DE3103863C2 - Circuit arrangement for supplying a direct current consumer with constant current from input direct voltage sources of different voltages - Google Patents
Circuit arrangement for supplying a direct current consumer with constant current from input direct voltage sources of different voltagesInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Speisung eines Gleichstromverbrauchers mit konstantem Strom aus Eingangsgleichspannungsquellen unterschiedlicher Spannung gemäi3 dem Oberbegriff des AnsDruchs 1.The invention relates to a circuit arrangement for supplying a direct current consumer with constant current from input direct voltage sources different voltage according to the generic term of claim 1.
Bei transportfähigen elektrischen und elektronischen Geräten ist es erwünscht, daß sie an verschiedenen Spannungen betrieben werden können oder, falls sie Akkumulatoren aufweisen, daß diese Akkumulatoren an verschiedenen Spannungen aufladbar sind. Beispielsweise werden elektrische Trockenrasierapparate, Elektronenblitzgeräte, Kofferradios oder dergleichen oft auf Auslandsreisen mitgenommen und dann in den jeweiligen Ländern mit unterschiedlichen Netzspannungen betneben. Diese Netzspannungen variieren in der Regel einerseits zwischen 110 Volt und 240 Volt und andererseits zwischen 50 Hz und 60 Hz.In portable electrical and electronic equipment, it is desirable that they be connected to various Voltages can be operated or, if they have accumulators, that these accumulators are connected different voltages can be charged. For example, electric dry shavers, electronic flash units, Portable radios or the like are often taken on trips abroad and then in the respective Countries with different mains voltages. These line voltages usually vary on the one hand between 110 volts and 240 volts and on the other hand between 50 Hz and 60 Hz.
Für die Anpassung der Kleingeräte beziehungsweise Akkumulatoren an die verschiedenen Spannungen ist eine Spannungstransformation erforderlich, die kapazitiv oder induktiv durchgeführt werden kann.For adapting the small devices or accumulators to the different voltages a voltage transformation is required, which can be carried out capacitively or inductively.
Gegenstand einer älteren Patentanmeldung (DE-OS 29 49 421) ist eine Schaltungsanordnung zum Laden einer Batterie aus einer elektrischen Energiequelle, die wahlweise aus einer Gleichstrom- oder einer Wechselstromquelfe mit nachgeschaltetem Gleichrichter besteht, bei der parallel zur Energiequelle die Reihenschaltung der Primärwicklung eines elektromagnetischen Wandltvs mit der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors und eines Emitterwiderstandes vorgesehen ist, wobei parallel zur Basis-Emitterstrecke des Transistors und des Emitterwiderslandes die Schaltstrecke eines zweiten Transistors geschaltet ist, die dem über den Emitterwiderstand fließenden Primärstrom einen weiteren Stromanteil hinzufügt, der der Eingangsspannung entspricht und beispielsweise der Eingangsspannung direkt proportional ist. Der Primärstrom wird dann mit steigender Eingangsspannung früher, d. h. bei einem niedrigeren Wert abgeschaltet, derart, daß die Ausgangsleistung eine vorbestimmte Abhängigkeit von der Eingangsspannung hat. Auf diese Weise wird der Einfluß der Eingangsspannungen primärseitig direkt, also nicht auf dem Umweg über eine zusätzliche Regelschaltung und eine Zeitverzögerung berücksichtigt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist die Stabilisierung des Ladestromes jedoch nicht ausreichend und die Schaltungsanordnung selbst muß sehr genau eingestellt werden und gestattet keine größeren Bauteiletoleranzen. Darüber hinaus ist sie nicht leerlauffest und besitzt keine Reserve für tiefentladene Nickel-Cadmium-Cellen.The subject of an earlier patent application (DE-OS 29 49 421) is a circuit arrangement for loading a battery from an electrical energy source, which can be selected from a direct current or an alternating current source with a downstream rectifier, in which the series connection is parallel to the energy source the primary winding of an electromagnetic converter with the collector-emitter path of a Transistor and an emitter resistor is provided, in parallel to the base-emitter path of the transistor and the Emitterwiderslandes the switching path of a second transistor is connected to the The primary current flowing through the emitter resistor adds another current component to the input voltage and is, for example, directly proportional to the input voltage. The primary current is then earlier with increasing input voltage, d. H. turned off at a lower value, so that the Output power has a predetermined dependence on the input voltage. In this way, the Influence of the input voltages directly on the primary side, i.e. not indirectly via an additional one Control circuit and a time delay are taken into account. In this known circuit arrangement is the However, stabilization of the charging current is not sufficient and the circuit arrangement itself must be very can be set precisely and does not allow larger component tolerances. In addition, she is not No-load proof and has no reserve for deeply discharged nickel-cadmium cells.
