DE3335153A1

DE3335153A1 - Stabilisierter netzgeraetschaltkreis

Info

Publication number: DE3335153A1
Application number: DE19833335153
Authority: DE
Inventors: Yukio Kyoto Maeba
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1982-09-28
Filing date: 1983-09-28
Publication date: 1984-03-29
Also published as: CA1198771A; FR2533775B1; JPS5958921A; US4510562A; FR2533775A1; JPH0318362B2; DE3335153C2

Description

Die Erfindung betrifft einen stabilisierten Neztgerätschaltkreis.

Wie im Blockdiagramm von Fig. 1 gezeigt, wurde in herkömmlichen stabilisierten Netzgerätschaltkreisen vorgeschlagen, einen Teil des Ausgangs des Oszillatorschaltkreises eine negative Rückkopplung an einen aus einem Steuertransistor bestehenden Steuerschaltkreis über einen Vergleichsschaltkreis liefern zu lassen, um den Oszillatorschaltkreis zu steuern, so daß das stabilisierte Ausgangssigna] geschaffen v/erden kann. Bei solch einem stabilisierten Netzgerätschaltkreis war aber die Effizienz reduziert

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aufgrund der unvermeidbaren Verluste, wie z.B.. den Kollektorverlust des Steuertransistors, die im Steuerschaltkreis verursacht werden. Ferner mußte bei Hochspannung die Radiatoreinheit groß gemacht werden, aufgrund der größeren Hitze, die durch den Steuertransistor erzeugt wurde, was eine kleinere Größe und geringere Kosten des Netzgerätes stört. Um derartige', oben beschriebene, Probleme zu vermeiden, soll der Οε-zillationstransistor des Oszillatorschaltkreises direkt durch ein negatives Feedbacksignal nach Elimination des Steuer-Schaltkreises gesteuert werden. Die direkte Steuerung des Oszillationstransistors nach Beseitigung des Steuerschaltkreise verursacht aber eine hohe Ausgangsspannung während der Nichtlastzeit, und verursacht somit neue Probleme, wie z.B. Gerätzerstörung, Störungen o.dgl.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen stabilisierten Netzgerätschaltkreis zu schaffen, der die den herkömmlichen Geräten anhaftenden Nachteile, die oben erwähnt wurden, vermeidet und welcher keine hohe Ausgangsspannung während der Wichtbelastungszeit erzeugt, auch wenn der Steuerschaltkreis fortgelassen wird, und welcher einfach in der Konstruktion ist.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es einen stabilisierten Netzperätschaltkreis zu schaffen, der in der Läse ist, ein negativer, Feedbacksignal über eine Zenerdiode an

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den Basisschaltkreis des Oszillationstransistors anzulegen.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen stabilisierten Netzgerätschaltkreis zu schaffen, der klein im Format, sicher in der Funktion und billig in den Kosten ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einem stabilisierten Netzgerätschaltkreis gelöst durch einen Oszillatorschaltkreis vom Kollektor-Abstimm-Typ, einen Ausgangsschaltkreis zum Ableiten einer Ausgangsspannung von der Ausgangsspule, die magnetisch mit der Abstimmspule des Oszillatorschaltkreises gekoppelt ist, durch einen Detektorschaltkreis zum Feststellen von Änderungen im Ausgangssignal des Ausgangsschaltkreises, einen Vergleichsverstärker zum Vergleichen des Signals vom Detektorschaltkreis, mit einer Bezugsspannung, um dadurch den Differenzwert zwischen dem Signal und der Spannung zu verstärken, wobei das Ausgangssignal des Vergleichsverstärkers über eine Zenerdiode an den Basisschaltkreis des Oszillationstransistors des Oszillatorschaltkreises angelegt werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen genau beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 ein schematisches Blockdiagramm des herkömmlichen oben erwähnten stabilisierten Netzgerätschaltkreises;

Fig. 2 ein Schaltkreisdiagramm einer erfindungsgemäßen Ausführungsform des stabilisierten Netzgerätschaltkreises und r

Fig. 3 die Spannungs-Stromcharakteristik einer Zenerdiode, die im Schaltkreis von Fig. 2 verwendet wird.

