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Beschreibung
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Betrieb
eines aus einem Gleich- oder Wechselspannungsnetz sowie netzunabhängig betreibbaren
elektrischen Gerätes, das ein elektronisches Schaltnetzteil zum Laden eines Akkumulators
und/oder zum Speisen eines elektrischen Verbrauchers, vorzugsweise eines Gleichstrommotors
enthält.
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Es ist bekannt, elektrische Kleingeräte wie Geräte zur Körperpflege,
Spielzeuge sowie Haushaltsgeräte sowohl an ein Gleich- oder Wechselspannungsnetz
anzuschließen als auch aus einem in dem Gerät enthaltenen Akkumulator netzunabhängig
zu betreiben. Die universelle Anwendbar keit derartiger Geräte wird noch dadurch
erhöht, daß die Speisespannung in einem großen Bereich variieren kann, so daß das
betreffende Gerät beispielsweise aus einer 12 V-Kraftfahrzeugbatterie aus einem
üblichen Haushalts-Wechselspannungsnetz von 90 V Gleich- oder Wechselspannung bis
260 V Gleich- oder Wechselspannung gespeist werden kann. Zu diesem Zweck wird die
anliegt gende Speisespannung in eine Wechselspannung hoher Frequenz ungeformt und
anschließend gleichgerichtet zum Laden des Akkumulators bzw. zur Speisung des Gleichspannungsverbrauchers
gleichgerichtet. Die Regelelektronik zur Steuerung und Regelung des Umformers bewirkt
dabei, daß ein möglichst konstanter Ladestrom unabhängig von der Höhe der anliegenden
Eingangsspannung in den Akkumulator fließt, so daß eine lange Lebensdauer des .Akkumulators
gewährleistet ist.
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Aus der europäischen Patentanmeldung -A-80107474.1 ist
eine
Schaltungsanordnung zur geregelten Speisung eines Verbrauchers bekannt, der an verschiedenen
Gleich- oder Wechselspannungen sowie an verschiedenen Wechselstromfrequenzen ohne
Umschaltung be'riemen werden kann.
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Diese bekannte Schaltungsanordnung weiSt einen Sperrwandler auf, der
mittels zweier steuerbarer Halbleiterschalter abhängig von dem durch die Primärwicklung
eines übertragers fließenden Strom und abhängig von der zugeführten Eingangsspannung
so gesteuert wird, daß der abgegebene Ladestrom konstant ist. Als Verbraucher ist
parallel zu dem Akkumulator ein Gleichstrommotor vorgesehen Die Schaltungsanordnung
liefert bei Netzbetrieb entweder die volle Notorleistung oder bei ausgesschaltetem
Motor einen entsprechenden Nachladestrom für den Akkumulator zur Aufrechterhaltung
einer bestimmten Ladung.
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Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung ist in Reihe zur Frimärwictlung
des Übertragers die Schaltstrecke eines ersten Transistors und ein in Reihe geschalteter
Emitterwiderstand und ein die Basis-Kollektor-Strecke des Schalttransistors überbrückender
Widerstand vorgesehen. Parallel zur Reihenschaltung der Basis-Emitter-Strecke des
ersten Transistors und des Emitterwiderstandes ist die Schaltstrecke eines zweiten
Transistors geschaltet, dessen Basis über einen Widerstand und dessen Kollektor
über einen Rückkopplungswiderstand und einen Kondensator mit einem Wicklungsende
der Sekundärwicklung des Übertragers verbunden sind. Die Sekundärwicklung des Ubertragers
ist in Reihe zu einem Gleichrichterelement und dem elektrischen Verbraucher bzw.
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dem Akkumulator geschaltet.
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Die bekannte Schaltungsanordnung ist jedoch äußerst emp-
findlich
gegenüber Störeinflüssen wie Streuimpulsen, Bauelemente-Streuungen u.dgl., was zu
einer unkontrollierbaren Änderung der Schaltfrequenz und damit Veränderung des Ladestromes
für den Akkumulator führt. Da die Lebensdauer eines Akkumulators, vorzugsweise einer
Nickel-Kadmium-Batterie, in hohem Maße von einem bestimmten Ladezustand und einem
maximalen Ladestrom in Abhängigkeit vom Ladezustand des Akkumulators abhängt, bringt
eine unkontrollierte Erhöhung des Ladestromes eine erhebliche Verringerung der Lebensdauer
des Akkumulators bzw. in Grenzfällen auch eine Zerstörung des -Akkumulators mit
sich. Ein weiterer Nachteil der bekanwten Schaltungsanordnung besteht darin daß
keine Schnelladung möglich ist und keine Maßnahmen gegenüber einer Tiefentladung
des Akkumulators vorgesehen sind.
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Darüber hinaus wird bei der bekannten Schaltungsanordnüng der als
Verbraucher dienende Gleichstrommotor ungesteuert aus dem Akkumulator bzw. dem Speisespannungsnetz
gespeist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung
zum Betrieb eines wahlweise netzunabhängig betreibbaren elektrischen Gerätes zu
schaffen, die die Speisung des Gerätes aus einem Netz nahezu beliebiger Spannung
ermöglicht, eine schnellstmögliche und sichere Ladung des Akkumulators sicherstellt
sowie eine Tiefentladung des Akkumulators verhindert und die eine einfache und übersichtliche
Anzeige des jeweiligen Ladezustands des Akkumulators ermöglicht.
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Diese Aufgabe.wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine mit einem
Geräteschalter verbundene Steuer- und Regelschaltung a) bei geöffnetem Geräteschalter
und angeschlossenem
Gleich- oder Wechselspannungsnetz den Akkumulator
in Abhängigkeit von der Akkumulatorspannung und/ oder -der Akkumulatortemperatur
mit einem Schnell-oder Dauerlade- bzw. Erhaltungsladestrom lädt, b) bei geschlossenem
Geräteschalter und angeschlossenem Gleich oder Wechselspannungsnetz den elektrischen
Verbraucher mit konstanter Spannung versorgt sowie bei maximaler Verbraucherleistung
und einer-Ausgangsspannung des elektrnischen Schaltteils die größer als die Akkumulatorspannung
ist, den Akkumulator lädt und c) bei geschlossenem Geräteschalter und ohne speisendes
Gleich- oder Wechselspannungsnetz den elektrischen Verbraucher bis zu einer minimalen
Akkumulatorspannung mit konstanter Spannung versorgt und bei Unterschreiten der
minimalen Akkumulatorspannung den elekzwischen Verbraucher abschaltet.
