DE2753256C2 - - Google Patents

Description

Das Hauptpatent betrifft einen Gleichspannungswandler nach dem Oberbegriff des Patentanspruches.

Ein weiterer Gleichspannungswandler ist bekannt aus der US-PS 37 35 235. Dort wird ein Verfahren zur Regelung geschalteter Gleichspannungswandler beschrieben, bei dem das Regelkrite­ rium in digitalisierter Form als pulslängemodulierte (PLM) Pulsfolgen verarbeitet wird. Die PLM-Impulsfolge wird in einem PLM-Modulator erzeugt, der von der Fehlerspannung gesteuert wird. Die Arbeitsfrequenz wird von einem frei­ schwingenden astabilen Taktgeber bestimmt.

Als PLM-Modulator wird ein monostabiler Multivibrator ver­ wendet, der von einem astabilen Taktgeber in jeder Taktperi­ ode angeregt und synchronisiert wird. Die Dauer der Impulse und somit das Pulslängenverhältnis wird durch die als Ent­ ladespannung dienende Fehlerspannung bestimmt und verändert.

Die PLM-Impulsfolge wird direkt zum Steuern des Stelltran­ sistors verwendet. Mit dem Leitendwerden eines Stelltran­ sistors wird der PLM-Modulator angeregt, der nach seiner Pulsdauer den Stelltransistor wieder sperrt. Bei dieser Lösung kann das Tastverhältnis, d. h. das Verhältnis von Fluß- zur Sperrzeit, nicht beliebig kleiner gemacht werden, weil ein Monovibrator nicht beliebig kleine Pulszeiten realisieren kann. Daher kann ein solcher Regler nicht bis zum Leerlauf funktioneren.

Soll der Gleichspannungswandler eine Potentialtrennung zwi­ schen Eingangsspannungsquellen und dem Ausgang aufweisen, so muß die quantisierte Energie mittels eines Wandlerübertragers von der Eingangsseite zur Ausgangsseite transformiert werden. Außerdem muß die PLM-Impulsfolge ebenfalls mittels Impuls­ übertrager von der Ausgangsseite zur Eingangsseite übertragen werden. Der freischwingende Taktgeber muß auf der Eingangs­ seite angeordnet sein, damit der Wandler auch bei fehlender Ausgangsspannung anschwingen kann. Also muß vom Taktgeber zum PLM-Modulator die Synchronisierungspulsfolge ebenso mittel Impulsübertrager übertragen werden. Die Impulsübertrager müssen dabei nur differenzierte Flanken übertragen.

Bei den Wandlern mit Potentialtrennung nach der US-Patent­ schrift 37 35 235 wird die PLM-Impulsfolge auf der Eingangs­ seite rekonstruiert, indem ein bistabiler Multivibrator vom Taktgeber gleichzeitig mit der Synchronisierflanke des PLM- Modulators gesetzt wird und mit der Endflanke des letzteren zurückgesetzt wird. Es wird der monostabile PLM-Modulator über den Wandlerübertrager zugleich mit dem Leitendwerden des Stelltransistors synchronisiert und der bistabile Multi­ vibrator über einen gesonderten Impulsübertrager zurück­ gesetzt.

Aufgabe dieser Einrichtung ist es, für einen Gleichspannungswandler einen Aufbau anzugeben, der gegenüber der im Hauptpatent beschriebenen Ausführung einen geringeren Schaltungsaufwand erfordert und weniger Platz benötigt.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Kennzeichen des Patentanspruchs beschrieben.

In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Gleichspannungswandlers mit Potentialtrennung zwi­ schen Eingangs- und Ausgangsspannung dargestellt. Darin ist UB die Eingangsspannung, Ua die Ausgangsspannung, Ts 1 der Stelltransistor, WÜ ein Wandlerübertrager zur Transformation der Ausgangsspannung und zur Potentialtrennung, D 1 ein Gleichrichter C 1, der Ladekondensator, DV der Vergleichs­ verstärker, TG 1 der Festtaktgeber, BM eine bistabile Schal­ tung, WS 1, WS 2, WE 1, WE 2 die Wicklungen eines Impulsübertra­ gers und M eine monotabile Schaltung. Der Vergleichsver­ stärker DV und die monostabile Schaltung M werden von der Ausgangsspannung, der Taktgeber und die bistabile Schaltung BM von der Eingangsspannung gespeist.

