DE3130958A1

DE3130958A1 - Gleichspannungswandler

Info

Publication number: DE3130958A1
Application number: DE19813130958
Authority: DE
Inventors: Roger Allen Colchester Essex Kennaby
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1980-08-07
Filing date: 1981-08-05
Publication date: 1982-04-08
Also published as: GB2081989A; GB2081989B

Description

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Patentanwalt
Dipl.-Phys.Leo Thul
Kurze Straße 8
7000 Stuttgart 30

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INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Gleichspannungswandler

Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichspannungswandler mit einem Schalttransistor in Reihe mit einer Primärwicklung eines Transistors mit mindestens einer Sekundärwicklung, an der die Ausgangsspannung abgenommen werden kann.

In einem üblichen Gleichspannungswandler treibt die Eingangsspannung einen Oszillator, der einen Transformator speist. Der Transformator setzt die Spannung wie gewünscht herauf oder herab. Die Spannung am Ausgang des Transformators wird dann gleichgerichtet und gefiltert und stellt die Ausgangsspannung dar. Die Ausgangsspannung oder eine davon abgeleitete Spannung wird mit einer Referenzspannung verglichen und das Ergebnis ist eine Fehlerspannung, die die Impulsbreite des Oszillators steuert. Entsprechend der Zunähme oder Abnahme der Ausgangslast ändert sich die Impulsbreite= Derartige Pulsbreitenmodulatoren sind oftmals so gesteuert, daß sie während der Anlaufphase eine minimale Impulsbreite mit■Steigerung zur endgültigen Impulsbreite abgeben, damit der Anfangsstrom reduziert wird.

Eine derartige Anordnung ist oftmals vom Typ der offenen Schleife und schwierig zu regeln. Es ist bekannt, daß Anlauf-Schwierigkeiten den hauptsächlichen Beitrag zu Fehlern in Schalt-

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netzteilen liefern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen kostengünstigen Gleichspannungswandler anzugeben, der die oben genannten Schwierigkeiten minimiert oder nicht aufweist.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit dem im Anspruch 1 angegebenen Mitteln. Diese Aufgabe kann auch mit den im Anspruch angegebenen Mitteln gelöst werden.

Die Erfindung wird nun anhand einer Zeichnung eines Ausführungsbeispieles näher erläutert. Die einzige Figur zeigt ein Blockschaltbild eines Gleichspannungswandlers.

Der Eingangsgleichstrom, der von Batterien, wie sie in TeIefonvermittlungen vorhanden sind, kommen kann, versorgt einen Takt-und Minimum-Impulsgenerator 1. Der Ausgang dieses Generators 1 ist über eine ODER-Schaltung 3 mit der Basis eines Schalttransistors 2 verbunden und steuert somit diesen. Im eingeschalteten Zustand liefert der Generator 1 schmale Impulse, von denen jeder den Schalttransistor 2 für eine kurze Zeitspanne einschaltet- Der Schalttransistor 2 liegt in Reihe mit einer Primärwicklung eines Transformators 4. Entsprechend der Impulsbreite und dem Übersetzungsverhältnis des Transformators 4 entstehen an den beiden Sekundärwicklungen Ausgangsspannungen V bzw. V An die Sekundärwicklung sind jeweils Filter-und Gleichrichtereinrichtungen 5,6 angeschaltet, die einen Gleichrichter und einen Glättungskreis enthalten.

Die Spannung von der Sekundärwicklung mit der kleineren Ausgangsspannung, in diesem Falle die Ausgangs spannung V"_aux, wird an einen Pulsbreitenmodulator 7 (PWM) angelegt. Der Ausgang des Pulsbreitenmodulators ist über eine isolierende Trennschaltung

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und den anderen Eingang der ODER-Schaltung 3 init der Basis des Schalttransistors 2 verbunden. Die Wirkung eines Komparators 9 auf den Pulsbreitenmodulator 7 ist bis zum ausgleichenden Aufbau der Ausgangsspannung V „ relativ unwirksam.

aux Daher wirkt in der Anlaufphase nur der Minimum-Impulsgenerator im Takt-und Minimum-Impulsgenerator 1. Durch, die ODER-Schaltung 3 wird bewirkt, daß der Schalttransistor 2 im Ein-Zustand verbleibt bis der Ausgang des Pulsbreitenmodulators 7 wieder auf Null zurückgeht.

