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Die
Erfindung betrifft einen aus der
GB 1471150 B bekannten Spannungswandler, nach
dem Oberbegriff des Hauptanspruches, der eine Ausgangsleistung über einen
kompakten Hochfrequenz-Transformator oder Wandler schafft, insbesondere
einen zum Versorgen und/oder Aufladen von elektrischen Handgeräten wie
Fernbedienungen für
Fernseher, Videorecordern oder CD-Geräten, drahtlosen
Telefonen, tragbaren Kassettenrecordern mit einer wiederaufladbaren
Batterie, oder zur Verwendung als Hilfsspannungsquelle für eine umschaltbare
Spannungsversorgung.
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Als
Spannungsversorgung für
elektrische Handgeräte
wird üblicherweise
ein Wechselspannungs-Adapter verwendet, der das Gerät betreibt und
in den meisten Fällen
eine in das Gerät
eingesetzte nachladbare Batterie auflädt. Der vorbekannte Wechselspannungs-Adapter
verwendet einen Leistungs-Transformator zum Umwandeln einer verfügbaren Netz-Wechselspannung
in eine Gleichspannung. Um den Adapter kompakt auszubilden, werden für den Leistungstransformator
kleine Kerne und dünne
Drähte
verwendet, damit das Produkt der Anzahl der Windungen des Drahtes
oder die Wicklung und die Querschnittsfläche des Kernes von der Frequenz
und der Spannung der verfügbaren
Wechselspannungsquelle abhängt.
Nichtsdestoweniger hat sich gezeigt, daß nur eine begrenzte Kompaktheit des
Adapters erreichbar ist. Die Geräte
sind weiter nur begrenzt zuverlässig.
Die Verwendung eines Leistungs-Transformators führt weiter unvermeidlich zu
einem Leistungsverlust von etwa 1 Watt aufgrund der Kernverluste
des Leistungs-Transformators.
Um diese Probleme zu vermeiden wurde ein Leistungsadapter vom Inverter-Typ
vorgeschlagen, der einen Gleichrichter, der aus der Netz-Wechselspannung eine
Gleichspannung erzeugt, einen Inverter, der die sich ergebende Gleichspannung
in eine Wechselspannung wandelt und einen Wechselspannungs/Gleichspannungswandler
zur Schaffung einer Gleichspannung zum Betreiben der Vorrichtung,
aufweist. Obwohl der Leistungsadapter vom Inverter-Typ die Größe des Transformators
erheblich verringert und damit die Schaffung eines kleineren Leistungs-Adapters
ermöglicht,
bleibt das Problem der Erforderlichkeit eines komplexen Schaltkreises
zur Steuerung eines Schaltelements oder von Elementen des Inverters.
Dies macht das Gerät
teuer. Weiter erfordert der Leistungsadapter vom Inverter-Typ eine relativ
große
Leistung zur Steuerung des Inverters und hat den Nachteil eines
Leistungsverlustes von etwa 1 Watt aufgrund der Umschaltverluste
des Inverters, was den Leistungsadapter vom Inverter-Typ in bezug
auf den Leistungsverbrauch nachteilig macht.
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Als
Stand der Technik ist zunächst
die
US 4,757,433 zu
nennen, die bereits eine in Reihe geschaltete Kombination eines
Widerstandes mit einer Diode für
eine Spannungsversorgung mit einem Transistor, der als Klasse C-Verstärker arbeitet,
beschreibt. Allerdings dient diese Reihenschaltung dazu, zu verhindern,
dass der Transistor in den Sättigungsbereich
kommt. Sie begrenzt lediglich eine Spannungsspitze, die auf die
Steuerelektrode des Transistors angelegt wird.