Aus der DE-OS 20 14 377 ist eine Transistor-Wandlerschaltung bekannt, mit deren Hilfe aus einer Netzwechselspannung zum einen ein Ladestrom für einen Akkumulator und zum anderen ein höherer Gleichstrom für den Antrieb eines Gleichstrommotors erzeugt werden kann. Dazu ist ein hochfrequent betriebener Durchflußwandler mit sättigbarem Kern vorgesehen, o.er primärseitig an die gleichgerichtete Netzspannung angeschaltet ist und sekundärseitig die gewünschten Ströme liefert. Die bekannte Transistor-Wandlerschaltung läßt sich nur an einer bestimmten Netzspannung betreiben, paßt sich also nicht automatisch an unterschiedliche Spannungen an. Da der Kern des Wandlers jeweils in die Sättigung gelangt, ist der Wirkungsgrad nur klein, und es ergeben sich zusätzliche thermische Probleme.From DE-OS 20 14 377 a transistor converter circuit is known, with the help of which, on the one hand, a charging current for a mains AC voltage an accumulator and, on the other hand, a higher direct current to drive a direct current motor can be generated. A high-frequency flow converter with a saturable core is used for this purpose provided, o.he is connected to the rectified mains voltage on the primary side and the supplies the desired currents. The known transistor converter circuit can only be used on a specific one Operate mains voltage, so does not automatically adapt to different voltages. Because the core of the converter reaches saturation, the efficiency is only small, and there are additional thermal problems.
Aus der US-PS 40 05 351 ist eine Schaltungsanordnung zur geregelten Speisung eines Verbrauchers aus Eingangsspannungsquellen unterschiedlicher Spannungen bekannt, bei der ein Sperrwandler mit einem Übertrager benutzt wird, dessen Primärwicklung in Reihe zu einem Schalttransistor und einem Emitter-From US-PS 40 05 351 a circuit arrangement is for the regulated supply of a consumer from input voltage sources of different voltages known, in which a flyback converter is used with a transformer whose primary winding in Series to a switching transistor and an emitter
widerstand geschaltet ist. Die Sekundärwicklung des Übertragers speist dabei den Verbraucher, und die Rückkopplung erfolgt über eine dritte Wicklung des Übertragers. An die Basis des Schalttrar.sistors ist ein weiterer Transistor angeschaltet, an dessen Basis die am Emitterwiderstand des ersten Schalt» msistors abfallende Spannung über eine Diode anliegt. Die Einschaltdauer des Schalttransistors ist hierbei stark von der Eingangsspannung abhängig, d.h. die Schwingfreq ;enz des Sperrwandlers hängt sehr von der Eingangsspannung ab und wird bei steigender Eingangsspannung größer. Zur Kompensation dieses unerwünschten Verhältnisses ist eine relativ aufwendige Regelschaltung vorgesehen.resistor is switched. The secondary winding of the transformer feeds the consumer and the Feedback takes place via a third winding of the transformer. At the base of the Schalttrar.sistor is a switched on another transistor, at the base of which the falling transistor at the emitter resistance of the first switching transistor Voltage is applied via a diode. The switch-on duration of the switching transistor is strongly different here Input voltage dependent, i.e. the oscillation frequency of the flyback converter depends very much on the input voltage decreases and increases with increasing input voltage. To compensate for this undesirable Ratio, a relatively complex control circuit is provided.
