DE102013203014B4

DE102013203014B4 - Voltage supply device with a circuit arrangement for rapidly discharging at least one capacitor

Info

Publication number: DE102013203014B4
Application number: DE102013203014.2A
Authority: DE
Inventors: Stephan Bolz
Original assignee: Vitesco Technologies GmbH
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2013-02-25
Filing date: 2013-02-25
Publication date: 2022-10-06
Anticipated expiration: 2033-02-26
Also published as: DE102013203014A1

Abstract

Spannungsversorgungsvorrichtung, bei der aus einer an Eingangsanschlüssen (Vsupply, GND) anliegenden Eingangsspannung (UV) zumindest eine an einem ersten Kondensator (C1) anliegende Ausgangsspannung (U1) erzeugt wird,mit einer Schaltungsanordnung zum Entladen des ersten Kondensators (C1) über ein steuerbares Schaltmittel (T1), falls die um eine erste Referenzspannung reduzierte Spannung an einem weiteren Kondensator (C2, C3) kleiner als die über einen mit einem ersten und einem zweiten Widerstand (R1, R2) gebildeten Spannungsteiler von der Spannung an dem weiteren Kondensator (C2, C3) abgeleitete Spannung oder die Spannung an dem weiteren Kondensator (C2, C3) oder eine davon abgeleitete Spannung kleiner als eine zweite Referenzspannung wird,dadurch gekennzeichnet,dass die Schaltungsanordnung mit einem Transistor (T1) gebildet ist, dessen einer Laststreckenanschluss mit dem das positive Potential der Ausgangsspannung führenden ersten Anschluss des ersten Kondensators (C1) und dessen anderer Laststreckenanschluss über einen dritten Widerstand (R3) mit einem Bezugspotential (GND) und über eine in Flussrichtung gepolte Zenerdiode (D1) mit dem das positive Potential der Kondensatorspannung führenden ersten Anschluss des weiteren Kondensators (C2, C3) verbunden ist,wobei der Mittenabgriff des Spannungsteilers mit dem Steueranschluss des Transistors (T1) verbunden ist.Voltage supply device in which at least one output voltage (U1) present at a first capacitor (C1) is generated from an input voltage (UV) present at input terminals (Vsupply, GND), with a circuit arrangement for discharging the first capacitor (C1) via a controllable switching means (T1) if the voltage at a further capacitor (C2, C3), reduced by a first reference voltage, is less than the voltage at the further capacitor (C2, C3) derived voltage or the voltage across the further capacitor (C2, C3) or a voltage derived therefrom is less than a second reference voltage, characterized in that the circuit arrangement is formed with a transistor (T1) whose one load path connection to which the positive Potential of the output voltage leading first terminal of the first capacitor (C1) and its other The first load path connection is connected via a third resistor (R3) to a reference potential (GND) and via a forward-biased Zener diode (D1) to the first connection of the further capacitor (C2, C3), which carries the positive potential of the capacitor voltage, with the center tap of the Voltage divider is connected to the control terminal of the transistor (T1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Spannungsversorgungsvorrichtung, bei der aus einer an Eingangsanschlüssen anliegenden Eingangsspannung zumindest eine an einem ersten Kondensator anliegende Ausgangsspannung erzeugt wird, mit einer Schaltungsanordnung zum Entladen des ersten Kondensators über ein steuerbares Schaltmittel, falls die um eine erste Referenzspannung reduzierte Spannung an einem weiteren Kondensator kleiner als die über einen mit einem ersten und einem zweiten Widerstand gebildeten Spannungsteiler von der Spannung an dem weiteren Kondensator abgeleitete Spannung oder die Spannung an dem weiteren Kondensator oder eine davon abgeleitete Spannung kleiner als eine zweite Referenzspannung wird.The invention relates to a voltage supply device in which at least one output voltage present at a first capacitor is generated from an input voltage present at input terminals, with a circuit arrangement for discharging the first capacitor via a controllable switching means if the voltage reduced by a first reference voltage is present at a further capacitor becomes smaller than the voltage derived from the voltage across the further capacitor via a voltage divider formed with a first and a second resistor, or the voltage across the further capacitor or a voltage derived therefrom becomes smaller than a second reference voltage.

