DE29617361U1

DE29617361U1 - Schaltnetzteil mit Potentialgetrennten Netzteileinspeisungen

Info

Publication number: DE29617361U1
Application number: DE29617361U
Authority: DE
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1996-09-24
Filing date: 1996-09-24
Publication date: 1996-12-05
Anticipated expiration: 2006-09-25

Description

Schaltnetzteil mit potentialgetrennten Netzeinspeisungen

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil mit potentialgetrennten Netzeinspeisungen zur Energieversorgung elektrischer Verbraucher in Energieversorgungsanlagen, insbesondere zur Energieversorgung von Isolationswächterschalteinrichtungen.

Schaltnetzteile der eingangs definierten Art sind in der Weise bekannt, daß beispielsweise bei zwei potentialgetrennten Netzeinspeisungen zwei normale Gleichspannungsnetzteile mit ihren aus einer Primärwicklung und einer Sekundärwicklung bestehenden Übertragereinrichtung ausgangsseitig parallel geschaltet sind. Dies bedeutet, das die gewünschte Ausgangsspannung über zwei parallelgeschaltete Sekundärwicklungen zu den Verbrauchern geführt ist. Die Einspeisung erfolgt also aus beiden Netzteilen über galvanisch getrennte Übertragereinrichtungen, so daß auch die Potentialtrennung beider Netzteile gewährleistet ist. Für dieses Schaltnetzteil sind allerdings zwei vollständige Gleichspannungsnetzteile erforderlich. Sind die Ausgangsspannungen dieser beiden Netzteile wie üblich mit einer Regeleinrichtung versehen, so ist eine Lastaufteilung nur dann gleichmäßig auf beide Gleichspannungsnetzteile verteilt, wenn die jeweilige Ausgangsspannung, die jeweilige Ausgangsimpedanz und die Regeleigenschaften beider Gleichspannungsnetzteile identisch oder zusätzliche sogenannte Lastaufteilungsschaltungen eingesetzt sind. Bei wechselnden Eingangsspannungen, die beispielsweise bei Überlast durch ein entsprechendes Absinken der Eingangsspannungen entstehen, stellt sich bei gleichbleibender Ausgangs-

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' belastung eine etwa konstante Eingangsleistung ein. Dies hat zur Folge, daß mit dem Absinken der Eingangsspannung einer Netzeinspeisung sich dort ein entsprechend höherer Eingangsstrom einstellt, was bei der schon bestehenden Überlast keinesfalls wünschenswert ist.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein Schaltnetzteil mit potentialgetrennten Netzeinspeisungen zu definieren, bei dem der materielle Aufwand gegenüber den bisher bekannten Schaltnetzteilen erheblich reduziert ist und bei dem SpannungsSchwankungen, insbesondere reduzierte Eingangsspannungen im Bereich der Netzeinspeisung, nicht zwangsläufig zu erhöhten Eingangsbelastungen der jeweiligen Netzeinspeisung führen. Erfindungsgemäß wird dies durch die Merkmale

1.1 das Schaltnetzteil enthält eine Übertragereinrichtung mit einer der Anzahl von potentialgetrennten Netzeinspeisungen entsprechenden Zahl von Primärwicklungen und eine einzige Sekundärwicklung zur Übertragung einer Ausgangsspannung,

1.2 das Schaltnetzteil weist eine Spannungsregeleinrichtung zur Regelung der Ausgangsspannung auf, wobei die entstehende Regelgröße an eine der Anzahl der potentialgetrennten Netzeinspeisungen entsprechende Zahl von in Reihe geschalteten Optokopplern übertragbar ist, 1.3 jeder Optokoppler steht jeweils mit einer eigenen Ansteuereinrichtung in Verbindung, deren Ausgang auf einen Steuereingang eines Feldeffekttransistors einwirkt, 1.4 die Ansteuereinrichtungen sind mit einer Taktfrequenz und Schaltflanken der Netzeinspeisung abstimmenden Synchronisiereinrichtung verbunden,
erreicht.

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Das erfindungsgetnäße Schaltnetzteil besteht also aus zwei bzw. mehreren Eingangsseiten und einer einzigen Ausgangsseite, während die herkömmlichen Schaltnetzteile jeweils eine einzige Eingangsseite und eine einzige Ausgangsseite aufweisen. Die Zusammenführung zum erfindungsgemäßen Schaltnetzteil ist hier durch die Übertragereinrichtung realisiert, die mindestens zwei Primärwicklungen enthält, die mit der einzigen Sekundärwicklung übertragergekoppelt sind. Die an der Sekundärwicklung entstehende Ausgangsspannung wird zur Regelung derselben über die Spannungsregelexnrichtung zu den in Reihenschaltung angeordneten Optokopplern geführt, um in Verbindung mit den netzeinspeisungszugeordneten Ansteuereinrichtungen mittels der nachgeschalteten Feldeffekttransistoren den Regelkreis zur Beeinflussung der Ausgangsspannung zu bilden.

