DE2933029C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Netzteil mit einem in Reihe zwischen einer Spannungsquelle und einer Versorgungsleitung für eine veränderbare Last angeordneten Schaltregler und einem dazu parallel geschalteten linearen Regler, der eine feste Bezugsspannung aufweist.

Ein solches Netzteil ist aus der US 36 00 667 bekannt. Bei dem bekannten Netzteil fließt im Normalbetrieb der Großteil des der Last zugeführten Stromes über den als Schaltregler arbeitenden Leistungstransistor und nur ein geringer Anteil über den parallel dazu geschalteten Transistor, der Bestandteil des linearen Reglers ist. Auf diese Weise ergibt sich ein hoher Wirkungsgrad bei der Speisung der Last.

Der von der Bezugsspannung aktivierte lineare Regler detektiert über einen Spannungsteiler plötzliche Änderungen des Laststroms und wirkt über den Regelkreis des Schaltreglers derart, daß über die Impulsbreite des Schaltreglers die Laständerungen ausgeregelt werden. Die beiden Regelkreise sind also miteinander derart gekoppelt, daß der Regelkreis des Schaltreglers demjenigen des linearen Reglers übergeordnet ist.

Wenn jedoch der in die Last einzuspeisende Strom auf einem sehr niedrigen Pegel liegt, wie es beispielsweise beim Empfangsbetrieb von Radar-Sonar-Sende-Empfangsgeräten vorkommt, tritt bei dem bekannten Netzteil der Nachteil auf, daß der niedrige Strom aufgrund des Schaltreglerbetriebs eine unzulässig hohe Welligkeit aufweist.

Daher liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Netzteil der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß es neben der Versorgung einer Last mit einem hohen Strom bei hohem Wirkungsgrad auch die Versorgung mit einem niedrigen Strompegel von sehr geringer Welligkeit ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Schaltregler und der lineare Regler in nicht miteinander gekoppelten Regelkreisen angeordnet sind, denen unterschiedliche Bezugsspannungen zugeordnet sind, wobei die Bezugsspannung des Schaltreglers niedriger ist als die des linearen Reglers, so daß bei einem ersten, niedrigen Pegel des die Last durchfließenden Stroms der Schaltregler ausgeschaltet ist und bei einem zweiten, hohen Strompegel eingeschaltet ist, und daß beim Überschreiten eines vorgegebenen, zwischen den beiden Strompegeln liegenden Stromwertes die Ausgangsspannung des linearen Reglers absenkbar ist.

Um die erfindungsgemäße Aufgabe zu lösen, ist also die Schaltungsanordnung so ausgelegt, daß die beiden Regler vollkommen unabhängig voneinander betrieben werden können. Deswegen ist es möglich, das sie durch zwei unterschiedliche Bezugsspannungen aktiviert werden können, so daß bei dem dem Empfangsbetrieb entsprechend niedrigen Strompegel nur der lineare Regler in Betrieb ist, wodurch ein welligkeitsfreier Strom in die Last eingespeist wird.

Beim Umschalten von Empfangs- auf Sendebetrieb bewirkt das Absinken der Spannung an der Versorgungsleitung nunmehr das Einschalten des Schaltreglers, so daß beim Sendebetrieb der aus dem Stand der Technik bereits bekannte Vorteil des hohen Wirkungsgrades bei Verwendung eines Schaltreglers voll erhalten bleibt.

Ein anderes aus dem Stand der Technik bekanntes Netzteil (US 36 97 861) zeigt einen linearen Regler mit Strombegrenzung, wobei diese Strombegrenzung in Abhängigkeit vom Spannungsabfall an einem Widerstand, der dem Emitter des Regeltransistors vorgeschaltet ist, steht. Mit den Problemen, die bei der Versorgung eines von Sende- auf Empfangsbetrieb bzw. umgekehrt umzuschaltenden Gerätes auftreten, beschäftigt sich der bekannte Gegenstand nicht.

Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Im folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild des Netzteils und

Fig. 2 zeigt eine elektrische Schaltung eines linearen Reglers, der im Blockdiagramm der Fig. 1 enthalten ist.

Wie Fig. 1 zeigt, weist das Netzteil einen Schaltregler 10 und einen linearen Regler 11 auf. Beide Regler 10, 11 beziehen Strom von derselben ungeregel­ ten Gleichstromversorgung und sind mit ihren Aus­ gängen an einer gemeinsamen Ausgangsleitung 12 ange­ schlossen. Der Schaltregler 10 ist über ein Filter 13 mit der Ausgangsleitung 12 verbunden, die über einen Speicherkondensator 16 an einer gemeinsamen Erdungs­ leitung 17 liegt. Rückkopplungszweige von der Leitung 12 zu den beiden Reglern 10, 11 sind vorgesehen, doch kann in Wirklichkeit eine solche Rückkopplung von einem Punkt innerhalb des nicht gezeigten Gerätes ge­ führt werden, an das das Netzteil Strom liefert.

Wie Fig. 2 zeigt, weist der lineare Regler 11 einen Ausgangstransistor 20 auf, der mit seinem Emitter über einen Widerstand 22 an der Anode einer Diode 24 angeschlossen ist, deren Kathode mit der Leitung 12 verbunden ist. Der Kollektor des Ausgangstransistors 20 ist über einen Widerstand 25 an die positive Klemme der nicht geregelten Gleichstromquelle ange­ schlossen. Eine Schutzdiode 27 liegt zwischen der Basis und dem Emitter des Transistors 20.

Ein Steuertransistor 28 ist mit seinem Emitter an der 0-Volt-Leitung 29 einer Gleichstromquelle mit einer ±15 Volt Doppelleitung und mit seinem Kollektor an der Basis des Ausgangstransistors 20 und über einen Widerstand 30 an der positiven Leitung 31 der Doppel­ leitung ±15 Volt angeschlossen. Die 0-Volt-Leitung 29 ist mit der Ausgangsleitung 12 verbunden. Eine weitere Schutzdiode 33 liegt zwischen der Basis und dem Emitter des Steuertransistors 28, dessen Basis über einen Widerstand 34 mit der Ausgangsklemme eines integrier­ ten Operationsverstärkers 35 verbunden ist. Eine innere Rückkopplung über den Verstärker 35 wird durch einen Widerstand 36 gebildet, der den Kollektor des Tran­ sistors 28 mit einem nicht invertierten Eingang des Verstärkers 35 verbindet.

Der nicht invertierte Eingang des Verstärkers 35 ist über einen Widerstand 39 mit der Anode einer eine Re­ ferenzspannung liefernden Zenerdiode 40 verbunden, deren Kathode mit der Leitung 29 verbunden ist. Die Anode der Zenerdiode 40 ist über einen Widerstand 41 zur Erzeugung einer Vorspannung mit der negativen Leitung 32 verbunden. Der invertierte Eingang des Verstärkers 35 ist über einen Widerstand 42 mit der Leitung 29 und über einen Widerstand 43 und ein Kabel 44 mit einem entfernt liegenden, spannungsempfindli­ chen Punkt verbunden.

Eine Zenerdiode 45 ist mit ihrer Anode an der Anode einer Diode 24 und mit ihrer Kathode an der Basis des Transistors 20 angeschlossen.

