DE3542765C2 - Versorgungsschaltung - Google Patents
VersorgungsschaltungInfo
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- H02H9/00—Emergency protective circuit arrangements for limiting excess current or voltage without disconnection
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- G05—CONTROLLING; REGULATING
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- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
- G05F1/565—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor
- G05F1/569—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection
- G05F1/571—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices sensing a condition of the system or its load in addition to means responsive to deviations in the output of the system, e.g. current, voltage, power factor for protection with overvoltage detector
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Description
Die Erfindung betrifft eine elektrische Versorgungsschaltung gemäß
dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Spannungsregler für solche Versorgungsschaltungen sind marktgängig.
Von den gattungsgemäßen Versorgungsschaltungen sind
solche mit Sicherungs-Abschaltfunktion, wie sie etwa aus DE-Z-"radio fernsehen
elektronik", Band 22 (1973), in Heft 11 (Seite 349 links und mitte unten)
bekannt sind. Auch jene Versorgungsschaltung weist zwar zwischen der
eingangsseitigen Netzspannung und der ausgangsseitigen Speisespannung
für integrierte elektronische Schaltungen einen Spannungsregler auf.
Der ist aber nicht dafür ausgelegt, bei vorübergehender Überhöhung der
Eingangs-Netzspannung ausgangsseitig vorübergehend hochohmig abzuschalten.
Vielmehr ist ihm zur endgültigen Außerbetriebnahme eine Schmelzsicherung
vorgeschaltet, die zum Durchbrennen auf Kurzschluß beansprucht wird,
wenn die Regler-Ausgangsspannung - irregulärer Weise - über einen funktionskritischen Grenzwert ansteigt. Das Abschalten wird dabei dadurch bewirkt,
daß die überhöhte Ausgangsspannung einen der ausgangsseitigen Speisespannung
parallelgeschalteten Überspannungsbegrenzer (in der Bauform einer Zenerdiode)
durchschaltet, der mit einem Widerstand in Serie liegt. Der dann am Widerstand
auftretende Spannungsabfall wird zur Ansteuerung eines elektronischen
Kurzschlußschalters auf der Eingangsseite des Spannungsreglers, also
hinter der erwähnten Schmelzsicherung, abgegriffen. Ersichtlich kann
eine solche, in bezug auf den Patentanspruch 1 gattungsfremde, Versorgungsschaltung
nur dort Einsatz finden, wo eine überhöhte Ausgangsspannung
des Reglers an sich gar nicht auftreten kann. Würde nämlich der Regler
so schlecht arbeiten, daß stark schwankende Netzspannungen (wie etwa
die Bordspannung eines regelmäßig stark verseuchten Fahrzeugnetzes) häufiger
zu einer trotz des Reglers unzulässigen Schwankung seiner Ausgangsspannung
führt, dann würde jedesmal diese Versorgungsschaltung und damit auch
der Betrieb der gesamten nachfolgenden Schaltungseinrichtungen infolge
Durchbrennens der Schmelzsicherung entgültig ausfallen, bis
wieder eine Ersatzsicherung eingesetzt werden kann. Das aber ist
untragbar für Anforderungen, in denen die gattungsgemäße Versorgungsschaltung
Einsatz findet, die nach dem Abklingen der netzseitigen
Überspannung selbsttätig wieder ihre geregelte Ausgangsspannung
liefert.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile zu vermeiden,
die auftreten, wenn die Speisespannung für aus einer solchen Versorgungsschaltung
betriebene Verbraucher vorübergehend ausfällt,
weil Störspannungsspitzen im Netz den Betriebsbereich des Spannungsreglers
überschreiten.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß die Versorgungsschaltung gemäß dem kennzeichnenden Teil des
Anspruches 1 beschaltet wird.
Der Lösung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß ein vorübergehender
Spannungsanstieg für viele Verbraucher, insbesondere wenn es sich
dabei um prozessorgesteuerte Einrichtungen handelt, funktionell
weniger kritisch ist, als ein vorübergehender Spannungszusammenbruch.
Deshalb wird dann, wenn der Arbeitsbereich des Spannungsreglers
von der Netzspannung überschritten wird, unter Überbrückung
des Reglers vorübergehend eine überhöhte und nicht geregelte Spannung
an den Verbraucher geliefert.
