DE2754440A1 - Schaltungsanordnung fuer eine ueberspannungsabschaltung eines phasengesteuerten spannungsreglers - Google Patents

Description

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Anmelderin: International Business Machines

Corporation, Armonk, N.Y. 10504 heb/bm

Schaltungsanordnung für eine überSpannungsabschaltung eines phasengesteuerten Spannungs-Reglers

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für die Abischaltung eines phasengesteuerten Spannungs-Reglers bei überspannung und insbesondere eine überspannungsschutzschaltung, idle einen Regler bei Auftreten einer Überspannung kontinuierlich ein- und ausschaltet, solange die überspannung vorhanden

'Bisher bekannte überspannungsschutzschaltungen hatten im wesent liehen die Aufagbe, eine rasche Abschaltung herbeizuführen, um! damit die dahinterliegenden Schaltungen vor Zerstörung durch | Überspannungen zu schützen. Solche überspannungs-ünterbrechungs Schaltungen haben im allgemeinen bei Auftreten einer Überspannung die Ausgangsspannung des Reglers kurzgeschlossen und dabei möglicherweise einen Stromunterbrecher betätigt. Ein dazu geeignetes Bauelement ist ein gesteuerter Sillziumgleich- ι richter, der unmittelbar über die Ausgangsklemmen des Reglers geschaltet ist. Diese Art von Stromkreisunterbrecherschaltunger hat eine Reihe von Nachteilen, insbesondere den, daß der Stromkre isunterbrecher von Hand zurückgestellt werden muß. Diese Schaltungen arbeiten für alle praktische Zwecke schnell genug und bewahren dabei die angeschlossene Last vor Schaden oder Zei Störung. Trotzdem müssen solche Kurzschlußschaltungen bezüglich ihrer Schaltgeschwindigkeit einstellbar sein, damit nicht durch kurzzeitige Spannungsspitzen eine große Anzahl von Stromkreisunterbrechungen erfolgt.

Man hat bereits versucht, die Ausgangsspannung eines Reglers bei Auftreten einer überspannung dadurch zu begrenzen, daß man bei einem gesteuerten Siliziumgleichrichter in einem phasengesteuerten Regler den Steuerimpuls unmittelbar ein- und

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abschaltete. Trotzdem hat man am Ausgang des Reglers hohe
Spannungsausschläge bekommen.

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Zusammenfassung der Erfindung i

i Aufgabe der Erfindung 1st es, eine Überspannungs-Unterbrecher- ; schaltung für einen phasengesteuerten Spannungs-Regler zu ! schaffen, die den Regler daran hindert, im Bereich von zu Zer- i störungen führenden Überspannungen zu arbeiten, bei der die j angeschlossene Last beschädigt werden würde, während trotzdem j

der Regler dabei nicht dauernd abgeschaltet bleibt. j

Dabei soll insbesondere bei besonders hohen Überspannungen der phasengesteuerte Regler durch eine gesteuerte Folge von sich ; wiederholenden Abschaltungen und Einschaltungen gesteuert wer- i den, bis entweder die überspannung verschwindet oder der Regler) abgeschaltet wird. Dabei soll insbesondere ein schnelles Ansprechen bei einer Überspannung erreicht werden, wobei jedoch
keine Einstellung der Ansprechgeschwindigkeit erforderlich ist, um auf Störspannungen zurückzuführende Abschaltungen zu verhindern .

Kurz gesagt wird eine Überspannungs-Unterbrecherschaltung für
leinen phasengesteuerten Regler geschaffen, bei welcher die
Ausgangsspannung des Reglers abgefühlt und einer Vergleichs-Istufe zugeführt wird. Dabei wird eine Bezugsspannung erzeugt
und dem anderen Eingang der Vergleichsstufe zugeführt. Die
Bezugsspannung stellt dabei einen oberen Schwellwert dar, bei
dessen Überschreitung durch die abgefühlte Ausgangsspannung
des Reglers die Vergleichsstufe ein Ausgangssignal abgibt. Die Vergleichsstufe weist dabei einen Rückstellschwellwert auf,
der niedriger liegt als der Einstellschwellwert. Die Ausgangssignale der Vergleichsstufe werden einer Ein/Aussteuerung über einen schnell ansprechenden Schalter zugeführt, der ein Übersteuerungssignal an die Ein/Aussteuerung abgibt, und dabei den Regler in Abhängigkeit von einem oberhalb des Einstellschwell-

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jwertes liegenden abgefühlten Ausgangssignal abschaltet und in

!Abhängigkeit von einem unterhalb des Rückstellschwellwertes !liegenden abgefühlten Ausgangssignals des Reglers einschaltet, j so daß in Abhängigkeit von einer Überspannung die Ausgangs-I spannung des Reglers nur zwischen dem Einstellschwellwert j und dem Rückstellschwellwert schwankt.