Aus der DEOS 27 51578 ist schließlich eine Schaltungsanordnung bekannt, bei welcher die an einem Emitterwiderstand abfallende Spannung benutzt wird, um bei Erreichen eines bestimmten Primärstromes abzuschalten. Zusätzlich wird eine Regelspannung aus einer weiteren Wicklung während der Sperrphase des Wandlers gewonnen, die zusätzlich die Abschaltdauer beeinflußt, so daß eine bestimmte Kennlinie des Wandlers erzielt wird. Mit steigender Eingangsspannung wird die Rückkopplung stärker, was der Abschaltung durch den Primärstrom entgegenwirkt. Die nachgeordnete Regelschaltung muß daher zusätzlich noch den größeren Rückkopplungsstrom kompensieren. Finally, there is one from DEOS 27 51578 Circuit arrangement known in which the voltage drop across an emitter resistor is used, to switch off when a certain primary current is reached. In addition, a control voltage is turned off a further winding during the blocking phase of the converter, which also increases the switch-off time influenced, so that a certain characteristic of the converter is achieved. With increasing input voltage the feedback becomes stronger, which counteracts the shutdown by the primary current. the downstream control circuit must therefore also compensate for the larger feedback current.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ausgehend vom Stand der Technik nach der DE-OS 29 49 421, dne Schaltungsanordnung zur Speisung eines Gleichstromverbrauchers aus Eingangsgleichspannungsquellen hoher Gleichspannung und unterschiedlichen Betrages unter Verwendung eines selbstschwingenden Sperrwandlers mit einem Übertrager zu schaffen, die einen Gleichstromverbraucher geringerer Spannung mit einem konstanten Strom auch bei Schwankungen der Eingangsgleichspannung versorgt.The object of the present invention is based on the prior art according to DE-OS 29 49 421, dne Circuit arrangement for feeding a direct current consumer from high input direct voltage sources DC voltage and different amounts using a self-oscillating flyback converter with a transformer to create a lower voltage DC load with a constant current is supplied even with fluctuations in the DC input voltage.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der andere Anschluß der Schaltstrecke des steuerbaren Halbleiterschalters über einen Widerstand mit einer Anzapfung der Sekundärwicklung des Übertragers verbunden ist und daß die Steuerelektrode des Halbleiterschalters an einer Rcferenzspannungsquelle liegt.According to the invention, this object is achieved with a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning solved in that the other terminal of the switching path of the controllable semiconductor switch via a Resistance is connected to a tap of the secondary winding of the transformer and that the control electrode of the semiconductor switch is connected to a reference voltage source.
Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht die Speisung eines Gleichstromverbrauchers geringerer Spannung aus einer Gleichspannungsquelle hoher Gleichspannung und unterschiedlichen Spannungsbetrages mit konstantem Strom und vorzugsweise auch mit konstanter Leistung, wobei sich Schwankungen der Eingangsgleichspannung bei der Konstant-Stromversorgung des Gleichstromverbrauchers nicht bemerkbar mjchen und bei einem aus einem Akkumulator bestehenden Verbraucher oder Teil eines Verbrauchers auch eine Ladung des Akkumulators bei tiefentladenem Akkumulator erfolgt.The solution according to the invention enables a direct current consumer to be fed with a lower voltage from a direct voltage source of high direct voltage and different voltage values constant current and preferably also with constant power, fluctuations in the DC input voltage in the constant power supply of the Direct current consumer not noticeable and with one consisting of an accumulator Consumers or part of a consumer also charge the accumulator when the accumulator is deeply discharged he follows.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind in den Ansprüchen 2 bis 6 wiedergegeben.Advantageous refinements of the circuit arrangement according to the invention are given in claims 2 to 6 reproduced.
So gewährleistet z. B. die Ausgestaltung gemäß Anspruch 2, daß an der Schaltstrecke des Halbleiterschalters anliegende parasitäre Schwingungen kurzgeschlossen werden.So z. B. the embodiment according to claim 2, that on the switching path of the semiconductor switch parasitic vibrations are short-circuited.
Die Ausgestaltung nach Anspruch 3 ermöglicht es, mittels des Schallers von einer Schneiladung des als Verbraucher angeschlossenen Akkumulators auf einen kleinen Erhaltungsstrom umzuschalten.The embodiment according to claim 3 makes it possible by means of the Schaller of a snow charge of the as Consumer connected accumulator to switch to a small maintenance current.
Die Ausgestaltung gemäß Anspruch 6 ermöglicht den netzunabhängigen Betrieb eines elektrischen Verbrauchers durch das Vorsehen eines mit konstantem Strom ladbaren Akkumulators, an den wahlweise bei Anschluß an ein Gleichspannungsnetz oder über einen eingangsseitig vorzusehenden Gleichrichter an ein Wechselspannungsnetz der eigentliche Verbraucher über den Schalter parallel zum Akkumulator schaltbar ist, wobei ίο der eigentliche Verbraucher auch netzunabhängig, d. h. ohne Netzanschluß, aus dem Akkumulator versorgt werden kann.The embodiment according to claim 6 enables the network-independent operation of an electrical consumer by providing a rechargeable battery that can be charged with a constant current, to which optionally when connected to a DC voltage network or via a rectifier to be provided on the input side to an AC voltage network the actual consumer can be switched in parallel to the accumulator via the switch, whereby ίο the actual consumer also independent of the network, d. H. without mains connection, can be supplied from the accumulator.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigtEmbodiments of the invention are shown in the drawing and will be described in more detail below described. It shows
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung, bei welcher dieFig. 1 shows a circuit arrangement in which the
Sekundärwicklung eines Übertragers angezapft und mit einem Steuerbaren Halbleiterschalter verbunden ist und Fig. 2 eine Variante der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1, bei welcher der zu ladende Akkumuiator mit seinem positiven Anschluß mit dem Minuspol einer Referenzspannungsquelle verbunden ist.Secondary winding of a transformer is tapped and connected to a controllable semiconductor switch and FIG. 2 shows a variant of the circuit arrangement according to FIG. 1, in which the accumulator to be charged is connected with its positive terminal to the negative pole of a reference voltage source.