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Die erfLndunc;..gemäße Lösung gewährleistet eine sichere Funktion
a e elektrischen Gerätes sowohl im netzgespeisten als auch im netzunabhängigen Betrieb
und stellt durch eine gesteuerte Ladung des Akkumulators sowohl eine schnellstmögliche
Ladung des Akkumulators auE seinen optimalen Ladungszustand als auch eine hohe Lebensdauer
des Akkumulators sicher. Dabei wird sowohl eine Tiefentladung des Akkumulators wirksam
verhindert als auch der optimale Ladestrom zur schnellstmöglichen Aufladung des
Akkumulators unter Berücksichtigung verschiedener, die Lebensdauer des Akkumulators
beeinträchtragender Faktoren ermöglicht.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die Steuer- und Regelschaltung mit einer Anzeigevorrichtung
verbunden
ist und bei Laden des Akkumulators mit einem Schnelladestrom
eine erste Leuchtdiode kontinuierlich und bei Laden des Akkumulators mit Dauer-
oder Erhaltungsladestrom intermittierend ansteuert, bei geschlossenem Geräteschalter
und Absinken der Akkumulatorspannung unter die minimale Akkumulatorspannung eine
zweite Leuchtdiode intermittierend und bei abgeschaltetem Verbraucher kontinuierlich
ansteuert, und keine der Leuchtdioden ansteuert, wenn bei geschlossenem Geräteschalter
die Akkumulatorspannung größer als die minimale Akkumulatorspannung und größer als
die konstante Verbraucherspannung ist und wobei die Steuer- und Regelschaltung wahlweise
mit einem Tastschalter zur Prüfung des Akkumulator-Ladezustandes verbunden werden
kann, der mit dem Geräteschalter elektronisch oder mechanisch verriegelt ist und
nur bei ausgeschaltetem Geräteschalter betätigbar bzw. wirksam ist, wobei bei eingeschaltetem
Tastschalter die Anzeigevorrichtung a) bei funktionsbereitem Akkumulator nicht b)
bei einer den Betrieb des elektrischen Verbrauchers für eine bestimmte, festlegbare
Zeitspanne ermöglichenden minimalen Kapazität des Akkumulators intermittierend und
c) bei einer geringeren als der minimalen Kapazität kontinuierlich angesteuert wird.
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Diese Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung ges hat tet eine
einfache und sichere Überwachung sowie Anzeige der Funktion des elektrischen Gerätes
bzw. des Ladezustandes des Akkumulators, sodaß dem Benutzer rechtzeitig signalisiert
werden kann, wann ein Anschluß des Gerätes an eine Speisespannungsquelle erforderlich
wird.
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Dadurch kann das Gerät in ständiger Bereitschaft gehalten werden,
ohne daß der Benutzer von einer Funktionseinstellung überrascht wird.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Steuer- und Regelschaltung sind den
Merkmalen der Patentansprüche 4 bis 13 zu entnehmen.
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Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
soll der der Erfindung zugrundeliegende Gedanke näher erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild der einzelnen Funktionselemente eines gleichstrommotorbetriebenen
elektrischen Gerätes, Fig. 2 eine detaillierte Darstellung der einzelnen Funktionselemente
des elektrisches Gerätes gemäß Fig. 1, Fig. 3 ein Blockschaltbild des Ladestrom-Sollwertgebers
der Steuer- und Regelschaltung, Fig. 4 eine zeitliche Darstellung des dem jeweiligen
Ladestrom entsprechenden Spannungs-Sollwertes über der Akkumulatortemperatur, Fig.
5 ein Blockschaltbild eines Pulsdauermodulatrs der Steuer- und Regelschaltung gemäß
Fig. 2, Fig. 6 eine zeitliche Darstellung der einzelnen Signale des Pulsdauermodulators
gemäß Fig. 5, -Fig. 7 eine schaltungstechnische Variante des Pulsdauermodulators,
Fig. 8 eine zeitliche Darstellung der einzelnen Signale des Pulsdauermodulators
gemäß Fig. 7, Fig. 9 eine detaillierte Darstellung der Motorspannungs-Stellvorrichtung
gemäß Fig. 2 und Fig. 10 die Schaltung eines Sperrwandler-Ubertragers mit zwei Primärwicklungen
für ein Schaltnetzteil gemäß Fig. 2.
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Das in Fig. 1 dargestellte BlockschaltbilC zeigt die einzelnen Funktionselemente
eines elektrischen Gerätes, das wahlweise aus einem Gleich- oder Wechselspannungsnetz
nahezu beliebiger Spannung oder aus einem geräteinternen Akkumulator gespeist werden
kann. Zur Verbindung mit einem speisenden Wechsel- oder Gleichspannungsnetz ist
ein Netzteil 1 vorgesehen, daß an eine Steuer-und Regelschaltung 2 sowie an ein
elektrisches Schalt netzteil 3 eines stabilisierte Spannung sowie für einzelne Elemente
der Steuer- und Regelschaltung eine Bezugsspannung abgibt.
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Zu diesem Zweck ist das Netzteil 1 wechselseitig mit der Steuer- und
Regelschaltung 2 und ausgangsseitig mit dem Schaltnetzteil 3 verbunden. Die Steuer-
und Regelschaltung 2 ist eingangsseitig sowohl mit dem Netzteil 1 verbunden als
auch mit der Akkumulator spannung UB bzw. den einzelnen Zellenspannungen eines aus
mehreren Zellen bestehenden Akkumulators 4 beaufschlagt. Darüber hinaus steuert
die Steuer- und Regelschaltung 2 einen in Reihe zu einem Gleichstrommotor als Verbraucher
5 geschalteten Transistor 50 sowie das elektronische Schaltnetzteil 3 an, von dem
es zuästzlich Informationen über den Schaltnetzteilstrom sowie die jeweilige Schaltnetzteilspannung
empfängt. Darüber hinaus ist die Steuer-und Regelschaltung 2 wahlweise mit einem
zusätzlichen Grenzwertgeber verbunden, der jedoch auch Teil der Steuer- und Regelschaltung
2 sein kann. Des weiteren ist die Steuer- und Regelschaltung 2 mit einem Geräteschalter
8 gekoppelt sowie an eine Anzeigevorrichtung 9 und wahlweise mit einem Tastschalter
10 zur Funktionskontrolle verbunden. Ein weiteres Eingangssignal der Steuer- und
Regelschaltung 2 besteht aus der von einem mit dem Akkumulator thermisch festgekoppelten
Temperaturfühler 7 abgegebenen temperaturabhängigen Spannung.
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Das elektronische Schaltnetzteil 3 ist ausgangsseitig mit dem Akkumulator
4 sowie über den Transistor 50 mit dem Gleichstrommotor 5 verbunden.
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Die in Fig. 1 als Ubersichtsschaltbild dargestellten Funktionselemente
des elektrischen Gerätes sind in Fig.
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2 detailliert dargestellt, wobei die einzelnen Funktionselemente strichpunktiert
umfaßt und mit der in Fig. 1 enthaltenen jene liegen Bezugsziffer gekennzeichnet
sind.
