DE3701805A1

DE3701805A1 - Circuit arrangement for supplying electrical power to low-voltage loads

Info

Publication number: DE3701805A1
Application number: DE19873701805
Authority: DE
Inventors: Peter Dipl Ing Rudrich
Original assignee: SEDLBAUER WILHELM GmbH
Current assignee: SEDLBAUER WILHELM GmbH
Priority date: 1987-01-22
Filing date: 1987-01-22
Publication date: 1988-08-04

Abstract

The invention relates to a circuit arrangement for supplying electrical power from the AC mains to low-voltage loads, especially for the regulated electrical power supply of low-voltage lamps, such as halogen lamps or the like. A rectifier is provided for this purpose, in order to convert the mains AC voltage into a DC voltage, and in parallel with which a tuned circuit is connected whose inductance is formed at least partially by the primary winding of a transformer, and the secondary winding of the transformer supplies the load. According to the invention, a series circuit is provided as the tuned circuit with which in each case one switching transistor is connected in series and in parallel, which switching transistors are switched on and off alternately as a function of control switching at a control pulse repetition rate (pulse repetition frequency) in the region of the resonant frequency of the tuned circuit. The switching frequency can be controlled in order to control the power consumption.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Stromversorgung von Niederspannungsverbrauchern aus dem Wechsel stromnetz. Das Problem, eine ggf. in der Leistungsabgabe regel bare Niederspannung bereitzustellen, ist heute im besonderen in Stromversorgungen für Niederspannungslampen, z.B. Halogen lampen, gegeben.The invention relates to a circuit arrangement for Power supply for low-voltage consumers from the switch power grid. The problem, a rule in the power output Providing bare low voltage is special today in power supplies for low voltage lamps, e.g. Halogen lamps, given.

Dabei besteht Interesse, die dem Verbraucher, also beispiels weise der Niederspannungslampe, zuzuführende Wechselspannung mit einer Frequenz anzubieten, die wesentlich über der Netz frequenz liegt, um Helligkeitsschwankungen selbst beim Beleuchten schnell bewegter, spiegelnder Teile sicher auszuschließen, das Auftreten von Netzbrummen zu vermeiden und zur Anpassung und galvanischer Entkoppelung Hochfrequenz-Übertrager einsetzen zu können.There is interest to the consumer, for example way of the low-voltage lamp, AC voltage to be supplied Offer at a frequency that is significantly above the network frequency lies to fluctuations in brightness even when lighting quickly moving, reflecting parts safely exclude that Avoid occurrence of network hum and to adapt and Use galvanic decoupling high-frequency transformer to be able to.

Übertrager, die die Netzwechselspannung auf die notwendige Be triebsspannung transformieren, möglichst zu vermeiden, abgesehen davon, daß für eine Regelung der Leistungsabnahme darüberhinaus Schaltungsteile, wie Tyristoren, notwendig wären, die bei ihrem Einsatz im Netz zusätzliche Oberwellen und damit Störungen verur sachen.Transformer that the AC line voltage to the necessary loading transform driving voltage, avoid as far as possible, apart from of that for a regulation of the power consumption beyond Circuit parts, such as tyristors, would be necessary for their Use in the network causes additional harmonics and thus interference stuff.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltungsanordnung anzuge ben, die als elektronischer Trafo arbeitet, wobei die Regelung für die Leistungsaufnahme des Verbrauchers in der Elektronik selbst, und nicht etwa in der angebotenen oder aber auch abge gebenen Wechselspannung durchführbar ist. Dabei soll die abge gebene Wechselspannung in jeder Betriebsart weitgehend oberwel lenfrei sein und in einem Frequenzbereich liegen, der im gesamten Regelbereich der Leistungsaufnahme jedenfalls oberhalb des Höhrbe reiches, also mindestens in der Größenordnung von 20 kHz liegt. Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß eine für einen Verbraucher geeignete Wechselspannung höherer Frequenz dadurch gewonnen werden kann, daß die vorhandene Netzwechselspan nung zunächst gleichgerichtet und die gleichgerichtete Spannung gesteuert einen Schwingkreis anregt, von dem dann induktiv die für den Verbraucher gewünschte Spannung mit der gewünschten Leistung abnehmbar ist.The object of the invention is to provide a circuit arrangement ben that works as an electronic transformer, the scheme for the power consumption of the consumer in the electronics itself, and not in the offered or abge given AC voltage is feasible. The abge given AC voltage in any operating mode largely above all be len-free and in a frequency range that is in the whole Control range of the power consumption in any case above the Höhrbe rich, that is at least in the order of 20 kHz. The invention is based on the knowledge that one for a consumer suitable AC voltage of higher frequency can be obtained in that the existing Netzwechselspan voltage first rectified and the rectified voltage controlled excites a resonant circuit, of which the desired voltage for the consumer with the desired Performance is removable.

