DE2804694A1 - Getaktetes netzgeraet - Google Patents

Getaktetes netzgeraet

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DE2804694A1
DE2804694A1 DE19782804694 DE2804694A DE2804694A1 DE 2804694 A1 DE2804694 A1 DE 2804694A1 DE 19782804694 DE19782804694 DE 19782804694 DE 2804694 A DE2804694 A DE 2804694A DE 2804694 A1 DE2804694 A1 DE 2804694A1
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Germany
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voltage
resistor
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Gautam Tendulkar
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33569Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
    • H02M3/33576Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements having at least one active switching element at the secondary side of an isolation transformer

Description

  • Getaktetes Netz gerät
  • Die Erfindung betrifft ein getaktetes Netzgerät nach dem Sperrwandler-Prinzip mit einem Wandler, dessen Primärwicklung über wenigstens einen periodisch ansteuerbaren Schalter mit einer Gleichspannungsquelle und dessen Sekundärwicklung über ein erstes Stromrichterventil mit Ausgangsklemmen und einem zu den Ausgangsklemmen parallel liegenden Glättungsfilter verbunden ist, wobei gegebenenfalls eine dritte Wicklung über ein zweites Stromrichterventil mit der Gleichspannungsquelle verbunden ist.
  • Solche getakteten Netzgeräte sind beispielsweise aus den Mullard Technical Communications, Nr. 119, Juli 1973, Seite 271 bis 278 bekannt. In dieser Literaturstelle wird ein nach dem Sperrwandlerprinzip arbeitendes getaktetes Netzgerät beschrieben. Die Ausgangsspannung wird dabei durch das Tastverhältnis des ansteuer- baren Schalters auf der Primärseite des Wandlers geregelt. Dazu muß jedoch der Betrag der Ausgangsspannung von der Sekundärseite des Wandlers zu einer Steuerschaltung auf der Primärseite des Wandlers übertragen werden. Da zwischen Primärseite und Sekundärseite im allgemeinen eine galvanische Trennung erforderlich ist, müssen in diesen Ubertragungsweg galvanisch trennende Elemente, wie z.B. Ubertrager oder Optokoppler eingesetzt werden. Dadurch wird jedoch die Regelung recht aufwendig und die Genauigkeit sowie das dynamische Verhalten des Regelvorgangs werden verschlechtert.
  • Getaktete Netzgeräte der eingangs genannten Art, jedoch ohne eine dritte Wicklung des Wandlers, sind auch aus dem Valvo-Bericht Band 18, Heft 1/2, Seite 143 bis 154 bekannt. In dieser Literaturstelle werden sowohl getaktete Netzgeräte beschrieben, die nach dem Durchflußwandlerprinzip arbeiten als auch nach dem Sperrwandlerprinzip arbeitende getaktete Netzgeräte. Bei allen beschriebenen Schaltungen wird die Ausgangsspannung durch Veränderung des Tastverhältnisses auf der Primärseite des Wandlers geregelt. Die Sekundärseite enthält keine steuerbaren Elemente. Damit tritt auch hier das bereits genannte Problem auf, eine Regelinformatinn von der Sekundärseite auf die Primärseite des Wandlers zu übertragen, wobei eine galvanische Trennung vorhanden sein soll.
  • Getaktete Netzgeräte der eingangs genannten Art, die jedoch nicht nach dem Sperrwandlerprinzip, sondern nach dem Durchflußwandlerprinzip und ohne eine dritte Wicklung des Wandlers arbeiten, sind ferner aus der DT-OS 26 25 036 bekannt. In dieser OS wird eine Ausführung beschrieben, bei der das Tastverhältnis des ansteuerbaren Schalters auf der Primärseite des Wandlers einen festen Wert hat. Die Sekundärwicklung ist über ein ansteuerbares Stromrichterventil und eine Drossel mit den Ausgangsklemmen verbunden. Parallel zu den Ausgangsklemmen liegt ein Glättungskondensator. Die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt mit dem steuerbaren Stromrichterventil auf der Sekundärseite des Netzgeräts. Um trotz des bei Durchflußwandlern unumgänglichen LC-Filters und der damit bedingten Phasenverschiebung von - 1800 ein schnelles und stabiles Regelverhalten zu erreichen, ist zur Ansteuerung des steuerbaren Stromrichterventils auf der Sekundärseite ein vermaschter Regelkreis vorgesehen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Netzgerät nach dem Sperrwandlerprinzip der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß keine Regelinformation von der Sekundärseite auf die Primärseite des Wandlers übertragen werden muß.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß parallel zur Sekundärwicklung ein steuerbares Stromrichterventil liegt, das in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung ansteuerbar ist.
