DE3829387A1 - Circuit arrangement having a sinusoidal current consumption for producing a DC voltage - Google Patents

Circuit arrangement having a sinusoidal current consumption for producing a DC voltage

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Abstract

In the case of a circuit arrangement for producing a DC voltage, consisting of a mains rectifier (GL) with parallel-connected energy-storage capacitor (C1) and a step-up converter, a further switching transistor (T2) is connected between the energy-storage capacitor (C1) and the step-up converter, the base of which transistor is connected to its emitter via a drive circuit (AS2). In addition, the emitter is connected to the negative pole of the DC voltage via a reverse-biased diode (D2). The circuit arrangement has a clock pulse generator (TG) which controls the drive circuit (AS1) of the transistor (T1) of the step-up converter and the drive circuit (AS2) of the further switching transistors (T2) synchronously. With the aid of the further switching transistor (T2), a sharp rise in the output voltage across the smoothing capacitor is prevented. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung an einem Glättungskon­ densator, bestehend aus einem Netzgleichrichter mit parallelem Stützkondensator und einem Hochsetzsteller zum Verringern von Oberwellen im Netzwechselstrom, der sich aus einem Schalttransistor mit einer Ansteu­ erschaltung, einer Drossel, einer Diode und einem Glättungskondensator zusammensetzt.The invention relates to a circuit arrangement for Generating a DC voltage on a smoothing con capacitor, consisting of a mains rectifier parallel capacitor and a boost converter to reduce harmonics in AC mains current, which consists of a switching transistor with a control circuit, a choke, a diode and one Smoothing capacitor is composed.

Die Schaltungsanordnung dient zum Betrieb von Gleich­ stromverbrauchern, wobei weitgehend verhindert werden soll, daß das Netz mit einer Verzerrungsblindleistung belastet wird.The circuit arrangement is used to operate equal electricity consumers, largely being prevented supposed to be the network with a distortion reactive power is charged.

Bei einem Hochsetzsteller ist die am Ausgang, d. h. am Glättungskondensator liegende Spannung in allen Betriebszuständen größer als der hinter dem Netz­ gleichrichter liegende Spitzenwert der Eingangs­ spannung. Wird nämlich der Schalttransistor vor der Sättigung der Drossel gesperrt, so treibt die Gegen­ spannung in der Drossel den Strom über die Diode solange weiter in den Glättungskondensator, bis der Energieinhalt der Drossel dazu nicht mehr ausreicht. Bei einem parallel zum Gleichrichter nachgeschalteten Kondensator stützt sich die Drossel an diesem Konden­ sator ab, so daß der Energieinhalt des Kondensators zum vorhandenen Energieinhalt der Drossel noch hinzu­ kommt. Dies alles hat zur Folge, daß die Ausgangs­ spannung stark erhöht wird, so daß der Glättungs­ kondensator für eine hohe Betriebsspannung ausgelegt sein muß; somit wird ein voluminöser und kostspie­ liger Kondensator für die Schaltung benötigt. Bei eventuell nachfolgenden elektronischen Schaltungen müssen außerdem die Schaltungselemente für hohe Betriebsspannungen ausgelegt sein.In the case of a step-up converter, that is at the output, i.e. H. at the Smoothing capacitor lying voltage in all Operating conditions greater than that behind the network rectifier peak value of the input tension. If the switching transistor before Saturation of the throttle blocked, so drives the counter voltage in the choke the current through the diode continue into the smoothing capacitor until the The throttle's energy content is no longer sufficient. With one connected in parallel to the rectifier Capacitor supports the choke on this condenser sator, so that the energy content of the capacitor to the existing energy content of the throttle is coming. All of this has the consequence that the output  voltage is greatly increased, so that the smoothing capacitor designed for a high operating voltage have to be; thus it becomes a voluminous and expensive game current capacitor needed for the circuit. At possibly subsequent electronic circuits also need the circuit elements for high Operating voltages can be designed.

