DE2756289C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsschaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Bei einer Schaltung dieser Art (DE-OS 25 09 497) die auch einen Regelkreis zum Konstanthalten einer Versorgungsspannung aufweist, läßt sich aufgrund der Möglichkeit einer Um­ schaltung zwischen einer ersten Betriebsbedingung, in der ein Wandler wirksam ist und einer zweiten Betriebsbedingung, in der die Eingangsgleich­ spannung ohne eine Wandlung an eine Ausgangsklemme ge­ langt, eine übermäßige Belastung von Schaltungselementen des Regelkreises vermeiden, die dann zu befürchten ist, wenn dieser Regelkreis einen großen Bereich unterschied­ licher Eingangsgleichspannungen auszuregeln hat.

Die Einstellung der beiden Betriebsbedingungen erfolgt im bekannten Fall mit Hilfe einer Regelschaltung, die von der gleichgerichteten Ausgangsspannung des Wandlers beauf­ schlagt wird und diesen abschaltet, wenn ein bestimmter Spannungswert der Wandler-Ausgangsspannung überschritten ist. Es geht dann ein schwellwertbehaftetes Schaltelement, das bis dahin seinen Sperrzustand eingenom­ men hatte, in den leitenden Zustand über, so daß die Bat­ teriespannung direkt, also unter Umgehung des Wandlers die Stromversorgung des angeschlossenen Ver­ brauchers, bei dem es sich hier um eine elektronische Be­ lichtungssteuervorrichtung handelt, übernehmen kann. Die Abstimmung der bei der Umschaltung zwischen den beiden Betriebszuständen beteiligten Schaltungsteile derart, daß eine eindeutige Trennung der Betriebszustände und ein nahtloser Übergang zwischen den Betriebszuständen stattfinden kann, ist relativ kritisch.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Strom­ versorgungsschaltung der im Oberbegriff des Hauptan­ spruchs angegebenen Art derart weiterzubilden, daß sie unkritisch umschaltet und sich durch einen einfachen Aufbau auszeichnet.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Kennzeichen des Hauptanspruchs angegebenen Mitteln. Es wird demnach von einem Wandlertyp Gebrauch gemacht, wie er für sich zwar schon bekannt ist (siehe z. B. DE-PS 22 33 545), der hier jedoch im Zusammen­ wirken mit der Art der Bildung der Umschalteüberwachungs­ kriterien im Hinblick auf die Aufgabenstellung besonders günstige Effekte entfaltet.

Vorteilhafte Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend unter Bezug auf die Zeichnung in einer bei­ spielsweisen Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Stromversorgungs­ schaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 2A bis 2E in zeitkorrelierter Darstellung die Signalverläufe an einzelnen Punkten der Schal­ tung nach Fig. 1 zur Erläuterung der Betriebs­ weise.

Der Schaltung nach Fig. 1 können an einer Eingangs­ klemme 1 unterschiedliche Gleichspannungen von beispiels­ weise 12 V oder 24 V zugeführt werden. Diese Eingangsspannung gelangt auf eine Treiber- oder Ansteuerschaltung 8 und eine Regelschaltung 11. Die Ansteuerschaltung 8 beaufschlagt einen weiter unten näher erläuterten Wandler 9; sie be­ steht im wesentlichen aus einem Oszillator 13, Transisto­ ren 21 und 23, einem Kondensator 14, Widerständen 17, 18 und 19 sowie einem Transformator 26. Wird diese Stromver­ sorgungsschaltung beispielsweise in einem Fernsehempfänger benutzt, so braucht kein spezieller Oszillator 13 vorhan­ den zu sein, vielmehr kann der Horizontalsynchron-Signal­ generator od. dgl. verwendet werden, der im Fernsehempfän­ ger ohnehin vorhanden ist.

Das Ausgangssignal des Oszillators 13 gelangt über einen Pufferverstärker, bestehend aus dem Kondensator 14, den Widerständen 17, 18 und 19 und dem Transistor 21 auf ein als nachgeschalteten Transistor 23 verwirklichtes zweites steuerbares Schaltelement, der das Signal ver­ stärkt und dann über den Transformator 26 auf die Steuerelektrode eines ersten steuerbaren Schaltelements, das als Transistor ausgebildet ist, weitergibt.

Die auch die Regelschaltung 11 beaufschlagende Eingangs- Gleichspannung gelangt über einen Widerstand 20 und eine Zener-Diode 29 auf die Basis eines Transistors 22. Der Wider­ stand 20 dient zur Begrenzung des durch die Zener-Diode 29 fließenden Stroms. Der Emitter des Tranistors 22 liegt auf Masse, während sein Kollektor mit der Basis des Tran­ sistors 23 der Ansteuerschaltung 8 verbunden ist.