Eine solche Spannungsversorgungsvorrichtung ist aus der JP S57- 135 679 A bekannt. Die dortige Schaltung dient der Verringerung der Verlustleistung eines DC/DC Wandlers.Such a power supply device is from JP S57- 135 679 A known. The circuit there serves to reduce the power loss of a DC/DC converter.

Die DE 696 15 610 T2 offenbart eine Spannungsversorgungsvorrichtung, bei der aus einer an Eingangsanschlüssen anliegenden Eingangsspannung zumindest eine an einem ersten Kondensator anliegende Ausgangsspannung erzeugt wird, mit einer Schaltungsanordnung zum Entladen des ersten Kondensators. Dort wird die Ausgangsspannung mithilfe eines Transformators aus der Eingangsspannung erzeugt, wobei diese zunächst durch abwechselndes Ein- und Ausschalten eines Schalters in eine Wechselspannung gewandelt und auf der Sekundärseite wiederum gleichgerichtet wird. Besitzt der Transformator mehrere Wicklungen oder Wicklungsanzapfungen, so lassen sich gleichzeitig mehrere Ausgangsspannungen gewinnen. Nach erfolgter Gleichrichtung erfolgt noch eine Siebung in einem Kondensator, um so eine Gleichspannung mit geringer Welligkeit zu erhalten. Um den Kondensator nach dem Abschalten der Spannungsversorgungsvorrichtung entladen zu können, ist diesem ein Widerstand mit hohem Widerstandswert parallel geschaltet.the DE 696 15 610 T2 discloses a voltage supply device in which at least one output voltage present at a first capacitor is generated from an input voltage present at input terminals, with a circuit arrangement for discharging the first capacitor. There, the output voltage is generated from the input voltage with the help of a transformer. This is first converted into an AC voltage by alternately switching a switch on and off and then rectified again on the secondary side. If the transformer has several windings or winding taps, several output voltages can be obtained simultaneously. After rectification has taken place, filtering takes place in a capacitor in order to obtain a DC voltage with low ripple. In order to be able to discharge the capacitor after the voltage supply device has been switched off, a resistor with a high resistance value is connected in parallel with it.

Solche Spannungsversorgungsvorrichtungen werden häufig in Kraftfahrzeugen verwendet, um aus der Batteriespannung von lediglich 12 - 14 Volt zur Ansteuerung beispielsweise von Piezo-Einspritzventilen hohe Spannungen von etwa 300 Volt zu erzeugen. Solche Spannungen liegen deutlich über den als ungefährlich geltenden Spannungen mit Werten unter 60 Volt, die als Kleinspannungen ohne besonderen Berührschutz verwendet werden können. Die Entladung sollte möglichst schnell erfolgen, so dass vorzugsweise ein Widerstand mit einem kleinen Widerstandwert gewählt wird, was jedoch dazu führt, dass der Entladestrom während der gesamten Betriebsdauer der Spannungsversorgungsvorrichtung fließt und eine hohe Verlustleistung erzeugt. Es muss also ein Kompromiss zwischen Verlustleistung im Entladewiderstand und der Entladedauer gefunden werden, was bei höheren Spannungen und größeren Kondensatorwerten mitunter recht schwierig ist.Such power supply devices are often used in motor vehicles in order to generate high voltages of about 300 volts from the battery voltage of only 12-14 volts for driving piezo injectors, for example. Such voltages are well above the voltages that are considered non-hazardous with values below 60 volts, which can be used as extra-low voltages without special protection against accidental contact. The discharge should take place as quickly as possible, so that a resistor with a low resistance value is preferably selected, but this means that the discharge current flows during the entire service life of the voltage supply device and generates a high power loss. A compromise must therefore be found between the power loss in the discharge resistor and the discharge duration, which is sometimes quite difficult with higher voltages and larger capacitor values.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, hierfür eine Lösung zu finden.The object of the invention is to find a solution for this.

