DE3123837A1 - Gleichspannungs-regler - Google Patents

Description

HITACHI, LTD., Tokyo,
Japan

Gleichspannungs-Regler

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungs-Regler, nämlich eine Verbesserung einer abfallenden Spannungs-Kennlinie und einer ansteigenden Kennlinie der Ausgangsspannung zur Zeit der Einspeisung in einen derartigen Regler.

Fig. 1 zeigt das Schaltbild eines bekannten herabsetzenden Spannungs-Reglers (z. B. aus der US-PS 4 118 739).

An einem Anschluß 1 wird eine nicht-stabilisierte Gleichspannung angelegt, die durch Gleichrichten und Glätten einer Eingangs-Wechselspannung erzeugt worden ist. Die angelegte Spannung wird in eine stabilisierte Ausgangsspannung an einem Anschluß 4 umgerichtet, indem die Leitungsdauer eines Schalt-Transistors 2 durch eine noch zu beschreibende Steuerschaltung gesteuert wird. Die Leitungsdauer des Schalt-Transistors 2 wird durch Steuern des Tastverhältnisses eines Erreger-Transistors 13 gesteuert, der den Schalt-Transistor 2 durch das Ausgangssignal eines Spannungsimpuls-Dauer-Umsetzers 14 erregt, der seinerseits gesteuert wird durch Teilen der Ausgangsspannung am Anschluß 4 mittels einer Reihenschaltung von Widerständen 9 und 10, Vergleichen der geteilten Spannung (Spannung an'einem Knoten A) mit einer Bezugsspannung (Spannung an einem Knoten B) von einer stabilisierten Spannungsquelle, einem Widerstand 17 und einer Z-Dio-

de 19 durch einen eine Regelabweichung erfassenden Transistor 18 und Benutzen der reduzierenden Regelabweichungs-Spannung als Stellsignal. D.h., er wird zur Verringerung der Regelabweichungs-Spannung gesteuert. Beim Regelbetrieb wird die Ausgangsimpulsdauer des Spannungsimpuls-Dauer-Umsetzers 14 derart gesteuert, daß die Leitungsdauer des Schalt-Transistors 2 verkürzt (oder verlängert) wird, wenn die nicht stabilisierte Gleichspannung ansteigt (bzw. fällt).

In Fig. 1 sind ferner zu sehen eine Drossel 3, eine Start-Schaltung 5, ein Kondensator 6, ein Widerstand 7, ein erregender Transformator 8, ein Glättungs-Kondensator 11, eine Freilauf-Diode 12 und ein Anschluß 15, an dem ein Puls zur Bestimmung der Schalt-Periode angelegt wird.

Die beschriebene Regelung ist nur wirksam, wenn die nichtstabilisierte Gleichspannung größer als die Ausgangsspannung ist. Wenn die Eingangs-Wechselspannung so stark schwankt, daß die nicht-stabilisierte Gleichspannung unter den Regelbereich fällt, fällt die Basis-Spannung des die Regel-Abweichung erfassenden Transistors 18 unter dessen Emitter-Spannung (Spannung am Knoten B), so daß der die Regel-Abweichung erfassende Transistor 18 gesperrt wird und die Regelabweichungs-Erfassung ausfällt. Infolgedessen folgt die Leitungsperiode des Schalt-Transistors 2 nicht genau der Änderung der Ausgangs spannung, was die Welligkeit in der Ausgangsspannung erhöht. Wenn die nicht-stabilisierte Gleichspannung fällt, nimmt die Welligkeit in der Ausgangsspannung zu, wie bei 29 in Fig. 5 gezeigt ist. Wenn ein derartiger Gleichspannungs-Regler als Stromversorgung für einen Farbfernsehempfänger benutzt wird, schwingt das wiedergegebene Bild im wesentlichen aufgrund der Welligkeit, wenn die Eingangs-Wechselspan-

nung fällt. Fig. 5 zeigt eine Eingangs-Äusgangs-Kennlinie für die Eingangs-Wechselspannung (horizontale Achse) und die Welligkeitsspannung in der Ausgangsspannung (vertikale Achse).

Fig. 2 zeigt das Schaltbild eines Gleichspannungs-Reglers, der diese Schwierigkeit überwindet.