In der Fig. 1 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, bei der eine Netzwechselspannung über einen zu einer Spannungsquelle Us parallelgeschalteten Kondensator 1 und einen Widerstand 2, der mit einem Anschluß des Kondensators 1 verbunden ist, an zwei Anschlüssen 8,9 eines Brücken-Gleichrichters 3 mit vier Dioden 4, 5, 6, 7 liegt. Ein dritter Anschluß 10 dieses J" Gleichrichters 3 ist über eine Induktivität 11 an einen Anschluß eines Kondensators 12 gelegt, während ein vierter, Bezugspotential führender Anschluß 13 mit dem anderen Anschluß des Kondensators 12 verbunden ist. An den Verbindungspunkt zwischen Induktivität 11 und )*> Kondensator 12 ist die Kathode einer Diode 14 angeschlossen, deren Anode an der Anode einer Zenerdiode 15 liegt. Parallel zu der Reihenscnaltung von Diode 14 und Zenerdiode 15 liegt die Primärwicklung 16 eines Wandlers bzw. Übertragers 17, dessen Sckundärwicklung 18 mit seinem einen Ende an einem Kondensator 19 und mit seinem anderen Ende an einer Batterie oder einem Akkumulator 20 liegt, der seinerseits mit dem Bezugspotential verbunden ist. Parallel zur Batterie 20 ist ein Kondensator 21 -15 geschaltet, wobei der Verbindungspunkt zwischen Batterie 20, Kondensator 21 und Sekundärwicklung 18 mit einem Schalter 22 verbunden ist, der einen (Gleichstrom-)Verbraucher 23 parallel zur Batterie 20 anschließen kann.In Fig. 1 a circuit arrangement is shown in which a mains alternating voltage via a capacitor 1 connected in parallel to a voltage source Us and a resistor 2, which is connected to one terminal of the capacitor 1, to two terminals 8.9 of a bridge rectifier 3 with four diodes 4, 5, 6, 7 is located. A third connection 10 of this J "rectifier 3 is connected via an inductance 11 to a connection of a capacitor 12, while a fourth connection 13 carrying reference potential is connected to the other connection of the capacitor 12. At the connection point between inductance 11 and ) *> Capacitor 12 is connected to the cathode of a diode 14, the anode of which is connected to the anode of a Zener diode 15. Parallel to the series connection of diode 14 and Zener diode 15 is the primary winding 16 of a converter 17, one end of which is secondary winding 18 capacitor and located 19 with its other end to a battery or an accumulator 20 which in turn is connected to the reference potential in parallel with the battery 20 is a capacitor. 21 - 15 connected with the connecting point between the battery 20, capacitor 21 and secondary winding 18 with a Switch 22 is connected to a (direct current) load 23 in parallel with the batter ie 20 can connect.
Mit dem Verbindungspunkt zwischen Batterie 20 und Verbraucher 23 ist die Anode einer Diode 24 verbunden, deren Kathode an dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensator 19 und der Sekundärwicklung 18 liegt. Der Verbindungspunkt zwischen der Kathode der Zenerdiode 15 und der Primärwicklung 16 ist mit dem Kollektor eines Transistors 25, dessen Emitter an einem Widerstand 26 und an einem Kondensator 27 liegt und dessen Basis mit dem Pluspol einer Referenz-Spannungsquelle 28 verbunden ist. Parallel zur Spannungsquelle 28 ist eine Reihenschaltung aus Kondensator 29, Widerstand 30 und Schalter 31 vorgesehen, wobei der Kondensator 29 mit der Basis des Transistors 25 und der Schalter 31, der Minuspol der Spannungsquelle 28 und die Kondensatoren 27, 21 mit dem Bezugspotential b=> (Masse) verbunden sind.The anode of a diode 24 is connected to the connection point between battery 20 and consumer 23, the cathode of which is at the connection point between capacitor 19 and secondary winding 18. The connection point between the cathode of the Zener diode 15 and the primary winding 16 is to the collector of a transistor 25, the emitter of which is connected to a resistor 26 and a capacitor 27 and the base of which is connected to the positive pole of a reference voltage source 28. In parallel with the voltage source 28, a series circuit of capacitor 29, resistor 30 and switch 31 is provided, capacitor 29 with the base of transistor 25 and switch 31, the negative pole of voltage source 28 and capacitors 27, 21 with the reference potential b = > (Ground) are connected.
