DE4115734A1

DE4115734A1 - Hochtransformierungs-stromversorgungsschaltung

Info

Publication number: DE4115734A1
Application number: DE19914115734
Authority: DE
Inventors: Seiji Oda
Original assignee: Elco Co Ltd
Current assignee: Elco Co Ltd
Priority date: 1990-05-17
Filing date: 1991-05-14
Publication date: 1991-11-21
Also published as: JPH0426359A; JPH0797900B2; DE4115734C2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Hochtrans formierungs-Stromversorgungsschaltung zur Hoch- bzw. Auf wärtstransformierung einer Gleichspannung, die durch Gleich richtung und Glättung einer Wechselspannung erhalten wird, und zur Abgabe der hochtransformierten Gleichspannung an eine Last; die Erfindung betrifft insbesondere eine Hoch transformierungs-Spannungsversorgungsschaltung zur Auf wärtstransformierung einer Gleichspannung unter Verwen dung einer Zerhackerschaltung und zur Abgabe der hoch transformierten Gleichspannung an eine Last.

Eine konventionelle Hochtransformierungs-Stromversorgungs anordnung unter Verwendung beispielsweise einer Zerhacker- bzw. Chopper-Schaltung ist eine Anordnung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist.

In Fig. 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine kommerziell erhältliche Wechselstrom-Stromversorgungsquelle bezeichnet; mit 12 und 14 sind Eingangsanschlüsse bezeichnet, denen eine kommerziell erhältliche Wechselspannung von der kom merziell erhältlichen Wechselspannungsquelle 10 zugeführt wird. Mit 16 ist eine Gleichrichtungsschaltung bezeichnet, die aus einer durch vier Dioden D₁, D₂, D₃ und D₄ aufge bauten Diodenbrücke aufgebaut ist und die die Eingangs wechselspannung gleichrichtet. Mit 20 ist ein Kondensator zum Glätten der Spannung bezeichnet, welche durch die Gleichrichtungsschaltung 16 gleichgerichtet worden ist. Die Gleichrichtungsschaltung 16 und der Kondensator 4 bilden eine Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 18 zur Um setzung der Wechselspannung in die Gleichspannung.

Anschließend ist eine Zerhackerschaltung 36 vorgesehen. Die Zerhackerschaltung 36 weist eine Drosselspule 22 und einen Transistor 24 auf, der als Schalteinrichtung dient. Der Transistor 24 wird durch eine Schaltoperation mit hoch frequenten Impulsen ein- und ausgeschaltet, die von einem Oszillator 26 her erzeugt werden. Dadurch wird in der Dros selspule 22 intermittierend Energie induziert.

Mit dem Bezugszeichen 28 ist eine Diode bezeichnet, die zur Gleichrichtung dient, und mit 30 ist ein Kondensator bezeichnet, der zur Glättung dient. Die in der Drosselspu le 22 induzierte intermittierende Energie wird durch die Diode 28 gleichgerichtet und mittels des Kondensators 30 geglättet; sie wird über einen Ausgangsanschluß 32 an eine Last 34 abgegeben.

Wenn die kommerziell verfügbare Wechselspannung von der Wechselspannungsquelle 10 an die Eingangsanschlüsse 12 und 14 abgegeben wird, wird die kommerziell verfügbare Wechselspannung durch die Gleichrichtungsschaltung 16 gleichgerichtet und durch den Kondensator 20 geglättet. Damit wird eine Gleichspannung an die Zerhackerschaltung 36 abgegeben.

Die intermittierende Energie wird in der Drosselspule 22 infolge der hochfrequenten Schaltoperation des Transi stors 24 durch den Oszillator 26 in der Zerhackerschal tung 36 induziert. Die in der Drosselspule 22 induzierte intermittierende Energie wird durch die Diode 28 gleich gerichtet und durch den Kondensator 30 geglättet; die so erhaltene Spannung wird über den Ausgangsanschluß 32 als Gleichspannung an die Last 34 abgegeben. Die betreffende Gleichspannung ist auf einen Spannungspegel gebracht wor den, der höher ist als der Pegel der Eingangspannung von der Gleichrichtungs- und Glättungsschaltung 18 und der geregelt bzw. stabilisiert worden ist.

