FI87410C - Spaerrtransformator-kopplingsnaetdel - Google Patents

Description

1 87410

Estomuuntajakytkentäverkko-osa

Esillä olevan keksinnön kohteena on estomuuntajakytkentäverkko-osa sähkölaitteen jakelua varten, jossa transformaattorin pri-määrikäämi on asetettu sarjaan elektronisen kytkimen virtaa-johtavan välin kanssa kahden jakeluliitännän kautta syötetyn verkkovaihtojännitteen tasasuuntauksella saatuun tasajännitteeseen ja transformaattorin sekundäärikäämi on järjestetty sähkölaitteen virranjakelua varten, jossa tämän lisäksi kol-minapaisen elektronisen kytkimen ohjauselektrodi on ohjattu säätökytkennän ulostulon kautta, joka puolestaan on kuormitettu tasasuunnatulla verkkovaihtojännitteellä virta-jännite-muuntajan kautta oloarvona ja pitoarvonanturilla, jossa on järjestetty edelleen käynnistyskytkentä elektronisen kytkimen ohjauselektrodin ohjaamiseksi edelleen, ja jossa lopuksi sää-tökytkentä on muodostettu niin, että sen virranjakelu muodostuu transformaattorin sekundäärikäämin avulla, joka toisaalta sisältää säätöjännitteen tuottamiseksi toimivan kytkentäosan, jonka jälkeen on kytketty säätövahvistin, ja toisaalta pulssin valmistamiseksi toimivan kytkentäosan, jolloin sekä säätö-vahvistimen ulostulo että puls-sinvalmistuslaitteen ulostulo on kytketty kulloinkin elektronisen kytkimen ohjauselektrodin kuormittavaan ja säätökytkennän ulostulon muodostavaan pulssinkestomodulaattorin yhteen sisäänmenoon, kun taas pulssin-kestonmodulaattorin kolmas sisäänmeno on kuormitettu virta-jännitemuuntajalla.

Tällainen estomuuntajakytkentäverkko-osa on esitetty esim. DE-hakemusjulkaisussa 30 32 034 (VPA 80 P 1135). Edelleen tekniikan tasona voidaan mainita "Funkschau (1975), H. 5, s.

40-43", tai Wiistehuben et ai. kirja otsikolla "Schaltnetzteile" (ilmestynyt 1979, expert-Verlag- VDE-Verlag (vrt. etenkin s. 87 ff) tai Siemensin julkaisu "Schaltnetzteile mit der IS ΊΌΛ 4600", s. 7 ff.

2 87410

Tunnetusti tällaisen kytkentäosan tehtävänä on varustaa elektroninen laite, esim. väritelevisiovastaanotin stabiloiduilla ja säädetyillä käyttöjännitteillä. Tällaisen kytkentäverkko-osan ydin on tästä syystä muodostettu säätökytkennällä, jonka asetuselin on muodostettu alussa mainitulla ja etenkin bipolaarisella tehotransistorilla toteutetulla kolminapaisella elektronisella kytkimellä. Edelleen on järjestetty korkea työtaa-juus ja korkeaan käyttötaajuuteen varustettu transformaattori, koska yleensä toivotaan huollettavan sähkölaitteen pitkällistä erottamista jakeluverkosta. Tällaiset kytkentäverkko-osat voidaan suunnitella joko synkronoidun toiminnan tai itsevärähte-levän toiminnan mukaisesti. Viimeksi mainittu koskee kytkentäverkko-osaa, joka on esitetty DE-hakemusjulkaisussa 30 32 034 ja jota myös keksintö koskee.

Tällaiseen kytkentäverkko-osaan kuuluva periaatekytkentäkuva on esitetty kuviossa 1, jota selitetään seuraavassa.

npn-tehotransistori toimii esitetyssä tapauksessa asetuseli-menä T säätökytkentää RS varten ja se on kytketty emitteri-kollektorivälistään sarjaan transformaattorin Tr primäärikää-min kanssa. Toisaalta asetuselimenä T voisi olla myös joku muu kolminapainen kytkentäelementti, esim. tyristori tai teho-MOS-kenttävaikutustransistori. Viitaten kuvioon 1 DE-hakemus julkaisussa 30 32 034 voidaan tällöin todeta, että tätä sarjakytkentää käyttävä tasajännite saadaan tasasuuntaamalla vaihtovirtaverkosta tuotettu vaihtojännite tasasuuntauskyt-kennällä, esim. "Grätz"-kytkennällä. Käytettäessä npn-transis-toria kytkimenä T on tällöin tämän transistorin emitteri verta ilupotentiaalissa , kollektori tranformaattorin Tr primääri-käämissä Wp ja tämän primäärikäämin toinen pää mainitusta (mutta piirustuksessa ei esitetyssä) tasasuuntauskytkennästä tuotetussa jakelupotentiaalissa +Up· Transistorin T emitteri-kollektoriväli on ohitettu kondensaattorilla, kun taas pri- määrikäämissä VJ oleva kapasitanssi C on loisluonteinen. p L w

Tehotransistori T on kannastaan ohjattu alussa mainitun säätö-kytkennän ulostulo-osalla, so. tähän järjestetyllä pulssin- 3 87410 kestomodulaattorilla PDM. Käytettäessä jotain muuta kolmina-paista elektronista kytkintä kytkimenä T sen ahjauselektrodi kytketään kuviossa 1 esitetyn npn-transistorin T kantaelektrodin mukaisesti, sen virransisäänmenoelektrodi emitteriliitännän mukaisesti ja sen virranulostuloelektrodi kollektorin mukaisesti.