Schaltungsanordnungen zur Speisung eines Verbrauchers, die mit einem Gleichrichter und einem Schwingkreis arbeiten, konnten bisher nur zur Erzeugung relativ hoher Wechselspannungen mit Hilfe eines Parallel-Schwingkreises aufgebaut werden. Um derarti ge Schaltungen leerlauf- und kurzschlußsicher zu machen, werden dabei Übertrager mit drei Wicklungen vorgesehen, wobei über die dritte Wicklung eine Steuerspannung abgenommen wird, über die Regel-, Steuer- und Überwachungswerte abgenommen werden und die gleichzeitig als Rückkoppelung für die Aufrechterhaltung der Schwingung dient.Circuit arrangements for feeding a consumer using a rectifier and a resonant circuit so far only with the generation of relatively high AC voltages Are built using a parallel resonant circuit. To suchi to make circuits open-circuit and short-circuit proof provided transformer with three windings, with over the third winding a control voltage is taken over the control, control and monitoring values are removed and at the same time as feedback for the maintenance serves the vibration.

Derartige Schaltungen sind und im Falle einer Regelung der Lei stungsaufnahme entstehen Wechselspannungen, die stark oberwellen haltig sind, was Störungen in anderen am gleichen Versorgungsnetz hängenden Geräten zur Folge hat.Such circuits are and in the case of regulation of the Lei alternating voltages, which strongly harmonics are what disturbances in others on the same supply network hanging devices.

Die als elektronischer Trafo arbeitende Schaltungsanordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 vermeidet diese Nachtei le. Sie verwendet im Gegensatz zu bekannten Schaltungen einen parallel zum Versorgungsgleichrichter angeordneten Serienschwing kreis, wobei die Spule des Serienschwingkreises zumindest einen Teil eines HF-Übertragers bildet, dessen Sekundärwicklung den Verbraucher speist. Der gemäß der Erfindung vorzusehende Serien kreis wird mit Hilfe von zwei Transistoren derart getaktet, daß er einmal an dem Versorgungsgleichrichter anliegt und an schließend über den zweiten parallel geschalteten Transistor kurzgeschlossen ist. The circuit arrangement working as an electronic transformer with the features according to claim 1 avoids this disadvantage le. In contrast to known circuits, it uses one Series vibration arranged parallel to the supply rectifier circle, the coil of the series resonant circuit at least one Forms part of an RF transformer, the secondary winding of which Consumer feeds. The series to be provided according to the invention circle is clocked with the help of two transistors, that it is applied to the supply rectifier and on closing via the second transistor connected in parallel is short-circuited.

Mit einem derartigen Schaltungsaufbau wird erreicht, daß durch die Primärwicklung eines Übertragers, an dessen Sekundärwick lung der Verbraucher angeschlossen ist, immer ein praktisch rein sinusförmiger Strom fließt, und zwar sowohl beim Öffnen des in Reihe mit dem Schwingkreis liegenden Transistors in einer Richtung als auch beim Sperren dieses ersten Transistors und Öffnen des zweiten parallel zum Schwingkreis liegenden Transis tors in umgekehrter Richtung.With such a circuit structure is achieved by the primary winding of a transformer, on its secondary winding connection of the consumer is always a practical purely sinusoidal current flows, both when opening of the transistor in series with the resonant circuit in one Direction as well when blocking this first transistor and Opening of the second transis lying parallel to the resonant circuit tors in the opposite direction.

Dabei wird gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfin dersgedankens vorgeschlagen, zur Steuerung der Transistoren von einer Steuerimpulsschaltung abgeleitete Steuerimpulse vorzu sehen, die die Transistoren aufeinanderfolgend, jedoch mit einem ausreichenden Sicherheitsabstand öffnen und schließen. Durch die Einführung eines Sicherheitsabstandes wird garantiert, daß die beiden Transistoren nicht gleichzeitig leitend sein können, was zu einem Kurzschluß in der Schaltung führen würde.According to an advantageous embodiment of the Erfin dersgedankenens proposed to control the transistors control pulses derived from a control pulse circuit see the transistors in sequence but with one Open and close a sufficient safety distance. By the introduction of a safety distance guarantees that the two transistors cannot be conductive at the same time, which would lead to a short circuit in the circuit.