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Das Netzteil 1 besteht aus einem Eingangsgleichrichter 11 bzw. 12,
dessen gleichgerichtete Ausgangsspannung an den Eingang eines Vorschaltreglers 13
gelegt ist, der die gleichgerichtete Netzspannung in eine niedrigere Versorgungsspannung
für die integrierte Schaltung des Steuer- und Regelteiles umwandelt. Dazu wird der
Vorschaltregler 13 mit einer von einem Oszillator 30 abgegebenen O*zitlator-Impulsfolge
fosc c als auch mit einer von einem nachgeschalteten Referenz- und Stabilisierungsspannungsgeber
14 abgegebenen Referenzspannung URef beaufschlagt. Ausgangsseitig Vorschaltregler
13 eine Versorgungsspannung UIc an den Referenz- und Stabilisierungsspannungsgeber
14 ab, der eingangsseitig sowohl mit der Batteriespannung UBatt als auch mit der
gleichgerichteten Netzspannung GR beaufschlagt ist und ausgangsseitig eine Stabilisierungsspannung
UStab als auch eine Referenzspannung URef abgibt.
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Die Steuer- und Regelschaltung 2 enthält einen Pulsdauermodulator
20, der eingangsseitig sowohl mit der von dem Oszillator 30 abgegebenen Oszillator-Impulsfolge
fosc als auch einer zusätzlich von dem Oszillator 30 abgegebenen Rampenspannung
B sowie der von dem Refe-
renz- und Stabilisierungsspannungsgeber
14 abgegebenen Stabilisierungsspannung bzw. der von dem Vorschaltreg ler 13 abgegebenen
Versorgungsspannung UIC beaufschlagt ist. Zusätzlich ist der Pulsdauermodulator
-20 mit dem Ausgang einer Pulsdauermodulations-Sperreinrichtung 21 als auch mit
einem Ausgang des elektronisches Schaltnetzteiles 3 verbunden, der einen dem Primärstrom-Istwert
des elektronischen Schaltnetzteiles entsprechenden Istwert in der Spannung UIIst
abgibt. Zur Sollwertvorn gabe ist der Pulsdauermodulator 20 in Abhängigkeit von
der Schaltstellung des Geräteschalters 8 mit dem Aus gang eines von einem Ladestrom-Sollwertgebers
10 abgegebenen, den Ladestromsollwert proportionalen Spannungswert UIsOll oder mit
einem eine konstante Bezugsspannung URsoll abgebenden Spannungsteiler 28 verbundene
an dem die von dem Referenz- und Stabilisierungsspannungsgeber 14 abgegebenen Referenzspannung
URef anliegt.
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Ausgangsseitig ist der Pulsdauermodulator 20 über einen ersten Treiber
26 am Steueranschluß eines elektronischen Schalters 31 des elektronischen Schaltnetzteiles
3 verbunden.
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Die Steuer- und Regelschaltung 2 enthält darüber hinaus einen Motorspannungsgeber
25, der eingangsseitig mit dem von der Pulsdauermodulatiots-Sperreinrichtung 21
abgegebenen Sperrsignal E, der Referenzspannung UR£ der vom Ladesstrom-Sollwertgeber
10 abgegebenen Zellenspannungen Uzl, Uz2 des Akkumulators sowie einem Signal Uzl
5 Uz2 beaufschlagt ist. Darüber hinaus ist der Motorspannungsgeber 25 an den Akkumulator
4 angeschlossen sowie mit der Motorspannung des Gleichstrommotors des elektria schen
Verbrauchers 5 beaufschlagt.
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Ausgangsseitig steuert der Motorspannungsgeber über einen zweiten
Treiber 27 den in Reihe zum Gleichstrommotor 5 geschalteten Transistor 50 an.
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Zusätzlich ist der Motorspannungsgeber 25 mit einer Anzeigevorrichtung
90 gekoppelt, die zwei Leuchtdioden 91, 92 mit unterschiedlicher Farbe bzw. wahlweise
ein einzelne Leuchtdiode mit unterschiedlichen Farbsignalen verbunden ist. Die AnzEigevorrichtung
90 ist mit der von dem Oszillator 30 abgegebenen Oszillator-Impulsfolge fosc sowie
mit einem von dem Ladestrom-Sollwertgeber 10 abgegebenen Signal K5 beaufschlagt.
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Der Geräteschalter 8 ist einerseits an den Akkumulator 4 und andererseits
an einen mit Massepotential verbundenen Widerstand 81 sowie ein Kipplglied 29 angeschlossen
Pulsdauermodations-Sperreinrichtung 21 ist sowohl mit einem Abgriff des Spannungsteilers
28 als auch mit einem Kondensator 200 verbunden, der einen weichen Start nach einer
Pulsdauermodulationssperre ermöglicht.
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Darüber hinaus ist die Pulsdauermodulations-Sperreinrichtung 21.mit
dem Spannungsistwert UIIst beaufschlagt.
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Das Schaltnetzteil besteht im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus
einem primärgetakteten Sperrwandler, dessen wahlweise parallel oder in Reihe schaltbare
Primärwicklungen 331, 332 eines übertragers 33 in Reihe zur Schaltstrecke eines
Transistors 31 und eines Widerstandes 32 geschaltet sind. Die-Sekundärwicklung 333
des übertragers 33 ist über eine Diode 40 mit dem Akkumulator 4 bzw. einem Schaltstreckenanschluß
des in
-Reihe zum Gleichstrommotor 5 ges geschalteten Transistors
50 verbunden. Die Verbindung des einen Schaltstreckenanschlusses des Transistors
31 mit dem Widerstand 32 dient zur Abgabe eines dem Primärstrom des Sperrwand lers
proportionalen Spannungsistwertes Uiist Der wahlweise aus mehreren einzelnen Zellen
zusammengesetzte Akkumulator 4 weist einen Spannungsabgriff UB bzw. einen Zellenabgriff
U'B auf, der mit dem Eingang des Ladestrom-Sollwertgebers 10 verbunden ist. Darüber
hinaus ist der Akkumulator 4 thermisch eng mit einem Temperaturfühler 7 gekoppelt,
der eine der Akkumulators temperatur proportionale bzw. umgekehrt proportionale
Spannung an den Ladestrom-Sollwertgeber 10 abgibt Parallel zum Akkumulator 4 ist
die Reihenschaltung des Transistors 50 mit dem Gleichstrommotor 5 geschaltet, wobei
in der Darstellung gemäß Fig. 2 sowohl eine VaZ riante mit einem PNP-Transistor
als auch eine Variante mit einem NPN-Transistor als Vorschalttransistor dargestellt
ist. Beide Varianten sind einander gleichwertig und können beliebig verwendet werden.
Die Verbindung des Transistors 50 mit dem Gleichstrommotor 5 dient als Abgriff für
die Motorspannung UM, die dem Motorspannungsgeber 25 zugeführt wird.
