SE429487B - Spenningsregulator - Google Patents

Description

veosszo-1 2 Ett exempel på utförandet av en spänningsregulator enligt uppfinningen skall i det följande utförligt beskrivas i anslutning till bifogade ritning, på vilken fig. 1 är ett kopplingsschema för en känd spän- ningsregulator, och _ u fig. 2 är ett kopplingsschema för en spänningsregu- lator enligt uppfinningen. ' _ Enligt fig. l har spänningsregulatorn två ingångs- klämmor för anslutning till ingàngslikspänningen UB och två ut- gångsklämmor, som föra utgángslikspänningen UA. De båda positiva klämmorna äro förbundna med varandra över en effekttransistor T och en seriekopplad drosselspole DR. En komparator LD är ansluten till den positiva utgàngsklämman och till transistorns T bas.

Denna komparator är vidare ansluten till en hjälpspänning UH och Den referensspänning UR, vilka båda anslutningar endast äro an- tydda med var sin pil. Drosselspolen bildar tillsammans med en 'kondensator C ett filter. En frihjulsdiod D är inkopplad över filtrets ingàngssida. I Verkningssättet av denna kända spänningsregulator är följande. Variationerna i utgångsspänningen UA åstadkomma över komparatorn LD in- eller urkoppling av effekttransistorn T, dvs. så snart utgángsspänningen överskrider ett visst värde, spärras effekttransistorn T genom komparatorn, som ständigt jämför ut- gångsspänningen med referensspänningen UR. Genom spärrningen sjunker utgângsspänningen UA, varigenom komparatorn LD åter gör transistorn T ledande. Sá länge effekttransistorn T är ledande, är filtret, dvs. drosselspolen DR och kondensatorn C anslutet till ingångsspänningen UE, varigenom ingångsströmmen il stiger.

När effekttransistorn T är spärrad, kan den i drosselspolen DR lagrade energin avgå genom en ström över dioden D, varvid ström- men il blir mindre. Det är klart, att utgångsspänningen UA är beroende av den tid tl, under vilken effekttransistorn T är ledande, och av systemets svängningsperiod t2. Man har UA/UE = tl/tz, varvid t2 = l/f, där f är systemets frekvens. Det är viktigt, att de olika elementen i denna spänningsregulator äro optimalt anpassade till de föreliggande behoven, eftersom förlusterna och därmed verkningsgraden äro beroende av en lämplig dimensionering av elementen. Speciellt måste drosselspolen DR dimensioneras så, att den förblir omättad över hela området av ingångsspänningar 7803520-1 UE och vid den högsta tillåtna belastningen på spänningsregula- torns utgång. ' Dessa svårigheter undgás genom utförandet enligt föreliggande uppfinning.

Enligt fig. 2 har spänningsregulatorn enligt upp- finningen likaledes två klämmor för anslutning till ingàngslik- spänningen UE och två utgángsklämmor för anslutning till för- brukaren, som tillföres en utgângslikspänning UA. De bàda posi- tiva klämmorna är liksom förut förbundna med varandra över en effekttransistor T2. En första komparator LD1 är ansluten till den positiva utgángsklämman och över styrtransistorerna T4, T5 och Tl ansluten till effekttransistorns T2 bas. Komparatorn LD1 är vidare ansluten till en hjälpspânningskälla DDC och till en referensspänning UR. Vidare är som förut anordnat ett filter be- stående av en drosselspole DR, en kondensator C och en över filtrets ingång liggande diod D.

De hittills beskrivna elementen skilja sig icke från motsvarande element i den kända spänningsregulatorn enligt fig. 1.

Enligt uppfinningen är emellertid regulatorn för- sedd med följande extra anordningar. 1) En andra komparator LD2 är på ena sidan anslu- ten till den positiva utgàngsklämman och pà andra sidan över styr- transistorerna T5 och Tl ansluten till effekttransistorns T2 bas.