Die Aufgabe wird gelöst durch eine Spannungsversorgungsvorrichtung mit einer Schaltungsanordnung zum Entladen des ersten Kondensators über ein steuerbares Schaltmittel, falls die um eine erste Referenzspannung reduzierte Spannung an einem weiteren Kondensator kleiner als die über einen mit einem ersten und einem zweiten Widerstand gebildeten Spannungsteiler von der Spannung an dem weiteren Kondensator abgeleitete Spannung oder die Spannung an dem weiteren Kondensator oder eine davon abgeleitete Spannung kleiner als eine zweite Referenzspannung wird, wobei die Schaltungsanordnung mit einem Transistor gebildet ist, dessen einer Laststreckenanschluss mit dem das positive Potential der Ausgangsspannung führenden ersten Anschluss des ersten Kondensators und dessen anderer Laststreckenanschluss über einen dritten Widerstand mit einem Bezugspotential und über eine in Flussrichtung gepolte Zenerdiode mit dem das positive Potential der Kondensatorspannung führenden ersten Anschluss des weiteren Kondensators verbunden ist, wobei der Mittenabgriff des Spannungsteilers mit dem Steueranschluss des Transistors verbunden ist.The object is achieved by a voltage supply device with a circuit arrangement for discharging the first capacitor via a controllable switching means if the voltage reduced by a first reference voltage at a further capacitor is lower than the voltage across a voltage divider formed with a first and a second resistor from the voltage on the voltage derived from the further capacitor or the voltage across the further capacitor or a voltage derived therefrom becomes smaller than a second reference voltage, the circuit arrangement being formed with a transistor whose one load path connection is connected to the first connection of the first capacitor carrying the positive potential of the output voltage and its other load path connection via a third resistor to a reference potential and via a zener diode polarized in the forward direction to the first connection carrying the positive potential of the capacitor voltage Capacitor is connected, the center tap of the voltage divider being connected to the control terminal of the transistor.

Der weitere Kondensator kann sich nach dem Abschalten der Spannungsversorgungsvorrichtung über die Widerstände des Spannungsteilers entladen, wobei die an ihm anliegende Spannung absinkt und wobei bei Unterschreiten eines bestimmten Wertes das Schaltmittel eingeschaltet wird, so dass nun der erste Kondensator über das Schaltmittel schnell entladen wird.After the voltage supply device has been switched off, the additional capacitor can discharge via the resistors of the voltage divider, with the voltage applied to it dropping and the switching means being switched on when it falls below a certain value, so that the first capacitor is now quickly discharged via the switching means.

Außerdem kann in besonders einfacher Weise durch Verwendung lediglich eines Transistors als Komparator eine einfache und kostengünstige Schaltungsanordnung realisiert werden. Durch die Zenerdiode wird der Bezugspotentialseitige Laststreckenanschluss des Transistors auf die Spannung des weiteren Kondensators geklemmt und liegt immer um die Zenerspannung unter dessen Spannung. Der Steueranschluss des Transistors liegt dagegen über den Spannungsteiler auf einem Potential, das keinen festen Abstand zur Spannung am weiteren Kondensator sondern ein festes Verhältnis zu dieser Spannung hat. Damit kann durch geeignete Wahl der Widerstände des Spannungsteilers sowie der Zenerspannung bei einem am weiteren Kondensator anliegenden Potential, das dessen Nennpotential entspricht, der Transistor ausgeschaltet werden und bei einem Sinken der Spannung am weiteren Kondensator bei einem gewünschten Wert der Transistor eingeschaltet werden, so dass sich der erste Kondensator entladen kann.In addition, a simple and inexpensive circuit arrangement can be implemented in a particularly simple manner by using only one transistor as a comparator. The reference potential-side load path connection of the transistor is clamped to the voltage of the further capacitor by the Zener diode and is always below its voltage by the Zener voltage. The control terminal of the transistor, on the other hand, is at a potential via the voltage divider that is not at a fixed distance from the voltage across the additional capacitor, but has a fixed ratio to this voltage. With a suitable choice of the resistors of the voltage divider and the Zener voltage, when the potential is present at the further capacitor, its nominal potential tial corresponds, the transistor can be switched off and, when the voltage across the further capacitor drops at a desired value, the transistor can be switched on, so that the first capacitor can discharge.