Durch eine derartige Steuerimpulsschaltung kann dann die Lei stungsabgabe der Schaltung selbst unmittelbar durch Veränderung der Impulsfolgefrequenz in der Weise gesteuert werden, daß für eine volle Leistungsabgabe die Impulsfolgefrequenz gleich der Resonanzfrequenz des Serienschwingkreises gemacht wird, so daß bei einem Abweichen von dieser Resonanzfrequenz die Leistungsab gabe des Serienschwingkreises über die Sekundärwicklung entspre chend verringert wird.With such a control pulse circuit, the Lei Delivery of the circuit itself directly through change the pulse repetition frequency can be controlled in such a way that for a full power output the pulse repetition rate equal to that Resonance frequency of the series resonant circuit is made so that in the event of a deviation from this resonance frequency, the power dev of the series resonant circuit via the secondary winding is reduced accordingly.

Diese Maßnahme wird gemäß einer anderen Weiterbildung des Er findersgedankens weiter dazu herangezogen, in einer Überwachungs schaltung die Frequenz der Steuerimpulse selbsttätig so zu beein flussen, daß bei Abwesenheit des Verbrauchers oder aber auch bei einem Kurzschluß in der Sekundärseite die Leistungsaufnahme des Serienschwingkreises reduziert und unter einem zulässigen Maximal wert gehalten wird.This measure is carried out in accordance with another further development of the founders thought further used in a surveillance circuit to influence the frequency of the control pulses automatically flow that in the absence of the consumer or else in the event of a short circuit in the secondary side, the power consumption of the Series resonant circuit reduced and below an allowable maximum is held worth.

Hierzu empfiehlt es sich parallel zur Primärwicklung, also zur Induktivität des Serienschwingkreises einen Spannungssensor, beispielsweise in Form eines Spannungsteilers, vorzusehen, der die Überwachungsschaltung abhängig von der Spannung an der Primär wicklung so beeinflußt, daß diese eine Frequenzverschiebung in der Steuerimpulsschaltung auslöst.For this purpose, it is recommended to run parallel to the primary winding Inductance of the series resonant circuit a voltage sensor, for example in the form of a voltage divider to provide the the monitoring circuit depends on the voltage at the primary winding so influenced that this a frequency shift triggers in the control pulse circuit.

Darüberhinaus kann gemäß einer andern vorteilhaften Weiterbil dung des Erfindersgedankens zur Regelung der aufgenommenen Lei stung des Verbrauches (Dimmern bei Niederspannungslampen), ein Steuerwert von der Sekundärspannung abgeleitet werden, der eben falls die Frequenz der Steuerimpulse entsprechend der jeweils gewünschten, eingestellten Leistungszuführung die Frequenz der Steuerimpulse im Sinne einer Annäherung oder Entfernung von der Resonanzfrequenz des Serienkreises beeinflußt.In addition, according to another advantageous development extension of the inventor's idea for regulating the Lei recorded consumption (dimmers for low-voltage lamps) Control value derived from the secondary voltage, the just if the frequency of the control pulses corresponds to the respective desired, set power supply the frequency of the Control impulses in the sense of an approximation or distance from influences the resonance frequency of the series circuit.

Mit dieser Maßnahme kann die bislang nur über Halbwellenanschnitt zu erzeugende Beeinflussung der Leistungsaufnahme so erfolgen, daß auch im gedämpften (gedimmerten) Betrieb der Verbraucher mit reinen Sinuswellen, also weitgehendst oberwellenfrei ge speist wird, was jegliche Rückwirkung auf das Netz und Störstrah lungen von Oberwellen ausschließt.With this measure, only half-wave gating has been possible so far influencing of the power consumption to be generated takes place in such a way that even in the subdued (dimmed) operation of the consumer with pure sine waves, i.e. largely free of harmonics is fed, which has any effect on the network and interference excludes lungs from harmonics.

Dabei wird gemäß vorteilhafter Ausführungsform die Veränderung der Leistungszuführung an den Verbraucher abhängig von der Ein stellung eines Potentiometers, dessen Spannung in einem Opera tionsverstärker mit der am Sekundärkreis vorgesehenen Mindest spannung überlagert wird, eingestellt.According to an advantageous embodiment, the change the power supply to the consumer depends on the one position of a potentiometer, its voltage in an Opera tion amplifier with the minimum provided on the secondary circuit voltage is superimposed.

Weitere Einzelheiten der Schaltungsanordnung nach der Erfindung werden im folgenden in Verbindung mit der anliegenden Zeichnung, die ein vollständiges Schaltungsbild eines elektronischen Trans formators wiedergibt, erläutert.Further details of the circuit arrangement according to the invention are in the following in connection with the attached drawing, which is a complete schematic of an electronic trans reproduces, explains.