Die Regelschaltung 11 überprüft, ob die zugeführte Eingangs-Gleichspannung 12 V oder 24 V beträgt, um die An­ steuerschaltung 8 entsprechend einzustellen. Die Zener- Spannung V _z der Zener-Diode 29 wird zu 12 V <V _Z < 24 V beispielsweise zu 18 V gewählt. Beträgt also die Eingangs­ spannung beispielsweise 12 V, so wird der Transistor 22 gesperrt. Liegt dagegen eine Ein­ gangsspannung von 24 V an, so wird der Transistor durchgeschaltet. Die Ansteuerschal­ tung 8 wird also entsprechend der Eingangsspannung auto­ matisch überwacht. Ist eine automatische Überwachung der Ansteuerschaltung 8 nicht erwünscht oder nicht erforder­ lich, so kann für die Regelschaltung 11 ein manuell be­ tätigbarer Umschalter vorgesehen sein.

Der Wandler 9 wird durch die Ansteuerschal­ tung 8 gesteuert. Er umfaßt den Transistor 24, einen Kondensator 15 und einen Transforma­ tor 27, der als Spartransformator mit einem Mittenanzapf M ausgeführt ist. Die Eingangs-Gleichspannung wird am Anzapf M des Transformators 27 zugeführt. Eine untere Klemm­ me B des Transformators 27 ist mit dem Kollektor des Tran­ sistors 24 und eine obere Klemme C mit der Anode einer Diode 28 verbunden, die Teil einer Gleichricht- und Siebschaltung 10 ist. Diese umfaßt die gleichrich­ tende Diode 28 und einen zur Glättung bestimmten Kondensator 16. Die Kathode der Diode 28 ist mit einer Ausgangsklemme 3 verbunden, die zugleich die Ausgangsklemme der gesamten Schaltung ist. Selbstverständlich kann die Ausgangsspan­ nung je nach Anwendungszweck auch zuvor stabilisiert wer­ den.

Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 1 wird nach­ folgend unter Bezug auf die Fig. 2 erläutert:

Beträgt die an der Eingangsklemme 1 zugeführte Gleich­ spannung 12 Volt, so ist der Transistor 22 gesperrt. Am Punkt A tritt damit das in Fig. 2A veranschaulichte Aus­ gangssignal a des Oszillators 13 auf. Der Transistor 23 schaltet in Abhängigkeit vom Momentanpegel des Signals a ein und aus. Das Ausgangssignal des Transistors 23 gelangt über den Transformator 26 auf die Basis des Transistors 24, der damit ebenfalls ein- und ausschaltet. Die Transistoren 23 und 24 sind miteinander über den Transformator so ver­ koppelt, daß der Transistor 24 in den AUS-Zustand schal­ tet, wenn der Transistor 24 EIN-schaltet; umgekehrt wird der Transistor 24 in den EIN-Zustand geschaltet, wenn der Transistor 23 sperrt. Entsprechend dem EIN-AUS-Betrieb des Transistors 24 wird der Transformator 27 von einem periodischen Strom durchflossen.

Schaltet der Transistor 24 in den leitenden Zustand, so fließt ein in Fig. 2D dargestellter Strom I durch den Transformator 27; dieser Strom weist im wesentlichen drei­ eckförmigen Verlauf auf; der Stromverlauf hängt ersicht­ licherweise von der Induktivität des Transformators 27 ab. Während dieser Zeit liegt an der Klemme B des Transfor­ mators 27 im wesentlichen Massepotential, wie die Fig. 2B erkennen läßt.

Wird der Transistor 24 gesperrt, so steigt das Poten­ tial am Anschluß B aufgrund der elektromotorischen Gegen­ kraft an, wodurch der Kondensator 15 aufgeladen wird; das Potential sinkt mit abnehmender elektromotorischer Gegen­ kraft wieder ab, d. h. der Kondensator 15 entlädt sich. In diesem Zeitabschnitt tritt also an der Klemme B die eben­ falls in Fig. 2B angegebene etwa sinusförmige Spannung b auf. Die Periode T ₂ der sinusförmigen Spannung b ist be­ stimmt durch die Induktivität des Transformators 27 und den Kapazitätswert des Kondensators 15. Die Periode T ₂ wird kürzer gewählt als die Impulsbreite T ₁ des Ausgangssignals a des Oszillators 13 (vgl. Fig. 2A).

Am Ausgang C des Transformators 27 tritt die in Fig. 2C veranschaulichte Ausgangsspannung c auf. Der Signalverlauf der Ausgangsspannung c ist zum Verlauf der Spannung an der Klemme B des Transformators 27 invers.

Das Windungszahlenverhältnis des Wicklungsabschnitts zwischen der Klemme B und dem Anzapf M zum Wicklungsabschnitt zwischen dem Anzapf M und der Klemme C wird so gewählt, daß der Mittelwert der Ausgangswechselspannung c 12 Volt beträgt und der flache Abschnitt der Ausgangsspannung c auf einem Pegel von etwa 24 Volt liegt.

