende der Wicklung /Vh ist über den Leiter 77 mit den Kathoden der Gleichrichterdioden Db und Dj verbunden. The feedforward voltage is applied directly to the power filter 76 via the secondary winding N u of the transinductor 80. One end of the secondary winding Λ / η is connected to one end of the inductance L 2 of the transinductor 80 via the conductor 78. The other end of the winding / Vh is connected via conductor 77 to the cathode of the rectifier diode D b and Dj.

Der Wickelsinn der Sekundärwicklung Nu des Transinduktors ist so. daß die Spannung an der Sekundärwicklung Ni4 des Leistungswandler-Transformators während des eingeschalteten Teiles des imDulsbreiten-The winding sense of the secondary winding Nu of the transinductor is like this. that the voltage at the secondary winding Ni 4 of the power converter transformer during the switched-on part of the imDulsbreit-

1313th

modulierten Arbeitszyklus unterstützt wird und daß die Spannung an der Sekundärwicklung des Leistungswandler-Transformators 74 während des Ausschaitteiles ausgeglichen wini Der Leitzyklus des Leisiungswandler-Transistors ist entsprechend direkt ruf das Leistungsfilter 76 gekoppelt und erzeugt eine wellige Ausgangsspannung phasengleich mit der geschalteten Spannung des Leistungswandler-Transistors und liefert so eine stabile Regelung in geschlossener Schleife. Die durch die Sekundärwicklung des Transinduktors 80 eingeführte Gleichvorspannung verbessert außerdem den Betriebspunkt von dessen Hysteresisschlcifc und erzeugt so eine wesentlich höhere Induktivität als ohne die Sekundärwicklung /Vu.modulated duty cycle is supported and that the voltage at the secondary winding of the power converter transformer 74 is balanced during the cut-out part thus provides stable closed-loop control. The DC bias voltage introduced by the secondary winding of the transinductor 80 also improves the operating point of its hysteresis loop and thus generates a significantly higher inductance than without the secondary winding / V u .

Die Windungsverhältnisse der Primärwicklung N1, und der Sekundärwicklung /Vu des Transinduktors 80 sind nicht kritisch. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hat die Primärwicklung Nm 80 Windungen, in denen ein Strom von etwa 3 Ampere fließt, und die Sekundärwicklung .Vh zwei Windungen, in denen unter normalen Betriebsbedingungen ein Strom von ungefähr 50 Ampere fließt. Es wurde festgestellt, daß das obenerwähnte Windungsverhältnis und die zugehörigen Ströme Einfluß auf den magnetischen Betriebspunkt in der Hysteresisschleife des Transinduktors 80 haben, was zu einer wesentlich höheren Induktivität führt, als ohne die Wicklung /V|4l· Diese Verbesserung gestattet die Verwendung einer kleineren Induktivität, die durch die Primärwicklung Λ/π des Transinduktors 80 dargestellt ist.The turns ratios of the primary winding N 1 and the secondary winding / Vu of the transinductor 80 are not critical. In the present exemplary embodiment, the primary winding Nm has 80 turns in which a current of approximately 3 amperes flows, and the secondary winding .Vh has two turns in which a current of approximately 50 amperes flows under normal operating conditions. It was found that the above-mentioned turns ratio and the associated currents have an influence on the magnetic operating point in the hysteresis loop of the transinductor 80, which leads to a significantly higher inductance than without the winding / V | 4l. This improvement allows the use of a smaller inductance , which is represented by the primary winding Λ / π of the transinductor 80.