  • Die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt mit dem steuerbaren Stromrichterventil auf der Sekundärseite, daher ist keine Übertragung einer Regelgröße von der Sekundärseite auf die Primärseite des Wandlers nötig. Probleme mit der galvanischen Trennung treten daher nicht auf.
  • Das Tastverhältnis des Schalters auf der Primärseite des Wandlers kann dabei fest eingestellt werden. Durch Anwendung des Sperrwandlerprinzips ergibt sich ein gutes dynamisches Verhalten der Regelung. Die Genauigkeit und das dynamische Verhalten der Regelung sind gegenüber herkömmlichen getakteten Netzgeräten zusätzlich dadurch verbessert, daß die Regelgröße nicht über aufwendige galvanisch trennende Elemente übertragen werden muß und daß der Wandler nicht in der Regelstrecke liegt.
  • Die am häufigsten vorkommende Fehlerart des steuerbaren Stromrichterventils, nämlich das Durchlegieren, führt nicht zu einer Überspannung am Ausgang, sondern zum Ausfall der Ausgangsspannung. Das erfindungsgemäße Netzgerät ist leerlauffest, bei Leerlauf ist das parallel zur Sekundärwicklung liegende steuerbare Stromrichterventil dauernd eingeschaltet.
  • Beim erfindungsgemäßen Netzgerät kann der ansteuerbare Schalter auf der Primärseite des Wandlers für die restliche Dauer einer Periode geöffnet werden, sobald der Strom durch die Primärwicklung während einer Periode einen einstellbaren Wert überschreitet. Dadurch ist die Strombegrenzung gewährleistet, und das Netzgerät wird kurzschlilßfest. Die Strombegrenzung ist insbesondere deshalb sehr wichtig, da bei Leerlauf des Netzgeräts das steuerbare Stromrichterventil auf der Sekundärseite des Wandlers ständig im leitenden Zustand ist und die Sekundärseite daher auf Kurzschluß arbeitet.
  • Dabei wird der Strom durch die Primärwicklung am einfachsten mit einem Widerstand zwischen Gleichspannungsquelle und Primärwicklung erfaßt.
  • Als steuerbares Stromrichterventil parallel zur Sekundärseite des Wandlers kann man am einfachsten einen Thyristor verwenden.
  • Die Ansteuerung des steuerbaren Stromrichters erfolgt zweckmäßigerweise mit einem Grenzwertgeber, der das Stromrichterventil in den leitenden Zustand bringt, wenn die mit einem Spannungsteiler abgegriffene Ausgangs- spannung die Spannung einer Referenzspannungsquelle überschreitet. Die Regelung erfolgt also mit einem einfachen Zweipunktregler, man kann einen einfachen Operationsverstärker mit wenigen zusätzlichen Beschaltungselementen verwenden.
  • Das Glättungsfilter kann die Reihenschaltung'eines Kondensators und eines Widerstands sein, wobei die Referenzspannungsquelle die Reihenschaltung des Widerstands und einer Konstantspannungsquelle ist. Damit enthält die Referenzspannung einen Hystereseanteil, der den Einfluß des Ersatzserienwiderstands des Kondensators kompensiert und damit die definierte Erfassung des Ausgangsspannungsgrenzwerts sicherstellt. Die Konstantspannung wird dabei zweckmäßigerweise mit einer Zenerdiode erzeugt, die in Serienschaltung mit einem Widerstand parallel zum Kondensator liegt.