In der Zeichnung zeigen:The drawing shows:

Fig. 1 den Grundaufbau der Schaltung, wobei nur der soge nannte Leistungsteil als Schaltungsausführung wieder gegeben ist, während die zur Steuerung notwendigen Teile nur in Form eines Blockschaltbildes dargestellt sind mit Kennzeichnung der einzelnen Verbindungen, Fig. 1 shows the basic structure of the circuit, only the so-called power unit is given again as a circuit embodiment, illustrated only in the form of a block diagram as necessary for the control parts with identification of the individual compounds,

Fig. 2 das Zeitdiagramm der Steuersignale für die beiden zu steuernden Transistoren im Leistungsteil, Fig. 2 shows the time diagram of the control signals for the two transistors to be controlled in the power unit,

Fig. 3 den Schaltkreis für die Steuerimpulserzeugung SJ in Fig. 1, Fig. 3 shows the circuit for the control pulse generation SJ in Fig. 1,

Fig. 4 den Überwachungsschaltkreis Ü in Fig. 1 und Fig. 4 shows the monitoring circuit Ü in Fig. 1 and

Fig. 5 den Schaltkreis für die Leistungseinstellung (Dimmer) D in Fig. 1. Fig. 5 shows the circuit for the power setting (dimmer) D in FIG. 1.

Die Fig. 1 zeigt in Schaltungsdetails den eigentlichen Leistungs teil des elektronischen Transformators nach der Erfindung. Fig. 1 shows in circuit details the actual power part of the electronic transformer according to the invention.

Die zugehörigen Steuerungsschaltkreise, nämlich die Schaltkreise für die Impulserzeugung, die Überwachung und die Leistungsein stellung sind in Form von Blockschaltbildern SJ, Ü und D ange deutet, wobei aus Übersichtlichkeitsgründen die einzelnen Ver bindungsleitungen durch identische Buchstaben an den Anschlüssen im Leistungsteil und an den einzelnen Schaltungsgliedern gekenn zeichnet sind. The associated control circuits, namely the circuits for pulse generation, monitoring and the power setting are indicated in the form of block diagrams SJ , Ü and D , whereby for reasons of clarity the individual connecting lines are identified by identical letters on the connections in the power section and on the individual circuit elements Marked are.

Voraussetzungsgemäß soll ein Verbraucher V mit einer in seiner abgegebenen Leistung regelbaren Wechselspannung in einem Fre quenzbereich oberhalb 20 kHz gespeist werden. Als Verbraucher ist vornehmlich an Halogenlampen gedacht, die im Wesentlichen eine Ohm′sche Last darstellen. Im Interesse einer galvanischen Entkopplung wird die in der Schaltungsanordnung in Größe und Frequenz gewonnene Wechselspannung dem Verbraucher über einen für den Frequenzbereich ausgelegten Übertrager TR mit festem Wicklungsverhältnis und fester Kopplung zugeführt.According to the prerequisites, a consumer V is to be fed with an alternating voltage which can be regulated in its output in a frequency range above 20 kHz. As a consumer, the main idea is halogen lamps, which essentially represent an ohmic load. In the interest of galvanic decoupling, the AC voltage obtained in size and frequency in the circuit arrangement is fed to the consumer via a transformer TR designed for the frequency range with a fixed winding ratio and a fixed coupling.

Die Schaltungsanordnung arbeitet mit einer Gleichspannung, die aus dem Netz unter Zwischenschaltung eines Tiefpaßfilters NF über einen Doppelweggleichrichter G gewonnen wird.The circuit arrangement works with a DC voltage, which is obtained from the network with the interposition of a low-pass filter NF via a full-wave rectifier G.

Die so gewonnene und mit Hilfe eines Kondensators C ₁ geglättete Gleichspannung liegt über einen Transistor T ₁ an einem aus der Primärwicklung des Transformators TR und einem Kondensator C ₂ gebildeten Serienresonanzkreis an. Der Transistor T ₁ wird, wie im einzelnen noch beschrieben wird, abhängig von der Steuer impulserzeugung mit einer Rechteckimpulsfolge a durchgeschaltet und gesperrt, so daß am Serienresonanzkreis Rechteckschwingungen anliegen, wobei in den Pausen des Transistors T ₁ über einen Transistor T ₂ der Serienresonanzkreis mit einer Rechteckimpuls folge b kurzgeschlossen ist. Die Impulsfolge a und b werden in der Steuerimpulserzeugungsschaltung SJ gebildet.The direct voltage obtained in this way and smoothed with the aid of a capacitor C ₁ is applied via a transistor T ₁ to a series resonant circuit formed from the primary winding of the transformer TR and a capacitor C ₂ . The transistor T ₁ is, as will be described in detail, depending on the control pulse generation with a rectangular pulse train a switched through and blocked, so that there are square waves at the series resonance circuit, with the breaks in the transistor T ₁ via a transistor T ₂ the series resonance circuit with a Rectangular pulse follow b is short-circuited. The pulse trains a and b are formed in the control pulse generation circuit SJ .