Transformaattorin Tr apukäämi toimii säätökytkennän sensorina ja se on tästä syystä toisesta päästään mainitussa ver-tailupotentiaalissa ja toisesta päästään säätökytkennän RS sisäänmenossa. Toinen sekundäärikäämi Wg muodostaa estomuunta-jan transformaattorin Tr varsinaisen sekundääripuolen, joka on järjestetty tasasuuntauslaitteen GL kuormittamiseksi ja viimeksi mainittu sähkölaitteen R^ kuormittamiseksi. Tasasuun-tauslaitteella GL toimitettua tasajännitettä merkitään seuraa-vassa merkillä U .

Kuten alussa jo esitettiin, muodostuu säätökytkentä RS trans-formaattoria T ohjaavasta ja pulssinkestonmodulaattoriksi muodostetusta ulostulokytkentäosasta PDM ja kahdesta apukäämillä ohjatusta sisäänmeno-osasta, jolloin toinen sisäänmeno-osa RSE toimii säätöjännitteen tuottamiseksi ja luovuttaa säätö-vahvistimen RV kautta ohjaussignaalin ulostulo-osaa PDM varten. Toinen sisäänmeno-osa ΙΔΒ toimii pulssin valmistamiseksi ja se tuottaa signaalin säätökytkennän RS ulostulo-osaan PDM. Lopuksi on järjestetty vielä virtajännitemuuntaja SSV/, joka muodostaa säätökytkennän RS oi oarvonohjauksen ja luovuttaa primäärivirran I suhteen verrannollisen jännitteen UT pulssin- hr x p kestomodulaattoriin PDM. Viimeksi mainitut säätökytkennän RS osat on esitetty samoin DE-hakemusjulkaisussa 30 32 034. Ne kuuluvat siinä kuviossa 3 esitettyyn säätökytkentään. Säätö-jännitteen tuottaminen on muodostettu siinä kuvioissa 1 ja 2 nähtävillä vastuksilla R5 ja R4. Pulssinvalmistus IAB muodostuu DE-hakemusjulkaisun kuviosta 3 nähtävästä nollasiirtymän-tunnistuksesta ja sillä kuormitetusta loogisesta ohjauksesta.

Pulssinkostomodulanttori PDM on muodostettu lopuksi DE-hake-musjulkuisussa 30 32 034 esitetyllä 1iLpuisukytkennällä loogisen ohjauksen sillä kuormitetun osan kanssa.

4 87410

Esillä olevan keksinnön kuvion 1 mukaiseen kytkentään kuuluva aikakaavio, siis säätökytkennässä RS esiintyvien signaalien Ujj (= transformaattorikäämistä säätökytkennän ohjaamiseksi luovutettu signaali), UN (= pulssinvalmistuksesta IAB tuotettu signaali), I (= kytkentätransistorin T kanssa sarjassa olevasta transformaattorikäämistä tuotettu virta) ja (= virta- jännitemuuntajasta SSW toimitettu oloarvonsignaali) ajallinen käyttäytyminen on esitetty kuviossa 2.

Nähtävästi tuottaa transformaattorikäämistä toimitettu jän nite UH nollasiirtymällä (U^ = O V) informaation, että trans-formaattoriin Tr tallennettu energia on virrannut ja uusi va-rausjakso voi alkaa, so. transistorilla T muodostettu kytkin voidaan sulkea. Pulssinvalmistuslaitteen IAB kautta tämä informaatio välitetään puissinkestonmodulaattoriin PDM (tällöin pätee U^j < O V —> pulssinkäynnistys, > O V -> pulssinkäyn- nistys mahdoton).

Edelleen transformaattorin Tr käämistä toimitetusta signaali jännitteestä saadaan säätöjännitteentuottajän RSE avulla sekundääri jännityksen Ug suhteen verrannollinen säätöjännite (J^. Säätövahvistimessa RV verrataan säätöjännitettä vertailu-arvoon. Säätöjännitteen U ja vertailuarvon välinen erotus vahvistetaan säätövahvistimella ja välitetään säätövahvisti-men RV ulostulosta tuotetulla signaalijännitteellä pulssin- kestomodulaattoriin PDM, joka vertaa sitä virta-jännitemuunta-jan SSW signaaliin Uj ja avaa transformaattorilla T muodostetun kytkimen heti, kun Uj U^. Tällä tavalla korjataan I :n huippuarvoa I niin kauan, kunnes U^in ja vertailujän-

p pmax R J J

nitteen välinen erotus häviää. Tämä tarkoittaa, että UR ja siten U pysyvät vakioina.

O

Kuviossa 2 on esitetty, kuten jo mainittiin, kuvion 1 mukaisen kytkennän tärkeimmät osat. Toimintaperiaatteen suhteen viitataan mainittuun Wustehuben kirjaan.