jMit einem durch einen gesteuerten Siliziumgleichrichter phasengesteuerten Regler wird das Ein- und Ausschalten des Reglers dadurch erreicht, daß die steuernden Impulse für eine rasche

!Abschaltung gesperrt werden, sowie durch eine Einschaltsteue-

rung, die eine Rückführung der Phase bis zu einem Zündwinkel

jbewirkt, der ein weiches Einschalten sicherstellt, wenn die {Steuerimpulse wieder angelegt werden.

j Die Erfindung wird nunmehr anhand von Ausführungsbeispielen iin Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines phasengesteuerten Spannungs-Reglers mit Steuerschaltung, Taktgabe und Netzanschluß,

Fig. 2 schematisch eine Schaltung des überspannungs-Unterbrechers im Steuerteil des phasengesteuerten Spannungs-Reglers gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein schematisches Schaltbild des Ein/Ausschalters im Steuerteil des phasengesteuerten Spannungs-Reglers gemäß Fig. 1,

Fig. 3a eine Wahrheitstabelle der den Bezugspunkten in Fig. 3 zugeordneten binären Werte und

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FIg. 4 eine Einschaltstufe Im Steuerteil des phasen- : gesteuerten Reglers gemäß Fig. 1. j

Einzelbeschreibung der bevorzugten Ausführungsform !

, j

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines phasengesteuerten j Reglers für drei Phasen einer Netzspannung mit einer Überspannungs-Unterbrecher schaltung gemäß der Erfindung gezeigt. | Der phasengesteuerte Regler besitzt ein Netzteil 10, eine '

Taktgeberschaltung 12 und ein Steuerteil 14. Für ein besseres j Verständnis der Funktion der Oberspannungs-Unterbrecherschaltunjg in den phasengesteuerten Regler, soll die Arbeitsweise eines j mit gesteuerten Gleichrichtern arbeitenden phasengesteuerten Reglers gemäß Fig. 1 kurz beschrieben werden. Die drei Phasen des Netzes werden über einen Transformator 16 angekoppelt, an den die gesteuerten Gleichrichter angeschlossen sind. Dabei werden die Zündwinkel der gesteuerten Siliziumgleichrichter !gesteuert, die die Netzspannung nach der angeschlossenen Last !durchschalten. Die an der Last anliegende Spannung kann aus !verschiedenen Gründen schwanken und die über den Gleichrichtern auftretenden Spannungen werden demgemäß am Eingang eines Fehlerspannungsverstärkers abgefühlt und mit einer genauen Bezugsspannung verglichen, wobei dann die Spannungsdifferenz zwischen abgefühlter Spannung und Bezugsspannung verstärkt und als Fehlersignal einer Sägezahn- und Spannungsfehlervergleichsstufe im Taktgeberteil zugeführt wird. Der Taktgeberteil ist dabei in der älteren Patentanmeldung P 26 57 537.1 der Anmelderin beschrieben. Im Taktgeberteil werden die drei Phasen des Eingangssignals vom Eingangstransformator (nicht gezeigt) einer Netzsynchronisierung 22 zugeführt, die im wesentlichen die drei Phasensignale synchronisiert, so daß sie in richtiger zeitlicher Beziehung zueinander auftreten. Die drei Phasenausgangssignale der Netzsynchronisierung 22 werden einer Sägezahnauslösung und Rückstellogik 24 zugeführt, die Steuer- oder Taktimpulse für die Erzeugung einer Sägezahnspannung durch den Sägezahngenerator 23 liefert. Die Sägezahn-

