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Schaltung zur Erzeugung von zumindest einer geregelten
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Gleichspannung.
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Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung von zumindest
einer geregelten Gleichspannung, deren beide Pole nicht auf dem elektrischen Nullpotential
liegen, mit zusindestUe im Schaltungsteil für den positiven und den negativen Spannungsanteil,
mit einer rUckläufigen Strombegrenzungskennlini e im Stromspannungsdiagramm bei
Uberlast (Foldback).
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Eine derartige Schaltung ist aus dem Katalog 1980 der Firma Schroff
KG. , Blatt 8.22, bekannt. Dort sind unter dem Stichwort zKonstant-Doppelspannung"
zwei grundsätzlich gleich aufgebaute Schaltungen, die nicht auf Erdpotential liegen,
zu einer Baueinheit zusammengefaßt.
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Jeder Schaltungsteil enthält dabei einen Steuerspannungsgeber, der
die Höhe der geregelten Spannung steuert, und einen Strombegrenzer mit rückläufiger
Strombegrenzungskennlinie. Dieservezringert beim Uberschreiten des bei Nennspannung
maximal zulässigen Stromes die geregelte Spannung und gleichzeitig den maximal zulässigen
Strom.
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Dadurch ergibt sich eine Beziehung Im s f(U).
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Jedem Wert für die geregelte Spannung wird also ein maximal zulässiger
Strom zugeordnet.
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Wird eine Schaltung der eingangs beschriebenen Art unter Last eingeschaltet,
so tritt erfahrungsgemäß bei einer stark rückläufigen Strombegrenzungskennlinie
nur ein Schaltungsteil in Aktion, der zweite Schaltungsteil ergibt keine Ausgangsspannung.
Dieser Fehler tritt im Falle
von gleich großen Nennwerten für den
positiven und negativen Spannungsanteil auf, sobald die Strombegrenzungskennlinie
für einen der Spannungsanteile beim Spannungswert U-O auf einen Maximalstromwert
zurückgeht, der unter der Hälfte des Naximalstromwertes bei Nennspannung liegt.
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Dieser Fehler erklärt sich dadurch, daß beim Hochlaufen zunächst durch
die schneller ansteigende Spannung bei symmetrischer Last ein relativ hoher Strom
durch den Lastwiderstand erzeugt wird, daß dieser relativ hohe Strom im Schaltungsteil
mit der langsamer ansteigenden Spannung den zulässigen Maximalstrom überschreitet
und somit den Strombegrenzer in Tätigkeit setzt und daß die ser Strombegrenzer aufgrund
seiner rückläufigen Strombegrenzungskennlini e' die Spannung des betroffenen Schaltungsteiles
auf Null regelt. Dieser Zustand bleibt auch nach dem Hochlauien der schneller ansteigenden
Spannung erhalten, wenn der Strom, der vom schneller hochlaufenden Schaltungsteil
im Lastwiderstand erzeugt wird, den maximal zulässigen Strom bei der Spannung U-O
der langsamer hochlaufenden Schaltung Ubersteigt.
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Auf dieser Erkenntnis aufbauend liegt der vorliegenden Anmeldung die
Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltung der eingangs beschriebenen Art ein sicheres
Hochlaufen beide Spannungsanteile zu garantieren, auch wenn die Strombegrenzungskennlinie
stark rückläufig ausgeprägt, insbesondere bis in die Nähe des Strom-Nullpunktes
geführt ist.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Hochlauf der Ausgangsßpannung
aller Schaltungsteile in gleicher Weise gegenüber der ursprünglichen Hochlaufzeit
so verlangsamt wird, daß die Anlaufkennlinin bei gleichem Zeitmaßstab und normiertem
Spannungsmaßstab zumindest annähernd dekkungsgleich sind.
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Dabei kommt es auf einen normierten Spannungsmaßstab an; es ist nicht
erforderlich, daß die Absolutwerte der Ausgangsspannungen gleich sind. In diesem
Zusammenhang ist die grundsätzliche Notwendigkeit zu beachten, daß die beiden Leitungen
einer Spannungsquelle und somit im vorliegenden Fall auch die Strombegrenzer so
dimensioniert werden, daß sie den maximal über sie fließenden Betriebsstrom. aufnehmen
können.
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Dies schließt Jedoch nicht aus, daß ein erster Schaltungsteil für
einen größeren Strom ausgelegt ist, welcher nicht über den zweiten Schaltungsteil
fließen soll, sondern beispielsweise einen gegen Nullpotential geschalteten zusätzlichen
Verbraucher versorgt.
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Die Schaltung gemäß Anspruch 1 kann einen gemeinsamen Steuerspannungsgeber
enthalten, welcher eine gegenüber den Anlaufkennlinien der gesteuerten Schaltungsteile
verlangsamte Anlaufkennlini e enthält.
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Eine besonders einfache Schaltung ist dadurch gegeben, daß die Anlaufkennlinie
der geregelten Spannung eines ersten Schaltungsteiles gegenüber der Anlaufkennlinie
zumindest eines zweiten Schaltungsteiles einen langsameren Hochlauf der Spannung
zeigt und daß diese langsamer ansteigende Spannung zur Steuerung der Anlaufkennlinie
zumindest des zweiten Sehaltungsteiles verwendet wird.
