DE2949070A1 - CLOCKED POWER SUPPLY WITH SEVERAL OUTPUTS - Google Patents

CLOCKED POWER SUPPLY WITH SEVERAL OUTPUTS

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DE2949070A1
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voltage
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diode
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DE19792949070
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German (de)
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Willy Henry Lemmens
Norbert Jeanne Louis Philips
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Koninklijke Philips NV
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Philips Gloeilampenfabrieken NV
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
    • H02M3/00Conversion of dc power input into dc power output
    • H02M3/22Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
    • H02M3/24Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
    • H02M3/28Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
    • H02M3/325Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
    • H02M3/335Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
    • H02M3/33561Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having more than one ouput with independent control

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

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N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken PHN 9302N.V. Philips'Gloeilampenfabrieken PHN 9302

Getaktetes Netzgerät mit mehreren AusgängenClocked power supply unit with several outputs

Die Erfindung bezieht sich auf ein getaktetes Netzgerät vom Durchflußwandlertyp mit einem Primärkreis mit zwei Eingangsklemmen, die an eine Gleichspannungsspeisequelle angeschlossen werden können, und Sekundärkreisen mit Ausgangsklemmen zum Anschließen einer Belastung, wobei der Primärkreis zwischen den Eingangsklemmen mindestens ein steuerbares Schaltungselement, das periodisch von einer Steuerschaltung gesteuert wird, in Reihe mit einer Primärwicklung eines Transformators enthält, während jeder Sekundarkreis eine Sekundärwicklung des Transformators, eine Gleichrichterdiode, eine Freilaufdiode und eine Drosselspule enthält, wobei mindestens ein Sekundärkreis mit Einstell- und Stabilisierungsmitteln für eine Größe an den Ausgangsklemmen versehen ist.The invention relates to a pulsed power supply of the flow converter type having a primary circuit with two Input terminals that can be connected to a DC voltage supply source and secondary circuits with output terminals for connecting a load, the primary circuit between the input terminals at least one controllable circuit element, which is periodically controlled by a control circuit, in series with a primary winding of a transformer, while each secondary circuit contains a secondary winding of the transformer, a rectifier diode, a freewheeling diode and a choke coil contains, wherein at least one secondary circuit with setting and stabilizing means for a size on the Output terminals is provided.

Ein derartiges Netzgerät ist aus der DE-OS 26 08 167 bekannt. Darin wird ein Durchflußwandler mit zwei galvanisch getrennten Ausgängen beschrieben, von denen ein Ausgang mittels eines gesteuerten getakteten Reihentranyistors im Ausgangskreis eine unabhängig von den weiteren Parametern des Wandlers einstellbare und stabilisierte Ausgangsspannung liefert. Dazu ist eine besondere elektronische Steuerschaltung für den getakteten Reihentransistor vorgesehen. Für die Einstellung und Stabilisierung der Ausgangsspannung wird ein Teil der Schaltperiode nicht zum Aufbauen und Aufrechterhalten dieser Spannung ausgenutzt, wodurch pro Ausgangskreis eine Impulsbreitenregelung stattfindet.Such a power supply unit is known from DE-OS 26 08 167. There is a flow converter with two galvanic separate outputs described, of which one output by means of a controlled clocked series transistor in the Output circuit an adjustable and stabilized output voltage independently of the other parameters of the converter supplies. For this purpose, a special electronic control circuit is provided for the clocked series transistor. Part of the switching period does not need to build up for setting and stabilizing the output voltage and maintaining this voltage is used, whereby a pulse width control takes place per output circuit.

Auch in der DE-OS 26 34 193 ist ein Netzgerät beschrieben, das dem eingangs genannten Typ entspricht. Die Impulsbreitenregelung pro Sekundärausgangskreis wird hier vonA power supply unit is also described in DE-OS 26 34 193, which corresponds to the type mentioned at the beginning. The pulse width regulation per secondary output circuit is here from

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einer elektronischen Schaltung bewirkt, die einen Thyristor steuert, der in dem Sekundärkreis zugleich als Gleichrichter dient.an electronic circuit that controls a thyristor, which also acts as a rectifier in the secondary circuit serves.

Fig. 1 dieser Patentschrift gibt auch an, daß nicht alle Sekundärausgangskreise mit den Einstell- und Stabilisierungsmitteln versehen zu sein brauchen und daß der Primärkreis zwei in Reihe mit der Primärwicklung angeordnete Schaltungselemente, die von einer Freilaufdiode überbrückt sind, enthalten kann. Beide Schaltungselemente werden gleichzeitig von einem Impulsgenerator periodisch in den leitenden Zustand gebracht.Fig. 1 of this patent also indicates that not all secondary output circuits need to be provided with the setting and stabilizing means and that the primary circuit can hold two circuit elements arranged in series with the primary winding and bridged by a freewheeling diode. Both circuit elements are periodically brought into the conductive state by a pulse generator.

Beide bekannten Netzgeräte sollen mit Steuereinheiten pro is geregelter Sekundärausgangskreis versehen sein. Diese Steuereinheiten weisen einen ziemlich verwickelten Aufbau auf und enthalten viele elektronische Einzelteile und meistens Steuertransformatoren, um die Schalttransistoren oder die Schaltthyristoren auf richtige Weise steuern zu können.Both known power supply units should be provided with control units for each regulated secondary output circuit. These control units are rather intricate in structure and contain many electronic components and mostly control transformers in order to be able to properly control the switching transistors or the switching thyristors.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine starke Vereinfachung der Schaltmittel mit zugehöriger Steuereinheit anzugeben, und ist dazu dadurch gekennzeichnet, daß die Einstell- und Stabilisierungsmittel eine sättigbare Drosselspule enthalten, die mit einer Leistungswicklung in Reihe mit der Sekundärwicklung und der Gleichrichterdiode angeordnet ist und weiter mindestens eine Steuerwicklung zur Einstellung einer Vormagnetisierung im Kern der Drosselspule enthält, und daß weiter die Mittel eine Steuereinheit enthalten, die an die Steuerwicklung angeschlossen und mit einem Eingang für die einzustellende und zu stabilisierende Größe versehen ist.The invention has the object of providing a great simplification of the switching means with the associated control unit , and is characterized in that the setting and stabilizing means contain a saturable choke coil, which is arranged with a power winding in series with the secondary winding and the rectifier diode and further at least contains a control winding for setting a bias in the core of the choke coil, and that the means further contain a control unit which is connected to the control winding and is provided with an input for the variable to be set and stabilized.

Die Impulsbreitenregelung pro Sekundärausgangskreis wird hier dadurch erhalten, daß die Vorderflanke jedes Rechteckspannungsimpulses an der Sekundärwicklung des Trans-The pulse width regulation per secondary output circuit is obtained here by the fact that the leading edge of each square-wave voltage pulse is applied to the secondary winding of the transformer

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fonnators zeitlich verzögert wird infolge des Spannungs-Zeit- Integrals, das dem Unterschied zwischen dem Sättigungsfluß und dem Vormagnetisierungsfluß im Kern der sättigbaren Drosselspule proportional ist. Durch Regelung der Vormagnetisierung ist auf diese Weise bei einer bestimmten sekundären Transformatorspannung eine einstellbare Zeitverzögerung erzielbar. Die Vormagnetisierung läßt sich mit einer einfachen Steuereinheit einstellen, wobei ein zu regelnder Parameter, wie die Ausgangsspannung oder der Ausgangsstrom, in eine Meßgröße umgewandelt wird, die mit einer Bezugsgröße verglichen werden kann, wonach das erhaltene Differenzsignal die Vormagnetisierung mittels eines Stromes durch die Steuerwicklung oder durch das Aufprägen einer Spannung einstellt, die für Entmagnetisierung bis zu einem gewünschten Induktionswert sorgt.fonnator is delayed due to the voltage-time Integral representing the difference between the saturation flux and the bias flux in the core of the saturable Choke coil is proportional. By regulating the bias is in this way at a certain secondary Transformer voltage an adjustable time delay can be achieved. The premagnetization can be with a a simple control unit, whereby a parameter to be regulated, such as the output voltage or the output current, is converted into a measured variable which can be compared with a reference variable, after which the difference signal obtained the premagnetization by means of a current through the control winding or by impressing a voltage which ensures demagnetization up to a desired induction value.

Die Vorteile, die mit der Regelschaltung nach der Erfindung erhalten werden, sind:The advantages obtained with the control circuit according to the invention are:

- Niedriger Selbstkostepreis der verwendeten Einzelteile;- Low cost price of the used items;

teuere Schalttransistoren oder -thyristoren und eine verwickelte Steuerschaltung werden vermieden.expensive switching transistors or thyristors and a complicated one Control circuit are avoided.

