DE2830655C2

DE2830655C2 - Elektronische Siebschaltung mit einem Transistorstellglied

Info

Publication number: DE2830655C2
Application number: DE19782830655
Authority: DE
Inventors: Helmut Ing.(Grad.) 8042 Oberschleissheim Fischer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-07-12
Filing date: 1978-07-12
Publication date: 1980-08-14
Also published as: DE2830655B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektronische. Siebschaltung, bei der nach der Gleichrichteranordnung mindestens vier Ladekondensatoren und ein zwei Transistoren aufweisendes Transistorstellgiied vorgesehen sind.

Aus der DE-PS 1513 501 ist eine Gleichstromsieb-Schaltung bekannt, bei der am Ausgang der Gleichrichteranordnung im Querzweig eine Halbleiterdiode vorgesehen ist, welche den nachfolgenden Transistor vor Überlastung schützen soll. Der Siebfaktor dieser Schaltung wird durch einen Spannungsteiler bestimmt, welcher aus der Reihenschaltung einer Konstantspannungsquelle, z. B. einer Zenerdiode, und einer Siebdrossel besteht, wobei diese Reihenschaltung im Steuerkreis des mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke im Hauptstromkreis liegenden Stelltransistors angeordnet ist.

Aus der DE-OS 2608091 ist eine elektronische Siebschaltung der eingangs genannten Art bekannt, bei der im Längsweg ein Transistorstellglied liegt und die Eingangsspannung einem Spannungsteiler zugeführt wird, der einen durch einen Kondensator überbrückten Teilerwiderstand aufweist. Das Transistorstellglied wird in Abhängigkeit von einem Spannungsvergleich gesteuert, wobei eine von der Eingangsspann.ung abgeleitete gesiebte Teilspannung und eine der Ausgangsspannung proportionale Teilspannung in einem Operationsverstärker zusammengeführt werden. Die Erzeugung der den beiden Eingängen des Operationsverstärkers zugeführten Teilspannungen erfolgt mittels hochohmiger Spannungsteiler. Das fest eingestellte Teilerverhältnis bestimmt die Relation von Eingangsspannung zu Ausgangsspannung. Die Auslegung muß dabei auf den ungünstigsten Fall (z. B. stärkster Laststrom, kleinste Ladekondensatorkapazität und höchster Transformatorinnenwiderstand) abgestellt werden, was in ungünstigen Betriebsfällen einen unverhältnismäßig großen Spannungsabfall mit sich bringt. Infolge der ungleichmäßig anzusetzenden Belastung der unterschiedlichen Transformatorinnenwiderstände usw. muß somit bei der bekannten Regelschaltung ein zu hoher Leistungsverlust in Kauf genommen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Spannungsabfall so gering wie möglich zu halten und gleichzeitig aber unter allen vorkommenden Bedingungen (Bauteilestreuungen, Lastschwankungen, Eingangsspannungsschwankungen usw.) zuverlässig den der Ladekondensatorspannung überlagerten Brummspannungsanteil möglichst weitgehend zu unterdrücken. Gemäß der Erfindung, welche sich auf eine elektronische Siebschaltung der eingangs genannten Art bezieht, wird dies durch die im An spruch 1 gekennzeichneten Merkmale erreicht.

Mit einer derartigen Schaltung ist sowohl eine besonders weitgehende Unterdrückung der Brummspannungen ejzielt, als auch sichergestellt, daß auch bei unterschiedlichen Betriebszuständen die in Verlustwärme umgesetzte Leistungsaufnahme möglichst gering bleibt.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer elektronischen Siebschaltung als Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 2 ein Spannungs-Zeitdiagramm für die Schaltung nach Fig. 1.

Bei der Schaltung nach Fig. 1 wird die Eingangswechselspannung UE einem Transformator TR züge-