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Weiter
ist aus der
US 4,693,741 bereits
eine Ankopplung der Steuerelektrode eines Transistors an einen Verbindungspunkt
von Widerstand und Kondensator bekannt, wobei eine Reihenschaltung
von Dioden mit der Ausgabeelektrode des Transistors und diesen Verbindungspunkt
geschaltet wird. Hierbei dient der Widerstand, ein Kondensator und
ein Diac mit den in Reihe geschalteten Dioden darin zusammen, einen
Starterschaltkreis für
den Transistor zu schaffen. Eine Steuerung der Bias-Spannung findet
nicht statt.
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Aus
der
GB 1 471 150 B ist
ein Klasse-C-Oszillator in der Verwendung als Stromversorgung bekannt.
Es wird dort die Vorspannung des Schalttransistors durch die Reihenschaltung
eines Widerstandes und einer Diode stabilisiert.
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Bei
den Schaltungen nach den Entgegenhaltungen ergibt sich jedoch das
Problem, dass die Vorspannung nur unter verhältnismäßig großem Aufwand varriert werden
kann. Bei Verwendung eines Bipolar-Transistors, beispielsweise muss
die benötigte
Vorspannung so bereit gestellt werden, dass ein Entladen des Vorspannungskondensators
möglich ist.
Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine verbesserte Steuerung
der Vorspannung zu schaffen und ist einfach aufgebaut, kostengünstig herzustellen und
arbeitet zuverlässig.
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Es
ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Steuerung
der Biasspannung zu schaffen, deren Schaltkreis einfach ist, der
kostengünstig
herzustellen ist und der zuverlässig
arbeitet.
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Der
Spannungswandler nach der vorliegenden Erfindung weist eine Gleichspannungsquelle
auf, die eine gleichgerichtete und geglättete Gleichspannung aus einer
Wechsel-Netzspannung erzeugt, einen selbstschwingenden Oszillator,
der von der Gleichspannungsquelle zur Erzeugung einer hochfrequenten
Spannung betrieben wird, und einen Transformator, der die sich ergebende
hochfrequente Spannung in eine Ausgangsspannung zum Betreiben eines
Lastschaltkreises des Gerätes
wandelt, aufweist. Erfindungsgemäß wird nun
vorgeschlagen, daß die
Spannungsquelle einen selbstschwingenden Oszillator mit einem Klasse-C-Verstärker sowie
einen eine Vorspannung stabilisierenden Schaltkreis aufweist, der
eine stabilisierte Vorspannung für
den Klasse-C-Verstärker
zur Sicherstellung eines Klasse-C-Betriebs konstant mit einer optimalen
Wirksamkeit betreibt.
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Bei
Verwendung des selbstschwingenden Oszillators mit dem Klasse-C-Verstärker zur
Erzeugung der Hochspannung kann der selbstschwingende Oszillator
geeignet gesteuert werden einfach durch Schaffung der Vorspannung,
so daß der
Oszillator gegenüber
bekannten Schaltungen vereinfacht und weniger kostenaufwendig verwirklicht
werden kann. Durch die Vorsehung des Vorspannungs-Kreises ist es
möglich,
den Klasse-C-Verstärker
konstant mit einer optimalen Wirksamkeit zu betreiben, um so einen
zuverlässigen
Betrieb im wesentlichen unabhängig
von möglichen
Schwankungen der Spannungsversorgung als auch Änderungen der Last zu betreiben.
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Vorzugsweise
ist ein Beobachtungs-Kreis vorgesehen, um den Ausgang des selbstschwingenden
Oszillators oder, des durch den Lastkreis fließenden Laststrom zu beobachten.
Der Beobachtungs-Kreis ist mit einem Ausgangssteuerkreis verbunden,
der gesteuert wird zur Änderung
der Vorspannung des selbstschwingenden Oszillators in Abhängigkeit
von dem beobachteten Zustand der Ausgangsspannung oder des Laststroms.
Dadurch ist es möglich,
sowohl einen stabilisierten Ausgang zu schaffen, als auch einen Überstrom-Schutz
zu schaffen.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind
eine Primärwicklung
und eine Lastwicklung des Transformators elektromagnetisch als auch
gegenständlich
voneinander lösbar.