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auslösung und Rückstellogik 24 hat dabei die Aufgabe, Anfang und Ende oder Auslösung und Rückstellung der Sägezahnspannung zu steuern. Man erkennt sofort, daß dann, wenn die Sägezahnspannung zu unterschiedlichen Zeitpunkten beginnt, leine Grenzlinie, die eine Fehlerspannung darstellen kann, den Sägezahn an entsprechend verschiedenen Punkten längs der ansteigenden Flanke des Sägezahns schneidet. Beispielsweise wird die in dem Regler erzeugte Sägezahnspannung mit einer am Ausgang eines FehlerSpannungsverstärkers abgenommenen !rückgekoppelten Fehlerspannung verglichen. Am Schnittpunkt zwischen Sägezahnspannung und Fehlerspannung wird dann ein Impuls erzeugt. Der Abstand längs der Zeitachse, die die jNull-Linie der Sägezahnspannung ist, ist als Zündwinkel begannt, da der am Schnittpunkt der Sägezahnspannung und der Fehlerspannung erzeugte Impuls zum Zünden der gesteuerten Siliziumgleichrichter an ihren Steuerelektroden benutzt wird. Dieser Impuls wird in der Sägezahn- und Fehlerspannungsvergleichsstufe 20 erzeugt und an die impulsgesteuerte Treiberschaltung 26 abgegeben und gelangt von dort nach der entsprechenden Steuerelektrode des gesteuerten Gleichrichters. Die Spannungsschwankungen der Ausgangsspannung des Reglers werden abgefühlt und mit einer festen Bezugsspannung verglichen zur Ableitung eines Fehlersignals, das im Fehlerspannungsverstärker 18 verstärkt und als Fehlerspannung im Sägezahngenerator und Spannungsvergleichsstuf e 2ö benutzt wird. Mit zunehmender Fehlerspannung nimmt der Zündwinkel zu, da der Schnittpunkt zwischen Sägezahnspannung und Fehlerspannung weiter oben auf der Sägezahnspannung liegt. Dadurch ninant auch der Sündwinkel zu, so daß die Gleichrichter erst später in der Sinuswelle leiten. Dadurch wird die Ausgangsspannung verringert und dies wird als Rückwärtsphasenverschiebung bezeichnet. Eine abnehmende Fehlerspannung läßt die Gleichrichter früher zünden, so daß die Ausgangsspannung zunimmt. Dies wird als Phasenverschiebung vorwärts bezeichnet. Die Einschaltstufe 33 verhindert, daß sich der Begier zu rasch einschaltet, in dem die Fehlerspannung zu-PO 976 ü2O

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nächst auf einem positiven Wert festgehalten und dann während des Einschaltvorganges die Fehlerspannung so langsam verringert¹ wird, bis sie ihren eigenen Regelpegel gefunden hat. Die Ein/ \ Ausschaltsteuerung steuert die Ansteuerung der Gate-Elektroden j

und der Einschaltstufe. Bei Abschaltung werden die Steuerim- j pulse sofort gesperrt und über die Einschaltstufe wird eine rasche Phasenverschiebung rückwärts erzwungen. Beim Einschalten werden die dem gesteuerten Gleichrichter zugeführten Steuerjimpulse sofort angelegt, während durch die Einschaltstufe eine langsame Phasenverschiebung vorwärts durchgeführt wird.

Die überspannungs-Unterbrecherschaltung 32 ist im Steuerteil 14 des Spannungsreglers gezeigt. In Abhängigkeit von einer am Aus-« gang der Netzgleichrichter im Metzteil an den Ausgangsklemmen .

~^VLOC ^{und + V}LOC ^fest9^eatell-^ten Überspannung gibt die Ober- j spannungs-Unterbrecherstufe 32 ein Steuersignal ab, das den ; Einschaltzustand der Ein/Ausschaltsteuerung 31 übersteuert. ; Das Abschalten der Ein/Ausschalteteuerung 31 sperrt sofort die an die Gleichrichter abgegebenen Steuerimpulse und erzwingt eine Phasenverschiebung in rückwärtiger Richtung bis zu einem Zündwinkel, der ein weiches Wiedereinschalten sicherstellt. Die Oberspannungs-Onterbrecherstufe 32 liefert außerden ein weiteres Signal, das die aktive Kapazität, die als Steuerschaltung bei 36 dargestellt ist, abschaltet. Diese Steuerschaltung schaltet dabei einen im Netzteil 10 befindlichen aktiven kapazitiven Kurzschluß 35 ein und aus. Die aktive Kapazität 36 ist eine Schaltung, die elektronisch die Eigenschaften einer hohen Kapazität nachbildet, jedoch keine Speicherfähigkeit aufweist. Dieser kleine zusätzliche Schaltung sauf wand ersetzt dabei einen sehr großen Kondensator, und jliefert in Verbindung mit der Induktivität 17 die erforderliche Siebung für die Welligkeit. Die Oberspannungs-Dnterbrecherstufe 32 schaltet dann auf ihr ursprüngliches Ausgangssignal zurück, wenn die eingangsseitig zugeführte Überspannung bis auf einen Rückstellschwellwert abgefallen ist, der um einen vorbestimmter

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Betrag kleiner 1st als der Einstellschwellwert. Wenn die Eingangsspannung der Oberspannungs-Unterbrecherstufe 32 diesen unterhalb der Normalspannung liegenden Schwellwert erreicht hat, dann schaltet das Ausgangssignal dieser Stufe die Ein/ Ausschaltsteuerung wieder ein. Für diesen Einschaltzeitpunkt der Ein/Ausschaltsteuerung ist die Einschaltstufe 33 bereits auf eine niedrige Spannung in der Phase zurückgeführt worden, so daß ein normales weiches Einschalten erfolgt, d.h. die Fehlerspannung wird langsam abgebaut, wodurch der Zündwinkel ■der Phase in Vorwärtsrichtung verschoben wird, womit die !Spannung solange ansteigt, bis der Regelwert erreicht ist. Die Steuerschaltung für die aktive Kapazität 36 schaltet sich solange nicht wieder ein, wie die überspannung anhält. Damit jwird der Regler in einer genau gesteuerten Folge von sich wiederholenden Abschaltungen und Einschaltungen gehalten, bis !entweder die Überspannung abgefallen ist oder der Regler abigeschaltet ist.