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Nachstehend sollen die einzelnen Funktionen der Schaltungsanordnung
gemäß Fig. 2 näher erläutert werden In Abhängigkeit von der Stellung des Geräteschalters
sowie der Anwesenheit einer zusätzlichen Speisequelle, wie beispielsweise einem
speisenden Gleich- oder Wechselspannungsnetz oder einer speisenden Kraftfahrzeugbatterie
sind folgende Betriebsweisen möglich:
Bei geöffnetem Geräteschalter
8 sowie angeschlossener Speisespannungsquelle wird ein Ladebetrieb zum Aufladen
des Akkumulators 4 mit einem Schnelladestrom oder einem Dauerladestrom bzw. Erhaltungsleitungsstrom
in Abhängigkeit von der Akkumulatorspannung UB bzw. der Zellenspannung U'B und der
Akkumulatortemperatur, die ständig überwacht werden, ermöglicht. Die Umschaltung
von Schnelladestrom auf Dauerladestrom oder umgekehrt erfolgt durch einen vom Xadestrom-Sollwertgeber
abgegebenen Spannungssollwert UIsOllt so daß eine schnellstmögliche Aufladung des
an eine Speisespannungsquelle angeschlossenen Geräts auf die optimale Ladekapazität
des Akkumulators erfolgt. Ein Überladen des Akkumulators wird durch die Umschaltung
auf Dauer- bzw. Erhaltungsladungsstrom wirksam verhindert.
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Bei eingeschaltetem Geräteschalter 8 und vorhandenem Speisespannungsanschluß
wird der Motorspannungsgeber 25 aktiviert und ermöglicht einen Motorbetrieb unter
konstanter Spannung. Obwohl eine solche konstante, einstellbare Motorspannung nicht
in jedem Fall erforderlich ist; hat sie sich jedoch als vorteilhaft beispielsweise
für die Regelung der Motordrehzahl durch einfache Änderung der Motorspannung als
vorteilhaft erwiesen. In dieser Betriebsweise kann eine zusätzliche Ladung des Akkumulators
mit Schnell- oder Dauerladestrom erfolgen, wenn die Ausgangsspannung des Schaltnetzteiles
3 größer als d-ie Spannung am Akkumulator UB bei maximaler Motorlast ist.
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Bei geöffnetem Geräteschalter 8 sowie fehlender Speisespannungsquelle
erfolgt keine Ladung des Akkumulators 4, und der Gleichstrommotor 5 ist ausgeschaltet.
Die Schaltungsanordnung ist so ausgelegt, daß der Ruhestrom
der
in integrierter Schaltkreistechnik aufgebauten Steuer- und Regelschaltung keine
Entladung des Akkumulators 4 über den integrierten Schaltkreis erlaubt, was voraussetzt,
daß entweder der Bereitschaftestrom des integrierten Schaltkreises äußerst gering
ist oder die Akkumulatorspannung nur über den Geräteschalter 8 an den betreffenden
integrierten Schaltkreis gelangen kann.
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Bei eingeschaltetem Geräteschalter und nicht angeschlosm sener Speisespannungsquelle
erfolgt ein Motorbetrieb unter konstanter Spannung,-während der Akkumulator 4 nicht
geladen wird. Der Motorbetrieb ist nur bis zu einer minimalen Akkumulatorspannung
UBG möglich, wobei die Steuer- und Regelschaltung sicherstellt, daß bei Unterschreiten
der minimalen Akkumulatorspannung UBG der Gleichstrommotor 5 trotz des eingeschalteten
Geräte schalters abgeschaltet wird, so daß eine Tiefentladung des Akkumulators 4
verhindert wird.
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Als Grenzwerte werden der Steuer- und Regelschaltung durch Anschluß
an einen Grenzwert bzw. durch interne Vorgabe ein Wert für die konstante Motorspannung,
die maximal zu übertragende Leistung, die Abschaltspannung des Motors, die maximale
Belastung des Akkumulators bei einer Funktionskontrolle des Gerätes sowie die Werte
für den Schnellade- und Dauerladestrom und für die Ladespannungskennlinie in Abhängigkeit
von der Temperatur vorgegeben.
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Im Ladebetrieb des Akkumulators bei angeschlossenem Speisespannungsnetz
sowie ausgeschaltetem Geräteschalter 8 ist der Pulsdauermodulator 20 aktiviert und
gibt an seinem Ausgang eine Impulsfolge über einen Treiber
an den
Steueranschluß des elektronischen Schalters 31 des elektronisches Schaltnetzteiles
3 ab, deren Tastverhältnis abhängig von der Abweichung des dem Pulsdauermodulator
20 zugeführten Spannungssollwertes sowie des am Schaltnetzteil 3 erfaßten Spannungsistwertes
ist.
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Die Sollwertvorgabe erfolgt über zwei mittels eines Negationsgliedes
23 gegeneinander verriegelte Analogschalter 22, 23, so daß bei geöffnetem Geräteschalter
8 der erste Analogschalter 22 eingeschaltet ist und den vom Ladestrom-Sollwertgeber
10 abgegebenen Spannungssollwert UIsOll an den Eingang des Pulsdauermodulators 20
liegt. Bei geschlossenem Geräteschalter 8, d. h. bei Motorbetrieb mit konstanter
Motorspannung wird der erste Analogschalter 22 geöffnet und der zweite Analogschalter
24 geschlossen und gibt einen Sollwert URSoll an den Pulsdauermodulator 20 ab, der
entsprechend dem obengenannten Kriterium auch bei Motorbetrieb und ausreichend hoher
Versorgungsspannung bei maximaler Motorleistung und sprechend geringer Akkumulatorspannung
ein Nachladen des Akkumulators 4 ermöglicht. Der-Sollwert URSoll wird an einem Spannungsteiler
28 abgegriffen, an dem die Referenzspannung URef anliegt.
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Um bei über bzw. Unterschreiten bestimmter Grenzwerte den Akkumulator
4 bzw. die integrierte Schaltung der Steuer- und Regelschaltung 2 sowie sonstiger
verwendeter Bauelemente zu schützen, ist die Pulsdauermodulations-Sperreinrichtung
21 vorgesehen, die bei über bzw. Unterschreiten der betreffenden Grenzwerte ein
Sperrsignal E an den Pulsdauermodulator -20 abgibt. Eine Sperre des Pulsdauermodulators
20 kann beispielsweise bei überschreiten des Primärstromes des Schaltnetzteiles
3 über einen maximalen Strom hinaus, d. h. über eine maximal zu übertragende Leistung
hinaus erfolgen.
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Auch wenn die Versorgungsspannung, d. h damit auch die Spannung UIc
bzw. die Spannung UStab unter einen bestimmten Wert abfällt, wird die Arbeit des
Pulsdauermo dulators 20 unterbrochen, wobei die Einschaltzeit des elektronischen
Schaltnetzteiles 3 Null wirdg bis die Versorgungsspannung bzw die Spannung U1C und/oder
die Spannung UIStab über einen minimal vorgebbaren Wert ansteigt. Zu diesem Zweck
ist die Pulsdauermodulations-Sperreinrichtung eingangsseitig sowohl mit dem Span
nungsabgriff des elektronisches Schaltnetzteiles 3 als auch mit einem Abgriff des
Spannungsteilers 28 verbunden, der eine Spannung URef* vorgibt, die so groß ist,
daß der erste Treiber 26 gerade noch im Pulsbetrieb aL-beiten kann.
