DE3710118A1 - Schaltungsanordnung zur strombegrenzung bei einem getakteten gleichspannungswandler - Google Patents
Schaltungsanordnung zur strombegrenzung bei einem getakteten gleichspannungswandlerInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur
Strombegrenzung bei einem getakteten Gleichspannungswand
ler, bei dem eine Potentialtrennung zwischen Primär- und
Sekundärseite besteht und bei dem die Einschaltzeiten ei
nes Schalttransistors im Primärkreis von einem Pulsbrei
tenmodulator verändert werden, um die Ausgangsspannung
auf ihrem Sollwert und den Strom im Primärkreis unter ei
nem kritischen Wert zu halten, wobei zur Strombegrenzung
im Primärkreis die an einem Meßwiderstand abfallenden
Spannungen mit einer Schwellspannung verglichen wird.
Eine Schaltungsanordnung mit diesen Merkmalen wird z. B.
in einem Datenbuch der Firma SGS (SGS Power Supply Appli
cation Manual, Juli 1985, S. 509, Fig. 6) vorgeschlagen,
in dem u. a. die Verwendung einer integrierten Schaltung
(UC 1846) als Pulsbreitenmodulator für getaktete Gleich
spannungswandler erläutert wird. Der Baustein UC 1846
liegt dabei auf der Primärseite des Wandlers. Ein Stift 1
des Bausteins ist mit dem Mittenabgriff eines Spannungs
teilers verbunden, der eine Referenzspannung herunter
teilt. Ein Stift 3 und ein Stift 4 sind jeweils mit einem
Anschluß eines Meßwiderstandes verbunden, der in Serie
zum Schalttransistor im Primärkreis des Gleichspannungs
wandlers liegt. Übersteigt die Spannung am Meßwiderstand
- diese Spannung wächst mit dem Einschalten des Schalt
transistors in aller Regel monoton an - eine zur Spannung
am Mittenabgriff des Spannungsteilers proportionale
Schwellspannung, so sperrt der Pulsbreitenmodulator den
Schalttransistor ohne Rücksicht auf die Spannungsverhält
nisse am Ausgang des Gleichspannungswandlers bis zum
nächsten Einschaltimpuls.
Da in jedem konkreten Anwendungsfall die Eingangsspannung
für den Gleichspannungswandler - bis auf geringe Schwan
kungen - festliegt, ist die Strombegrenzung im Primär
kreis gleichzeitig eine Begrenzung der momentanen Lei
stungsaufnahme des Gleichspannungswandlers. Aufgrund des
konstanten Wirkungsgrades des Gleichspannungswandlers
wird damit auch grob (wegen der Zwischenspeicherung von
Energie) die momentane Leistungsabgabe des Wandlers be
grenzt, also auch der momentane Ausgangsstrom, solange
die Ausgangsspannung auf ihrem Sollwert gehalten werden
kann. Da aber länger werdende Sperrzeiten des Schalt
transistors zu einem immer stärker werdenden Spannungsab
fall am Ausgang führen, fällt ab einem kritischen Strom
anstieg im Primärkreis bzw. beim Überschreiten eines ma
ximalen Stromes im Sekundärkreis auch die Ausgangsspan
nung, weil dann die Strombegrenzung im Primärkreis und
Spannungsregelung am Ausgang zu gegensätzlichen Forderun
gen für die Einschaltzeiten des Schalttransistors führen,
die Strombegrenzung jedoch Vorrang hat. Da die übertrage
ne Leistung jedoch die gleiche bleibt, wächst am Ausgang
der Strom mit fallender Spannung.
Bei der bekannten Anordnung bedeutet das, daß die strom
durchflossenen Bauteile im Sekundärkreis und deren Küh
lung nach dem maximalen sekundären Kurzschlußstrom ausge
legt werden müssen.
Ausgehend von einer Anordnung der eingangs genannten Art
liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Strombe
grenzung so vorzunehmen, daß die stromdurchflossenen Bau
teile im Sekundärkreis im wesentlichen nach dem maximalen
Strom ausgelegt werden müssen, bei dem die Regelung der
Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers auf ihren
Sollwert noch möglich ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Schwellspan
nung mit Hilfe eines potentialtrennenden Bausteins dann
herabgesetzt wird, wenn die Ausgangsspannung unter einen
vorbestimmten Bruchteil ihres Sollwertes fällt.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Un
teransprüchen entnehmbar. An Hand der Figuren und eines
Ausführungsbeispieles soll die Erfindung näher erläutert
werden.