Ziel der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsan­ ordnung zu schaffen, die eine starke Erhöhung der Ausgangsspannung verhindert und sogar Spannungen kleiner als die Gleichstromeingangsspannung ermöglicht.The aim of the invention is therefore a circuit to create a strong increase in the order Output voltage prevents and even voltages less than the DC input voltage enables.

Die Schaltungsanordnung mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmalen ist erfindungsge­ mäß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stützkon­ densator und Drossel ein weiterer Schalttransistor mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke in Gleichstrom­ vorwärtsrichtung geschaltet ist, wobei die Basis dieses Schalttransistors über eine Ansteuerschaltung mit seinem Emitter verbunden ist und an diesem Ver­ bindungspunkt die Kathode einer Diode angeschlossen ist, deren Anode mit dem Minuspol der Gleichspannung verbunden ist.The circuit arrangement with those in the preamble of Main features mentioned is fiction moderately characterized in that between support con capacitor and choke another switching transistor with its collector-emitter path in direct current is switched forward direction, the base this switching transistor via a control circuit is connected to its emitter and at this ver connection point connected to the cathode of a diode is, the anode with the negative pole of the DC voltage connected is.

Mit Hilfe dieses weiteren Schalttransistors stützt sich die Induktivität des Hochsetzstellers alternie­ rend an der Eingangsspannung oder am Nullpotential ab. Dadurch ist ein ausreichender Spannungshub an der Induktivität vorhanden, der gewährleistet, daß die Ausgangsspannung am Glättungskondensator nur wenig über bzw. bei entsprechender Schaltungselementewahl sogar unter der Netzspannungsspitze am Stützkonden­ sator liegt, und der vom Netz aufgenommene Strom sehr gut der Sinusform angenähert wird.With the help of this further switching transistor supports the inductance of the step-up converter alternates rend at the input voltage or at zero potential from. This ensures a sufficient voltage swing on the Inductance present, which ensures that the Output voltage on the smoothing capacitor only a little above or with appropriate circuit element selection even under the line voltage peak on the support condens sator, and the current consumed by the grid very much  is well approximated to the sinus shape.

Der Takt des in Gleichstromvorwärtsrichtung liegenden weiteren Schalttransistors muß mit dem Takt des Schalttransistors im Hochsetzsteller übereinstimmen. Aus diesem Grund weisen die Ansteuerschaltungen für beide Schalttransistoren bevorzugt einen im Gleich­ takt arbeitenden gemeinsamen Taktgeber auf, wodurch eine weitere Einsparung an Schaltungsteilen ermög­ licht wird.The clock of the forward DC direction further switching transistor must be with the clock of Switching transistor in the step-up converter match. For this reason, the control circuits for both switching transistors preferably one in the same clock working common clock, which a further saving in circuit parts light becomes.

Der weitere Schalttransistor in Gleichstromvorwärts­ richtung ist zusätzlich durch eine in Gleichstrom­ rückwärtsrichtung geschaltete Diode überbrückt. Dadurch können gefährliche Spannungsspitzen am Transistor in den Schaltpausen verhindert werden.The further switching transistor in DC forward direction is additionally through a in direct current reverse diode bridged. This can cause dangerous voltage peaks on the Transistor can be prevented in the switching breaks.

Der Hochsetzsteller kann außerdem durch eine Diode in Gleichstromvorwärtsrichtung überbrückt werden, wobei der zweite Schalttransistor mit eingeschlossen ist. Dadurch wird eine Zerstörung des Hochsetzstellers bei kurzzeitiger Überlastung ausgeschlossen. Außerdem erfährt der Glättungskondensator beim Einschalten des Netzes durch die Diode eine erste Aufladung, bevor der Hochsetzsteller in Funktion tritt.The step-up converter can also be operated by a diode DC forward direction are bridged, whereby the second switching transistor is included. This will destroy the step-up converter short-term overload excluded. Furthermore the smoothing capacitor experiences when the Mains through the diode a first charge before the step-up converter comes into operation.

Die Erfindung ist an Hand der nachfolgenden Figur näher veranschaulicht.The invention is illustrated by the figure below illustrated in more detail.