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Un; nach einem Abschalten des Pulsdauermodulators 20 einen langsamen
Anstieg des Ladestromes zu gewährleisten, ist die Pulsdauermodulations-Sperreinrichtung
21 mit einem Kondensator 200 verbunden, der einen lang samen Anstieg der Einschaltzeit
des elektronischen Schaltnetzteiles, d. h. einen kontinuierlichen Anstieg des Tastverhältnisses
der Impulsfolge ermöglicht.
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Bei eingeschaltetem Geräteschalter 8 und an einer Speisespannungsquelle
angeschlossenem elektrischen Gerät - wie oben ausgeführt - erhält der Pulsdauermoduo
lator 20 nicht mehr den Sollwert UIsOll wie im Ladebetrieb sondern einen Sollwert
URSollr der der im Motorbetrieb benötigten Energie entspricht. Bei dieser Be triebsweise
wird die Motorspannung mittels des Motorspannungsgebers 25 auf einen konstanten
Wert geregelt, wobei der Motorspannungsgeber 25 die Referenzspannung Ukef mit der
Motor-Istwertspannung UM bei geschlossenem Geräteschalter 8 vergleicht. Über den
Treiber 27 wird
der in Reihe zum Gleichstrommotor 5 geschaltete
Transistor 50 angesteuert und hält die Motorspannung konstant. Bei nicht angeschlossenem
Speisespannungsnetz wird zusätzlich die jeweilige Akkumulatorspannung mit dem minimalen
Akkumulatorspanngswert UBG im Motorspannungsgeber verglichen und die Ansteuerung
des Transistors 50 unterbrochen, sobald der vorgegebene Minimalwert der Akkumulatorspannung
unterschritten wird.
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Die zur Anzeige der Futionsweise des elektrischen Gerätes dienende
Anzeigevorrichtung 9 weist wahlweise eine Leuchtdiode mit zwei Farben oder zwei
unterschiedlich farbige Leuchtdioden auf, wobei die eine Leuchtdiode im Ladebetrieb
beim Laden mit einem Schnelladestrom kontinierlich aufleuchtet und im Falle der
Ladung mit einem Dauerlade- oder Erhaltungsladestrom intermittierend aufleuchtet.
Die zweite Leuchtdiode leuchtet inteniittierend auf, wenn der Gewäteschalter 8 eingeschaltet
ist und die Akkumulatorspannung UB unter einen ersten einstellbaren Grenzwert UBG1
fällt, der größer ist als Ein zweiter Akkumulatorspannungs-Grenzwert UBG2, unterhalb
dem der Gleichstrommotor 5 trotz eingeschaltetem Geräteschalter abgeschaltet wird.
Die Aufrechtfrequenz ist umso größer je größer die Differenz zwischen dem ersten
Grenzwert UBG1 und der Akkumulatorspannung UB ist. Die zweite Leuchtdiode leuchtet
kontinuierlich auf, wenn die Akkumulatorspannung UB unter den zweiten Grenzwert
UGB2 abgefallen ist und der Motor trotz eingeschaltetem Geräteschalter 8 abgeschaltet
wird.
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Keine der beiden Leuchtdioden leuchtet auf, wenn bei nicht vorhandenem
Netzanschluß der Gleichstrommotor 5 eingeschaltet wird und die Bedingung UB>.
UBGL> UM ist und der Gleichstrommotor 5 läuft.
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Mit Hilfe des Tas.tschalters 10 kann eine Kapazitätskontrolle, d.
h. Ladezustandskontrolle des Akkumulators 4 vorgenommen werden. Der Tastschalter
10 ist dabei mit dem Geräteschalter 8 mechanisch oder logisch verriegelt, so daß
das während der Rapazitätskontrolle, d. h.
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bei eingeschaltetem Tastschalter 10, kein Motorbetrieb möglich ist.
Wird der Tastschalter 10 betätigt und leuchtet keine- der Leuchtdioden auf, so ist
der Ladezustand des Akkumulators einwandfrei, während bei intermittierdendem Aufleuchten
der einen Leuchtdiode noch eine ausreichende Kapazität für eine bestimmte, vorgebbare
Zeitspanne des Gleichstrommotorbetriebes vorhanden ist. Dies kann beispielsweise
bei Anwendung in einem netzunabhängig betreibbaren Elektrorasierer der Fall sein,
wenn die Kapazität des Akkumulators noch für die Zeitdauer einer Rasur ausreicht.
Ein kontinuierliches Aufleuchten der betreffenden Leuchtdiode zeigt an, daß der
Akkumulator so weit entladen ist, daß kein Motorbetrieb mehr möglich ist und daß
zur Verhinderung einer weiteren Entladung des Akkumulators ein Netzanschluß erforderlich
wird.
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Nachstehend sollen die einzelnen Funktionselemente der Schaltungsanordnung
gemäß Fig. 2 anhand der Fig. 3 bis 10 näher erläutert werden.
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Das in Fig. 3a dargestellte Blockschaltbild der ersten Vergleichs-
und Grenzwertschaltung 102 in Verbindung mit den Istwertgebern zeigt einen seinen
ersten Wider stand 108 an einer Referenzspannungsquelle UReft bzw.
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einer von der Spannungsversorgung der Steuer- und Regelschaltung abgegriffenen
konstanten Spannung, angeschlossen Heißleiter 7, der thermisch fest mit dem betreffenden
Akkumuiator gekoppelt ist.
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Ebenfalls an die Referenzspannungsquelle URef ist ein Spannungsteiler
104 angeschlossen, der aus drei in Reihe geschalteten Spannungsteilerwiderständen
141, 142, 143 besteht, die einerseits an die Referenzspannungsquelle URef und andererseits
an Massepotential angeschlossen sind, wobei ein erster Abgriff an der Verbindung
des ersten Spannungsteilerwiderstandes 141 mit dem Spannungsteilerwiderstand 142
und ein zweiter Abgriff an der Verbindung des zweiten Spannungsteilerwiderstandes
142 mit dem dritten Spannungsteilerwiderstand 143 vorgesehen ist.
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Die Verbindung des ersten Widerstandes 108 mit dem Heißleiter 7 ist
mit dem positiven Eingang eines Differenzverstärkers 120 der ersten Vergleichs-
und Grenzwertschaltung 1022 angeschlossen, dessen negativer Eingang als Rückkopplungsverbindung
mit dem Ausgang des ersten Differenzverstärkers 120 verbunden ist. Zusätzlich ist
der Ausgang des ersten Differenzverstärkers 120 mit dem positiven Eingang eines
ersten Komparators 121 verbunden, dessen negativer Eingang mit dem ersten Spannungsteiler-Abgriff
verbunden ist. Der positive Eingang eines zweiten'Komparators 122 ist mit dem zweiten
Abgriff des Spannungsteilers 104 verbunden, während der negative Eingang an den
Ausgang des ersten Differenzverstärkers 120 angeschlossen ist, dessen Ausgang zusätzlich
mit dem Eingang eines ersten Analogschalters 124 verbunden ist. Dieser Analogschalter
124 ist stets dann eingeschaltet, wenn sein Steuereingang C einen logisch hohen
Pegel aufweist.