Gemäß Fig. 2 ist eine Reihenschaltung aus Widerständen 20 und 21 zwischen einen Anschluß 1 und Erde E geschaltet und ein Widerstand 17 mit dem Verbindungspunkt C der Widerstände

20 und21 verbunden. Das andere Ende des Widerstands 17 ist mit einem Verbindungspunkt B der Kathode einer Z-Diode 19 und des Emitters eines eine Regelabweichung erfassenden Transistors 18 verbunden. Ein Kondensator 22 ist vorgesehen, um die von den Widerständen 20 und 21 abgeleitete Spannung zu glätten, d.h. die Spannung am Knoten C.

Ein Unterschied gegenüber der Schaltung von Fig. 1 besteht im Bezugsspannungs-Erzeuger. In der Schaltung von Fig. 1 wird die Bezugsspannung von der stabilisierten Spannungsquelle 1 6 abgeleitet, während in der Schaltung von Fig. 2 sie durch Teilen der nicht-stabilisierten Gleichspannung abgeleitet wird. Daher wird in der Schaltung von Fig. 2, wenn die nicht-stabilisierte Gleichspannung so stark fällt, daß die Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände 20 und

21 (die Spannung am Knotenpunkt C) unter die Kathodenspannung der Z-Diode 19 fällt, die Z-Diode 19 gesperrt, jedoch fällt die Bezugsspannung idie Spannung am Knoten B), angelegt an den.Emitter des Transistors 18, wenn die nicht-stabilisierte Gleichspannung fällt. Entsprechend fällt in der Schaltung von Fig. 2, wenn die nicht-stabilisierte Gleich-

spannung unter den Regelbereich fällt, die Bezugsspannung ebenfalls wie oben beschrieben, so daß der die Regelabweichung erfassende Transistor 18 nicht gesperrt wird, wie es bei der Schaltung nach Fig. 1 der Fall ist. Daher kann selbst bei einem Abfall der nicht-stabilisierten Gleichspannung die Welligkeit nicht wesentlich ansteigen.

Diese Schaltung hat jedoch den folgenden Nachteil:

Da die an die Z-Diode 19 angelegte Spannung von der nicht-stabilisierten Gleichspannung abgeleitet wird, wird jede Änderung der nicht-stabilisierten Gleichspannung auf die Z-Diode 19 über die Widerstände 20 und 17 übertragen, selbst wenn die nicht-stabilisierte Gleichspannung innerhalb des Regelbereichs liegt. Infolgedessen ändert sich die Bezugsspannung etwas und nimmt die Stabilität der Bezugsspannung ab im Vergleich mit der Schaltung von Fig. 1. Entsprechend zeigt die Regel-Kennlinie für die Eingangs-Wechselspannung in bezug auf die Ausgangsspannung eine starke Schwankung oberhalb einer vorgegebenen Ausgangsspannung Cvgl. in Fig. 3 den Pfeil 24). Fig. 3 zeigt eine Eingangs-Ausgangs-Kennlinie für die Eingangs-Wechselspannung (Horizontalachse) und die Ausgangs-Gleichspannung (Vertikalachse).

Im allgemeinen gilt: Da der Gleichspannungs-Regler einen langsamen Anstieg in der Stromversorgungs-Spannung zeigt, wenn er als Stromversorgung für einen Farbfernsehempfänger benutzt wird, steigt die Hochspannungs-Stromversorgung des Farbfernsehempfängers schneller an, was aus Sicherheitsgründen unerwünscht ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Gleichspannungs-Regler zu schaffen, der die bei den bekannten Gleichspannungs-Reglern auftretenden Schwierigkeiten überwindet, insbesondere eine verbesserte Kennlinie fallender Spannung und eine verbesserte steigende Kennlinie der Stromversorgungs-Spannung besitzt.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch eine Reihenschaltung aus einer Spule, einem Kondensator und einem Widerstand zwischen dem Ausgangsanschluß und der Basis des Erreger-Transistors der Regelschaltung des Gleichspannungs-Reglers von Fig. 1.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Schaltbild eines bekannten Gleichspannung s-Reg1ers;

Fig. 2 das Schaltbild eines gegenüber Fig. 1 verbesserten Gleichspannungs-Reglers;

Fig. 3 die Regel-Kennlinie für die Ausgangsspannung des Gleichspannungs-Reglers;

Fig. 4 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung; und

Fig. 5 Kennlinien nach bekanntem Stand der Technik und dem Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Es sei nun ein Ausführungsbeispiel· der Erfindung eriäutert.