Käytännössä vaaditaan kytkentäverkko-osalta oikosulkukestä-vyyttä Us:n suhteen. Tämä tarkoittaa, että ylitettäessä mää- 5 87410 rätty sekundääritasavirran arvo lsmax sekundäärijännite Ug luhistuu. Tästä syystä tarvitaan tehonrajoitusta kytkentäverkko-osan toimintaa varten.

Useimmissa tapauksissa rajoitetaan tätä tarkoitusta varten säätö-vahvistimen RV ulostulojännitettä tai säädetään se jopa takaisin (ylikuormituskaavion muodostus).

Jos lähdetään yksinkertaisesta tehonrajoitustapauksesta, niin maksimaaliselle sekundääriteholle P pätee yhtälö

smax ^ J

^ Psmax ~ Us ‘ Ismax Wpmax^Traax' jolloin I „ = maksimaalinen sekundäärivirta

oITlciX

Π = hyötysuhde

Wpmax = primääristi vastaanotettu energia ja

T

max “ kytkentäverkko-osan värähtelyn kesto, kun se-

kundäärivirralla I„ on arvo I

s smax

Edelleentarkastelu osoittaa, että !smax on riippuvainen primääri jännitteestä U . Jos nimittäin suunnitellaan kytkentäverk-

P

ko-osa primäärijännitteen U määrättyä aluetta varten, niin r·* muuntajan transformaattori Tr on mitoitettava siirrettäviä tehoja varten, joita ei kuitenkaan voida epäsuotuisassa tapauksessa läheskään käyttää hyväksi. Niin on varustettava esim.

kytkentäverkko-osa jännitealueella 90 V~<U < 270 V~ transfor-

P

maattorilla Tr, joka on ylimitoitettava suunnilleen 100 %:lla, jotta voidaan koko jännitealueella luovuttaa määrätty teho.

Jos käytetään yhdessä yhtälöä (1) toisten yhtälöiden (2) W = (L · I2 )/2 pmax p pmax ' (I = virran I huippuarvo pulssinleveydessä t , joka on kJlllQA U I / yhtä suuri kuin maksimaalinen primääripulssinloveys t ase- ^ 1 1 pmax tuselementin T ohjauselektrodiin asetetulLe pulssille jännitteessä dA säätövahvistimella RV ohjatussa pulssinkestomodu-laattorin PDM sisäänmenossa, joka on yhtä suuri kuin sen maksimaalinen arvo uAmax; Lp = primäärikäämin induktanssi 6 8 7 4 'i Π <3> Vax = (W ' V/Lp' (4) T , = t /v, max pmax kanssa, jolloin v merkitsee yhtälöllä (5) v - 1/(1 + U /u *U ) Ρ S3 (ϋ= muuntajan Tr siirtosuhde) määriteltyä toimintasuhdetta sekundäärivirran I maksimaalisen arvon selvittämiseksi, niin saadaan yhtälö (6) I = (η · t · U2 · v) / (2U * L ) .

smax pmax p '' s p

Maksimaalinen primääripulssileveys t määritetään estomuun- J pmax tajan kuviossa 1 esitetyn kytkennän kohdalla virta-jännite-muuntajalla SSW.

Edelleen on pyri Itävä käytettävän kytkennän suhteen, että suhde 1 · = UT · t

p P lp SSW

on käytetty (τ = virta-jännitemuuntajän SSW aikavakio säätö- S sw

kytkennässä). Tämä tarkoittaa, että virta-jannitemuuntaja SSW

tuottaa aikavakionsa t avulla primäärivirran I suhteen ver- ssw c p rannollisen jännitteen U^, kun Lp ja Tssw pysyvät vakioina. Yhtälön (3) avulla saadaan yleisesti *P = lIp · LPI/UP = (UIp · >ss„»/Up ja siinä tapauksessa, että virta-jännitemuuntajan SSW tuottamasta jännitteestä U tulee maksimaalinen, yhtälöiden U_ = n ,

Ipmax Amax (7) t = (U. · i ) /u pmax Amax ssw ' p johdosta.

Yhtälöiden (5) - (7) avulla saadaan

II

1 87410 |8) Ismax = <^max'Tsw'^(2VV ,(1/V+ (1'(il-Ds>>>

Yhtälöstä (8) nähdään, että maksimaalinen sekundäärivirta I

smax nousee suurenevan primääri virran U mukana, että esiintyy siis

P

suora verrannollisuus. n Tämä on se yllä mainittu haitta, joka pakottaa ottamaan huomioon korkeita primäärijännitteitä U varten sekundääritehoja transformaattorin Tr mitoituksessa, joita ei todellisuudessa tarvita.

Esillä olevan keksinnön tehtävänä on saada aikaan mainitun ongelman edullisempi ratkaisu, niin että transformaattorin Tr ylimitoitusta ei tarvita.