Die Figur zeigt den Schaltungsaufbau einer erfin­ dungsgemäßen Schaltungsanordnung.The figure shows the circuit structure of an invent circuit arrangement according to the invention.

Bei der Schaltungsanordnung wird die Netzspannung über einen Netzgleichrichter GL vom Typ B 250 C 1000 gleichgerichtet, wobei parallel zum Gleichstromaus­ gang ein Stützkondensator C 1 von 47 nF geschaltet ist. In Reihe zum Pluspol des Gleichrichters GL folgt sodann die Kollektor-Emitter-Strecke eines Schalt­ transistors T 2 vom Typ BUV 94 sowie eine Drossel L 1 vom Typ FF 20 mit 2,85 mH und eine in Gleichstromvor­ wärtsrichtung geschaltete Diode D 1 vom Typ 1 N 4937, die zum Hochsetzsteller gehören. An einer Verzweigung zwischen Drossel L 1 und Diode D 1 ist der Kollektor eines Schalttransistors T 1 vom Typ BUV 93 vom Hochsetzsteller angeschlossen, wobei dessen Emitter mit dem Minuspol des Netzgleichrichters GL verbunden ist. Parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors T 1 liegt ein Glättungskondensator C 2 von 4,7 µF. Die Kollektor-Emitter-Strecke des zusätzlichen Schalttransistors T 2 ist durch eine in Gleichstromrückwärtsrichtung geschaltete Diode D 3 vom Typ 1 N 4937 überbrückt. An den Basen der beiden Schalttransistoren T 1 und T 2 sind Ansteuerschaltungen AS 1 bzw. AS 2 angeschlossen, wobei beide Ansteuer­ schaltungen mit dem Emitter des jeweiligen Schalt­ transistors T 1 bzw. T 2 verbunden sind. Zusätzlich ist die Ansteuerschaltung AS 2 für den Transistor T 2 über eine in Gleichstromrückwärtsrichtung geschaltete Diode D 2 vom Typ 1 N 4937 mit dem Minuspol des Netzgleichrichters GL verbunden. Die beiden Ansteu­ erschaltungen AS 1 und AS 2 sind außerdem mit einem gemeinsamen Taktgeber TG verbunden. Der Transistor T 2, die Drossel L 1 und die Diode D 1 sind durch eine in Gleichstromvorwärtsrichtung geschaltete Diode D 4 vom Typ 1 N 4937 überbrückt.In the circuit arrangement, the mains voltage is rectified via a mains rectifier GL of the type B 250 C 1000, a backup capacitor C 1 of 47 nF being connected in parallel with the DC output. In series to the positive pole of the rectifier GL , the collector-emitter path of a switching transistor T 2 of the type BUV 94 and a choke L 1 of the type FF 20 with 2.85 mH and a diode D 1 of type 1 switched in the forward direction are then followed N 4937, which belong to the step-up converter. The collector of a switching transistor T 1 of type BUV 93 from the step-up converter is connected to a junction between inductor L 1 and diode D 1 , the emitter of which is connected to the negative pole of the line rectifier GL . Parallel to the collector-emitter path of the switching transistor T 1 is a smoothing capacitor C 2 of 4.7 µF. The collector-emitter path of the additional switching transistor T 2 is bridged by a diode D 3 of type 1 N 4937 connected in the reverse direction of the direct current. At the bases of the two switching transistors T 1 and T 2 , control circuits AS 1 and AS 2 are connected, both control circuits being connected to the emitter of the respective switching transistor T 1 and T 2 . In addition, the control circuit AS 2 for the transistor T 2 is connected to the negative pole of the mains rectifier GL via a diode D 2 of type 1 N 4937 connected in the reverse direction of the direct current. The two control circuits AS 1 and AS 2 are also connected to a common clock generator TG . The transistor T 2 , the inductor L 1 and the diode D 1 are bridged by a diode D 4 of type 1 N 4937 connected in the forward DC direction.

