DE3014472C2 - Power supply device - Google Patents

Power supply device

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DE3014472C2 DE3014472A DE3014472A DE3014472C2 DE 3014472 C2 DE3014472 C2 DE 3014472C2 DE 3014472 A DE3014472 A DE 3014472A DE 3014472 A DE3014472 A DE 3014472A DE 3014472 C2 DE3014472 C2 DE 3014472C2
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Max 8224 Chieming Kerscher
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    • H05B41/00—Circuit arrangements or apparatus for igniting or operating discharge lamps
    • H05B41/14—Circuit arrangements
    • H05B41/26—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc
    • H05B41/28—Circuit arrangements in which the lamp is fed by power derived from dc by means of a converter, e.g. by high-voltage dc using static converters

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  • Inverter Devices (AREA)
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Description

Die Erfindung betriff4, ein Stromversorgungsgerät gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to 4 , a power supply device according to the preamble of claim 1.

Bei einem solchen Stromversorgungsgerät sind zwar die Ausschaltverluste des Haupttransistors reduziert, da dessen Sperrspannung wegen des Schutzkondensators nur verzögert ansteigt. Die periodische Entladung dieses Schutzkondensators bringt in der Regel wieder Verluste mit sich. Nur mit einer recht komplizierten Umschwingschaltung ist es bisher gelungen, diese Energie dem Verbraucher zuzuführen (ETZ Band 100 (1979)In such a power supply device, the turn-off losses of the main transistor are reduced because whose reverse voltage rises only with a delay because of the protective capacitor. The periodic discharge of this Protection capacitor usually brings losses again with himself. So far, it has only been possible to generate this energy with a rather complicated reversing circuit to be supplied to the consumer (ETZ Volume 100 (1979)

Heft 13, S. 664-670).Issue 13, pp. 664-670).

Eine Quelle weiterer Verluste ist bei Stromversorgungsgeräten der eingangs genannten Art mit der Erzeugung der niedrigen Betriebsspannungen für dieA source of further losses in power supply devices of the type mentioned at the beginning is with the generation the low operating voltages for the

s Steuerelektronik verbunden, es sei denn, es würden aufwendige Transformationsschaltungen eingesetzts control electronics, unless it is complex Transformation circuits used

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Leistungsverluste bei einem Stromversorgungsgerät der eingangs genannten Art bei geringem schaltungstechnischein Aufwand zu reduzieren.The invention is based on the object of the power losses in a power supply device to reduce the initially mentioned type with little circuitry effort.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dabei durch die im Kennzeichen von Anspruch 1 angegebenen Merkmale charakterisiertThe solution to this problem according to the invention is given by what is stated in the characterizing part of claim 1 Characterized features

Bei der Erfindung bildet somit der Schutzkondensa-In the invention, the protective condenser thus forms

is tor zusammen mit dem Ladekondensator einen kapazitiven Spannungsteiler, der einerseits die Ausschaltverluste durch Verzögerung des Spannungsanstiegs an dem Haupttransistor reduziert und mit dessen Hilfe es gelingt, eine niedrige Betriebsspannung an dem Ladekondensator praktisch verlustlos zu erzeugen.is tor a capacitive one together with the charging capacitor Voltage divider, which on the one hand reduces the switch-off losses by delaying the voltage rise at the Reduced main transistor and with the help of which it is possible to achieve a low operating voltage on the charging capacitor to generate practically lossless.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann dann im Entladekreis des Schutzkondensators zusätzlich eine Sekundärwicklung der Ladedrossel mit solcher Polarität angeordnet sein, daß der Ladekondensator bei durchgeschaltetem Haupttransistor von dieser Sekundärwicklung zusätzlich Energie erhält. According to a further development of the invention, a secondary winding of the charging choke can then additionally be arranged in the discharge circuit of the protective capacitor with such polarity that the charging capacitor receives additional energy from this secondary winding when the main transistor is switched on.

Je nach Belastung des Ladekondensators kann schließlich dieser noch an dem Ausgang eines Zusatzgleichrichters liegen.Depending on the load on the charging capacitor, it can finally be connected to the output of an additional rectifier lie.