- Geringe Verlustleistung; die Leistungswicklung der Drosselspule weist einen sehr kleinen Widerstand auf, während die Verluste in der Steuerwicklung, dem Magnetkreis und der Steuereinheit sehr klein sind, im Gegensatz zu den Verlusten in den Schalttransistoren oder -thyristoren und in der Steuerschaltung der bekannten Netzgeräte.- Low power dissipation; the power winding of the choke coil has a very small resistance, while the losses in the control winding, the magnetic circuit and the Control unit are very small, in contrast to the losses in the switching transistors or thyristors and in the control circuit of the known power supply units.

- Eine einfache lineare Steuerschaltung kann angewendet werden.- A simple linear control circuit can be applied.

Eine Verbesserung des Wirkungsgrades kann noch erhalten werden, wenn nach der Erfindung der Kern der sättigbaren Drosselspule aus magnetischem Material mit geringem remanentem Magnetismus besteht.An improvement in efficiency can still be obtained if, according to the invention, the core of the saturable Choke coil is made of magnetic material with low remanent magnetism.

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Ein zusätzlicher Steuerstrom, gegebenenfalls über eine besondere Steuerwicklung, um den Kern der Drosselspule derart vorzumagnetisieren, daß ein steiles Gebiet der B-H-Kurve bestrichen wird, ist dabei nicht erforderlich. Diese Ver-Schiebung der B-H-Kurve ist z.B. notwendig bei magnetischem Material mit einer rechteckigen Schleife, bei dem der remanente Magnetismus nahezu dem Sättigungswert des Flusses entspricht.An additional control current, possibly via a special one Control winding to pre-magnetize the core of the choke coil in such a way that a steep area of the B-H curve is coated is not necessary. This shift of the B-H curve is necessary e.g. with magnetic Material with a rectangular loop in which the remanent magnetism is close to the saturation value of the flux is equivalent to.

Eine Ausführungsform eines Netzgerätes nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit eine Diode und eine Steuerspannungsquelle enthält, die in Reihe mit der Steuerwicklung angeordnet sind, derart, daß während der ersten Zeitdauer die Diode durch die Steuerspannung der Quelle gesperrt und während eines Teils der zweiten Dauer infolge der Induktionsspannung über der Steuerwicklung leitend ist, so daß die Vormagnetisierung durch das Spannungs-Zeit-Integral der Steuerspannung über den Teil der zweiten Dauer bestimmt wird, wobei die Steuerschaltung während einer ersten Zeitdauer das steuerbare Schaltungselement leitend macht und dieses Element während einer zweiten Zeitdauer sperrt.An embodiment of a power supply unit according to the invention is characterized in that the control unit contains a diode and a control voltage source, which are arranged in series with the control winding, such that during the first period of time the diode is blocked by the control voltage of the source and during part of the second duration is conductive due to the induction voltage across the control winding, so that the bias is determined by the voltage-time integral of the control voltage over the part of the second duration, the control circuit makes the controllable circuit element conductive during a first period and this element during a the second period of time.

Dabei ist es vorteilhaft, daß die in der Drosselspule gespeicherte magnetische Energie optimal ausgenutzt wird. Das Spannungs-Zeit-Integral in der ersten Zeitperiode ist gleich dem Spannungs-Zeit-Integral in der zweiten Zeitperiode. In den Steuerwicklungen braucht kein kontinuierlicher Voreinstellstrom zu fließen und die Steuerspannungsquelle kann einfach, z.B. nach einer anderen Ausführungsform der Erfindung, erhalten werden, die dadurch gekennzeichnet 1st, daß die Steuerspannungsquelle der Ausgang eines Operationsverstärkers ist, wobei dieser Verstärker das Differenzsignal zwischen einem Bezugssignal und einem der genannten Größe proportionalen Signal verstärkt.It is advantageous that the magnetic energy stored in the choke coil is optimally used. The voltage-time integral in the first time period is equal to the voltage-time integral in the second time period. There is no need for a continuous preset current to flow in the control windings and the control voltage source can easily be obtained, for example according to another embodiment of the invention, which is characterized by Is that the control voltage source is the output of an operational amplifier, this amplifier amplifies the difference signal between a reference signal and a signal proportional to said variable.

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In einer anderen Ausführungsförm der Erfindung ist die Diode die Basis-Emitter-Diode eines Transistors. Dabei ist es vorteilhaft, daß der Entraagnetisierungsstrom zum größten Teil die Steuerspannungsquelle umgeht, was vor allem von Bedeutung ist, wenn der Ausgang eines Operationsverstärkers von außen keinen öder nur wenig Strom aufnehmen kann. Normalerweise liefert ein derartiger Ausgang nämlich Strom. Diese AusfUhrungsform ist dadurch gekennzeichnet, daß die Diode die Basis-Emitter-Diode eines Transistors ist, dessen Kollektor mit einem Ende und dessen Emitter mit dem anderen Ende der Steuerwicklung verbunden ist.In another embodiment of the invention is the diode the base-emitter diode of a transistor. It is advantageous that the demagnetization current is greatest Part bypasses the control voltage source, which is especially important when the output of an operational amplifier from the outside cannot draw any or only a little electricity. Usually such an output supplies current. This embodiment is characterized in that the Diode is the base-emitter diode of a transistor with its collector on one end and its emitter on the other End of the control winding is connected.

Die Erfindung kann auch sehr vorteilhaft bei einem getakteten Netzgerät angewandt werden, bei dem die Steuerschaltung für die Schaltungselemente in dem Primärkreis einen in der Impulsbreite gesteuerten Oszillator und eine Vergleichsschaltung enthält, die mit einem Eingang an die Ausgangsklemmen eines der Sekundärkreise angeschlossen ist, so daß die Spannung an diesen Klemmen durch Anwendung der Impulsbreitensteuerung konstant ist.The invention can also be used very advantageously in a clocked power supply in which the control circuit for the circuit elements in the primary circuit one in the Includes pulse width controlled oscillator and a comparison circuit that has an input to the output terminals one of the secondary circuits is connected so that the voltage is applied to these terminals by applying the pulse width control is constant.

Es ist also bereits eine Stabilisierung der unterschiedlichen Ausgangsspannungen vorhanden. Eine gegenseitige Beeinflussung durch Belastungsänderungen kann vermieden werden und eine Feineinstellung ,jeder Ausgangsspannung ist dadurch möglich, daß der Eingang der Steuereinheit, die zu einem anderen Sekundärkreis gehört, an die zugehörigen Ausgangsklemmen angeschlossen ist. Dadurch wird die Ausgangsspannung, unabhängig von Belastungsänderungen, in einem großen Bereich konstant gehalten und die Feineinstellung dieser Ausgangsspannung bewirkt.So there is already a stabilization of the different output voltages. A mutual influence through load changes can be avoided and a fine adjustment, each output voltage is thereby possible that the input of the control unit, which belongs to a different secondary circuit, to the associated output terminals connected. This increases the output voltage, independent of load changes, kept constant over a wide range and fine adjustment of this output voltage causes.

Für die sättigbare Drosselspule können hier kleine Abmessungen gewählt werden, während eine einfache Verstärkerschaltung zur Regelung der Ausgangsspannung Anwendung finden kann. Die Regelschaltung verbraucht praktisch keine Energie,For the saturable choke coil, small dimensions can be chosen here, while a simple amplifier circuit can be used to regulate the output voltage. The control circuit consumes practically no energy,