Es zeigt
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung mit
erfindungsgemäßen Merkmalen und
Fig. 2 das Ausgangskennlinienfeld eines Gleichspannungs
wandlers mit erfindungsgemäßer Strombegrenzung.
In Fig. 1 liegt zwischen einer Ausgangsklemme A eines
nicht weiter dargestellten Gleichspannungswandlers und
Bezugspotential - also in einem Querzweig im Sekundär
kreis des Gleichspannungswandlers - die Serienschaltung
eines Widerstandes R 1, einer Zener-Diode Z und der
Leuchtdiode eines Optokopplers O. Der Widerstand R 1 be
grenzt u. a. den Strom in diesem Querzweig. Über dieser
Serienschaltung fällt die Ausgangsspannung Ua ab. Hat
diese Spannung ihren Sollwert, ist die Zener-Diode Z
durchgeschaltet und die Lichtemission der Leuchtdiode
macht die Kollektor-Emitter-Strecke des Foto-Transistors
des Optokopplers O leitend. Die Zündspannung der Zener-
Diode ist so gewählt, daß beim Absinken der Ausgangsspan
nung Ua auf etwa 80% ihres Sollwertes der Optokoppler O
gerade noch leitend ist.
Die Kollektor-Emitter-Strecke des Fototransistors liegt
in Serie zu einem Widerstand R 2 auf der Primärseite des
Wandlers. Diese Serienschaltung wiederum liegt parallel
zu einem weiteren Widerstand R 3, der zusammen mit der Se
rienschaltung und einem Widerstand R 4 einen steuerbaren
Spannungsteiler bildet, über dessen Anschlüsse B+ und B-
eine Referenzspannung Ur abfällt. Der Mittenabgriff des
Spannungsteilers ist mit dem ersten Stift St 1 eines Bau
steins UC 1846 verbunden.
Die Spannung zwischen dem Stift St 1 und dem Anschluß B-
ist am größten, wenn die Kollektor-Emitter-Strecke des
Fototransistors leitend ist, und am kleinsten, wenn der
Fototransistor gesperrt ist. Diese Spannung dient dem
Baustein UC 1846 zur Ableitung einer Schwellspannung, die
intern mit dem Spannungabfall über einem nicht einge
zeichneten Meßwiderstand im Primärkreis des Gleichspan
nungswandles verglichen wird. Liegt der Spannungsabfall
am Meßwiderstand über der Schwellspannung, wird der eben
falls nicht eingezeichnete Schalttransistor des Gleich
spannungswandlers bis zum Auftreten des nächsten Ein
schaltimpulses gesperrt; die Einschaltzeit des Schalt
transistors wird also verkürzt. Liegt der Spannungsabfall
am Meßwiderstand unter der Schwellspannung, erfolgt die
Steuerung des Schalttransistors in Abhängigkeit von ande
ren Regelgrößen.
Fällt die Ausgangsspannung Ua nach Fig. 1 unter die Zünd
spannung der Zener-Diode Z, wird der Fototransistor ge
sperrt. Vom Spannungsteiler sind dann nur noch die Wider
stände R 3 und R 4 wirksam; das bedeutet, daß der Strom im
Primärkreis des Spannungswandlers nun auf kleinere Werte
begrenzt wird als vorher.
Fig. 2 zeigt die Folgen der Schwellspannungsänderung am
Ausgang des Gleichspannungswandlers. Aufgetragen ist die
Ausgangsspannung Ua als Funktion des Ausgangsstroms Ja,
und zwar für den kleinsten Wert U 1 der Eingangsspannung
und den größt zulässigen Wert U 2 (gestrichelte Kurve).
Die senkrechte Hilfslinie, die die Stromachse im Punk
te Jm schneidet und durch einen Punkt a geht, deutet den
maximalen Strom Jm (für die Eingangsspannung U 1) an, für
den die Spannungsregelung noch auf den Sollwert Us mög
lich ist. Bei weiter steigendem Ausgangsstrom fällt nun
die Ausgangsspannung ab. Ohne die erfindungsgemäße Herab
setzung der Stromschwelle im Primärkreis würde die Span
nung am Ausgang in der Richtung weiterfallen, die die
durchgezogene Linie rechts von der gestrichelten Senk
rechten erkennen läßt.
