EP0692757A2 - Schaltungsanordnung zum Liefern von Speisespannungen - Google Patents

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EP0692757A2
EP0692757A2 EP95201759A EP95201759A EP0692757A2 EP 0692757 A2 EP0692757 A2 EP 0692757A2 EP 95201759 A EP95201759 A EP 95201759A EP 95201759 A EP95201759 A EP 95201759A EP 0692757 A2 EP0692757 A2 EP 0692757A2
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EP
European Patent Office
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control
supply voltage
setpoint
control stage
value
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EP95201759A
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EP0692757B1 (de
EP0692757A3 (de
Inventor
Friedhelm c/o Philips Heinke
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Corporate Intellectual Property GmbH
Philips Patentverwaltung GmbH
Koninklijke Philips Electronics NV
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Publication of EP0692757A3 publication Critical patent/EP0692757A3/de
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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
    • G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
    • G05F1/10—Regulating voltage or current
    • G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
    • G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
    • G05F1/577—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices for plural loads

Definitions

  • the invention relates to a circuit arrangement for supplying at least two interdependent supply voltages from a supply voltage.
  • Such mutually dependent supply voltages can preferably be provided in a clocked power supply with a plurality of output voltages, which are generated simultaneously with a converter.
  • the scope of the invention also extends to any other type of power supply in which a plurality of mutually dependent supply voltages, for example a plurality of supply voltages with a predetermined ratio of the open circuit voltages, such as on a plurality of secondary windings of a transformer, are generated from a common supply voltage.
  • one of the supply voltages can be regulated as a function of the load connected to it in such a way that the energy supply from the supply voltage is influenced as a function of the load.
  • the further, dependent supply voltages will change accordingly when the first-mentioned supply voltage is loaded. Such an influence is undesirable.
  • control range of the individual readjustment of the individual supply voltage is narrowed by the interdependence of the supply voltages.
  • the mutual influence of the individual supply voltages as well as one's own load dependency must be compensated for by the readjustment. This undesirably limits the accuracy and control range of such regulations.
  • the overall efficiency of a power supply constructed in this way deteriorates.
  • the invention has for its object to provide a circuit arrangement of the type mentioned at the beginning, with which at least two interdependent supply voltages can be generated, which, even under different loads, require little circuitry and have low losses within specified tolerance limit values can be kept.
  • the first of the supply voltages is thus regulated in a manner known per se, ie the actual value of the first supply voltage is tracked to the associated first setpoint value by the associated first control stage.
  • this first setpoint value can be set within a predetermined range between the first lower tolerance limit value and the first upper tolerance limit value.
  • the first setpoint is set by one or more control signals which are supplied by the further control stages, each of which is assigned to one of the further supply voltages.
  • Each of the other control levels regulates the actual value of the associated additional supply voltage to the further setpoint assigned to this supply voltage.
  • this regulation is not effected by directly influencing the associated further supply voltage, but by influencing the first setpoint of the first supply voltage, whereupon the first control stage tracks the actual value of the first supply voltage to this changed first setpoint and thus also the actual value of the via the dependency of the supply voltages to be regulated further supply voltage changed in the desired sense.
  • the control processes described are limited by the tolerance limit values for the individual setpoints such that the actual values of all supply voltages are ultimately adjusted within the predetermined ranges between the associated upper and lower tolerance limit values. This regulates all supply voltages, not just the first one, with the required accuracy.
  • the invention In addition to a better accuracy of the dependent supply voltages, the invention also achieves a substantial reduction in circuit complexity. In particular, only one power component is required to influence the energy flow of the first supply voltage, since the associated control stages do not intervene directly in the energy flow for all further supply voltages. Overall, very low losses and thus a very high overall efficiency can be achieved.
  • the regulation according to the invention can also be used universally, since only arrangements are added to the regulation of the first control voltage which influence the first setpoint of this first supply voltage, but not internal processes of this regulation.
  • the circuit arrangement according to the invention can preferably be used together with clocked power supplies, but in a simple manner also with power supplies of other types to use.
  • At least some of the further control stages are each individually coupled to the first control stage for changing the first setpoint.
  • a weighted combination of the control signals of these further control stages can preferably be evaluated in order to change the first setpoint.
  • the further control stages mentioned - at least part of the total number of further control stages - each influence the setting of the first setpoint independently of the other further control stages.
  • the control according to the invention can thus react directly to changes in the individual supply voltages, for example by changes in the loads connected to these supply voltages.
  • a weighted link for example a linear combination, can preferably be formed from the control signals from the individual control stages and used as the resultant control signal which determines the first setpoint.
  • control stages are arranged in a derailleur circuit in such a way that the actuating signal from each of the further control stages arranged in the derailleur circuit is fed to a subsequent control stage in the derailleur circuit for changing the setpoint of this subsequent control stage, the control stage being on A fixed setpoint is supplied at the beginning of the derailleur.
  • This chain connection or cascading of the control stages integrated therein represents another advantageous possibility for obtaining a resultant control signal.
  • This chain connection can also include all or only a part of the further control stages.
  • the control stage at the beginning of the derailleur controls the actual value of the control voltage assigned to it to a fixed setpoint;
  • the control signal it emits influences in the manner described the setpoint of the subsequent control stage in the derailleur circuit, which compares this adjustable setpoint with the actual value of the supply voltage assigned to it and derives an actuation signal from it, which a third control stage in the derailleur for setting the setpoint of this third control circuit assigned supply voltage is supplied, etc.
  • a resulting control signal is generated.
  • the first control stage for regulating the actual value of the first supply voltage can advantageously be arranged at the end of the derailleur circuit.
  • the derailleur then acts directly on the first setpoint.
  • a (weighted) link can also be arranged at the beginning of a further derailleur circuit, at the end of which the first control stage is arranged.
  • FIG. 1 shows the basic circuit diagram of an exemplary embodiment of the invention, in which the power supply is formed by a DC / DC converter 1 of a design known per se, for example by a switching power supply.
  • a supply voltage Uv is fed to the DC-DC converter 1 at input connections 2, 3.
  • the DC voltage converter 1 On the output side, the DC voltage converter 1 has supply voltage connections 4, 5 and 6, at which supply voltages Ua1, Ua2, etc., which are dependent on one another and a ground connection 7 of the DC voltage converter 1, are output to Uan will.
  • the number of these supply voltage connections 4 to 6 can be selected as desired. For simplicity, only three supply voltage connections are shown in FIG. 1.
  • the DC-DC converter 1 can be designed, for example, as a switched-mode power supply which has a transformer with a plurality of secondary windings corresponding to the number of supply voltage connections 4 to 6 or the mutually dependent supply voltages Ua1 to Uan. Each of the secondary windings is then preferably followed by a rectifier arrangement which emits the associated supply voltage. All supply voltages are interdependent via the transformer.
  • first control stage 8 to which the first supply voltage Ua1 is supplied from the first supply voltage connection 4 of the DC / DC converter 1 via an actual value input 11.