Die Primärwicklung
ist in einem Hauptgehäuse
gemeinsam mit dem selbstschwingenden Oszillator angeordnet, während die Lastwicklung
in dem Schaltkreis des Gerätes
eingeschlossen ist. Das Gerät
ist mit dem Hauptgehäuse lösbar verbunden,
so daß die
Lastwicklung elektromagnetisch mit der Primärwicklung gekoppelt ist, wenn
das Gerät
an das Hauptgehäuse
angesetzt ist. Diese Anordnung ermöglicht eine kontaktfreie Spannungsübertragung
zu dem Gerät
ohne das Erfordernis von Kontaktanschlüssen und ist damit frei von sonst
auftretenden schlechten Kontakten zwischen den Anschlüssen, wodurch
die Zuverlässigkeit
der Spannungsversorgung des Gerätes
verbessert wird. Dies ist insbesondere vorteilhaft, wenn die Leistungsversorgung
verwendet wird als Leistungsadapter zum Laden des eine wiederaufladbare
oder Sekundärbatterie,
etwa einer Ni-Cd-Batterie, die ein häufiges Nachladen verlangt,
und in dem Gerät
angeordnet ist. Zu diesem Zweck weist der Lastkreis einen Ladekreis
auf, der die von der Lastwicklung erzeugte Wechselspannung gleichgerichtet,
um eine entsprechende Gleichspannung zu schaffen zum Laden der in
dem Gerät
vorgesehenen Sekundär-Batterie.
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Der
Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher insbesondere als
Wechselspannungs-Adapter zum Laden eines batterie-betriebenen Gerätes geeignet.
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Der
Spannungswandler nach der vorliegenden Erfindung kann weiter ein
variables Impedanz-Element aufweisen, das mit der in dem Gerät angeordneten
Lastwicklung verbunden ist zur Bewirkung einer gesteuerten Ladung
durch Änderung
der Impedanz. Es ist so möglich,
von Seiten des Gerätes her
den Ladezustand zu ändern,
etwa Schnelladung, Normalladung und Tröpfelladung.
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Die
vorliegende Erfindung ermöglicht
so eine Wahl des Ladebetriebs von Seiten des Gerätes her.
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und
der Beschreibung, in der vier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand
einer Zeichnung erläutert
werden. Dabei zeigt:
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1 ein Schaltbild einer Spannungsquelle nach
einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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2 eine schematische Darstellung
eines Verstärkers,
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3A den Wellenverlauf einer
Spannung, die über
einem Schalttransistor in dem Verstärker von 2 erzeugt wird, wenn dieser als Klasse-A-Verstärker betrieben
wird;
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3B eine Darstellung der
Wellenform, die die Spannung zeigt, die über dem Schalttransitor in dem
Verstärker
von 2 anliegt, wenn
dieser als Klasse-C-Verstärker
betrieben wird;
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4 ein Schaltbild einer Spannungsquelle nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der Erfindung;
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5 ein Schaltbild einer Spannungsquelle nach
einem dritten Ausführungsbeispiel
der Erfindung, und
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6 ein Schaltbild einer Spannungsquelle nach
einem vierten Ausführungsbeispiel
der Erfindung.
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1 zeigt die Spannungsversorgung
nach einem ersten Ausführungsbeispiel
der Erfindung. Die Spannungsversorgung weist eine Gleichspannungsquelle 10 auf,
die eine von einem (nicht gezeigten) Wechselspannungs/Gleichspannungs-Wandler
bekannter Ausbildung gleichgerichtete und geglättete Gleichspannung aus einer
verfügbaren
(ebenfalls nicht gezeigten) Netzspannung (50 Hz oder 60 Hz) erzeugt.