Einzelheiten der überspannungs-Unterbrecherstufe zeigt Fig. 2. j Die Ausgangsspannung -V-q-, +V₁^_x, der Gleichrichter wird durch j einen invertierenden Differentialverstärker 37 mit dem Ver- ! Stärkungsgrad 1 abgefühlt. Die Spannung -Vtqq ist am invert ie- j renden Eingang (-) des Differentialverstärkers und die Spannung +V_T/V, am nicht-invertierenden Eingang (+) des Differential¹ Verstärkers angeschlossen. Die +-Klemme ist dabei über Widerstand R4 geerdet. Die am Ausgang des Differentialverstärkers 37 auftretende Ausgangsspannung wird durch die Spannungsdifferenz zwischen den abgefühlten Eingangsspannungen bestimmt und ist gleich, jedoch von entgegengesetzter Polarität wie die Eingangsspannung. Das Ausgangssignal des Differentialverstärkers 37 liegt am nicht-invertierenden (+) Eingang einer mit positiver Rückkopplung versehenen Vergleichsstufe 38. Eine von einem Bezugsspannungsgenerator 39 abgeleitete Bezugsspannung liegt am invertierenden (-) Eingang der Vergleichsstufe 38. Die Bezugsspannung wird dabei von einem

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Regelwiderstand 40 abgegriffen, der auf einen Wert von etwas !weniger als 6 V eingestellt ist. Diese Bezugsspannung legt dabei die Überspannungs-Schwellwertspannung der Vergleichsstufe fest. Solange die an der (+)-Klemme liegende Spannung !weniger positiv ist als die Bezugsspannung, ist das Ausgangssignal der Vergleichsstufe negativ. Bei Auftreten der j überspannung ist das an der (+)-Klemme der Vergleichsstufe 38 j liegende Eingangssignal positiver als die Bezugsspannung. j An diesem Obergangspunkt wird am Ausgang der Vergleichsstufe j ein positives Ausgangssignal erzeugt. Diese positive Spannung j wird solange aufrechterhalten, bis die an der positiven Ein- ' gangsklemme der Vergleichsstufe anliegende Spannung auf einen vorbestimmten, niedrigeren Rückstellwert abgefallen ist. Die Vergleichsstufe 38 weist eine positive Rückkopplung vom Ausgang über den Widerstand R6 nach der positiven Eingangsklemme lauf. Diese durch positive Rückkopplung an der positiven Eingangsklemme der Vergleichsstufe hinzugefügte kleine positive Spannung senkt den Punkt proportional ab, bei dem die an der jpositiven Klemme liegende Spannung kleiner wird als die Bezugs-j spannung. Mit anderen Worten wird der Rückstellschwellwert durcjh eine positive Zusatzspannung, deren Größe durch die positive Rückkopplung der Vergleichsstufe bestimmt wird, kleiner gemacht als die Einste11schwellwertspannung. Dies ist ein wichtiges Merkmal, da diese Art Hysterese den Rücketellschwellwert des Reglers bei Oberspannung ohne Unterbrechungsbetrieb festlegt und damit zwangsläufig die Ausgangsspannung des Reglers langsamer auf einen niedrigeren Wert zurückführt. Ohne diese Hysterese würde die Oberspannungs-Unterbrecherstufe eine Regelung bei der Einschaltspannung dieser Stufe versuchen. Die am Ausgang der Vergleichsstufe bei am Regler auftretetender Oberspannung auftretende positive Spannung wird über Leitung 41 der Basis eines Transistors Q3 zugeleitet. Diese positive Spannung spannt den NPN-Traneistor Q3 in seine Sättigung in der Weise vor, daß das am Kollektor abgenommene der Ein/Ausschalt steuerung zugeführte Ausgangesignal bei niedrigem

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Potential liegt. Normalerweise ist der Transistor Q3 in Sperrichtung vorgespannt, so daß das an die Ein/Ausschaltjsteuerung abgegebene Ausgangssignal normalerweise auf hohem !Potential liegt. Vom Kollektor des Transistors Q3 führt außerdem eine Leitung 43 nach einem überwachungssystem, das dieses Ausgangssignal analysiert, um festzustellen, was unterjnommen werden muß. Beispielsweise kann das Überwachungssystem nach einer bestimmten Anzahl von Ein/Ausschaltvorgängen be- ^! stimmen, daß nunmehr der Regler abgeschaltet werden muß. Das Von der Vergleichsstufe 38 kommende Ausgangssignal wird außerdem bei Abfühlen einer Überspannung dazu benutzt, die aktive Kapazität abzuschalten. Bei überspannung gibt die Vergleichsstufe am Ausgang eine positive Spannung ab, die den NPN-Transistor Q1 in den Sättigungszustand vorspannt. Befindet sich der