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Ein zweiter Analogschalter 125 ist eingangsseitig mit dem ersten Abgriff
des Spannungsteilers 104 verbunden, während der Steuereingang an den Ausgang des
ersten Komparators 121 angeschlossen ist. Der Steuereingang des ersten Analogschalters
124 ist an den Ausgang eines
NAND-Gatters 123 angeschlossen, dessen
Eingänge sowohl mit dem ersten als auch zweiten Komparator 121 bzw. 122 verbunden
sind.
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Ein dritter Analogschalter 126 ist schließlich eingangsseitig mit
Massepotential verbunden, während der Steuereingang an den Ausgang des zweiten Komparators
122 angeschlossen ist. Die Ausgänge sämtlicher Analogschalter 124, 125, 126 sind
miteinander verbunden und an den Eingang-eines zweiten Differenzverstärkers 127
gelegt, dessen negativer Eingang über einen zweiten Widerstand 128 mit Massepotential
und einen dritten Widerstand 129 mit seinem Ausgang verbunden ist. Der Ausgang des
zweiten Differenzverstärkers 127 reprasentiert die Vergleichsspannung zur Festigung
des Umschaltkriteriums von Dauerladestrom auf Schnelladestrom bzw. umgekehrt in
Abhängigkeit von der jeweiligen Akkumulatortemperatur.
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Das in Fig. 3b dargestellte Blockschaltbild zeigt sowohl die zweite
Vergleichs- und Grenzwertschaltung 103 als auch die Akkumulatorspannungs-Erfassungsschaltung
106 und einen zweiten Spannungsteiler 105 zur Abgabe von Referenzspannungen für
den Sollwert des'Schnelladestromes sowie des Dauerladestromes.
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Die zweite Vergleichs- und Grenzwertschaltung 103 enthält einen dritten
Komparator 131, dessen negativer Eingang mit der von der-ersten Vergleichs- und
Grenzwertschaltung abgegebenen Spannung U2 und dessen positiver Eingang mit einer
die Akkumulatorspannung repräsentierenden Spannung U1 beaufschlagt ist Der Ausgang
des dritten Komparators 131 ist sowohl-mit dem Steuereingang eines vierten Analogschalters
133 als auch über einen ersten Inverter 132 mit dem Steuereingang eines fünften
Analogschalters
134 verbunden, Während der Eingang des fünften Analogschalters 134 mit der ersten
Referenzspannung U'Ref beaufschlagt ist, ist der Eingang des vierten Analogschalters
133 mit dr zweiten Referenzspannung U'Ref für den Dauerladestrom beaufschlagt. Bei
Referenzspannungen U'Ref bzw. U"Ref werden an einem zweiten Spannungsteiler 105
abgegriffen, der analog zum ersten Spannungsteiler 104 drei in Reihe geschaltete
Spannungsteilerwiderstande 150, 152, 153 enthält, die einerseits an die Referenzspannungsquelle
URef und andererseits an Massepotential angeschlossen sind, wobei die Verbindung
des vierten Spannungsteilerwiderstandes 151 mit dem fünften Spannungsteilerwiderstand
152 den ersten Abgriff zur Abgabe der ersten Referenzspannung U'Ref für den Schnelladestrom
und die Verbindung des fünften Spannungsteilerwiderstandes 152 mit dem sechsten
Spannungsteilerwiderstand 153 den zweiten Abgriff zur Abgabe der zweiten Referenzspannung
U"Ref für den Daue~iadestrom bildet.
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Die Ausgänge der beden Analogschalter 133, 134 sind zusammengeschaltet
und über einen dritten Widerstand 136 an den positiven Eingang eines dritten Differenzverstärkers
135 gelegt, dessen negativer Eingang über einen vierten Widerstand 137 mit der vom
ersten Differenzverstärker 120 abgegegebenen Spannung UT für die an dem Akkumulator
gemessene Temperatur sowie über einen fünften Widerstand 138 mit seinem Ausgang
verbunden ist. Am Ausgang des dritten Differenzverstäckers 135 steht ein Spannungssollwert
UIsOll an für den jeweiligen von dem elektronischen Schaltnetzteil abzugebenden
Ladestrom, der entweder einem Sollwert UIsOll für den Schnelladestrom oder einem
Spannungssollwert UdSoll für den Dauerladestrom entspricht.
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Die Akkumulatorspannungserfassung erfolgt im vorliegenden Beispiel
vorteilhafterweise mit einem zusätzlichen Abgriff der mehreren Zellen des Akkumulators,
so daß unterschiedliche Zellenspannungen berücksichtigt werden können. Die Akkumulatorspannungs-Erfassungseinrichtung
106 enthält einen vierten Differenzverstärker 161, dessen positiver Eingang mit
dem positiven Pol des Akkumulators 4 und dessen negativer Eingang mit dem Akkululatorabgriff
verbunden ist. Ein Verstärker 162 ist ausschließlich mit dem Akkumulatorabgriff
verbunden Der Ausgang des vierten Differenzverstärkers, der-eine der ersten Akkumulatorzelle
entsprechende Spannung abgibt, ist sowohl mit dem positiven Eingang eines vierten
Komparators 163 als auch mit dem Eingang eines sechsten Analogschalters 164 verbunden
Der Ausgang des Verstärkers 162 ist einerseits mit dem negativen Eingang des vierten
Komparators 163 und andererseits mit dem Eingang eines siebten Analogschalters 165
verbunden. Während der Steuereingang des. sechsten Analogschalters 164 unmittelbar
an den Ausgang des vierten tmrarators 163 angeschlossen ist, ist der Steuereingang
C des siebten Analogschalters 165 über einen zweiten Inverter 166 mit dem Ausgang
des vierten Komparators 163 verbunden. Die Ausgänge beider Analogschalter 164 165
sind zusammengefaßt und über einen Widerstand )09 mit dem po sitiven Eingang des
dritten Komparators 131 verbunden Wahlweise kann der positive Eingang des dritten
IRompara° tors 131 über ein RC-Netzwerk, bestehend aus der Parallelschaltung eines
Widerstandes 110 mit einem Sondensaa tor 111, mit Massepotential verbunden werden
Die Ausgangsspannung U2 der ersten Vergleichs- und Grenzwertschaltung 102 wird mittels
des im B1ockschlt-
bild gemäß Fig. 3b enthaltenen dritten Komparators
131 mit der erfaßten Akkumulatorspannung U1 verglichen und in Abhängigkeit von diesem
Vergleich entweder der vierte Analogschalter 133 oder der fünfte Analogschalter
134 angesteuert. Die an den Eingängen dieser Analogschalter anliegende jeweilige'Referenzspannung
U'Ref bzw. U"Ref für den Schnelladestrom bzw. Dauerladestrom wird dann auf den positiven
Eingang des dritten Differenzverstärkers 135 gegeben, an dessen negativen Eingang
sowohl der ruckgekoppelte Ausgang als auch die Ausgangsspannung des ersten Differenzverstärkers
120 anliegt. Die Ausgangsspannung des dritten Differenzverstärkers 135 beträgt daher
UISoll = (UReEt bzw. URef' ') - k . UT Daraus ergibt sich der in Fig. 4 dargestellte
KurvenverlauX für den Sollwert der Spannung zur Vorgabe des Schnelladest-omes bzw.
den Sollwert der Spannung zur Vorgabe-eS Dauerladestromes UISoll bzw. Uldsoll. Beide
Geraden UISoll bzw. UIdSoll weisen die gleiche Neigung in Abhängigkeit- von der
Neigung der Kurve k x UT auf.