  • first control stage 8 the actual value of the first supply voltage Ua1 is compared with a first target value and a first control signal is output on this control signal line 14 from this comparison.
  • the control signal line 14 is connected to a pulse width modulator 17.
  • the first control signal from the first control stage 8 adjusts the actual value of the first supply voltage Ua1 by modulating the switching pulses for the DC-DC converter 1.
  • the actual value of the first supply voltage Ua1 can thus be constantly controlled independently of the load connected to the supply voltage connection 4.
  • the actual value of the first supply voltage Ua1 is kept very precisely independent of the load at a predetermined target value, but that the actual values of the further, dependent supply voltages Ua2 to Uan, however, depending on the load on the first supply voltage Ua1 and on the respective considered supply voltage Ua2 to Uan deviates more or less from a predetermined setpoint for this additional supply voltage. If this deviation exceeds a predetermined tolerance range required for the purpose of the circuit arrangement, the functionality is no longer guaranteed.
  • the circuit arrangement of the exemplary embodiment of the invention according to FIG. 1 comprises a further control stage for each additional dependent supply voltage Ua2 to Uan generated by the DC-DC converter, ie a second control stage 9 and in the example according to FIG. 1 one nth control stage 10.
  • Each of these control stages 9, 10 has an actual value input 12 or 13 for supplying the actual value of the associated supply voltage Ua2 or Uan.
  • each of the other control stages ie the second control stage 9 and the nth control stage 10, as in the first control stage 8, a comparison between the actual value supplied and one of the respective control stages 9 and 10 provides a further setpoint for the corresponding one further supply voltage Ua2 or Uan a further control signal is formed and each on an associated one Control signal line 15 or 16 output.
  • the actuating signals on the actuating signal lines 15, 16 are not used for the immediate readjustment of the associated supply voltages Ua2, Uan independently of the first supply voltage Ua1, but rather they change the first setpoint for the first control stage 8 in such a way that the readjustment of the actual value of the first supply voltage Ua1 according to this changed, first setpoint also a change of the dependent supply voltages Ua2, Uan in the desired manner and direction.
  • the first and second control stages 8, 9 in the example according to FIG. 1 (as well as further control stages, not shown, for further, not shown, dependent supply voltages between Ua2 and Uan) each have a control input 18, 19 via which that of the associated one Control stage 8 or 9 available setpoint is changeable.
  • the connections between the control signal line 16 of the nth control stage 10 and the control inputs 18 and 19 of the first and second control stages 8 and 9 are shown in dashed lines, since there are several possibilities for this in accordance with the invention.
  • control input 19 is connected to the control signal line 16, but a connection between the control signal line 16 and the control input 18 is not implemented.
  • the three (and possibly other, not shown) control stages 8, 9, 10 form a cascade or chain connection.
  • the nth control stage 10 which always receives a fixed setpoint for the nth supply voltage Uan, supplies an actuating signal on the actuating signal line 16 according to the detected deviation between the actual value of this supply voltage Uan and its setpoint second control stage 9 setpoint to be provided for the second supply voltage Ua2 can be set within predetermined tolerance limit values.
  • This change in the setpoint for the second supply voltage Ua2 is carried out in such a way that a deviation is produced between this setpoint and the detected actual value of the second supply voltage Ua2 in such a way that the control signal formed on the control signal line 15 influences the first supply voltage Ua1, which, in addition to a desired tracking of the second supply voltage Ua2, also adjusts the nth supply voltage Uan in the desired manner.
  • the control of the first supply voltage Ua1 by the control signal from the second control stage 9 does not take place directly, but rather via the control input 18 of the first control stage 8 by likewise changing the setpoint, specifically the first setpoint for the first supply voltage Ua1.
  • control signal line 16 of the nth control stage 10 is not connected to the control input 19, but to the control input 18 of the first control stage 8, to which the control signal line 15 of the second control stage 9 is also connected.
  • the common connection of the control signal lines 15, 16 to the control input 18 can be achieved by an additive superimposition of the control signals, but also by a weighted link, for example a linear combination.
  • the weighting allows, for example, dependencies of different strengths of the individual supply voltages Ua2 and Uan on the first supply voltage Ua1 to be taken into account.
  • each control signal acts or each further control stage 9 or 10 each for the first control stage 8 or the first setpoint value of the first supply voltage Ua1 provided for it.
  • Fig. 2 shows a detailed embodiment shown for a cascade connection of two control stages, i.e. again the simplest case for the sake of clarity.
  • Each of the two control stages 8, 9 comprises an operational amplifier 20 and 21, the outputs 22 and 23 of which are connected to the associated inverting input 24 and 25 via a feedback network 26 and 27, respectively.
  • Each of the feedback networks 26, 27 contains a parallel connection of a first capacitance 28 or 29 with the series connection of a second capacitance 30 or 31 and an ohmic resistor 32 or 33.
  • For a change in the control characteristics of the control stages 8, 9 can also be different trained feedback networks 26, 27 are implemented.
  • the inverting input 25 of the operational amplifier 21 in the second control stage 9 is also connected to ground 35 via an input resistor 34.
  • a non-inverting input 36 of the operational amplifier 21 in the second control stage 9 is connected to a center tap of a resistance voltage divider consisting of two resistors 37, 38.
  • the first resistor 37 of this resistor voltage divider is on the other hand with the actual value input 12 of the second control stage 9 and the second resistor 38 with a reference voltage input 39 connected.
  • the resistors 37, 38 and the DC voltage supplied to the reference voltage input 39 are dimensioned such that they supply the second (setpoint) of the supply voltage Ua2 for the second controller 9, which as the actual value is the actual value input 12 at the end of the resistance voltage divider 37, 38 opposite the reference voltage input 39 is fed. From the comparison of the actual value and the target value, the second control stage 9 generates a (second) control signal at the output 23 of the operational amplifier 21 and outputs this via a low-pass element comprising a series resistor 40 and a transverse capacitor 41 connected to ground 35 to a base connection of a pnp transistor 42.
  • the emitter connection of this pnp transistor 42 is connected to ground 35, its collector connection to a connection of a resistor 43, which on the other hand is connected to the control signal line 15 of the second control stage 9.
  • the actuating signal line 15 is connected to the control input 18 of the first control stage 8 and is led there to the inverting input 24 of the operational amplifier 20 and to a center tap of a further resistance voltage divider comprising two resistors 44, 45.
  • the first resistor 44 of this further resistor voltage divider is connected to the actual value input 11 of the first control stage 8, the second resistor 45, on the other hand, is connected to ground 35.
  • a non-inverting input 46 of the operational amplifier 20 is connected to a further reference voltage input 48 via a further input resistor 47.
  • the output 22 of the operational amplifier 20 is connected to the control signal line 14 of the first control stage 8 via a further series resistor 49.
  • the signal obtained from the comparison between the actual value of the second supply voltage Ua2 at the actual value input 12 with the fixed target value for this supply voltage at the output 23 of the operational amplifier 21 (after smoothing or low-pass filtering) the pnp transistor 42 is driven in such a way that the resistor 43 is effective in series with the volume resistance of the pnp transistor 42 in parallel with the second resistor 45 of the further resistance voltage divider in the first control stage 8 becomes.