Das Zeitdiagramm der Steuerimpulse a (für Transistor T ₁) und b (für Transistor T ₂) ist in Fig. 2 dargestellt.The timing diagram of the control pulses a (for transistor T ₁ ) and b (for transistor T ₂ ) is shown in FIG. 2.

Durch die Aufeinanderfolge des Durchsteuerns und Sperrens der beiden Transistoren T ₁ und T ₂ wird, obwohl an dem Kondensator C ₂ eine Rechteckspannung liegt, im Resonanzfall ein sinusför miger Spannungsverlauf an der Primärspur des Transformators TR und damit auch an dessen Primärspur des Transformators TR und damit auch an dessen Sekundärwicklung erzeugt. The sequence of the control and blocking of the two transistors T ₁ and T ₂ , although there is a square-wave voltage across the capacitor C _2, causes a sinusoidal voltage curve in the resonance case on the primary track of the transformer TR and thus also on the primary track of the transformer TR and thus also generated on its secondary winding.

Da das Schalten der Transistoren T ₁ und T ₂ jeweils in der Nähe des Stromnulldurchganges abwechselnd und alternierend geschieht, ergibt sich ein nahezu verlustfreier Schaltbetrieb.Since the switching of the transistors T ₁ and T ₂ takes place alternately and alternately in the vicinity of the current zero crossing, there is an almost loss-free switching operation.

Störende Oberwellen treten praktisch nicht auf, da sowohl der Strom als auch die Spannung auf Primär- und Sekundärseite sinus oidiale Größen darstellen.Harmful harmonics practically do not occur, since both the Current as well as the voltage on the primary and secondary side sine represent oidial quantities.

In der Schaltung nach Fig. 1 ist noch eine Spannungsstabilisie rungsschaltung unter Verwendung eines Kondensators C ₃ sowie einer Zehnerdiode D ₆, gezeigt, der die Doppelweggleichrichter G über einen Widerstand und einer Diode gewonnene Spannung zuge führt und dort stabilisiert wird. Die so stabilisierte Spannung dient als Versorgungsspannung für die Steuerimpulserzeugungs- und Überwachungsschaltungen. Der Ausgang dieser Stabilisierungs schaltung U _S ist mit den entsprechenden Eingängen an den einzel nen Schaltungsteilen, die noch erläutert werden, verbunden.In the circuit of FIG. 1, a voltage stabilization circuit using a capacitor C ₃ and a tens diode D _{6 is} shown, which leads the full-wave rectifier G via a resistor and a diode obtained voltage and is stabilized there. The voltage thus stabilized serves as the supply voltage for the control pulse generation and monitoring circuits. The output of this stabilization circuit U _S is connected to the corresponding inputs on the individual circuit parts, which will be explained later.

Der Transistor T ₁ wird über einen Treibertransistor T ₃ in an sich bekannter Weise angesteuert.The transistor T ₁ is driven via a driver transistor T ₃ in known manner.

Weiter enthält die Schaltung noch einen aus den Widerständen R ₄ und R ₅ gebildeten Spannungsteiler zur Abtastung der an der Primärwicklung des Transistors TR anliegenden Spannung.The circuit also contains a voltage divider formed from resistors R ₄ and R ₅ for sampling the voltage applied to the primary winding of transistor TR .

Wie das Diagramm aus Fig. 2 anschaulich erkennen läßt, werden die Transistoren T ₁ und T ₂ mit einer geringen Zwischenpause geschaltet, um ein durch Laufzeiten und Trägheitseffekten mögli cherweise bedingtes Überlappen von Durchschaltzuständen und den damit entstehenden Kurzschluß sicher zu vermeiden. As can be seen clearly from the diagram in FIG. 2, the transistors T ₁ and T _{2 are switched} with a slight intermediate pause in order to reliably avoid overlapping of switching states and the resulting short circuit, possibly caused by transit times and inertial effects.