Mit der Gleichspannungsquelle 10 ist ein eigenschwingender
Oszillator 20 verbunden, der einen Hochfrequenz-Wandler 30 aufweist,
um die von der Gleichspannungsquelle 10 gelieferte Gleichspannung
in eine hochfrequente Wechselspannung zu wandeln. Die sich ergebende
hochfrequente Wechselspannung wird auf eine Last 40 aufgegeben,
um diese zu versorgen. Die Last 40 ist Bestandteil eines von
einer Gleichspannung betriebenen Geräts und weist eine wiederaufladbare
Batterie, etwa eine (nicht gezeigte) Ni-Cd-Batterie und eine (ebenfalls nicht
gezeigte) Ladeeinheit auf. Zu diesem Zweck weist die Last 40 einen
(nicht gezeigten) Gleichrichter auf, der eine Gleichspannung aus
der Hochfrequenz-Spannung erzeugt, die von dem selbstschwingenden
Oszillator 20 geliefert wird, um das Gerät und/oder
die Batterie-Ladeeinheit
zu betreiben. In diesem Sinne dient die Spannungsversorgung der vorliegenden
Erfindung als Wechselspannungs-Adapter für gleichspannungsbetriebene
Geräte
einschließlich
einer wiederaufladbaren Batterie.
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Der
selbstschwingende Oszillator 20 weist neben dem Transformator 30 mit
einer Primärwicklung 31,
einer Lastwicklung 32 und einer Rückführungswicklung 33 einen
Transistorverstärker 21,
der beispielsweise aus einem FET bestehen kann, einen Vorspannkreis 50,
der aus einem Widerstand 51 und einem Kondensator 52 besteht,
einen Vorspannungsstabilisierungs-Kreis 60 bestehend aus
einem Widerstand 61 und einer Diode 62 und einem
eine Resonanz induzierenden Kondensator 22, auf. Der selbstschwingende
Oszillator wird als Klasse-C-Verstärker betrieben. Zu diesem Zweck
ist der Transistorverstärker 21 derart
geschaltet, daß die
Gleichspannung von der Gleichspannungsquelle 10 über die
Primärwicklung 31 über den
Transistorverstärker 21 aufgebracht
wird und daß die
von dem Vorspannkreis 50 und dem Vorspannungsstabilisierungs-Kreis 60 erzeugte
Vorspannung auf einen Steueranschluß des Transistorverstärkers 21 aufgebracht
wird in überlagernder
Beziehung zu einem positiven Rückführungssignal,
das an der Rückführungswicklung des
Transformators 30 erzeugt wird und auf dem Steueranschluß anliegt.
Eine Resonanzfrequenz des selbstschwingenden Oszillators 30 wird
durch die Induktivität
der Primärwicklung 31,
der parasitären
Kapazität
des Transistorverstärkers 21,
der Wicklungskapazität
des Transformators 30 und die Kapazi tät des die Resonanz induzierenden
Kondensators 22 bestimmt. Obwohl der die Resonanz induzierende Kondensator 22 bei
diesem Ausführungsbeispiel über dem
Transistorverstärker 21 liegt,
kann er parallel zu der Primärwicklung 31 liegen.
Wenn der Transistorverstärker 21 derart
gewählt
ist, daß dessen
Kapazität
zur Einstellung einer gewünschten
Resonanzfrequenz ausreichend ist, kann auf den die Resonanz induzierende
Kondensator 22 verzichtet werden.
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Die
Lastwicklung 32 ist gemeinsam mit der Last 40 in
einem Gehäuse
eines Geräts
DV angeordnet, das lösbar
an ein Adaptergehäuse
A angesetzt ist, das die anderen Komponenten des selbstschwingenden
Oszillators 20, des Vorspannkreises 50 und des
die Vorspannung stabilisierenden Kreises 60 beinhaltet,
so daß bei
einer Anbringung des Gerätes
DV an das Adaptergehäuse
A die Lastwicklung 32 elektromagnetisch mit der Primärwicklung 31 zur
Erzeugung der Wechselspannung an der Lastwicklung 32 gekoppelt
ist, wobei die Wechselspannung sodann gleichgerichtet wird, um das
Gerät DV
zu betreiben und/oder die wiederaufladbare Batterie aufzuladen. Zu
diesem Zweck weist die Last 40 einen Gleichrichter und
einen Ladeschaltkreis auf, die in den Figuren nicht dargestellt
sind.