Fig. 2 zeigt einen stabilisierten Netzgerätschaltkreis, der ein Konstantspannungsnetzgerät bildet mit einem Oszlllatorschaltkreis 11 vom Kollektor-Abstimm-Typ, wobei ein Abstimmschaltkreis vorgesehen ist mit einer Abstimmspule 13, die parallel geschaltet ist zu einem Abstimmkondensator 14, und mit dem Kollektor eines Oszillationstransistors 12 verbunden ist, wobei eine Eingangsspannung +B an die Spule 13 des Oszillatorschaltkreises 11 angelegt wird. Im Oszillatorschaltkreis 11 sind ein Basiswiderstand 15, eine Zenerdiode 16, ein Schwingungsstabilisierwiderstand 17 und eine positive Rückkopplungsspule 18 in Reihe mit der Basis des Oszillationstransistors 12 verbunden, während ein Rückkopplungskondensator 19 zwischen Masse und dem Verbindungspunkt zwischen der Zenerdiode 16 und dem Stabilisierungswiderstand 17 verbunden ist. Es soll festgestellt werden, daß die Zenerdiode/an ihrer Anodenseite an der Basisseite des Oszillationstransistors

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über den Widerstand 17 und die Spule 18 verbunden ist, und die positive Rückkopplungsspule 18 ist magnetisch gekoppelt mit der Abstimmspule 13. Der Emitter des Oszillationstransistors 12 ist mit Massepotential verbunden. Es ist auch . ein Ausgangsschaltkreis 20 vorgesehen, mit einer Ausgangsspule 21 , die magnetisch mit der Abstimmspule 13 gekoppelt ist, und deren Windungsanzahl einer vorgegebenen Ausgangsspannung entspricht, und ein Kommutatorschaltkreis, der aus der Diode 22, deren Anode mit dem einen Ende der Ausgangsspule 21 verbunden ist, und einem Glättkondensator 23 besteht, der zwischen der Kathode der Diode 22 und dem anderen Ende der fpule 21 verbunden ist, welche mit Masse verbunden ist. Eine Last 25 ist mit der Diode 22'über einen Widerstand 24 verbunden, der für den Ausgangsschaltkreis einaiFunkenentladungsschutz liefert. Ein Detektorschaltkreis 26 ist zwischen der Ausgangsseite des AusgangsSchaltkreises 20 und dem Massepotential vorgesehen und 'besteht aus den Detektorwiderständen 27, 28 zum Feststellen von Änderungen in der Ausgangsspannung des Ausgangsschaltkreises 20. Ein Vergleichsverstärker 29 ist an seiner Ausgangsseite mit dem Widerstand 15 verbunden, mit seinem konvertierten Eingang mit dem Verbindungspunkt der Widerstände 27, 28 und mit seinem nicht-konvertierten Eingang mit dem bezugsspannungserzeugenden Schaltkreis 30. Der Vergleichsverstärker 29 ist vorgesehen für den Vergleich zwischen dem Signal vom Detektorschaltkreis 26 mit der Bezugsspannung, die durch den Bezugsspannungsschaltkreis 30 erzeugt wird,

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und gleichzeitig zum Verstärken der Differenz dazwischen. Der Vergleichsverstärker 29 ist vom unsymetrischen Versorgungstyp , so daß ein versorgungsempfangender Eingang mit einer Spannunsquelle verbunden ist, und die andere spannungsempfangende Klemme mit Masse verbunden ist. Das Ausgangssignal des Vergleichsverstärkers 29 wird an den Basiswiderstand 15 geliefert.

Der Konstantspannungsnetzgerätschaltkreis, der wie oben beschrieben konstruiert ist, arbeitet wie folgt:

In der Eingangsstufe, wenn die Schwingung des Oszillatorschaltkreises 11 beginnt, wird das Signal vom Vergleichsverstärker 29 an die Basis des Oszillationstransistors 12 über den Basiswiderstand 15 usw. angelegt, um den Oszillationstransistor 12 leitfähig zu machen, so daß ein Strom durch die Abstimmspule 13 durch die Eingangsspannung +B fließt. Deshalb wird eine Induktionsspannung in der positiven Rückkopplungsspule 18 erzeugt, die magnetisch mit der Abstimmspule 1? gekoppelt ist, so daß die Basisseite des Oszillationstransistors 12 positiv gemacht wird, und die Seite des Kondensators negativ. Die Schwingung wächst durch den wiederholten Ladungs- und Entladungsbetrieb des Rückkopplungskondensators 19, um den OsziJlatornchaltkreir. 11 stationär zu machen. So kann eine vorbestimmte Spannung vom Aus-