führt, an dessen Ausgängen eine Gleichrichteranordnung GR (hier in Form eines Vollweggleichrichters ausgebildet) angeordnet ist. An dem ersten Ausgang A + der Gleichrichteranordnung GR ist ein erster Ladekondensator Cl angeschlossen, dessen zweite Belegung ebenso wie die aller nachfolgenden Ladekondensatoren an den an Masse liegenden zweiten Ausgang A— der Gleichrichteranordnung GR geführt ist. Ein zweiter Ladekondensator Cl ist mit dem ersten Ausgang A + der Gleichrichterenordnung GR über eine im Längszweig liegende Halbleiterdiode der ersten Diode, Dl, verbunden, die bezüglich der Polarität des ersten Ausgangs A + in Durchlaßrichtung gepolt ist. Ein dritter Ladekondensator C3 steht über eine im Längszweig liegende Gleichrichterdiode, der zweiten Diode, Dl, mit dem ersten Ausgang A + der Gleichrichteranordnung GR in Verbindung, wobei jedoch die zweite Diode Dl entgegengesetzt, also bezüglich des ersten Ausganges A + in Sperrichtung gepolt ist. Der zweite Ladekondensato' Cl ist mit dem dritten Ladekondensator C3 über einen im Längszweig liegenden ohmschen Widerstand Al verbunden, während zwischen dem dritten Ladekondensator C3 und einem vierten Ladekondensator CA im Längszweig ein weiterer ohmscher Widerstand Rl vorgesehen ist. An den vierten Ladekondensator C4 ist die Basis eines ersten Transistors 71 angeschlossen, dessen Kollektor mit dem Ausgang der ersten Diode Dl verbunden ist. Der Emitter dieses Transistors steuert die Basis eines zweiten Transistors Tl, dessen Kollektor an den ersten Ausgang A + der Gleichrichteranordnung GR direkt angeschlossen ist. Der Emitter ist zu einer Ausgangsklemme AK geführt, an der gegen Masse die gleichgerichtete und gesiebte Ausgangsgleichspannung UA abgenommen werden kann.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung nach Fig. 1 wird auf Fig. 2 Bezug genommen, wo in Abhängigkeit von der Zeit der Spannungsverlauf an den verschiedenen Schaltpunkten 1 bis 6 der Schaltung nach Fig. 1 dargestellt ist. In Zeile α der Fig. 1 ist der zeitliche Verlauf der Spannung t/l am Ausgang des ersten Anschlußes A + der Gleichrichteranordnung GR dargestellt. Sie hat einen ausgehend vom Maximum der Eingangswechselspannung UE in Abhängigkeit von der Zeitkonstante der Schaltung jeweils absinkenden Verlauf. Über die erste Diode Dl erfolgt eine Aufladung des zweiten Ladekondensators Cl auf die positive Spitzenspannung des ersten Ladekondensators Cl, wobei hier die Zeitkonstante zweckmäßig so gewählt wird, daß von Spannungsmaximum zu Spannungsmaximum ein geringerer Abfall der Spannung am Meßpunkt 2 gegenüber der Spannung am Meßpunkt 1 auftritt. Der Verlauf dieser Spannung Ul ist in Zeile b der Fig. 1 dargestellt. Um zu diesem geringeren Spannungsabfall zu gelangen, wird der Wert des ohmschen Widerstandes Al und die Kapazität des dritten Ladekondensators C3 im Verhältnis zur Größe der Kapazität des zweiten Ladekondensators Cl passend gewählt.

Die zweite Diode Dl entlädt den dritten Ladekondensator Cl, der ander tocUs über den ohmschen Widerstand Rl von der positiven Spitzenspannung am zweiten Ladekondensator Cl aufgeladen wird, jeweils auf den kleinsten Spannungswert am ersten Ladekondensator Cl, also auf den kleinsten Wert von Ul. Der Verlauf dieser Spannung U3 ist in Zeile c dargestellt und gibt άκ Spannung am Meßpunkt 3, also am Anschluß des dritten Kondensators C3 wieder. Der dritte Ladekondensator C3 Speichen also den niedrigsten Momentanwert der Ladekondensatorspannung am zweiten Ladekondensator Cl zuzüglich der Durchlaßspannung UDl der zweiten Diode Dl, die bei herkömmlichen Dioden etwa bei 0,7 Volt liegt. Die Spannung am Meßpunkt 3, also am dritten Ladekondensator C3 zeigt bereits einen sehr geringen Brummspannungsanteil.

ίο Diese Spannung i/3 am dritten Ladekondensator C3 wird durch das nachfolgende RC-Glied, gebildet durch den ohmschen Widerstand Ä2 und den vierten Ladekondensator C4 nochmals gesiebt und ergibt am Meßpunkt 4, also am Anschluß des vierten Ladekonis densators C4 die in Zeile d dargestellte, praktisch brummspannungsfreie Spannung i/4. Durch den ersten Transistor Tl, welcher durch diese Spannung i/4 angesteuert wird, entsteht die ebenfalls brummspannungsfreie Steuerspannung US für den zweiten Transistor Tl. Am Emitterausgang des zweiten Transistors TL liegt somit (Meßpunkt 6 an der Anschlußklemme AK) die gesiebte, gleichgerichtete Ausgangsgleichspannung UA vor, die immer um einen Restspannungswert UR (z. B. etwa 0,7 Volt) unter dem kleinsten Momentanwert der Spannung Ul am ersten Ladekondensator Cl liegt. Dieser Restspannungswert UR ist gegeben durch die beiden in Reihe liegenden Basis-Emitterspannungen UBEl, UBEl der Transistoren 71 und Tl abzüglich der Durchlaßspanw nung UDl der zweiten Diode D2. In Zeile e ist die Spannung Ul bis UA dargestellt, wobei angedeutet ist, daß der Differenzwert zwischen beiden Spannungen i/l und UA den Wert UR nicht unterschreitet. Diese Restspannung UR ist bei allen Betriebszustänr > den als Regelspannungsreserve sicher vorhanden. Darüber hinaus ist aber UR, also der minimale Abstand zwischen Ul und UA stets seinem Wert nach so klein wie möglich, wodurch die Verlustleistung auf ein Minimum beschränkt wird.