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Vor
einer Diskussion des Betriebs der Spannungsversorgung nach der Erfindung
wird der Schaltkreis nach 2 erläutert. Wenn
der Schaltkreis nach 2 in
Klasse-A-Betrieb
betrieben wird, ist es erforderlich, eine Vorspannung für einen
linearen Betrieb des Transistorverstärkers 21' zu bestimmen.
Bei einem solchen linearen Betrieb entsteht jedoch ein erheblicher
Spannungsverlust, durch den der Schaltkreis bei Verwendung als Spannungsversorgung
ineffektiv wird. Um dieses Problem zu vermeiden, wurde überlegt,
ein Rechteck-Signal an den Verstärker 21' bei einem ausreichenden
Verstärkungsfaktor
anzulegen, um einen Schaltbetrieb des Transistorverstärkers 21' zu bewirken.
Bei einem Schaltbetrieb kann der Spannungsverlust bei dem Umschalten
des Transistorverstärkers 21 reduziert werden,
ein Schaltkreis mit einem solchen Schaltbetrieb wurde häufig als
effektive Spannungsversorgung verwendet. Es bleibt jedoch bei diesem
Schaltkreis das Problem, daß bei
dem Umschalten des Transistorverstärkers 21' aufgrund der
parasitären Kapazität in dem
Hochfrequenz-Transformator 30' als auch in dem Transistorverstärker 21' fließen wird und
dass eine Schwingspannung von erheblicher Größe (einem Mehrfachen der Gleichspannungsversorgungsspannung
Ei) zum Zeitpunkt des Ausschaltens des Transistorverstärkers 21' auftritt. Dieser Spannungsverlust
durch Schwingstrom hat keine erhebliche Bedeutung bei einer Auslegung
des Schaltkreises für
eine große
Ausgangsleistung, sie wird jedoch kritisch, wenn der Schaltkreis
nur eine geringe Ausgangsleistung erzeugt, die weniger als einige
100 Milliwatt beträgt,
in diesem Fall ist der Leistungsverlust erheblich.
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Bei
einem Klasse-C-Betrieb durch eine geeignete Auswahl der Induktivität L der
Primärwicklung 31' einer entsprechenden
Kapazität
C, die parallel zu der Wicklung 31' liegt und aus der Kapazität des Transistorverstärkers 21' und der Wicklungskapazität des Transformators 30' besteht, zur
Bestimmung einer Resonanzfrequenz, die gleich einer Eingangsfrequenz
ist und auch betrieben wird zum Einschalten des Transistorverstärkers 21' für ein sehr begrenztes
Zeitintervall innerhalb einer Periode eines Resonanzzyklus, nimmt
die sich über
dem Transistorverstärker 21' ergebende Gleichspannung
etwa die Form einer Sinuswelle an, wie dies in 3B gezeigt ist, mit einem reduzierten
Spitzenwert, der nur etwa das Doppelte der Eingangs-Gleichspannung
Ei beträgt.
Bei einem solchen Klasse-C-Betrieb kann die entsprechende Kapazität C, die
parallel mit der Induktivität
L der Primärwicklung 31' liegt, geladen und
entladen werden aufgrund der Resonanz, wodurch eine erhebliche Minimierung
der Leistungsverluste bewirkt wird. D. h., der Transistorverstärker 21' kann ausgeschaltet
bleiben über
einen langen Zeitraum innerhalb einer Zyklusperiode der Resonanz und
kann eingeschaltet werden nur für
einen begrenzten kurzen Zeitraum, bei dem die Anschlußspannung
nahe null ist, wodurch eine fast 100 %ige Leistungseffizienz erreicht
wird.