Die normale Steuerung des Pulsbreitenmodulators 7 erfolgt vom Komparator 9, der die Ausgangsspannung V mit einer Referenzspannung V_REF vergleicht, die aus der Eingangsspannung gewonnen wird. Auf den Komparator 9 kann die Ausgangsspannung V oder eine dazu proportionale Spannung gegeben werden. Diese proportionale Spannung kann beispielsweise an einem über den Ausgang der Ausgangsspannung V gelegten Potentiometer abgegriffen werden.

In der Anlaufphase läuft der Gleichspannungswandler unter dem Einfluß der schmalen Impulse des Takt-und Minimum-Impulsgenerators 1. Die Verbreiterung der Impulse des Pulsbreitenmodulators wird entsprechend der Ausgangsspannung der Sekundärwicklung des Transformators 4 mit dem kleineren Spannungswert gesteuert. In dem Maße wie die Ausgangsspannung aufgebaut wird, erfolgt die Steuerung vom Komparator her.

Eine solche Anordnung benötigt keinen isolierten Einschaltkreis und daher ist die Arbeitsweise fehlersicher. Das heißt, Schwierigkeiten in der Anlaufphase erzeugen keine übermäßigen Ströme. Eine solche Anordnung könnte durch reine Halbleiterschaltungen (abgesehen vom Transformator ) aufgebaut werden, so daß standardisierte integrierte Schaltkreise oder hybride

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Schaltkreise in Schaltnetzteilen eingesetzt werden können.

Die Erfindung wurde am Beispiel eines Gleichspannungswandlers vom Typ des Sperrwandlers beschrieben, sie kann auch bei Durchflußwandler eingesetzt werden.

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Claims

Patentansprüche

1= /Gleichspannungswandler mit einem Schalttransistor in Reihe mit einer Primärwicklung eines Transformators mit mindestens einer Sekundärwicklung, an der die Ausgangsgleichspannung abgenommen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor (2) durch Impulse leitend gesteuert wird, deren Breite von der gewünschten Ausgangsspannung abhängt,, daß ein Impulsgenerator (1) über eine ODER-Schaltung (3) relativ schmale ,Impulse auf den Schalttransistor (2) gibt, wobei die schmalen Impulse die Einschaltung des Schalttransistors bewirken, daß eine Fehlerregelschleife . mit einem Komparator (9) vorhanden ist, der die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers oder einen anderen dazu proportionalen Parameter mit einem Referenzwert vergleicht, das Vergleichsergebnis bewirkt dabei eine Steuerung eines Pulsbreitenmodulators (7), der die Breite von Impulsen steuert, die über einen weiteren Eingang der ODER-Schaltung (3) an den Schalttransistor (2) gelangen, und daß ein weiterer Ausgang des Gleichspannungswandlers vorhanden ist von dem ein Steuersignal auf den Pulsbreitenmodulator (7) wirkt, um die Steuerung des Pulsbreitenmodulators (7) zu bewirken, damit Impulsbreiten entsprechend der gewünschten Ausgangsspannung erzeugt werden,

2. Gleichspannungswandler mit einem Schalttransistor in Reihe mit einer Primärwicklung eines Transformators mit mindestens

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einer Sekundärwicklung, an der die Ausgangsspannung abgenommen werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalttransistor (2) durch Impulse leitend gesteuert wird, deren Breite von der gewünschten Ausgangsspannung abhängt, daß ein Impulsgenerator (1) über eine ODER-Schaltung C3) schmale Impulse fester Breite auf den Schalttransistor (2) gibt, wobei die schmalen Impulse die Einschaltung des Schalttransistors bewirken, so daß ein Strom in der Primärwicklung fließt, daß von einer ersten Sekundärwicklung über eine Gleichrichtereinrichtung (5) die Ausgangsgleichspannung abgenommen wird, daß eine Fehlerregelschleife . mit einem Komparator (9) vorhanden ist, der die Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers oder einen anderen dazu proportionalen Parameter mit einem Referenzwert vergleicht, das Vergleichsergebnis bewirkt dabei eine Steuerung eines Pulsbreitenmodulators (7), der die Breite von Impulsen steuert, die über einen weiteren Eingang der ODER-Schaltung (3) an den Schalttransitor (2) gelangen, und daß von einer weiteren Sekundärwicklung des Transformators (4) ein Steuersignal auf den Pulsbreitenmodulator (7) wirkt, um die Steuerung des Pulsbreitenmodulator, zu bewirken, damit Impulsbreiten entsprechend der gewünschten Ausgangsspannung erzeugt werden.

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