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Die Referenzspannungen U'Ref bzw. U" Ref für den Schnelladestrom bzw.
den Dauerladestrom sind als Konstanten parallel zum Verlauf der Ordinate T dargestellt.
Aus dieser Darstellung im Zusammenhang mit der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3b
ergibt sich, daß bei Temperaturen unterhalb des oberen Grenzwertes, d. h.
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beispielsweise bei Temperaturen unterhalb von 45 °C und unter der
Voraussetzung, daß die an dem Akkumulator erfaßte Spannung U1 kleiner als die Spannung
U2 ist, mit' einem Schnelladestrom geladen werden kann, d. h: daß als Sollwert UIsSöll
vorgegeben wird, während bei einer Akkumulatorspannung U11 die größer ist als die
Ausgangs-
spannung U2 der ersten Vergleichs- und Grenzwertschaltung
102 mit Dauerladestrom geladen wird, d. h. eine Sollwertspannung UIdSoll vorgegeben
wird.
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Bei Temperaturen gleich oder größer der oberen Grenzt werttemperatur
von beispielsweise 45 °C wird die Aus gangsspannung U2 der ersten Vergleichs- und
Grenzwert schaltung 102 aufgrund des eingeschalteten dritten Analogschalters 126
zu Null, so daß die Bedingung U1 > U2 gewährleistet ist, d. h., daß in diesem
Falle ebenf mit Dauerladestrom durch Vorgabe der Sollwertspannung UIdSoll geladen
wird.
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In den Fig. 5 und 7 sind zwei Ausführungsbeispiele fü; den Pulsdauermodulator
20 dargestellt, die nachstehend in Verbindung mit den zugeordneten Signalverläufen
der.
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Fig. 6 und 8 näher erläutert werden sollen Der in Fig. 5 dargestellte
Pulsdauermodulator enthält einen Differenzverstårker 201, an dessen positivem Ein
gang der Spannungssollwert UISoll für den Ladestrom und an dessen negativem Eingang
der Istwert Weist für den Primärstrom des elektronischen Schaltnetzteiies gelegt
ist. Die Differenz zwischen Spannungssollwert UISoll und Spannungsistwert UIIst
wird an den positiven an gang eines nachgeschalteten Komparators 202 gelegte an
dessen negativen Eingang eine von dem Oszillator 30 ab° gegebene Rampenspannung
gemäß Fig. 6a angelegt ist Der Ausgang des Komparators 202 weist eine in Fig. 6c
dargestellte Impulsfolge auf, wobei immer dann ein Im-
auftritt,
wenn die Rampenspannung die Differenz zwischen Spannungssollwert UIsOll und Spannungsistwert
UIIst unterschreitet. Diese Impulsfolge wird an den einen Eingang eines nachgeschalteten
UND-Gatters 203 gelegt, dessen zweiter Eingang mit dem von der Pulsdauermodulator-Sperreinrichtung
21 abgegebenen Sperrsignal beaufschlagt ist. Ist das in Fig. 6e dargestellte Sperrsignal
E vorhanden, so wird die von dem Komparator 202 abgegebene Impulsfolge D an den
Eingang eines nachgeschalteten D-Flip-Flops 204 abgegeben, während bei nicht vorhandenem
Sperrsignal E die Impulsfolge D unterbrochen wird und somit eine Sperre der Einschaltimpulse
für das elektronische Schaltnetzteil 3 bewirkt wird. Der Rücksetz-Eingang des D-Flip-Flops-204
ist miteinem von der Rampenspannung abgeleiteten Signal beaufschlagt, das einen
Rückstellimpuls bei der abfallenden Flanke der Rampenspannung abgibt. Am Ausgang
Q des D-Flip-Flops 204 steht eine Impulsfolge tp an, die ein Einschalten des elektronischen
Schaltnetzteiles bewirkt (val. Fig. 665.
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Wie aus der zeitlichen Darstellung der einzelnen Signale deutlich
wird, kann mit Hilfe des Pulsdauermodulators die Einschaltzeit bzw. das Tastverhältnis
in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Spannungssollwert UIsOll und dem
Spannungsistwert UIIst variiert-werden sowie bei Abfallen des Sperrsignals E eine
vollständige Sperre des elektronischen Schaltnetzteiles bewirkt werden.
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Eine Variante des Pulsdauermodulators 20 ist in Fig. 7 dargestellt
und soll nachstehend anhand der zeitlichen Darstellung der Signale gemäß Fig. 8
im einzelnen erläutert werden.
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Analog zur Schaltungsanordnung gemäß Fig 5 wird vom Differenzverstärker
2Q1 ein der Differenz des Spannung sollwertes UIsOll und des Spannungsistwertes
UIIst entsprechendes Signal an den positiven Eingang des Kompaators 202 abgegeben,
an dessen negativem Eingang die Rampenspannung B gemäß Fig 6 anliegt. Das Ausgangssignal
D des Komparators 202 wird zusammen mit dem von der kann penspannung B abgeleiteten
Signal A an den Eingang eines UND-Gatters 205 angelegt, dessen Ausgangssignal a
an den Eingang eines dritten UND-Gatters 208, an den Eingang einer Negationskette
207 und an den Eingang eines NAND-Gatters 206 zusammen mit dem Sperrsignal gelegt
wird.
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Ein zweiter Eingang des dritten UND-Gliedes 208 ist mit dem Ausgang
der Negationskette 207 beaufschlagt, wobei das Ausgangssignal Al gegenüber dem Ausgangssignal
a des zweiten UND-Gliedes 205 negiert und um eine bestimm te Zeitspanne t verzögert
ist. Die Ausgänge des dK-ten UND-Gliedes 208 und des NAND-Gatters 206 sind an den
Setz- bzw. Rücksetzeingang zweier kreuzgekoppelter NOR-Gatter 209, 210 gelegt, an
deren Ausgang die Einschalt-Impulsfolge tp zum Einschalten des elektronischen Schaltnetzteiles
anliegt. Bei der Fusammensetzung der Impulsfolge tp ist zu beachten, daß die ansteigende
Flanke des Impulssignals tp mit der ansteigenden Flanke des am Ausgang des dritten
UND-Gliedes 208 anstehenden Signals S übereinstimmt, während die abfallende Flanke
des Signals tp mit der ansteigenden Flanke des Ausgangssignals R des NAND-Gatters
206 übereinsimmt Das in Fig. 9 dargestellte Schaltbild des Motorspans nungsgebers
25 in Zusammenhang mit der Anzeigevorrichtung 90 zeigt einen über ein NAND Gatter
257 gesteue-
ten Analogschalter 253, der eingangsseitig mit dem
Ausgang eines Differenzverstärkers 254 verbunden ist, an dessen positivem Eingang
die Bezugsspannung URef und an dessen negativem Eingang der Istwert der Motorspannung
UM anliegt und der von einem Signal MB aktiviert wird, das ansteht, wenn der Geräteschalter
8 eingeschaltet ist.