  • Die Referenzspannungsquelle des Grenzwertgebers kann eine Konstantspannungsquelle sein, wobei der Spannungsteiler einen Widerstand enthält, der vom Strom über das Glättungsfilter so durchflossen wird, daß der Spannungsabfall am Widerstand von der Ausgangsspannung subtrahiert wird. Mit dieser Schaltung wird ebenfalls eine Kompensation des Einflusses des Ersatzserienwiderstands des Kondensators erreicht, ohne daß, wie bei der vorher genannten Anordnung, die Welligkeit der Ausgangsspannung erhöht wird.
  • Im folgenden wird das erfindungsgemäße Netzgerät beispielhaft anhand der Figuren 1 bis 4 näher erläutert.
  • Figur 1 zeigt das schematische Schaltbild einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Netzgerätes. Die von einem Gleichstromnetz oder über einen Gleichrichter von einem Wechselstromnetz gelieferte Gleichspannung UE ist über einen Transistor 2 mit der Primärwicklung 1a eines Wandlers 1 verbunden. Der Transistor 2 wird von einem Taktgeber 3 angesteuert. Der Taktgeber 3 liefert periodische Rechteckimpulse, die den Transistor 2 abwechselnd in den leitenden und sperrenden Zustand schalten.
  • Im Ausführungsbeispiel ist zwischen dem Transistor 2 und der Gleichspannungsquelle UE ein Widerstand 4 eingefügt. Der Spannungsabfall an diesem Widerstand 4 wird dem Taktgenerator 3 zugeführt. Wenn der Strom durch die Primärwicklung 1a des Wandlers 1 und damit der Spannungsabfall am Widerstand 4 während eines Taktes einen bestimmten Wert überschreitet, wird der Transistor 2 über den Taktgenerator 3 für die restliche Dauer des Taktes in den sperrenden Zustand gebracht.
  • Die Wicklung 1c des Wandlers 1 ist mit der Primärwicklung 1a zweckmäßigerweise bifilar gewickelt, um eine möglichst gute Kopplung zwischen diesen beiden Wicklungen zu erzielen. Die Wicklung 1c ist über eine Diode 5 mit der Gleichspannungsquelle UE verbunden. Dabei liegt die Kathode der Diode 5 am positiven Anschluß der Gleichspannungsquelle UE. Die Wicklung 1c zusammen mit der Diode 5 dient zur Begrenzung der Rückschlagspannung während der Ausschaltzeit des Transistors 2, wie später erläutert wird.
  • Die Sekundärwicklung Ib des Wandlers 1 ist über eine Diode 6 mit den Ausgangsklemmen 17 und 18, an denen die Ausgangsspannung UA ansteht, verbunden. Zur Glättung der Ausgangs spannung UA liegt zwischen den Ausgangsklemmen 17 und 18 die Reihenschaltung eines Widerstands 12 und eines Kondensators 13. Dabei ist das Ersatzschalt- bild des Kondensators 13 mit der Reihenschaltung einer Ersatzkapazität 13a und eines Ersatzserienwiderstandes 13b dargestellt. Parallel zur Sekundärwicklung Ib des Wandlers 1 ist ein Thyristor 7 geschaltet. Der Thyristor 7 wird über einen zur Strombegrenzung dienenden Widerstand 14 von einem Grenzwertgeber 8 angesteuert. Als Grenzwertgeber 8 ist ein Operationsverstärker vorgesehen, der mit der stabilisierten Ausgangsspannung UA versorgt wird. Dieser Grenzwertgeber 8 vergleicht die Ausgangsspannung UA, die mit dem aus den Widerständen 11a und 11b gebildeten Spannungsteiler 11 erfaßt wird, mit einer Referenzspannung UR. Die Referenzspannung UR wird am Verbindungspunkt eines Widerstands 9 und einer Z-Diode 10 abgegriffen, wobei der Widerstand 9 und die Z-Diode 10 in Reihe geschaltet sind und diese Reihenschaltung parallel zum Kondensator 13 liegt. Dabei liegt die Anode der Z-Diode 10 am Verbindungspunkt des Widerstands 12 und des Kondensators 13. Der Grenzwertgeber 8 liefert ein Zündsignal für den Thyristor 7, wenn die an dem Spannungsteiler 11 anstehende Spannung UA größer als die Referenzspannung UR ist.
  • Die Wirkungsweise der ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Netzgerätes wird beispielhaft anhand von Figur 1 und der Diagramme in Figur 2 näher erläutert.
