DE3024721A1 - Multiple output DC power supply - has one regulated voltage output and other outputs voltage limited by passive components - Google Patents
Multiple output DC power supply - has one regulated voltage output and other outputs voltage limited by passive componentsInfo
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Abstract
Description
Gleichspannungsumrichter zur Erzeugung mehrerer Ausgangs-DC voltage converter for generating several output
s annung en Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspannungsumrichter zur Erzeugung mehrerer Ausgangsspannungen gleicher Polarität, wobei nur eine der Ausgangsspannungen mittels einer Regeleinrichtung und wenigstens eines in eine; Eingangskreis gelegenen Schalttransistors auf einen konstanten Wert geregelt und wenigstens eine weitere Ausgangsspannung durch die Regelung mitstabilisiert ist, wobei für die weitere Ausgangsspannung eine Spannungsbegrenzungsanordnung zur Verringerung des Anstieges bei Schwachlast oder Leerlauf vorgesehen ist.s annung s The invention relates to a DC voltage converter for generating several output voltages of the same polarity, with only one of the Output voltages by means of a control device and at least one in a; Input circuit located switching transistor regulated to a constant value and at least one further output voltage is also stabilized by the regulation, a voltage limiting arrangement for reducing the further output voltage of the increase is provided at low load or idling.
Ein Gl ei chspannungsumri chter mit mehreren Ausgangskrei sen ist bereits aus der DE-PS 25 36 207 bekannt.A voltage converter with several output circuits is already known from DE-PS 25 36 207.
Man kann einen Gleichstromumrichter mit zwei oder mehr Ausgangskreisen versehen und die erste AusgangSspannung über die Tastgradänderung des Schalttransistors im gemeinsamen Primärkreis regeln. Da die zweite und Jede weitere Ausgangsspannung über den gemeinsamen Transformator mitstabilisiert sind, können bei gewissen Anvendungsfällen eigene Regler fiir die weiteren Ausgangsapannungen entfallen. Bei Schwachlast und Leerlauf können diese Spannungen dann Jedoch in unzulässiger Weise ansteigen.You can have a DC converter with two or more output circuits provided and the first output voltage via the duty cycle change of the switching transistor regulate in the common primary circuit. As the second and each additional output voltage are also stabilized via the common transformer, can in certain application cases Separate regulators for the other output voltages are not required. At low load and However, when idling, these voltages can rise in an impermissible manner.
Man kann einen solchen unerwünschten Spannungsanstieg durch eine Vorbelastung des betreffenden Ausgangskreises vermeiden.Such an undesirable increase in voltage can be caused by a preload of the relevant output circuit.
Eine Vorbelastung des stabilisierten zweiten bzw. weiteren Kreises nimmt soviel Strom auf, daß auch bei leerlaufendem Ausgang die Spannung nicht unzulässig ansteigen kann. Als Vorbelastung kann ein dauernd eingeschalteter Widerstand dienen, was Jedoch mit dem Nachteil von Dauerverlusten verbunden ist. Verwendet man eine Begrenzerschaltung mit Zenerdiode und evtl. Transistor und Widerstand, die nach einem mäßigen Spannungsanstieg Strom aufnimmt, so ergibt sich ein nicht unwesentlicher Einstell- und Bauteilaufwand.A preload of the stabilized second or further circle absorbs so much current that the voltage is not impermissible even when the output is idle can increase. A permanently switched on resistor can serve as a pre-load, However, this has the disadvantage of permanent losses. If you use a Limiter circuit with zener diode and possibly transistor and resistor, which after absorbs current with a moderate increase in voltage, the result is a not insignificant one Adjustment and component effort.
Aufgabe der Erfindung ist es, wenigstens eine mitstabilisierte weitere Ausgangs spannung eines geregelten Gleichspannungsumrichters mit möglichst einfachen Mitteln wirksam zu begrenzen.The object of the invention is to provide at least one co-stabilized further Output voltage of a regulated DC converter with the simplest possible Effectively limit funds.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß sich die gewünschte Spannungsbegrenzung dann mit besonders einfachen Mitteln unter Zuhilfenahme der Regeleinrichtung realisieren läßt, wenn die zweite und jede weitere zu begrenzende Ausgangsgpannung gegenüber einem gemeinsamen Bezugspotential mindestens etwa ebenso groß wie die geregelte Ausgangs spannung ist und die gleiche Polarität wie die geregelte Ausgangsspannung hat.The invention is based on the knowledge that the desired Voltage limitation then with particularly simple means with the aid of Can implement control device when the second and each additional to be limited Output voltage in relation to a common reference potential is at least roughly the same as large as the regulated output voltage and the same polarity as the regulated Has output voltage.
