DE2858122C2

DE2858122C2 - Spannungs-Stabilisierschaltung für ein Stromversorgungsgerät

Info

Publication number: DE2858122C2
Application number: DE2858122A
Authority: DE
Inventors: Michiyuki Nara Horiguchi; Daisuke Mochizuki
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1977-10-18
Filing date: 1978-10-17
Publication date: 1985-07-04
Also published as: DE2845163A1; US4236187A; DE2845163C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungsstabilisierschaltung für ein Stromversorgungsgerät mit einem Transformator, dessen Primärwicklung über einen Regelschalter im Takt der von einer Oszillatorschaltung gelieferten Steuerimpulse an eine Stromquelle angeschlossen ist, und dessen Sekundärwicklung in einem Ausgangskreis zur Abgabe der stabilisierten Spannung liegt, wobei die Stabilisierung dieser Spannung durch die Veränderung der Folgefrequenz der genannten Steuerimpulse erfolgt, sowie mit einer Meldeschaltung im Eingangskreis der Primärwicklung zur Erzeugung eines Steuersignals bei Auftreten abnormalen Überstroms, durch das der Betrieb der Oszillatorschaltung und damit die Abgabe eines Ausgangssignals unterbrochen wird.

Solche aus dem DE-Firmenprospekt der Firma Siemens »Stromversorgung S42024-A915-A1«, Januar 1977, und in ähnlicher Ausführung auch aus der DF.-OS 24 092 bekannte SpannungsstabilisierschaUungen gewährleisten erhöhte Sicherheit gegenüber solchen Schaltungen, bei denen lediglich mit Hilfe einer Überstromregelschaltung im Falle des Auftretens von Überströmen die Os/illatorfrequenz reduziert wird.

Beim Auftreten von Kurzschlüssen wird der Betrieb der Os7illatorschaltiing unterbrochen und die Melde-Schaltung spricht auch auf Kurzschlüsse im Sekundärkreis des Transformators an; sie enthält als aktive Schaltelemente zwei Transistoren sowie einen Thyristor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mcldeschaltung einer solchen Spannungsstabilisicrschaltung bei noch weiter verringertem Aufwand so auszugestalten, daß sie in einfacher Weiüe auf unterschiedliche Grenzwerte für die noch zugelassenen Strombelastungen angepaßt werden kann.

Diese Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst

Danach enthält die erfindungsgemäße Meldeschaltung als aktive Schaltelemente einen Schalttransistor sowie einen einstellbaren Unijunction-Transistor, der eine flexible Anpassung an unterschiedliche Überstromgrenzen ermöglicht.

ίο Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 ein Schallbild einer Spannungsstabiüsierschaltungohne Meldeschaltrng;

l- F i g. 2 ein Blockschaltbild einer mit einer Meldeschaltung gemäß der Erfindung versehenen Spannungsstabilisierschaltung:

F i g. 3 das detaillierte Schaltbild der erfindungsgemäßen, gemäß F i g. 2 vorgesehenen Meldeschaltung;

F i g. 4 ein Schaltbild für ein Ausführungsbeispiel der Oszillatorschaltung gemäß F i g. 2;

Fig.5 ein Operationsdiagramm fur die Osziiiatorschaltung gemäß F i g. 4.
Zur Erleichterung des Verständnisses der Erfindung sei zunächst der grundsätzliche Aufbau einer Spannungsstabilisierschaltung für ein Stromversorgungsgerät, die jedoch keine Meldeschaltung enthält, anhand von F i g. 1 erläutert.

Ein Transformator 7"ist mit seiner Primärwicklung N\ an eine Netzstromquelle Vund mit einer Sekundärwicklung Ni an eine Ausgangsklemme V₀ angeschlossen. Ferner besitzt der Transformator 7~eine Hilfswicklung Ni, der eine Oszillatorschaltung OSC zugeordnet und außerdem mit der Primärwicklung N, verbunden ist, um den Stromfluß von der Spannungsquellc K/ur Primärwicklung /Vi zu überwachen.