  • Während der Einschaltzeit des Transistors 2 liegt die Eingangs-Gleichspannung UE an der Primärwicklung 1a des Wandlers 1. Der Wandler 1 nimmt magnetische Energie auf.
  • Der Spannungswandler ist als Sperrwandler geschaltet, d.h. die Diode 6 auf der Sekundärseite ist im sperrenden Zustand, wenn der Transistor 2 leitet. Wird nun der Transistor 2 in den sperrenden Zustand geschaltet, so kehrt sich die Polarität der Spannung auf der Sekundärseite des Wandlers 1 um, die Diode 6 wird leitend und die während der Leitzeit des Transistors 2 vom Wandler 1 aufgenommene magnetische Energie wird an die Sekundärseite des Wandlers 1 damit an die Last abgegeben. Um zu verhindern, daß die Spannung am Transistor 2 beim Umschalten in den sperrenden Zustand zu stark ansteigt, ist die Wicklung 1c und die Diode 5 vorgesehen. Uber die Wicklung 1c und die Diode 5 wird die Überspannung, die beim Umschalten des Transistors 2 durch die Streuinduktivität des Wandlers 1 erzeugt wird, begrenzt. Um eine möglichst enge Kopplung zwischen der Primärwicklung 1a und der Wicklung 1c zu erzielen, sind diese zweckmäßigerweise bifilar gewickelt.
  • Der Transistor 2 wird vom Taktgenerator 3 angesteuert, der Rechteckimpulse mit konstanter Frequenz und konstantem Taktverhältnis liefert. Der Taktgenerator 3 enthält, wie bereits erwähnt, eine Einrichtung, die den Transistor 2 für die restliche Dauer eines Taktes in den sperrenden Zustand bringt, sobald der Strom durch die Primärwicklung 1a des Wandlers 1 und damit der Spannungsabfall am Widerstand 4 einen bestimmten Wert überschreitet. Damit wird eine Uberlastung des Netzgeräts verhindert.
  • Beim erfindungsgemäßen Netzgerät wird die Ausgangsspannung UA mit dem Thyristor 7 geregelt. Die Wirkungsweise dieser Regelung wird anhand von Figur 2 erläutert.
  • Dabei stellt Figur 2a den zeitlichen Verlauf der Spannung U1 an der Sekundärwicklung 1b des Wandlers 1 dar, wobei gestrichelt der Spannungsverlauf dargestellt ist, der sich ergeben würde, wenn der Thyristor 7 ständig im sperrenden Zustand wäre. Während der positiven Halbwelle der Spannung U1 ist die Diode 6 leitend, die Spannung U1 ist während dieser Phase gleich der Ausgangsspannung UA.
  • Figur 2b zeigt den Verlauf des Sekundärstroms i, der durch die während der Leitphase des Transistors 2 im Wandler 1 gespeicherte magnetische Energie eingeprägt ist. Dabei fließt der Sekundärstrom i solange durch die Diode 6, bis der Thyristor 7 gezündet wird. Dieser Strom ist mit i1 bezeichnet. Nach dem Zünden des Thyristors 7 fließt der gesamte Sekundärstrom i über den Thyristor 7. Der Strom durch den Thyristor 7 ist mit i2 bezeichnet und in Figur 2b gestrichelt eingezeichnet.
  • Figur 2c zeigt den Verlauf der Spannung Uc an der Ersatzkapazität 13a des Kondensators 13. Dabei ist der Verlauf der Spannung Uc bezogen auf einen Mittelwert und in einem stark vergrößerten Maßstab dargestellt, um die an sich geringe Welligkeit deutlich zu machen.
  • Die Figuren 2d - 2h sind etwa im gleichen Maßstab wie Figur 2c dargestellt.
  • Figur 2d zeigt den Verlauf der Spannung UESR am Ersatzserienwiderstand 13b des Kondensators 13 bezogen auf die Nullinie. Die Spannung UESR ist dem Lade- bzw.
  • Entladestrom des Kondensators 13 proportional.
  • Figur 2e zeigt die gesamte Spannung Uc am Kondensator 13, bezogen auf den Mittelwert dieser Spannung. Die Spannung Uc ergibt sich aus der Summe von Uc und UESR.
