DE3907682C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur weitgehen­ den Unterdrückung von Störspannungen bei Gleichspannungswand­ lern mit Potentialtrennung, wobei als Übertrager ein Ferrit­ übertrager mit einer Zweikammerwicklung vorgesehen ist, der je nach Anschaltung als Sperrwandler oder als Durchflußwandler den Energietransport auf die Sekundärseite vornimmt. Derartige Gleichspannungswandler arbeiten mit einer hohen Schaltfrequenz (z.B. 50 kHz) (DE 87 10 023 U1).

Bei einer Zahl von Anwendungsfällen, z.B. bei Sichtschirmtele­ fonen gibt es außer der Netzleitung weitere Anschlußleitungen (z.B. Fernsprechteilnehmerleitung), die galvanisch getrennt sind und die zudem hohe Anforderungen hinsichtlich der Funkent­ störung erfüllen müssen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung für einen Gleichspannungswandler anzugeben, der in nennenswer­ tem Maß selbst keine Störspannungen erzeugt und bei welchem von außen auf ihre Primärseite gelangende Störspannungen nicht zur Sekundärseite durchkoppeln und umgekehrt.

Um den ersten Teil der Aufgabe zu lösen, ist eine Schaltungsan­ ordnung nach Fig. 1 und 2 bekannt. Fig. 1a zeigt eine Anordnung nach dem Durchflußwandlerprinzip, Fig. 1b und 1c die an den An­ schlüssen 1, 2, 3, 4 des Übertragers Ü auftretenden Spannungen. Die Basis eines Transistors T wird mit einer Rechteckspannung A, B gemäß Fig. 2d angesteuert, wobei bei Spannung A der Tran­ sistor T gesperrt und bei Spannung B der Transistor leitend ist. Die Entmagnetisierung des Kernes erfolgt hier durch ein zur Primärwicklung des Übertragers parallel geschaltetes RC- Glied R 1, C 1. Der Ferritübertrager hat eine Zweikammerwicklung, durch die eine hohe Spannungsfestigkeit erreichbar ist. Q ist eine Transistorkonstantstromquelle, D 1 eine Diode zur Gleich­ richtung der Sekundärspannung, C 2 ein Glättungskondensator und C′, C′ Hochspannungskondensatoren. Die Anschlüsse a′, b′ sind z.B. Telefonleitungen.

Fig. 2a, b, c zeigen einen Sperrwandler mit den zugehörigen Spannungsverläufen. Gleiche Bauteile wie in Fig. 1 sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Im Gegensatz zur Fig. 1a sind die Anschlüsse 3, 4 des Übertragers umgekehrt geschaltet. Das RC-Glied R 1, C 1 von Fig. 1a entfällt.

In diesen Schaltungen nach Fig. 1a, 2a ist ein Störspannungs­ generator enthalten, die Generatorspannung U_st entspricht der Differenz |U_p-U_s| der auf Primär- und Sekundärseite des Über­ tragers auftretenden Spannungen, der Generatorinnenwiderstand ergibt sich aus der unvermeidlichen Kapazität C_w zwischen Pri­ mär- und Sekundärwicklung. Durch die Kondensatoren C′»C_w wird der Störspannungsgenerator weitgehend kurzgeschlossen (C_w = 5pF erfordert etwa C′=1nF).

Durch die Kondensatoren C′ wird eine Kopplung zwischen der Masse GND und den Teilnehmeranschlußleitungen (a′, b′) herge­ stellt. Diese Kopplung ist erstens aus übertragungstechnischen Gründen (Symmetrie) unerwünscht, zweitens wird wegen ihr die Lösung des zweiten Teils der Aufgabe verfehlt. Die Masse GND eines BTX- oder Faxgerätes usw. ist wegen der Schaltnetzteile, Mikroprozessoren, Monitoren selbst mehr oder weniger mit Stör­ spannung behaftet, die nicht an die Telefonleitungen a, b über­ tragen werden soll.