Bei einem Stromversorgungsgerät der eingangs genannten Art ist ferner darauf zu achten, daß die Einschaltverluste des Haupttransistors möglichst klein bleiben: Hierzu wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Haupttransistor immer erst eingeschaltet wenn die Ladedrossel vollständig entladen und somit ihr Strom zu Null geworden ist Zugleich begrenzt eine Schutzdrossel im Entladekreis des Schutzkondensators den Anstieg des Entladestroms des Schutzkondensators.In the case of a power supply device of the type mentioned at the outset, care must also be taken that the switch-on losses of the main transistor remain as small as possible: For this purpose, according to a development of the invention the main transistor is only switched on when the charging choke is completely discharged and therefore you Current has become zero. At the same time, a protective choke in the discharge circuit of the protective capacitor limits the rise in the discharge current of the protective capacitor.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert:An embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the figure:

Eine Gleichstromlast in Form eines Speicherkondensators C18 und eines parallelgeschalteten Wechselrichters IV ist über eine Ladediode D 27 und eine Ladedrossel L 41 an eine Gleichstromquelle, und zwar einen Hauptgleichrichter G1, angeschlossen, der von einem Wechselspannungsnetz N gespeist wird. Zur Regelung der Spannung an dem Speicherkondensator C18 dient ein Haupttransistor V 6, über den die Ladedrossel L 41 an den Hauptgleichrichter schaltbar und dadurch aufladbar ist. Zwischen Haupttransistor VS und Speicherkondensator C18 einerseits und Hauptgleichrichter G 1 andererseits liegt noch ein Meßwiderstand R 33, dessen Signal nach Verzögerung über Widerstand R 27 und Kondensator C14 dem Eingang χ 6 eines Steuersatzes X zugeführt wird, der den Haupttransistor V 6 als Schalter steuert.A direct current load in the form of a storage capacitor C18 and an inverter IV connected in parallel is connected via a charging diode D 27 and a charging choke L 41 to a direct current source, namely a main rectifier G 1, which is fed by an alternating voltage network N. A main transistor V 6, via which the charging choke L 41 can be switched to the main rectifier and thus charged, is used to regulate the voltage at the storage capacitor C18. Between the main transistor VS and the storage capacitor C18 on the one hand and the main rectifier G 1 on the other hand there is also a measuring resistor R 33, the signal of which, after a delay, is fed via resistor R 27 and capacitor C14 to the input χ 6 of a control set X , which controls the main transistor V 6 as a switch.

Dem Haupttransistor und dem Meßwiderstand R 33 ist ferner eine Umschwingdiode D 42 antiparallel geschaltet, über die sich die »unsichtbaren« Kapazitäten (der Drossel, der Dioden, etc.) am Haupttransistor V6 vorbei entladen können.A reversing diode D 42 is also connected in anti-parallel to the main transistor and the measuring resistor R 33, via which the "invisible" capacitances (the choke, the diodes, etc.) can discharge past the main transistor V6.

Bei durchgeschaltetem Haupttransistor lädt sich die Drossel L 41 und verzögert der Kondensator C 41 auf, bis letzterer den dem Steuersatz X vorgegebenen SoIlwert erreicht. Dieser Sollwert hat die Form einer ungeglätteten gleichgerichteten Wechselspannung, so daß der aus dem Netz gezogenen Strom im Mittel einen sinusförmigen Verlauf hat.When the main transistor is switched through, the inductor L 41 charges and delays the capacitor C 41 until the latter reaches the target value specified for the control rate X. This nominal value has the form of an unsmoothed, rectified alternating voltage, so that the current drawn from the network has a sinusoidal profile on average.

Sobald der Istwert den Sollwert erreicht hat, schaltet der Steuersatz X den Haupttransistor V 6 ab: Die DroszA L 41 gibt dann ihre Energie über die Ladediode D 27 an den Speicherkondensator C18 ab, dessen Spannung in der Zwischenzeit infolge der Belastung durch den Wechselrichter Wetwas abgesunken war. Während der Aufladung des Speicherkondensators nimmt das Signal am Meßwiderstand R 33 und das Signal am Kondensator C14 verzögert ab. Das Verzögerungsglied RTIICXA ist so bemessen, daß die Spannung an C14 gerade dann Uta unteren Umschaltpunkt des Steuersatzes X erreicht, wenn der Strom durch die Ladedrossel L14 Null geworden ist: Bei der dann folgenden Einschaltung von V6 hat dieser Transistor weder einen Reststrom der Drossel noch einen Rückstrom der Diode D 27 zu übernehmen, so daß praktisch keine Einschaltverluste entstehen.As soon as the actual value has reached the setpoint, the control set X switches off the main transistor V 6: The Dros zA L 41 then releases its energy via the charging diode D 27 to the storage capacitor C18, the voltage of which in the meantime is due to the load from the inverter W. had sunk somewhat. During the charging of the storage capacitor, the signal at the measuring resistor R 33 and the signal at the capacitor C14 decrease with a delay. The delay element RTIICXA is dimensioned so that the voltage at C14 reaches Uta the lower switching point of the control rate X when the current through the charging choke L 14 has become zero: When V6 is then switched on, this transistor has neither a residual current of the choke nor to take over a reverse current of the diode D 27, so that practically no switch-on losses occur.