Fig. 4 zeigt das Schaitbiid eines derartigen Ausführungsbeispieis. In Fig. 4 ist eine Reihenschaitung aus einem Kondensator 26, einem Widerstand 27 und einer Spuie 28 erfindungsgemäß zusätziich vorgesehen. Ansonsten sind die gieichen Bezugszeichen wie für die Schaltung von Fig. 1 verwendet. Beim voriiegenden Ausführungsbeispiel ist die Reihenschaltung aus dem Kondensator 26, dem Widerstand 27 und der Spule 28 an einem Ende mit dem Ausgangsspannungs-Anschluß 4 und am anderen Ende mit der Basis des Erreger-Transistors 13 verbunden. Der Kondensator 26 dient dazu, Änderungen in der Spannung am Ausgangsspannungs-Anschluß 4 zur Basis des Erreger-Transistors 13 zu übertragen, und die Spule 28 in Reihe mit dem Kondensator 26 dient dazu. Rauschen in hoch- · frequenten Komponenten (z. B. horizontale Welligkeit), die am Ausgangsspannungs-Anschluß 4 auftreten, zu unterdrücken. Der Widerstand 27 dient zum Dämpfen einer Reihenresonanz des Kondensators 26 und der Spule 28.

Wenn der Erreger-Transistor 13 und der Schalt-Transistor 2 gegenphasig zueinander sind (d.h., wenn der Erreger-Transistor 13 leitet, jedoch der Schalt-Transistor sperrt) und wenn die Ausgangsspannung ansteigt, wird jede Änderung in der Ausgangsspannung zur Basis des Erreger-Transistors 13 über die Reihenschaltung übertragen, so daß die Leitungsdauer des Erreger-Transistors 13 zunimmt. Da der Erreger-Transistor 13 gegenphasig zum Schalt-Transistor 2 arbeitet, nimmt die Leitungdauer des Schalt-Transistors 2 ab und fällt die Ausgangsspannung ab. Wenn die Ausgangsspannung fällt, nimmt die Basis-Spannung des Erreger-Transistors 13 ab- und damit auch die Leitungsdauer des Erreger-Transistors 13, während die Leitungsdauer des Schalt-Transistors 2 zunimmt, so daß

— Q _

die Ausgangsspannung ansteigt. Entsprechend wird die Welligkeit in der Ausgangsspannung zur Basis des Erreger-Transistors 13 über die Reihenschaltung ausgekoppelt. Es sei nun angenommen, daß die nicht-stabilisierte Gleichspannung, die an den Anschluß 1 angelegt wird, unter eine vorgegebene Ausgangsspannung fällt. Ohne die Reihenschaltung, also wie im Fall des Schaltbilds von Fig. 1, nimmt die Welligkeit in der Ausgangsspannung zu, wenn die nicht-stabilisierte Gleichspannung (oder Eingangs-Wechselspannung) fällt, wie bei 29 in Fig. 5 gezeigt ist. Mit der Reihenschaltung, d.h. gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel: Wenn der die Regel-Abweichung erfassende Transistor 18 gesperrt wird, wenn die nicht-stabilisierte Gleichspannung fällt, nimmt die Welligkeit in der Ausgangsspannung zu, jedoch wird die Welligkeitsspannung zur Basis des Erreger-Transistors 13 über die Reihenschaltung rückgekoppelt, so daß die Leitungsdauer des Schalt-Transistors 2 gesteuert wird, um eine Zunahme der Welligkeit der Ausgangsspannung zu unterdrücken. Infolgedessen wird - vgl. eine Kurve 30 in Fig. 5 - die Zunahme der Welligkeit der Ausgangsspannung beträchtlich unterdrückt, selbst wenn die nicht-stabilisierte Gleichspannung fällt. Da ferner die Bezugsspannung abgeleitet wird, indem eine Spannung der Z-Diode von der stabilisierten Spannungsquelle 16 über den Widerstand 17 zugeleitet wird, ändert sich die Regel-Kennlinie für die Eingangs-Wechselspannung gegenüber der Ausgangsspannung nicht wesentlich oberhalb einer vorgegebenen Ausgangsspannung (vgl. den Pfeil 24 in Fig. 3), wie durch eine Kurve 25 in Fig. 3 gezeigt ist.