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Dadurch ist der Steuerspannungsgeber in ein Schaltungsteil integriert,
die Verdrahtung vereinfacht. Der langsamere Hochlauf der Spannung kann ohne Schwierigkeiten
durch ein RC-Glied erreicht werden.
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Vorteilhaft wird die beschriebene Schaltung dadurch weitergebildet,
daß der erste Schaltungsteil einen größeren Maximalstrom zuläßt, als der zweite
oder ggf. weitere Schaltungsteile. Dadurch kann bei einer Überlastung, die
keinen
vollen Kurzschluß darstellt, der durch den ersten Schaltungsteil erzeugte Spannungsanteil
bestehen bleiben.
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Damit kann ein zusätzlicher Verbraucher, der von der gegeregelten
Spannung des ersten Schaltungsteiles gegen Null geschaltet ist, weiterhin mit Spannung
versorgt werden.
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Dies ist in komplizierten Geräten sehr vorteilhaft.
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Sobald ein Schaltungsteil durch die rückläufige Strombegrenzungskennlinie
des Strombegrenzers auf die Spannung Null gesetzt wurde, ist die Spannung am Lastwiderstand
wesentlich, im Symmetriefall auf die Hälfte, herabgesetzt.
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Läßt der erste Schaltungsteil einen größeren Maximalstrom zu, so kann
im Symmetriefall im Lastwiderstand bei Nennspannung mehr als das Doppelte des zulässigen
Stromwertes auftreten, ohne daß der erste Schaltungsteil mit dem gröbsten Maximalstrom
überlastet wird.
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Die Erfindung hat in allen Ausfürungsformen den Vorteil, daß der Spannung
Null ein sehr kleiner Reststrom zugeordnet werden kann, so daß die Verlustleistung
im Uberlastungsfall auf ein Minimum reduziert wird. Dadurch kann in erheblichem
Maße Kühlfläche eingespart werden, die ganze Schaltung kann kleiner und kostensparender
ausgelegt werden.
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Die Schaltung wird nun anhand von zwei AustUhrungsbeispielen erläutert.
Sie ist nicht auf die gezeigten Beispiele beschränkt.
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Figur 1 zeigt ein Prinzipschaltbild mit einem gemeinsamen Steuerspannungsgeber
mit verlangsamter Anlaufkennlinie, Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einer
verlangsamten Anlaufkennlinie in einem der Schaltungsteile.
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Der Steuerspannungsgeber 3 mit verlangsamter Anlaufkennlinie steuer)
weber Differenzverstärker 4 und 5 uni s einen Strombegrenzer7mit rückläufiger Strombegrenzungskennlinie
die geregelten Spannungen U2 und U4. Die Werte für U2 und U4 sind durch die durch
die Widerstände R1 und R2 bzw. R3 und R4 gegebenen Spannungsteiler festgelegt. Anstelle
dieser Spannungsteiler können Spannungsfühlerschaltungen bekannter Art eingesetzt
werden, die die Spannung direkt am Verbraucher abtasten. Zur Sicherung gegen Umpolung
der Spannungen U3 bzw. U4 sind Schutzdioden 6 und 7 vorgesehen. Diese Dioden 6,
7 nehmen den durch den Lastwiderstand fließenden Strom auf, sobald er den maximal
zulässigen Strom des entsprechenden Schaltungsteiles bei U=O übersteigt. Dabei erhält
die Ausgangsspannung U2 bzw. U4 einen kleinen, durch die Diode 6 bzw. 7 bestimmten
Wert mit umgekehrten Vorzeichen. Der Lastwiderstabd R5 liegt symmetrisch zwischen
U2 und U4, er ist nicht gegen Masse gelegt.
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In Figur 2 wird der Steuerspannungsgeber 3 mit verlangsamter Anlaufkennlinie
im wesentlichen durch eine Referenzspannung, z.B. eine Zenerdiode Z und ein RC-Glied
Ro gebildet. Er ist in einen Schaltungsteil I integriert. Der Schaltungsteil II
für die negative Spannung ist über einen Spannungsinverter 8 an den Steuerspannungsgeber
3 angeschlossen. Neben der symmetrisch zwischen U2 und U4 geschalteten Last enthält
dieses Ausführungsbeispiel einen Lastwiderstand R6, welcher zwischen U2 und Nullpotential
geschaltet ist.
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Die Differenzverstärker 4, 5 sind in an sich bekannter Weise mit einer
Startschaltung 9, 10 versehen, die an die ungeregelten Spannungen U1 bzw. U3 geschaltet
ist.
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Der Strom bei der Spannung U=O kann nach Erfordernissen des Anwenders
eingestellt werden. Für die Spannungsver-
sorgung eines Verbrauchers
mit elektronischem Uberspannungsschutz wird vorteilhaft der Strom bei U=O größer
gewählt als der Haltestrom für den Überspannungsschutz.
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3 Patentansprüche 2 Figuren