Die Betriebsspannungen für den Steuersatz X werden zunächst von einem Zusatzgleichrichter G 2 geliefert, der über Kondensatoren C6, Cl an das Wechsel- spannungsnetz N angeschlossen ist und der in Reihenschaltung Ladekondensatoren Ct und C9 speist; der Verbindungspunkt dieser beiden Kondensatoren liegt dabei in der negativen Klemme des Gleichrichters G1, so daß diese beiden Kondensatoren eine positive bzw. eine negative Betriebsspannung von etwa 8 V liefern. Der Steuersatz X beginnt zu arbeiten, sobald die Spannungen an den Ladekondensatoren einen für den Schaltbetrieb des Haupttransistors V'6 ausreichenden Wert erreicht haben.The operating voltages for the control set X are initially supplied by an additional rectifier G 2, which is connected to the AC voltage network N via capacitors C6, Cl and which feeds charging capacitors Ct and C9 in series; the connection point of these two capacitors lies in the negative terminal of the rectifier G 1, so that these two capacitors supply a positive or a negative operating voltage of about 8 volts. The control set X begins to work as soon as the voltages on the charging capacitors have reached a value sufficient for the switching operation of the main transistor V'6.

Die Ladedrossel L 41 hat eine Sekundärwicklung L 42, die über eine Schutzdrossel L 9 und eine Entkopplungsdiode D 9 der Reihenschaltung der beiden Ladekondensatoren CS, C% parallel geschaltet ist: Die Sekundärwicklung L 42 ist dabei so gepolt, daß die Lade- kondensatoren bei durchgesteuertem Haupttransistor Ve durch die von ihr gelieferte Spannung zusätzlich geladen werden. Der zur Durchsteuerung des Haupttransistors erforderliche Gleichstrom braucht dann nicht über die Kondensatoren C 6, Cl zu fließen, so daß diese verhältnismäßig klein dimensioniert werden können, da sie nur für den niedrigen Stromverbrauch von Komparatoren und dergleichen sorgen müssen.The charging choke L 41 has a secondary winding L 42, which is connected in parallel via a protective choke L 9 and a decoupling diode D 9 of the series connection of the two charging capacitors CS, C% : The secondary winding L 42 is polarized so that the charging capacitors are switched on Main transistor Ve can also be charged by the voltage it delivers. The direct current required to control the main transistor then does not need to flow via the capacitors C 6, Cl , so that these can be made relatively small, since they only have to ensure the low power consumption of comparators and the like.

Zur Begrenzung des Spannungsanstieges an dem gesperrten Haupttransistor V 6 dient ein Schutzkondensa- tor C17, der einerseits über Diode D 9 und Ladekondensator C 8, andererseits über die Sekundärwicklung L 42, die Schutzdrossel L 9 und den Ladekondensator C9 der Schaltstrecke von V6 und Meßwiderstand R 33 parallel geschaltet ist. soA protective capacitor C17 serves to limit the voltage rise at the blocked main transistor V 6, which is connected to the switching path of V6 and measuring resistor R via the secondary winding L 42, the protective inductor L 9 and the charging capacitor C9, on the one hand via diode D 9 and charging capacitor C 8 33 is connected in parallel. so

Wenn der Steuersatz X arbeitet und dabei der Haupttransistor gesperrt wird, lädt sich der Schutzkondensator C17 über L 41 und zunächst über L 9, L 42 und C 9 nach Öffnen der Entkopplungsdiode D 9 über den Ladekondensator Ci auf. Nach entsprechendem Abfall der Spannung an der Schutzdrossel L 9 sperrt D 9 wieder und die in L 9 gespeicherte Energie wird über D 42 in C9 und C17 umgeladen.When the control set X works and the main transistor is blocked, the protective capacitor C17 charges via L 41 and initially via L 9, L 42 and C 9 after opening the decoupling diode D 9 via the charging capacitor Ci . After a corresponding drop in the voltage at the protective inductor L 9, D 9 blocks again and the energy stored in L 9 is transferred to C9 and C17 via D 42.

Durch die Aufladung von C17 ist der Anstieg der Sperrspannung an der Schaltstrecke des Haupttransistors 1/6 während des Abbaues der Träger verzögert, so daß nur eine geringe Verlustleistung auftritt.By charging C17, the increase in Reverse voltage at the switching path of the main transistor 1/6 delayed during the removal of the carrier, so that only a small power loss occurs.