  • the input voltage at the inverting input 24 of the operational amplifier 20 is changed in accordance with the control signal on the control signal line 15.
  • control input 18 could also be connected to the non-inverting input 46, the further input resistor 47 and the further reference voltage input 48 in such a way that, for example, the influence of the reference voltage on the further via a voltage divider instead of the further input resistor 47 Reference voltage input 48 is changed by connecting the resistor 43.
  • control 2 can be expanded in such a way that, for example, between the control input 18 and the control signal line 15 another control stage is inserted, which essentially corresponds in its structure to the first control stage 8, but has on the output side a resistor which can be connected via a transistor, corresponding to the pnp transistor 42 and the resistor 43. This resistor would then be connected in parallel with the second resistor 45 in the first control stage 8, whereas the control signal line 15 would be connected to a control input designed in accordance with the control input 18. In this way, a cascading of three control levels would be achieved, which can be expanded accordingly.
  • FIG. 3 and 4 show, using an example with two control stages, preferably according to FIG. 2, a comparison between an exclusive control of the first supply voltage with a dependent, uncontrolled tracked second supply voltage (FIG. 3) with the case according to the invention of a cascaded control Fig. 2 (shown in the diagram of Fig. 4).
  • the voltage U is plotted on the vertical axis and the current I on in the supply voltage connections (for example 4 and 5) on the horizontal axis.
  • the solid line a in Fig. 3 shows the first supply voltage Ua1 at constant load current, plotted against it, plotted against the current in the associated supply voltage connection.
  • curve a in FIG. 3 forms a horizontal line.
  • the dashed lines b and c show the first upper (b) and the first lower (c) tolerance limit for the actual value of the first supply voltage. It can be seen that the first supply voltage Ua1 (curve a) does not exploit the range between the tolerance limit values b and c in any way.
  • the second supply voltage Ua2 is varied in accordance with its dependence on the first supply voltage Ua1 in accordance with the load on the first supply voltage Ua1 and in accordance with the load on the second supply voltage Ua2 itself.
  • the second supply voltage Ua2 is plotted in FIG. 3 over the load current supplied by it for three different values of the load current supplied by the first supply voltage Ua1.
  • the dashed curve d shows the course of the second supply voltage Ua2 at a small value for the load current supplied by the first supply voltage Ua1, the dash-dotted curve e the same for an average value of the load current of the first supply voltage Ua1 and the dash-dot-dot line f finally the same for a high value of the load current from the first supply voltage Ua1.
  • the second upper tolerance limit value g and the second lower tolerance limit value h are also plotted. It can be seen that, in particular in the case of medium and large loads on the first supply voltage, the idle value of the second supply voltage is raised such that the upper second tolerance limit value g is exceeded.
  • curves b to h in FIG. 4 correspond in their meaning to the corresponding curves b to h according to FIG. 3.
  • curves ak, am and ag show the course of the first supply voltage as a function of the load current supplied by the second supply voltage, for a small (curve ak), a medium (curve am) and a large (curve ag) value of the load current supplied by the first supply voltage. While the actual value of the first supply voltage (curve a) is independent of the current supplied by the second supply voltage in FIG.

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Abstract

Beschrieben wird eine Schaltungsanordnung zum Liefern wenigstens zweier voneinander abhängiger Speisespannungen (Ua1, Ua2, ..., Uan) aus einer Versorgungsspannung (Uv), mit einer ersten Regelstufe (8) zum Regeln des Istwertes einer ersten (Ua1) der Speisespannungen auf einen zwischen einem ersten oberen und einem ersten unteren Toleranzgrenzwert einstellbaren ersten Sollwert sowie, wenigstens einer weiteren Regelstufe (9, 10) zum Regeln des Istwertes je einer weiteren der Speisespannungen (Ua2, ..., Uan) auf je einen vorzugsweise innerhalb eines Bereiches zwischen je einem weiteren oberen und einem weiteren unteren Toleranzgrenzwert einstellbaren weiteren Sollwert durch Verändern des ersten Sollwertes im Bereich zwischen dem ersten oberen und dem ersten unteren Toleranzgrenzwert nach Maßgabe von aus Vergleichen zwischen den Istwerten der weiteren Speisespannungen (Ua2, ..., Uan) und den zugehörigen weiteren Sollwerten in den zugeordneten Regelstufen (9, 10) gewonnenen Stellsignalen (auf 15, 16). Dadurch wird bei vereinfachtem Schaltungsaufbau eine bessere Genauigkeit der Speisespannungen auch unter Last erhalten. <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Liefern wenigstens zweier voneinander abhängiger Speisespannungen aus einer Versorgungsspannung. Vorzugsweise können derartige, voneinander abhängige Speisespannungen in einer getakteten Stromversorgung mit mehreren Ausgangsspannungen bereitgestellt werden, die gleichzeitig mit einem Wandler erzeugt werden. Der Anwendungsbereich der Erfindung erstreckt sich aber auch auf jede andere Bauart von Stromversorgungen, in denen mehrere voneinander abhängige Speisespannungen, beispielsweise mehrere Speisespannungen mit vorgegebenem Verhältnis der Leerlaufspannungen wie etwa an mehreren Sekundärwicklungen eines Transformators, aus einer gemeinsamen Versorgungsspannung erzeugt werden.
  • Bei derartigen Schaltungsanordnungen kann eine der Speisespannungen in Abhängigkeit von der an sie angeschlossenen Last derart geregelt werden, daß lastabhängig die Energiezufuhr aus der Versorgungsspannung beeinflußt wird. Dadurch werden sich die weiteren, abhängigen Speisespannungen bei Belastung der erstgenannten Speisespannung entsprechend verändern. Eine derartige Beeinflussung ist jedoch unerwünscht.
  • Zum Unterdrücken des Einflusses der lastabhängigen Nachregelung der ersten Speisespannung auf die weiteren, davon abhängigen Speisespannungen ist es möglich, für jede der weiteren, abhängigen Speisespannungen eine gesonderte Nachregelung vorzusehen, die zum einen die Schwankungen durch die Belastung der ersten Speisespannung und ggf. auch der übrigen abhängigen Speisespannungen und zum anderen auch die durch die eigene Last auftretenden Schwankungen der abhängigen Speisespannung ausgleichen muß. Eine derartige, für jede der Speisespannungen gesondert auszuführende Regelung ist jedoch allein schon deshalb sehr aufwendig, da für jede Speisespannung eine gesonderte Regelschleife und eine Beeinflussung des Leistungsflusses in dem von dieser Speisespannung gespeisten Kreis durch entsprechende Leistungsbauteile erfolgen muß. Allein schon diese Leistungsbauteile stellen einen beträchtlichen Geräteaufwand dar. Darüber hinaus wird der Regelbereich der einzelnen Nachregelung der einzelnen Speisespannung schon durch die gegenseitige Abhängigkeit der Speisespannungen eingeengt. Die gegenseitige Beeinflussung der einzelnen Speisespannungen sowie die eigene Lastabhängigkeit müssen durch die Nachregelung ausgeglichen werden. Dies begrenzt die Genauigkeit und den Regelbereich derartiger Regelungen in unerwünschter Weise. Außerdem verschlechtert sich der Gesamtwirkungsgrad einer derartig aufgebauten Stromversorgung.