Gemäß der Erfindung wird der Gleichspannungsumrichter derart ausgebildet, daß die Spannungsbegrenzungsanordnung einen nichtlinearen Zweipol mit definierter Spannungsschwelle enthält, der zwischen dem spannungsführenden Anschluß des Ausganges für die weitere Ausgangsspannung und den spannungsführenden Anschluß des Ausganges für die geregelte Ausgangsspannung angeordnet ist.According to the invention, the DC voltage converter is designed in such a way that that the voltage limiting arrangement has a non-linear two-terminal network with a defined Contains voltage threshold between the live connection of the output for the further output voltage and the live connection of the output is arranged for the regulated output voltage.
Bei Schwachlast oder Leerlauf wird durch den Anstieg der nichtstabilisierten weiteren Ausgangs spannung die Spannungsschwelle überschritten; über den nichtlinearen Zweipol fließt ein Strom in den spannungsgeregelten Ausgangskreis.At low load or idle, the increase in unregulated further output voltage the Voltage threshold exceeded; A current flows into the voltage-regulated output circuit via the non-linear two-terminal network.
Dabei wird der spannungsgeregelte erste Kreis sowohl zur Vorbelastung des zweiten und jeden weiteren Kreises mit herangezogen als auch zur Spannungshaltung durch Tastgradreduzierung angeregt, falls die Belastung des ersten Kreises nicht ausreicht.The voltage-regulated first circuit becomes both a preload of the second and every further circle are also used as well as for voltage maintenance stimulated by duty cycle reduction, if the load on the first circuit is not sufficient.
Damit können in vorteilhafter Weise eine relativ große Dauervorlast oder eine umfangreiche Vorlastschaltung eingespart und die Eigenschaften des Reglers und der Steuerschaltung mitgenutzt werden.A relatively large continuous preload can thus advantageously be used or an extensive preload circuit and the properties of the controller saved and the control circuit can also be used.
Vorzugsweise ist der nichtlineare Zweipol eine gepolte Schaltungsanordnung mit definierter Spannungsschwelle.The non-linear two-terminal network is preferably a polarized circuit arrangement with a defined voltage threshold.
Bei etwa gleich großen Ausgangsspannungen oder kleinen Differenzspannungen enthält der nichtlinearer Zweipol zweckmäßigerweise eine derart gepolte Diode, daß die Diode in Begrenzungsfalle leitend ist. Die Diode kann je nach Differenzspannung aus einer oder mehreren in Serie geschalteten Einzeldioden bestehen.With approximately the same output voltages or small differential voltages The non-linear two-terminal network expediently contains a diode polarized in such a way that the diode is conductive in the limiting case. The diode can depending on the differential voltage consist of one or more individual diodes connected in series.
Bei größeren Differenzspannungen enthält der nichtlineare Zweipol zweckmäßigerweise eine derart gepolte Z-Diode, daß die Z-Diode im Begrenzungsfalle einen Zenerstrom führt.In the case of larger differential voltages, the non-linear two-terminal network contains expediently a Z-diode polarized in such a way that the Z-diode in the case of limitation leads a zener current.
In Weiterbildung der Erfindung ist in Serie zur Z-Diode eine Diode mit entgegengesetzter-Polung in Serie geschaltet. Eine derartige Diode bewirkt eine Polung des nichtlinearen Zweipols derart, daß bei Spannungsabsenkung durch Überlast des mitstabilisierten Kreises dieser den geregelten Ausgangskreis nicht mit belastet.In a further development of the invention, there is a diode in series with the Zener diode connected in series with opposite polarity. Such a diode causes a The polarity of the non-linear two-terminal network is such that when the voltage drops due to overload of the co-stabilized circuit this does not load the controlled output circuit.