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& PHN 9302 & PHN 9302

und zwar weniger als z.B. 3 % der Nennausgangsiejstung; der Einstellbereich jeder Ausgangsspannung ist z.B. + und - 5 %t während die Stabilierung z.B. viel besser als 1 % ist. Es sei bemerkt, daß die Anwendung einer sättigbaren Drosselspule für Regelzwecke allgemein bekannt ist. In der US-PS 3,087,107 ist eine Gleichspannungsspeisequelle beschrieben, die aus einem Wechselspannungsnetz über einen Transformator gespeist wird. Zwischen der Sekundärwicklung und der Gleichrichterdiode ist eine sättigbare Drosselspule angeordnet, die mit Hilfe von zwei Steuerwicklungen eine Vormagnetisierung empfängt, die einerseits durch den Belastungsstrom und andererseits durch einen Strom bestimmt wird, der von einer Verstärkerschaltung herrührt, die die Ausgangsspannung mit einer Bezugsgröße vergleicht. Die vorhandene Gleichrichterschaltung ist eine Halbweggleichrichterschaltung. Die Vollwegausführung ist in der US-PS 3,105,184 beschrieben. Beide bekannten Speiseschaltungen arbeiten mit einer sinusförmigen Eingangsspannung und Spitzengleichrichtung, wodurch die Regelung erst nach dem Passieren des Spitzenwertes der Sinusspannung wirksam wird. Da auch angedeutet ist, daß die Sinusspannung von einem Speisenetz mit einer Frequenz von 50 oder 60 Hz herrührt, geht daraus und aus obenstehendem hervor, daß eine lange Aussetzungszeit erforderlich ist und somit eine umfangreiche Drossel- spule verwendet werden muß. Auch werden die Verluste in der Schaltung verhältnismäßig groß sein, was u.a. auf die Anwendung eines magnetischen Materials mit einer rechteckigen Schleife, das einen zusätzlichen Einstellstrom erfordert, zurückzuführen ist.namely less than, for example, 3 % of the nominal output performance; the setting range of each output voltage is, for example, + and - 5 % t while the stabilization is, for example, much better than 1 % . It should be noted that the use of a saturable inductor for control purposes is well known. US Pat. No. 3,087,107 describes a DC voltage supply source which is fed from an AC voltage network via a transformer. A saturable choke coil is arranged between the secondary winding and the rectifier diode, which with the help of two control windings receives a premagnetization that is determined on the one hand by the load current and on the other hand by a current that comes from an amplifier circuit that compares the output voltage with a reference value. The existing rectifier circuit is a half-wave rectifier circuit. The full travel design is described in U.S. Patent 3,105,184. Both known supply circuits work with a sinusoidal input voltage and peak rectification, so that the regulation only becomes effective after the peak value of the sinusoidal voltage has been passed. Since it is also indicated that the sinusoidal voltage comes from a supply network with a frequency of 50 or 60 Hz, it follows from this and from the above that a long exposure time is required and thus a large choke coil must be used. The losses in the circuit will also be relatively large, which is due, inter alia, to the use of a magnetic material with a rectangular loop, which requires an additional setting current.

Die Erfindung bezieht sich auf Durchflußwandler mit mehreren Ausgängen, deren Schaltfrequenz bekanntlich hoch ist, wobei von den Sekundärwicklungen eine Rechteckspannung abgegeben wird. Die Regelung kann hier pro Ausgangskreis von derThe invention relates to forward converters with multiple outputs, the switching frequency of which is known to be high, wherein a square wave voltage is emitted by the secondary windings. The regulation can here for each output circuit from the

Vorderflanke her wirksam sein.Be effective from the leading edge.

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Auch die US-PS 3,445,775 beschreibt die Anwendung sättigbarer Drosselspulen für eine Impulsbreitenregelung für eine Steuerschaltung für einen Gegentaktwandler. Die Rechteckspannung eines Oszillators wird in der Impulsbreite von einem magnetischen Verstärker mit Kernmaterial mit Rechteckschleife gesteuert, der eine Einstellsteuerwicklung zum Erteilen einer festen Vormagnetisierung und eine Diodensteuerspannungsquellenschaltung zum Erhalten eines Spannungs-Zeit-Integrals enthält. Die vorliegende Erfindung benutzt jedoch eine Drosselspule pro dazu in Betracht kommender Sekundärausgang eines Durchflußwandlers mit mehreren Sekundärausgängen, und zwar für die Leistungsregelung dieses Ausgangs und nicht zum Erhalten eines in der Impulsbreite gesteuerten Oszillators.US Pat. No. 3,445,775 also describes the use of saturable inductors for pulse width control for a control circuit for a push-pull converter. The square wave voltage an oscillator is in the pulse width of a magnetic amplifier using core material Controlled rectangular loop, which has an adjustment control winding for giving a fixed bias and a Includes diode control voltage source circuit for obtaining a voltage-time integral. The present invention however, uses one choke coil for each secondary output of a forward converter which is to be considered several secondary outputs, namely for the power control of this output and not for receiving an in the pulse width of the controlled oscillator.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigenSome embodiments of the invention are shown in the drawing and are described in more detail below. It demonstrate

Fig. 1 ein allgemeines Blockschaltbild mit Maßnahmen nach der Erfindung,1 shows a general block diagram with measures according to the invention,

Fig. 2 eine B-H-Kurve mit geringem remanentem Magnetismus, Fig. 3 eine B-H-Kurve mit Rechteckschleife, Fig. 4A und 4B eine Reihe von Zeitdiagrammen für den Verlauf von Strömen, Spannungen und Fluß, Fig. 5A und 5B ein Detail eines Strom-Zeit-Diagramms, Fig. 6 eine Vergleichsschaltung für die Ausgangsspannung, Fig. 7 eine Vergleichsschaltung für den Ausgangsstrom, Fig. 8, 9 und 10 Abwandlungen der Steuerung für die Steuerwicklung, und2 shows a B-H curve with low remanent magnetism, 3 shows a B-H curve with a rectangular loop; FIGS. 4A and 4B show a series of time diagrams for the course of currents, voltages and flux, FIGS. 5A and 5B show a detail of a current-time diagram, 6 shows a comparison circuit for the output voltage, 7 shows a comparison circuit for the output current, 8, 9 and 10 modifications of the control for the control winding, and

Fig. 11 ein Schaltbild eines geregelten Sekundärkreises nach der Erfindung.11 is a circuit diagram of a regulated secondary circuit according to the invention.

Fig. 1 zeigt ein Schaltbild eines Durchflußwandlers, der vier galvanisch getrennte Ausgänge besitzt. Dazu ist ein Transformator 1 mit den Sekundärwicklungen 2,3,4 und 5 versehen. Diese Wicklungen können sich selbstverständlichFig. 1 shows a circuit diagram of a forward converter, the has four galvanically isolated outputs. A transformer 1 with secondary windings 2, 3, 4 and 5 is used for this purpose Mistake. These windings can of course

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auch überlappen oder sogar mit der Primärwicklung 6 kombiniert sein. Eine Entmagnetisierungswicklung 7 gibt die in dem Transformator gespeicherte magnetische Energie über die Diode 8 an die Gleichspannungsspeisequelle zurück, die an die Klemmen 9 und 10 angeschlossen wird. Eine Steuerschaltung 11 liefert Steuerimpulse an ein steuerbares Schaltungselement 12, das z.B. ein Transistor sein kann und das die Wicklung 6 während einer ersten Zeitdauer an die Gleichspannungsquelle anschließt, und während einer zweiten Zeitdauer hiervon trennt.also overlap or even be combined with the primary winding 6. A degaussing winding 7 is the in the transformer stored magnetic energy via the diode 8 back to the DC voltage supply source, the is connected to terminals 9 and 10. A control circuit 11 supplies control pulses to a controllable one Circuit element 12, which may for example be a transistor, and which connects winding 6 to the for a first period of time DC voltage source connects, and disconnects therefrom for a second period of time.

Jeder Sekundärkreis enthält eine Gleichrichterdiode 13» die wegen des Charakters des Durchlußwandlers während der ersten Zeitdauer leitend ist, eine Drosselspule 14, die magnetische Energie speichern kann, von der ein Teil an den Pufferkon-Each secondary circuit contains a rectifier diode 13 »which because of the character of the forward converter during the first Time is conductive, a choke coil 14, which can store magnetic energy, some of which is transferred to the buffer con-

is densator 15 und an die an den Ausgang angeschlossene Belastung 16, 17, 18 bzw. 19 abgegeberyWird, und weiter eine Freilaufdiode 20, die den Strom durch die Spule 14 während der Zeit auffängt, während deren die Gleichrichterdiode 13 diesen Strom nicht führen kann.is capacitor 15 and to the load connected to the output 16, 17, 18 or 19 are emitted, and further a freewheeling diode 20, which the current through the coil 14 during the time during which the rectifier diode 13 can not conduct this current.

Die Sekundärkreise 2-16 und 3-17 sind mit Einstell- und Stabilisierungsmitteln nach der Erfindung versehen. Es ist angegeben, daß außerdem Sekundärkreise vorhanden sein können, für die eine Stabilisierung der Ausgangsgrößen nicht notwendig ist, wie Kreis 4-18, und daß ein Sekundärkreis durch Beeinflussung des Primärkreises geregelt werden kann. Dazu wird die Ausgangsspannung des Kreises 5-19 einer Vergleichsschaltung 21 zugeführt, die ein Steuersignal abgibt, das über die Verbindung 22 einem Steuereingang 23 der Steuerschaltung 11 zugeführt wird, so daß in ausgleichendem Sinne z.B. die Impulsbreite der ersten Zeitdauer geändert wird. Auch ist Fig. 1 zu entnehmen, daß eine Stabilisierung auch durch eine zusätzliche Sekundärwicklung 24 erhalten werden kann, die an eine Vergleichsschaltung 25 angeschlossen wird, die mit der Leitung 22 verbunden ist.The secondary circuits 2-16 and 3-17 are provided with adjustment and stabilization means according to the invention. It is stated that there may also be secondary circuits for which a stabilization of the output variables is not necessary is like circuit 4-18, and that a secondary circuit can be controlled by influencing the primary circuit. In addition becomes the output voltage of circuit 5-19 of a comparison circuit 21, which emits a control signal, which is sent via the connection 22 to a control input 23 of the control circuit 11 is supplied so that, for example, the pulse width of the first time period is changed in a compensatory manner. 1 that stabilization can also be obtained by an additional secondary winding 24 which is connected to a comparison circuit 25 which is connected to the line 22.