  • Eine andere Möglichkeit könnte darin gesehen werden, daß einzelne der voneinander abhängigen Speisespannungen mit bestimmten Vorlasten beaufschlagt werden, durch die die abhängigen Speisespannungen je nach Belastungsfall der geregelten Speisespannung nachgesteuert werden können. Abgesehen von dem auch hierfür beträchtlichen Schaltungsaufwand entstehen dabei insbesondere in bestimmten Arbeitspunkten ebenfalls sehr hohe Verluste, die den Gesamtwirkungsgrad der Stromversorgung drastisch erniedrigen.
  • Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der wenigstens zwei voneinander abhängige Speisespannungen erzeugbar sind, die auch bei unterschiedlichen Belastungen mit geringem Schaltungsaufwand und verlustarm innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzwerte gehalten werden können.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Schaltungsanordnung zum Liefern wenigstens zweier voneinander abhängiger Speisespannungen aus einer Versor gungsspannung versehen ist mit
    • einer ersten Regelstufe zum Regeln des Istwertes einer ersten der Speisespannungen auf einen zwischen einem ersten oberen und einem ersten unteren Toleranzgrenzwert einstellbaren ersten Sollwert sowie
    • wenigstens einer weiteren Regelstufe zum Regeln des Istwertes je einer weiteren der Speisespannungen auf je einen vorzugsweise innerhalb eines Bereiches zwischen je einem weiteren oberen und einem weiteren unteren Toleranzgrenzwert einstellbaren weiteren Sollwert durch Verändern des ersten Sollwertes im Bereich zwischen dem ersten oberen und dem ersten unteren Toleranzgrenzwert nach Maßgabe von aus Vergleichen zwischen den Istwerten der weiteren Speisespannungen und den zugehörigen weiteren Sollwerten in den zugeordneten Regelstufen gewonnenen Stellsignalen.
  • Gemäß der Erfindung wird somit die erste der Speisespannungen in einer an sich bekannten Weise geregelt, d.h. durch die zugehörige erste Regelstufe wird der Istwert der ersten Speisespannung dem zugehörigen ersten Sollwert nachgeführt. Dieser erste Sollwert ist jedoch gemäß der Erfindung innerhalb eines vorgegebenen Bereiches zwischen dem ersten unteren Tolerenzgrenzwert und dem ersten oberen Toleranzgrenzwert einstellbar. Die Einstellung des ersten Sollwertes erfolgt durch ein oder mehrere Stellsignale, die von den weiteren Regelstufen geliefert werden, von denen jede einer der weiteren Speisespannungen zugeordnet ist. Jede der weiteren Regelstufen regelt den Istwert der zugehörigen weiteren Speisespannung auf den dieser Speisespannung zugeordneten weiteren Sollwert. Diese Regelung erfolgt jedoch nicht durch eine unmittelbare Beeinflussung der zugehörigen weiteren Speisespannung, sondern durch eine Beeinflussung des ersten Sollwertes der ersten Speisespannung, worauf die erste Regelstufe den Istwert der ersten Speisespannung diesem veränderten ersten Sollwert nachführt und damit über die Abhängigkeit der Speisespannungen auch den Istwert der zu regelnden weiteren Speisespannung im gewünschten Sinne verändert. Die beschriebenen Regelvorgänge sind dabei durch die Toleranzgrenzwerte für die einzelnen Sollwerte so eingegrenzt, daß letztlich die Istwerte aller Speisespannungen innerhalb der vorgegebenen Bereiche zwischen den zugehörigen oberen und unteren Toleranzgrenzwert eingeregelt werden. Dadurch werden alle Speisespannungen, nicht nur die erste, mit der erforderlichen Genauigkeit geregelt.
  • Außer einer besseren Genauigkeit der abhängigen Speisespannungen wird durch die Erfindung auch eine wesentliche Reduzierung des Schaltungsaufwandes erreicht. Insbesondere ist nur noch ein Leistungsbauteil zur Beeinflussung des Energieflusses der ersten Speisespannung erforderlich, da bei allen weiteren Speisespannungen durch die zugehörigen Regelstufen nicht unmittelbar in den Energiefluß eingegriffen wird. Damit lassen sich insgesamt sehr geringe Verluste und somit ein sehr hoher Gesamtwirkungsgrad erzielen. Die erfindungsgemäße Regelung ist außerdem universell einsetzbar, da zu der Regelung der ersten Steuerspannung nur Anordnungen hinzugefügt werden, die den ersten Sollwert dieser ersten Speisespannung, nicht jedoch interne Vorgänge dieser Regelung beeinflussen. Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zusammen mit getakteten Stromversorgungen einsetzbar, jedoch in einfacher Weise auch mit Stromversorgungen anderer Bauarten zu verwenden.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung sind wenigstens einige der weiteren Regelstufen je für sich mit der ersten Regelstufe zum Verändern des ersten Sollwertes gekoppelt. Dabei ist bevorzugt eine gewichtete Verknüpfung der Stellsignale dieser weiteren Regelstufen zum Verändern des ersten Sollwertes auswertbar.
  • Bei dieser Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung nehmen die genannten weiteren Regelstufen - wenigstens ein Teil der gesamten Anzahl der weiteren Regelstufen - jede für sich unbeeinflußt durch die übrigen weiteren Regelstufen Einfluß auf die Einstellung des ersten Sollwertes. Damit kann die erfindungsgemäße Regelung unmittelbar auf Veränderungen der einzelnen Speisespannungen, beispielsweise durch Änderungen der an diese Speisespannungen angeschlossenen Lasten, reagieren. Entsprechend der gegenseitigen Beeinflussung der Speisespannungen und der anzuschließenden Lasten kann dabei bevorzugt aus den Stellsignalen von den einzelnen Regelstufen eine gewichtete Verknüpfung, beispielsweise eine Linearkombination, gebildet und als resultierendes, den ersten Sollwert bestimmendes Stellsignal eingesetzt werden.
  • In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung sind wenigstens einige der Regelstufen in einer Kettenschaltung angeordnet der Art, daß das Stellsignal von jeder der in der Kettenschaltung angeordneten weiteren Regelstufen einer in der Kettenschaltung nachfolgenden Regelstufe zugeführt wird zum Verändern des Sollwertes dieser nachfolgenden Regelstufe, wobei der Regelstufe am Anfang der Kettenschaltung ein fester Sollwert zugeführt wird.
