DE2811634A1 - Schaltungsanordnung zur erzeugung einer stabilisierten ausgangsgleichspannung - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich gemäß Oberbegriff des ersten
• Patentanspruchs auf eine aus der DT-OS 2717378 bekannte Schaltungsanordnung.
• Bei einer derartigen Schaltungsanordnung wird mittels eines Spannungsdetektors der Soll-Istwert-Vergleich der Ausgangs spannung durchgeführt und das der Regelabweichung entsprechende Ausgangssignal zur Steuerung des Gegentaktsignalgebers verwendet. Zwischen Ausgang und Eingang der Schaltungsanordnung besteht hierbei eine galvanische Verbindung, welche für verschiedene Anwendungen jedoch unerwünscht ist. Insbesondere in der Raumfahrttechnik besteht die Forderung nach einer von der Eingangsspannungsquelle potentialfreien Versorgung des oder der am Ausgang liegenden Verbraucher. Weiterhin muß die Potentialtrennung weitgehend unempfindlich sein gegen äußere Störeinflüsse wie zum Beispiel Höhenstrahlung oder Temperaturschwankungen. Weiterhin ist der Forderung nach hoher Lebensdauer und Langzeitstabilität Rechnung zu tragen.
• Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die genannten Nachteile zu vermeiden und mit einem geringen Aufw-nd eine Szbe.ltungsanordnung zur Erfüllung dnx genannten Forderungen zu schaffen. Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des ersten Patentanspruches angegebenen Merkmale gelöst.
• Mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung wird in vorteilhafter Weise die galvanische Trennung zwischen Ausgangsspannung und Eingangsspannung erzielt, wobei im Rückführkreis die mit einem vergleichsweise geringen Schaltungsaufwand realisierbare Zerhackerstufe für das Ausgangs signal sowie ein Spannungswandler und ein Gleichrichter vorgesehen sind. Es ist weiterhin hervorzuheben, daß weder für den Spannungsdetektor noch die genannten Schaltungselemente eine zusätzliche Versorgungsspannung erforderlich ist, denn sowohl der Spannungsdetektor als auch die Zerhackerstufe werden von der stabilisierten Ausgangsspannung gespeist. In einer bevorzugten Weiterbildung ist als Spannungsdetektor ein von der Ausgangsspannung gespeister Operationsverstärker und als Zerhackerstufe ein Oszillator vorgesehen, dessen Induktivitäten mit dem Spannungswandler induktiv gekoppelt sind.
• Der Sollwert wird bevorzugt mittels einer Referenzdiode gebildet, welche in Reihe mit einem ohmschen Widerstand ebenfalls an der Ausgangsspannung liegt. Als Gegentaktsignalgeber wird vorteilhaft ein Pulsbreiten-Modulator vorgesehen, wobei insbesondere ein integrierter Schaltkreis vom Typ SG 1524 der Fa. Silicon General eine kostengünstige Lösung darstellt. Ein entsprechender Schaltkreis wird nach einer weiteren Ausführungsform auch als Spannungsdetektor in Kombination mit der Zerhackerstufe vorgesehen.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnrng dargestellten Ausfuhrungsheispiele näher erläutort.
• Es zeigen: Fig. 1 eine Schaltungsanordnung mit einem Operationsverstärker als Spannungsdetektor mit nachgeschaltetem Oszillator.
• Fig. 2 eine Schaltungsanordnung mit einem Pulsbreiten-Nodulator im Rückführkreis.
• Gemäß Fig. 1 ist mit Klemmen 1,2 einer Eingangsgleichspannungsquelle ein Gegentaktsignalgeber 3 verbunden.
