DE2845163A1 - Spannungs-stabilisierschaltung fuer ein stromversorgungsgeraet - Google Patents

Spannungs-stabilisierschaltung fuer ein stromversorgungsgeraet

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Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der Stromversorgungsstabilisierung und betrifft insbesondere eine Spannungs-Stabilisierschaltung für ein Stromversorgungsgerät der im Oberbegriff von Patentanspruch 1 genannten Art.
Konventionelle Spannungs-Stabilisierschaltungen enthalten eine Umschaltanordnung bzw. Schaltereinrichtung zur Überwachung der Stromzufuhr zu dem in der Stabilisierschaltung enthaltenen Transformator. Es besteht die Gefahr, daß ausgangsseitig eine überspannung abgegeben wird und/oder durch die Primärwicklung des Transformators ein abnormaler Überstrom fließt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Maßnahmen zum Schutz der Spannungs-Stabilisierschaltung für ein Stromversorgungsgerät vor Überspannung und/oder Überstrom zu schaffen.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 angegeben. Die ihm nachgestellten Unteransprüche enthalten vorteilhafte Weiterbildungen.
Ein besonderes Merkmal der Erfindung ist die Zuordnung einer Prüfoder Meldeschaltung für abnormale Zustände wie vorhandene Überspannungen und/oder auftretende Überstromzustände zu der Spannungs-Stabilisierschaltung.
Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Erfindungsgedankens enthält der Transformator eine Hilfswicklung zur Erzeugung einer der durch die Sekundärwicklung des Transformators abgegebenen Spannung proportionalen Spannung,, die der Oszillatorschaltung zu deren Ansteuerung zugeführt wird.
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Bei einer Ausführung der Erfindung ist eine überspannungsprüf- oder lYteldeschaltung an die Hilfswicklung angeschlossen und vergleicht eine von der Hilfswicklung abgegebene Spannung mit einer gleichgerichteten Versorgungsspannung, und wenn ein Überspannungszustand festgestellt wird, dann wird ein Steuersignal erzeugt/ welches den Betrieb der Oszillatorschaltung unterbindet, so daß die Stromzufuhr zur Primärwicklung unterbrochen wird.
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Eine andere Ausführung der Erfindung enthält eine Überstrommeldeschaltung, durch die ein Steuersignal zur Unterbrechung des Oszillatorbetriebes erzeugt wird, wenn der Fluß eines Überstromes durch die Primärwicklung des Transformators festgestellt wird.
Nachstehend werden einige die Merkmale der Erfindung enthaltende Ausführungsbeispiele in Verbindung mit einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:
Fig. 1 ein schematisches Schaltbild für eine erfindungsgemäße Stromversorgungs-SpannungsStabilisierschaltung,
Fig. 2 ein Blockschaltbild für ein Ausführungsbeispiel einer Stromversorgungs-Spannungsstabilisierschaltung, die eine Oszillatorschaltung und eine
Überspannungsmeldeschaltung enthält,
Fig. 3 das Schaltbild einer Ausführung für die Überspannungsmeldeschaltung aus Fig. 2,
Fig. 4 ein Schaltbild für ein Ausführungsbeispiel der Oszillatorschaltung aus Fig. 2,
Fig. 5 ein Operationsdiagramm für die Oszillatorschaltung von Fig. 4,
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Fig. 6 ein schematisches Blockschaltbild einer anderen Ausführung einer Stromversorgungs-Spannungsstabilisierschaltung, die eine Oszillatorschaltung und eine Überstrommeldeschaltung enthaltend
Fig. 7 ein schematisches Schaltbild einer Ausführung einer Überstrommeldeschaltung, wie sie in der Ausführung von Fig. 6 enthalten ist.
Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung sei zunächst der grundsätzliche Aufbau einer erfindungsgemäßen Spannungsstabilisierschaltung für ein Stromversorgungsgerät in Verbindung mit Fig. 1 erläutert.