Die eingangs gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung nun da­ durch gelöst, daß auf der Sekundärseite des Übertragers pro Wicklungsanschluß je eine Diode (wie an sich aus EP 00 87 437 B1 bekannt) und ein dazu parallel geschal­ tetes RC-Glied vorgesehen ist (wie an sich aus DE-OS 22 20 176 bekannt), wobei die RC-Glieder so bemes­ sen sind, daß das arithmetische Mittel der Spannungshübe der sekundärseitig am Übertrager anliegenden Spannungen gleich dem arithmetischen Mittel der Spannungshübe der primärseitig am Übertrager anliegenden Spannungen ist.

Damit können die oben beschriebenen Kondensatoren C′C′ entfal­ len, da die Störspannung sozusagen am Ursprung, d.h. am Über­ trager drastisch reduziert wird.

Im folgenden sei die Erfindung anhand des Schaltungsbeispiels nach Fig. 3 näher erläutert. Wie bei Fig. 1 bereits beschrieben, ist an die Primärwicklung des Übertragers ein RC-Glied R_oC_o so­ wie ein Transistor T geschaltet. Die Hochspannungskondensatoren C′ nach Fig. 1 sind entfallen. Im Sekundärkreis des Übertragers ist nun pro Wicklungsanschluß eine Gleichrichterdiode D 1, D 2 mit einem parallelen RC-Glied vorgesehen.

Am Beispiel des Durchflußwandlers nach Fig. 3 soll nun bei einem Übersetzungsverhältnis ü=3 die Funktionsweise erläutert wer­ den. Die eingetragenen Spannungen dienen zum besseren Verständ­ nis. Bei diesem Übersetzungsverhältnis hat das zu D 2 parallel geschaltete RC-Glied etwa die gleiche Zeitkonstante, aber die doppelte Impedanz wie das zu D 1 parallel geschaltete RC-Glied. Die Zeitkonstante kann z.B. wie bei R_oC_o gewählt werden, im üb­ rigen soll C viel größer als die Kapazität C_w sein.

Damit ergeben sich am Übertrager Ü die Spannungsverläufe nach Fig. 3b, c, da der gesamte Spannungshub der Sekundärwicklung sich entsprechend den Impedanzen der zwei RC-Glieder aufteilt. Die Spannungshübe sind im Vergleich:

U_p und U_s sind die entsprechend U_p=½ (U₁+U₂) bzw. U_s=½ (U₃+U₄) gemittelten Spannungshübe der Primär- bzw. Sekundär­ wicklung. U_st=|U_p-U_s| entspricht wie erwähnt der störwirk­ samen Generatorspannung. Die Störspannung ist nach Fig. 3 dadurch beseitigt worden, daß U_s gleich U_p gemacht wurde. Bei einer Über­ setzung ü=3 muß dazu das Impedanzverhältnis 2 : 1 sein. Die Verallgemeinerung auf andere Übersetzungen ü ist leicht abzulei­ ten, wenn man bedenkt, daß stets U₃+U₄=U₂ sein muß.

Mit dem Fortfall der Kondensatoren C′ ist die Koppelkapazität zwischen Primär- und Sekundärseite des Gleichspannungswandlers auf einen kleinen Rest reduziert, der durch den Wicklungsaufbau des Übertragers bestimmt ist. Somit werden durch die Anord­ nung beide eingangs gestellten Teilaufgaben gelöst.

Für den Spannungswandler nach Fig. 4 gelten analoge Überlegungen.

Claims (1)

1. Schaltungsanordnung zur weitgehenden Unterdrückung von Stör­ spannungen bei Gleichspannungswandlern, wobei als Übertrager ein Ferritübertrager mit einer Zweikammerwicklung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Sekundärseite des Übertragers Ü pro Wicklungsanschluß je eine Diode (D1, D2) und ein dazu parallel geschaltetes RC-Glied vor­ gesehen ist, wobei die RC-Glieder so bemessen sind, daß das arithmetische Mittel der Spannungshübe der sekundärseitig am Übertrager anliegenden Spannungen U_s=½ (U₃+U₄) gleich dem arithmetischen Mittel der Spannungshübe der primärseitig am Übertrager anliegenden Spannungen U_p=½ (U₁+U₂) ist.