• Der Gegentaktsignalgeber 3 ist ein als Pulsbreiten-Modulator ausgebildeter integrierter Schaltkreis vom Typ SG 1524 der Fa. Silicon General, wobei die genauen Leistungsdaten sowie die Funktionsweise dem diesbezüglichen Typenblatt entnehmbar sind. Für das Verständnis der Schaltungsanordnung sei hervorgehoben, daß an den mit Inv und NJ bezeichneten Anschlüssen die Eingangssignale anliegen, aus welchen über einen Operationsverstärker ein Differenzsignal gebildet wird. Die Anschlüsse CA, EA und CB EB entsprechen den Kollektoren bzw Emittern zweier Transistoren. Die interne Schaltung des Schaltkreises SG 1524 ist nun derart, daß die Pulsbreite der an den Anschlüssen EA, EB im Gegentakt anstehenden Signale abhängig ist von der Differenz der Eingangssignale. Die Anschlüsse EA, Eß sind jeweils mit dem Basiskreis zweier Schalttransistoren 4,5 verbunden. Im Kollektorkreis der Schalttransistoren 4,5 liegt die Primärwicklung 6 eines Spannungswandlers, wobei ein Mittenabgriff 7 mit der Kleine 2 der Eingangsspannung verbunden ist. Die Emitter der Schalttransistoren 4,5 sind gemeinsara aLf die andere Klemme 1 geführt. Entsprechend der Ansteuerung der Schalttransistoren 4,5 fließt somit ein Strom wahlweise durch eine der Hälften der Primärwicklung 6. Die Sekundärwicklung 8 weist ebenfalls einen Mittenabgriff 9 auf. Die Enden der Sekundärwicklung 8 sind mit einem Gleichrichter enthaltend Dioden 10, 11 verbunden, welchen zur Glättung der Ausgangs spannung ein L C Glied 12, 13 nachgeschaltet ist. Die geglättete Ausgangsspannung liegt an den Ausgangsklemmen 14, 15 an. Als Spannungsdetektor ist ein Operationsverstärker 20 vorgesehen, wobei der Istwert mittels eines Spannungsteilers 16, 17 und der Sollwert mittels einer Reihenschaltung aus Widerstand 18 und Referenzdiode 19 gebildet werden.
• Dem Operationsverstärker 20 ist ein Transistor 21 sowie ein Oszillator mit Transistor 22, R C Glied 23, 24 sowie zwei Wicklungen 25, 26 nachgeschaltet. Hierbei liegt die Wicklung 25 im Basiskreis und die Wicklung 26 im Kollektorkreis des Transistors. In Abhängigkeit des Ausgangssignals des Operationsverstärkers 20 wird somit die Amplitude der Spannung an der Wicklung 26 verändert und eine entsprechende Spannung in der Wicklung 27 induziert.
• Zur Gleichrichtung und Glättung sind dem aus den Wicklungen 26, 27 bestehenden Spannungswandler eine Diode 28 und ein Kondensator 29 nachgeschaltet. Das auf diese Weise vom Ausgang 14, 15 galvanisch getrennte Ausgangssignal wird auf den Anschluß Inv des Gegentaktsignalgebers 3 bzw.
• des integrierten Schaltkreises gegeben und regelt somit die Pulsbreite der Signale an den Anschlüssen EA, EB und infolgedessen auch die Ausgangsspannung an den Klemmen 14, 15.
• In Fig. 2 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, wobei der Einfachheit halber der mit Fig. 1 übereinstimmende Schaltungsteil nicht dargestellt ist und die Klemmen 30 bis 33 denen von Eig. 1 entsprechen. Es ist ein integrierter Schaltkreis 34 vorgesehen, welcher von der Ausgangsspannung gespeist wird und ebenfalls vom Typ SG 1524 der Fa. Silicon General ist. Wie oben bereits beschrieben, enthält dieser Baustein 34 einen Operationsverstärker, wobei die Eingänge mit Inv und NJ bezeichnet sind. über einen Spannungsteiler 34 liegt der Istwert der Ausgangsspannung an dem Anschluß NJ, während über den Spannungsteiler 37, 38 eine definierte Spannung am Anschluß Inv anliegt.