Ein Transformator T ist mit seiner Primärwicklung N1 an eine Netzstromquelle V und mit einer Sekundärwicklung N„ an eine Ausgangsklemme VQ angeschlossen. Ferner besitzt der Transformator T eine Hilfswicklung N3, der eine Oszillatorschaltung OSC zugeordnet und außerdem mit der Primärwicklung N^ verbunden ist7 um den Stromfluß von der letzten Spannungsquelle V zur Primärwicklung N^ zu überwachen .
Eine an die Netzspannungsquelle V angeschlossene Gleichrichterschaltung E versorgt einen Kondensator C1 mit Gleichspannung. Der Negativanschluß des Kondensators C. ist geerdet und sein positiver Anschluß ist über die Primärwicklung N. des Transformators T mit dem Kollektor eines Schalttransistors Q5 verbunden. Solange die Oszillatorschaltung OSC eine vorbestimmte Spannung bezieht, arbeitet sie und liefert der Basis des Schalttransistors Qc ein Steuersignal zur Ansteuerung des Schalttransistors Q57 der die Stromzufuhr zur Primärwicklung N1 und damit die Leistungsübertragung auf die Sekundärwicklung N2 und die Hilfswicklung N3. steuert.
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Über eine Diode D1 ist die Hilfswicklung N- einem Kondensator C3 parallel geschaltet, dessen positiver Anschluß mit der Oszillatorschaltung OSC verbunden ist/ um dieser eine Treiberschaltung Vc3 zuzuführen. Der negative Anschluß des Kondensators C3 ist mit dem Emitter des Schalttransistors Q1. verbunden und geerdet. Der positive Anschluß des Kondensators C3 ist über eine Diode D2 und einen Kondensator C2 an die Primärwicklung N1 angeschlossen, um den Anfangszustand der Oszillatorschaltung OSC zu stabilisieren.
Die Sekundärwicklung N_ dient zur Abgabe einer vorbestimmten Spannung am Ausgangsanschluß V0. Ein Glättungskondensator C0 ist über eine Diode Dn an die Sekundärwicklung N3 angeschlossen, und eine aus einem Widerstand RQ und einer Leuchtdiode D. bestehende Serienschaltung ist dem Glättungskondensator C0 parallel geschaltet. Von der Leuchtdiode D. abgegebenes Licht wird einem zur Oszillatorschaltung OSC gehörenden Phototransistor Qg zugeführt. Vorzugsweise sind die Leuchtdiode D. und der Phototransistor Q„ zu einer einzigen Beugruppe zusammengefaßt, die einen Photokoppler darstellt.
Der von der Leuchtdiode D. abgegebene Lichtbetrag ist der am Ausgangsanschluß VQ abgegebenen Ausgangs spannung proportional. Der Phototransistor Qg hat jeweils eine der zugeführten Lichtmenge entsprechende Impedanz. Die Oszillatorschaltung OSC ist so aufgebaut, daß sie mit einer Frequenz schwingt, die sich in Abhängigkeit von Änderungen der Impedanz des Phototransistors Qg ändert. Folglich wird der Ein-/Ausschaltzustand des Schalttransistors Qe in Abhängigkeit vom Pegel der Ausgangsspannung gesteuert und dadurch die Ausgangsspannung stabilisiert.
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Bei der gemäß Fig. 1 aufgebauten Spannungsstabilisierschaltung besteht die Möglichkeit, daß über die Sekundärwicklung N2 und die Hilfswicklung N3 eine abnormale Überspannung abgegeben wird, wenn sich die Oszillatorschaltung OSC oder die Leuchtdiode D. i'n einem gestörten Zustand befindet.
Das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel enthält Mittel, welche das Auftreten der zuvor geschilderten überspannung verhindern. Mit Fig. 1 übereinstimmende Elemente tragen die gleichen Bezugszahlen.