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Für die Ausgangskreise 2-16 und 3-17 ist zwischen der Sekundärtransformatorwicklung 2 bzw. 3 und der Diode 13 eine sättigbare Drosselspule 26 angeordnet, von der eine Leistungswicklung 27 den Kreisstrom führt und eine Steuerwicklung 28 die Vormagnetisierung des Kernmaterials hervorruft. Diese Steuerwicklung ist an eine Steuereinheit 29 angeschlossen, die einen Eingang 30 aufweist, über den Daten einer einzustellenden und zu stabilisierenden Größe den Ausgangsklemmen zugeführt werden. Diese Größe kann die Aus- For the output circuits 2-16 and 3-17, a saturable choke coil 26 is arranged between the secondary transformer winding 2 or 3 and the diode 13, of which a power winding 27 carries the circulating current and a control winding 28 causes the premagnetization of the core material. This control winding is connected to a control unit 29 which has an input 30 via which data of a variable to be set and stabilized are fed to the output terminals. This size can be the

Ό gangs spannung, der Ausgangsstrom oder die Ausgangsleistung sein. In Fig. 1 ist dies symbolisch mit der Verbindung 31 angegeben.Ό input voltage, output current or output power . This is indicated symbolically in FIG. 1 with the connection 31.

In Fig. 2 ist eine B-H-Kurve für das magnetische Kernmäterial der sättigbaren Drosselspule 26 der Fig. 1 dargestellte Dieses : Material weist einen geringen remanenten Magnetismus auf, was bedeutet, daß der Induktionswert Br bei einer magnetischen Feldstärke Null klein gegenüber dem Sittigungsinduktionswert Be ist, der bei einer Feldstärke H auftritt.In FIG. 2 a BH curve of the magnetic Kernmäterial of the saturable inductor 26 of FIG 1 shown this. Material has a low remanent magnetism, which means that the induction value B r at a magnetic field strength of zero is small compared to the Sittigungsinduktionswert B e that occurs at a field strength H.

Von der Steuerwicklung 28 können Vormagnetisierungswerte B1 bei einer Feldstärke H1 oder -B2 bei einer Feldstärke -H2 eingestellt werden. Die Werte H1 und H2 können mit Hilfe einer steuerbaren Stromquellenschaltung in der Steuereinheit 29 der Fig. 1 erhalten werden oder durch einen Strom bzw. ip entstehen, der in der Steuerwicklung zu dem Zeitpunkt fließt, zu dem die Sekundärwicklung 2, 3 Spannung zu liefern beginnt, somit am Anfang der ersten Zeitdauer. Auch ist es möglich, die Ströme I1 und i2 konstanten Wertes durch eine besondere Steuerwicklung zu führen und die Steuerwicklung 28 zur Entmagnetisierung des Wertes B„ zu dem Wert B1 bzw. B2 zu benutzen. Die Vorwärtsmagnetisierung, die durch die Sekundärspannung herbeigeführt wird, die vollständig während des ersten Teiles der ersten Zeitdauer über der Wicklung 27 steht, verläuft dann in umgekehrter Richtung, also z.B. von B9 zu B oder von B1 zu B„. Grund-The control winding 28 can set premagnetization values B 1 with a field strength H 1 or -B 2 with a field strength -H 2 . The values H 1 and H 2 can be obtained with the aid of a controllable current source circuit in the control unit 29 of FIG. 1 or by a current or ip which flows in the control winding at the point in time at which the secondary winding 2, 3 receives voltage delivery begins, thus at the beginning of the first period of time. It is also possible to route the currents I 1 and i 2 of constant value through a special control winding and to use the control winding 28 to demagnetize the value B 1 to the value B 1 or B 2 . The forward magnetization, which is brought about by the secondary voltage, which is completely over the winding 27 during the first part of the first period, then runs in the opposite direction, for example from B 9 to B or from B 1 to B ". Reason-

£_ S Io£ _ S Io

sätzlich kann sie auch von B1^ zu B„ verlaufen. Nach demIn addition, it can also run from B 1 ^ to B ". After this

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y6 PHN 9302 y6 PHN 9302

AhAh

Induktionsgesetz ist die Spannung über einer Spule gleich der Flußänderung in der Spule pro Zeiteinheit oder ist das Spannungs-Zeit-Integral gleich der gesamten Flußänderung. In Fig. 2 gibt ein Pfeil 40 die Induktionsänderung B3-B1, ein Pfeil 41 B3-B1, und ein Pfeil 42 Bs+B2 an und bekanntlich ist die Flußänderung diesen Werten über den Faktor n*A proportional, wobei η die Anzahl von Windungen einer Wicklung und A die Oberfläche im Querschnitt des magnetischen Kernmaterials darstellen.Induction law, the voltage across a coil is equal to the change in flux in the coil per unit of time, or the voltage-time integral is equal to the total change in flux. I n Fig. 2, an arrow 40, the change in induction B 1 -B 3, an arrow 41 B 3 -B 1, and an arrow B 42 s + B 2 and is known that the flux change these values through the factor n * A proportional , where η is the number of turns of a winding and A is the surface area in the cross section of the magnetic core material.

Wenn nun bei der Vorwärtsmagnetisierung die Spannung in dem zu den vorgenannten Flußänderungen gehörigen Spannungs-Zeit- Integral die Sekundärrechteckspannung ist, ist eine den Änderungen proportionale Ansprechzeit erzielbar. Auch läßt sich nun erkennen, daß die Entmagnetisierung während der zweiten Zeitdauer dadurch erfolgen kann, daß innerhalb dieser Zeitdauer das Feld schnell abgebaut wird, so daß ein eingestelltes Feld, das zu H1 oder H2 gehört, übrigbleibt, oder dadurch, daß während der zweiten Zeitdauer eine Spannung einer Quelle an eine (Steuer-) Wicklung der Spule angelegt wird, wodurch während eines Teiles der zweiten Zeitdauer das Feld abgebaut wird, jedoch auf einen gewünschten Induktionswert, z.B. B1 oder einem Wert nahe bei Br. Ein Voreinstellwert der Magnetisierung ist dabei nicht erforderlich, wodurch somit eine Wicklung und konstanter Steuerstrom überflüssig werden.If the voltage in the voltage-time integral associated with the aforementioned flux changes is the secondary square-wave voltage during the forward magnetization, a response time proportional to the changes can be achieved. It can now also be seen that the demagnetization can take place during the second period in that the field is rapidly reduced within this period, so that a set field belonging to H 1 or H 2 remains, or by the fact that during the second period a voltage of a source is applied to a (control) winding of the coil, whereby the field is reduced during part of the second period, but to a desired induction value, for example B 1 or a value close to B r . A preset value for the magnetization is not required, which means that a winding and constant control current are superfluous.

Es ist allerdings klar, daß damit nur das Gebiet zwischen B_ und B_ bestrichen werden kann. Für ein größeres Gebiet muß die B-H-Kurve gleichsam mit einem Hilfsfeld, wie H2, verschoben werden.It is clear, however, that only the area between B_ and B_ can be covered with it. For a larger area, the BH curve must be shifted with an auxiliary field such as H 2.

In Fig. 3 ist eine B-H-Kurve für magnetisches Material mit rechteckiger Schleife dargestellt. Daraus ist ersichtlich, daß der Wert B für den remanenten Magnetismus nahezu gleich dem Sättigungswert B„ ist. Um nun dennoch eine brauchbareIn Fig. 3, a B-H curve for magnetic material having a rectangular loop is shown. It can be seen from this that the value B for the remanent magnetism is almost the same the saturation value B "is. In order to still have a useful one

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PHN 9302PHN 9302

Flußänderung zu erhalten, wird hier ein Hilfsfeld, wie H1 oder Hp, immer notwendig sein.To get a change in flow, an auxiliary field, such as H 1 or Hp, will always be necessary here.