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gangsschaltkreis 20 abgezogen werden. Wenn die Ausgangsspannung aufgrund von Variationen in der Eingangsspannung oder der Last schwankt, wird der Schwankungsanteil durch den Detektorschaltkreis 26 festgestellt. Der Basisstrom des Oszillationstransistors 12 wird gesteuert durch das Ausgangssignal des Vergleichsverstärkers 29, um die Ausgangsspannung des Ausgangsschaltkreises zu stabilisieren. Wenn die Last 25 zu einer Nicht-Last wird, steigt die Ausgangsspannung des Ausgangsschaltkreises 20. Die Änderung der Ausgangsspannung wird durch den Detektorschaltkreis 26 festgestellt. Der Vergleichs-, verstärker 29 arbeitet in der Richtung der Steuerung der Schwingung. Die Ausgangsspannung des Vergleichs-Verstärkers 29 wird zu diesem Zeitpunkt kleiner gesetzt als die Zenerspannung der Zenerdiode 16, so daß der Basisstrom des Oszillationstransistors 12 einen sehr kleinen Viert annimmt, der nahe an einem Durchbruchszustand liegt, um die Schwingung zu dämpfen, und eine vorgegebene Ausgangsspannung kann geschaffen v/erden. Im Nicht-Last-Zustand wird die Schwingung gesteuert durch die Benutzung der Zenerkurve der Zenerdiode 16. Deshalb ist es vorzuziehen, daß die Zenerdiode 16 eine sanfte Zenerkurve aufweist, wie sie in Fig. ? durch die Bezeichnung B gezeigt ist, anstatt

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einer scharfen Zenerkurve, wie A zeigt. Dies ist der Grund, warum keine intermittierende Schwingung mehr erzeugt wird, aufgrund der sanften Steuerung des Basisstroms des Oszillationstransistors bei solcher Charakteristik, wie Bezugszeichen B zeigt, obwohl eine intermittierende Schwingung bei einer Charakteristik nach Bezugszeichen A erzeugt wird. Um solch eine sanfte Zenerkurve gemäß Bezugszeichen B zu erreichen, kann eine Anordnung eines hohen Widerstands parallel zur Zenerdiode mit scharfer Charakteristik gemäß Bezugszeichen A ve.rwendet wurden, oder eine Anordnung einer Diode in Reihe mit der Zenerdiode, wobei die Polarität der Diode umgekehrt zu der der Zenerdiode ist. .Angenommen, daß die Zenerdiode 16 nicht existiert, und wenn keine Last anliegt, wird der Ausgangswert des Vergleichsverstärkers 29, der an den Basisschaltkreis des Oszillationstransistors 12 eingegeben werden soll, einen etwas .höheren Wert als die Spannung der Bezugsspannung vom Schaltkreis 30 annehmen, da der Vergleichsverstärker 2.9 vom assymetrischen Versorgungstyp ist, wodurch der Basisstrom mehr als notwendig fließt. So wird eine hohe Nicht-Last Ausgangsspannung im Ausgangsschaltkreis 20 erzeugt durch die Ladung und Entladung des Rückkopplungskondensators

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19» was in möglichen Zerstörungen der Geräte resultiert, die das Netzgerät verwenden. Wenn die negative Spannung an den Basisschaltkreis des Oszillationstransistors 12 während der Nichtbelastungszeit angelegt wird, kann der Basisstrom des Oszillationstransistors auf einem sehr kleinen Viert gehalten werden, der nahe der Durchbruchsbedingung liegt, und die Schwingung wird gedämpft, um eine vorgegebene Ausgangsspannung zu erhalten. Der Schaltkreis wird aber kompliziert, was die Kosten in die Höhe treibt. .

In dem stabilisierten Netzgerätschaltkreis der oben beschriebenen Ausführungsform setzt sich das Konstantspannungsnetzgerät zusammen aus einer Konstantspannungssteuerung, deren Ausgang immer positiv ist. Der stabilisierte Neizgerätschaltkreis ist nicht notwendigerweise auf die oben beschriebene Schaltkreiskonstruktion beschränkt, in der Konstruktion des Konstantspannungsnetzgerätes, sondern kann variabel modifiziert werden. Z.B. kann der Stabilisierungswiderstand 17 im Oszillatorschaltkreis 11, wenn notwendig,enfernt werden. Auch die Stellung der Zenerdiode 16 kann so geändert werden, daß sie auf der Seite des Vergleichsverstärkers vor dem Widerstand 15 anstatt auf der Seite des Rückkopplungskondensators 19 angeordnet ist, so daß die Stellung

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der Zenerdiode nicht beschränkt ist auf die Stellung von Fig. 2. Auch der Widerstand 24 für die FunkenentladungsVermeidung im Ausgangsschaltkreis 20 ist nicht unentbehrlich. Ferner, um den alternierenden Strom im Ausgangsschaltkreis 20 zu erreichen, sind die Diode 22 und der Kondensator 23 nicht erforderlich. Um einten alternierenden Strom zum Ausgangs schaltkreis 20 zu ziehen, muß das Ausgangssignal des Detektorschaltkreises 26 über einen Gleichrichterschaltkreis an den Vergleichsverstärker 29 eingegeben werden.