Im wesentlichen besteht die Spannungsstabilisierschaltung für ein Stromversorgungsgerät gemäß Fig. 2 aus dem Transformator T7 der Oszillatorschaltung OSC, einer den Schalttransistor Q5 enthaltenden Treiberschaltung 1 und einer Überspannungsmeldeschaltung 3.
Der positive Anschluß des Kondensators C3 ist an die Treiberschaltung 1 und an die Oszillatorschaltung OSC angeschlossen, um ihnen die Treiberspannung zuzuführen. Der positive Anschluß des Kondensators C3 ist ferner über eine Diode D_ und eine aus dem Kondensator C2 und einem Widerstand R3 bestehende Parallelschaltung an die Primärwicklung N- angeschlossen, um die Anfangs-Startoperation der Oszillatorschaltung OSC zu stabilisieren. Die Sekundärwicklung N2 ist an einen Ausgangspegeldetektor 2 angeschlossen, welcher die in Verbindung mit Fig. 1 beschriebene Leuchtdiode D. enthält. Der Ein-/Ausschaltzustand des Schalttransistors Qg wird ähnlich wie bei der Spannungsstabilisierschaltung von Fig. 1 kontrolliert.
Die Sekundärwicklung N_ und die Hilfswicklung N3 sind im gleichen Wickelsinne gewickelt, somit ist die von der
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Hilfswicklung N3 erzeugte Spannung proportional der durch die Sekundärwicklung N2 abgegebenen Spannung. Die Spannungsmeldeschaltung 3 ist an einen Schaltungspunkt a, wo eine als Spannungsquellenspannung angesehene Spannung herrscht, und an einen Schaltungspunkt b angeschlossen, welcher in Verbindung mit dem positiven Anschluß von Kondensator C3 steht. Übersteigt der Spannungspegel am Schaltungspunkt b eine Referenzspannung, dann erzeugt die Überspannungsmeldeschaltung 3 ein Steuersignal, welches zur Betriebsunterbrechung der Oszillatorschaltung OSC führt.
Fig. 3 zeigt den typischen Aufbau für diese Überspannungsmelde schaltung 3.
Die am Schaltungspunkt a ankommende Spannung ist über eine Serienschaltung aus einem Widerstand R3 und einem Widerstand R. geerdet, und die am Schaltungspunkt b ankommende Spannung gelangt über eine Diode D3 an den Verknüpfungspunkt zwischen den beiden Widerständen R3 und R..
Außerdem ist dieser Verknüpfungspunkt zwischen R3 und R, über eine Serienschaltung aus Widerständen R5 und Rg sowie über eine Z-Diode Z.. geerdet. Ferner ist ein programmierbarer Unijunction-Transistor P- r als Doppelbasisdiode ausgebildet, vorhanden, um das der Oszillatorschaltung OSC zuzuführende Steuersignal zu erzeugen. Die Anode des programmierbaren Unijunction-Transistors P^ ist mit dem Verknüpfungspunkt zwischen den Widerständen R3 und R., die Gate-Elektrode mit dem Verknüpfungspunkt zwischen den Widerständen R_ und R,. und die Kathode mit der
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Oszillatorschaltung OSC verbunden.
Wenn die am Schaltungspunkt b anliegende Spannung eine Referenzspannung VZ1 übersteigt, dann wird der programmierbare Unijunction-Transistor P. durchgeschaltet und erzeugt
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das Steuersignal, aufgrund dessen die Oszillatorschaltung OSC aufhört zu schwingen. Auf diese Weise werden das Auftreten einer abnormalen überspannung festgestellt und die Schaltungselemente davor geschützt. Der duxchgeschaltete Zustand des programmierbaren Unijunction-Transistors P1 wird solange aufrechterhalten, wie der Netzvorsorgungsschalter geschlossen ist, weil die Überspannungsmeldeschaltung 3 die Spannung am Schaltungspunkt a abtastet.