Ist die Ausgangsspannung Ua etwa auf zwei Drittel ihres
Sollwertes gefallen, setzt auf der Primärseite die ver
stärkte Strombegrenzung ein. Der Ausgangsstrom Ja geht
dann auf den dem Punkt b entsprechenden Wert zurück. Da
rauf wächst der Strom erneut bei fallender Spannung; die
Erklärung hierfür ist die gleiche wie für den Verlauf der
Kurve rechts vom Punkt a. Die Fig. 2 läßt erkennen, daß
die Stromwerte in der Nähe des Wertes Jm bleiben. Einen
vollkommen analogen Verlauf erhält man, wenn die Ein
gangsspannung auf einen Wert U 2 erkennen läßt.
Bei der Bemessung der Widerstände des Spannungsteilers
ist zu beachten, daß der Punkt b unterhalb der Wider
standsgeraden liegt, die den Nullpunkt des Kennlinienfel
des mit dem Punkt a verbindet (strichpunktierte Linie).
Ist das nämlich nicht der Fall, läuft beim Einschalten
des Gleichspannungswandlers die Ausgangsspannung nicht
auf den Wert Us hoch, sondern bleibt bei dem durch den
Punkt b gegebenen Spannungswert stehen.
Claims (3)
1. Schaltungsanordnung zur Strombegrenzung im Primärkreis
eines getakteten Gleichspannungswandlers, bei dem eine
Potentialtrennung zwischen Primär- und Sekundärkreis be
steht und bei dem die Einschaltzeiten eines Schalt
transistors im Primärkreis von einem Pulsbreitenmodulator
verändert werden, um die Ausgangsspannung auf ihrem Soll
wert und den Strom im Primärkreis unter einem kritischen
Wert zu halten, und bei dem zur Strombegrenzung im
Primärkreis die an einem Meßwiderstand abfallende
Spannung mit einer Schwellspannung verglichen wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Schwellspannung mit Hilfe eines potentialtrennen
den Bausteins (O) dann herabgesetzt wird, wenn die Aus
gangsspannung (Ua) unter einen vorbestimmten Bruchteil
ihres Sollwertes fällt.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß es sich bei dem potentialtrennenden Baustein
um einen Optokoppler (O) handelt, dessen Leuchtdiode in
Serie mit einer Zener-Diode (Z) in eine Querzweig des
Sekundärkreises liegt.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß durch den Transistor des Optokopplers (O)
das Teilungsverhältnis eines Spannungsteilers
(R 1, R 2, R 3) verändert wird, dessen Spannung am Mittenab
griff die Schwellspannung bestimmt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873710118 DE3710118A1 (de) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | Schaltungsanordnung zur strombegrenzung bei einem getakteten gleichspannungswandler |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19873710118 DE3710118A1 (de) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | Schaltungsanordnung zur strombegrenzung bei einem getakteten gleichspannungswandler |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3710118A1 true DE3710118A1 (de) | 1988-10-13 |
DE3710118C2 DE3710118C2 (de) | 1993-04-15 |
Family
ID=6324122
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19873710118 Granted DE3710118A1 (de) | 1987-03-27 | 1987-03-27 | Schaltungsanordnung zur strombegrenzung bei einem getakteten gleichspannungswandler |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE3710118A1 (de) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD223586A1 (de) * | 1984-02-23 | 1985-06-12 | Univ Magdeburg Tech | Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten stromversorgung |
EP0193436A1 (de) * | 1985-02-08 | 1986-09-03 | Thomson-Csf | Steuerschaltung für ein Schaltnetzteil mit progressivem Anlauf |
DE3521805A1 (de) * | 1985-06-19 | 1987-01-02 | Philips Patentverwaltung | Getakteter gleichspannungswandler |
-
1987
- 1987-03-27 DE DE19873710118 patent/DE3710118A1/de active Granted
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DD223586A1 (de) * | 1984-02-23 | 1985-06-12 | Univ Magdeburg Tech | Schaltungsanordnung zur potentialgetrennten stromversorgung |
EP0193436A1 (de) * | 1985-02-08 | 1986-09-03 | Thomson-Csf | Steuerschaltung für ein Schaltnetzteil mit progressivem Anlauf |
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Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
SGS Power Supply Application Manual, Juli 1985, S.509 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3710118C2 (de) | 1993-04-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8320 | Willingness to grant licenses declared (paragraph 23) | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |