DK143579B - Spaendingsregulator med selvoscillerende skiftekredsloeb - Google Patents

Description

(19) DANMARK (tøt) . v^p.a/

§1 12, FREMLÆGGELSESSKRIFT (ii} 143579 B

DIREKTORATET FOR PATENT- OG VAREMÆRKEVÆSENET

(21) Ansøgning nr. 4071/68 (51) IntCI.3 β OS F 1/B6 (22) Indlevsringsdag 23· aug. 1968 (24) Løbedag 23· aug. 19 68 (41) Aim. tilgængelig 25· feb. 1 969 (44) Fremlagt 7· 6ep. 19δΐ (86) International ansøgning nr.

(86) International indleveringsdag (85) Videreførelsesdag ~ (62) Stamansøgning nr. “

(30) Prioritet 24. aug. 1967, 19747/67, IT

(71) Ansøger SOCIETA« ITALIANA TELECOMUNICAZIONI SIEMENS S.P.A., Milano, IT.

(72) Opfinder Manllo _Saba, IT.

(74) Fuldmægtig Patent agent firmaet Magnus Jensens Eftf.

(54) Spændingsregulator med selvos= cillerende skiftekredsløb.

Den foreliggende opfindelse angår en spændingsregulator, som nærmere angivet i kravets Indledning.

En sådan spændingsregulator anvendes eksempelvis til at regulere spændingsfaldet ved belastning af tørelementer eller akkumulatorer. Dette spændingsfald afhænger af belastningsstrømmen og ændres under brug. Sådanne ændringer er ofte uøn-, skede, og det er derfor nødvendigt at anvende spændingsregule-m rende systemer.

cn Et sådant system kan bestå af et elektronisk kredsløb, der ^ indsættes mellem spændingskilden og belastningen og frembrin- ^0 ger et spændingsfald., hvis størrelse varieres på en sådan r- måde, at spændingsfaldet over belastningen er konstant. En ^ væsentlig ulempe ved dette system er dets lave nyttevirkning, □ da der ved dannelse af det varierende spændingsfald mistes effekt svarende hertil.

143579 2

Et andet kendt system, der giver større virkningsgrad, er baseret på et skiftekredsløb, der intermitterende forbinder spændingskilden med belastningen, et kredsløb, der sammenligner udgangsspændingen med en referencespænding, og et styre-kredsløb, der aktiverer skiftekredsløbet i overensstemmelse med nævnte sammenligningsresultat.

Et særdeles velegnet skiftekredsløb til dette formål er en transistor, der skiftevis er ledende og blokeret.

Til styring af transistoren anvendes to forskellige meto der. Enten anvendes et separat aktiveringskredsløb, der drives af styrekredsløbet, eller den transistor, der indgår som omskiftende komponent, udgør samtidig den aktive komponent i et selvoscillerende skiftekredsløb.

Anvendelse af separat aktiveringskredsløb er kompliceret og dyr, og der kræves en styreeffekt, der er i det væsentlige uafhængig af belastningen. Dette medfører, at virkningsgraden ved ringe belastning er lille.

Anvendelsen af et selvoscillerende kredsløb er enkel , kompakt og styreeffekten tilnærmelsesvis proportional med belastningen. Virkningsgraden er således i det væsentlige konstant. Også et sådant kredsløb har dog visse ulemper.

En væsentlig ulempe er eksistensen af en nedre grænse for den spænding, der kan aftages fra regulatoren. Denne nedre grænse skyldes, at selv om det er let at kontrollere den tid, i hvilken transistoren er blokeret, kan den tid, i hvilken transistoren er ledende, ikke gøres mindre end en værdi, der afhænger af kredsløbsparametre og udgangsspændingen.

Formålet med den foreliggende opfindelse er at angive en spændingsregulator, hvor et større udgangsspændingsinterval kan opnås.

Dette opnås ifølge opfindelsen ved, at regulatoren er udformet, som nærmere anført i kravets kendetegnende del.

Opfindelsen skal i det følgende forklares nærmere i forbindelse med tegningen, hvor fig. 1 skematisk viser et strømskema for en regulator, der er kendt, fig. 2 grafiske afbildninger af spændingen på basis af den i fig. 1 viste transistor som funktion af tiden, henholdsvis i tomgang (a) og fuldt belastet, og fig. 3 skematisk et strømskema for en regulator ifølge opfindelsen.