Bei einer derartigen konventionellen Hochtransformierungs- Spannungsversorgungsschaltung tritt jedoch ein Problem insofern auf, als dann, wenn der Transistor 24 die Schalt operation ausführt, ein hochfrequenter Welligkeitsstrom von der Drosselspule 22 zu dem zur Glättung der Eingangs spannung dienenden Kondensator 20 fließt. Ferner bildet sich eine hochfrequente Welligkeitsspannung auf dem Kon densator 20 aus, so daß eine hochfrequente Störung bzw. ein hochfrequentes Rauschen zwischen den Eingangsanschlüs sen 12 und 14 im Multiplexbetrieb geschaltet wird.

Der Erfindung liegt demgemäß eine Aufgabe dahingehend zu grunde, eine Hochtransformierungs-Stromversorgungsschaltung zu schaffen, welche den Anteil an hochfrequenter Strömung reduziert, die zu den Eingangsanschlüssen hin im Multi plexbetrieb geschaltet wird.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hochtransformierungs-Stromversorgungsschaltung bereit zustellen, welche eine hochfrequente Welligkeitsspannung beseitigt, die in bzw. auf einem Glättungskondensator er zeugt wird, der zur Abgabe einer Gleichspannung an eine Zerhackerschaltung dient.

Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hochtransformierungs-Strom- bzw. Spannungsversorgungs schaltung bereitzustellen, bei der ein Strom mit einer Pha se entgegengesetzt zu jener einer Stromänderung einer Dros selspule durch eine induzierte Spannung in einer weiteren Wicklung erzeugt wird, die magnetisch mit der Drosselspule gekoppelt ist, welche in einer Zerhackerschaltung vorgesehen ist, um dadurch eine hochfrequente Welligkeitsspannung zu beseitigen, die in bzw. auf einem Kondensator erzeugt wird, der zur Glättung einer Eingangsspannung dient.

Eine noch weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Hochtransformierungs- Strom- bzw. Spannungsversorgungs schaltung bereitzustellen, bei der ein Strom mit einer Phase, die entgegengesetzt ist zu jener einer Stromänderung einer Drosselspule, durch eine induzierte Spannung in einer weiteren Wicklung erzeugt wird, die magnetisch mit der betreffenden Drosselspule gekoppelt ist, welche in einer Zerhackerschaltung vorgesehen ist, wobei die betreffende Spannung einem weiteren Kondensator zugeführt wird, der zu einem Kondensator in Reihe geschaltet ist, welcher zur Glättung einer Eingangsspannung dient, wodurch eine hoch frequente Welligkeitsspannung beseitigt wird, die auf dem Kondensator zur Glättung der Eingangsspannung erzeugt wird.

Gemäß der Erfindung ist bei einer Hochtransformierungs- Strom- bzw. Spannungsversorgungsschaltung eine Hochtrans formierungs-Zerhackerschaltung im Anschluß an eine Gleich richtungs- und Glättungsschaltung zur Gleichrichtung und Glättung einer Wechselspannung vorgesehen. Die Zerhacker schaltung umfaßt einen Transistor, der von einem Oszilla tor her geschaltet wird, eine Drosselspule zur Erzeugung einer intermittierenden Energie durch EIN/AUS-Schalt operationen des Transistors und eine Gleichrichtungsdiode sowie einen Glättungskondensator für die Gleichrichtung und Glättung der intermittierenden Energie der Drosselspule und zur Erzeugung einer hochtransformierten Gleichspannung.

Eine weitere Wicklung ist magnetisch mit der Drosselspule der Zerhackerschaltung derart gekoppelt, daß sie dieselbe Polarität aufweist. Ein Ende der Wicklung ist mit Erde bzw. Masse verbunden, und das andere Ende ist mit der Ein gangsseite der Drosselspule verbunden. Ferner ist eine Spule bzw. Induktivität zur Einstellung eines Stromes mit der betreffenden Wicklung in Reihe geschaltet.

Die Hochtransformierungs- Strom- bzw. Spannungsversorgungs schaltung arbeitet in einer solchen Art und Weise, daß dann, wenn der Transistor eingeschaltet bzw. leitend ist, ein Stromfluß in der Drosselspule linear ansteigt, während ein Stromfluß in einer weiteren Wicklung linear abnimmt. Wenn demgegenüber der Transistor abgeschaltet bzw. gesperrt ist, nimmt der Stromfluß in der Drosselspule linear ab, während der Stromfluß in der weiteren Wicklung linear zunimmt.