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Zurück zu 1. Die Spannungsversorgung nach
der Erfindung ist ausgebildet zur Verwirklichung eines selbstschwingenden
Oszillators 20 mit einem einfachen Aufbau, in dem der selbstschwingende Oszillator 20 durch
ein Signal an der Rückführungswicklung 33 erregt
wird und ein Klasse-C-Betrieb erreicht wird durch den Vorspannungskreis 50,
der aus dem Widerstand 51 und dem Kondensator 52 besteht.
Nur durch die Zufügung
des Vorspannungsstabilisierungskreises 60 bestehend aus
dem Widerstand 61 und der Diode 62 kann der Klasse-C-Betrieb aufrechterhalten
werden mit einer optimalen Effizienz. Wenn der Schaltkreis betrieben
oder mit einer Wechsel-Netzspannung
verbunden wird, erzeugt die Gleichspannungsquelle 10 eine
Gleichspannung, die den Kondensator 52 über den Widerstand 51 auflädt. Während der
Kondensator 52 aufgeladen wird auf seine Anschlußspannung
bis auf einen Schwellenwert eines Steueranschlusses des Transistorverstärkers 21 wird
der Transistorverstärker 21 leitend
zur Bewirkung einer positiven Rückführung von
der Rückführungswicklung 33,
wodurch die selbsterregte Schwingung erzeugt wird. Wenn die Anschlußspannung
des Kondensators 52 (d. h. die Vorspannung des Transistor verstärkers 21)
auf den Schwellenwert fixiert wird, wird der Transistorverstärker 21 leitend für eine Hälfte einer
Resonanzzyklusperiode, was zu einer unerwünschten Erhöhung des Leistungsverlustes
führt.
Um dieses Problem zu vermeiden, ist der Spannungsstabilisierungskreis 60 derart
eingebracht, daß der
Kondensator 52 über
die Diode 62 und den Widerstand 61 entladen wird,
wenn die Anschlußspannung
des Transistorverstärkers 21 geringer
ist als die des Kondensators 52, um den Transistorverstärker 21 faßt leitend
zu machen. Die Anschlußspannung
(Vorspannung) des Kondensators 52 kann geringer sein als
die Schwellenspannung des Transistorverstärkers 21, wodurch
das Einschaltintervall des Transistorverstärkers 21 abgekürzt wird.
Bei einer Verkürzung
des Einschalt-Intervalls entlädt der Kondensator 52 einen
entsprechend geringeren Strom zur Erhöhung der Anschlußspannung des
Kondensators 52, wodurch eine negative Rückführung in
Richtung auf eine Stabilisierung der Vorspannung bewirkt wird. Durch
eine geeignete Wahl der Widerstände 51 und 61 kann
die Vorspannung einfach bestimmt werden auf einen gewünschten Wert,
so daß der
Transistorverstärker 21 nur
für ein begrenztes
kurzes Zeitintervall innerhalb eines Resonanzzyklus leitend gemacht
wird, während
der die Spannung über
dem Transistorverstärker 21 etwa gleich
null ist. Infolgedessen ist es möglich,
andauernd die selbsterregte Schwingung mit einer optimalen Effizienz
zu bewirken unabhängig
von möglichen Spannungsänderungen
in der Gleichspannungsquelle 10 oder der Netzspannung sowie Änderungen,
die sich aus Veränderungen
des Spaltes zwischen der Primärwicklung 31 und
der Lastwicklung 32 ergeben. Die Leistungsverluste werden
so auf ein Minimum beschränkt.