  • Diese Kettenschaltung oder Kaskadierung der darin eingebundenen Regelstufen stellt eine andere vorteilhafte Möglichkeit zur Gewinnung eines resultierenden Stellsignals dar. Dabei kann auch diese Kettenschaltung alle oder nur einen Teil der weiteren Regelstufen umfassen. Die Regelstufe am Anfang der Kettenschaltung regelt den Istwert der ihr zugeordneten Steuerspannung auf einen festen Sollwert; das von ihr abgegebene Stellsignal beeinflußt dabei in beschriebener Weise den Sollwert der in der Kettenschaltung nachfolgenden Regelstufe, die diesen einstellbaren Sollwert mit dem Istwert der ihr zugeordneten Speisespannung vergleicht und daraus ein Stellsignal ableitet, welches einer dritten Regelstufe in der Kettenschaltung zum Einstellen des Sollwertes der dieser dritten Regelschaltung zugeordneten Speisespannung zugeführt wird, usw.. Auf diese Weise wird wie bei der gewichteten Verknüpfung der Stellsignale von Regelstufen, die je für sich auf die erste Regelstufe wirken, ein resultierendes Stellsignal erzeugt.
  • Vorteilhaft kann am Ende der Kettenschaltung die erste Regelstufe zum Regeln des Istwertes der ersten Speisespannung angeordnet sei. Die Kettenschaltung wirkt dann unmittelbar auf den ersten Sollwert. Es können jedoch auch eine oder mehrere Kettenschaltungen und einzeln je für sich auf den ersten Sollwert einwirkende Regelstufen in der Weise kombiniert werden, daß eine beispielsweise gewichtete Verknüpfung der resultierenden Stellsignale der Kettenschaltungen mit den Stellsignalen der einzeln angeordneten Regelstufen zur Einstellung des ersten Sollwertes herangezogen wird. Außerdem kann eine derartige (gewichtete) Verknüpfung auch am Anfang einer weiteren Kettenschaltung angeordnet sein, an deren Ende die erste Regelstufe angeordnet ist. Durch die unterschiedlichen Kombinationsmöglichkeiten aus Kettenschaltung bzw. Kaskadierung einerseits und der (gewichteten) Verknüpfung der Stellsignale einzelner Regelstufen bzw. resultierender Stellsignale einzelner Kettenschaltungen oder einer Kombination davon, die auch als Parallelschaltung der Regelstufen benannt werden kann, ergibt sich eine große Variationsmöglichkeit der Regeleigenschaften und der Gewichtung der Einflüsse der einzelnen Regler auf den erten Regler und damit den Istwert der ersten Speisespannung.
  • Die Zeichnung, in der übereinstimmende Elemente mit denselben Bezugszeichen versehen sind, stellt Ausführungsbeispiele der Erfindung dar. Insbesondere zeigen
    • Fig. 1 das Blockschaltbild eines ersten Ausführungsbeispiels,
    • Fig. 2 ein detailliertes Schaltbild eines zweiten Ausführungsbeispiels,
    • Fig. 3 ein Strom-Spannungs-Diagramm einer Stromversorgung mit zwei voneinander abhängigen Speisespannungen, von denen nur eine auf einen lastunabhängigen Wert geregelt wird,
    • Fig. 4 ein Strom-Spannungs-Diagramm einer erfindungsgemäß geregelten Stromversorgung mit zwei voneinander abhängigen Speisespannungen.
  • Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, in dem die Stromversorgung durch einen Gleichspannungswandler 1 einer an sich bekannten Bauform, z.B. durch ein Schaltnetzteil, gebildet wird. Dem Gleichspannungswandler 1 wird an Eingangsanschlüssen 2, 3 eine Versorgungsspannung Uv zugeführt. Ausgangsseitig weist der Gleichspannungswandler 1 Speisespannungsanschlüsse 4, 5 bzw. 6 auf, an denen gegenüber einem Masseanschluß 7 des Gleichspannungswandlers 1 voneinander abhängige Speisespannungen Ua1, Ua2, usw., bis Uan abgegeben werden. Die Anzahl dieser Speisespannungsanschlüsse 4 bis 6 ist beliebig wählbar. Zur Vereinfachung sind in Fig. 1 nur drei Speisespannungsanschlüsse dargestellt.
  • Der Gleichspannungswandler 1 kann, wie bereits ausgeführt, beispielsweise als Schaltnetzteil ausgebildet sein, welches einen Transformator mit mehreren Sekundärwicklungen entsprechend der Anzahl der Speisespannungsanschlüsse 4 bis 6 bzw. der voneinander abhängigen Speisespannungen Ua1 bis Uan aufweist. Jeder der Sekundärwicklungen ist dann bevorzugt eine Gleichrichteranordnung nachgeschaltet, die die zugehörige Speisespannung abgibt. Über den Transformator sind alle Speisespannungen voneinander abhängig.
  • Die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 umfaßt weiterhin eine erste Regelstufe 8, der über einen Istwerteingang 11 die erste Speisespannung Ua1 vom ersten Speisespannungsanschluß 4 des Gleichspannungswandlers 1 zugeführt wird. In der ersten Regelstufe 8 wird der Istwert der ersten Speisespannung Ua1 mit einem ersten Sollwert verglichen und aus diesem Vergleich ein erstes Stellsignal auf einer Stellsignalleitung 14 abgegeben. Die Stellsignalleitung 14 ist mit einem Pulsweitenmodulator 17 verbunden. Auf diese Weise steuert das erste Stellsignal von der ersten Regelstufe 8 über eine Modulation der Schaltimpulse für den Gleichspannungswandler 1 den Istwert der ersten Speisespannung Ua1 nach. Der Istwert der ersten Speisespannung Ua1 kann somit unabhängig von der mit dem Speisespannungsanschluß 4 verbundenen Last konstant geregelt werden.
  • Da die weiteren Speisespannungen Ua2 und Uan (und ggf. weitere, nicht dargestellte Speisespannungen) von der ersten Speisespannung Ua1 abhängig sind, werden deren Istwerte durch die Regelung des Istwertes der ersten Speisespannung Ua1 ebenfalls beeinflußt. Diese Beeinflussung ist jedoch nur abhängig von der mit dem ersten Speisespannungsanschluß 4 verbundenen Last, jedoch nicht von den tatsächliche Erfordernissen für eine Nachregelung der Istwerte der Speisespannungen Ua2 bis Uan bestimmt. Ohne zusätzliche Maßnahmen könnte es somit passieren, daß zwar der Istwert der ersten Speisespannung Ua1 sehr exakt lastunabhängig auf einem vorgegebenen Sollwert gehalten wird, daß die Istwerte der weiteren, abhängigen Speisespannungen Ua2 bis Uan jedoch je nach Belastung der ersten Speisespannung Ua1 und der an der jeweils betrachteten Speisespannung Ua2 bis Uan angeschlossenen Belastung mehr oder weniger stark von einem vorgegebenen Sollwert für diese weitere Speisespannung abweicht. Überschreitet diese Abweichung einen vorgegebenen, für den Zweck der Schaltungsanordnung erforderlichen Toleranzbereich, ist die Funktionstüchtigkeit nicht mehr gewährleistet.
