DE3029656C2 - Stromversorgungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Stromversorgungsgerät gemäß Oberbegriff von Anspruch 1.

Beim Hauptpatent werden die Versorgiingsspannungen für die Elektronik des Stromversorgungsgerätes von zwei Ladekondensatoren abgegriffen. Da jedoch meist eine höhere positive und eine kleinere negative Spannung erforderlich ist, führt dieser Weg zu einer ungünstigen Bemessung der Ladekondensatoren, zumal auf dem niedrigeren Spannungsniveau meist ein wesentlich geringerer Energiebedarf besteht, gerade für die niedrigere Spannung aber ein Kondensator sehr großer Kapazität erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen günstigeren Weg zur möglichst verlustfreien Erzeugung unterschiedlicher Versorgungsspannungen zu zeigen. Die Erfindung ist im wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Spannungsrelation an den Ladekondensatoren die Schutzdrossel größer bemessen wird, als es im Hinblick auf ihre Funktion der Begrenzung des Entladestromes des Schutzkondensators nötig ist. Dadurch ist es beispielsweise möglich, den beiden Ladekondensatoren gleiche Kapazität zu geben und dennoch ein Spannungsverhältnis von 1 :3 einzustellen. Besonders zweckmäßig isi es hierbei, in Reihe mil der Schut/.drossel eine Sperrcliodc zu schallen, die so gcpoll ist, daß über sie nur eine Entladung des Schutzkondensators möglich ist: Dadurch reduzieren sich die Verluste der Schaltung und außerdem hat man einen größeren Freiraum für die Auswahl der Bemessung der Bauelemente.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Figur erläutert:

Der Speicherkondensator C18 bildet zusammen im« einem parallelgeschalteten Wechselrichter W eine Glcichstromlast, die einerseits über eine Ladediode D 27 und eine Ladedrossel L 4, andererseits über einen Meßwiderstand R 33 an eine Gleichspannungsquelle in Fo^m eines Hauptgleichrichters G 1 angeschlossen ist. der von einem Wechselspannungsnetz N gespeist wird. Zur Regelung der Spannung an dem Speicherkondensator C18 dient ein Haupttransistor V6, über den die Ladedrossel L 4 an den Hauptgleichrichter schaltbar und dadurch aufladbar ist. Das Signal an dem zwischen Haupttransistor V6 und Speicherkondensator C18 einerseits :;.id Hauptgleichrichter G1 andererseits liegenden Meßwiderstand R 33 wird über ein Verzögerungsglied (Widerstand R 27 und Kondensator C14) dem Eingang χ 6 des Steuersatzes X zugeführt, der aus einer Überwachungseinrichtung und einem Regler besteht; letzterer steuert den Haupttransistor V6 als Schalter.

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 V 6 vorbei entladen können.

Bei durrhgeschaltetem Haupttransistor V6 lädt sich die Drossel L 4 und verzögert der Kondensator C14 auf, bis letzterer den Sollwert erreicht; dieser wird dem Regler des Steuersatzes X zugeführt und hat die Form einer ungeglätteten gleichgerichteten Wechselspannung, so daß der aus dem Net/ gezogene Strom im Mittel einen sinusförmigen Verlauf hat.

Sobald der Istwert den Sollwert erre; bt hat, schalle! der Regier den Haupttransistor V6 ab: Die Drossel L 4 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 W etwas abgesunken ist. Während der Aufladung des Speicherkondensators nimmi das Signal am Meßwiderstand /?33 und — verzögen — das Signal am Kondensator C14 ab. Das Verzögerungsglied /2 27/(114 ist so bemessen, daß die Spannung an C14 gerade dann den unteren Umschaltpunkt des Reglers erreicht, wenn der Strom durch die Ladedrossel /. 4 Null geworden ist: Bei der dann folgenden Einschaltung von V 6 hat dieser Transistor somit weder einen Reststrom der Ladedrossel L 4 noch einen Rückstrom der Diode D 27 zu übernehmen, so daß praktisch keine Einschaltverlusteentstehen.

Die Betriebsspannungen für den Steuersat/ X werden von einem Zusatzgleichrichter G 2 geliefert, der über Kondensatoren C6. Cl an das Wechselspannungsnetz N angeschlossen ist und der in Reihenschaltung zwei Ladekondensatoren CS und O speist: der Verbindungspunkt dieser beiden Kondensatoren stiegt dabei an der negativen Klemme des Hauptgleichrichters G 1, so daß sie eine positive bzw. eine negative Betriebsspannung von etwa 8 V bzw. 3 V liefern.