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Wie
sich aus dieser Erläuterung
ergibt, kann die Spannungsversorgung nach der vorliegenden Erfindung
eine Ausgangsspannung liefern, die gegenüber möglichen Änderungen in der Spannungsversorgung
oder in der Last unempfindlich ist, wobei sich diese Änderungen
insbesondere aufgrund einer Änderung
des Spaltes in der elektromagnetischen Kopplung zwischen der Primärwicklung 31 und
der Lastwicklung 32 ergeben. Die Verwendung als Wechselspannungs-Adapter
zum Betreiben und zum Aufladen eines Gerätes DV, der gegenständlich und elektromagnetisch
an ein Adaptergehäuse
AD (oder eine Ladeeinheit) angesetzt ist, der die Schaltkreiselemente,
die den selbstschwingenden Oszillator 20 beinhaltet, die
Last 40, die Lastwicklung 32 und einen Kern des
Transformators 30 jedoch nicht beinhaltet, ist damit sehr
effektiv. Das Gerät
DV beinhaltet also die Lastwicklung 32 und den Kern zusätzlich zu
der Last 40 und der zugehörigen Schaltung, so daß die Lastwicklung 32 elektromagnetisch
mit der Primärwicklung 31 gekoppelt
ist, wenn das Gerät
DV an das Adaptergehäuse
AD oder die Ladeeinheit angesetzt ist. Obwohl eine solche abtrennbare
Struktur zu einer Änderung
des Spaltabstandes zwischen der Primärwicklung 31 und der
Lastwicklung 32 aufgrund der wiederholten Verwendung des
Gerätes
DV führt,
wird durch den beschriebenen Schaltkreis eine Ladung bewirkt, die
unabhängig
von solchen Änderungen des
Spaltes ist und daher verwendet werden kann als zuverlässige Spannungsversorgung
zum Aufladen von Geräten,
etwa von Sendern einer Fernbedienung für Fernseher oder Videorecorder,
CD-Geräten, drahtlosen
Telefonen, Kassettenrecordern oder dgl. oder zu Schaffung einer
Hilfsversorgung zur Verwendung in einer umschaltbaren Spannungsversorgung.
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4 zeigt eine Spannungsversorgung nach
einem zweiten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, die mit dem nach dem ersten Ausführungsbeispiel
identisch ist, jedoch weiter einen Ausgangssteuer-Schaltkreis 70 zur Steuerung
der Vorspannung auf der Grundlage der der Last 40 zugeführten Ausgangsspannung
oder einem Ladestrom und weiter einen Ladesteuer-Schaltkreis 80 mit einem
variablen Impedanzelement, das parallel zu der Lastwicklung 32 liegt,
aufweist. Der Ausgangssteuer-Schaltkreis 70 liegt zwischen
dem Widerstand 51 und dem Kondensator 52, um einen
Stromfluß durch
die Kapazität 52 auf
der Grundlage der Steuersignale Va und Vb, die dem Ausgangssteuer-Schaltkreis 70 zugeführt werden,
zu ändern,
wodurch die Ladung des Kondensators 52 und damit die Einschaltzeit
des Transistorverstärkers 51 gesteuert wird.
Das Entladen des Kondensators 52 erfolgt auch bei diesem
Schaltkreis über
den Widerstand 61 und die Diode 62. Die Steuersignale
Va und Vb werden in Form von negativen Rückführungssignalen geschaffen,
die die Ausgangsspannung angeben, die an der Last 40 anliegen
bzw. den Ladeströmen
entsprechen, so daß eine
stabilisierte Ausgangsspannung an der Last 40 anliegt,
wodurch auch ein Überstromschutz
gegeben ist.
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Das
Impedanzelement des Ladesteuer-Schaltkreises 80 ist variabel,
die Impedanz kann gewählt
werden auf der Seite des Gerätes,
um den selbstschwingenden Oszillator 20 der Ladeeinheit AD
zu steuern. Wenn die Impedanz auf einen relativ hohen Wert gesetzt
wird, wird der selbstschwingende Oszillator 20 mit einer
normalen Schwingung betrieben. Wenn die Impedanz auf einen relativ
geringen Wert gesetzt wird, d. h. im wesentlichen kurzgeschlossen
ist, erregt die Rückführwicklung 33 nur
ein Rückführsignal
mit einem geringen Wert, wodurch die Schwingung des selbstschwingenden
Oszillators abbricht. Da der selbstschwingende Oszillator den Klasse-C-Verstärker aufweist
mit dem Transistorverstärker 21 und
der Vorspann-Kreis 50 die Vorspannung (also die Anschlußspannung
des Kondensators 52) dem Transistorverstärker 21 zuführt, die geringer ist
als die Schwellenspannung des Transistorverstärkers 21, wird die
Schwingung nicht wieder auftreten, nachdem sie einmal abgebrochen
ist, bis der Kondensator 52 über den Widerstand 51 aufgeladen
ist auf einen Wert, bei dem die Anschlußspannung die Schwellenwertspannung
erreicht. Durch eine Änderung
der Impedanz, die an der Lastwicklung 32 liegt, ist es
so möglich,
die Oszillationsperiode des selbstschwingenden Oszillators zu variieren
und damit die Ausgangsspanung oder aber den Laststrom, wodurch es
möglich
ist, die Ladung der wiederaufladbaren Batterie von innerhalb des
Gerätes
DV zu steuern.