Tätä varten on alussa esitettyä määritelmää vastaava estomuun- tajakytkentäverkko-osa muodostettava esillä olevan keksinnön johdosta siten, että tranformaattorin Tr primäärikäämin W kol-

P

minapaisesta elektronisesta kytkimestä T poispäin oleva pää on yhdistetty jännitteenjakajän kautta vertailupotentiaali-liitäntään ja ainakin jännitteenjakajän yksi jakajapiste on asetettu kor jauskytkennän sisäänir.enoon, joka on puolestaan järjestetty säätövahvistimen RV ja/tai oloarvo-ohjauksen, so. virta-jännitemuuntajan SSVv ohjaamiseksi säätökytkennässä RS ja muodostettu niin, että sen aikaaansaaman ohjauksen perusteella transformaattorin Tr sekundäärikäämissä W otettavan s tehon ennalta määrätty maksimi tulee riippumattomaksi jakelu-jännitteestä Up.

Esillä olevassa keksinnössä saadaan siis aikaan sopivasti muodostetulla korjauskytkennällä Ig-nurjahduspisteen stabilointi, jonka riippuvuus primäärijännitteestä U aiheuttaa mainitun haitan.

Tällöin on mahdollisuuksiin 1. U,. :n arvo tai

Amax 2. t :n arvo tai ssw 3. sekä U,. v että τ

Amax ssw 8 87410 vaikutettava korjauskytkennällä siten, että yhtälö

(9> ·Χ33«,/((1/ν + (1/(U ' “s" = K

pätee, jolloin K on muodostettu yhtälöllä (9a) K = (I · 20' · L ) /n smax s p ' (vaikutettavaa Ig-nurjahduspistettä nimitetään myös kääntö-pisteeksi, kun säätövahvistimellä RV pulssinkestomodulaattoriin PDM tuotettua jännitettä ei ainoastaan rajoiteta, vaan säädetään takaisin).

Jos käytetään tällöin ensimmäistä mahdollisuutta, niin yhtälön (9) johdosta pätee (1°» UAmax " lK · «l'V + ll/(ti ' Us))/Tssw Toisessa mahdollisuudessa pätee (11) TSSW = (K · + (1/(U* Us)))/UAmax

Kuviossa 3 esitetty esillä olevan keksinnön mukaisen järjestelyn rakenne edellyttää molemmat tapaukset samanaikaisesti ja vastaa siten mahdollisuutta 3. Toisen mahdollisuuden käytön eräs edullinen suoritusmuoto on esitetty kuviossa 4 ja ensimmäisen mahdollisuuden käytön suoritusmuoto kuviossa 5.

Kuviossa 3 esitetyssä lohkokaaviokuvassa, joka on olennaisesti yhtäpitävä kuvion 1 mukaisen lohkokaaviokuvan kanssa, on siis jännitteenjakaja ST, joka on kuormitettu toisesta päästään potentiaalilla +U (joka on myös tranformaattorin Tr primääri- käämin W kytkentätransistorista T poispäin olevassa liitän-. . t' nässä) ja toisesta päästään on vertailupotentiaalissa (massassa) . Jännitteenjakajan ST jakajapisteestä lähtee jännite Uu korjauskytkentään KS, joka puolestaan vaikuttaa signaalilla ΚυΛ säätövahvistimeen RV tai vast, signaalilla virta-jän-nitemuuntajaan SSW. Kuvion 3 tapauksessa on otettu molemmat mahdollisuudet 1 ja 2 huomioon.

9 87410

Nyt on mahdollista muodostaa korjauskytkentä KS niin, että sitä voidaan käyttää samalla molempiin mahdollisuuksiin. Kor-jauskytkennällä on sitten edullisesti kuviosta 4 nähtävä rakenne, jota käytetään kuvion 5 mukaisessa kytkennässä yhdessä jännitteenjakajan ST kanssa.

Kuviossa 4 esitetyssä suoritusmuodossa on kahdesta vastuksesta Rl ja R2 sarjassa muodostettu jännitteenjakaja ST, joka on kuormitettu vastuksen Rl toisella liitännällä muodostetusta päästään verkkotasasuuntaajalla (ei esitetty) tuotetussa potentiaalissa +U , joka muodostuu T:stä poispäin olevassa W :n

P

päässä. R2:n liitännällä muodostetusta toisesta päästään jännitteen jakaja ST on vertailupotentiaalissa ja R-^:n ja R2:n keskenään yhdistetyillä molemmilla muilla liitännöillä muodostetusta jakajapisteestään korjauskytkennän SK sisäänmenos-sa. Tämä on muodostettu pnp-transistorin Tl kannalla, jonka kollektori on yhdistetty vertailupotentiaaliin. Korjauskytkennän KS sisäänmenoa ohjaavaa jakajajännitettä on merkitty merkillä Uu.

Säätökytkennän KS sisäänmenotransistorin Tl emittcri on toisaalta tavanomaisella tavalla (esim. transistorilla muodostetun) vakiovirtalähteen I kautta vertailupotentiaalin kanssa vertailujännitteen määrittävässä) vertailupotentiaalissa Uref2 ja toisaalta npn-transistorin T2 kanssa. Korjausverkoston KN kautta on yhteys npn-transistorin T2 emitterin ja vertailu-potentiaalin liitännän välillä, kun taas T2:n kollektori ohjaa molemmista npn-transistoreista T3 ja T4 muodostuvaa virta-peilinvahvistinta. Tämä virtapeilinvahvistimen T3, T4 kanta-piste on muodostettu säätökytkennän KS mainitun vertailupotentiaalin Vref2 tuottavalla liitännällä, kun taas diodiksi kytketty virtapeilin sisäänmenotransistori T3 on yhdistetty kollektori staan ja kannastaan toisaalta npn-transistorin T2 kol-lektoriin ja toisaalta pnp-transistorin T4 kantaan, joka muodostaa kollektorinsa kanssa virtapeilin ja korjauskytkennän KS ulostulon ja toimittaa virran IT. .

