DE3116609A1 - Schaltung zur erzeugung von zumindest einer geregelten gleichspannung - Google Patents

Schaltung zur erzeugung von zumindest einer geregelten gleichspannung

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DE3116609A1
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voltage
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Michal Ing.(grad.) 8013 Haar Krajcik
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05FSYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10Regulating voltage or current
    • G05F1/46Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/577Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices for plural loads
    • G05F1/585Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices for plural loads providing voltages of opposite polarities

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Emergency Protection Circuit Devices (AREA)
  • Dc-Dc Converters (AREA)

Description

  • Schaltung zur Erzeugung von zumindest einer geregelten
  • Gleichspannung.
  • 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).
  • 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.
  • 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.
  • Dadurch ergibt sich eine Beziehung Im s f(U).
  • Jedem Wert für die geregelte Spannung wird also ein maximal zulässiger Strom zugeordnet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Schaltung gemäß Anspruch 1 kann einen gemeinsamen Steuerspannungsgeber enthalten, welcher eine gegenüber den Anlaufkennlinien der gesteuerten Schaltungsteile verlangsamte Anlaufkennlini e enthält.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Damit kann ein zusätzlicher Verbraucher, der von der gegeregelten Spannung des ersten Schaltungsteiles gegen Null geschaltet ist, weiterhin mit Spannung versorgt werden.
  • Dies ist in komplizierten Geräten sehr vorteilhaft.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Schaltung wird nun anhand von zwei AustUhrungsbeispielen erläutert. Sie ist nicht auf die gezeigten Beispiele beschränkt.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 3 Patentansprüche 2 Figuren

Claims (3)

  1. Patentansprüche 1. Schaltung zur Erzeugung von zumindest einer geregelten leichspannung, deren beide Pole nicht auf dem eleXtrischen Nullpotential liegen, mit zumindest äe einen Schaltungsteil für den positiven und den negativen Spannungsanteil, mit einer rückläufigen Strombegrenzungskennlinie im Strom-SpaIuiungs-Diagramm bei Überlast (Foldback), d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Hochlauf der Ausgangsspannungen aller Schaltungsteile in gleicher Weise gegenüber der.ursprUnglichen Hochlaufzeit so verlangsamt wird, daß die Anlaufkennlinien bei gleichem Zeitmaßstab und normiertem SpannungsmaOstab zumindest annähernd deckungsgleich sind.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennz e i c h n e t, daß die Anlaufkennliaie der geregelten Spannung (U2) eines ersten Schaltungsteiles (t) gegenüber der Anlaufkennlinie zumindest eines zweiten Schaltungsteiles (II) einen langsameren Hochlauf der Spannung (U2) zeigt und daß diese langsamer-:ansteigende Spannung (U2) zur Steuerung der Anlaufkennlinien zumindest des zweiten Schaltungsteiles (II) verwendet wird.
  3. 3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch geken n -z e i c h n e t, daß der erste Schaltungsteil einen gröoberen Maximalstrom zuläßt als der zweite oder ggf. weitere Schaltungsteile.
DE19813116609 1981-04-27 1981-04-27 Schaltung zur erzeugung von zumindest einer geregelten gleichspannung Withdrawn DE3116609A1 (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0234610A2 (de) * 1986-01-23 1987-09-02 Philips Patentverwaltung GmbH Schaltungsanordnung zur Hochspannungsstellung

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US4757251A (en) * 1986-01-23 1988-07-12 U.S. Philips Corporation Circuit arrangement for high-voltage adjustment
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