• Aus dem Anschluß VREF steht eine stabilisierte Referenzspannung an, welche intern durch den integrierten Schaltkreis 34 erzeugt wird, so daß aufgrund der Verbindung mit dem Spannungsteiler 37, 38 auch eine stabilisierte Spannung an dem Anschluß Inv anliegt. Es wird also entsprechend dem Operationsverstärker 20 aus Fig. 1 mit dem Schaltkreis 34 intern ein Differenzsignal (Ausgangssignal) erzeugt, mit welchem die internen Transistoren mit den Anschlüssen CA, EA und CB EB im Gegentakt angesteuert werden und eine Pulsbreiten-Modulation vorgenommen wird. Es handelt sich hierbei um eine Zerhackerstufe. Die Anschlüsse CA CB sind mit einer Wicklung 39 eines Spannungswandlers verbunden, wobei der Mittenabgriff. auf die Klemme 31 geführt ist. Der Sekundärwicklung 40 des Spannungswandlers ist als Gleichrichter eine Diode 28 nachgeschaltet, wobei auch ein Glättungs-Kondensator 29 vorgesehen ist.
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Claims (6)

1. Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer stabilisierten Ausgangsgleichspannung Patentansprüche: Schaltungsanordnung zur Erzeugung einer stabilisierten Ausgangsgleichspannung enthaltend einen Gegentaktsignalgeber zur Steuerung von mit einer Eingangsgleichspannungsquelle verbundenen Schaltelementen, und einen den Schaltelementen nachgeschalteten Spannungswandler, dessen gleichgerichtete Ausgangs spannung mittels eines Spannungsdetektor3 mit einem Sollwert verglichen wird, waSe dessen Ausgangs signal auf den Gegentaktsignalgeber insbesondere zur Steuerung des Tastverhältnisses zurückgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangs signal auf eine Zerhackerstufe (22 bis 25) gegeben wird, welcher ein Spannungswandler (26, 27) nachgeschaltet ist, und daß der Spannungswandler (26, 27) über einen Gleichrichter (28) mit dem Gegentaktsignalgeber (3) verbunden ist.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsdetektor einen Operationsverstärker (20) enthält, welcher von der Ausgangsspannung gespeist wird, daß der Istwert der Ausgangsspannung über einen Spannungsteiler (16, 17) auf einen ersten Eingang des Operationsverstärkers (20) gegeben wird, und daß der Sollwert über den Mittenabgriff einer Reihenschaltung aus Referenzdiode (19) und einem Widerstand (18), welche ebenfalls an der Ausgangsspannung liegen, auf einen zweiten invertierten Eingang des Operationsverstärkers (20) gegeben wird.
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Zerhackerstufe einen Oszillator aufweist, enthaltend einen Transistor (22), in dessen Kollektor-Emitter Kreis eine Primärwicklung (26) des Spannungswandlers liegt und in dessen Basiskreis eine mit dem Spannungswandler (26, 27) induktiv gekoppelte Wicklung (25) liegt.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichnet, daß der Oszillator (22 bis 25) über einen Transistor (21) von der Ausgangsspannung gespeist wird, wobei die Basis des Transitors (21) mit dem Ausgang des Operationsverstärkers (20) verbunden ist.
5. 5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß Spannungsdetektor und Zerhackerstufe in einem integrierten Schaltkreis (34), insbesondere vom Typ SG 1524 der Fa. Silicon General, angeordnet sind, welcher als Pulsbreitenmodulator ausgebildet ist, und daß über einen Spannungsteiler (35, 36) der Istwert der Ausgangs spannung auf einen Eingang (NJ) und der Sollwert über einen Spannungsteiler (37, 38) auf einen invertierten Eingang (Inv) geführt werden, wobei der Spannungsteiler (37, 38) mit einer Referenzspannungsquelle (VREF) des Schaltkreises (34) verbunden ist.
6. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlüsse (CA, CB) des Schaltkreises (34) mit der Primärwicklung (39) eines Spannungswandlers verbunden sind, wobei ein Mittenabgriff auf die Ausgangsklemme (31) geführt ist, daß die Anschlüsse (EA, EB) des Schaltkreises (34) mit der anderen Ausgangsklemme (30) verbunden sind und daß die Sekundärwicklung (40) des Spannungwandlers mit dem Gleichrichtr verbinden ist.