  • Figur 2f zeigt den Verlauf der Spannung UB am Widerstand 12 bezogen auf die Nullinie. Wenn man den Strom durch den Widerstand 9 und die Z-Diode 10 vernachlässigt, ist die Spannung U3 ebenfalls dem Lade- bzw. Entladestrom des Kondensators 13 proportional. Aus später zu erläuternden Gründen ist der Widerstand 12 so dimen- sioniert, daß er bei jeder Temperatur größer als oder höchstens gleich dem temperaturabhängigen Ersatzserienwiderstand 13b des Kondensators 13 ist. Die Spannung U3 ist daher betragsmäßig mindestens so groß wie die Spannung UESR.
  • Figur 2g zeigt die Ausgangs spannung UA, die gleich der Summe der Spannungen Uc und U3 ist. Auch die Ausgangsspannung UA ist bezogen auf den Mittelwert dieser Spannung dargestellt, um die an sich geringe Welligkeit deutlich zu machen.
  • Mit dem Spannungsteiler 11 wird aus der Ausgangsspannung UA die zur Ausgangsspannung proportionale Spannung UÄ gebildet, die dem Grenzwertgeber 8 zugeführt wird. Diese Spannung UA ist in Figur 2h eingezeichnet.
  • Die Referenzspannung UR des Grenzwertgebers, die in Figur 2h gestrichelt eingezeichnet ist, ist gleich der Summe der Zenerspannung der Z-Diode 10 und der Spannung UB, die eine abfallende Hysterese bildet.
  • Der Grenzwertgeber 8 nach Figur 1 vergleicht die der Ausgangsspannung UA proportionale Spannung Uk mit der Referenzspannung UR. Der Grenzwertgeber 8 liefert ein Signal am Ausgang, wenn die zu überwachende Spannung UA über der Referenzspannung UR liegt, und das Signal am Ausgang verschwindet, wenn die zu überwachende Spannung UA unter die Referenzspannung UR sinkt. Die Steigung der Spannung UA kann sich je nach Größe des temperaturabhängigen Ersatzserienwiderstands 13b ändern und unter Umständen sogar negativ werden. Um in jedem Fall einen definierten Schnittpunkt zwischen UA und UR und damit einen definierten Grenzwert sicherzustellen, muß der Widerstand R12 so dimensioniert werden, daß die Neigung der Spannung U3 und damit der Spannung UR ausrei- chend groß ist. Dazu wird der Widerstand 12 zweckmäßigerweise größer als oder gleich dem Ersatzserienwiderstand 13b gewählt.
  • Sobald UA größer als UR ist, wird mit dem Ausgangssignal des Grenzwertgebers 8 der Thyristor 7 leitend. Figur 2i stellt den Schaltzustand des Thyristors 7 dar, wobei der Zündimpuls an dem mit einem Pfeil gekennzeichneten Zeitpunkt auftritt. Sobald der Thyristor 7 leitend wird, fließt der gesamte Strom i der Sekundärwicklung Ib über den Thyristor 7, die Spannung U1 wird Null.
  • Der Kondensator 13 wird über die an den Ausgangsklemmen 17, 18 hängende Last entladen und die Ausgangsspannung UA sinkt langsam ab.
  • Der Thyristor 7 geht in den sperrenden Zustand, sobald die Spannung U1 negativ wird, d.h. sobald der Transistor 2 einschaltet. Während der Einschaltphase des Transistors 2 nimmt der Wandler 1 magnetische Energie auf, die er während der Ausschaltphase, wie bereits besprochen, wieder an den Sekundärkreis abgibt.
  • Das Schaltspiel wiederholt sich ständig in der besprochenen Weise. Bei Leerlauf des Netzgeräts wird der Kondensator 13 nicht entladen und der Thyristor 7 ist während der Ausschaltperiode des Transistors 2 ständig im leitenden Zustand. Bei Kurzschluß am Ausgang kann nur der im Primärteil im Taktgenerator 3 eingestellte Strom weiterfließen, da der Primärstrom und deshalb die magnetische Energie pro Periode begrenzt wird.
  • Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für das erfindungsgemäße Netzgerät. Dabei ist der Widerstand 12 von Figur 1 weggelassen und der Kondensator 13 und die Z-Diode 10 direkt mit der Ausgangsklemme 18 ver- bunden. Dafür ist zwischen der Kathode des Thyristors 7 und dem negativen Anschluß des Grenzwertgebers 8 ein Widerstand 11c eingefügt. Der Widerstand 11b des Spannungsteilers 11 ist an die Kathode des Thyristors 7 angeschlossen. Im übrigen ist diese Schaltung nach Figur 3 mit der Schaltung nach Figur 1 identisch.
  • Von der Funktion her besteht der Unterschied zwischen beiden Schaltungen darin, daß in der Schaltung nach Figur 3 die Referenzspannung UR des Grenzwertgebers 8 konstant ist. Dafür wird der zu überwachenden Spannung UA eine Hysteresespannung UB aufgeschaltet. Die Funktion soll wieder anhand von Diagrammen nach Figur 4 erläutert werden. Figur 4a zeigt den zeitlichen Verlauf der Spannung U1 an der Sekundärwicklung 1 b des Wandlers, Figur 4b den Verlauf des Sekundärstroms i, Figur 4c den Verlauf der Spannung U' an der Ersatzkapazität 13a, Figur c 4d den Verlauf der Spannung UESR am Ersatzserienwiderstand 1 3b und Figur 4e den Verlauf der Spannung Uc am Kondensator 13. Bei diesen Spannungsverläufen besteht kein Unterschied zu den Spannungsverläufen nach Figur 2.
  • Da der Kondensator 13 nach Figur 3 direkt zwischen den Ausgangsklemmen liegt, ist die Kondensatorspannung Uc mit der Ausgangsspannung UA identisch. Figur 4f zeigt den Verlauf der Spannung UB am Widerstand 11c, wobei die Ströme durch den Spannungsteiler 11 und die Z-Diode 10 sowie die Stromaufnahme des Grenzwertgebers 8 vernachlässigt wurden. Der Widerstand 11c ist so gewählt, daß er bei Jedem Betriebszustand größer ist als der Ersatzserienwiderstand 13b des Kondensators 13. Damit ist auch die Spannung UB größer als die Spannung UESR. Die dem Grenzwertgeber 8 zugeführte Spannung UA setzt sich zusammen aus der Ausgangs spannung UA und der Spannung UB am Widerstand 11c, wobei die Spannung U3 von der Spannung UA subtrahiert wird und die so erhaltene Spannung mit dem Spannungsteiler 11 proportional herabgesetzt wird. Figur 4g zeigt den Verlauf dieser Spannung UA, die im Grenzwertgeber 8 mit der konstanten Referenzspannung UR verglichen wird. Die Referenzspannung UR ist in Figur 4g gestrichelt eingezeichnet. Sie wird aus der Ausgangsspannung mit dem Widerstand 9 und der Z-Diode 10 gewonnen. Der Grenzwertgeber 8 liefert ein Signal am Ausgang wenn die zu überwachende Spannung UA die Referenzspannung UR übersteigt, und das Signal am Ausgang verschwindet, wenn die zu überwachende Spannung UA unter die Referenzspannung UR sinkt. Die weitere Funktionsweise entspricht der Funktionsweise der Schaltung nach Figur 2.
  • Mit dem Widerstand 11c wurde erreicht, daß die Spannung UA während der positiven Halbwelle der Spannung Ul unabhängig vom Betrag des Ersatzserienwiderstands 13b eine positive Steigung hat. Der Wert des Widerstands 11c sollte dabei größer sein als der Wert des Ersatzserienwiderstands 13b. Ohne Einfügung des Widerstands 11c wäre es möglich, daß die Spannung Uk während der positiven Halbwelle der Spannung U1 eine negative Steigung hat, wenn der temperaturabhängige Ersatzserienwiderstand 13b große Werte annimmt. Die Schaltung wäre dann nicht mehr funktionsfähig. Die Funktionsfähigkeit der Schaltung wäre ohne den Widerstand 11c auch dann nicht sichergestellt, wenn die Steigung der Spannung UA sehr klein wird.
