DE2937298C2

DE2937298C2 - Schaltungsanordnung für eine eigensichere Gleichstrom-Versorgung

Info

Publication number: DE2937298C2
Application number: DE19792937298
Authority: DE
Inventors: Rainer Horstkotte; Manfred 6453 Seligenstadt Knuth
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-09-12
Filing date: 1979-09-12
Publication date: 1985-01-17
Also published as: DE2937298A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung für eine eigensichcrc Gleichstrom-Versorgung mit möglichst geringer Welligkcit, bei der eine Eingangswechselspannung über einen Transformator eine Gleichrichterschaltung mit nachgeschaltetem Glättungsglied zugeführt wird.

Es sind Konsiantspannungssehaltungen und Überstromschut/.schiiltungcn für Glcichstrom-Vcrsorgungsgeräte bekannt. Wir verweisen dazu beispielsweise auf die DE-AS 20 45 369. Es is! ferner auch eine eigensichere Stromversorgungseinrichtung durch die DE-AS so 36 313 bekanntgeworden, bei der mindestens zwei Spannungsregler mit unterschiedlicher Betriebsspannung hintereinander geschaltet sind.

Eigensichere Stromversorgungen werden in explosionsgefährdeten Betriebsstätten benötigt. Hierzu gehören insbesondere Untertage-Betriebsstättcn im Bergbau. »Eigensichcr« bedeutet, daß in einem elektrischen Stromkreis die Energie so bemessen sein muß, daß explosionsfähige Gemische nicht gezündet werden können. Der Strom muß daher bei Kurzschluß oder Überla· t>o stung auf einen bestimmten Wert begrenzt werden (beispielsweise 1 A). Insbesondere dürfen die bei Netzgeräten üblichen Glättungskondensatoren im Falle des Kurzschlusses oder Überlastung keinen unzulässig hohen Strom abgeben. μ

Neben dieser Bedingung soll die Stromversorgung eine möglichst konstante Ausgangsspannung liefern. Dient die Stromversorgung für einen Empfänger für Tonfrequenz, (z. B. 100 ... 150 KHz u. 200 ... 350 KHz) etwa zur Tclefonic im Bergbau, so darf auch nur eine sehr geringe Welligkeit vorhanden sein (etwa <0.25 mV).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung für eine eigensichere Gleichstrom-Versorgung anzugeben, die die genannten Bedingungen erfüllt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zur Strombegrenzung im Ausgangskreis eine Induktivität mit parallel geschalteten Begrenzungs-Dioden in Reihe mit zwei Lcistungs-FETs angeordnet ist. wobei die Leisiungs-FHTs durch Komparaloren bei Überschreiten eines zulässigen Stroniwertes gesperrt werden, daß in Reihe zu diesen Leistungs-FETs ein weiterer Leistungs-FET zur Spannungsregelung angeordnet ist, der in Abhängigkeit der Feststellung der Differenz der Ausgangsspannung von einer Sollspannung, die mittels eines Komparator erfolgt, gesteuert wird, und daß eine Überwachungsschaltung vorgesehen ist, die bei Ausfall der Spannungsregelung die Spannung abschaltet.

Mit der Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wird eine Gleichstrom-Versorgung erreicht, die eigensichcr ist und eine konstante Ausgangsspannung mit sehr geringer Wclligkei-. — insbesondere im Frequenzbereich 100... 150 KH/. u. 200...350 KHz - erreicht.

Die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung wird im nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel an Hand der Zeichnung näher erläutert.

In der Figur sind mil J und 2 die Eingangsklcmmcn für eine Wechselspannung bezeichnet. Diese wird der Primärwicklung eines Transformators 3 zugeführt. Die Sekundärwicklung des Transformators 3 fuhrt auf einen Brückcngleichrichter 4. Der eine Ausgang (Leitung 5) des Brückenglcichrichters 4 führt über die nachstehend beschriebenen Schallmittel zur Ausgangsklcmme 6, der andere Ausgang über eine Leitung 7 direkt zur Ausgangsklemme 8. Zwischen den Klemmen 6 und 8 wird die gleichgerichtete Vcrsorgungs:;pannung abgenommen. Parallel zum Gleichrichtcrausgang liegt ein Glättungsglicd in Gestalt des Kondensators 10. Anschließend folgt ein Schaltregler 10a, der mit 180 kHz arbeitet.

In die Leitung 5 sind nacheinander eine der Strombegrenzung dienende Drosselspule 11 mit parallel geschalteten Begrenzungs-Dioden 12a, 12b, zwei in Reihe geschaltete Leislungs-FETs 13, 14 zur Strombegrenzung, ein Meßwiderstand 15 und ein Leistungs-FET 16 /ur Spannungsregelung geschallet.