Es ist nicht unbedingt notwendig, in der überspannungsmeldeschaltung 3 einen programmierbaren Unijunction-Transistor zu verwenden. Vielmehr kann auch ein anderes geeignetes Bauteil/ welches eine Halte- bzw. Verriegelungscharakteristik hat, anstelle des Unijunction-Transistors verwendet werden, beispielsweise ein negatives Widerstandselement .
Fig. 4 zeigt ein typisches Schaltbild für die Oszillatorschaltung OSC.
Zur Oszillatorschaltung OSC gehören im wesentlichen ein durch Transistoren Q1, Q2 und Q3 gebildeter astabiler Multivibrator und eine Ausgangsstufe mit einem Transistor Q4. Der astabile Multivibrator nimmt die am Kondensator C3 auftretende Spannung ab und erzeugt ein Ausgangssignal, dessen Frequenz durch den Schaltungszustand bestimmt ist und solange anhält, wie der Multivibrator eine Spannung erhält, die größer als ein vorbestimmter Pegel ist.
Das von der Ausgangsstufe abgegebene Ausgangssignal wird der Basis des Schalttransistors Q5 in der Treiberschaltung 1 zugeführt, um diesen Schalttransistor mit einer vorbestimmten Frequenz zu schalten. Zwischen der Basis von Transistor Q3 und dem Erdanschluß liegt ein Transistor Qg,
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der durch ein von der Überspannungsmeldeschaltung 3 bezogenes Steuersignal angesteuert wird. Folglich ist der Transistor Q3 gesperrt und unterbindet den Schwingungsbetrieb/ wenn durch die überspannungsmeldeschaltung 3 eine abnormale Überspannung festgestellt ist.
Angenommen, am Kondensator C_ liegt eine Spannung Vc3 an. Wird der Hauptnetzschalter geschlossen, dann ändert sich diese Spannung Vc3 gemäß einem Kurvenzug X von Fig. 5.
Erreicht die Spannung Vc3 einen vorbestimmten Pegel, dann beginnt der astabile Multivibrator zu schwingen. Genauer gesagt wird der Transistor Q.. zuerst durchgeschaltet, weil seine Basis mit einem Kondensator C. verbunden ist, dessen Kapazität relativ klein ist. In diesem Augenblick bleibt der Transistor Q2 gesperrt.
Aufgrund der Durchschaltung von Transistor Q1 lädt sich der Kondensator C4 über einen Widerstand R. und den Transistor Q1 zunehmend auf. Folglich steigt die Basisspannung des Transistors Q1 zunehmend an, so daß schließlich die Emitterspannung von Transistor Q1 soweit erhöht wird, daß der Transistor Q2 durchschaltet. Ist dies der Fall, dann wird auch Transistor Q_ durchgeschaltet. Die Basisspannung von Transistor Q2 wird durch einen parallel geschalteten Widerstand R1 reduziert, so daß Transistor Q2 stabil durchgeschaltet bleibt. In diesem Augenblick wird der Transistor Q1 abgeschaltet.
Sobald Transistor Q3 durchgeschaltet ist, wird auch Transistor Q. durchgeschaltet und erzeugt ein Signal zur Durchschaltung des Schalttransistors Qg. Sobald der Transistor Q3 durchgeschaltet ist, entlädt sich der Kondensator C4 laufend über in Fig. 4 durch Pfeile gekennzeichnete Strompfade. Dadurch sinkt die Basisspannung von 35
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Transistor Q. laufend. Sobald die Basisspannung von Transistor Q. einen vorbestimmten Pegel unterschreitet, wird Transistor Q1 durchgeschaltet, die Transistoren Q_, Q3 und Q. dagegen abgeschaltet. Folglich schaltet auch Transistor Q5 ab. Nach Durchlaufen der Anfangs-Startbedingung wird die Treiberspannung Vc-. auf einem vorbestimmten Pegel gehalten, wie dies durch einen Kurvenzug Y in Fig. 5 dargestellt ist, um den vorstehend beschriebenen Oszillatorbetrieb aufrecht zu erhalten.