Obwohl die in den F i g. 1, 2 und 4 gezeigten Ausfüh- jo rungsbeispiele je zwei Schalttransistoren 22 und 24 aufweisen, können parallel zu diesen Transistoren weitere Transistoren geschaltet werden, um größere Ströme schalten zu können. In der Praxis kann dies so realisiert werden, daß in die Emitterkreise der Transistoren Wi- r, derstände eingeschaltet werden, um die Betriebsspannungen anzugleichen.Although the in Figs. 1, 2 and 4 shown Ausfüh- jo Approximation examples each have two switching transistors 22 and 24, further transistors can be used in parallel with these transistors Transistors are switched in order to be able to switch larger currents. This can be done in practice that in the emitter circuits of the transistors resistors are switched on to the operating voltages to adjust.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

S5S5

W)W)

Claims (6)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Spannungsregler, dessen geregelte Ausgangsspannung als Istwert einem in Steuerabhängigkeit von einem Taktgeber stehenden Impulsbreitenmodulator zugeführt ist, dessen gegenphasige Ausgänge mit den Enden einer mn Mittelabgriff versehenen Primärwicklung eines Transformators verbunden sind, mit zwei eine ungeregelte Eingangsspannung schaltenden Schalttransistoren, deren Basen über je eine Sekundärwicklung des Transformators durch Verbindung mit ersten Wicklungsanschlüssen angesteuert sind, deren Wickelsinn so gestaltet ist, daß die Schalttransistoren wechselseitig durchlassen oder sperren, und mit einem Filter, an dessen Ausgang die geregelte Ausgangsspannung ansteht, d a durch gekennzeichnet, daß die Kollektoren der im Gegentakt geschalteten Schalttransistoren (22, 24) mit der Eingangsspannungsquelle (Vl) direkt und deren Emitter jeweils mit einem Abgriff der beiden Sekundärwicklungen (Ni, Ny, /V5. /Vh) verbunden sind, während die dritten Anschlüsse der Sekundärwicklungen (Ni, /V4; Ni, Nb) mit dem Eingang des Filters (28) verbunden sind.1.Voltage regulator, the regulated output voltage of which is fed as an actual value to a pulse width modulator which is controlled by a clock and whose antiphase outputs are connected to the ends of a primary winding of a transformer with a central tap, with two switching transistors that switch an unregulated input voltage and whose bases each have a secondary winding of the transformer are controlled by connection to the first winding connections, the winding direction of which is designed so that the switching transistors alternately let through or block, and with a filter, at the output of which the regulated output voltage is available, as characterized by the fact that the collectors of the push-pull switching transistors ( 22, 24) are connected directly to the input voltage source (Vl) and their emitters are each connected to a tap of the two secondary windings (Ni, Ny, / V5. / V h ), while the third connections of the secondary windings (Ni, / V 4 ; Ni, N b ) are connected to the input of the filter (28). 2. Spannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mit den Emittern der Schalttransistoren (22, 24) verbundenen Abgriffe der Sekundärwicklungen (N4, /Vj; Ni, Nb) dem Filter (18) näher liegen als den Basen, diese insbesondere im Verhältnis 1 :5 teilen.2. Voltage regulator according to claim 1, characterized in that the taps of the secondary windings (N4, / Vj; Ni, Nb) connected to the emitters of the switching transistors (22, 24) are closer to the filter (18) than the bases, in particular in the Share ratio 1: 5. 3. Spannungsregler nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (28) Schwingungen einer ersten Taktfrequenz Φι des Taktgebers (32) ausfiltert.3. Voltage regulator according to claim I or 2, characterized in that the filter (28) filters out vibrations of a first clock frequency Φι of the clock generator (32). 