J Κτ 10 8741 0

Korjausverkosto KN voi muodostua yksinkertaisimmassa tapauksessa T2:n emitterin vertailupotentiaaliin yhdistävästä vastuksesta. Edullisempaa on kuitenkin rakenne, joka on esitetty kuviossa 4a tai vast. 4b ja jota selitetään myöhemmin vielä lähemmin. Jännitehäviötä, joka muodostuu säätöverkostossa KN, on merkitty merkillä IM .

Kuviosta 4 nähtävässä korjausverkoston suoritusmuodossa on vastus r toisaalta vertailupotentiaalissa ja toisaalta zener-diodin ZD anodissa, jonka katodi on yhdistetty mainitun npn-transistorin T2 emitteriin. Kuviosta 4b nähtävässä korjausver-koston KN muodossa on zenerdiodi ZD korvattu kolmesta samoin suunnatusta diodista d muodostetulla sarjakytkennällä, jolloin transistorin T2 emitteri on yhdistetty ensimmäisen diodin d anodiin ja viimeisen diodin d katodi on yhdistetty yhteyden vertailupotentiaaliin liitoksen muodostavaan vastukseen r. Esitettyjen korjausverkoston KN suoritusesimerkkien sijasta voitaisiin edullisesti käyttää mm. diodin ja vastusten tai zenerdiodin ja vastuksen rinnakkaiskytkentää ja sarja- ja rinnakkaiskytkentöjen yhdistelmää. Yhden tai vast, useamman tällaiseen korjausverkostoon KN järjestetyn diodin tai vast, zenerdiodin avulla syntyy nurjahdusominaiskäyrä. Tällä vaikutetaan korjauskytkennän KS korjaustoiminnan kulkuun niin, että sekundäärivirran I nurjahduspiste tulee riippumattomaksi

O

primäärijännitteestä U^. Siis toisin sanoen muodostetaan kor-jausverkostolla korjauskytkennän ei-lineaarinen ominaiskäyrä, joka käyttäytyy yhtälön (10) tai vast, yhtälön (11) mukaisesti.

Korjauskytkentää KS ja sitä kuormittavaa jännitteenjakajaa ST voidaan käyttää samoin edullisesti kuviossa 5 esitetyssä ja mahdollisuutta 1 käyttävässä suoritusmuodossa, kuten yllä ; jo esitettiin.

Esillä olevan keksinnön mukaisessa estomuunlajakytkontäverkko-osan kuviossa 4 esitetyssä suoritusmuodossa merkitystä on virta-jännitemuuntajan SSW siinä esitetyllä muodolla. Virta-jännitemuuntajän olennaisina osina ovat toimintavahvistin V, il 11 8 7 4 i Π vastus R ja kondensaattori C. Toimintavahvistimessa V on ulostulo kytketty takaisin invertoivaan sisäänmenoon ja ei-invertoiva sisäänmeno on kuormitettu toisella vertailupoten-tiaalilla U f. Tämän lisäksi on toimintavahvistimen V ulostulo asetettu vastuksen R kautta potentiaaliin Up. Edelleen muodostaa mainittu kondensaattori C yhteyden toimintavahvistimen V ulostulon välillä vertailupotentiaalin pinteeseen.

Virta-jännitemuuntajän SSW keksinnön mukainen korjaus korjaus-kytkennän KS ulostulon (siis T4:n kollektorin) kautta sen ulostulovirralla Ι^τ tapahtuu siten, että KS:n tämä ulostulo on yhdistetty välittömästi virta-jännitemuuntajän ulostuloon. Tämä tarkoittaa, että virta-jännitemuuntajän SSW ulostulosta (toimintavahvistimen V ulostulosta) toimitettu jännite UT , joka on järjestetty pulssinkestonmodul aattorin PDM kuormittamiseksi, korjataan korjauskytkennän KS ulostulosta toimitetulla virralla yhtälön (11) mukaisesti. Lopuksi on järjestetty vielä pulssinkestonmodulnai tori n PDM takai sinohjaus toiminta-vahvistimeen V ostosignaalilla, jotta kolminapaisen elektronisen kytkimen T muodostavan tehotransistorin johtovaiheen aikana toimintavahvistin V voidaan katkaista.