Der Phototransistor Q„ liegt im Entladepfad von Kondensator C., um die Entladeperiode in Abhängigkeit von der Impedanz des Phototransistors Q8 zu steuern. Das heißt, die Oszillatorfrequenz wird in Abhängigkeit von der Lichtmenge gesteuert, welche von der im Ausgangspegeldetektor 2 enthaltenen Leuchtdiode emittiert wird.
Das in Fig. 6 dargestellte abgewandelte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Stromversorgungs-Spannungs-Stabilisierschaltung enthält Einrichtungen, die das Auftreten von abnormalem überstrom verhindern. Elemente, die mit Fig. 2 übereinstimmen, tragen gleiche Bezugszahlen.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Spannungsstabilisierschaltung für ein Stromversorgungsgerät besteht eine Möglichkeit, daß ein abnormal hoher Strom durch die Primärwicklung N1 fließt, wenn bei hohem Strombedarf auf der Sekundärwicklungseite eine Magnetflußsättigung eintritt. Die Spannungsstabilisierschaltung von Fig. 6 enthält eine überstrommeldeschaltung 4, welche das Auftreten abnormal großer Ströme feststellt.
Zwischen dem Emitter des Schalttransxstors Q5 7der Treiberschaltung 1 und Erdpotential liegt ein Widerstand Rg. Die 35
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Überstrommeldeschaltung 4 ist so geschaltet, daß sie ein Signal am Verknüpfungspunkt zwischen Widerstand Rq und Emitter von Schalttransistor Q1. aufnimmt und daraus ein Steuersignal für die Beendigung des Schwingbetriebes der Oszillatorschaltung OSC erzeugt.
Fig. 7 zeigt ein Schaltbild für eine typische erfindungsgemäße überstrommeldeschaltung 4.
Die am Schaltungspunkt a anliegende Spannung ist über eine durch Widerstände R1„ und R11 gebildete Serienschaltung an Erde gelegt. Der Kollektor eines Transistors Q1n ist über eine Serienschaltung von Widerständen R12 und R1- mit dem Verknüpfungspunkt zwischen Widerstand R10 und R11 verbunden, während der Emitter von Transistor Q10 geerdet ist.Die Basis dieses Transistors ist über einen Widerstand R1. an den Verbindungspunkt zwischen Widerstand Rg und Emitter von Schalttransistor Qc angeschlossen.
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Sobald der Schalttransistor Q5 durchgeschaltet ist, fließt ein Strom durch den Widerstand Rg. Sobald aufgrund eines großen Stromflusses der am Widerstand R» auftretende Spannungsabfall einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird der Transistor Q10 durchgeschaltet, um den programmierbaren Unijunction-Transistor P1 durchzuschalten. Das heißt, bei Auftreten eines großen Stromflusses durch die Primärwicklung N erzeugt der programmierbare Unijunction-Transistor P1 ein Steuersignal, welches die Oszillatorschaltung OSC veranlaßt, ihren Schwingbetrieb einzustellen.
Selbstverständlich läßt sich die zuvor beschriebene Erfindung über die erläuterten Ausführungsbeispiele hinaus im Rahmen des beanspruchten Schutzumfangs auf vielfältige Weise variieren.
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Claims (9)

  1. PATENTANWÄLTE
    TER MEER - MÜLLER - STEINMEISTER
    D-8000 München 22 D-4000 Bielefeld 2845163
    Triftstraße 4 Siekerwall 7
    17. Oktober 1978 Case: 1086-GER
    Mü/Gdt/hm
    SHARP KABUSHIKI KAISHA 22-22 Nagaike-cho, Abeno-ku, O.saka 54 5 / Japan
    Spannungs-Stabilisierschaltung für. ein Stromversorgungs-
    gerät.