Zwischen der Basis des Transistors 25 und dem Kondensator 19 liegt eine Parallelschaltung, die in ihrem einen Zweig einen Widerstand 32 und in ihrem anderenBetween the base of the transistor 25 and the capacitor 19 is a parallel circuit, which in its one branch has a resistor 32 and in its other
Zweig einen Widerstand 33 und einen hierzu in Reihe geschalteten Kondensator 34 aufweist.Branch has a resistor 33 and a capacitor 34 connected in series for this purpose.
Ferner ist zwischen der Basis und dem Kollektor des Transistors 25 ein Widerstand 35 vorgesehen.Furthermore, a resistor 35 is provided between the base and the collector of the transistor 25.
Der mit dem Emitter des Transistors 25 verbundene Widerstand ist mit einer Anzapfung 36 der Sekundärwicklung 18 des Übertragers 17 verbunden.The resistor connected to the emitter of transistor 25 is connected to a tap 36 of the secondary winding 18 of the transmitter 17 connected.
Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 unterscheidet sich von der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 im wesentlichen dadurch, daß der Akkumulator 20 in Reihe zur Diode 24 vorgesehen ist. Außerdem enthält die Anordnung gemäß F i g. 2 nicht die Reihenschaltung aus Kondensator 29, Widerstand 30 und Schalter 31. Ferner ist der Kondensator 21 weggelassen.The circuit arrangement according to FIG. 2 differs from the circuit arrangement according to FIG essentially in that the accumulator 20 is provided in series with the diode 24. In addition, the Arrangement according to FIG. 2 not the series connection of capacitor 29, resistor 30 and switch 31. Furthermore the capacitor 21 is omitted.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Schaltungsanordnungen können für verschiedene Funktionen eingesetzt werden. Bei geöffnetem Schalter 22 dienen sie als Ladeschaltung für den Akkumulator 20, während sie bei geschlossenem Schalter 22 als Schaltnetzteil für einen Verbraucher 23 dienen, der beispielsweise ein Gleichstrommotor eines Elektrorasiergerätes sein kann.The circuit arrangements shown in FIGS can be used for various functions. When the switch 22 is open, they serve as Charging circuit for the accumulator 20, while when the switch 22 is closed as a switching power supply for a Serve consumer 23, which can be, for example, a direct current motor of an electric shaver.
Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß F i g. 1 ist folgende: Nachdem die Netzspannung, die innerhalb eines großen Bereichs schwanken kann, durch den Kondensator 1 entstört worden ist, wird sie über den Begrenzungswiderstand 2 dem Brücken-Gleichrichter 3 zugeführt und von diesem gleichgerichtet. Die gleichgerichtete Spannung gelangt nun über die Induktivität 11 und den Kondensator 12 als Eingangsgleichspannung auf das eigentliche Schaltnetzteil.The mode of operation of the arrangement according to FIG. 1 is as follows: After the line voltage that is within can fluctuate over a large range, has been suppressed by the capacitor 1, it is over the Limiting resistor 2 fed to the bridge rectifier 3 and rectified by this. The rectified Voltage now arrives via the inductance 11 and the capacitor 12 as a DC input voltage on the actual switching power supply.
Der Transistor 25 wird über die Primärwicklung 16 und den als Anschwinghilfe wirkenden Widerstand 35 leitend gemacht, wobei die Rückschlagspannung an der Primärwicklung 16 durch die Diode 14 und die Zenerdiode 15 begrenzt wird.The transistor 25 is connected via the primary winding 16 and the resistor 35, which acts as an oscillation aid made conductive, the kickback voltage at the primary winding 16 through the diode 14 and the Zener diode 15 is limited.