In Fig. 4a und Fig. 4B sind einige Zeitdiagramme dargestellt, von denen das Diagramm V___ die sekundäre Transformatorspannung darstellt. Zum Zeitpunkt t1 in Fig. 4A wird das Schaltungselement 12 der Fig. 1 leitend, wodurch an den Sekundärwicklungen die Rechteckspannung 43 entsteht. Zum Zeitpunkt t^ ist die erste Zeitdauer beendet und beginnt die zweite Zeitdauer. Für die Entmagnetisierung des Transformators 1 wird die Diode 8 leitend und steht die Speisespannung über der Wicklung 7. Über den Sekundärwicklungen ist dadurch die Spannung 46 vorhanden. Durch die sättigbare Drosselspule, die am Anfang der ersten Zeitdauer eine hohe Impedanz darstellt, kommt die Spannung V___ zum Zeitpunkt t~ oder t, für die Gleichrichterschaltung zur Verfügung. Im Diagramm V__ ist dies mit den Linien 45 bzw. 44 angegeben.In Fig. 4a and Fig. 4B some timing diagrams are shown, of which the diagram V___ represents the secondary transformer voltage. At time t 1 in FIG. 4A, the circuit element 12 of FIG. 1 becomes conductive, as a result of which the square-wave voltage 43 arises on the secondary windings. At time t ^ the first period ends and the second period begins. For the demagnetization of the transformer 1, the diode 8 becomes conductive and the supply voltage is across the winding 7. The voltage 46 is thus present across the secondary windings. Due to the saturable choke coil, which represents a high impedance at the beginning of the first period, the voltage V___ is available for the rectifier circuit at time t ~ or t. This is indicated in diagram V__ with lines 45 and 44, respectively.

Im Diagramm I___ ist der Strom durch die Spule 14 dargestellt, seeThe diagram I___ shows the current through coil 14, lake

Bei konstanter Belastung wird die Linie 53 erhalten, für den Fall, daß die vollständige sekundäre Spannung zur Verfügung stehen würde. Für den Fall, daß die sättigbare Spule eine Ansprechzeit von tp-t1 herbeiführt, wird die Stromlinie 55 erhalten, während bei der Ansprechzeit t^-t1 die Stromlinie 54 erhalten wird.At constant loading, line 53 is obtained in the event that the full secondary voltage would be available. In the event that the saturable coil brings about a response time of tp-t 1 , the streamline 55 is obtained, while the streamline 54 is obtained for the response time t ^ -t 1.

Das Diagramm I stellt den Strom durch die Leistungswicklung 27 der sättigbaren Drosselspule 26 dar, wobei die Stromwerte zwischen den Zeitpunkten t2-tZf und t^-t^ gleich den Werten sind, die im Diagramm IOQ_ dargestellt sind. Zum Zeitpunkt t/. wird der Strom I_„ Null und fließt in derThe diagram I represents the current through the power winding 27 of the saturable choke coil 26, the current values between the times t 2 -t Zf and t ^ -t ^ being equal to the values shown in the diagram I OQ _. At time t /. the current I_ “becomes zero and flows in the

spsp

Steuerwicklung 28 ein Entmagnetisationsstrom.Control winding 28 a demagnetization current.

Zu den Zeitpunkten tg, t1Q, t11 und t12, die in den Fig. 4B angegeben sind, finden dieselben Ereignisse statt, jedochAt times t g , t 1Q , t 11 and t 12 indicated in FIG. 4B, the same events take place, however

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PHN 9302PHN 9302

mit dem Unterschied, daß für den Fall, daß die Vormagnetisierung von einer Stromquellensteuerung aus der Steuereinheit 29 eingestellt wird, die Entmagnetisierung nur mittels eines Stromes in der Leistungswicklung 27 erfolgen kann. Dies ist zu den Zeitpunkten t12, t13 und t^ angegeben. Zum Zeitpunkt ΧΛ0 kehrt die Spannung VPQ„ ihre Richtung um. Die Freilaufdiode 20 ist leitend und führt die Ströme 47 oder 48, wie im Diagramm I00^ dargestellt ist. Die Spule 26 erzeugt nun eine Induktionsspannung über der Wicklung 27» die nahezu gleich der negativen Spannung V___ (Linie 46) ist, wodurch die Gleichrichterdiode 13 für einen Entmagnetisierungsstrom leitend sein kann, der mit 49 und 50 imwith the difference that, in the event that the premagnetization is set by a current source control from the control unit 29, the demagnetization can only take place by means of a current in the power winding 27. This is indicated at times t 12 , t 13 and t ^. At the time Χ Λ0 , the voltage V PQ reverses its direction. The freewheeling diode 20 is conductive and carries the currents 47 or 48, as shown in the diagram I 00 ^. The coil 26 now generates an induction voltage across the winding 27 »which is almost equal to the negative voltage V___ (line 46), whereby the rectifier diode 13 can be conductive for a demagnetizing current that is 49 and 50 im

Diagramm I angegeben ist.
sp
Diagram I is indicated.
sp

ifi Im Diagramm B beider Figuren ist der Verlauf der Induktion oder des Flusses in der sättigbaren Drosselspule dargestellt.ifi In diagram B of both figures is the course of the induction or the flux in the saturable reactor.

Während der Zeitdauern t^-t^ oder ^1 ^t12 ist die Spule gesättigt (Wert B1,). Die Vorwärtsmagnetisierung durch die Spannung V findet während der Zeitdauer Ϊ£~^1 oder ^1Ο~*9 von dem Vorraagnetisierungswert B^ her und während t,-t^ oder t11-tq von dem Wert B, her statt.During the time periods t ^ -t ^ or ^ 1 ^ t 12 , the coil is saturated (value B 1 ,). The forward magnetization by the voltage V takes place during the period Ϊ £ ~ ^ 1 or ^ 1Ο ~ * 9 from the pre-magnetization value B ^ and during t, -t ^ or t 11 -tq from the value B, instead.

Die Entmagnetisierung mittels einer Steuerspannungsquelle erfolgt während der Zeitdauer t -ti , wobei als Endwert zum Zeitpunkt t die Werte B1 bzw. B, wieder erreicht werden. Der Zeitpunkt t ist der Zeitpunkt, zu dem die Entmagnetisierung des Kernes des Transformators 1 beendet ist. Die Spannung 46 wird Null, wodurch die Sperrung der Diode 13 beseitigt und die Spannung über der Wicklung gleichfalls Null wird. Dadurch kann die Steuerspannungsquelle nicht mehr wirksam sein. Das zu diesem Zeitpunkt vorhandene Feld im Kern der Spule 26 wird nun durch einen Strom in der Wicklung 27 aufrechterhalten, wie im Diagramm I mit den Stromwerten ib und id angegeben ist. Für das andere Entmagneti si erungs verfahren werden die Werte B-.The demagnetization by means of a control voltage source takes place during the period t -ti, the values B 1 or B 1 being reached again as the final value at time t. The point in time t is the point in time at which the demagnetization of the core of the transformer 1 has ended. The voltage 46 becomes zero, whereby the blocking of the diode 13 is removed and the voltage across the winding also becomes zero. As a result, the control voltage source can no longer be effective. The field present in the core of the coil 26 at this point in time is now maintained by a current in the winding 27, as is indicated in diagram I with the current values i b and i d. For the other demagnetization process, the values B-.

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und B, in Fig. 4B zu den Zeitpunkten t.., und t,., erreicht, wobei diese Werte also während des verbleibenden Teiles der Zeitdauer von externen in die Steuereinheit 29 aufgenommenen Mitteln aufrechterhalten werden.and B, in Fig. 4B at times t .., and t,., reached, these values being recorded externally in the control unit 29 during the remaining part of the period of time Funds are maintained.

In Fig. 5A und 5B ist der Einschwingstrombereich zwischen den Zeitpunkten t^ und t, bzw. den Zeitpunkten tg und t1^ aus dem Diagramm I der Fig. 4A und 4B im Detail dargestellt. Die geraden ansteigenden Stromlinien lassen sich aus dem Induktionsgesetz nach der Formel i = V_._/L.t er-In FIGS. 5A and 5B, the transient current range between times t ^ and t, or times tg and t 1 ^ from diagram I in FIGS. 4A and 4B is shown in detail. The straight rising streamlines can be derived from the law of induction according to the formula i = V _._ / Lt

OCvOCv

klären, wobei L die Selbstinduktion der Spule, auf die Wicklung 27 bezogen, und t den Zeitverlauf darstellen. Außerdem läßt sich daraus erkennen, daß der Strom i der Spannungclarify, where L is the self-induction of the coil, referred to the winding 27, and t is the time course. aside from that it can be seen from this that the current i corresponds to the voltage

V gerade proportional ist.
see
V is just proportional.
lake

Zum Zeitpunkt t^ oder tg ist die Sekundär-Spannung entsprechend dem Rechteck 43 in Fig. 4 vorhanden. Diese Spannung steht über der Leistungswicklung 27 der Spule 26 und muß einer bestimmten Flußänderung pro Zeiteinheit gleich sein, die über die B-H-Kurve des magnetischen Materials in eine Feldstärkenänderung pro Zeiteinheit umgewandelt werden kann, die wieder einer Stromänderung pro Zeiteinheit proportional ist. Damit können die Diagramme der Fig. 5A und 5B mit Hilfe der Fig. 2 oder 3 erklärt werden.At time t ^ or tg the secondary voltage is corresponding the rectangle 43 in FIG. 4 is present. This voltage is across the power winding 27 of the coil 26 and must be equal to a certain change in flux per unit of time, which over the B-H curve of the magnetic material in a Field strength change per unit of time can be converted, which again is proportional to a change in current per unit of time is. The diagrams of FIGS. 5A and 5B can thus be explained with the aid of FIG. 2 or 3. FIG.