Toimintavahvistimella V, joka on kytketty jänniteseuraajaksi, säädetään jännite U^, joka luovutetaan virta-jännitemuunta-jalta SSW edelleen pulssinkestonmodulaattoriin PDM, U ....:ksi (jännite toimintavahvistimen V ei-invertoivassa sisäänmenossa) muuntajan estovaiheen aikana. Johtovaiheessa pulssinkestonmodu-laattori PDM aktivoi toimintavahvistimen V estojohdon ja kytkee sen ulostulon suurohmiseen kolmanteen tilaan. Edellytyksenä V> ÄUIpmax (AUIpmax = “ipmax “ Urefl’ “see jännite UJp lineaarisesti yhtälön AUjp/At«Up/R C ^Δυΐρ = Uip:n muutos ja At siihen kuuluva aikajakso)

Primäärivirralle lp pätee tällöin ΔΙρ/ΔΡ = Up/Lp.

Vertaamalla saadaan haluttu verrannollisuus 12 8741 0 L · I = I · U, p p ssw Ip jolloin τ = {R · C) . ssw

Jos R:n ja C:n väliseen solmupisteeseen syötetään korjaus- virta I, , niin vaikutetaanτ :hen halutulla tavalla. Tätä kx ssw varten on tarpeen, että jännite U jaetaan alaspäin jännit-

P

teenjakajalla ST jännätearvoon Uu sekä erotetaan transisto-reiden Tl, T2 avulla virtalähteestä I kytkettynä ja muunnetaan korjausverkoston KN avulla vastaavalla virta-jännitekäyt-täytymisellä virraksi, joka sitten heijastetaan uref2:ssa (esim. säätökytkennän jakelujännitteessä) transistoreiden T3 ja T4 avulla ja korjataan sitten virta-jännitemuuntajän SSW aikavakio i yhtälön (11) mukaisesti.

o bw

Keksinnön mukaisen kytkentäverkko-osan kuviossa 5 esitetyssä suoritusmuodossa u^max:n arvo korjataan korjauskytkennällä KS, jolloin tämä toimii yhtälön (10) mukaisesti. Tälläin on, kuten yllä mainittiin, jännitteenjakajan ST ja korjauskytken-nän rakenne sama kuin kuviossa 4. Sitä vastoin on säätövah-vistimen RV muutoin tavanomainen muoto laajennettu rajoitus-kytkennällä B. Säätövahvistimesta RV on esitetty ainoastaan ulostulotransistori T9, jonka emitteri on vertailupotentiaalis-sa ja jonka kanta on ohjattu säätöjännitteentuottajasta RSE toimitetulla jännitteellä UR. Sen kollektori on sarjassa va-kiovirtalähteen I2 kanssa jakelupotentiaalissa Uref2· Transistorin T9 kollektori tuottaa jännitteen toisaalta pulssin-kestcnmodulaattorin RV säätövahvistimella RV tapahtuvaa ohjausta varten järjestettyyn sisäänmenoon ja toisaalta pnp-transis-torin T8 emitteriin, joka transistori vaikuttaa rajoittimena UA:n suhteen ja sen kollektori on vertailupotentiaalissa.

Viimeksi mainitun pnp-transistorin T8 kanta on yhdistetty toisen npn-transistorin T7 emitteriin, jonka kollektori on Uref2:^a ^uorn'it-ett:avassa vukiov.irtalähteon I2 päässä ja jonka emitteri on mainitun T8:aan tulevan yhteyden lisäksi toisen vakiovirtalähteen 1^ ulostulossa, jonka kantapiste on 13 R 7 4Ϊ 'j n muodostettu vertailupotentiaalilla. Viimeksi mainitun npn-transistorin T7 kanta on ohjattu npn-transistori-virtapeilin ulostulolla. Tämän npn-virtapeilin sisäänmeno, joka on muodostettu diodiksi kytketyllä npn-transistorilla T5, muodostetaan tämän transistorin T5 kollektorilla ja kannalla ja se on välittömästi korjauskytkennän KS ulostulossa (so. pnp-virtapeilin T3, T4 ulostulossa), kun taas sen kantapistepoten-tiaali on identtinen kytkentäverkko-osan vertailupotentiaalin kanssa, npn-transistorin T6 kannalla muodostettu npn-virta- peilin ulostulo säätövahvistimen rajoitinosassa B on asetettu * tämän lisäksi vastuksen R kautta toiseen vertailupotentiaa- liin LI „ . ref 3

Rajoitin B muodostuu siten emitteriseuraajista T7 ja T8, virtalähteestä 1^ ja virtapeilistä T5, T6. Säätövahvistimen RV ulostulojännitettä UA rajoitetaan kytkentäverkko-osan tekemiseksi oikosulunkestäväksi. Säätövahvistimen RV ulostuloaste muodostuu jo mainitusta npn-transistorista T9 ja sen kuormi-tusvirtalähteestä 1^, joka on kytketty säätökytkennän RS jakelupotentiaalina toimivaan potentiaaliin Uref2-

Jos nyt = nolla, niin, koska T7:n emitteri-kantajännite UBe7 on yhtä suuri kuin T8:n emitteri-kantajännite ubeq» ja tämän lisäksi · R on suunnilleen yhtä suuri kuin nolla, jännite UA jää ^ref3:een· Korjauskytkennällä KS saa syötetty virta IkUA aikaan sen, että napapotentiaali laskee Ι^υΑ:η arvon noustessa. Korjausverkoston KN vastaavilla rakenteilla, kuten on esitetty kuvioissa 4a ja 4b, voidaan siten täyttää ilman muuta yhtälö (10) ja saada aikaan keksinnön tarkoituksena oleva kytkentäverkko-osan käyttäytyminen.