    Prioritäten: 18. Oktober 1977, Japan, No. 125509/1977 18. Oktober 1977, Japan, No. 125510/1977
    PATENTANSPRÜCHE
    Ί-.) Spannungs-Stabilisierschaltung für ein Stromversorgungsgerät, mit einem Transformator, dessen Primärwicklung an eine Stromquelle angeschlossen ist sowie mit einer Sekundärwicklung in einem Ausgangskreis, gekennzeichnet durch
    - eine an die Primärwicklung (N-) angeschlossene/ die Stromzufuhr zu der Primärwicklung steuernde Schaltereinrichtung (Q5),
    - eine den Ein-/Ausschaltezustand der Schaltereinrichtung steuernden Oszillatorschaltung (OSC), und
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    ORIGINAL INSPECTED
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    - eine Meldeschaltung (4; 4) für abnormale Zustände zur Erzeugung eines Steuersignals, durch das der Betrieb der Oszillatorschaltung bei Feststellung eines abnormalen Zustands unterbunden wird.
  2. 2. Spannungs-Stabilisierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (T) eine Hilfswicklung (N3) zur Erzeugung einer der durch die Sekundärwicklung (N„) zur abgegebenen Spannung proportionalen Spannung aufweist, welche die Oszillatorschaltung (OSC) ansteuert, und daß die Meldeschaltung eine Überspannungsprüfschaltung (3) aufweist und an die Hilfswicklung (N-J angeschlossen ist, um ein Steuersignal zu erzeugen, wenn an der Hilfswicklung eine überspannung auftritt.'
  3. 3. Spannungs-Stabilisierschaltung nach Anspruch 2 dadurch gekennzeichnet, daß zu der Überspannungsprüf schaltung (3) ein Halteglied (P..) zur kontinuierlichen Erzeugung des Steuersignals gehört.
  4. 4. Spannungs-Stabilisierschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die überspannungsprüfschaltung (3) folgende Einrichtungen enthält:
    - eine Referenzspannungsquelle (Z^), die eine der von der Stromquelle gelieferten Spannung proportionalen Referenzspannung abgibt, und
    - eine Vergleichseinrichtung (P1), welche die an der Hilfswicklung (N3) auftretende Spannung mit der Referenzspannung vergleicht und das Steuersignal abgibt, wenn die an der Hilfswicklung auftretende Spannung die Referenzspannung übersteigt.
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  5. 5. Spannungs-Stabilisierschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zu der Meldeschaltung eine Überstromprüfschaltung (4) gehört, die an die Primärwicklung (N1) angeschlossen ist, um das Steuersignal zu erzeugen, wenn durch die Primärwicklung ein überstrom fließt.
  6. 6. Spannungs-Stabilisierschaltung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zu der überstromprüfschaltung (4) ein Halteglied zur kontinuierlichen Erzeugung des Steuersignals gehört.
  7. 7. Spannungs-Stabilisierschaltung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschaltung (OSC) einen astabilen Multivibrator und eine veränderliche Impedanz zur Änderung der Eigenfrequenz des astabilen Multivibrators enthält.
  8. 8. Spannungs-Stabilisierschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu der variablen Impedanz ein Phototransistor gehört, und daß eine Leuchtdiode (D.) an die Sekundärwicklung (^) angeschlossen ist und Licht emittiert, dessen Menge einer von der Sekundärwicklung abgegebenen Spannung proportional ist und auf den Phototransistor (Qg) auftrifft.
  9. 9. Spannungs-Stabilisierschaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
    Leuchtdiode (D.) und der Phototransistor (QQ) in einem ι ο
    einzigen Photokoppler enthalten sind.
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DE2845163A 1977-10-18 1978-10-17 Regelschaltung für konstante Gleichspannung Expired DE2845163C2 (de)

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