Der Ladekondensator CS liegt zugleich über eine Entkopplungsdiode D9, einen Schutzkondensator C17 und die Ladedrossel L 4 an dem Hauptgleichrichier G 1. und erhält somit eine zusätzliche Ladung vom I lauptglcichrichter, wenn der Haiiptlransistor V6 sperrt und

§ C YI sich auflädt. Der Schutzkondensator C17 dient in Verbindung mit Ladekondensator CS zur Begrenzung des Spannungsanstieges an dem in Sperrzustand übergehenden Haupttransistor V6: Wenn der Haupttransistor V 6 gesperrt wird, lädt sich der Schutzkondensator C17 über L 4, D9 und CS auf. Dadurch ist der Anstieg der Sperrspannung an der Schaltstrecke des Haupttransistors V6 während des Abbaues der Träger verzögert, so diß nur eine geringe Verlustleistung auftritt.

C17 ist so groß bemessen, daß seine Energie für die Durchsteuerung des Transistors V6 ausreicht. Die Kondensatoren C6, Cl zwischen Netz /v'und Zusatzgleichrichter C 2 sind daher nur für den restlichen Leistungsbedarf von Regler und Überwachungseinrichtung bemessen.

Ein zweiter Ladekondensator C9 liegt über die Schutzdrossel L 9, eine Sperrdiode D 9' und den Schutzkondensator C17 parallel zur Schaltstrecke des Haupttransistors V 6 und den Meßwiderstand R 33; dabei hat die Sperrdiode D 9' eine solche Polarität, daß über sie und damit über C9 der Entladestrom des Schutzkondensptors C17 bei durchgesteuertem Haupcrransistor V6 fließen kann, der hierbei den Ladekondensator C9 auflädt.

Obwohl der Ladekondensator C9 mit 3 V eine wesentlich niedrigere Spannung zu liefern hat als der Ladekondensator CS, haben beide Kondensatoren etwa gleiche Kapazität. Die unterschiedliche Spannung wird in der Anlaufphase durch eine Begrenzerschaltung mit Dioden D1 und im Betrieb durch entsprechende Bemessung der Schutzdrossel L 9 eingestellt: Letztere ist etwa dreimal so groß bemessen, wie dies im Hinblick auf ihre Funktion der Verzögerung des Anstieges des Entladestromes von C17 über den Haupttransistor V6 erforderlich wäre. Die Nachladung des Ladekondensators C9 bei der Entladung des Schutzkondensaiors CVT

\ über den Haupttransistor V6 ist dann wesentlich gerin-

\ gcr al., die Ladung des Ladekondensators CS bei Aufla-

s dung des Schutzkondensators C17.

Die in der Schutzdrossel L 9 gespeicherte Energie

fj entlädt sich schließlich über die Dioden D9',D9 und die

beiden Ladekondensatoren CS und C9 in Reihenschal-

\ tung. Für die Spannungsrelation an den Ladekondensatoren ist dieser Entladevorgang unerheblich, da er beide Kondensatoren in gleichem Ausmaß betrifft. Die Energie der Schutzdrossel L 9 wird somit für die Speisung der Elektronik genutzt und belastet nicht den Haupttransistor V6.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (3)

29 Patentansprüche:

1. Stromversorgungsgerät für eine Gleichstromlast mit einer Gleichspannungsquelle (G 1), einem Haupttransistor (VS), einer Ladedrossel (L 4) und einem den Haupttransistor (VS) als Schalter steuernden Steuersatz (X), wobei sich die Ladedrossel (L 4) bei durchgesteuertem Haupttransistor (V6) auf- und bei gesperrtem Haupttransistor über die Gleichstromlast und die Ladediode (D 27} entlädt und mit zwei Ladekondensatoren (CS, C9) zur Lieferung einer positiven und einer negativen Betriebsspannung für den Steuersatz (X), mit einem Schutzkondensator (CVJ) parallel zum Haupttransistör (V6) zur Reduzierung seiner Ausschaltverluste, der über eine bei gesperrtem Haupttransistor (VS) leitende Entkopplungsdiode (D 9) und einen der Ladekondensatorui (CS) parallel zur Schaltsirecke des Haupttransistorä (V6) liegt, und mit einem Entlade- 2c kreis für den Schutzkondensator (C 17), der in Reihenschaltung eine Schutzdrossel (L 9) und den zweiten Ladekondensator (C9) enthält und parallel zur Schaltstrecke des Haupttransistors (V6) angeordnet ist, nach Patent 30 14 472, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung der Spannungsrelation an den Ladekondensatoren (CS, C9) die Schutzdroisel (L 9) größer bemessen ist, als es im Hinblick auf ihre Funktion der Begrenzung des Entladestromes de Schutzkondensators (CM) erforderlich ist.

2. Stromversorgungsgerät nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß du: Ladskondensatoren (CS, C9)gleiche Kapazität haben.

3. Stromversorgungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit der Schutzdrossel (L9) eine Sperrdiode (D9¹) liegt, die so gepolt ist. daß über sie nur eine Fntladung des Schutzkondensators (C 17) möglich ist.

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