In einer ersten Ausbildung der erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsvorrichtung ist der weitere Kondensator ein zweiter Kondensator am Ausgang der Spannungsversorgungsvorrichtung, wobei in einer vorteilhaften Weiterbildung der erste und der zweite Kondensator in Serie geschaltet sein können. Hierdurch können Kondensatoren mit einer geringeren Spannungsfestigkeit gewählt werden.In a first embodiment of the voltage supply device according to the invention, the additional capacitor is a second capacitor at the output of the voltage supply device, it being possible for the first and second capacitors to be connected in series in an advantageous development. As a result, capacitors with a lower dielectric strength can be selected.

In einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsvorrichtung ist der weitere Kondensator ein dritter Kondensator am Eingang der Spannungsversorgungsvorrichtung, wodurch die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung auch bei einer Spannungsversorgungsvorrichtung mit nur einem Ausgangskondensator, also einer Ausgangsspannung, verwendet werden kann.In a second embodiment of the voltage supply device according to the invention, the additional capacitor is a third capacitor at the input of the voltage supply device, which means that the circuit arrangement according to the invention can also be used in a voltage supply device with only one output capacitor, ie one output voltage.

Die erfindungsgemäße Spannungsversorgungsvorrichtung kann auf einfache Weise erweitert werden, um einen vierten Kondensator am Ausgang der Spannungsversorgungsvorrichtung gesteuert durch die Spannung am weiteren Kondensator, der der zweite oder der dritte Kondensator sein kann, zu entladen. Hierzu ist die Schaltungsanordnung mit zumindest einem zweiten Transistor gebildet, dessen einer Laststreckenanschluss mit dem das positive Potential des spannungführenden Anschlusses des vierten Kondensators und dessen anderer Laststreckenanschluss über den dritten Widerstand mit dem Bezugspotential und über die Zenerdiode mit dem ersten Anschluss des weiteren bzw. des zweiten oder des dritten Kondensators verbunden ist. Die Schaltungsanordnung weist desweiteren einen aus einem vierten und einem fünften Widerstand gebildeten zweiten Spannungsteiler auf, der zwischen dem Anschluss des weiteren bzw. des zweiten oder des dritten Kondensators und dem Bezugspotential angeordnet ist und dessen Mittenabgriff mit dem Steueranschluss des zweiten Transistors verbunden ist.The voltage supply device according to the invention can be expanded in a simple manner in order to discharge a fourth capacitor at the output of the voltage supply device, controlled by the voltage across the further capacitor, which can be the second or the third capacitor. For this purpose, the circuit arrangement is formed with at least one second transistor, one load path connection of which is connected to the positive potential of the live connection of the fourth capacitor and the other load path connection of which is connected via the third resistor to the reference potential and via the zener diode to the first connection of the other or the second or the third capacitor is connected. The circuit arrangement also has a second voltage divider formed from a fourth and a fifth resistor, which is arranged between the terminal of the further or the second or the third capacitor and the reference potential and whose center tap is connected to the control terminal of the second transistor.

Durch diese erfindungsgemäße Erweiterung der Schaltungsanordnung kann ein weiterer Ausgangskondensator oder gegebenenfalls mehrere weitere Ausgangskondensatoren über ihnen jeweils zugeordnete Transistoren entladen werden.As a result of this expansion of the circuit arrangement according to the invention, a further output capacitor or optionally a plurality of further output capacitors can be discharged via the transistors assigned to them.