Mit den oben aufgeführten Schaltungselementen läßt sich bei Anschluß der Schaltungsanordnung an 220 V ∼ und einer Spitzenspannung von 300 V = auf der Gleich­ stromseite des Netzgleichrichters GL am Glättungs­ kondensator C 2 eine Gleichspannung von 310 V ein­ halten. Dabei wird der Oberwellengehalt optimal auf die Grenzwerte der entsprechenden Vorschriften, wie z. B. der IEC-Publikation 82 für Vorschaltgeräte von Leuchtstofflampen beschränkt.With the circuit elements listed above, when connecting the circuit arrangement to 220 V ∼ and a peak voltage of 300 V = on the DC side of the line rectifier GL on the smoothing capacitor C 2, a DC voltage of 310 V is maintained. The harmonic content is optimally based on the limit values of the relevant regulations, such as B. the IEC publication 82 for ballasts of fluorescent lamps limited.

Soll die Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer geringeren Spannung als der Netzspitzenspannung genutzt werden, so muß die Diode D 4 weggelassen werden.If the circuit arrangement is to be used to obtain a voltage lower than the mains peak voltage, the diode D 4 must be omitted.

Solche Schaltungsanordnungen eignen sich insbesondere - in Verbindung mit Gegentaktfrequenzschaltungen - zum Betrieb von Entladungslampen.Such circuit arrangements are particularly suitable - in connection with push-pull frequency circuits - for operating discharge lamps.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspan­ nung an einem Glättungskondensator (C 2), bestehend aus einem Netzgleichrichter (GL) mit parallelem Stützkondensator (C 1) und einem Hochsetzsteller zum Verringern von Oberwellen im Netzwechselstrom, der sich aus einem Schalttransistor (T 1) mit einer Ansteuerschaltung (AS 1), einer Drossel (L 1), einer Diode (D 1) und einem Glättungskondensator (C 2) zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stützkondensator (C 1) und Drossel (L 1) ein weiterer Schalttransistor (T 2) mit seiner Kollektor-Emitter- Strecke in Gleichstromvorwärtsrichtung geschaltet ist, wobei die Basis dieses Schalttransistors (T 2) über eine Ansteuerschaltung (AS 2) mit seinem Emitter verbunden ist, und an diesem Verbindungspunkt die Kathode einer Diode (D 2) angeschlossen ist, deren Anode mit dem Minuspol der Gleichspannung verbunden ist.1. Circuit arrangement for generating a DC voltage on a smoothing capacitor (C 2 ), consisting of a mains rectifier (GL) with a parallel backup capacitor (C 1 ) and a step-up converter for reducing harmonics in the mains alternating current, which results from a switching transistor (T 1 ) a control circuit (AS 1 ), a choke (L 1 ), a diode (D 1 ) and a smoothing capacitor (C 2 ), characterized in that between the supporting capacitor (C 1 ) and choke (L 1 ) a further switching transistor (T 2 ) is connected with its collector-emitter path in the forward DC direction, the base of this switching transistor (T 2 ) being connected to its emitter via a control circuit (AS 2 ), and the cathode of a diode (D 2 ) being connected to this connection point whose anode is connected to the negative pole of the DC voltage. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (AS 1) für die Basis des Schalttransistors (T 1) und die Ansteuer­ schaltung (AS 2) für die Basis des weiteren Schalt­ transistors (T 2) einen beiden Ansteuerschaltungen gemeinsamen Taktgeber (TG) aufweisen, der die Tran­ sistoren im Gleichtakt steuert.2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the control circuit (AS 1 ) for the base of the switching transistor (T 1 ) and the control circuit (AS 2 ) for the base of the further switching transistor (T 2 ) a two control circuits common Have clock (TG) that controls the transistors in common mode. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kollektor-Emitter-Strecke des weiteren Schalttransistors (T 2) durch eine in Gleich­ stromrückwärtsrichtung geschaltete Diode (D 3) überbrückt ist. 3. A circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the collector-emitter path of the further switching transistor (T 2 ) is bridged by a diode (D 3 ) connected in the reverse current direction. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der gesamte Hochsetzsteller durch eine in Gleichstromvorwärtsrichtung geschaltete Diode (D 4) überbrückt ist.4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the entire step-up converter is bridged by a diode (D 4 ) switched in the forward DC direction.
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