Eine an die Netzspannungsquelle V angeschlossene Gleichrichterschaltung E versorgt einen Kondensator C] mit Gleichspannung. Der Negativanschluß des Kondensalors C, ist geerdet una sein positiver Anschluß ist über die Primärwicklung /Vi des Transformators Γ mit dem Kollektor eines Schalttransistors Qi verbunden. Solange die Oszillatorschaltung OSCeine vorbestimmte Spannung bezieht, arbeitet sie und liefert der Basis des Schalttransistors Q% ein Steuersignal, so daß durch diesen Schalttransistor die Stromzufuhr zur Primärwicklung N und damit die Leistungsübertragung auf die Sekundärwicklung /V? und die Hilfswicklung N₁ gesteuert wird.

"Λ Über eine Diode D\ ist die Hilfswicklung A/j einem Kondensator Cj parallel geschu, ;ct. dessen positiver Anschluß mit der Oszillatorschaltung OSC verbunden ist. um dieser eine Treiberspannung Vc< zuzuführen. Der negative Anschluß des Kondensators Ci ist mit dem Emitter des Schalttransistors Q', verbunden und geerdet. Der positive Anschluß des Kondensators Ci ist über eine Diode D₁ und einen Kondensator Ci an die Primärwicklung /Vi angeschlossen, um den Anfangszustand der OsziMatorschaltung OSCzu stabilisieren.

Die Sekundärwicklung N₂ dient zur Abgabe einer vorbestimmten Spannung am Ausgangsanschluß Vo. Ein Glättungskondensator Co ist über eine Diode Dq an die Sekundärwicklung N₂ angeschlossen, und eine aus einem Widerstand Ro und einer Leuchtdiode Abestehende Scricnschaltung ist dem Glättungskoniicnsator C₀ parallelgeschaltet. Von der Leuchtdiode D-, abgegebenes Licht wird einem zur Oszillatorschaltung OSCgchörenden Phototransistor Qn zugeführt. Vorzugsweise

sind die Leuchtdiode D₁ und der Phototransistor Q₈ zu einer einzigen Baugruppe zusammengefaßt, die einen Photokoppler darstellt.

Der von der Leuchtdiode D, abgebene Lichtbetrag ist der am Ausgangsanschluß V₀ abgegebenen Ausgangsspannung proportional. Der Phototransistor Qe hat jeweils eine der zugeführten Lichtmenge entsprechende Impedanz. Die Oszillatorcchaltung OSC ist so aufgebaut, daß sie mit einer Frequenz schwingt, die sich in Abhängigkeit von Änderungen der Impedanz des Phototransistors Qs ändern. Folglich wird der Ein-/Ausschaltzustand des Schalttransistors Q^ in Abhängigkeit vom Pegel der Ausgangsspannung gesteuert und dadurch die Ausgangsspannnng stabilisiert.

Bei einer solchen in F i g. 1 dargestellten Spannungsstabilisierschaltung für ein Stromversorgungsgerät besteht die Möglichkeit, daß ein abnormal hoher Strom durch djrr Primärwicklung N₁ fließt, wenn bei hohem Strombedarf auf der Sekundärwicklungsseite eine Magnetflußsättigung eintritt. Die in Fig.2 dargestellte Spannungsstabilisierschaltung enthält daher eine Überstrommeldeschaltung, welche das Auftreten abnormal großer Ströme feststellt und das Andauern solcher Überströme verhindert

Im wesentlichen besteht die Spannungsstabilisierschaltung gemäß F i g. 2 aus dem Transformator T, der Oszillatorschaltung OSC, einer den Schalttransistor Qt enthaltenden Treiberschaltung 1 und der erwähnten Überstrommeldeschaltung.die mit 4 bezeichnet ist

Der positive Anschluß des Kondensators Ci ist zugleich der Versorgungsanschluß für die Treiberschaltung 1 und die Oszillatorschaltung OSC. Der positive Anschluß des Kondensators ( Ί ist ferner über eine Diode D₂ und eine aus dem Kondensator O und einem Widerstand R₂ besiehende Parallelschaltung an die Primärwicklung N\ angeschlossen, um den Einschwingvorgang der Oszillatorschaltung OSC zu stabilisieren. Die Sekundärwicklung N₂ ist an einen Ausgangspegeldetektor 2 angeschlossen, welcher die in Verbindung mit F ι g. 1 besch-iebene Leuchtdiode D, enthält. Der Ein-/Ausschaltzustand des Schalttransistors Q*, wird ähnlich wie bei der Spannungsstabilisierschaltung von F i g. 1 überwacht.