Zusätzlich kann der Detektorschaltkreis 26 an Stelle der mit dem Ausgangsschaltkreis verbundenen Widerstände 27,28 bestehen aus einer Detektorspule 31, die magnetisch gekoppelt ist an die Ausgangsspule 21, einem Gleichrichterschaltkreis 34, der eine Diode ^2 und einen Glättkondensator 33 zum Gleichrichten der

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Detektorspannung/,die in der Detektorspule 31 erzeugt wird, und einem Spannungsteilerschaltkreis 37 bestehen, der ein Paar von Spannungsteilerwiderständen 35,36 aufweist, zum Teilen der Direktspannung vom Gleichrichterschaltkreis 34, wie in Fig. 4 gezeigt. In diesem Fall ist ein Widerstand 38 für die Entladung an Stelle des Detektorschaltkreises 26 von Fig. 2 vorgesehen. Es soll festgestellt werden, daß der Betrieb in diesem Fall fast identisch zu dem Detektorschaltkreis 26 von Fig. 2 ist.

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Wenn auch die Anordnung von Fig. 2 mit einer Konstantspannungsquelle versehen ist, um eine positive Ausgangsspannung zu erhalten, kann auch eine negative Ausgangsspannung durch eine Konstantspannungsquelle erhalten werden, die aufgebaut ist, wie in Fig. 5 gezeigt. Die neue Anordnung von Fig. 5 ist dadurch geschaffen, daß eine Diode 22 in einer Polaritätsrichtung entgegengesetzt zu der der Diode 22, die mit dem Ausgangsschaltkreis 20 von Fig. 2 verbunden ist, angeordnet4stder Endteil des Widerstands 28 im Detektorschaltkreis 26 ist mit dem konvertierten Eingang des Vergleichsverstärkers 29 über eine Spannungsteilerschaltung 41 verbunden, die ein Paar von Widerständen ?9,40 aufweist, die Ausgangsklemme des Detektorschaltkreises 26 ist mit dem nicht konvertierten Eingang des Vergleichsverstärkers 29 verbunden und der bezugsspannungsproduzierende Schaltkreis j?0 ist mit dem konvertierten Eingang des Vergleichsverstärkers über den Spannungsteilerschaltkreis 41 verbundden. In diesem Falle ist die Anordnung der anderen Elemente völlig gleich zu der von Fig. 2 und der Betrieb ist nahezu indentisch zu dem von Fig. 2. Während die Konstantspannungsquelle, die einen Detektorschaltkreis unter Verwendung der D.^otektorspule 3I von Fig.

verwendet, vorgesehen ist, um eine positive Ausgangsspannung zu erhalten, kann, wenn es gewünscht ist eine

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negative Ausgangsspannung bei der Verwendung der Detektorspule 31 zu erhalten, dies einfach erreicht werden durch Umkehrung der Polaritätsrichtung der Diode 22 im Detektorschaltkreis 20. In dieser Anordnung ist es kein Problem, die Verbindung des Detektorschaltkreises 26 beizubehalten, um die Verbindung der Detektorspule 31 in der entgegengesetzten Richtung nicht zu ändern, oder zu ändern. Ferner ist der stabilisierte Netzgerätschaltkreis der Erfindung nicht beschränkt auf eine KonstantSpannungsquelle und kann durch eine konstante

Stromquelle konstruiert werden, um eine konstante Strömten steuerung schaffen zu können, wie dies in/Figuren 6 und 7 gezeigt ist. Fig. 6 zeigt eine Konstantstromquelle zum Erzielen eines positiven Ausgangssignals, wobei ein Anschluß der Ausgangsspule 21, deren anderer Anschluß mit der Diode 22 verbunden ist, direkt mit dem nicht konvertierten Eingang des Vergleichsverstärkers 29 verbunden ist und aufgezweigt ist, um mit dem konvertierten Eingang des Vergleichsverstärkers 29 über einen Detektorwiderstand 42 und einen Spannungsteilerschaltkreis 45 mit einem Paar von Widerständen 43, 44 verbunden zu sein, unider Bezugsspannungsschaltkreis 30 ist mit dem konvertierten Eingang des Vergleichsverstärkers 29 über die Spannungsteilerschaltung 45 verbunden. In diesem Falle ist ein Widerstand 46 über einen Widerstand 24 zur Funkenentlandungsunterdrückung

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parallel mit dem Glättkondensator 24 verbunden und die Anordnung der anderen Bauelemente ist völlig gleich zu der von Fig. 2. Fig. 7 zeigt eine Konstantstromquelle zum Erzielen eines negativen Ausgangssignals, wobei die Diode 22 in umgekehrter Richtung zu der von Fig. 6 verbunden ist, so daß der eine Eingang der Ausgangsspule 21 mit der Kathode der Diode 22 verbunden ist, während der andere Eingang über den Detektorwiderstand 47 mit Masse verbunden ist.