Transistor Q1 im nicht-leitenden Zustand, dann wird die invertierende Klemme der Vergleichsstufe 42 auf etwa 5 V gehal- ^:

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ten. Die nicht-invertierende Klemme wird über die Widerstände R9 und R1O auf 4 V gehalten. Solange diese Spannungs-Polarität s|- differenz an den beiden Eingangsklemmen der Vergleichsstufe 42 aufrechterhalten wird, bleibt das Ausgangssignal negativ, weil der (+)-Eingang negativer ist als der (-)-Eingang. Dieses von der Vergleichsstufe 42 kommende negative Ausgangssignal sperrt den NPN-Transistor Q2, so daß an der aktiven Kapazität 36 ständig ein hohes Potential anliegt. Dieses hohe Potential oder der Sperrzustand ist im wesentlichen eine Leerlaufschaltung und ändert die normale Arbeitsweise des die aktive Kapazität darstellenden Verstärkers nicht. Wenn jedoch am Ausgang der Vergleichsstufe 38 bei Abfühlen einer Überspannung ein hohes Potential auftritt, dann wird Q1 in die Sättigung vorgespannt und schafft damit einen Entladestromkreis für den Kondensator C1. Dadurch fällt an der invertierenden Eingangsklemme der Vergleichsstufe 42 die Spannung unter die an der nicht-invertierenden Klemme liegende Spannung von 4 V ab. An dem Punkt, an dem die an der invertierenden Eingangsklemme liegende Spannung kleiner wird als die an der nicht-invertie-

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renden Eingangsklemme liegende Spannung, ändert sich das Ausgangssignal der Vergleichsstufe 42 von einem niedrigen auf ein hohes Potential, das den Transistor Q2 in seinen leitenden Zustand überführt, wodurch der den aktiven Kondensator darstellende Verstärker kurzgeschlossen und der aktive Kondensator abgeschaltet wird. Dieser Sperrzustand des einen aktiven Kondensator darstellenden Verstärkers wird wegen der langen Zeitkonstante von R8 und C1 solange beibehalten, wie der Regler in seiner durch Oberspannung hervorgerufenen unterbrechung verharrt. Wenn die Vergleichsstufe 38 bei» Abfallen der Spannung unterhalb des Rückstellschwellwertes ein Ausgangssignal mit niedrigem Potential abgibt, dann wisd der Transistor Q1 in Sperrichtung vorgespannt, so daß sich der Kondensator C1 wieder auf 5 V aufzuladen beginnt. Die Zeitkonstante aus R8 und C1 ist jedoch relativ lang (500 Millisekunden bis auf 4 Volt). Daher wird während eines Uberepannungs-Ünterbrechungszyklus der Kondensator C1 ständig unterhalb von 4 V gehalten. Dadurch bleibt aber die invertierende Eingangsklemme des Verstärkers unterhalb der an der nicht-invertierenden Eingangsklemme lieget den Spannung von 4 V. Daher wird der eine aktive Kapazität darstellende Verstärker solange gesperrt gehalten, wie der Regler in seinem durch Oberspannung hervorgerufenen Unterbrechungsbetrieb arbeitet. Es ist dabei notwendig, diese aktive Kapazität während einer Überspannungs-Unterbrechung abgeschaltet zu halten, da die aktive Kapazität während der Überspannungs-Unterbrechung versuchen würde, eine Regelung durchzuführen, was zu einer starken Helligkeit führen würde.

In Fig. 3 sind Einzelheiten der Ein/Ausschaltsteuerung 31 gezeigt, die durch das über Leitung 44 von der Überspannungs-Unterbrecher stufe 32 kommende Ausgangssignal übersteuert wird. Für die Einstell- und Rücketeiloperation benötigt die Ein/Ausschaltsteuerung zwei binäre Bits. Der Binstellzustand oder der Ein-Zustand wird durch die Bitkombination 10 auf den Eingangsleitungen A bzw. B dargestellt. Der Rückstellzustand oder der