Hierbei ist es möglich, zwei oder mehrere der Ausgangskondensatoren in Serie zu schalten.In this case, it is possible to connect two or more of the output capacitors in series.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsvorrichtung kann der zweite Spannungsteiler und gegebenenfalls weitere Spannungsteiler ein anderes bzw. andere Teilungsverhältnisse haben als der erste Spannungsteiler, so dass die jeweiligen Ausgangskondensatoren bei unterschiedlichen Spannungen des weiteren Kondensators entladen werden.In an advantageous development of the voltage supply device according to the invention, the second voltage divider and optionally further voltage dividers can have a different or different division ratios than the first voltage divider, so that the respective output capacitors are discharged at different voltages of the further capacitor.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist besonders geeignet bei einer Spannungsversorgungsvorrichtung, die mit einem Sperrwandler gebildet ist.The circuit arrangement according to the invention is particularly suitable for a voltage supply device that is formed with a flyback converter.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Figuren näher erläutert. Dabei zeigen

1 ein Schaltbild der ersten Ausführungsform mit zwei unabhängigen Ausgangskondensatoren,
2 ein Schaltbild der zweiten Ausführungsform mit zwei unabhängigen Ausgangskondensatoren,
3 ein Schaltbild der ersten Ausführungsform mit in Serie geschalteten Ausgangskondensatoren und
4 ein Schaltbild der ersten Ausführungsform mit drei in Serie geschalteten Ausgangskondensatoren und zwei Entladeschaltungsanordnungen.

The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with the aid of figures. show it

1 a circuit diagram of the first embodiment with two independent output capacitors,
2 a circuit diagram of the second embodiment with two independent output capacitors,
3 a circuit diagram of the first embodiment with series-connected output capacitors and
4 a circuit diagram of the first embodiment with three series-connected output capacitors and two discharge circuit arrangements.

Das in der 1 dargestellte Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Spannungsversorgungsvorrichtung ist mit einem Sperrwandler gebildet, der einen Transformator Tr mit einer Primärwicklung und zwei in Serie geschalteten Sekundärwicklungen aufweist. An dem ersten Anschluss der Primärwicklung kann eine Versorgungsspannung UV angelegt werden, während der zweite Anschluss der Primärwicklung über ein Schaltmittel T, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als n-Kanal MOS-FET ausgebildet ist, mit dem Bezugspotential GND verbunden. Der eine freie Anschluss der in Serie geschalteten Sekundwicklungen des Transformators Tr ist ebenfalls mit dem Bezugspotential GND verbunden, während der andere freie Anschluss der Sekundärwicklungen über eine in Flussrichtung gepolte Gleichrichterdiode Dgl1 über einen ersten Kondensator C1 mit dem Bezugspotential GND verbunden ist. Der Verbindungspunkt der ersten Gleichrichterdiode Dgl1 und des ersten Kondensators C1 bildet einen ersten Ausgangsanschluss, an dem eine erste vorzugsweise hohe Ausgangsspannung U1 anliegt, die größer als 60 Volt, also größer als die Kleinspannung ohne besonderen Berührschutz ist. Typische für ein Kraftfahrzeug benötigte Spannungen liegen im Bereich von 300 Volt.That in the 1 illustrated embodiment of a power supply device according to the invention is formed with a flyback converter having a transformer Tr with a primary winding and two secondary windings connected in series. A supply voltage UV can be applied to the first connection of the primary winding, while the second connection of the primary winding is connected to the reference potential GND via a switching means T, which is designed as an n-channel MOSFET in the exemplary embodiment shown. One free connection of the series-connected secondary windings of the transformer Tr is also connected to the reference potential GND, while the other free connection of the secondary windings is connected to the reference potential GND via a forward-biased rectifier diode Dgl1 via a first capacitor C1. The connection point of the first rectifier diode Dgl1 and the first capacitor C1 forms a first output terminal at which a first, preferably high, output voltage U1 is present, which is greater than 60 volts, ie greater than the extra-low voltage without special contact protection. Typical voltages required for a motor vehicle are in the range of 300 volts.