Ein in Fig. 2E dargestellter Ausgangsstrom i ₂ fließt in die Gleichricht- und Siebschaltung 10 entsprechend der an der Klemme C auftretenden Spannung, die damit geglättet wird. Tatsächlich wird der flache Abschnitt der Ausgangsspannung c gemäß Fig. 2C so eingestellt, daß der Pegel etwas über 24 Volt unter Berücksichtigung der sinusförmigen Abschnitte liegt. Damit läßt sich an der Ausgangsklemme 3 eine Gleich­ spannung von etwa 24 Volt abgreifen.

Beträgt die Eingangs-Gleichspannung an der Eingangs­ klemme 1 dagegen 24 Volt, so wird der Transistor 22 einge­ schaltet. Damit wird die Basis des Transistors 23 über die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 22 auf Massepo­ tential gelegt. Der Transistor 23 bleibt damit gesperrt, unabhängig vom Ausgangssignal des Oszillators 13. Der Trans­ formator 26 wird jetzt also von keinem periodisch wechseln­ den Strom durchflossen. Auch der Transistor 24 wird damit im Sperrzustand gehalten. Dies hat zur Folge, daß auch der Trans­ formator 27 von keiner Stromänderung betroffen wird. Die dem Zwischenanzapf M zugeführte Eingangs-Gleichspannung gelangt damit unverändert über den Wicklungsabschnitt zwischen dem Anzapf M und der Klemme C auf die Anode der Diode 28.

Bei der soweit beschriebenen Ausführungsform ist also der Wandler bei einer Eingangsspannung von 12 Volt wirksam, die auf 24 Volt Gleichspannung umgesetzt wird. Be­ trägt die Eingangsspannung dagegen 24 Volt, so ist der Wandler nicht wirksam, vielmehr wird die Eingangs­ spannung von 24 Volt unmittelbar an den Ausgang weiterge­ geben. Es läßt sich also mit einer vergleichsweise ein­ fachen Schaltung eine konstante Ausgangsspannung aus mehreren unterschiedlichen Eingangs-Gleichspannungen ge­ winnen.

Im Rahmen des Erfindungsgedankens sind dem Fachmann mehrere Abwandlungen möglich. So lassen sich beispiels­ weise durch eine einfache Abwandlung zwei unterschiedliche Ausgangsspannungen aus einer Eingangsspannung erzeugen. In diesem Fall wird der Eingangsklemme beispielsweise eine Eingangs-Gleichspannung von 12 Volt zugeführt und am Aus­ gang ist eine Spannung von entweder 24 Volt oder 12 Volt abgreifbar durch gesteuerte Überwachung des Wandlers.

Claims (4)

1. Stromversorgungsschaltung mit einem Wandler, der mit einer Regelschaltung zusammenarbeitet, durch die eine erste Betriebsbedingung, in der der Wandler wirksam ist, und alternativ hierzu eine zweite Betriebsbedingung einstellbar ist, in der eine Ein­ gangsgleichspannung ohne eine Wandlung an eine Ausgangs­ klemme gelangt, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler (9) einen Spartransformator (27) aufweist, dessen Mittenanzapfung die zu wandelnde Eingangs­ gleichspannung zugeführt wird und der mit einem im Wandler­ betrieb alternierend den Leitzustand und den Sperrzustand einnehmenden, von einem Kondensator (15) überbrückten ersten steuerbaren Schalt­ element (24) in Reihe geschaltet ist, und daß die Regelschal­ tung (11) aus einer von der Eingangsgleichspannung (12 V/24 V) beaufschlagten Reihenschaltung eines Widerstandes (20) und einer Zenerdiode (29) sowie aus einem Transistor (22) besteht, an dessen Basis die Zenerdiode (29) angeschlossen ist, und der das erste Schaltelement (24) des Wandlers (9) derart steuert, daß dieses dauernd gesperrt gehalten wird, wenn die Zenerdiode (29) infolge eines Anstiegs der Eingangsgleich­ spannung (12 V/24 V) über einen vorgegebenen Schwellwert in ihren leitenden Zustand übergegangen ist.

2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Ansteuerschaltung (8) mit einem Oszillator (13) zur Ansteuerung des Wandlers (9), sowie mit einem in der ersten Betriebsbedingung in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Oszillators (13) steuer­ baren zweiten Schaltelement (23), welches das erste Schaltelement (24) steuert, wobei das zweite Schaltelement (23) (8) in der zweiten Betriebsbedingung durch die Regelschaltung (11) dauernd gesperrt gehalten wird, so daß auch das erste Schaltelement (24) des Wand­ lers (9) dauernd gesperrt bleibt.

3. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Schaltelement (24) über einen Transformator (26) vom zweiten Schaltelement (23) gesteuert wird.

4. Stromversorgungsschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit dem Spartransformator (27) ver­ bundene Diode (28), an die ein Glättungskondensator (16) angeschlossen ist.