4(i Im einzelnen gelten für die dargestellten Schaltelemente folgende Beziehungen:
UA = Ulmin + UDl - UBEl - UBEl
mit: Ulmin = kleinster Momentanwert der
Spannung am Ladekonden-4^r> sator Cl

UDl = Durchlaßspannung der Diode D2

UBEl, UBEl = Basis-Emitterspannung der

Transistoren 71 bzw. Tl
Dabei gilt näherungsweise:
>() UDl « UBEl ~ UBEl = 0,7 V.

Somit ergibt sich: UA = Ulmin - 0,7 V. Diese Spannung ist als Regelreserve für die Anordnung völlig ausreichend.

Die Kapazität der Ladekondensatoren C2 und C3 ■λ wird zweckmäßigerweise so bemessen, daß die Welligkeit der Spannungen an diesen Ladekondensatoren einen Höchstwert vorzugsweise etwa 200 m Vss nicht überschreitet, damit die Regelreserve nicht zu klein wird.

ho Das RC-Glied C4, Rl ist zweckmäßig so zu dimensionieren, daß einerseits eine gute Brummspannungsunterdrückung erreicht wird und andererseits die Ausgangsgleichspannung UA der Gleichspannung am ersten Ladekondensator Cl noch schnell genug folgen M Kann, wenn die Eingangswechselspannung UE sich ändert. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn folgende Beziehungen eingehalten werden: Cl t> Cl, C3> C4, C2=C3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Elektronische Siebschaltung, bei der nach der Gleichrichteranordnung mindestens vier Ladekondensatoren und ein zwei Transistoren aufweisendes Transistorstellglied vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem am ersten Ausgang (A + ) der Gleichrichteranordnung (GR) angeschalteten ersten Ladekondensator (Cl) und dem zweiten Ladekondensator (Cl) im Längszweig eine für die Ausgangsspannung (Ul) der Gleichrichteranordnung in Durchlaßrichtung gepolte erste Diode (Dl) eingeschaltet ist, daß zwischen dem ersten Ausgang (A + ) der Gleichrichteranordnung (GR) und dem dritten Ladekondensator (C3) im Längszweig eine für die Ausgangsspannung (Ul) der Gleichrichteranordnung in Sperrichtung gepolte zweite Diode (£>2) eingeschaltet ist, daß zwischen dem zweiten (Cl) und dem dritten (C3) Ladekondensator sowie zwischen dem dritten Ladekondensator (C3) und dem vierten Ladekondensator (C4) im Längszweig jeweils ein ohmscher Widerstand ( Al, Rl) eingeschaltet ist, daß an den mit dem ohmschen Widerstand (Rl) verbundenen Anschluß des vierten Ladekondensators (CA) die Basis eines ersten Transistors (71) angeschlossen ist, dessen Kollektor mit dem Ausgang der ersten Diode (Dl) verbunden ist und daß der erste Transistor (71) einen zweiten Transistor (Tl) ansteuert, dessen Kollektor an dem ersten Ausgang (A+) der Gleichrichteranordnung (GR) liegt.

2. Elektronische Siebschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätswert des zweiten und des dritten Ladekondensators (Cl, C3) so gewählt ist, daß die Welligkeit der Spannung (Ul, t/3) an diesen Ladekondensatoren einen für die Regelreserve noch ausreichenden Höchstwert nicht wesentlich überschreitet.

3. Elektronische Siebschaltung nach einem der vorerwähnten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem vierten Ladekondensator (C4) und dem zugehörigen ohmschen Widerstand (Rl) gebildete RC-Glied in seiner Zeitkonstante so gewählt ist, daß die Ausgangsgleichspannung (UA) der Gleichspannung (Ul) am ersten Ladekondensator (Cl) noch schnell genug folgen kann.

4. Elektronische Siebschaltung nach einem der vorerwähnten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätswert des ersten Ladekondensators (Cl) wesentlich größer ist als der Kapazitätswert des zweiten und dritten Ladekondensators (Cl, C3) und dieser Kapazitätswert wiederum größer gewählt ist als der des vierten Ladekondensatoirs (CA).

5. Elektronische Siebschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kapazitätswert des zwoiten und des dritten Ladekondensators (Cl, C3) etwa in der gleichen Größenordnung liegt.