Zweckmäßigerweise ist in Serie zum nichtlinearen Zweipol ein ohmscher Widerstand angeordnet. Ein derartiger Widerstand bewirkt in vorteilhafter Weise eine Begrenzung des durch die Z-Diode fließenden Stromes und ist insbesondere bei dynamischen Vorgängen wirksam.It is expedient to have an ohmic one in series with the non-linear two-terminal network Resistance arranged. Such a resistance works in an advantageous manner a limitation of the current flowing through the Zener diode and is especially at dynamic processes are effective.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die am ohmschen Widerstand abfallende Spannung einem Spannungsdiskriminator zugeführt, der bei Überschreiten eines vorgegebenen Grenzwertes der Spannung eine Abschaltung des Gleichspannungswandlers auslöst.In a further embodiment of the invention, the ohmic resistor falling voltage is fed to a voltage discriminator, which when exceeded a predetermined limit value of the voltage, a shutdown of the DC voltage converter triggers.
Die Erfindung wird anhand der in der Figur dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on the embodiment shown in the figure explained in more detail.
In der Figur ist-ein geregelter Durchf lußumricht er mit mehreren Ausgangskreisen dargestellt.In the figure there is a regulated flow converter with several Output circles shown.
Der Eingangskreis des Durchflußumrichters besteht aus der Primärwicklung 31 des Transformators 3 und dem Schalttransistor 2, der die Eingangsspannung Ue periodisch an den Transformator 3 schaltet. Der Schalttransistor 2 wird von der Regeleinrichtung 4 in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung Ua1 eines ersten Ausgangskreises gesteuert.The input circuit of the flow converter consists of the primary winding 31 of the transformer 3 and the switching transistor 2, which the input voltage Ue periodically switches to transformer 3. The switching transistor 2 is of the Control device 4 as a function of the output voltage Ua1 of a first output circuit controlled.
Die Ausgangswicklung des Transformators 3 besteht aus zwei Teilwicklungen 321 und 322. Der erste Ausgangskreis ist an die Teilwicklung 321, der zweite Ausgangskreis an die Serienschaltung der beiden Teilwicklungen 321 und 322 angeschlossen.The output winding of the transformer 3 consists of two partial windings 321 and 322. The first output circuit is connected to partial winding 321, the second output circuit connected to the series circuit of the two partial windings 321 and 322.
Ausgehend vom Verbindungspunkt der beiden Teilwicklungen verläuft der erste Ausgangskreis über die Gleichrichterdiode 5, die Drossel 7 und den Siebkondensator-8. Der zweite Ausgangskreis verläuft von dem spannungsfuhrenden Ende der Ausgangswicklung 321, 322 über die Gleichrichterdiode 5', die Siebdrossel 7' und den Siebkondensator 8' nach Bezugspotential.Starting from the connection point of the two partial windings the first output circuit via the rectifier diode 5, the choke 7 and the filter capacitor 8. The second output circle runs from the live one end the output winding 321, 322 via the rectifier diode 5 ', the filter choke 7' and the filter capacitor 8 'according to reference potential.
Im ersten Ausgangskreis ist der Verbindungspunkt der Gleichrichterdiode 5 mit der-Drossel 7 über die Freilaufdiode 6 an Bezugspotential geführt. Im zweiten Ausgangskreis ist der Verbindungspunkt der Gleichrichterdiode 5' mit der Drossel 7' über die Freilaufdiode 6' mit Bezugspotential verbunden.The connection point of the rectifier diode is in the first output circuit 5 out with the choke 7 via the freewheeling diode 6 to reference potential. In the second The output circuit is the connection point between the rectifier diode 5 'and the choke 7 'connected to reference potential via the freewheeling diode 6'.
Parallel zum Siebkondensator 8 liegt der Lastwiderstand 9 des ersten und parallel zum Siebkondensator 8' der Lastwiderstand 9' des zweiten Ausgangskreises. Am Lastwiderstand 9 liegt die Spannung Ua1, am Lastwiderstand 9' die Spannung Ua2. Zwischen den spannungsführenden Anschlüssen 13 und 13' des ersten und des zweiten Ausgangskreises, die gegen Bezugspotential die Spannungen Ua1 und Ua2 führen, liegt die Spannung A Ua.The load resistor 9 of the first is parallel to the filter capacitor 8 and parallel to the filter capacitor 8 ', the load resistor 9' of the second output circuit. The voltage Ua1 is applied to the load resistor 9 and the voltage Ua2 to the load resistor 9 '. Between the live connections 13 and 13 'of the first and the second Output circuit, which lead the voltages Ua1 and Ua2 against reference potential the voltage A Ua.