Der Vergleichsverstärker erhält an seinem invertierenden Eingang über den Widerstand R 1 und die Zenerdiode D 2 eine stabilisierte Referenzspannung und an seinem nicht invertie­ renden Eingang über den Spannungsteiler R 2/R 3 eine der Aus­ gangsspannung proportionale Istwertspannung. Die Differenz dieser beiden Spannungen wird verstärkt und der monostabilen Schaltung als Steuerspannung zugeführt.

Die monostabile Schaltung wird über die Wicklungen WS 1 und WE 1 des Impulsübertragers vom Taktgeber jeweils zu Anfang eines Zeitintervalls angeregt; seine Periodendauer wird durch die Steuerspannung des Vergleichsverstärkers bestimmt. Ihre Ausgangsimpulsfolge (Ausgang A 3) ist also mit der des Takt­ gebers TG 1 kohärent und ihr Tastverhältnis von der Ausgangs­ spannung abhängig.

Die bistabile Schaltung BM wird vom Taktgeber über die Ver­ bindung A 2/E 1 gleichzeitig mit der monostabilen Schaltung angeregt und über die Wicklungen WS 2 und WE 2 des Impulsüber­ tragers zurückgestellt. Sie liefert also die gleiche Impuls­ folge wie die monostabile Schaltung. Ihr Zweck besteht nur darin, die Ausgangsimpulsfolge von der Ausgangsseite auf die Eingangsseite potentialunabhängig zu übernehmen und zu speichern.

Durch die Dioden D 3 und den Widerstand R 7 wird die UND-Schal­ tung gebildet. Der Stelltransistor wird leitend, wenn am Widerstand R 7 und an der Diode D 3 (A 1) positives Potential anliegt.

Die erfindungsgemäße Lösung der gestellten Aufgabe erfordert einen geringeren Platzbedarf und verringert auch noch den Schaltungsaufwand und damit die Kosten des Aufbaus.

Claims (1)

1. Gleichspannungswandler mit Mittelwertsregelung konstanter Arbeitsfrequenz mit einem geschalteten Stelltransistor, der die Energie quantisiert an einen Ladekondensator und die parallel dazu gelegte Last gibt, mit Potentialtrennung zwi­ schen Ein- und Ausgangsspannung, bei dem zwischen Stelltran­ sitor und Ladekondensator ein Übertrager eingeschaltet ist und eine Vergleichsanordnung der Ausgangsspannung des Wand­ lers mit einer Referenzspannung vorgesehen ist, die eine Ausgangsimpulsfolge konstanter Frequenz und von der Last abhängigen Tastverhältnissen liefert, der Ausgang der Ver­ gleichsanordnung über einen Impulsübertrager mit dem Stell­ eingang einer bistabilen Stufe, weiter ein Ausgang eines Taktgebers an den Rückstelleingang der bistabilen Stufe und zwischen Stelltransistor und bistabiler Stufe eine logische Schaltung angeordnet ist, die eine UND-Schaltung ist, an deren einen Eingang der Ausgang der bistabilen Stufe und an deren anderem Eingang der Ausgang des Taktgebers liegt, nach Patent 25 28 662, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls­ übertrager mit je zwei Primär- (WS 1, WS 2) und Sekundärwick­ lungen (WE 1, WE 2) versehen ist, daß die Wicklungen so ange­ ordnet sind, daß der Kopplungsfaktor zwischen den jeweils zusammengehörenden Primär- und Sekundärwicklungen groß gegen den Kopplungsfaktor zwischen den Wicklungspaaren ist und daß die erste Primärwicklung (WS 1) mit dem Ausgang des Taktgebers (TG 1), die erste Sekundärwicklung (WE 1) mit einem Synchroni­ siereingang (E 4) der Vergleichsanordnung und die zweite Sekundärwicklung (WE 2) mit dem Rückstelleingang (E 2) der bistabilen Stufe (BM) verbunden ist und die Wicklungen so gepolt sind, daß ein Impuls an der ersten Primärwicklung (WS 1) in der ersten Sekundärwicklung (WE 1) und ein Impuls an der zweiten Primärwicklung (WS 2) in der zweiten Sekundär­ wicklung (WE 2) jeweils einen Nutzimpuls induzieren.