Vidare är komparatorn ansluten till drosselspolens ingángsklämma A och till hjälpspänningskällan DDC. 2) Parallellt med effekttransistorn T2 är anord- nad en andra switchtransistor T3, vars bas är förbunden med effekttransistorns T2 kollektor, Vidare är ett första motstånd R3 inkopplat mellan den positiva ingángsklämman och effekttran- sistorns T2 kollektor, ett andra motstånd R4 inkopplat mellan switchtransistorns T3 bas och effekttransistorns T2 kollektor och ett tredje motstånd RS inkopplat mellan switchtransistorns T3 kollektor-och styrtransistorns T4 bas. 3) Vidare är anordnat ett tidorgan TMl, som över en ingángsklämma E och styrtransistorerna T5 och Tl är anslutet till effekttransistorns T2 bas. 4) Parallellt med tidorganet TMl är till ingångs- klämman E ansluten en hastighets- eller spänningsberoende nivå- switch LD3. 7803520-1 Verkningssättet av den beskrivna spänningsregula- torn är följande: 1) Vid normal drift jämföres utgàngsspänningens UA är-värde i komparatorn LD1 med referensspänningen UR. Sá snart utgàngsspänningen UA blir större än referensspänningen UR, slår komparatorn LD1 om från värdet "O" till värdet "l". Detta omslag till värdet "1" medför att styrtransistorn T4 blir ledande. Däri- genom'spärras styrtransistorn T5. Detta medför, att styrtransis- torn Tl och därmed även effekttransistorn T2 bli spärrade. Sá snart utgàngsspänningen UA blir mindre än referensspänningen UR, slår komparatorn LD1 åter om från värdet "l" till värdet “0",_ varigenom styrtransistorn T4 spärras, vilket medför, att styr- transistorerna T5 och T1 liksom även effekttransistorn T2 bli ledande. Detta förlopp uppträder vid stationär eller normal drift dvs. så länge belastningen icke överstiger en viss, maximalt tillàtlig belastning. ' 2) Vid överbelastning eller kortslutning av regu- latorns utgàngssida tenderar effekttransistorns T2 inkopplingstid att bli så stor, att drosseln DR kommer i mättat tillstånd. Där- vid stiger strömmen i effekttransistorn T2 och medför en snabb förstöring av denna. För att hindra denna förstöring är det nöd- vändigt att övervaka strömstegringen. Denna övervakning sker med hjälp av motstánden R3, R4, R5 och switchtransistorn T3. Med dessa element kan effekttransistorn T2 skyddas mot förstöring förorsakad av överström. Enbart denna strömövervakning kan emel- lertid ej förhindra en av termisk överbelastning förorsakad för- störing av effekttransistorn T2, emedan strömövervakningen arbe- tar snabbt, dvs. med mera än 100 kHz och med ett inkopplingsinter- vall av ca 50%. Vid hög ingångsspänning UE bli effektförlusterna i effekttransistorn T2 så stora, att överhettning och förstöring inträda. Dessutom har drosselspolen DR ingen möjlighet att avge den i drosselspolen lagrade energin. Drosselspolen DR arbetar därför praktiskt taget ständigt under mättning. Det är därför också nödvändigt att övervaka drosselspolen DR. Denna övervak- ning sker med hjälp av den andra komparatorn LD2, vilken jämför utgångsspänningen UA med spänningen på drosselspolens DR ingångs- klämma A. Sá länge spänningen pá klämman A är mindre än utgångs- spänningen UA, avger drosselspolen DR fortfarande energi. Effekt- transistorn T2 måste därför spärras. Så länge spänningen på kläm- man A är mindre än utgàngsspänningen UA, förblir komparatorn LD2 7803520-1 i tillståndet ”0", varigenom styrtransistorerna T5 och Tl och därmed även effekttransistorn T2 spärras. När spänningen pà kläm- man A är lika stor som eller större än utgångsspänningen UA, slår komparatorn LD2 om till värdet "l" och gör transistorn T5 ledan- de, varmed även styrtransistorn Tl och effekttransistorn T2 bli ledande.

Vid stationär eller normal drift är tidslängden för drosselspolens DR energiavgivning kortare än regleringstiden.

I detta fall har komparatorn LD2 ingen betydelse.

Vid kortslutning insätter först strömövervakningen och därefter övervakningen av drosselspolen. Genom denna kombina- tion av strömövervakning och övervakning av drosselspolen_uppnàs en gynnsam inkopplingstidslängd för effekttransistorn T2, vari- genom spänningsregulatorn blir kortslutningssäker.

Vid inkopplingen av den i fig. 2 visade spännings- regulatorn måste först hjälpspänningen byggas upp i hjälpspän- -ningskällan DDC, innan regulatorn kan arbeta. Med hänsyn härtill är tidorganet TMl anordnat, vilket spärrar styrtransistorerna T5 och Tl och därmed även effekttransistorn T2, till dess hjälpspän- ningen uppbyggts.

Med hjälp av niváswitchen LD3 kan uppnås att spän- ningsregulatorn börjar arbeta först vid en bestämd tillväxthas- tighet eller vid en viss spänning.

Claims (1)

1. 'Tßüååëlfiš-“i P a t e n t k r a v Spänningsregulator försedd med ingångsklämmor (UE) för anslutning till en lik- spänningsenergikälla, utgàngsklämmor (UA) för anslutning till en energi- förbrukare, , ett filter med en drosselspole (DR), en kondensa- tor (c) och en aioa (n), g i a “ en mellan ingángsklämmorna (UE) och utgângskläm- morna (UA) ansluten switchanordning innehållande en effekttran- sistor (T2) med tillhörande styrorgan (T1, T4, T5) för åstadkom- mande av transistorns ledande och spärrande tillstånd, en första komparator (LDl) anordnad att jämföra -spänningen över utgàngsklämmorna (UA) med referensspänning (UR) och att vid avvikelse av den förra från den senare tillföra en signal till styrorganen (Tl, T4, T5), och ' en styrswitchtransistor (T3) anordnad att över- vaka strömmen i ett motstånd (R4) och att vid överskridande av ett föreskrivet värde tillföra en signal till styrorganen (Tl, (m4, TS), k ä n n e t e c k n a d a v en andra komparator (LD2) anordnad att jämföra spänningen över utgångsklämmorna (UA) med spänningen på drosselspolens ingàngsklämma (A) och att avge en signal till styrorganen (Tl, T4, T5), så snart spänningen över utgàngsklämmorna (UA) är lika stor som eller mindre än spänningen på drosselspolens (DR) ingångsklämma (A).