An den Siebkondensator 8 ist die Steuer- und Reglerschaltung 4 angeschlossen, mit deren Hilfe der Schalttransistor 2 gesteuert wird.The control and regulator circuit 4 is connected to the filter capacitor 8, with the help of which the switching transistor 2 is controlled.
Zwischen den spannungsführenden Ausgangsanschlüssen 13 und 13' ist eine Serienschaltung der Z-Diode 10, der Diode 11 und des Widerstandes 12 angeordnet.Between the live output connections 13 and 13 'is a series circuit of the Zener diode 10, the diode 11 and the resistor 12 is arranged.
Die Steuer- und Reglerschaltung enthält eine in der Figur nicht dargestellte Überspannungsabschalteeinrichtung, die an den Widerstand 12 angeschlossen ist und dessen Spannungsabfall auswertet. Überschreitet dieser Spannungsabfall einen vorgegebenen Wert, so wird der Durchflußumrichter durch Sperren des Schalttransistors 2 abgeschaltet.The control and regulator circuit contains one not shown in the figure Overvoltage shutdown device which is connected to the resistor 12 and evaluates its voltage drop. If this voltage drop exceeds a specified one Value, the flow converter is switched off by blocking the switching transistor 2.
Bei dem Eintakt-Durchfluß-Umrichter wird die gegenüber der Ausgangsspannunge Ua2 niedrigere Ausgangsspannung U mit Hilfe der Steuer- und Regel schaltung 4 bei möglichen Last- und/oder Eingangs spannungsänderungen durch Tastgradänderungen des Schalttransistors konstant gehalten.In the case of the single-ended flow converter, the voltage is opposite to the output voltage Ua2 lower output voltage U with the help of the control and regulation circuit 4 at possible load and / or input voltage changes due to changes in the duty cycle of the Switching transistor kept constant.
Für Fehlerfälle im Regel- und Steuerkreis schützt die in der Steuer- und Regelschaltung 4 enthaltene Uberspannungsabschalteinrichtung die Verbraucher 9 und 9t.In the event of errors in the control and control circuit, the and control circuit 4 overvoltage disconnection device contained the consumers 9 and 9t.
Die durch die Regelung der ersten Ausgangsspannung Uai mitstabilisierte etwa gleichgroße oder größere Ausgangsspannung Ua2 würde, da keine Vorlastschaltung vorgesehen ist, ohne die Z-Diode 10 bei Leerlauf wegen des dabei in der Drossel 7' fließenden lückenden Drosselstromes unzulässig hohe Spannungswerte erreichen, wenn nicht der nichtlineare Zweipol vorhanden wäre.The stabilized by regulating the first output voltage Uai Output voltage Ua2 would be approximately the same or greater, since there is no preload circuit is provided without the Zener diode 10 when idling because of doing so in the choke 7 'flowing intermittent choke current reach impermissibly high voltage values, if it weren't for the non-linear two-terminal network.
Die Schaltungsanordnung mit den Bauteilen wo,11 und 12 läßt bei mäßigem Anstieg der Spannung Ua2 bei zu kleinem Laststrom einen Strom in den Verbraucher 9 fließen, der bei Normalbelastung dieses Kreises nutzbringende Energie liefert. Es wird zur ßegrenzung also nur die Differenz zwischen Ua2 und Ua1, multipliziert mit dem durch die Anordnung fließenden Strom, in Verlustwärme umgesetzt.The circuit arrangement with components where, 11 and 12 is moderate If the load current is too low, the voltage Ua2 causes a current to flow into the consumer 9 flow, which delivers useful energy under normal load of this circle. To limit this, only the difference between Ua2 and Ua1 is multiplied with the current flowing through the arrangement, converted into heat loss.