Das beschriebene Netzteil arbeitet auf folgende Weise:
Die Spannung an dem entfernt liegenden, spannungsemp­ findlichen Punkt hängt von der Spannung der Leitung 12 in bezug auf die Leitung 17 ab, so daß bei steigen­ der Spannung der Leitung 12 (wenn der Transistor 20 eingeschaltet ist) die Spannung am spannungsempfind­ lichen Punkt negativer wird. Wenn die Spannung am invertierenden Eingang unter die Bezugsspannung fällt, die von der Zenerdiode 40 bestimmt wird, beginnt die Spannung am Ausgang des Verstärkers 35, zu steigen, so daß der Transistor 28 leitfähiger wird und somit die Leitfähigkeit des Transistors 20 vermindert. Auf diese Art und Weise wird die Spannung der Leitung 12 gleich­ bleibend gehalten. Der Widerstand 36 in Verbindung mit dem Widerstand 39 bestimmt den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 35 und des Transistors 28. Die Zenerdiode 45 und der Widerstand 22 bestimmen den maximalen Strom, der über den Transistor 20 an die Leitung 12 geliefert werden kann. Infolgedessen ist die Charakteristik der Leistungsregelung derart, daß die Ausgangsspannung fällt, wenn der Strombedarf über einen vorgegebenen Wert steigt. Ein Belastungswiderstand 36 über dem Kon­ densator 16 bildet eine Senke für Reststrom des Tran­ sistors 20.

Das beschriebene Netzteil ist für den Gebrauch in Radar-Geräten oder Sonar-Sende-Empfangsgeräten bestimmt. Der gelieferte Strom während des Empfangs ist derart, daß die Ausgangswelligkeit und Störfre­ quenzen minimal sind und eine gute Regelung erreicht wird. Die Bezugsspannung, die im Schaltregler 10 gebraucht wird, ist um mehr als die Amplitude der Welligkeit bei diesem Strom kleiner als die Spannung des linearen Verstärkers 11, so daß der Schaltreg­ ler nicht in Betrieb gesetzt wird. Wenn das Sende- Empfangsgerät auf Sendung eingeschaltet ist, bewirkt der vom linearen Regler 11 gelieferte Strom aller­ dings, daß die Spannung auf der Leitung 12 fällt, so daß der Schaltregler 10 in Betrieb gesetzt wird. Die verhältnismäßig große Welligkeit, die vom Schalt- Regler 10 erzeugt wird und die Störspannungen, die auf der Leitung 12 entstehen, können während der Sende- Phase toleriert werden, nicht aber während der Emp­ fangsphase.

Claims (3)

1. Netzteil mit einem in Reihe zwischen einer Spannungsquelle und einer Versorgungsleitung (12) für eine veränderbare Last angeordneten Schaltregler (10) und einem dazu parallel geschalteten linearen Regler (11), der eine feste Bezugsspannung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltregler (10) und der lineare Regler (11) in nicht miteinander gekoppelten Regelkreisen angeordnet sind, denen unterschiedliche Bezugsspannungen zugeordnet sind, wobei die Bezugsspannung des Schaltreglers (10) niedriger ist als die des linearen Reglers (11), so daß bei einem ersten, niedrigen Pegel des die Last durchfließenden Stroms der Schaltregler (10) ausgeschaltet und bei einem zweiten, hohen Strompegel eingeschaltet ist, und daß beim Überschreiten eines vorgegebenen, zwischen den beiden Strompegeln liegenden Stromwertes die Ausgangsspannung des linearen Reglers (11) absenkbar ist.

2. Netzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Regler (11) Mittel zur Strombegrenzung aufweist, die die Spannung vermindern, wenn der Strom über einen vorgegebenen Wert steigt.

3. Netzteil nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der lineare Regler (11) einen Ausgangstransistor (20) aufweist, dessen Kollektor mit dem Eingang der Spannungsquelle und dessen Emitter mit der gemeinsam geregelten Versorgungsleitung (12) verbunden sind, daß auf die Spannung der Versorgungsleitung (12) ansprechende Steuerelemente, die aus einem den Emitter des Ausgangstransistors (20) mit der Versorgungsleitung (12) verbindenden Widerstand (22) und aus einer die Basis des Ausgangstransistors (20) mit der Versorgungsleitung (12) verbindenden Zenerdiode (45) bestehen, den an die Basis des Transistors (20) gelieferten Strom derart steuern, daß dieser durch die Zenerdiode (27) von dem Ausgangstransistor (20) abgezweigt wird, wenn der Strom durch den Widerstand (22) einen vorgegebenen Wert übersteigt.