Molempien esitettyjen korjausmahdollisuuksien hyväksikäyttämiseksi säätökytkentää KS käytetään sekä kuvion 4 mukaisen virta-jännitemuuntajän ohjaamiseksi että kuvion 5 mukaisen säätövahvistimen RV ohjaamiseksi. Tällaisen ohjauksen etuna on, että I -nurjahduspisteen stabilointiin voidaan vaikuttaa o useilla parametreillä. Korjaus voi tapahtua siten tarkemmin primäärijännitteen U laajemmalla alueella.

r ,4 8741 0

Yhteenvetona voidaan todeta, että korjauskytkennällä KS keksinnön määritelmän mukaisesti ja siihen kuuluvalla jännitteen jakajalla ST varustetulla kytkentäverkko-osalla, kuten se on esitetty esim. kuviossa 3, on se etu, että I -nurjah-

S

duspiste ja siten maksimaalisesta luovutettu sekundääriteho pysyvät vakioina. Ig-nurjahduspisteen tarkkaa korjausta tarvitaan käytännössä kuitenkin ainoastaan harvoissa tapauksissa, niin että korjausmahdollisuuksien sekä niiden toteuttamiseksi yksinkertaisin keinoin mahdollisen kytkennän esitys riittää myös keksinnön tuloksen takaamiseksi.

Näiden tarkastelujen lopuksi esitetään vielä mitoitusesimerkki.

Urefl - 1 V’ Ure£2 ' 10 v· Ure£3 = 3 v’ I = I1 = I2 = 100 ,UA; R = 270 kilo-ohmia; Rl = 270 kilo-ohmia; R2 = 12 kilo-ohmia; ★ R =5 kilo-ohmia; r = 47 kilo-ohmia; C = 4,7 nF; ZD = 4,7 V-zenerdiodi .... Tässä suoritusmuodossa voidaan kaikki virtajännitemuuntajän, säätövahvistimen ja korjauskytkennän elementit lukuunotta-. . matta osia R, C ja KN koota yhteen vaikeuksitta monoliittisesti. Keksintö on toteutettu mm. juuri esitetyillä arvoilla erittäin hyvällä tuloksella.

Claims (6)

1. Estomuuntaja-kytkentäverkko-osa sähkölaitteen syöttöä varten, jossa muuntajan (Tr) ensiökäämi (Wp) on asetettu sarjaan elektronisen kytkimen (T) virtaa johtavan välin kanssa 5 kahden jakeluliitännän kautta syötetyn verkkovaihtojännitteen tasasuuntauksella saatuun tasajännitteeseen (Up) ja muuntajan (Tr) toisiokäämi (Ws) on järjestetty sähkölaitteen virransyöttöä varten, jossa tämän lisäksi kolminapaisen elektronisen kytkimen (T) ohjauselektrodi on ohjattu säätö-10 kytkennän (RS) ulostulon kautta, joka säätökytkentä puolestaan on syötetty tasasuunnatulla verkkovaihtojännitteellä virta-jännitemuuntimen (SSW) kautta oloarvona ja pitoarvo-anturilla, jossa edelleen on järjestetty käynnistyskytkentä elektronisen kytkimen (T) ohjauselektrodin ohjaamiseksi 15 edelleen, ja jossa lopuksi säätökytkentä on muodostettu niin, että sen virransyöttö on muodostettu muuntajan toi-siokäämin (WH) avulla, joka toisaalta sisältää säätöjännitteen tuottamiseksi toimivan kytkentäosan, jonka jälkeen on kytketty säätövahvistin (RV), ja toisaalta pulssin valmista-20 miseksi toimivan kytkentäosan (IAB), jolloin sekä säätövah-vistimen (RV) ulostulo että pulssinvalmistuslaitteen (IAB) ulostulo on kytketty elektronisen kytkimen (T) ohjauselekt-rodia syöttävän ja säätökytkennän ulostulon muodostavan pulssinkestomodulaattorin (PDM) yhteen sisäänmenooon (UA,

25 UN), kun taas pulssinkestomodulaattorin (PDM) kolmas sisään-. : meno (Uxp) on syötetty virta-jännitemuuntimella (SSW), tun nettu siitä, että muuntajan (Tr) ensiökäämin (Wp) kolminapai--· sesta elektronisesta kytkimestä (T) poispäin oleva pää on yhdistetty jännitteenjakajan (ST) kautta vertailupotentiaa-30 liliitäntään ja ainakin yksi jännitteenjakajan (ST) jakaja-. . piste on kytketty korjauskytkennän (KS) sisäänmenoon, joka kytkentä on järjestetty puolestaan säätövahvistimen (RV) ohjaamiseksi ja/tai oloarvon, so. virta-jännitemuuntimen (SSW) ohjaamiseksi säätökytkennässä (RS) ja muodostettu si-- 35 ten, että sillä aikaansaadun ohjauksen johdosta muuntajan (Tr) toisiokäämistä (Ws) otettavan tehon ennalta määrätty maksimi tulee riippumattomaksi syöttöjännitteestä (Up). i6 8 7 41 O