  • Die Schaltung nach Figur 3 hat gegenüber der Schaltung nach Figur 1 den Vorteil, daß der Spannungsabfall am Widerstand 11c nicht wie der Spannungsabfall am Widerstand 12 in die Ausgangsspannung UA mit eingeht und damit deren Welligkeit etwas erhöht wird.
  • Beide Schaltungen haben den Vorteil, daß die Regelschaltung sehr einfach ist, da als Grenzwertgeber 8 ein einfacher Operationsverstärker verwendet werden kann und nur wenige zusätzliche Elemente nötig sind. Im Gegensatz zu den meisten bekannten Schaltungen muß die Regelinformation nicht von der Sekundärseite auf die Primärseite übertragen werden, wodurch Probleme mit der galvanischen Trennung nicht auftreten. Die Regelung ist außerdem sehr schnell, da sie direkt in den Sekundärkreis eingreift. Die dynamischen Eigenschaften des Regelkreises sind günstig, da die Schaltung nach dem Sperrwandlerprinzip arbeitet. Es sind außerdem keine aufwendigen Drosseln im Ausgang erforderlich, wie dies bei einem Durchflußwandler der Fall wäre. Wenn der Thyristor 7 durchlegiert, können keine Überspannungen auftreten, sondern die Spannung U1 wird kurzgeschlossen und der Wandler 1 wird durch die Strombegrenzung im Primärteil vor Überlastung geschützt. Überspannungen könnten lediglich auftreten, wenn der Thyristor 7 eine Unterbrechung aufweist. Das ist aber wesentlich unwahrscheinlicher als das Durchlegieren des Thyristors.
  • 2 Figuren 8 Patentansprüche

Claims (8)

  1. Patentanswrüche Getaktetes Netzgerät nach dem Sperrwandler-Prinzip mit einem Wandler, dessen Primärwicklung über wenigßtez einen periodisch ansteuerbaren Schalter mit einer Gleichspannungsquelle und dessen Sekundärwicklung über ein erstes Stromrichterventil mit Ausgangsklemnen und einem zu den Ausgangsklemien parallel liegenden Glättungsfilter verbunden ist, wobei gegebenenfalls eine dritte Wicklung über ein zweites Stromrichterventil mit der Gleichspannungsquelle verbunden ist, d ad u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß parallel zur Sekundärwicklung (1b) ein steuerbares Stromrichterventil (7) liegt, das in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung (UA) ansteuerbar ist.
  2. 2. Getaktetes Netzgerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der ansteuerbare Schalter (2) für die restliche Dauer einer Periode geöffnet wird, sobald der Strom durch die Primärwicklung (la) während einer Periode einen einstellbaren Wert überschreitet.
  3. 3. Getaktetes Netzgerät nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Strom durch die Primärwicklung (1a) mit einem Widerstand (4) zwischen Gleichspannungsquelle (Ue) und Primärwicklung (ia) erfaßt wird.
  4. 4. Getaktetes Netzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das steuerbare Stromrichterventil (7) ein Thyristor ist.
  5. 5. Getaktetes Netzgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ansteuerung des steuerbaren Stromrichterventils (7) durch einen Grenzwertgeber (8) erfolgt, der das Stromrichterventil (7) in den leitenden Zustand bringt, wenn die mit einem Spannungsteiler (11) abgegriffene Ausgangsspannung (UA) die Spannung (UR) einer Referenzspannungsquelle überschreitet.
  6. 6. Getaktetes Netzgerät nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Glättungsfilter die Reihenschaltung eines Kondensators (13) und eines Widerstands (12) ist und daß die Referenzspannungsquelle die Reihenschaltung des Widerstands (12) und einer Konstantspannungsquelle (10) ist.
  7. 7. Getaktetes Netzgerät nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Konstantspannungsquelle (10) eine Z-Diode ist, die in Serienschaltung mit einem Widerstand (9) parallel zum Kondensator (13) liegt.
  8. 8. Getaktetes Netzgerät nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Referenzspannungßquelle des Grenzwertgebers (8) eine Konstantspannungsquelle (10) ist und daß der Spannungsteiler (11) einen Widerstand (11c) enthält, der vom Strom über das Glättungsfilter (13) so durchflossen wird, daß der Spannungsabfall am Widerstand (11c) von der Ausgangsspannung (UA) subtrahiert wird.
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