Die Ausgangsklemme des Detektorwiderstands 47, welche mit dem anderen Ende der Ausgangsspule 21 verbunden ist, ist mit dem konvertierten Eingang des Vergleichsverstärkers 29 verbunden. In diesem Falle ist der Bezugsspannungsschaltkreis 30 mit dem nicht konvertierten Eingang des Vergleichsverstärkers 29 verbunden, und die Anordnung der anderen Bauelemente ist völlig gleich zu der von Fig. 6. Beim stabilisierten Netzgerätschaltkreis der vorliegenden Erfindung kann das negative Feedbacksignal direkt an den Basisschaltkreis des Oszillationstransistors über die Zenerdiode angelegt werden. Deshalb wird der herkömmliche Steuerschaltkreis aus einem Steuertransistor unnötig, um die Effizienz zu verbessern, so daß das Netzgerät kleiner in der Größe und geringer in den Kosten wird. Die vorliegende Erfindung hat den großen Vorteil, daß die Schwingung reduziert wird auf eine vorgegebene Ausgangs-

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spannung, während des Nichtbelastungszustandes, um das Netzgerät zu schützen.

Auch wenn die vorliegende Erfindung völlig beschrieben wurde in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Figuren, soll festgestellt werden, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen den Fachleuten klar sind. Derartige Änderungen und Modifikationen sollen als innerhalb des Rahmens der Erfindung liegend angesehen werden, solang sie diesen Rahmen nicht verlassen.

Claims

Patentansprüche

Stabilisierter Netzgerätschaltkreis, gekennzeichnet durch einen Oszillatorschaltkreis (11) vom Kollektor-Abstimm-Typ, mit einem Basisschaltkreis (15 - 19) eines. Oszillationstransistors (12) und einer Abstimmspule (1?), einen Ausgangsschaltkreis (20) mit einer Ausgangsspule (21), die magnetisch mit der Abstimmspule (13) des Oszillatorschaltkreises (11) gekoppelt ist, zum Erzeugen einer Ausgangsspannung, einen Detektorschaltkreis (26, 26¹) zum Feststellen von Änderungen im Ausgangssignal des Ausgangsschaltkreises (20), einen Vergleichsverstärker (?9) vom unsymetrischen Versorgungstyp

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(single ended supply type) zum Vergleichen des Signals vom Detektorschaltkreis (26) mit einer Bezugsspannung, und zum Verstärken der Differenz dazwischen, und eine Zenerdiode deren Kathode mit dem Vergleichsverstärker (29) verbunden ist, wobei die Ausgangsspannung des Vergleichsverstärkers (29) an den Basisschaltkreis (15 - 19) des Oszillationstransistors (12) über die Zenerdiode (16) angelegt werden kann und im Nicht-Last-Zustand kleiner gesetzt wird als die Zenerspannung der Zenerdiode (16).
2. Stabilisierter Netzgerätschaltkreis nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet , daß der Detektorschaltkreis (26) mindestens einen Widerstand aufweist, der mit dem Ausgangsschaltkreis (20) verbunden ist.
3. Stabilisierter Netzgerätschaltkreis nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet , daß der Detektorschaltkreis (26¹) eine Detektorspule (31) aufweist, die magnetisch mit der Ausgangsspule (21) des Ausgangsschaltkreises (20) gekoppelt ist.
4. Stabilisierter Netzgerätschaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Zenerdiode (16) als Kennlinie eine sanft ansteigende Kurve des Stromes im Verhältnis zur Spannung aufweist.

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5. Stabilisierter Netzgerätschaltkreis nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß der Detektorschaltkreis (26) eine konstante Spannung liefern kann, so daß der stabilisierte Netzgerätschaltkreis ausgebildet ist als ein Konstantspannungsnetzgerät mit konstanter Spannungsteuerung.
6. Stabilisierter Netzgerätschaltkreis nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektorschaltkreis (26) einen konstanten Strom liefern kann,so daß der stabilisierte Netzgerätschaltkreis gebildet ist als ein Konstantstromnetzgerät mit Konstantstromsteuerung.

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