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen estomuuntaja-kytkentä-verkko-osa, tunnettu siitä, että kolminapainen elektroninen kytkin (T) on muodostettu tehotransistorilla, etenkin npn-tyyppisellä, jonka emitteri on vertailupotentiaalissa, jonka 5 kollektori on muuntajan (Tr) ensiökäämissä (Wp) ja jonka kanta on pulssinkestomodulaattorin (PDM) ulostulossa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen estomuuntaja-kyt-kentäverkko-osa, tunnettu siitä, että korjauskytkennän (KS) 10 sisäänmeno on muodostettu ensimmäisen pnp-transistorin (Tl) kannalla, joka on syötetty molemmista vastuksista (Rl, R2) muodostetun jännitteenjakajan (ST) jakajapisteen kautta, kun taas pnp-transistorin (Tl) kollektori on vertailupotentiaalissa ja sen emitteri solmussa, josta johtaa haara vakiovir-15 talähteen (I) kautta säätökytkennän (RS) syöttöpotentiaalin (Uref2) liitäntään ja toinen haara npn-transistorin (T2) kantaan, että npn-transistorin (T2) emitteri on yhdistetty kor-jauspiirin (KN) kautta vertailupotentiaalin liitäntään ja npn-transistorin (T2) kollektori on asetettu pnp-virtapeili-20 vahvistimen (T3, T4) sisäänmenoon, jonka vahvistimen kanta-piste on syöttöpotentiaalin (Ure£2) liitännässä ja jonka ulostulo (T4) muodostaa korjauskytkennän (KS) ulostulon.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen estomuuntaja-kytkentä-25 verkko-osa, tunnettu siitä, että virta-jännitemuunnin (SSW) on muodostettu operaatiovahvistimen (V), vastuksen (R) ja kondensaattorin (C) yhdistelmällä, jolloin kondensaattori on asetettu toisesta liitännästä vertailupotentiaaliin ja toisesta liitännästä virta-jännitemuuntimen (SSW) ulostulon • 30 muodostavaan solmuun, joka on toisaalta kytketty operaatio-vahvistimen ulostuloon sekä invertoivaan sisäänmenoon ja toisaalta yhdistetty vastuksen (R) kautta muuntajan (Tr) ensiökäämin (Wp) siihen liitäntään, jossa on myös korjauskytkennän (KS) syöttämiseksi tarkoitettu jännitteenjakaja 35 (ST), ja että mainittu solmu on toisaalta korjauskytkennän (KS) ulostulossa (T4) ja toisaalta virta-jännitemuuntimen (SSW) kautta tapahtuvaa syöttöä varten tarkoitetussa pulssinkestomodulaattorin (PDM) sisäänmenossa, kun taas operaa- ti i7 8 7 410 tiovahvistimen (V) ei-invertoiva sisäänmeno on syötetty ver-tailupotentiaalilla (Urefl).

5. Jonkin patenttivaatimuksen 3 tai 4 mukainen estomuunta-5 jakytkentäverkko-osa, tunnettu siitä, että säätökytkennän (KS) ulostulo on kytketty säätövahvistimeen (RV) järjestetyn rajoitinkytkennän (B) osan muodostavan npn-virtapeilivahvis-timen (T5, T6) sisäänmenoon, jonka vahvistimen ulostulo on asetettu vastuksen (R*) kautta vertailupotentiaaliin (Uref3), 10 johon on kytketty säätövahvistimen (RV) ulostulojännite (UA) ja jonka kantapiste on asetettu vertailupotentiaaliin, että tämän lisäksi npn-virtapeilivahvistimen (T5, T6) ulostulo toimii npn-transistorin (T7) kannan ohjaamiseksi, jonka transistorin emitteri on vakiovirtalähteen (li) kautta ver-15 tailupotentiaaliliitännässä ja jonka kollektori on toisessa vertailuliitännässä (Uref2)/ että tällöin npn-transistorin (T7) emitteri toimii pnp-transistorin (T8) ohjaamiseksi, jonka transistorin kollektori on samoin vertailupotentiaa-lissa ja jonka emitteri on säätövahvistimen (RV) ulostulo-20 transistorin (T9) kollektorissa, joka vahvistin on puolestaan muodostettu npn-transistoriksi ja sisältää mainitun pnp-transistoriin (T8) tulevan yhteyden lisäksi yhteyden pulssinkestomodulaattoriin (PDM) sekä toisen vakiovirtalähteen (I2) ulostuloon, kun taas viimeksi mainitun npn-transis-. 25 torin (T9) kanta toimii säätövahvistimen (RV) sisäänmenona ja vakiovirtalähteen (I2) sisäänmeno on npn-virtapeilillä (T5, T6) ohjatun npn-transistorin (T7) kollektorin liitännässä.

6. Jonkin patenttivaatimuksen 3-5 mukainen estomuuntaja- kytkentäverkko-osa, tunnettu siitä, että korjauskytkentään (KS) järjestetty korjausverkko (KN) muodostuu vastuksen (r) ja vähintään yhden - mahdollisesti zenerdiodiksi muodostetun - diodin sarjakytkennästä ja/tai rinnakkaiskytkennästä. ie 874Ί O