Fig. 5A zeigt den Verlauf des Stromes I für die Zeitpunkte t , tA, t~ und t,. Zum Zeitpunkt t_ nimmt der Strom I durch die Wicklung 27 den Wert i^ oder i , über die zu den Induktionen B1 und B, gehörige Feldstärke und B-H-Kurve an. Zum Zeitpunkt t1 steigt der Strom um einen Wert i^ an, was dem flachen Teil der B-H-Kurve der Fig. 2 und 3 entspricht, der mit den Punkten χ und y angegeben ist. Der Strom verläuft dann gemäß der Linie 59 oder 58 oder gemäß den Linien 60 oder 61, wenn die Eingangsspannung, somit auch die Sekundär-Spannung, höher geworden ist.Fig. 5A shows the course of the current I for the times t, t A , t ~ and t 1. At time t_, the current I through the winding 27 assumes the value i ^ or i, via the field strength and BH curve belonging to the inductions B 1 and B. At time t 1 , the current increases by a value i ^, which corresponds to the flat part of the BH curve in FIGS. 2 and 3, which is indicated by the points χ and y. The current then runs according to line 59 or 58 or according to lines 60 or 61 when the input voltage, and thus also the secondary voltage, has increased.

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PHN 9302PHN 9302

Wie bekannt, kann die Beziehung zwischen Feldstärke und Strom in vereinfachter Form geschrieben werden als:As is known, the relationship between field strength and current can be written in simplified form as:

H.l = n«i,H.l = n «i,

wobei 1 die Länge des Magnetkreises und η die Anzahl von Windungen der Wicklung, durch die der Strom i fließt, darstellen. Mit Hilfe dieser Beziehung läßt sich z.B. aus Fig. 2 ablesen, daß die Feldstärke H1, die zu dem Strom ib gehört, bereits als Vormagnetisierung vorhanden ist, und daß dann die B-H-Kurve bis zu der zu der Sättigungsinduktion B_ gehörigen Feldstärke H_ durchlaufen wird. Von diesem Punkt im Diagramm an ändert sich die Induktion in geringem Maße, aber nimmt die Feldstärke und somit der Strom durch die Wicklung 27 erheblich zu. In Fig. 5A ist dies für den den zugehörigen Strom mit den Pfeilen 56 und 57 angegeben. Es sei bemerkt, daß die Spule 26 im Sekundärkreis eine hohe Impedanz im Gebiet mit sich zeitlich ändernder Feldstärke zwischen H1 und Hs, aber eine niedrige Impedanz in bezug auf die anderen elektrischen Schaltungsparameter, bei einer größeren Feldstärke als Hp darstellt. Der Deutlichkeit halber ist aber im Diagramm I der Fig. 4A und 4B der Einschwingstrombereich vergrößert in bezug auf den Strom an den Linien 54 und 55 dargestellt. Wenn für den Sekundärkreis eine Spannungsregelung erwünscht ist und die zugehörige Steuereinheit entsprechend eingerichtet ist, läßt sich anhand der Fig. 4A und Fig. 5A die Regelung auf konstante Ausgangsspannung bei ansteigender Eingangsspannung erklären. Bei einer höheren Sekundär-Spannung ändern sich die Linie und die Linie 60 und wird der Schaltpunkt zu dem Zeitpunkt t erreicht. Die Steuereinheit mißt eine zunehmende Ausgangsspannung und erhöht dadurch die Spannung der Steuerspannungsquelle. Dies ergibt in der Periode tz-t^ eine größere Entmagnetisierung in Fig. 4A, Diagramm B, ändert sich B1 zu B-,, während sich in Fig. 5A der zugehörigewhere 1 is the length of the magnetic circuit and η is the number of turns of the winding through which the current i flows. With the help of this relationship it can be seen from FIG. 2, for example, that the field strength H 1 , which belongs to the current i b , is already present as a premagnetization, and that then the BH curve up to the field strength H_ belonging to the saturation induction B_ is run through. From this point in the diagram on, the induction changes slightly, but the field strength and thus the current through the winding 27 increases considerably. In FIG. 5A, this is indicated for the associated current by the arrows 56 and 57. It should be noted that the coil 26 in the secondary circuit represents a high impedance in the region of the time-varying field strength between H 1 and H s , but a low impedance with regard to the other electrical circuit parameters at a field strength greater than Hp. For the sake of clarity, however, in diagram I of FIGS. 4A and 4B, the transient current range is shown enlarged in relation to the current on lines 54 and 55. If voltage regulation is desired for the secondary circuit and the associated control unit is set up accordingly, the regulation to constant output voltage with increasing input voltage can be explained with reference to FIGS. 4A and 5A. At a higher secondary voltage, the line and the line 60 change and the switching point is reached at time t. The control unit measures an increasing output voltage and thereby increases the voltage of the control voltage source. This results in a greater demagnetization in the period t z -t ^ in Fig. 4A, diagram B, B 1 changes to B- ,, while in Fig. 5A the associated

Strom i, zu i ·, ändert, so daß in dieser Fig. über die Linie der Schaltpunkt t„ erreicht wird. Da ty-t1 größer als t_-t1 Current i, to i ·, changes, so that in this figure the switching point t “is reached via the line. Since t y -t 1 is greater than t_-t 1

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29A9Ü7029A9Ü70

PHN 9302PHN 9302

ist, bleibt von dem verbleibenden Teil der Schaltperiode, in der V___ wirksam ist, ein kleinerer Teil zurück,der also die Kompensation für die höhere Spannung bildet.is, of the remaining part of the switching period in which V___ is effective, a smaller part remains, which thus forms the compensation for the higher voltage.

In Fig. 5B ist der Einschwingstrombereich dargestellt, der dem Diagramm I_ der Fig. AB entspricht. Ein externIn Fig. 5B the Einschwingstrombereich is shown, which corresponds to the diagram of FIG I_. AB. An external

spsp

aufgeprägtes Feld H1 oder H,, das den Induktionswerten B1 oder B, entspricht, ist zum Zeitpunkt tg beid.ts vorhanden. Der Strom I verläuft von diesem Zeitpunkt an gemäß der Linie 51 oder bei höherer Sekundär-Spannung gemäß der Linie 52, was mit der Linie 59 bzw. 60 oder der Linie 58 bzw. 61 in Fig. 5A vergleichbar ist. Zu den Zeitpunkten t t10, t und t11 wird die Sättigung des Kernes der Spule erreicht. Was die Ströme anbelangt, läßt sich sagen, daß der Strom ia gleich l/n·(H5-H1) und der Strom ic gleich l/n·(H -H5) ist, wobei H, die Feldstärke bei der Induktion ist.The impressed field H 1 or H ,, which corresponds to the induction values B 1 or B , is present on both ts at time tg. From this point in time on, the current I runs according to the line 51 or, in the case of a higher secondary voltage, according to the line 52, which is comparable to the line 59 or 60 or the line 58 or 61 in FIG. 5A. At times tt 10 , t and t 11 , the core of the coil is saturated . As far as the currents are concerned, it can be said that the current i a is equal to 1 / n · (H 5 -H 1 ) and the current i c is equal to 1 / n · (H -H 5 ), where H, is the field strength at of induction is.

Bei Spannungsregelung auf die anhand der Fig. 5A bereits beschriebene Weise wird die Steuereinheit die Vormagnetisierung von B1 auf B, oder von H1 auf H, herabsetzen, so daß der Strom i zum Zeitpunkt t - in den Strom i übergel· With voltage regulation in the manner already described with reference to FIG. 5A, the control unit will reduce the premagnetization from B 1 to B, or from H 1 to H, so that the current i at the time t - is converted into the current i.

cL ■"· ^**cL ■ "· ^ **

mit dem Schaltpunkt zum Zeitpunkt t . with the switching point at time t.