Die Sekundärwicklung N₂ und die Hilfswicklung Ni sind im gleichen Wickelsinne gewickelt, somit ist die von der Hilfswicklung Ni erzeugte Spamung proportional der durch die Sekundärwicklung N₂ abgegebenen Spannung. Die Überstrommeldeschaltung 4 ist am Schaltungspunkt a an die Quellenspannung angeschlossen. Sie wird ferner von einen Signal beaufschlagt, das an einem Widerstand Rv abgenommen wird, der zwischen dem Emitter des Schalttransistors Q*, in der Treiberschaltung 1 und Erdpotential liegt. Wie sich aus F i g. 4 ergibt, die die erfindungsgemäße Ausbildung der MeI-dcschiillung 4 gemäß F i g. 2 zeigt, liegt die Spannung ill" Schaltungspunkt u über eine durch die Widerstände Rm und Rn gebildete St icnschaltung an Masse. Der Kollektor eines Schaltlrunsistors Q_n, ist über eine Serienschaltung von Widerständen R]₂ und Ri₁ mil dem Verbindungspunki /wischen den Widerständen R_1n und An verbunden, während der Emitter dieses Transistors geerdet ist. Die Basis des Transistors Qw ist über einen Widerstand Ru an den Verbindungspunkt zwischen dem erwähnten Widerstand Rg und dem Emitter des Schalttransistors Qs angeschlossen.

Die Meldeschaltung enthält ferner einen einstellbaren Unijunction-Transisler Pi, dessen Basisanschlüsse mit dem Verbindungspunkt der Widerstände Rw und Äi2 bzw. mit dem Oszillator OSC verbunden sind und dessen Emitteranschluß am Verbindungspunkt der Widerstände Rn und Ru Hegt

Sobald der Schalttransistor Q₅ durchgeschaltet ist, fließt ein Strom durch den Widerstand Rg. Wenn aufgrund eines großen Stromflusses der am Widerstand ß₉ auftretende Spannungsabfall einen vorbestimmten Wert übersteigt, wird der Transistor Qm leitend und schaltet den einstellbaren Unijunction-Transistor P\ durch. Das heißt, bei Auftreten eines großen Stromflusses durch die Primärwicklung N\ liefert der Unijunction-Transistor P\ ein Steuersignal, welches den Schwingbetrieb der Oszillatorschaltung OSCsperrt.

Ein typisches Schaltbild für eine derartige Oszillatorschaltung zeigt die Fig. 4.

Wesentlicher Bestandteil dieser Osziilatorschaltung sind ein durch die Transistoren Q₁, O₂ und Qi gebildeter astabiler Multivibrator und eine Ausgangsstufe mit einem Transistor Qi. Der astabile Multivibrator nimmt die am Kondensator C₃ auftretende Spannung ab und erzeugt ein Ausgangssignal, dessen i-equenz durch den Schaltungszustand bestimmt ist und so l<mge anhält, wie der Multivibrator eine Spannung erhält die größer als ein vorbestimmter Pegel ist

Das von der Ausgangsstufe abgegebene Ausgangssignal w.;d der Basis des Schalttransistors Qj in der Treiberschaltung 1 zugeführt, um diesen Schalttransistor mit einer bestimmten Frequenz zu schalten. Zwischen der Basis von Transistor Q₃ und dem E/danschluß liegt ein Transistor Qg der durch ein von der Überstrommeldeschaltung 4 bezogenes Steuersignal angesteuert wird. Im Durchschaltzustand des Transistors Qi, d. h, wenn durch die Ilberslrommeldeschaltung4 ein abnormal hoher Strom festgestellt wird, ist der Transisior Qt ge· sperrt und damit der Schwingungsvorgang unterbunden.