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5 zeigt eine Spannungsversorgung nach
einem dritten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das im Aufbau und Betrieb übereinstimmt
mit dem ersten Ausführungsbeispiel
wobei jedoch eine zusätzliche
Primärwicklung 31A,
eine zusätzliche
Rückführwicklung 33A,
ein zusätzlicher Transistorverstärker 21A und
eine zusätzliche
Diode 62 zugeführt
wird, um einen selbstschwingenden Gegentakt-Oszillator 20A zu
bilden.
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6 zeigt eine Spannungsversorgung nach
einem vierten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung, das in Aufbau und Betrieb demjenigen
des ersten Ausführungsbeispiels
entspricht mit der Ausnahme, daß es
besonders ausgebildet ist zum Betrieb mit unterschiedlichen Netzspannungen, beispielsweise
100 oder 200 Volt. Zu diesem Zweck weist die Gleichspannungsquelle 10B Dioden 11B und 12B,
Kondensatoren 13B und 14B und einen Netzspannungs-Wahlschalter mit
Umschaltkontakten 16B auf. Die Spannungsversorgung ist
weiter ausgebildet zur Schaffung eines selbstschwingenden Oszillators 20B einer
Brückenkonfiguration,
die einen besonderen Satz bestehend aus einem Transistorverstärker 21B,
einer Rückführwicklung 33B,
Widerständen 51B und 61B,
einer Kapazität 52B und
einer Diode 62B derart, daß der Schaltkreis durch eine Netzspannung
einer höheren
Spannung, beispielsweise 200 Volt, betrieben wird, wenn der Spannungswahlschalter
betätigt
wird, so daß die
Umschaltkontakte 16B mit den entsprechenden Kontakten 17B in Verbindung
sind, und von der Netzspannung mit geringerer Spannungshöhe, beispielsweise
100 Volt betrieben wird, wenn der Netzspannungsschalter betrieben
wird, um die Umschaltkontakte 16B mit den entsprechenden
Kontakten 18B zu verbinden.
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Die
in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den
Ansprüchen
offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch
in beliebigen Kombinationen für
die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen
wesentlich sein.
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- 10
- Gleichspannungsquelle
- 10B
- Gleichspannungsquelle
- 11B
- Diode
- 12B
- Diode
- 13B
- Kondensator
- 14B
- Kondensator
- 20
- selbstschwingender
Oszillator
- 21
- Transistorverstärker
- 21A
- Transistorverstärker
- 22
- Resonanzinduzierender
Kondensator
- 30
- Hochfrequenz-Transformator
- 31
- Primärwicklung
- 31A
- Primärwicklung
- 32
- Lastwicklung
- 33
- Rückführungswicklung
- 33A
- Rückführungswicklung
- 40
- Last
- 50
- Vorspannschaltkreis
- 51
- Widerstand
- 51B
- Widerstand
- 52
- Kapazität
- 60
- Vorspannungs-Stabilisierungsschaltkreis
- 61
- Widerstand
- 61B
- Widerstand
- 62
- Diode
- 62A
- Diode
- 62B
- Diode
- 70
- Ausgangssteuerkreis
- 80
- Ladesteuerkreis