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Ausschaltzustand wird durch eine O1-Bedingung auf den Eingangsjleltungen A bzw. B dargestellt. Eine Wiedereinstellstufe stelltj jdie Ein/Aussteuerverriegelungsschaltung 46 in den Aus-Zustand, wenn die Vorspannung von + 5 V zuerst an die Steuerschaltung !des Reglers angelegt wird. Wenn die Vorspannung von + 5 V zu- : !erst angelegt wird, dann ist das Ausgangssignal der Vergleichst !stufe 48 auf niedrigem Potential, da das Potential am invertierenden Eingang positiver ist als das am nicht-invertierenden Eingang liegende Potential. Wenn die Vorspannung von + 5 V auf etwa 3,6 V abgefallen ist, dann zündet die Zenerdiode 50, I so daß die nicht-invertierende Eingangsklemme positiver wird, als die invertierende Eingangsklemme, so daß am Ausgang der ; ι Vergleichsstufe 48 ein positives Signal auftritt und solange !positiv bleibt, bis die Vorspannung von + 5 V wieder vorhan- ;den ist. Dieser ursprünglich niedrige Spannungsimpuls liegt \

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am NAND-Glied 52 und bewirkt, daß das Ausgangssignal der Ver- j riegelungsschaltung 46 auf hohes Potential geht. Die Wahrheitstabelle in Fig. 3a zeigt die binären Werte an den verschiedener, Punkten der Ein/Ausschaltsteuerung. Wenn am Eingang A ein hohes Potential (1) und am Eingang B ein niedriges Potential (O) liegt, dann geht das Ausgangssignal "z auf hohes Potential über und stellt die Impulssteuer-Torschaltung bereit. Gleichzeitig geht das Ausgangssignal Z auf niedriges Potential über und betätigt die Einschaltstufe 33. Wenn das Eingangssignal B auf hohem (1) und A auf niedrigem (0) Potential liegt dann wird die Ein/Ausschaltverriegelungsstufe 46 zurückgestellt, so daß am Ausgang des NAND-Gliedes 52 das Ausgangssignal Z auf hohes Potential (1) und das Ausgangssignal Z hinter der inverterstufe 56 auf niedriges Potential (0) übergeht, so daß die Steuerimpulse gesperrt und die Einschaltstufe 33 über Leitung 58 abgeschaltet wird. Die Arbeitsweise der Schaltung läßt sich am besten dadurch verfolgen, daß man den Zustand der Schaltung betrachtet, wenn der Eingang A auf 1 und der Eingang B auf 0 ist, was den Einschaltzustand darstellt. Die logische 1 liegt am NAND-Glied 60. Das über B zugeführte Eingangssignal

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logisch 0 wird im Inverter 41 invertiert und als hohes Potential dem anderen Eingang des NAND-Gliedes 60 zugeführt. Das jam Ausgang des NAND-Gliedes 60 abgenommene Ausgangssignal, < das auf niedrigem Potential liegt, gelangt an das NAND-Glied ■62 als eines der Eingangssignale für die Verriegelungsschaltung 46. Wenn alle anderen Eingänge des UND-Gliedes 52 auf hohem Potential liegen, dann liefert das NAND-Glied 52 ein Ausgangssignal auf niedrigem Potential, das auf diesem Potential festgehalten wird. Dieses niedrige Potential wird, wie bereits erwähnt, über einen Rückkopplungskanal dem NAND-Glied 62 wieder zugeführt und wird außerdem über Leitung 58 der Einschaltstufe 33 zugeleitet. Das Ausgangssignal der Verriegelungsschaltung 46 wird außerdem im invertierenden Verstärker 56 invertiert und gelangt als Ausgangssignal H mit hohem Potential, das den Einschaltzustand darstellt, an die Impulssteuerung 2O in Fig. 1. Das am Eingang A liegende positive !Eingangssignal (1) wird im Inverter 64 ebenfalls invertiert und liefert ein Eingangssignal mit niedrigem Potential (0) an das NAND-Glied 65, gleichzeitig mit dem vom Eingang B kommenden Eingangssignal niedrigen Potentials. Diese beiden Eingangssignale des NAND-Gliedes 65 erzeugen ausgangsseitig ein Ausgangssignal mit hohem Potential, das als Eingangssignal dem NAND-Glied 52 zugeleitet wird. Diese Anordnung stellt sicher, daß die Schaltung nur auf die Kombination 10 und keine andere für einen Ein-Zustand anspricht. Liegt am Eingang der Ein/Ausschaltsteuerung ein den Ein-Zustand anzeigendes Eingangssignal (A « 1, B ■ 0), wird die Überspannungs-Unterbrecher stufe 32 betätigt, das auf der Leitung 44 liegende Eingangssignal geht auf niedriges Potential über und schaltet den Regler über die Ein/Aus-Vterriegelungsschaltunc 46 ab. Wenn die Ausgangsspannung des Reglers auf das niedrigere Schwellwertpotential der Oberspannungs-Unterbrecherstufe abfällt, dann geht das Ausgangssignal dieser Stufe auf Leitung 44 auf ein hohes Potential über, wodurch der Regler wiederum über die Ein/Aus-Verriegelungsschaltung 46 einge-

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schaltet wird. Solange die Überspannung anhält, schaltet das |auf Leitung 44 liegende Ausgangssignal der Überspannungs-Unter· brecherstufe 32 den Regler ständig aus und ein, so daß damit das von der Ein/Ausschaltsteuerung 31 ankommende Eingangs-

!signal übersteuert wird.