Beim folgenden !Einschalten von V6 entlädt sich C17 über V6, Kondenstor C 9, Schutzdrossel L 9 und Wicklung L 42; dabei wird C9 und die Drossel L 9 aufgela- den. Zur Rückmagn<itisierung gibt die Drossel L 9 ihre Energie über die Ei^kopplungsdiode D 9 an die in Reihe ceschalteten LadeK^ndensatoren C8 und C9 ab; in dieser Phase wird zusätzlich aus der Sekundärwicklung L 42 Energie in diese Kondensatoren gespeist When V6 is next switched on, C 17 discharges via V6, capacitor C 9, protective inductor L 9 and winding L 42; thereby wi r d C9 and the inductor L 9 the some charged. To Rückmag n <itisierung the inductor L are 9 their energy coupling diode D 9 to the ceschalteten in series Ladek ^ ends capacitors C8 and C9 from about the egg ^; In this phase energy is additionally fed into these capacitors from the secondary winding L 42

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (7)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Stromversorgungsgerät für eine Gleichstromlast mit einer Gleichspannungsquelle (GX), einem Haupttransistor (V6), einer Ladedrossel (L 41), einer Ladediode (D9) und einem den Haupttransistor (VS) als Schalter steuernden Steuersatz (X), wobei sich die Ladedrossel (L 41) bei durchgesteuertem Haupttransistor (V6) auf- und bei gesperrtem Haupttransistor über die Gleichstromlast und die Ladediode (D 27) entlädt, und mit einem Schutzkondensator (C 17) parallel zum Haupttransistor (VS) zur Reduzierung der Ausschaltverluste, dessen Enttadekreis über die Schaltstrecke des Haupttransistors verläuft, und mit einem Ladekondensator (CS), der die Betriebsspannung für den Steuersatz (X) liefert, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator (CfS) mit dem Schutzkondensator (C 17) und einer dazwischenliegenden, bei gesperrtem Haupttransistor (VS) leitenden Entkopplungsdiode (D 9) eine Reihenschaltung bildet, die parallel zur Schaltstrecke des Haupttransistors (VS) liegt.1. Power supply device for a direct current load with a direct voltage source (GX), a main transistor (V 6), a charging choke (L 41), a charging diode (D9) and a control set (X) that controls the main transistor (VS) as a switch Charging choke (L 41) opens when the main transistor (V6) is switched on and discharges via the direct current load and the charging diode (D 27) when the main transistor is blocked, and with a protective capacitor (C 17) parallel to the main transistor (VS) to reduce the switch-off losses, its discharge circuit runs over the switching path of the main transistor, and with a charging capacitor (CS) which supplies the operating voltage for the control set (X) , characterized in that the charging capacitor (CfS) with the protective capacitor (C 17) and an intermediate, when the main transistor is blocked ( VS) conductive decoupling diode (D 9) forms a series circuit which is parallel to the switching path of the main transistor (VS) . 2. Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Entladestromkreis des Schutzkondensators (Cl7) eine Schutzdrossel (L 9) enthält, die in einem Stromzweig parallel zu der Entkopplungsdiode (D 9) und dem Ladekondensator (C 8) verläuft2. Power supply device according to claim 1, characterized in that the discharge circuit of the protective capacitor (Cl7) contains a protective inductor (L 9) which runs in a branch parallel to the decoupling diode (D 9) and the charging capacitor (C 8) 3. Stromversorgungsgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladedrossel (L 41) eine Sekundärwicklung (L 42) aufweist, die mit der Schutzdrossel (L 9) mit solcher Polung in Reihe geschaltet ist, daß sie den Ladekondensator (C 8) bei durchgesteuertem Haupttransistor (V6) lädt.3. Power supply device according to claim 2, characterized in that the charging choke (L 41) has a secondary winding (L 42) which is connected in series with the protective choke (L 9) with such polarity that it is the charging capacitor (C 8) activated main transistor (V 6) charges. 4. Stromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator CC8) am Ausgang eines vom Netz gespeisten Zusatzgleichrichters (G 2) liegt.4. Power supply device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the charging capacitor CC8) is located at the output of an auxiliary rectifier (G 2) fed by the mains. 5. Stromversorgungsgerät nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß der Zusatzgleichrichter (G 2) über Kondensatoren (C6, C7) an das Netz (N) geschaltet ist.5. Power supply device according to claim, characterized in that the additional rectifier (G 2) is connected to the network (N) via capacitors (C 6, C7). 6. Stromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladekondensator aus zwei in Reihe geschalteten Kondensatoren (C8, C9) besteht, deren Verbindungspunkt mit der Minusklemme der Gleichspannungsquelle (G 1) verbunden ist.6. Power supply device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the charging capacitor consists of two series-connected capacitors (C8, C9) whose connection point is connected to the negative terminal of the DC voltage source (G 1). 7. Stromversorgungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, Haß der Steuersatz (X) den Haupttransistor (VS) jeweils erst einschaltet, wenn der Strom durch die Ladedrossel (L 41) Null ist.7. Power supply device according to one of claims 1 to 6, characterized in that H aß the tax rate (X) the main transistor (VS) only turns on when the current through the charging choke (L 41) is zero.
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