Die Fig. 3 zeigt in einer Schaltungsausführung einen Schaltkreis im Detail, wie er zur Erzeugung der Steuerimpulse für den Lei stungsteil nach Fig. 1 zur Erzeugung der Impulsfolgen a und b nach Fig. 2 verwendbar ist. Dieser Schaltkreis zur Erzeugung von Steuerimpulsen besteht im Grundaufbau aus einem spannungsge steuertem Oszillator VCO, einem dekadischen Zähler DZ sowie einer Pufferschaltung P. Diese Schaltkreise sind durch eine Verknüpfungslogik mit der im folgenden kurz erläuternden Funktion verbunden. Fig. 3 shows in a circuit design a circuit in detail as it can be used to generate the control pulses for the Lei part of FIG. 1 for generating the pulse trains a and b of FIG. 2. This circuit for generating control pulses consists in the basic structure of a voltage-controlled oscillator VCO , a decadal counter DZ and a buffer circuit P. These circuits are connected by a logic logic with the function briefly explained below.

Der spannungsgesteuerte Oszillator VCO, vorzugsweise vom Typ 4046, ist mit Hilfe eines Kondensators C ₄, eines Widerstandes R ₈ und eines Widerstandes R ₉ auf eine Grundfrequenz f ₀ abge stimmt. Eine am Eingang l anliegende Steuerspannung dient zur einstellbaren Frequenzänderung (Frequenzhub). Das am Ausgang dieses spannungsgesteuerten Oszillators abbegriffene Rechtecksig nal wird dem dekadischen Zähler DZ mit seinen Ausgängen "0", "1", usw. bis "8", "9" zugeführt. Jeweils vier der aufeinander folgenden Zählerausgänge "0", "1", "2", "3" sowie "5", "6", "7", "8" liegen an logischen je einer ODER-Verknüpfungsschal tung O R ₁ oder OR ₂, in Form eines NOR-Gatters + Inverters des Puffers zur Erzeugung der Steuersignale a und b durch Auswertung über den Pufferschaltkreis zum abwechselnden Schalten der beiden Transistoren T ₁ und T ₂ in Sperr- bzw. Durchlaßbetrieb. Durch Unterdrückung eines Zählausganges entsteht ein zeitlicher Abstand zwischen beiden Impulsfolgen, in dem keines der beiden Steuersig nale einen Pegel für Durchlaßbetrieb des entsprechenden Transi stors führt, wodurch, wie schon erwähnt, sichergestellt ist, daß jeweils ein und nur ein Schalttransistor im leitenden Zustand sein kann.The voltage controlled oscillator VCO , preferably of type 4046 , is tuned to a fundamental frequency f ₀ with the aid of a capacitor C ₄ , a resistor R ₈ and a resistor R ₉ . A control voltage applied to input l serves for adjustable frequency change (frequency swing). The rectangle signal terminated at the output of this voltage-controlled oscillator is fed to the decadal counter DZ with its outputs "0", "1", etc. to "8", "9". Four of the successive counter outputs "0", "1", "2", "3" and "5", "6", "7", "8" each have a logical OR logic circuit O R ₁ or O R ₂ , in the form of a NOR gate + inverter of the buffer for generating the control signals a and b by evaluation via the buffer circuit for alternately switching the two transistors T ₁ and T ₂ in blocking or pass mode. By suppressing a counting output, there is a time interval between the two pulse sequences in which neither of the two control signals leads to a level for forward operation of the corresponding transistor, which, as already mentioned, ensures that one and only one switching transistor can be in the conductive state .

Zur Demonstration, daß für die einzelnen Schaltkreise herköm liche integrierte Schaltungen einsetzbar sind, sind die an diesen Normschaltkreisen vorgesehenen Ausgänge jeweils im Gesamten dargestellt, ohne daß alle Ausgänge beschaltet sind. Selbstver ständlich können im Rahmen der Erfindung auch speziell für diese Anwendung entworfene Schaltkreise vorgesehen werden, die dann die einzelnen Ausgangsverknüpfungen schon in der integrierten Schaltung realisieren. Dabei ist angenommen, daß als dekadischer Zähler ein integrierter Schaltkreis 4017, als Pufferschaltung ein integrierter Schaltkreis 4049 und für die beiden ODER-Ver knüpfungen jeweils ein halber Schaltkreis 4002 unmittelbar einge setzt sind.To demonstrate that conventional integrated circuits can be used for the individual circuits, the outputs provided on these standard circuits are shown in their entirety without all outputs being connected. Of course, specially designed circuits for this application can be provided within the scope of the invention, which then realize the individual output links already in the integrated circuit. It is assumed that an integrated circuit 4017 is used as a decade counter, an integrated circuit 4049 as a buffer circuit and half a circuit 4002 are immediately set for each of the two OR operations.