Die Drosselspule 11 (630 μΗ; 1,5A) begrenzt im Kurzschlußfall das Ansteigen des Ausgangstroms (auf ca. 32 ΐπΑ/μ5). Zur Strombegrenzung wird die am Meßwiderstand 15 abfallende Spannung den Komparatoren 17, 18 zugeführt. Die Komparatoren 17, 18 vergleichen diese Spannung mit einer an die Klemme 19 angelegten Referenzspannung. Die Ausgänge der Komparatoren 17, 18 steuern die Leistungs-FETs 13 und 14 sowie zwei weitere Leistungs-FETs 20, 21, die parallel zu den Leistungs-FETs 13,14 liegen. Die Serienschaltung der Leistungs-FETs 13 und 14 geschieht aus Eigensicherheitsgründen; die Parallelschaltung, um eine gewünschte höhere Stromstärke zu erreichen.

Der Strombegrenzung schließt sich eine .Spannungsregelung mil Hilfe des Leisliings-l-'fiX 16 an; diesem FET 16 ist auch ein Leistungs-FET 20a zur Leistungserhöhung parallel geschaltet. Als Rcfcren/spannimgsclemonl dient die Zcnerdiodc 2l.i, die in Reihe mit einem Widerstund 22 zwischen den Aiisgungslcitungcn liegt.

Parallel zur Zencrdiodc 21a ist ein Kondensator 23 mil hoher Kapazität zur Vermeidung des Kausehens geschallel. Die Referenzspannung und die Ausgangsspannung werden einem Komparator 24 zugeführt und dort der Soll-Istwcrivcrgleich durchgeführt; die Regelabweichiing steuert — über eine nicht dargestellte Iransistorverstärkung - den Leistungs-FET 16, 20c.

-Schließlich ist noch eine Ausgangsspannungsüberwachung 25 vorgcsei.cn: ein in ihr enthaltener Thyristor schließt den Ausgang bei der Feststellung einer be- ι ο stimmten Überspannung kurz.; durch die damit verbundene Unterspannung wird über eine Transisiorsleuerung der Ausgang abgeschaltet.

In jeder Ausgangsleitung liegt noch eine Drossel 26, 27 (mit elwa 65 μΗ), um den Ausgang für höhere Frc- is qucny.cn hochohmig zu machen. Uni die bei plötzlicher Umtastung auftretenden Spunnungsüpitzcn abzufangen, sind noch gegeneinander geschaltete Zenerdiodcn 28, 29 parallel zum Ausgang vorgesehen. !Diese Barriere ist doppelt vorhandcn(Zenerdioden30,3l)-

liier/u I Blatt Zeichnungen

JO

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für eine eigensichcrc Gleichstrom-Versorgung mit möglichst. geringer Welligkeit, bei der eine Eingangswcchselspannung über einen Transformator einer Gleichrichterschaltung mit nachgeschaltctem Glättungsglied zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Strombegrenzung im Ausgangskreis eine Induktivität (11) mit parallel geschalteten Begrenzungs-Dioden (12a. \2b)\n Reihe mit zwei Leislungs-FETs (13,14, 20, 21) angeordnet ist, wobei die Leistungs-FETs (13,14,20,21) durch Komparatoren (17,18) bei Überschreiten eines zulässigen Stromwertes gesperrt werden, daß in Reihe zu diesen Leistungs-FETs (13,14,20,21) ein weiterer Leistungs-FET (16, 20a) zur Spannungsregelung angeordnet ist, der in Abhängigkeit der Feststellung der Differenz der Ausgangsspannung von einer Sollspannung, die mittels eines Kornparators (24) erfolgt, gesteuert wird, und daß eine Überwachungsschaltung (25) vorgesehen ist, die bei Ausfall der Spannungsregelung die Spannung abschaltet.

2. Schaltungsanordnung nach Palentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dab ein Schaltregler (1Oa^, der etwa mit 180 KHz arbeitet, nach dem Glätlungsglied (10) in die Ausgangsleitungen (5,7) der Glcichrichterschaltung (4) eingefügt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch t, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu einer der Erzeugung der Referenzspannung für die Spannungsregelung diencncien Zenerdiode(21ajein Kondensator (23) hoher Kapazitä: _oeschaltet ist und beide in Reihe mit einem Widersland (22) zwischen die i^r> Ausgangsleitungen geschaltet sind.