Wie oben erwähnt, wird ein Strom mit einer Phase, die ent gegengesetzt ist zu jener des Stromes, der in der Drossel spule fließt, in der weiteren Wicklung erzeugt, wodurch der Welligkeitsstrom beseitigt wird, der im Eingangs- Glättungskondensator fließt.

Demgemäß kann die Erzeugung der hochfrequenten Welligkeits spannung auf dem Eingangs-Glättungskondensator vermieden werden, und der Behälter bzw. ein Anteil der hochfrequenten Störung, die im Multiplexbetrieb zwischen den Eingangsan schlüssen geschaltet wird, kann reduziert werden.

Anhand von Zeichnungen wird die Erfindung mit ihren Merkmalen und Vorteilen nachstehend beispielsweise näher erläutert.

Fig. 1 zeigt in einem Schaltungsdiagramm ein konven tionelles Schaltungsbeispiel.

Fig. 2 zeigt in einem Schaltungsdiagramm eine Ausfüh rungsform gemäß der Erfindung.

Fig. 3A, 3B, 3C und 3D zeigen in erläuternden Diagrammen Signalverläufe bei der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 2.

Fig. 4 zeigt in einem Schaltungsdiagramm eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung.

Nunmehr werden die bevorzugten Ausführungsformen detailliert beschrieben.

Gemäß Fig. 2 ist die kommerziell erhältliche Wechselstrom- bzw. Wechselspannungsquelle 10 mit den Eingangsanschlüs sen 12 und 14 der Gleichrichtungs- und Glättungsschal tung 16 verbunden. Die Gleichrichtungsschaltung 16 besteht aus einer Diodenbrücke, die aus vier Dioden D₁ bis D₄ be steht und die eine zugeführte Wechselspannung gleichrichtet. Die durch die Gleichrichtungsschaltung 16 gleichgerichtete Spannung wird durch den Kondensator 20 geglättet und zu der Zerhackerschaltung 36 hin geleitet.

Die Zerhackerschaltung 36 weist die Drosselspule 22 und den Transistor 24 als Schalteinrichtung auf. Der Tran sistor 24 wird durch eine Schaltoperation mittels hoch frequenter Impulse ein-/ausgeschaltet, die von dem Oszil lator 26 erzeugt werden, wodurch in der Drosselspule 22 intermittierend eine Energie induziert wird. Die in der Drosselspule 22 induzierte intermittierende Energie wird durch die Diode 28 gleichgerichtet und mittels des Konden sators 30 geglättet. Die so zur Verfügung stehende Spannung wird der Last 34 über den Ausgangsanschluß 32 als hoch transformierte Gleichspannung zugeführt.

Für die Drosselspule 22 ist eine weitere Spule 38 vorge sehen, die mit der betreffenden Drosselspule magnetisch gekoppelt ist, und zwar derart, daß sie dieselbe Polarität hat wie die Drosselspule 22.

Ein Ende der betreffenden weiteren Wicklung 38 ist mit Erde bzw. Masse verbunden, und das andere Ende der be treffenden Wicklung ist mit der Eingangsseite der Drossel spule 22 über eine Reihenschaltung verbunden, die aus einer Spule bzw. Induktivität 40 zur Einstellung eines Stromes und einem Kondensator 42 zur Sperrung einer Gleich stromkomponente besteht.

Die Stromeinstellungs-Spule 40 ist in Reihe zu der weiteren Wicklung 38 eingefügt, um den Wert bzw. eine Höhe des durch die weitere Wicklung 38 fließenden Stromes einzustellen.

In Verbindung mit der Schaltoperation des Transistors 24 wird eine magnetische Koppelung durch die der Drossel spule 22 zugeführte intermittierende Energie hervorgerufen, so daß ein Strom mit einer Phase, welche entgegengesetzt ist zu jener des in der Drosselspule 22 fließenden Stromes, in der weiteren Wicklung 38 fließt. Ein Änderungsbetrag des in der weiteren Wicklung 38 fließenden Stromes wird zu dem eingangsseitigen Glättungskondensator 20 zurückge koppelt und mit dem in der Drosselspule 22 fließenden Welligkeitsstrom zusammengesetzt, wodurch die hochfrequen te Welligkeitsspannung, die auf dem Kondensator 20 hervor gerufen wird, aufgehoben wird.

Nunmehr wird die Arbeitsweise beschrieben.

Die von der kommerziell erhältlichen Wechselstromquelle 10 abgegebene Wechselspannung wird durch die Gleichrichtungs schaltung 16 gleichgerichtet und mittels des Kondensators 20 geglättet; danach wird die betreffende Spannung an die Zer hackerschaltung 36 abgegeben.