Die Fig. 4 zeigt in Details den Schaltkreis für die Überwachung am Eingang des Übertragers auftretende Spannung, die Überlastun gen oder Spannungsüberhöhungen z.B. im Falle eines Kurzschlusses oder aber eines Leerlaufes abwendet. Fig. 4 shows in detail the circuit for monitoring the voltage occurring at the input of the transformer, which prevents overloads or voltage increases, for example in the event of a short circuit or an idling.

Die Überwachungsschaltung besteht im Wesentlichen aus zwei kaska dierten Summationsverstärkern O P ₂ und OP ₃. Dabei erhält der Summationsverstärker O P ₂ als Eingangsspannung unmittelbar die am Spannungsteiler aus den Widerständen R ₄ und R ₅ (Fig. 1) herab geteilte Primärspulenspannung, die über eine Diode D ₁₂ und einen Kondensator C ₆ geglättet wird. Da sich die Spannung an der Pri märspule des Übertragers TR (Fig. 1) je nach den Lastverhältnissen am Ausgang der Schaltung ändert, wird am Ausgang des Summations verstärkers O P ₂ ein entsprechendes Signal auftreten, das zur Verschiebung der Arbeitsfrequenz der Steuersignalerzeugung heran gezogen wird. Hierzu wird dieses Signal über den Summationsver stärker O P ₃ - im konkreten Ausführungsbeispiel - unter Verknüp fung des Signals für die erforderliche Leistungsabgabe dem VCO zur Erzeugung und Beeinflussung der Steuersignale zugeführt. Dadurch wird sichergestellt, daß die Arbeitsfrequenz der beiden Transistoren dem Resonanzpunkt nachgeführt und ggf. bei Leerlauf oder Kurzschluß die Arbeitsfrequenz so weit vom Resonanzpunkt weggeführt wird, daß dadurch eine ausreichende Amplitudenredu zierung von Spannung bzw. Strom an der Primärspule des Transi stors TR erreicht wird. The monitoring circuit consists essentially of two cascaded summation amplifiers O P ₂ and O P ₃ . The summation amplifier O P ₂ receives as the input voltage the primary coil voltage divided down on the voltage divider from the resistors R ₄ and R ₅ ( FIG. 1), which is smoothed via a diode D ₁₂ and a capacitor C ₆ . Since the voltage at the primary coil of the transformer TR ( Fig. 1) changes depending on the load conditions at the output of the circuit, a corresponding signal will occur at the output of the summation amplifier O P ₂ , which is used to shift the operating frequency of the control signal generation . For this purpose, this signal is fed via the summation amplifier O P ₃ - in the specific exemplary embodiment - by linking the signal for the required power output to the VCO for generating and influencing the control signals. This ensures that the working frequency of the two transistors track the resonance point and, if necessary, the idle or short circuit, the working frequency is guided so far away from the resonance point that sufficient amplitude reduction of voltage or current at the primary coil of the transistor TR is achieved.

Wie schon angedeutet, wird das Überwachungssignal mit einem Wert zur Einstellung der abgegebenen Leistung verknüpft. Die Schaltungsausführung des hierfür vorgesehenen Schaltkreises für die Leistungseinstellung D zeigt Fig. 5. Dieser Schaltkreis weist zunächst einen aus vier Dioden D ₇ bis D ₁₀ bestehenden Doppelweggleichrichter auf, über den die Ausgangsspannung, also die Sekundärspannung am Übertrager TR gleichgerichtet und mit Hilfe eines Widerstandes R ₁₈, eines Kondensators C ₅ und einer Zenerdiode D ₁₁ stabilisiert wird und zwar auf einen Wert, der der dem Verbraucher für die geringste Leistungsaufnahme zuzuführen den Spannung im wesentlichen entspricht bzw. knapp unter dieser Spannung liegt.As already indicated, the monitoring signal is linked to a value for setting the output power. The circuit design of the circuit provided for this purpose for the power setting D is shown in FIG. 5. This circuit initially has a full-wave rectifier consisting of four diodes D ₇ to D ₁₀ , via which the output voltage, that is to say the secondary voltage at the transformer TR, is rectified and by means of a resistor R. ₁₈ , a capacitor C ₅ and a Zener diode D _{11 is} stabilized to a value which corresponds to the voltage to be supplied to the consumer for the lowest power consumption and which is substantially below this voltage.