In Fig. 6 ist ein Teil der Steuereinheit 29 gezeigt. Als zu steuernde Größe wird die Ausgangsspannung eines Sekundärkreises gewählt. Dazu ist die Verbindung 31 zwischen dem Eingang 30 und der Ausgangsklemme 32 angebracht und ist der gemeinsame Anschluß der Schaltung mit der Klemme 33 verbunden.In Fig. 6 a part of the control unit 29 is shown. The output voltage of a secondary circuit is selected as the variable to be controlled. For this purpose, the connection 31 is attached between the input 30 and the output terminal 32 and the common connection of the circuit is connected to the terminal 33.

Ein Operationsverstärker 62 ist über einen nichtinvertierenden Eingang 63 mit einem Spannungsteiler 64, 65 verbunden. Der invertierende Eingang 66 ist mit einer Zenerdiode 67 verbunden, die mit einem Widerstand 68 eingestellt wird. Der Verstärker und die Zenerdiode können mit einer Spannung ge-An operational amplifier 62 is connected to a voltage divider 64, 65 via a non-inverting input 63. The inverting input 66 is connected to a Zener diode 67 , which is set with a resistor 68. The amplifier and the zener diode can be

speist werden, die z.B. durch Gleichrichtung von V___. überare fed, e.g. by rectifying V___. above

seelake

die Wicklung 2 erhalten wird. Beide können aber auch aufthe winding 2 is obtained. But both can also

03002B/066903002B / 0669

yS PHN 9302 yS PHN 9302

die in Fig. 6 dargestellte Weise gespeist werden. Am Ausgang 69-70 des Verstärkers 62 wird eine Spannung erhalten, die dem Unterschied zwischen der Zenerbezugsspannung und der über den Teiler 64, 65 geteilten Ausgangsspannung über den Klemmen 32 und 33 proportional ist. Die Ausgangsspannung des Verstärkers wird dazu benutzt, die Steuerwicklung 28 über eine Zwischenschaltung zu steuern. Letzteres wird in den Fig. 7, 8, 9 und 10 noch näher beschrieben.the manner shown in Fig. 6 are fed. At the output 69-70 of the amplifier 62 a voltage is obtained, the difference between the Zener reference voltage and the output voltage divided by the divider 64, 65 is proportional to terminals 32 and 33. The output voltage of the amplifier is used to control the control winding 28 via an intermediate circuit. The latter is in the 7, 8, 9 and 10 are described in more detail.

In Fig. 7 ist eine Vergleichsschaltung dargestellt, wobei als zu steuernde Größe an den Ausgangsklemmen 32, 33 der Strom durch die Belastung gewählt wird. Dazu wird dieser Strom über die Verbindung 31 und den Eingang 30 durch einen Meßwiderstand 71 geführt. Die Spannung über diesem Widerstand wird mit einer Zenerspannung der Zenerdiode 72 verglichen. Mittels gleicher Teiler 73, 74 werden die Spannungen dem Eingang 63 bzw. dem Eingang 66 zugeführt. Der Ausgang 69-70 liefert die verstärkte Differenzspannung, die beispielsweise dazu benutzt wird, eine steuerbare Stromquellenschaltung einzustellen, die aus einem Transistor 75 und einem Emitterwiderstand 76 besteht. Der erhaltene Kollektorstrom wird durch die Steuerwicklung 28 geführt, um eine Vormagnetisierung einzustellen.A comparison circuit is shown in FIG. 7 , the current through the load being selected as the variable to be controlled at the output terminals 32, 33. For this purpose, this current is passed through a measuring resistor 71 via connection 31 and input 30. The voltage across this resistor is compared with a Zener voltage of the Zener diode 72. The voltages are fed to input 63 and input 66, respectively, by means of the same dividers 73, 74. The output 69-70 supplies the amplified differential voltage which is used, for example, to set a controllable current source circuit which consists of a transistor 75 and an emitter resistor 76. The collector current obtained is passed through the control winding 28 in order to set a bias.

Die Schaltungen der Fig. 8, 9 und 10 geben an, wie die Ausgangsspannung des Verstärkers 62 selber zum Erhalten der Entmagnetisierung verwendet werden kann. Die Steuerwicklung 28 ist mit einer Diode 77 in Reihe angeordnet, die auch die Basis-Emitter-Diode eines Transistors 78 sein kann. Die Reihenschaltung ist derart an den Ausgang des Verstärkers angeschlossen, daß der Strom 79, der für Entmagnetisierung sorgt, durch die Diode 77 bzw. den Kollektor-Emitter-Kreis fließt, wobei die Induktionsspannung über der Wicklung gleich der Steuerspannung über den Klemmen 69, 70 zuzüglich desThe circuits of Figs. 8, 9 and 10 indicate how the output voltage of the amplifier 62 itself can be used to obtain the demagnetization. The control winding 28 is arranged in series with a diode 77, which can also be the base-emitter diode of a transistor 78. the The series circuit is connected to the output of the amplifier in such a way that the current 79, which is used for demagnetization ensures, flows through the diode 77 or the collector-emitter circuit, the induction voltage across the winding being the same the control voltage across terminals 69, 70 plus the

Diodenspannungsabfalls ist. Aus dem Spannungs-Zeit-IntegralDiode voltage drop is. From the stress-time integral

030026/0669030026/0669

PHN 9302 folgt:PHN 9302 follows:

wobei Vt die Steuerspannung über der Spule und η die Anzahl von Windungen der Steuerwicklung darstellen. In Fig. ist die Induktion B nach der vorhergfenden Gleichheit im Zeitverlauf zwischen t- und t_ dargestellt. Sowohl die Feldstärke H als auch der zugehörige Strom i weisen nahezu den gleichen Verlauf auf, wobei angenommen wird, daß die relative Permeabilität des Materials nahezu konstant ist. Durch passende Wahl des Windungsverhältnisses zwischen der Leis-> tungswicklung und der Steuerwicklung können Magnetisierungsund Entmagnetisierungsgrößen aneinander angepaßt werden.where V t is the control voltage across the coil and η is the number of turns of the control winding. In Fig. The induction B is shown after the previous equality in the course of time between t- and t_. Both the field strength H and the associated current i have almost the same profile, it being assumed that the relative permeability of the material is almost constant. By a suitable choice of the turns ratio between the power winding and the control winding, magnetization and demagnetization values can be matched to one another.

In den Fig. 8, 9 und 10 ist der Ausgang des Operationsverstärkers mit Klemmen 69 und 70 schwebend dargestellt. Es ist ohne weiteres möglich, daß die Klemme 70 mit der gemeinsamen Verbindung der Klemme 33 verbunden wird oder daß die Klemme 69 mit der Speiseleitung an die Klemme 32 angeschlossen ist. Eine andere Schaltungsmöglichkeit nach Fig. 9 ist in Fig. 11 dargestellt.8, 9 and 10, the output of the operational amplifier with terminals 69 and 70 is shown floating. It is readily possible for terminal 70 to be connected to the common connection of terminal 33 or for terminal 69 to be connected to terminal 32 with the feed line. Another possible circuit according to FIG. 9 is shown in FIG.

In Fig. 11 ist ein Sekundärausgangskreis dargestellt, der auch in Fig. 1 gezeigt ist, wobei die Steuereinheit 29 nach Fig. 6 und Fig. 8 oder 9 verwendet wird. Die Klemme des Verstärkers 62 ist mit der gemeinsamen Verbindung an die Klemme 33 angeschlossen und die Klemme 69 liefert eine Steuerspannung an einen Emitterfolger 80 mit dem Emitterwiderstand 81. Die Diode 77 kann entfallen, wenn die Basis-Emitter-Sperrspannung des Transistors 80 genügend groß ist. Die Steuerspannung für die Wicklung 28 wird hier durch V_„ -V/-Q bestimmt, wobei Ve„_ die Aus gangs spannung über den Klemmen 32 und 33 und VgQ die Ausgangsspannung des Verstärkers 62 darstellen. Da diese Spannung in der eben er-In Fig. 11, a secondary output circuit is shown, which is also shown in Fig. 1, the control unit 29 of Fig. 6 and Fig. 8 or 9 being used. The terminal of the amplifier 62 is connected to the common connection to the terminal 33 and the terminal 69 supplies a control voltage to an emitter follower 80 with the emitter resistor 81. The diode 77 can be omitted if the base-emitter reverse voltage of the transistor 80 is sufficiently high . The control voltage for winding 28 is determined here by V_ "-V / -Q, where V e " _ represents the output voltage across terminals 32 and 33 and VgQ represents the output voltage of amplifier 62. Since this tension is in the

wähnten Subtraktion ein negatives Vorzeichen hat, sind die Funktionen an den Eingangsklemmen 63 und 66 in bezug aufIf subtraction mentioned has a negative sign, the functions at input terminals 63 and 66 are related to