  • Um diesem Mangel mit einfachen Mitteln abzuhelfen, umfaßt die Schaltungsanordnung des Ausführungsbeispiels der Erfindung gemäß Fig. 1 zu jeder von dem Gleichspannungswandler erzeugten, weiteren, abhängigen Speisespannung Ua2 bis Uan eine weitere Regelstufe, d.h. eine zweite Regelstufe 9 und im Beispiel nach Fig. 1 eine n-te Regelstufe 10. Jede dieser Regelstufen 9, 10 weist einen Istwerteingang 12 bzw. 13 zum Zuführen des Istwertes der zugehörigen Speisespannung Ua2 bzw. Uan auf. In jeder der weiteren Regelstufen, d.h. der zweiten Regelstufe 9 und der n-ten Regelstufe 10 wird wie in der ersten Regelstufe 8 aus einem Vergleich zwischen dem zugeführten Istwert und einem der jeweiligen Regelstufe 9 bzw. 10 zur Verfügung stehenden, weiteren Sollwert für die entsprechende weitere Speisespannung Ua2 bzw. Uan ein weiteres Stellsignal gebildet und an je einer zugehörigen Stellsignalleitung 15 bzw. 16 ausgegeben.
  • Gemäß der Erfindung werden nun die Stellsignale auf den Stellsignalleitungen 15, 16 nicht zur unmittelbaren Nachstellung der zugehörigen Speisespannungen Ua2, Uan unabhängig von der ersten Speisespannung Ua1 herangezogen, sondern durch sie wird der erste Sollwert für die erste Regelstufe 8 in der Weise verändert, daß durch die Nachregelung des Istwertes der ersten Speisespannung Ua1 nach diesem veränderten, ersten Sollwert auch eine Veränderung der abhängigen Speisespannungen Ua2, Uan in gewünschter Weise und Richtung erfolgt. Dazu weisen die erste und die zweite Regelstufe 8, 9 im Beispiel nach Fig. 1 (sowie weitere, nicht dargestellte Regelstufen für weitere, nicht dargestellte, abhängige Speisespannungen zwischen Ua2 und Uan) je einen Steuereingang 18, 19 auf, über den der der zugehörigen Regelstufe 8 bzw. 9 zur Verfügung stehende Sollwert veränderbar ist. Die Verbindungen zwischen der Stellsignalleitung 16 der n-ten Regelstufe 10 und den Steuereingängen 18 bzw. 19 der ersten und der zweiten Regelstufe 8 bzw. 9 sind gestrichelt dargestellt, da hierfür gemäß der Erfindung mehrere Möglichkeiten bestehen.
  • In einer ersten Variation ist der Steuereingang 19 mit der Stellsignalleitung 16 verbunden, eine Verbindung zwischen der Stellsignalleitung 16 und dem Steuereingang 18 jedoch nicht ausgeführt. In diesem Fall bilden die drei (und ggf. weitere, nicht dargestellte) Regelstufen 8, 9, 10 eine Kaskaden- bzw. Kettenschaltung. Die n-te Regelstufe 10, die stets einen festen Sollwert für die n-te Speisespannung Uan erhält, liefert gemäß der detektierten Abweichung zwischen dem Istwert dieser Speisespannung Uan und ihrem Sollwert ein Stellsignal auf der Stellsignalleitung 16. Durch dieses Stellsignal kann der für die zweite Regelstufe 9 bereitzustellende Sollwert für die zweite Speisespannung Ua2 innerhalb vorgegebener Toleranzgrenzwerte eingestellt werden. Diese Veränderung des Sollwertes für die zweite Speisespannung Ua2 wird derart vorgenommen, daß zwischen diesem Sollwert und dem detektierten Istwert der zweiten Speisespannung Ua2 eine Abweichung in der Art hervorgerufen wird, daß das daraus gebildete Stellsignal auf der Stellsignalleitung 15 eine Beeinflussung der ersten Speisespannung Ua1 bewirkt, die außer einer erwünschten Nachführung der zweiten Speisespannung Ua2 auch die n-te Speisespannung Uan in gewünschter Weise nachstellt. Dabei erfolgt die Beeinflussung der ersten Speisespannung Ua1 durch das Stellsignal von der zweiten Regelstufe 9 nicht unmittelbar, sondern über den Steuereingang 18 der ersten Regelstufe 8 durch ebenfalls eine Veränderung des Sollwertes, und zwar hier des ersten Sollwertes für die erste Speisespannung Ua1.
  • In einer anderen Variationsmöglichkeit der Fig. 1 ist die Stellsignalleitung 16 der n-ten Regelstufe 10 nicht mit dem Steuereingang 19, sondern mit dem Steuereingang 18 der ersten Regelstufe 8 verbunden, mit dem auch die Stellsignalleitung 15 von der zweiten Regelstufe 9 verbunden ist. Die gemeinsame Verbindung der Stellsignalleitungen 15, 16 mit dem Steuereingang 18 kann durch eine additive Überlagerung der Stellsignale, jedoch auch durch eine gewichtete Verknüpfung, beispielsweise eine Linearkombination, erfolgen. Durch die Gewichtung können beispielsweise unterschiedlich starke Abhängigkeiten der einzelnen Speisespannungen Ua2 bzw. Uan von der ersten Speisespannung Ua1 berücksichtigt werden. Bei dieser Ausgestaltung der Fig. 1, die auch als Parallelschaltung der weiteren Regelstufen 9, 10 (bzw. ihrer Stellsignalleitungen 15, 16) bezeichnet wird, wirkt jedes Stellsignal bzw. jede weitere Regelstufe 9 bzw. 10 je für sich auf die erste Regelstufe 8 bzw. den für sie bereitgestellten ersten Sollwert der ersten Speisespannung Ua1.
  • In einer Abwandlung des Beispiels nach Fig. 1 mit einer vergrößerten Anzahl von Speisespannungsanschlüssen bzw. Regelstufen sind auch außer Erweiterungen der beschriebenen Kaskaden- bzw. Parallelschaltungen Kombinationen beider Zusammenschaltungsarten der Regelstufen möglich.
  • Fig. 2 zeigt ein detallierter dargestelltes Ausführungsbeispiel für eine Kaskadenschaltung zweier Regelstufen, d.h. wiederum der Übersichtlichkeit halber den einfachsten Fall. Jede der beiden Regelstufen 8, 9 umfaßt einen Operationsverstärker 20 bzw. 21, deren Ausgänge 22 bzw. 23 mit dem zugehörigen, invertierenden Eingang 24 bzw. 25 über je ein Rückkopplungsnetzwerk 26 bzw. 27 verbunden ist. Jedes der Rückkopplungsnetzwerke 26, 27 enthält eine Parallelschaltung aus einer ersten Kapazität 28 bzw. 29 mit der Reihenschaltung aus einer zweiten Kapazität 30 bzw. 31 und einem ohmschen Widerstand 32 bzw. 33. Für eine Abänderung der Regelcharakteristik der Regelstufen 8, 9 können auch anders ausgebildete Rückkopplungsnetzwerke 26, 27 zur Ausführung gelangen.