Die Schaltung weist weiter einen Operationsverstärker O P ₁ auf, der als Subtrahierverstärker geschaltet ist, und der am Ausgang eine Differenzspannung zwischen der Versorgungsspannung und der an einem Potentiometer R abgegriffenen Spannung liegt. Die so gewonnene Differenz wird über einen Optokoppler OP als zusätz liche Information für die abzugebende Ausgangsleistung der Über wachungseinrichtung Ü (Fig. 4) zugeführt und dort mit dem von der Leistungsüberwachung gewonnenen Signal im Summationsverstär ker O P ₃ verknüpft, um, wie ausgeführt, die Ausgangsleistung am Übertrager und damit am Verbraucher V über eine Frequenzver schiebung, wie erwähnt, entsprechend zu steuern.The circuit also has an operational amplifier O P ₁ , which is connected as a subtracting amplifier, and which has a differential voltage at the output between the supply voltage and the voltage tapped at a potentiometer R. The difference obtained in this way is fed via an optocoupler OP as additional information for the output power to be output to the monitoring device U ( FIG. 4), where it is linked to the signal obtained from the power monitoring in the summation amplifier O P _{3 in} order, as stated, to Output power at the transformer and thus at the consumer V via a Frequency shift, as mentioned, to control accordingly.

Die Erfindung wurde anhand eines konkreten Ausführungsbeispieles erläutert. Schaltungstechnische Abwandlungen sind im Rahmen der Erfindung denkbar, wobei nur darauf zu achten ist, daß die einzelnen Steuerfunktionen erfüllt sind. The invention was based on a specific embodiment explained. Circuit modifications are in the frame the invention conceivable, only care being taken that the individual control functions are fulfilled.

Die Schaltungsanordnung eignet sich im Besonderen zur Reali sierung in Hybridtechnik unter Verwendung spezieller, auf dem Markt erhältlicher integrierter Schaltkreise, so daß die Reali sierung der Schaltungsanordnung in einfacher Weise und bei klein stem Platzbedarf möglich ist.The circuit arrangement is particularly suitable for Reali in hybrid technology using special, on the Integrated circuits available on the market, so that the Reali sation of the circuit arrangement in a simple manner and with small stem space is possible.

Da auch zur Versorgung des Verbrauchers eine im Vergleich zur Netzspannung wesentlich höher frequente Wechselspannung erzeugt wird, kann der für die galvanische Kopplung notwendige Trans formator relativ klein und mit relativ wenig Gewicht ausgelegt sein.Since also to supply the consumer in comparison to Mains voltage generates much higher frequency AC voltage the trans. necessary for the galvanic coupling Formator relatively small and designed with relatively little weight be.

Claims

1.Circuit arrangement for the power supply of low-voltage consumers from the AC network, in particular for the regulated power supply of low-voltage lamps, such as halogen lamps or the like, with a rectifier for converting the mains AC voltage into a DC voltage, the rectifier being connected in parallel with an oscillating circuit, the inductance of which is at least partially due to the Primary winding of a transformer is formed and the secondary winding of the transformer feeds the consumer, characterized in that a series circuit is provided as the resonant circuit, with which a switching transistor is connected in series and in parallel, which alternately depends on a control circuit with a control pulse train be opened and locked in the range of the resonance frequency of the resonant circuit.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized by the use of field effect transistors in series and parallel to the resonant circuit.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, characterized shows that the one in line with the resonant circuit Transistor and the transistor parallel to the resonant circuit alternating with a break in which both transi are blocked, switched.

4. Circuit arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that a monitoring circuit is provided depending on the voltage across the primary winding of the transformer the repetition frequency of the Steuerim pulse for the transistors changed so that the reason frequency of the control pulses relative to the resonance frequency the series resonant circuit is shifted such that the Excessive voltage (idle on the secondary side), the fundamental frequency is removed from the resonance frequency and vice versa.

5. Circuit arrangement according to claim 4, characterized in net that the monitoring circuit one of the secondary chip Derived control value supplied to the transformer which is dependent on the frequency of the control pulses the respective, preferably adjustable, Lei Consumption of the consumer in the sense of an approximation or distance from the resonant frequency of the series circuit influenced.

6. Circuit arrangement according to claim 5, characterized in net that an actual value generator, preferably in the form of a Potentiometers are provided to change the power supply to the consumer (brightness control of the Halogen lamp).

7. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in net that to control the power of the power supply one in relation to the minimum voltage at the consumer voltage by hand using a potentiometer adjustable voltage, preferably with the help of an Opera tion amplifier is subtracted in such a way that depend gig of the set voltage, and thus of the Differential voltage, the power consumption between one by the circuit-related maximum value and the pre given minimum value by changing the switching frequency the control impulses are changeable.

8. Circuit arrangement according to claim 6, characterized in net that power control circuit and monitoring scarf device with the interposition of an optocoupler are separated.