Es sei angenommen, am Kondensator C₁ liege eine Spannung Kc₁. Wird der Hauptnetzschalter geschlossen, so ändert sich diese Spannung gemäß einem Kurvenzug X von F i g. 5. Erreicht die Spannung Vc₃ einen bestimmten Pegel, so beginnt der astabile Multivibrator zu schwingen. Dabei wird der Transistor Q\ zuerst durchgeschaltet, weil seine Basis mit einem Kondensator Ct verbunden ist, dessen Kapazität relativ klein ist. In diesem Augenblick bleibt der Transistor Q₂ gesperrt.

Aufgrund der Durchschaltung von Transistor Q\ lädt sich der Kondensator Ct über einen Widerstand Ra und den Transistor Qi zunehmend auf und die Basisspannung des Transistors Q\ steigt zunehmend an, so daß schließlich auch die Emitterspannung von Transistor Qi so weit erhöht ist, aaß der Transistor Q₂ durchschaltet. Ist dies der Fall, so wird auch Transistor Qi durchgeschallt. Die Basisspannung von Transistor Q₂ wird durch einen parallelgeschalteten Widerstand R\ reduzieri. so daß der ^Ti-ansisior Q₁ stabil duichgeschaltet bleibt. In diesem Augenblick wird der Transistor Q, ab geschaltet

Mit der Durchschaltung des Transistors Q_t wird auch der Transistor Q₄ leitend und erzeugt ein Signal zur

bo Durchschaltung des Schalttransistors Q->. Sobald der Transistor Q₃ leitend ist, entlädt sich der Kondensator Ci über in Fi g. 4 durch Pfeile gekennzeichnete Strompfade. Dadurch sinkt die Basisspannung von Transistor Qi ab. Sobald sie einen vorbestimmten Pegel unterschreitet, wird Transistor Qt wieder durchgeschaltet, die Transistoren Q₂, Qt und Q₄ werden dagegen abgeschaltet. Damit wird auch der Transistor Q5 gesperrt. Nach Durchlaufen der Anfangsphase wird die Treiberspan-

ZO DO IZZ

nung Vc₃ auf einem vorbestimmten Pegel gehalten (vgl. Kurvenzug Kin Fig. 5), um den vorstehend beschriebenen Oszillatorbetrieb aufrechtzuerhalten.

Der Phototransistor Qt. liegt im Endladcstromwcg des Kondensators G, um die Entladcperiodc in Abhängigkeit von der Impedanz des Phototransistor Q* zu steuern. Das heißt, die Oszillatorfrequenz wird in Abhängigkeit von der Lichtmenge gesteuert, welche von der im Ausgangspegcldetektor 2 enthaltenen Leuchtdiode emittiert wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentanspruch:

Spannungsstabilisierschaltung für ein Stromversorgungsgerät mit einem Transformator (T), dessen Primärwicklung (Ni) über einen Regelschalter (Q=,) im Takt der von einer Oszillatorschaltung (OSC) gelieferten Steuerimpulse an eine Stromquelle (V. E. Ci) angeschlossen ist. und dessen Sekundärwicklung (N;) in einem Ausgangskreis zur Abgabe der stabilisierten Spannung liegt, wobei die Stabilisierungen dieser Spannung durch die Veränderung der Folgefrequenz der genannten Steuerimpulse erfolgt, sowie mit einer Meldeschaltung (4) im Eingangskreis der Primärwicklung zur Erzeugung eines Steuersignals bei Auftreten abnormen Oberstroms, durch das der Betrieb der Oszillatorschaltung (OSC) und damit die Abgabe eines Ausgangssignals unterbrochen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Meldeschaltung (4) einen Schalttransistor (Qio), der durch d-?n Spannungsabfall an einem zur Primärwicklung (Ni) des Transformators (T) in Reihe liegenden Widerstand (Rg) gesteuert wird, sowie einen einstellbaren, vom Spannungsabfall an einem im Hauptstromkreis dieses Schalttransistors (Q\o) liegenden Widerstand (Rn) abfallenden Spannung gesteuerten einstellbaren Unijunction-Transistor (Pi) enthält, der in seinen Durchlaßzustand übergeht, wenn der Schalttransistor (Q\o) leitend wird und dabei das Steuersignal zur Unterbrechung des Oszillatorbetriebs liefert