  • Der invertierende Eingang 25 des Operationsverstärkers 21 in der zweiten Regelstufe 9 ist darüber hinaus über einen Eingangswiderstand 34 mit Masse 35 verbunden. Ein nicht invertierender Eingang 36 des Operationsverstärkers 21 in der zweiten Regelstufe 9 ist mit einer Mittelanzapfung eines aus zwei Widerständen 37, 38 bestehenden Widerstandsspannungsteilers verbunden. Dabei ist der erste Widerstand 37 dieses Widerstandsspannungsteilers andererseits mit dem Istwerteingang 12 der zweiten Regelstufe 9 und der zweite Widerstand 38 mit einem Referenzspannungseingang 39 verbunden. Die Widerstände 37, 38 und die dem Referenzspannungseingang 39 zugeführte Gleichspannung sind derart dimensioniert, daß sie für den zweiten Regler 9 den zweiten (Sollwert) der Speisespannung Ua2 liefern, die als Istwert dem Istwerteingang 12 am dem Referenzspannungseingang 39 gegenüberliegenden Ende des Widerstandsspannungsteilers 37, 38 zugeführt wird. Aus dem Vergleich von Istwert und Sollwert erzeugt die zweite Regelstufe 9 am Ausgang 23 des Operationsverstärkers 21 ein (zweites) Stellsignal und gibt dieses über ein Tiefpaßglied aus einem Längswiderstand 40 und einem gegen Masse 35 geschalteten Querkondensator 41 an einen Basisanschluß eines pnp-Transistors 42. Der Emitteranschluß dieses pnp-Transistors 42 ist mit Masse 35, sein Kollektoranschluß mit einem Anschluß eines Widerstands 43 verbunden, der andererseits mit der Stellsignalleitung 15 der zweiten Regelstufe 9 verbunden ist. Die Stellsignalleitung 15 ist mit dem Steuereingang 18 der ersten Regelstufe 8 verbunden und dort an den invertierenden Eingang 24 des Operationsverstärkers 20 und an eine Mittelanzapfung eines weiteren Widerstandsspannungsteilers aus zwei Widerständen 44, 45 geführt. Der erste Widerstand 44 dieses weiteren Widerstandsspannungsteilers ist andererseits mit dem Istwerteingang 11 der ersten Regelstufe 8, der zweite Widerstand 45 dagegen andererseits mit Masse 35 verbunden. Ein nicht invertierender Eingang 46 des Operationsverstärkers 20 ist über einen weiteren Eingangswiderstand 47 an einen weiteren Referenzspannungseingang 48 angeschlossen. Der Ausgang 22 des Operationsverstärkers 20 ist über einen weiteren Längswiderstand 49 mit der Stellsignalleitung 14 der ersten Regelstufe 8 verbunden.
  • Durch das aus dem Vergleich zwischen dem Istwert der zweiten Speisespannung Ua2 am Istwerteingang 12 mit dem festen Sollwert für diese Speisespannung gewonnene Signal am Ausgang 23 des Operationsverstärkers 21 wird (nach Glättung bzw. Tiefpaßfilterung) der pnp-Transistor 42 derart ausgesteuert, daß der Widersand 43 in Reihe mit dem Durchgangswiderstand des pnp-Transistors 42 parallel zum zweiten Widerstand 45 des weiteren Widerstandsspannungsteilers in der ersten Regelstufe 8 wirksam wird. Dadurch wird die Eingangsspannung am invertierenden Eingang 24 des Operationsverstärkers 20 entsprechend dem Stellsignal auf der Stellsignalleitung 15 verändert. Dies beeinflußt den Vergleich zwischen dem Istwert der ersten Speisespannung Ua1 am Istwerteingang 11 mit dem ersten Sollwert, der außer durch den weiteren Widerstandsspannungsteiler 44, 45 und den auf ihn wirkenden Widerstand 43 auch durch den weiteren Eingangswiderstand 47 und die weitere Referenzspannung am weiteren Referenzspannungseingang 48 bestimmt wird. In einer Abwandlung der Fig. 2 könnte der Steuereingang 18 auch mit dem nicht invertierenden Eingang 46, dem weiteren Eingangswiderstand 47 und dem weiteren Referenzspannungseingang 48 in der Weise verbunden sein, daß beispielsweise über einen Spannungsteiler anstelle des weiteren Eingangswiderstands 47 der Einfluß der Referenzspannung am weiteren Referenzspannungseingang 48 durch Zuschalten des Widerstands 43 verändert wird. Je nach Stellsignal von der zweiten Regelstufe 9 wird dann ein unterschiedlich großer Anteil der Referenzspannung am weiteren Referenzspannungseingang 48 auf den nicht invertierenden Eingang 46 des Operationsverstärkers 20 der ersten Regelstufe 8 geleitet. Die Wirkung ist jedoch in beiden beschriebenen Fällen so, daß durch die zweite Regelstufe 9 eine Veränderung des (ersten) Sollwertes der ersten Regelstufe 8 vorgenommen wird.
  • Die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 kann in der Weise erweitert werden, daß beispielsweise zwischen den Steuereingang 18 und die Stellsignalleitung 15 eine weitere Regelstufe eingefügt wird, die in ihrem Aufbau im wesentlichen der ersten Regelstufe 8 entspricht, jedoch ausgangsseitig einen über einen Transistor zuschaltbaren Widerstand entsprechend dem pnp-Transistor 42 und dem Widerstand 43 aufweist. Dieser Widerstand würde dann dem zweiten Widerstand 45 in der ersten Regelstufe 8 parallelgeschaltet werden, wohingegen die Stellsignalleitung 15 an einen entsprechend dem Steuereingang 18 ausgebildeten Steuereingang angeschlossen würde. Auf diese Weise wäre eine Kaskadierung von drei Regelstufen erreicht, die entsprechend erweitert werden kann.
  • Die Fig. 2 kann auch in der Weise ergänzt werden, daß eine weitere Regelstufe entsprechend der zweiten Regelstufe 9 mit ihrer Stellsignalleitung ebenfalls an den Steuereingang 18 angeschlossen wird. Diese zusätzliche Regelstufe ist dann parallel zur zweiten Regelstufe 9 geschaltet. Über die Dimensionierung des Widerstands 43 in der zweiten Regelstufe 9 und eines entsprechenden Widerstands in der zusätzlichen Regelstufe kann eine Gewichtung des Einflusses dieser Regelstufen und damit der zugehörigen Speisespannungen auf den ersten Sollwert in der ersten Regelstufe 8 vorgenommen werden.