Der Basisanschluß des Transistors 25 wird durch eine geeignete Referenzspannungsquelle, ζ. B. eine Zenerdiode oder die Spannungsquelle 28, auf einem bestimmten Spannungspotential festgehalten.The base terminal of the transistor 25 is through a suitable reference voltage source, ζ. B. a zener diode or the voltage source 28, held at a certain voltage potential.
Für die folgende Betrachtung wird angenommen, daß ·» die Schaltungsanordnung zunächst elektrisch in Ruhe ist und der Transistor 25 sperrt. Sobald die Gleichspannung an den Gleichspannungsanschlüssen 10,13 des Brücken-Gleichrichters 3 anliegt, kann über den zwischen den Kollektor und die Basis des Transistors 25 gelegten ί Widerstand 35 ein Basisstrom fließen. Es genügen bereits einige Mikroampere Basisstrom, um im Transistor 25 einen kleinen Kollektorstrom zu erzeugen, der durch die Primärwicklung 16 des Übertragers 17 fließt. Die damit verbundene Änderung des magnetischen >< Flusses im Übertrager induziert an der Verbindung der Sekundärwicklung 18 des Übertragers 17 mit dem Kondensator 19 eine positive Spannung, die proportional zur anliegenden Gleichspannung ansteigt, die über den Kondensator 19 und die Widerstands/Kondensator- 5: Kombination 32, 33, 34 auf die Basis des Transistors 25 geführt wird und einen größeren Basisstrom hervorruft. Durch diese positive Rückkopplung schaltet der Transistor 25 schnell vollständig ein, wobei nur eine kleine Restspannung zwischen seinem Emitter und ω Kollektor verbleibt. Die an der Basis des Transistors 25 anliegende Spannung steigt so lange an, bis die Spannung der Referenzspannungsquelle 28 erreicht ist, woraufhin der Transistor 25 abschaltet. Durch die zugehörige Verringerung des Magnetflusses im Kern <" des Wandlers 17 erfolgt eine Umpolung der Sekundärspannung an dem Punkt der Verbindung der Sekundärwicklung 18 mit dem Kondensator 19 auf Minus, woraufhin die Diode 24 in der Sperrphase des Transistors 25 leitend wird. Im leitenden Zustand der Diode 24 entlädt sich der Kondensator 19 mit einer durch seine Kapazität und dem Wert des Widerstandes > 32 gegebenen Zeilkonstante. In der Sperrphase des Transistors 25 fließt die im Kern des Wandlers 17 gespeicherte Energie in den Verbraucher ab. Erst danach kann wieder ein Anlaßstrom über den Widerstand 35 in die Basis des Transistors 25 fließen, der ι» den bereits geschilderten Einschaltvorgang auslöst. Die Zeitkonstante der daraus resultierenden Schwingung wird durch den Kondensator 12 sowie die Widerstands/ Kondensator-Kombination 32 33 34 bestimmt.For the following consideration it is assumed that the circuit arrangement is initially electrically inactive and the transistor 25 blocks. As soon as the DC voltage is applied to the DC voltage connections 10, 13 of the bridge rectifier 3, a base current can flow through the resistor 35 placed between the collector and the base of the transistor 25. A few microamps of base current is already sufficient to generate a small collector current in transistor 25 which flows through primary winding 16 of transformer 17. The associated change in the magnetic flux in the transformer induces a positive voltage at the connection of the secondary winding 18 of the transformer 17 with the capacitor 19, which increases proportionally to the applied DC voltage, which is generated via the capacitor 19 and the resistor / capacitor combination 32, 33, 34 is led to the base of transistor 25 and causes a larger base current. As a result of this positive feedback, the transistor 25 switches on quickly and completely, with only a small residual voltage remaining between its emitter and ω collector. The voltage applied to the base of the transistor 25 rises until the voltage of the reference voltage source 28 is reached, whereupon the transistor 25 switches off. The associated reduction of the magnetic flux in the core <"of the converter 17 reverses the polarity of the secondary voltage at the point of connection of the secondary winding 18 with the capacitor 19 to minus, whereupon the diode 24 becomes conductive in the blocking phase of the transistor 25. In the conductive state of the Diode 24, the capacitor 19 discharges with a cell constant given by its capacitance and the value of the resistor> 32. In the blocking phase of the transistor 25, the energy stored in the core of the converter 17 flows into the consumer Resistor 35 flows into the base of transistor 25, which triggers the switch-on process already described. The time constant of the resulting oscillation is determined by capacitor 12 and resistor / capacitor combination 32 33 34.