Das Einsetzen dieser Überbrückungsspannung und deren Begrenzung
läßt sich in relativ engen Toleranzgrenzen durch die Verwendung
von Zenerdioden (als den Überspannungsbegrenzern zwischen Eingang
und Ausgang der Versorgungsschaltung und parallel zum Verbraucher)
bestimmen, so daß Zerstörungen durch Überspannungen sicher vermieden
sind.
Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale
und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen
und, unter Berücksichtigung auch der Darlegung in der Zusammenfassung,
aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter
Beschränkung auf das Wesentliche abstrahiert skizzierten bevorzugten
Ausführungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Die einzige Figur
der Zeichnung zeigt im Schaltbild eine erfindungsgemäße Versorgungsschaltung.
Die im vereinfachten Schaltbild gezeigte Versorgungsschaltung 1
dient der Speisung eines Verbrauchers 2 aus einem wenig konstanten
Netz 3, wie es etwa als Bordnetz eines Fahrzeuges vorliegt. Um aus
der Netzspannung U 3 eine reduzierte stabilisierte Speisespannung
U 2 für den Verbraucher 2 zu gewinnen, ist die Versorgungsschaltung
1 im wesentlichen mit einem Spannungsregler 4 ausgestattet, wie
er als Baugruppe mit integrierter Schaltung handelsüblich ist und
beispielsweise unter Typenbezeichnungen wie LM 2931 von den Firmen
National Semiconductor Co. (NSC) oder Texas Instruments Co. (TI),
bzw. L 4805 von SGS, angeboten wird. Üblicherweise wird ein solcher
Spannungsregler 4 mit einem Eingangskondensator 5 und einem Ausgangskondensator
6 beschaltet. Zum Schutz gegen extreme Spannungsspitzen
im Netz 3 ist dem Eingang 7 der Versorgungsschaltung 1 vorteilhafterweise
ein Überspannungsableiter 8, etwa in der Bauform eines spannungsabhängigen
Widerstandes, parallel geschaltet, der für die Arbeitsweise
der Versorgungsschaltung 1 keine Stabilisierungsfunktion,
sondern insbesondere Schutzfunktion für die integrierten Eingangsschaltungen
seines Reglers ausübt.
Die Funktion der hier betrachteten Spannungsregler 4 bringt es mit
sich, daß sie ausgangsseitig hochohmig abschalten (also keine Ausgangsspannung
U 9 liefern), wenn die Netzspannung U 3 den Regelbereich
U 3 max des Spannungsreglers 4 übersteigt. Spannungsspitzen auf dem
Netz 3 führen also zu vorübergehendem Ausfall der Ausgangsspannung
U 9. Da ein ausgangsseitiger Durchgriff auf den großen Eingangskondensator
5 bei abgeschaltetem Regler 4 nicht gegeben ist, entlädt sich
je nach den Belastungsgegebenheiten dann der Ausgangskondensator
6 relativ rasch, weil der aus Aufwandsgründen nicht beliebig groß
realisierbar ist; so da die Speisespannung U 2 vorübergehend zusammenbricht.
Wenn es sich beim elektrischen Verbraucher 2 unter anderem
um prozessorgesteuerte Einrichtungen - etwa zur Meßwertverarbeitung
und Anzeigesteuerung in einem Kraftfahrzeug - handelt, hat der Zusammenbruch
mit als bald darauf erfolgendem Wiederanstieg der Speisespannung
U 2 einen Prozessor-Reset zur Folge, als bei der Datenverarbeitung
einen Programmablauf, als ob es sich um den Betriebsbeginn
handelte; obgleich tatsächlich stationärer Betrieb mit einer
nur kurzen Störung in Form überhöhter Netzspannung U 3 gegeben ist.
Diese Programmunterbrechung kann zu erheblichen Störungen bei der
Funktion elektrischer Geräte bzw. bei der Interpretation von Anzeigen
führen.
Solche Störungen werden vermieden, wenn - wie in der Zeichnung berücksichtigt
- der Versorgungsschaltung 1 bzw. ihrem Spannungsregler
4 ein Spannungsteiler 10 mit Überspannungsbegrenzern 11 eingangsseitig
parallel geschaltet wird, an dessen Teilerabgriff 13 der Schaltungs-Ausgang
9 angeschlossen ist. Dabei ist die Ansprechspannung Uz 11 des
den Spannungsregler 4 zwischen Eingang 7 und Ausgang 9 überbrückenden
Überspannungsbegrenzers 11 derart ausgelegt, daß dieser bei einer
momentanen Netzspannung U 3 kurz unter der Abschaltspannung U 3 max
des Reglers 4 durchlässig wird. Der ausgangsseitig parallel geschaltete
Überspannungsbegrenzer 12 ist dafür ausgelegt, bei der Nenn-Ausgangsspannung
U 9 des Reglers 4 noch zu sperren (also noch hochohmig zu
sein).