!vor dem Einschalten weist das über Leitung 58 von der Ein/Aus-Verriegelungsschaltung 46 kommende der Einschaltstufe 33 zugeführte Eingangssignal ein hohes Potential auf, so daß die Transistoren 66 und 67 in Durchlaßrichtung vorgespannt sind. Der aus Widerständen 68 und 69 bestehende Spannungsteiler stellt zu Beginn den nicht-invertierenden (+)-Eingang eines 'Operationsverstärkers 70 auf 7 V ein. Widerstand 71 und Dioden 72 und 73 stellen eine Halteschaltung bei 2,1 V dar. !Der Operationsverstärker 70 ist als Spannungsfolger aufgebaut. Die Diode 75 dient als Haltediode und stellt eine Isolierung zwischen der Einschaltstufe 33 und dem Fehlerspannungsverstärker 18 dar. Die Kathode der Diode 75 ist am Fehlerspannungsausgang des Fehlerspannungsverstärkers angeschlossen, dessen Ausgangsspannung größer oder gleich 6 V ist bei Phasenrückführung oder im Ausschaltzustand. Wird der Regler eingeschaltet, dann werden an den ausgangsseitigen Abfühlpunkten über der Last 0 V abgefühlt, so daß eine Phasenverschiebung in Vorwärtsrichtung soweit durchgeführt wird, bis die Ausgangsspannung des Reglers ein Maximum wird, um damit die maximale Fehlerspannung zwischen der am Abfühlpunkt festgestellten Spannung und der internen Bezugsspannung zu befriedigen. Da die Ausgangsspannung des als Spannungsfolger geschalteten Operationsverstärkers 70 bei 7 V liegt, hält die Diode 75 die Fehlerspannung auf 6,3 V, statt ein unmittelbares Umschalten auf eine niedrigere Spannung (angenähert 3 V) zuzulassen. Gleichzeitig geht der Eingang der Einschaltstufe 33 an der Diode 76 auf niedriges Potential, und die Transistoren 66 und 67 werden in ihren Sperrzustand vorgespannt. Der Kondensator 68 lädt sich langsam mit einer

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durch den Widerstand 69 festgelegten Geschwindigkeit auf und die am Eingang und damit auch die am Ausgang des Operationsverstärkers 70 liegende Spannung ändert sich mit genau gesteuerter Geschwindigkeit von + 7 V auf 2,1 V. Die Diode 75 ist in Durchlaßrichtung vorgespannt und erzwingt, daß die Fehlerspannung sich langsam auf den Regelwert einstellt, der größer als oder gleich 3 V 1st. Da das Ausgangssignal des Operationsverstärkers 70 schließlich auf 2,1 V abfällt, wird die Diode 75 in Sperrichtung vorgespannt und trennt die Einschaltstufe 33 während der normalen Arbeitsweise des Reglers von der Fehlerspannung ab. Während einer normalen Abschaltung ist der Transistor 67 eingeschaltet, so daß sich der Kondensator 78 über Widerstand 68 und Kondensator 79 entlädt und damit eine vollständige Phasenrückführung bewirkt. j

Wenn die Überspannungs-Unterbrecherstufe 32 betätigt ist, dann wird der in der Einschaltstufe 33 angeordnete Transistor 67 jwiederholt ein- und abgeschaltet. Kondensator 39 dient der !Beschleunigung und liefert einen wechselspannungsmäßigen Neben-

Schluß für den Widerstand 68. Das gibt einen kurzzeitigen Nebenschluß niedriger Impedanz parallel zum Widerstand 68 und entlädt damit den Kondensator 78 für eine kurze Zeitdauer, bis sich Kondensator 79 erneut auflädt, zu welchem Zeitpunkt die Entladung über den Widerstand 68 langsamer erfolgt. Diese Kombination bewirkt eine partielle plötzliche PhasenrückwärtsverSchiebung des Reglers, so daß dann, wenn die überspannungs-Unterbrecherstufe den Regler zurückstellt, dieser nicht sofort einschaltet, was sonst zu Spannungsspitzen und Stromspitzen führen würde.