Wesentlich für die Erfindung ist nun. daß der EmitterIt is now essential for the invention. that the emitter
ι") des Schalttransistors 25 über den Widerstand 26 und einen Teil der Sekundärwicklung 18 mit dem Pluspol der Batterie 20 verbunden ist, wobei der Minuspol dieser Batterie 20 an Masse liegt.ι ") of the switching transistor 25 via the resistor 26 and part of the secondary winding 18 is connected to the positive pole of the battery 20, the negative pole of this Battery 20 is grounded.
In der Leitphase des Transistors 25 entsteht an der !<> Anzapfung 36 der Sekundärwicklung 18 ein der Eingangsgleichspannung proportionaler Spannungsanstieg. Da nach dem Durchschalten des Transistors 25 über die Primärwicklung 16 und die Koilektor-Emitter-Strecke des Transistors 25 ein Strom über den !> Widerstand 26 und den unteren Teil der Sekundärwicklung 18 in die Batterie fließt, reduziert sich dieser Strom aufgrund des Potentialanstiegs an Punkt 36. Die Reduzierung des Stroms erfolgt hierbei in dem Maße, daß bei unterschiedlicher Eingangsgleichspannung die ο sekundär abgegebene Leistung konstant gehalten wird. Die Zeitabschnitte, in denen die am Kondensator 12 liegende Spannung von dem Transistor 25 durchgeschaltet wird, werden somit nicht nur durch die äußere Beschallung des Transistors 25 beeinflußt, sondern auch durch die Spannung am Kondensator 12, weil ein Teil dieser Spannung am Punkt 36 ansteht. Gleichzeitig beeinflußt diese Spannung den in die Batterie 20 fließenden Strom, weil von dem Emitter des Transistors 25 in diese Batterie nur ein solcher Strom gelangen ι kann, welcher sich aus der Spannungsdifferenz zwischen Batterie und Emitter des Transistors 25 bzw. unter Berücksichtigung des Wertes des Widerstands 26 und der Spannung des unreren Teils der Sekundärwicklung 18 ergibt.In the conducting phase of transistor 25, the! <> Occurs at the Tap 36 of the secondary winding 18 a voltage increase proportional to the input DC voltage. Since after the transistor 25 has been switched through via the primary winding 16 and the coil-emitter path of the transistor 25 a current through the resistor 26 and the lower part of the secondary winding 18 flows into the battery, this current is reduced due to the increase in potential at point 36. The The current is reduced to the extent that, with different DC input voltages, the ο secondary power output is kept constant. The periods of time in which the capacitor 12 lying voltage is switched through by the transistor 25, are thus not only through the external Sounding of the transistor 25 is influenced, but also by the voltage across the capacitor 12, because a part this voltage is present at point 36. At the same time, this voltage influences the amount in the battery 20 flowing current, because from the emitter of the transistor 25 in this battery only get such a current ι can, which results from the voltage difference between the battery and the emitter of the transistor 25 or below Taking into account the value of resistor 26 and the voltage of the lower part of the secondary winding 18 results.
Die Spannungsregelung in der Schaltungsanordnung nach F i g. 1 läßt sich rechnerisch dadurch erfassen, daß der durch den Widerstand 26 fließende Strom als Quotient dargestellt wird, in dessen Zähler die Referenzspannung der Spannungsquelle 28 minus der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 25 minus der Spannung am unteren Abschnitt 36 der Sekundärwicklung 18 minus der Spannung der Batterie 20 stehen und in dessen Nenner der Wert des Widerstands 26 steht.The voltage regulation in the circuit arrangement according to FIG. 1 can be calculated arithmetically in that the current flowing through the resistor 26 is represented as a quotient, in whose counter the Reference voltage of voltage source 28 minus the base-emitter voltage of transistor 25 minus the Voltage at the lower section 36 of the secondary winding 18 minus the voltage of the battery 20 and the value of the resistor 26 is in the denominator.