Fig. 3A zeigt den Verlauf eines Stromes I₁, der in der Drosselspule 22 fließt. Fig. 3B zeigt den Verlauf eines Stromes I₂, der in der weiteren Wicklung 38 fließt. Fig. 3C zeigt den Verlauf einer Spannung V₂ an der zur Einstellung des Stromes dienenden Spule 40. In der weiteren Fig. 3D sind die EIN/AUS-Zustände des Transistors 24 veranschau licht.

Mit ΔI₁ ist in Fig. 3A ein Änderungsbetrag des Stromes I₁ bezeichnet. Mit ΔI₂ ist in Fig. 3B ein Änderungsbetrag des Stromes I₂ bezeichnet.

Beim EIN-Zustand des Transistors 24 wird eine bestimmte Spannung an die Drosselspule 22 abgegeben, und der Strom I₁ steigt linear an. Zur gleichen Zeit wird eine bestimmte Spannung, welche um das Windungsverhältnis entsprechend höher ist als die der Drosselspule 22 zugeführte Spannung, in der weiteren Wicklung 38 induziert. Wenn zu diesem Zeit punkt eine bzw. die Kapazität des Kondensators 22 zur Ab trennung der Gleichstromkomponente hinreichend hoch ist, wird die in der weiteren Wicklung 38 induzierte bestimmte Spannung direkt der Stromeinstellungs-Spule 40 zugeführt, und der Strom I₂ nimmt linear ab.

Wenn der Transistor 24 anschließend abgeschaltet wird, wird eine umgekehrte bestimmte Spannung an die Drossel spule 22 abgegeben, und der Strom I₁ nimmt linear ab. Zu diesem Zeitpunkt wird eine Spannung, die dem Windungsver hältnis entsprechend höher ist als die der Drosselspule 22 zugeführte umgekehrte bestimmte Spannung, in der weiteren Wicklung 38 induziert und direkt an die Stromeinstellungs- Spule 40 abgegeben; der Strom I₂ steigt linear an.

Da ein Wert der Stromeinstellungs-Spule 40 so festgelegt ist, daß der Änderungsbetrag ΔI₁ des Stromes I₁ und der Änderungsbetrag ΔI₂ des Stromes I₂ gleich sind, kann der in dem eingangsseitigen Glättungskondensator 20 fließende Welligkeitsstrom aufgehoben werden.

Damit ist es möglich zu verhindern, daß die hochfrequen te Welligkeitsspannung in bzw. auf dem eingangsseitigen Glättungskondensator 20 erzeugt wird. Ein Wert bzw. die Auswirkung der hochfrequenten Störung, die zwischen den Eingangsanschlüssen 12 und 14 im Multiplexbetrieb geschal tet wird, kann reduziert werden.

Es genügt, die bzw. eine Kapazität des eingangsseitigen Glättungskondensators 20 auf einen geringen Wert festzu legen, der ausreicht, einen Schwankungswert der hochfre quenten Welligkeitsspannung zu erhalten. Es ist nicht immer notwendig, die Kapazität auf einen solchen Wert festzulegen, der genügt, einen im Ausgangssignal der Gleichrichtungs schaltung 16 enthaltenen pulsierenden Strom zu glätten.

Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Gemäß Fig. 4 sind der Kondensator 20 und ein Kondensator 44 in Reihe geschaltet; sie werden als eingangsseitiger Glät tungskondensator verwendet. In ähnlicher Weise wie bei der in Fig. 2 dargestellten Anordnung ist eine weitere Wicklung 38 mit der Drosselspule 22 in der Hochtrans formierungs-Zerhackerschaltung 36 derart magnetisch ge koppelt, daß sie dieselbe Polarität hat. Das eine Ende der weiteren Wicklung 38 ist mit der Eingangsseite der Drosselspule 22 über die Stromeinstellungs-Spule 40 verbunden. Das andere Ende der weiteren Wicklung 38 ist mit einem Zwischenverbindungspunkt zwischen den eingangs seitigen Einstellkondensatoren 20 und 44 verbunden, die miteinander in Reihe geschaltet sind.

Der Wert der Stromeinstellungs-Spule 40 ist so festgelegt, daß die Größen der Welligkeitsspannung des eingangsseiti gen Glättungskondensators 22 und der Welligkeitsspannung des Kondensators 44 gleich und von entgegengesetzter Phase sind.