030026/0669030026/0669

PHN 9302PHN 9302

Fig. 6 umgekehrt. Auch hier ist die Stabilisierung der Spannung an den Klemmen 32 und 33 deutlich erkennbar. Wenn diese Spannung z.B. die Neigung haben sollte, anzusteigen, weil die Speisespannungen des Umrichters ansteigt oder der Belastungsstrom abnimmt, steigt die Spannung am Eingang 66 an, nimmt die Differenzspannung zwischen den Eingängen 63 und 66 ab und nimmt die Spannung an der Klemme ab. Im "Außerphase"-Teil der Umrichterperiode, und zwar in der zweiten Zeitdauer, wird also die Spannung über der Wicklung 28 größer sein. Dies bedeutet in diesem "Außerphase "-Teil eine schnellere Entmagnetisierung zu einem niedrigeren Induktionswert, so daß in dem "Inphase"-Teil, und zwar der ersten Zeitdauer, gegebenenfalls trotz der größeren sekundären Transformatorspannung, die Ansprech-Fig. 6 reversed. Again, the stabilization is the Voltage clearly visible at terminals 32 and 33. For example, if this voltage tends to increase, because the supply voltage of the converter increases or the load current decreases, the voltage at the input increases 66 assumes the differential voltage between the inputs 63 and 66 and the voltage at the terminal decreases. In the "out of phase" part of the converter period, namely in the second time period, so the voltage across the winding 28 will be greater. This means in this "out of phase" "Part a faster demagnetization to a lower induction value, so that in the" in-phase "part, and the first time period, possibly despite the larger secondary transformer voltage, the response

1S zeit zunimmt, weil nun eine größere Induktions- oder Flußänderung überbrückt werden muß. Die effektive "Ein"-Zeit nimmt dadurch ab, oder der Transformator liefert während kürzerer Zeit Leistung. Dies wirkt der ursprünglichen Spannungszunahme entgegen. Dies ist von der Regelkreisver-Stärkung abhängig, die im wesentlichen durch den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 62 bestimmt wird. Die Regelung wirkt sehr schnell, weil bei der folgenden Periode des Steueroszillators die Vormagnetisierungsänderung schon wirksam ist. 1 S time increases, because now a greater change in induction or flux has to be bridged. The effective "on" time decreases as a result, or the transformer delivers power for a shorter time. This counteracts the original increase in tension. This is dependent on the control loop gain, which is essentially determined by the gain factor of the amplifier 62. The regulation works very quickly because the change in the bias magnetization is already effective in the following period of the control oscillator.

030026/0669030026/0669

Claims (6)

-49- PHN 9302 PATENTANSPRÜCHE;-49- PHN 9302 PATENT CLAIMS; 1.J Getaktetes Netzgerät vom Durchflußwandlertyp mit einem1. J Pulsed power supply of the flow converter type with a *imärkreis mit zwei Eingangsklemmen, die an eine Gleichspannungsspeisequelle angeschlossen werden können, und Sekundärkreisen mit Ausgangsklemmen zum Anschließen einer Belastung, wobei der Primärkreis zwischen den Eingangsklemmen mindestens ein steuerbares Schaltungselement, das periodisch von einer Steuerschaltung gesteuert wird, in Reihe mit einer Primärwicklung eines Transformators enthält, während jeder Sekundärkreis eine Sekundärwicklung des Transformators, eine Gleichrichterdiode, eine Freilaufdiode und eine Drosselspule enthält, wobei mindestens ein Sekundärkreis mit Einstell- und Stabilisierungsmitteln für eine Größe an den Ausgangsklemmen versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstell- und Stabilisierungsmittel eine sättigbare Drosselspule (26) enthalten, die mit einer Leistungswicklung (27) in Reihe mit der Sekundärwicklung (2, 3) und der Gleichrichterdiode (13) angeordnet ist und väter mindestens eine Steuerwicklung (28) zur Einstellung einer Vormagnetisierung im Kern der Drosselspule enthält, und daß weiter die Mittel eine Steuereinheit (29) enthalten, die an die Steuerwicklung (28) angeschlossen und mit einem Eingang (30) für die einzustellende und zu stabilisierende Größe versehen ist.* in the primary circuit with two input terminals connected to a DC voltage supply source can be connected, and secondary circuits with output terminals for connecting a Load, the primary circuit between the input terminals at least one controllable circuit element that periodically controlled by a control circuit, contains in series with a primary winding of a transformer, during each secondary circuit a secondary winding of the transformer, includes a rectifier diode, a freewheeling diode and a choke coil, with at least one secondary circuit is provided with setting and stabilizing means for a size at the output terminals, characterized in that that the adjustment and stabilization means contain a saturable choke coil (26) with a power winding (27) is arranged in series with the secondary winding (2, 3) and the rectifier diode (13) and fathers at least a control winding (28) for setting a bias in the core of the choke coil, and that further the means contain a control unit (29) connected to the control winding (28) and having an input (30) is provided for the size to be set and stabilized. 2. Getaktetes Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern der sättigbaren Drosselspule aus magnetischem Material mit geringem remanentem Magnetismus besteht (Fig. 2).2. Pulsed power supply according to claim 1, characterized in that the core of the saturable choke coil is made of magnetic There is material with low remanent magnetism (Fig. 2). 3. Getaktetes Netzgerät nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Steuerschaltung während einer ersten Zeitdauer das3. Clocked power supply according to claim 1 or 2, wherein the control circuit during a first period of time 30026/066930026/0669 ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED 2*Γ PHN 9302 2 * Γ PHN 9302 steuerbare Schaltungselement leitend macht und während einer zweiten Zeitdauer sperrt, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit eine Diode (77) und eine Steuerspannungsquelle (69, 70) enthält, die in Reihe mit der Steuerwicklung angeordnet sind, derart, daß während der ersten Zeitdauer die Diode (77) durch die Steuerspannung der Quelle gesperrt und während eines Teiles der zweiten Zeitdauer infolge der Induktionsspannung über der Steuerwicklung (28) leitend ist, so daß die Vormagnetisierung durch das Spannungs-Zeit-Integral der Steuerspannung über den Teil der zweiten Zeitdauer bestimmt wird.makes controllable switching element conductive and blocked during a second time period, characterized in that the control unit includes a diode (77) and a control voltage source (69, 70), which ihe in R e are arranged with the control winding such that, during the first time period the diode (77) is blocked by the control voltage of the source and is conductive during a part of the second period due to the induction voltage across the control winding (28), so that the bias is determined by the voltage-time integral of the control voltage over the part of the second period will. 4. Getaktetes Netzgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerspannungsquelle der Ausgang eines Operationsverstärkers (62) ist, der das Differenzsignal zwischen einem Bezugssignal (67) und einem der genannten Größe proportionalen Signal (30) verstärkt.4. Pulsed power supply according to claim 3, characterized in that the control voltage source is the output of an operational amplifier (62) which amplifies the difference signal between a reference signal (67) and a signal (30) proportional to said variable. 5. Getaktetes Netzgerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Diode (77) die Basis-Emitter-Diode eines Transistors (78) ist, dessen Kollektor mit einem Ende und dessen Emitter mit dem anderen Ende der Steuerwicklung (28) verbunden ist.5. Pulsed power supply according to claim 3 or 4, characterized in that the diode (77) is the base-emitter diode of a transistor (78) whose collector with one end and its emitter with the other end of the control winding (28) is connected. 6. Getaktetes Netzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Steuerschaltung für die Schaltungselemente im Primärkreis einen in der Impulsbreite gesteuerten Oszillator und eine Vergleichsschaltung enthält, die mit einem Eingang an die Ausgangsklemmen eines der Sekundärkreise angeschlossen ist, so daß die Spannung an diesen Klemmen mit Hilfe der Impulsbreitensteuerung konstant ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang (30) der Steuereinheit (29), die zu einem anderen Sekundärkreis (2, 3) gehört, an die zugehörigen Ausgangsklemmen (32, 33; 34, 35) angeschlossen ist.6. Pulsed power supply according to one of the preceding claims, in which the control circuit for the circuit elements in the primary circuit contains an oscillator controlled in the pulse width and a comparison circuit which is connected to an input is connected to the output terminals of one of the secondary circuits, so that the voltage is applied to these Clamping with the help of the pulse width control is constant, characterized in that the input (30) of the control unit (29), which belongs to another secondary circuit (2, 3), to the associated output terminals (32, 33; 34, 35) connected. 030 0 26/0669030 0 26/0669
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