Der Strom durch den Widerstand 26 in der Anordnung der F i g. 2 wird dadurch berechnet, daß im Zähler die Referenzspannung minus der Basis-Emitter-Spannung des Transistors 25 minus der Spannung am unteren Abschnitt der Sekundärwicklung 18 stehen, während im Nenner der Wert des Widerstands 26 steht. Durch die im Emitterkreis des Transistors 25 liegende Batterie 20, die zur Versorgung eines Gleichstrommotors 23 dient, ergibt sich der Vorteil, daß bei ansteigender Batteriespannung — wenn beispielsweise die Batterie 20 voll geladen ist - gleichfalls der Emitterstrom gesenkt wird, d. h„ der in der Batterie 20 fließende Ladestrom wird reduziert. Eine Erhöhung des sekundären Laststroms beziehungsweise das Absinken der Spannung der Batterie 20 bewirkt eine ErhöhungThe current through resistor 26 in the arrangement of FIGS. 2 is calculated by im Counter the reference voltage minus the base-emitter voltage of transistor 25 minus the voltage on the lower section of the secondary winding 18, while the value of the resistor 26 is in the denominator. By the battery 20 in the emitter circuit of the transistor 25, which is used to supply a DC motor 23 is used, there is the advantage that when the battery voltage increases - if, for example the battery 20 is fully charged - likewise the emitter current is reduced, d. h "the one in the battery 20 flowing charging current is reduced. An increase in the secondary load current or a decrease the voltage of the battery 20 causes an increase
der abgegebenen Sekundärleislung durch den Übertrager 17. Die Batterie 20 kann selbstverständlich auch durch einen größeren Kondensator, z. B. den Kondensator 21, ersetzt werden.the secondary power output by the transformer 17. The battery 20 can of course also by a larger capacitor, e.g. B. the capacitor 21 to be replaced.
Soll eine Änderung der Batteriespannung ohne Auswirkung auf die abgegebene Sekundärleistung sein, so kann der Fußpunkt der Referenzspannungsquelle 28 an den Pluspol der Batterie 20 gelegt werden.Should a change in the battery voltage have no effect on the secondary power output, the base point of the reference voltage source 28 can thus be connected to the positive pole of the battery 20.
Die Sekundärwicklung 18 dient auch als Riickkopplungswicklung, die über den Kondensator 19 und den Widerstand 32 die Basis des Transistors 25 ansteuert. Der Kondensator 34 und der Widerstand 33 dienen in der Sperrphase des Transistors 25 zum schnelleren Ausräumen der Basis dieses Transistors 25.The secondary winding 18 also serves as a feedback winding through the capacitor 19 and the Resistor 32 drives the base of transistor 25. The capacitor 34 and the resistor 33 are used in FIG the blocking phase of transistor 25 to clear the base of this transistor 25 more quickly.
Der Kondensator 27 blockt parasitäre Schwingungen ab, während der Kondensator 21 für eine bessere Überbrückung der Schaltfrequenz vom Pluspol der Batterie 20 nach Masse sorgt.The capacitor 27 blocks parasitic oscillations, while the capacitor 21 for better Bridging the switching frequency from the positive terminal of the battery 20 to ground ensures.
Mit dem Widerstand 30 und dem Kondensator 29 kann über den Schalter 31 von einer Schneiladung auf einen kleinen Erhaltungsstrom umgeschaltet werden.The resistor 30 and the capacitor 29 can be used via the switch 31 from a snow charge a small float current can be switched.
Der Widerstand 30 dient hier nur zur Entkopplung. ί Der Kondensator 29 bildet mit dem Kondensator 19 bei Beendigung der Transformatorentladephase einen kapazitiven Spannungsteiler, so daß die Aufladung des Kondensators 19 über den Widerstand 35 von einem niedrigeren Spannungspotential beginnt. Die Zeit- und ι» Spannungsdifferenz vom Beginn der Aufladung des Kondensators 19 bis zum Erreichen des Wiedereinschaltpunktes des Transistors 25 wird dadurch größer.The resistor 30 is only used here for decoupling. ί The capacitor 29 forms with the capacitor 19 at Completion of the transformer discharge phase a capacitive voltage divider, so that the charging of the Capacitor 19 begins via resistor 35 from a lower voltage potential. The time and ι »Voltage difference from the beginning of the charging of the capacitor 19 until the switch-on point is reached of the transistor 25 is thereby larger.
Bei der Schaltungsanordnung gemäß F i g. 2 liegt die Batterie 20 nicht im Emitterkreis des Schalttransistors !■> 25, sondern der Pluspol der Batterie 20 liegt an Masse. Bei einer Änderung der Eingangsgleichspannung verhält sich die Schaltungsanordnung jedoch im Prinzip ebenso wie die Schaltungsanordnung der Fig. 1.In the circuit arrangement according to FIG. 2, the battery 20 is not in the emitter circuit of the switching transistor ! ■> 25, but the positive pole of battery 20 is grounded. When the input DC voltage changes, however, the circuit arrangement behaves in principle just like the circuit arrangement of FIG. 1.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
IMU2/M1IMU2 / M1
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