Diese Überbrückungsmaßnahme hat somit zur Folge, daß beim Abschalten
des Spannungsreglers 4 die an sich momentan zu hohe Netzspannung
U 3 < U 3 max auf den Ausgang 9 und damit an den Verbraucher 2 gelegt
wird; was, wie die Praxis zeigt, sowohl für den Verbraucher 2 wie
auch für den Regler 4 unschädlich ist, weil diese Überbrückung nur
kurzzeitig wirksam wird und eine zu hohe Speisespannung U 2 durch
die Dimensionierung des Überspannungsbegrenzers 12 (also durch die
enstprechende Vorgabe seiner Durchschaltspannung Uz 12) vermieden
wird. Dann wird der Verbraucher 2 zwar momentan nicht mit der Ausgangs-
Konstantsspannung U 9, sondern mit höherer und nicht konstanter
Spannung betrieben; was aber für die Verbraucherfunktionen insgesamt
weniger kritisch ist, als ein vorübergehender Zusammenbruch der
Speisespannung U 2.
Zweckmäßigerweise liegt in dem Strompfad, der vom Eingang 7 zum
Ausgang 9 der Versorgungsschaltung 1 führt, in Serie mit dem Überspannungsbegrenzer 11 ein Strombegrenzungswiderstand 14, der gemäß
dem Leistungsbedarf der Verbraucher 2 dimensioniert ist und beim
Ansprechen beider Überspannungsbegrenzer 11-12 einen Kurzschluß
am Netz 3 unterbindet. Da über den Widerstand 14 außerdem der Ausgangskondensator
6 auf die nun höhere (durch das Ansprechverhalten
des Überspannungsbegrenzers 11 bestimmte) Speisespannung U 2 aufgeladen
wird, erfolgt für die Verbraucher 2 ein verzögerter Anstieg
der Speisespannung U 2. Das ist vorteilhaft, weil sich dadurch die
Spannungsschwankungen an den Verbrauchern 2 kaum auswirken, denn
die Überspannungsspitze im Netz 3 ist möglicherweise schon wieder
abgeklungen, ehe der Ausgangskondensator 6 auf die höhere Speisespannung
U 2 aufgeladen ist.
Claims (4)
1. Elektrische Versorgungsschaltung (1), insbesondere für Verbraucher
in Form von Prozessor-Schaltungen in Fahrzeugen, mit einem Spannungsregler
(4), der bei eingangsseitigem Auftreten einer überhöhten Netzspannung
(U 3 max) vorübergehend ausgangsseitig hochomig abschaltet,
dadurch gekennzeichnet,
daß ihrem Eingang (7) ein Spannungsteiler (10) aus Überspannungsbegrenzern
(11-12) parallel geschaltet ist, an dessen Teilerabgriff
(13) ihr Ausgang (9) angeschlossen ist; wobei der den Spannungsregler
(4) überbrückende Überspannungsbegrenzer (11) anspricht, ehe die
Netzspannung (U 3) die Abschaltspannung (U 3 max) des Reglers (4) erreicht,
und der dem Ausgang (9) parallel geschaltete Überspannungsbegrenzer
(12) eine oberhalb der stabilisierten Regler-Ausgangsspannung
(U 9) liegende Ansprechspannung aufweist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Überspannungsbegrenzer (11, 12) Zenerdioden sind.
3. Versorgungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß in der Überbrückung vom Eingang (7) zum Ausgang (9) ein
Strombegrenzungswiderstand (14) mit dem Überspannungsbegrenzer
(11) in Serie geschaltet ist.
4. Versorgungschaltung nach Anspruch 3.
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Ausgang (9) ein Kondensator (6) parallel geschaltet
ist.
Priority Applications (1)
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Publications (3)
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DE3542765C2 true DE3542765C2 (de) | 1987-11-12 |
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Family
ID=6287521
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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Country Status (1)
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