3

14357S

Det i fig. 1 viste kendte selvoscillerende regulatorkredsløb omfatter en transistor T, der skiftevis føres til og fra afskåret tilstand. Til opnåelse af denne omskiftning er transistorens kollektor forbundet til primærviklingen på en transformator Tr, hvis sekundærvikling er indsat i serie med en kondensator C2 mellem transistorens emitter og basis. Transformatoren Tr virker samtidig som en reaktans,der akkumulerer energi, som overføres, medens transistoren er ledende til en udglatningskondensator gennem en diode D. Parallelt med udglatningskondensatoren er indsat et kredsløb Ar, der sammenligner regulatorens udgangsspænding Vu med en referencespænding. Kredsløbet Ar frembringer et af differencen mellem disse spændinger afhængigt signal, der forstærkes af en forstærker Sa og påtrykkes transistorens T basis gennem en spændingsdeler bestående af to modstande R2 og R^. Signalet bestemmer længden af den tid, i hvilken transistoren T er ledende, hvorved denne tid øges eller mindskes med udgangsspændingen Vu.

Skiftefrekvensen af hænger af størrelserne af kondensatoren Cj og modstandene R-j_ og R2 samt af den strøm, der flyder fra transistorens kollektor. Af fig. 2a, der svarer til ubelastet drift, fremgår, at basisspændingen for at gøre transistoren ledende, må overstige værdien VQ, medens det af fig. 2b, der svarer til fuld belastning , fremgår, at basisspændingen for at gøre transistoren ledende, må overstige værdien V-^, der er større end VQ. Da er større end VQ, er stigetiden ved fuld belastning større end i tomgang, hvorfor skiftefrekvensen reduceres.

Fig. 3 viser den modifikation ifølge opfindelsen, der gør det muligt at øge udgangsspændingens Vu variationsområde for en fast indgangsspænding Vi.

Ved den i fig. 3 viste regulator ifølge opfindelsen anvendes et skiftekredsløb bestående af to transistorer T-^ og T2 i Darlingtonkobling for at øge strømforstærkningen. Transformatorens Tr primærvikling er forbundet til de to transistorers kollektor, medens sekundærviklingen er delt i to, af hvilke den ene S·^ i forbindelse med et kredsløb bestående af en modstand R^, en diode D^ og en kondensator C2 påtrykker basis på 4 143579 transistoren T2 den for opretholdelse af den periodiske omskiftning nødvendige impuls. Den anden del S2 af sekundærviklingen frembringer over en kondensator og en diode D2 på samme transistors T2 basis den spænding, der modvirker ledningsevnen på en sådan måde, at strømfaldet ved kollek-toreme foregribes.

Dioden D-^ tillader, medens transistoren T-^ er blokeret, overførsel af den af transformatoren Tr akkumulerede energi til en kondensator C^, fra hvilken udgangsspændingen Vu aftages.

Den resterende del af det viste kredsløb omfattende transistorer og samt en zenerdiode Z udgør et fejldetek-terende og forstærkende kredsløb samt en kortslutningssikring. Transistoren sammenligner udgangsspændingen Vu, der tilføres transistorens basis over en spændingsdeler bestående af modstande R^ og R10 samt et potentiometer P2 med en referencespænding, der frembringes af zenerdioden Z og tilføres transistorens emitter over en modstand R^. Transistorens T^ kollektor, der over en modstand R2 er forbundet til transistorens T2 basis, der yderligere er forbundet til dioden D2 gennem en modstand R-^, afgiver regulatorens styrespænding. Udgangsspændingen bestemmes ved hjælp af potentiometeret P2·

Den strømbegrænsende kortslutningssikring består af transistoren T^ i parallel med zenerdioden Z. Transistorens T^ basis er forbundet gennem en modstand Rg til et potentiometer P-^, der er koblet i parallel med en modstand Rg. Transistoren bliver ledende, når belastningsstrømmen, der passerer modstanden Rg og potentiometeret P^, overskrider en ved hjælp af potentiometeret forudvalgt værdi. Herved kortsluttes zenerdioden Z, og udgangsspændingen Vu falder til nul.

En modstand Ry mellem regulatorens ind- og udgangsterminaler har til opgave ved tilslutning af regulatoren at tillade en så stor strøm, at regulatorkredsløbet aktiveres, selv om skiftetransistoren er i afskåret tilstand.

En modstand R^ mellem transistorens T1 basis og emitter begrænser basisstrømmen.

5 143579

Den ovennævnte regulator kan med en indgangsspænding på mellem 40 og 70 volt som minimal udgangs spænding afgive 12 volt. Ved hidtil kendte regulatorer er den mindst opnåelige udgangsspænding for en sådan indgangsspænding 24 volt. Det er således ved kredsløbet ifølge opfindelsen muligt at udstrække reguleringsområdet væsentligt.