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Das am Eingang des NAND-Gatters 257 anliegende Signal entspricht dem
Sperrsignal bei Unterschreiten einer minimalen Akkumulatorspannung und wird von
einem. Komparator 251 abgegeben, an dessen negativen Eingang der kleinste Wert der
erfaßten Zellenspannung Uzl, Uz2 des Akkumulators anliegt, während am positiven
Eingang des Komparators 251 die Bezugsspannung URef ansteht. Die kleinste der Zellenspannung
Uzl, Uz2 wird mit einer Gatterschaltung verwirklicht, die aus zwei Analogschaltern
255, 256 besteht, wobei der Steuereingang des einen Analogschalters 256 direkt und
der Steuereingang des anderen Analogschalters 255 über ein NAND-Gatter 252 von dem
vom Ladestrom-Sollwertgeber 10 abgegebenen Signal für Uzl) Uz2 angesteuert wird.
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Der Ausgang des Analogschalters 253 ist mit dem Eingang eines Verstärkers
282 des Treibers 28. verbunden, der über einen Widerstand 286 mit Massepotential
verbunden ist und dessen invertierter Ausgang mit dem Steueranschluß eines ersten
Transistors 281 des Treibers 28 und dessen nicht invertierter Ausgang mit dem Steueranschluß
eines zweiten Transistors 284 verbunden ist.
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Parallel zur Basis-Kollektor-Strecke des ersten Transistors- 281 ist
Widerstand 283 mit der Batteriespannung UBatt verbunden, während parallel zur Basis-Emitter-Strecke
des zweiten Transistors 284 ein weiterer Wider-
stand 285 mit Massepotential
verbunden ist. Der Emitter des ersten Transistors 281 ist an den Steueranschluß
des in Reihe zum Gleichstrommotor 5 geschalteten Transistor 50 angeschlossen. Am
Kollektor des Transistors 50 wird der Istwert der Motorspannung UM abgegriffen Die
Anzeigevorrichtung 90 enthält einen Komparator 91 dessen positiver Eingang mit dem
Ausgang des Differenz verstärkers 254 und dessen negativer Eingang an die Batt teriespannung
UD angelegt ist. Der Ausgang des Kompara tor 91 ist mit einem Eingang eines nachgeschalteten
UND-Gatters 92 verbunden, an dessen anderem Eingang eine Rechtecksignalquelle fB
anliegt die der vom Oszillator 30 abgegenen oszillierenden Frequenz fsc gc teilt
durch eine ganze Zahl-N entspricht.
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Dieses Signal fB wird zusätzlich an den einen Eingang eines ODER-Gatters
93 gelegt, an dessen anderem Eingang das vom Ladestrom-Sollwertgeber 10 abgegebene
Signal l's ansteht. Der Ausgang des ODER-Gatters 93 ist an einen Eingang eines nachgeschalteten
NAND-Gatters 9 gelegt dessen anderer Eingang mit dem von der Pulsdaueodulations-Sperreinrichtung
abgegebenen Sperrsignal E beaufschlagt ist. Dieses Signal E ist stets dann auf niedrigem
Potential, wenn eine Pulsdauermodulationssperre vor liegt. Der Ausgang des NAND-Gatters
94 ist über einen Ausgangsübertrager 95 an die Kathode der einen Leucht diode 99
angeschlossen, deren Anode an der Spannung UTC angeschlossen ist.
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Der Ausgang des anderen ODER-Gatters 96 ist an den einen Eingang eines
zweiten NAND-Gatters 97 gelegt, dessen anderer Eingang mit dem Signal MB beauEschlagt
ist, das auf hohem Potential ist, wenn der Geräteschal-
ter 8 eingeschaltet
ist. Der Ausgang des zweiten NAND-Gatters 97 ist über einen zweiten Ausgangsübertrager
98 mit der Kathode der anderen Leuchtdiode 100 verbunden, deren Anode an die Akkumulatorspannung
UB angeschlossen ist.
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Die eine Leuchtdiode 99 soll jeweils nur dann leuchten, wenn das elektrische
Gerät an einem speisenden Netz angeschlossen ist und dabei als Kontrolle sowohl
für die Steckverbindung, das Kabel und den richtigen Betrieb, beispielsweise des
Netzgerätes, dient. Die andere-Leuchtdiode 1:00 soll nur dann leuchten, wenn ein
netzunabhängiger Betrieb vorliegt und die Akkumulatorspannung UB unter die Grenzen
UG1 bzw. UG2 absinkt. Dabei -ist die untere Spannungsgrenze UGL nicht zusätzlich
einzugeben, da sich gleich UM + ÜCCESatt des in Reihe zum Gleichstrommotor 5 geschalteten
Transistors 50 ist.
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Die zweite untere Spannungsgrenze UG2 ist von der kleinsten Betriebsspannung
der Akkumulatorzellen abhängig und wird erreicht, wenn die kleinste der zwei Spannungen
Uzl und Uz2 diese Grenze unterschritten hat. Dabei leuchtet die zweite Leuchtdiode100
intermittierend auf, wenn die Akkumulatorspannung UB so klein wird, daß eine Konstanthaltung
der Motorspannung UM nicht mehr möglich wird. Diese Lage wird durch eine zu große
Abwei--chung in dem Differenzverstärker 254 erfaßt. Die gleiche Leuchtdiode 100
leuchtet kontinuierlich auf, wenn die zweite Spannungsgrenze UG2 und der Motor abgeschaltet
wird.
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In Fig. 10 ist das Prinzipschaltbild sowie der Verdrahtungsplan für
einen Sperrwandler-Ubertrager mit zwei Wicklungen dargestellt. Diese Variante der
erfindungs-
gemäßen Lösung ermöglicht den Anschluß eines Speisespant
nungsnetzes in weiten Grenzen von 9 bis ca 270 V Speisespannung, wobei der Parallelbetrieb
der beiden Primärwicklungen für Speisespannungen im Bereich von 9 V bis etwa 50
V optimal ist, während im Reihenbetrieb der Primärwicklungen Speisespannungen von
90 V bis ca 270 V verwendet werden. An die -Anschlüsse A und B ist der Ausgang des
jeweiligen Netzgleichrichters, d h.
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+GR sowie -GR angeschlossen und an- die Anschlüsse Sl 2 die erste
Primärwicklung und an die Kontakte 5, 6 die zweite Primärwicklung 332 angeschlossen
ist. An die Kontakte 3, 4 ist die Sekundärwicklung 333 angeschlossen
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L e e r s e i t e -