Die Ansteuereinrichtungen sind untereinander zur Abstimmung ihrer Taktfrequenzen und ihrer Schaltflanken mit der Synchronisiereinrichtung verbunden. Bei gleichen Eingangangsspannungen der Netzeinspeisungen sind auch die Eingangs ströme gleich. Verringert sich eine Eingangangsspannung einer Netzeinspeisung, so tritt in einem von den Koppel induktivitäten der Primärwicklungen abhängigen Bereich von 5 bis 3 0 Prozent eine entsprechende Verminderung der Stromaufnahme auf. Unterhalb von 30 Prozent wird der Primärstromkreis unterbrochen, so daß damit eine völlige Entlastung für diesen Teil der Netzeinspeisung erreicht ist.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Merkmal

2.1 die Übertragereinrichtung ist im Sperrwandlermodus betrieben,

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vorgesehen und damit eine gute Regelbarkeit in weiten Bereichen der Eingangsspannung sichergestellt.

Die Erfindung wird durch ein Ausführungsbeispiel näher erläutert, in dem lediglich die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Schaltmittel teilweise auszugsweise dargestellt sind.

Das Schaltnetzteil enthält als wesentlichen Bestandteil die Übertragereinrichtung UEE, die mit einer der Anzahl von potentialgetrennten Netzeinspeisungen - dargestellt sind lediglich eine erste und eine zweite Netzeinspeisung NEl, 2 - entsprechenden Zahl von Primärwicklungen - der ersten und der zweiten Primärwicklung Pl, 2 - und einer einzigen Sekundärwicklung SW ausgestattet ist. Weiterhin ist ersichtlich, daß die dargestellte erste und zweite Netzeinspeisung NEl ,2 jeweils über eine nicht bezeichnete Gleichrichterschaltung geführt ist, wo sich am ebenfalls nicht bezeichneten Ladekondensator die erste und die zweite Eingangsspannung UEl, 2 einstellt. Die beiden Eingangsspannungen UEl, 2 sind mit der jeweiligen Primärwicklung Pl, 2 verbunden, deren Stromkreis jeweils durch die entsprechend zugeordnete Ansteuereinrichtung ASE mittels dem ersten und dem zweiten Feldeffekttransistor FETl, 2 beeinflußbar ist. Die Regelgröße wird durch die Ausgangsspannung UA mit der Spannungsregeleinrichtung SRE erzeugt, deren Ausgangssignal auf die in Reihe geschalteten Optokoppler OKI, 2 in der Weise einwirkt, daß über die jeweilige Ansteuereinrichtung ASE der Stromkreis der ersten und zweiten Primärwicklung Pl, 2 entsprechend regelbar ist. Die Regelung erfolgt in der Weise, daß mit dem Absinken der er-0 sten oder zweiten Eingangs spannung UEl, 2 bis zu einem bestimmten Grenzwert die Belastung der entsprechenden ersten

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oder zweiten Netzeinspeisung NEl, 2 ebenfalls sinkt und daß mit einem weiteren Absinken der ersten oder zweiten Eingangsspannung UEl, 2 durch Sperrung des jeweiligen Stromkreises
der ersten oder zweiten Primärwicklung Pl, 2 eine vollständige Entlastung der entsprechenden ersten oder zweite Netzeinspeisung NEl, 2 erfolgt.

Mit diesem Schaltnetzteil können Überspannungen in nicht dargestellter Weise zur Versorgung elektrischer Verbraucher herangezogen werden. Durch entsprechende Vervielfachung der Sekundärwicklung SW sind auch, wie bei den herkömmlichen

Schaltnetzteilen üblich, Erweiterungen auf mehrere Ausgangs-Spannungen zu realisieren.

Claims

GR SS G 4173 DE Schutzansprüche

1. Schaltnetzteil mit potentialgetrennten Netzeinspeisungen zur Energieversorgung elektrischer Verbraucher in Energieversorgungsunternehmen, insbesondere zur Energieversorgung von Isolationswächterschalteinrichtungen,
gekennzeichnet durch die Merkmale

1.1 das Schaltnetzteil enthält eine Übertragereinrichtung (UEE) mit einer der Anzahl von potentialgetrennten Netzeinspeisungen (NE 1,2) entsprechenden Zahl von Primärwicklungen (Pl, 2) und eine einzige Sekundärwicklung (SW) zur Übertragung einer Ausgangsspannung (UA),

1.2 das Schaltnetzteil weist eine Spannungsregeleinrichtung (SRE) zur Regelung der Ausgangsspannung (UA) auf, wobei die entstehende Regelgröße an eine der Anzahl der potentialgetrennten Netzeinspeisungen (NEl, 2) entsprechende Zahl von in Reihe geschalteten Optokopplern (OKI, 2) übertragbar ist,

1.3 jeder Optokoppler (OKI, 2) steht jeweils mit einer eigenen Ansteuereinrichtung (ASE) in Verbindung, deren Ausgang auf einen Steuereingang eines Feldeffekttransistors (FETl, 2) einwirkt,

1.4 die Ansteuereinrichtungen (ASE) sind mit einer Taktfrequenz und Schaltflanken der Netzeinspeisung (NEl, 2) abstimmenden Synchronisiereinrichtung (SYE) verbunden.

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2. Schaltnetzteil mit potentialgetrennten Netzeinspeisungen nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch das Merkmal 2.1 die Übertragereinrichtung (UEE) ist im Sperrwandlermodus betrieben.