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   PATENTANSPRÜCHE

   1. j Schaltungsanordnung für einen phasengesteuerten Spannungs-Regler mit einer Oberepamnungs-Unterbrecherschaltung gekennzeichnet durch eine auf die Ausgangsspannung (+ VjJ_x) ^des Reglers ansprechende Abfühlschaltung (37) zur Erzeugung einer der Spannungsdifferenz proportionalen Spannung, durch einen Bezugsspannungsgenerator (39) und durch eine Vergleichsstufe (38), an deren einem Eingang (-) die Bezugsspannung zum Festlegen einer oberen Schwellwertspannung und an deren anderen Eingang ein positives Rückkopplungssignal (R5) zum Festlegen einer unterhalb der oberen Schwellwertspannung liegenden RUckstell-Schwe11wertspannung, ferner durch eine Ein/Ausschaltsteuerung (31) zum Ein- und Ausschalten des Reglers sowie mit einer Schaltstufe (Überspannungs-Unterbrecher stufe 32) zur Abgabe eines Obersteuersignals an die Ein/Ausschaltstufe, welches den Regler bei Abfühlen einer über dem oberen Schwellwert liegenden Auegangsspannung (+ V-^) abschaltet und bei Abfühlen einer unterhalb des unteren Schwellwerts liegenden Ausgangsspannung wieder einschaltet, wodurch bei Auftreten einer Oberspannung eine zyklische Ab- und Anschaltung der Ausgangsspannung erfolgt.

   ι 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- ! zeichnet, daß die die Ausgangsspannung (+ V___) des phasengesteuerten Reglers abfühlende Schaltung (37) j ein als Pufferstufe dienender Differentialverstärker ! ist.

   3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsstufe (38) einen invertierenden Eingang (-) und einen nicht-invertierenden Eingang (+) aufweist, daß der eine positive Bezugs-

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   * ⁶ ORIGINAL INSPECTED

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   spannung liefernde Bezugsspannungsgenerator (39) an dem Invertierenden Eingang (-) angeschlossen 1st, während der Ausgang der Abfühlschaltung (37) am nichtinvertierenden Eingang (+) angeschlossen 1st, und daß damit das Ausgangssignal der Vergleichsstufe sein Potential ändert, wenn das Ausgangssignal der Abfühlschaltung (37) positiver ist, als die Bezugsspannung.

   4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichsstufe eine positive Rückkopplung (R6) vom Ausgang nach dem nicht-invertierenden Eingang (+) der Stufe aufweist, die eine feste positive Potentialverschiebung zur Folge hat, so daß die Vergleichsstufe bei einer um die Potentialverschiebung niedrigeren Spannung rückstellbar ist.

   5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ein Übersteuersignal an die Ein/ Ausschaltsteuerung (31) abgebende Schaltstufe einen TYansistor (Q3) enthält, der in Abhängigkeit von j einer durch die Abfühl schal tvcng (37) abgefühlten ober- , spannung in die Sättigung steuerbar ist und damit ein | OberSteuer-Signal an die Ein/Ausschaltsteuerung liefert4

   Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- j zeichnet, daß eine zweite Schaltstufe mit einem zweiten und einem dritten Transistor {Q1, Q2), einem Kondensator (C1) und einer weiteren Vergleichsstufe (42) vorgesehen ist, daß dabei der zweite Transistor (Q1) ; bei Auftreten einer überspannung eine Entladungsstrecke j für den Kondensator (C1) bildet, und daß die weitere Vergleichsstufe (42) auf diese Kondensatorentladung ihr Ausgangssignal ändert und den dritten Transistor <Q2) in Durchlaßrichtung vorspannt, wodurch die aktive Kapazität (36) abschaltbar ist.

   po rrs Ό2Ο

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   7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufladezeitkonstante (R8 C1) des ^; Kondensators (C1) größer ist, als die Zykluszeit der überspannungs-Unterbrecherstufe (32), so daß der Kondensator (C1) seine kritische Ladung für eine Veränderung des Ausgangspotentials der weiteren Vergleichsstufe (42) nicht zu erreichen vermag, solange der Regle* auf eine überspannung anspricht, so daß damit der dritte Transistor (Q2) gesperrt und die aktive Kapazität (36) abgeschaltet bleibt.

   8. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einschaltstufe (35) vorgesehen ist, die in Abhängigkeit von dem übersteuersignal eine positive Erhöhung der Fehlerspannung und damit eine schnelle Phasenverschiebung des Zündzeitpunktes nach rückwärts für die Reglerspannung für eine \

   ] schnelle Herabsetzung der Ausgangsspannung (+ V-^J des Reglers liefert.

   9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltstufe (35) in Abhängigkeit vom Abfallen des von der Überspannungs-Uhterbrecherstufe (32) kommenden Übersteuer-Signals die Fehlerspannung auf ein für den Einschaltvorgang geeignetes Potential bei nach rückwärts verschobener Phase bringt und durch langsames Absenken der Fehlerspannung eine allmähliche Phasenverschiebung nach vorwärts bis

   zum Erreichen der Reglerspannung bewirkt und damit das Auftrefen von Spannungsspitzen am Reglerausgang verhindert.

   PO 976 O2O

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