Damit kann die in bzw. an den eingangsseitigen Glättungs kondensatoren 20 und 44 erzeugte hochfrequente Welligkeits spannung aufgehoben werden, und ein Wert bzw. die Auswirkung der hochfrequenten Störung, die im Multiplexbetrieb zwischen den Eingangsanschlüssen 12 und 14 geschaltet wird, kann reduziert werden.

Claims

1. Hochtransformierungs-Stromversorgungsschaltung, bei der eine Wechselspannung gleichgerichtet und anschließend eine Hochtransformierung der Spannung vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine Gleichrichtungseinrichtung (16) zur Gleichrich tung der Wechselspannung vorgesehen ist,
daß eine Glättungseinrichtung (20) zur Glättung der gleich gerichteten Ausgangsspannung der Gleichrichtungseinrich tung (16) vorgesehen ist,
daß eine Zerhackereinrichtung (36) vorgesehen ist, welche eine von der Glättungseinrichtung (20) erzeugte Gleich spannung zu einer Drosselspule (22) hin leitet, eine durch EIN/AUS-Schaltoperationen der Drosselspule (22) mittels einer Schalteinrichtung (24) hervorgerufene intermittieren de Energie gleichrichtet und glättet und dadurch eine hochtransformierte Gleichspannung erzeugt,
daß eine weitere Wicklung (38) mit der Drosselspule (22) derart magnetisch gekoppelt ist, daß sie dieselbe Polarität aufweist wie die Drosselspule (22),
daß das eine Ende der weiteren Wicklung (38) mit Erde bzw. Masse verbunden ist,
daß das andere Ende der weiteren Wicklung (38) mit der Eingangsseite der Drosselspule (22) verbunden ist und
daß eine Induktivität (40) mit der weiteren Wick lung (38) in Reihe geschaltet ist und einen in der betref fenden weiteren Wicklung (38) fließenden Strom einstellt.

2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß ein Konden sator (42) zur Sperrung einer Gleichstromkomponente in Reihe zu der Induktivität (40) vorgesehen ist.

3. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß die Induk tivität (40) eine Stromeinstellung in einer solchen Weise vornimmt, daß eine Änderung in dem in der weiteren Wick lung (38) fließenden Strom gleich einer Änderung in dem in der Drosselspule (22) fließenden Strom gemacht ist.

4. Hochtransformierungs-Stromversorgungsschaltung, die eine Wechselspannung gleichrichtet und danach eine hoch transformierte Spannung abgibt, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Gleichrichtungseinrichtung (16) vorgesehen ist für die Gleichrichtung der Wechselspannung,
daß eine Glättungseinrichtung (20, 44) vorgesehen ist, die aus der Reihenschaltung eines ersten und eines zwei ten Kondensators (20, 44) besteht und die zur Glättung einer gleichgerichteten Ausgangsspannung der Gleichrich tungseinrichtung (16) dient,
daß eine Zerhackereinrichtung (36) vorgesehen ist, welche eine von der Glättungseinrichtung (20, 44) erzeugte Gleich spannung zu einer Drosselspule (22) hinleitet, eine durch EIN/AUS-Schaltoperationen der Drosselspule (22) infolge des Betriebs einer Schalteinrichtung (24) hervorgerufene intermittierende Energie gleichrichtet und glättet und dadurch eine hochtransformierte Gleichspannung erzeugt,
daß eine weitere Wicklung (38) vorgesehen ist, die mit der Drosselspule (22) magnetisch so gekoppelt ist, daß sie dieselbe Polarität aufweist wie die Drosselspule (22),
daß das eine Ende der weiteren Wicklung (35) mit dem Verbindungspunkt zwischen den ersten und zweiten Konden satoren (20, 44) verbunden ist,
daß das andere Ende der weiteren Wicklung (38) mit der Eingangsseite der Drosselspule (22) verbunden ist und
daß eine Induktivität (40) mit der weiteren Wick lung (38) in Reihe geschaltet ist und einen in der betreffenden weiteren Wicklung (38) fließenden Strom einstellt.

5. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 4, da durch gekennzeichnet, daß die In duktivität (40) eine solche Stromeinstellung vornimmt, daß eine Änderung in dem die betreffende weitere Wick lung (38) durchfließenden Strom gleich einer Änderung in dem in der Drosselspule (22) fließenden Strom gemacht ist.