4. Spannungsregler nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein getakteter Spannungswandler (58,68, 76) mit konstanter Taklimpulsfrequenz- und -breite vorgesehen ist, dessen Steuereingänge an den Taktgeber (32) angeschlossen sind, dessen Versorgungsgleichspanniing die am Filter (28) ausgangsseitig anstehende geregelte Ausgangsspannung (V3) ist und der eine weitere Ausgangsspannung (V5) erzeugt, die als Istwert den Impulsbreitenmodulator(12) zugeführt wird.4. Voltage regulator according to one of claims 1 to 3, characterized in that a clocked voltage converter (58,68, 76) is provided with a constant Taklimpulsfrequenz- and width, the control inputs are connected to the clock (32), the supply DC voltage on the Filter (28) is the regulated output voltage (V3 ) on the output side and which generates a further output voltage (V5) which is fed to the pulse width modulator (12) as an actual value. 5. Spannungsregler nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereingänge des gelakteten Spannungswandlers die Basen zweier im Gegentakt geschalteten Leistungstreibertransistoren (60, 62) sind, deren Kollektoren mit den Enden einer mit Mittelabgriff versehenen Primärwicklung (N 7, Λ/8) eines Leistungstransformators (66) verbunden sind und deren Emitter über Dioden (D 4, D 5) an Bezugspotential liegen, daß die Enden der Sekundärwicklung (N9, Λ/10; /VIl, /V 12) des Leistungsfor- Y-, mators (66) mit den Basen zweier Lcistungswandler-Transistoren (70,72), ein Mittelabgriff der Sekundärwicklung (N9, Λ/10; /VIl, N 12) mit Bezugspotenlial, die Emitter der Leistungswandler-Tninsistoren (70, 72) mit Abgriffen der Sekundärwicklung (N 9, wi N 10; /V 11, N 12) des Leistungstransformators (66), die Kollektoren der l.eishingswamller-Transistoren (70, 72) mit den Enden der Primärwicklung eines l.eistungswandler-Transformators (74) und der Mutelabgriff dieser Primärwicklung mit dem Ausgang μ des Filters (28) verbunden sind, daß an die Sekundärwicklung des LeiMungswandlcr-Trunsfomialors (74) Gleichrichter (Db. D7) und ein l.eisiungsfilter (76) angeschaltet sind und daß am Ausgang des Leistungsfilters (76) die weitere Ausgangsspannung (V 5) ansteht.5. Voltage regulator according to claim 4, characterized in that the control inputs of the clocked voltage converter are the bases of two push-pull connected power driver transistors (60, 62), the collectors of which are connected to the ends of a primary winding provided with a center tap (N 7, Λ / 8) of a power transformer (66) are connected and whose emitters are through diodes (D 4, D 5) connected to reference potential, in that the ends of the secondary winding (N9, Λ / 10 / VIL / V 12) of the Leistungsfor- Y, mators (66) with the bases of two power converter transistors ( 70, 72), a center tap of the secondary winding (N 9, Λ / 10; / VIl, N 12) with reference potential, the emitters of the power converter transistors (70, 72) with taps on the secondary winding ( N 9, wi N 10; / V 11, N 12) of the power transformer (66), the collectors of the l.eishingswamller transistors (70, 72) with the ends of the primary winding of a l.eistungswandler-transformer (74) and the mutel tap this primary winding with the output μ of the filter (28) are connected that to the secondary winding of the LeiMungswandlcr Trunsformialors (74) rectifier (Db. D7) and a l.eisiungsfilter (76) are switched on and that the further output voltage (V 5) is present at the output of the power filter (76). 6. Spannungsregler nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Filter (28) und das Leistungsfiltcr (76) jeweils eine Längsinduktivität (N 13; L 2) aufweisen, daß das Filter (28) eine mit der zugehörigen Längsinduktivität (N 13) magnetisch gekoppelte Sekundärwicklung (N 14) aufweist und daß diese Sekundärwicklung (N 14) in Reihe zwischen die Gleichrichter (D6, D7) und die Längsinduktivität (L 2) des Leistungsfilters (76) geschaltet ist.6. Voltage regulator according to claim 5, characterized in that the filter (28) and the power filter (76) each have a series inductance (N 13; L 2) , that the filter (28) one with the associated series inductance (N 13) is magnetic coupled secondary winding (N 14) and that this secondary winding (N 14) is connected in series between the rectifier (D6, D7) and the series inductance (L 2) of the power filter (76).
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