Nimmt bei Schwachlast oder Leerlauf des geregelten Stromkreises der Lastwiderstand 9 nicht genügend Strom über die Z-Diode 10 auf, so veranlaßt die Regelschaltung zur Spannungskonstanthaltung eine entsprechend starke Tastgrddminderung, so daß die Leerlaufgesamtverluste wesentlich sinken.When the regulated circuit is under low load or idle, the Load resistor 9 does not have enough current through the Zener diode 10, so causes the Control circuit to keep voltage constant a correspondingly strong duty cycle reduction, so that the total idle losses decrease significantly.
Die Z-Diode ist so zu wählen, daß bei Normalbetrieb kein Strom über die Bauteile 10,lot und 12 fließt. Dabei gilt: Ua2nenn Ua1 < UZ d.h. die Zenerspannung ist größer, vorzugsweise nur etwas größer als die Differenz aus dem Nennwert Ua2nenn der mitstabilisierten Ausgangs spannung Ua2 und der geregelten Ausgangsspannung Usa1.The zener diode is to be selected so that no current is over during normal operation the components 10, solder and 12 flows. The following applies: Ua2nenn Ua1 < UZ i.e. the Zener voltage is greater, preferably only slightly greater than the difference from the nominal value Ua2nenn of the stabilized output voltage Ua2 and the regulated Output voltage Usa1.
Zwischen der Diode 11 und dem Widerstand, der auch bei dynamischen Vorgängen den Strom durch die Diode 11 und 12 die Z-Diode 10 begrenzt, ist eine Überspannungsabschalteinrichtung angeschlossen. Diese erkennt über den Widerstand 12 sowohl einen unzulässigen Spannungsanstieg der Ausgangs spannung Ua1 infolge eines Bauteilefehlers im Regel- oder Steuerkreis als auch einen fehlerhaften Anstieg der Ausgangsspannung Ua2 durch einen größeren als durch den Stromzweig 10,11,12 bedingten Spannungsabfall am Widerstand 12 und schaltet somit das Gerät zum Schutz der Verbraucher 9 und 9' ab.Between the diode 11 and the resistor, which also works with dynamic Processes the current through the diode 11 and 12, the Zener diode 10 is limited Overvoltage shutdown device connected. This recognizes through the resistance 12 both an impermissible increase in voltage of the output voltage Ua1 as a result a component fault in the control or control circuit as well as a faulty rise the output voltage Ua2 by a larger than by the branch 10,11,12 caused voltage drop at resistor 12 and thus switches the device for protection the consumer 9 and 9 'from.
Insbesondere liefert der erste Ausgangskreis den kleineren Teil der Geräteleistung, die weiteren Ausgangskreise den größeren Teil der Geräteleistung, so daß sich der Vorteil der leistungsarmen Spannungsbegrenzung besonders stark auswirkt.In particular, the first output circle provides the smaller part of the Device power, the other output circuits the greater part of the device power, so that the advantage of the low-power voltage limitation has a particularly strong effect.
Der Gleichspannungsumrichter kann ein Durchflußumrichter oder ein Sperrumrichter sein. Bei dem Durchflußumrichter wird die Energie bei leitendem Schalttransistor, beim Sperrumrichter bei gesperrten Schalttransistor an den Verbraucher abgegeben. Besonders vorteilhaft ist die Spannungsbegrenzungsanordnung bei Durchflußumrichtern mit einer Speicherdrossel je Ausgangskreis. Sind bei einen Sperrumrichter Transformator und Drossel miteinander vereint, so lassen sich mittels der Spannungsbe- grenzungsanordnung durch Streuinduktivitäten bedingte Spannungserhöhungen wirksam verhindern.The DC / DC converter can be a flow converter or a Be flyback converter. In the case of the flow converter, when the switching transistor is conducting, the energy is in the case of the flyback converter when the switching transistor is locked, it is delivered to the consumer. The voltage limiting arrangement is particularly advantageous for flow converters with one storage choke per output circuit. Are in a flyback converter transformer and choke are combined with one another, the voltage boundary arrangement Effectively prevent voltage increases caused by leakage inductances.
6 Patentansprüche 1 Figur6 claims 1 figure
Claims (6)
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| DE19803024721 DE3024721C2 (en) | 1980-06-30 | 1980-06-30 | DC voltage converter for generating several output voltages |
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Publications (2)
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| DE3024721A1 true DE3024721A1 (en) | 1982-01-21 |
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ID=6106030
Family Applications (1)
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Country Status (1)
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