  • Die Fig. 3 und 4 zeigen anhand eines Beispiels mit zwei Regelstufen, vorzugsweise gemäß Fig. 2, einen Vergleich zwischen einer ausschließlichen Regelung der ersten Speisespannung mit davon abhängiger, ungeregelt nachgeführter zweiter Speisespannung (Fig. 3) mit dem erfindungsgemäßen Fall einer kaskadierten Regelung nach Fig. 2 (dargestellt im Diagramm nach Fig. 4). In den Fig. 3 und 4 ist abei auf der senkrechten Achse die Spannung U und auf der waagerechten Achse der Strom I an in den Speisespannungsanschlüssen (z.B. 4 und 5) aufgetragen. Die durchgezogene Linie a in Fig. 3 zeigt die erste Speisespannung Ua1 bei konstantem, durch sie geleifertem Laststrom, aufgetragen über dem Strom im zugehörigen Speisespannungsanschluß. Durch die Regelung dieser ersten Speisespannung auf einen konstanten, belastungsunabhängigen Wert bildet die Kurve a in Fig. 3 eine waagerechte Linie. Zum Vergleich sind mit den gestrichelten Linien b und c der erste obere (b) und der erste untere (c) Toleranzgrenzwert für den Istwert der ersten Speisespannung aufgetragen. Es ist erkennbar, daß die erste Speisespannung Ua1 (Kurve a) den Bereich zwischen den Toleranzgrenzwerten b und c in keiner Weise ausnutzt.
  • Bei der Fig. 3 zugrundeliegenden Art der Regelung wird die zweite Speisespannung Ua2 gemäß ihrer Abhängigkeit von der ersten Speisespannung Ua1 nach Maßgabe der Belastung der ersten Speisespannung Ua1 und nach Maßgabe der Belastung der zweiten Speisespannung Ua2 selbst variiert. Dazu ist in Fig. 3 die zweite Speisespannung Ua2 über dem durch sie gelieferten Laststrom für drei verschiedene Werte des von der ersten Speisespannung Ua1 gelieferten Laststromes aufgetragen. Die gestrichelte Kurve d zeigt den Verlauf der zweiten Speisespannung Ua2 bei einem kleinen Wert für den von der ersten Speisespannung Ua1 gelieferten Laststrom, die strichpunktierte Kurve e dasselbe für einen mittleren Wert des Laststroms der ersten Speisespannung Ua1 und die Strich-Punkt-Punkt-Linie f dasselbe schließlich für einen hohen Wert des Laststromes von der ersten Speisespannung Ua1. Zum Vergleich sind ferner der zweite obere Toleranzgrenzwert g und der zweite untere Toleranzgrenzwert h aufgetragen. Es ist erkennbar, daß insbesondere bei mittlerer und großer Belastung der ersten Speisespannung der Leerlaufwert der zweiten Speisespannung derart angehoben wird, daß der obere zweite Toleranzgrenzwert g überschritten wird.
  • Fig. 4 zeigt die entsprechenden Spannungs-Strom-Kurven für den Fall einer erfindungsgemäßen, kaskadierten Regelung. Dabei entsprechen die Kurven b bis h in Fig. 4 in ihrer Bedeutung den entsprechenden Kurven b bis h gemäß Fig. 3. Wie die Kurve a in Fig. 3 zeigen auch die Kurven ak, am und ag den Verlauf der ersten Speisespannung in Abhängigkeit von dem Laststrom, der von der zweiten Speisespannung geliefert wird, und zwar für einen kleinen (Kurve ak), einen mittleren (Kurve am) sowie einen großen (Kurve ag) Wert des von der ersten Speisespannung gelieferten Laststromes. Während bei Fig. 3 der Istwert der ersten Speisespannung (Kurve a) durch die Regelung von dem Strom, der durch die zweite Speisespannung geliefert wird, unabhängig ist, wird er bei der kaskadierten Regelung nach der Erfindung wie in Fig. 4 ersichtlich abhängig vom Laststrom für die zweite Speisespannung Ua2 nachgeführt. Diese Nachführung ist für unterschiedliche Belastungen der ersten Speisespannung unterschiedlich, wie an den Kurven ak, am und ag zu ersehen ist. Der Istwert für die erste Speisespannung bleibt jedoch für alle Belastungsfälle sowohl der ersten Speisespannung Ua1 als auch der zweiten Speisespannung Ua2 innerhalb der vorgegebenen Toleranzgrenzwerte gemäß den Kurven b und c. Bei der erfindungsgemäßen Regelung bleiben aber auch die Istwerte für die zweite Speisespannung Ua2 gemäß den Kurven d, e und f innerhalb der durch die Kurven g und h dargestellten Toleranzgrenzwerte. Damit ist auf Kosten einer zulässigen Variation des Istwertes der ersten Speisespannung eine Begrenzung der Schwankungen der zweiten Speisespannung auf Werte innerhalb eines zulässigen Bereiches erreicht worden.

Claims (5)

  1. Schaltungsanordnung zum Liefern wenigstens zweier voneinander abhängiger Speisespannungen (Ua1, Ua2, ..., Uan) aus einer Versorgungsspannung (Uv), mit
    - einer ersten Regelstufe (8) zum Regeln des Istwertes einer ersten (Ua1) der Speisespannungen auf einen zwischen einem ersten oberen und einem ersten unteren Toleranzgrenzwert einstellbaren ersten Sollwert sowie
    - wenigstens einer weiteren Regelstufe (9, 10) zum Regeln des Istwertes je einer weiteren der Speisespannungen (Ua2, ..., Uan) auf je einen vorzugsweise innerhalb eines Bereiches zwischen je einem weiteren oberen und einem weiteren unteren Toleranzgrenzwert einstellbaren weiteren Sollwert durch Verändern des ersten Sollwertes im Bereich zwischen dem ersten oberen und dem ersten unteren Toleranzgrenzwert nach Maßgabe von aus Vergleichen zwischen den Istwerten der weiteren Speisespannungen (Ua2, ..., Uan) und den zugehörigen weiteren Sollwerten in den zugeordneten Regelstufen (9, 10) gewonnenen Stellsignalen (auf 15, 16).
  2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der weiteren Regelstufen (9, 10) je für sich mit der ersten Regelstufe (8) zum Verändern des ersten Sollwertes gekoppelt sind.
  3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß zum Verändern des ersten Sollwertes eine gewichtete Verknüpfung der Stellsignale (auf 15, 16) wenigstens einiger der weiteren Regelstufen (9, 10) auswertbar ist.
  4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einige der Regelstufen (8, 9, 10) in einer Kettenschaltung angeordnet sind der Art, daß das Stellsignal (auf 15, 16) von jeder der in der Kettenschaltung angeordneten weiteren Regelstufen (9, 10) einer in der Kettenschaltung nachfolgenden Regelstufe (8, 9) zugeführt wird zum Verändern des Sollwertes dieser nachfolgenden Regelstufe (8, 9) innerhalb eines Bereiches zwischen den diesem Sollwert zugeordneten Toleranzgrenzwerten, wobei der Regelstufe (10) am Anfang der Kettenschaltung ein fester Sollwert zugeführt wird.
  5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß am Ende der Kettenschaltung die erste Regelstufe (8) zum Regeln des Istwertes der ersten Speisespannung (Ua1) angeordnet ist.
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