Da die Reihenschaltung gemäß der Erfindung dazu dient, die Ausgangsspannung abzusenken, wenn die Ausgangsspannung ansteigt , ist sie auch wirksam zur Verringerung des Anstiegs der Stromversorgungs-Spannung. Die Anstiegszeit hängt vor

allem vom Kapazitätswert des Kondensators 26 ab.

Die Schaltungs-Konstanten des Kondensators 26, des Widerstands 27 und der Spule 28 können z. B. 1 μΡ, 560 Ω bzw. 3,3 mH betragen. Die resultierende fallende Spannungs-Kennlinie ist durch die Kurve 30 in Fig. 5 gezeigt, wobei die Anstiegs-Kennlinie der Ausgangsspannung ca. 200 - 300 ms entspricht.

Erfindungsgemäß können also die fallende Spannungs-Kennlinie und die steigende Kennlinie der Stromversorgungs-Spannung des Spannungs-Reglers verbessert werden, indem einfach drei Bauelemente, nämlich Spule, Kondensator und Widerstand, zu dem bekannten Gleichspannungs-Regler (von Fig. T) geschaltet werden.

Leerseite

Claims (3)

1. feerfenwältö 01900-37 ■ £ l> ^tT tr&> <■ , ,

   München 22 ·= Stsinsdorfstr, 10 . m "τ ι «aoi

   Patentansprüche 16. Juni 1981

   81-32.5O3P

   .· Gleichspannungs-Regler, mit

   _/' a) einem Gleichspannungs-Eingangs-Anschluß (1), zwischen dem und einem gemeinsamen An. ohluß eine nicht-stabilisierte Gleichspannung anlegbar ist,

   b) einem Schalt-Bauelement (2) mit einem Steuer-Eingangsanschluß, einem Ausgangsanschluß und einem Eingangsanschluß, der mit dem Gleichspanuungs-Eingangsanschluß verbunden ist,

   c) einem Gleichspannungs-Anschluß (4), zwischen dem und dem gemeinsamen Anschluß eine stabilierte Gleichspannung erzeugbar ist,

   d) einem Gleichrichter-Filter (3, 11) mit einem Eingangsanschluß, der an den Ausgangsanschluß des Schalt-Bauelements angeschlossen ist, und einem Ausgangsanschluß, der an den Gleichspannungs-Ausgangsanschluß zum Gleichrichten einer vom Schalt-Bauelement zerhackten Spannung angeschlossen ist,

   e) einer Steuerschaltung (14) mit einem Eingangsanschluß (15), zwischen dem und dem gemeinsamen Anschluß ein Schalt-Impuls anlegbar ist, mit einem Steuer-Eingangsanschluß, der mit dem Gleichspannungs-Ausgangsanschluß verbunden ist_/und mit einem Ausgangsanschluß zur Abgabe eines Steuerausgangssignals, um die Impulsdauer des Schalt-Impulses entsprechend einer Änderung in der Spannung am Gleichspannungs-Ausgangsanschluß vorzunehmen, um das Steuer-Ausgangssignal zu erzeugen, und

   f) einem Erreger-Transistor (13) mit einer Basis-Elektrode, die mit dem Ausgangsanschluß der Steuerschaltung verbunden ist, einer Kollektor-Elektrode, die mit dem Steuereinangs-Anschluß des Schalt-Bauelements verbunden ist_r und einer Emitter-Elektrode, die mit dem gemeinsamen Anschluß verbunden ist,

   gekennzeichnet durch eine Spannungs-Rückkopplungs-Schaltung (26, 27, 28) - zwischen dem Gleichspannung's-Ausgangsanschluß (4) und der

   Basis-Elektrode des Erreger-Transistors (13) (Fig. 4).

   81-(A 5744-03)-Hd-kr
2. 2. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

   - daß die Spannungsrückkopplungs-Schaltung aufweist: - eine Reihenschaltung aus

   - einem kapazitiven Bauelement (96),

   - einem Widerstands-Bauelement (27) und

   - einem reaktiven Bauelement (28) (Fig. 4).
3. 3. Regler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, - daß das Schalt-Bauelement aufweist: - einen Transistor (2)

   - mit einer Basis-Elektrode als dem Steuereingangs-Anschluß,

   - einer Kollektor-Elektrode als dem Eingangs-Anschluß und

   - einer Emitter-Elektrode als dem Ausgangs-Anschluß (4).