Der Verbindungspunkt der beiden Sekundärwicklungen ist über eine zweite in Flussrichtung gepolte Gleichrichterdiode Dgl2 und einen zweiten Kondensator C2 mit dem Bezugspotential GND verbunden. Der Verbindungspunkt der zweiten Gleichrichterdiode Dgl2 und des zweiten Kondensators C2 bildet einen zweiten Anschluss für eine Ausgangsspannung, die vorzugsweise eine Kleinspannung ohne besonderen Berührungsschutz, also eine Spannung mit einem Wert kleiner gleich 60 Volt ist.The connection point of the two secondary windings is via a second forward-biased rectifier diode Dgl2 and a second Capacitor C2 connected to the reference potential GND. The connection point of the second rectifier diode Dgl2 and the second capacitor C2 forms a second connection for an output voltage, which is preferably a low voltage without special protection against accidental contact, ie a voltage with a value of less than or equal to 60 volts.

Der den ersten Ausgangsanschluss der Spannungsversorgungsvorrichtung bildende Anschluss des ersten Kondensators C1 ist über ein erstes Schaltmittel, das im dargestellten Ausführungsbeispiel als ein npn-Bipolar-Transistor T1 ausgebildet ist, und einen dazu in Serie geschalteten dritten Widerstand R3 mit dem Bezugspotential GND verbunden. Der Verbindungspunkt zwischen dem ersten Transistor T1 und dem dritten Widerstand R3 ist über eine in Flussrichtung gepolte Zenerdiode D1 mit dem die zweite Ausgangsspannung führenden Anschluss des zweiten Kondensators C2 verbunden. Der Basisanschluss des ersten Transistors T1 ist mit dem Mittenabgriff eines aus einem ersten Widerstand R1 und einem zweiten Widerstand R2 gebildeten Spannungsteiler verbunden, wobei der erste Spannungsteiler parallel zum zweiten Kondensator C2 geschaltet ist.The connection of the first capacitor C1, which forms the first output connection of the voltage supply device, is connected to the reference potential GND via a first switching means, which is designed as an npn bipolar transistor T1 in the exemplary embodiment shown, and a third resistor R3 connected in series with it. The connection point between the first transistor T1 and the third resistor R3 is connected via a forward-biased Zener diode D1 to the second output voltage-carrying connection of the second capacitor C2. The base connection of the first transistor T1 is connected to the center tap of a voltage divider formed from a first resistor R1 and a second resistor R2, the first voltage divider being connected in parallel with the second capacitor C2.

Der mit dem Transformator Tr und dem Schaltmittel T gebildete Sperrwandler wird in dem Fachmann bekannter Weise mittels einer nicht dargestellten Regeleinrichtung durch Ansteuerung des Schaltmittels T mit einem Pulsweiten-modulierten Signal so betrieben, dass beispielsweise die zweite Ausgangsspannung U2, also die Kleinspannung, auf einem konstanten, vorgegebenen Wert geregelt wird. Aufgrund des festen Windungszahlenverhältnisses der Primär- und Sekundärwicklungen des Transformators Tr wird sich damit auch die erste Ausgangsspannung U1 auf einen vorgegebenen konstanten Wert einstellen.The flyback converter formed with the transformer Tr and the switching means T is operated in a manner known to those skilled in the art by means of a control device (not shown) by driving the switching means T with a pulse-width-modulated signal such that, for example, the second output voltage U2, i.e. the extra-low voltage, is at a constant , preset value is controlled. Because of the fixed turns ratio of the primary and secondary windings of the transformer Tr, the first output voltage U1 will also adjust to a predetermined constant value.

Wenn der Betrieb der Spannungsversorgungsvorrichtung eingestellt wird, ist es zumeist erforderlich, wenigstens den die hohe Ausgangsspannung U1 zur Verfügung stellenden ersten Kondensator C1 möglichst schnell zu entladen, um eine Gefährdung von Personen bei einem versehentlichen Berühren - beispielsweise bei Verwendung in einem Kraftfahrzeug und einer Reparatur bei stehenden Fahrzeug - zu vermeiden. Dies erfolgt dadurch, dass sich der zweite Kondensator C2, der nach dem Abschalten der Spannungsversorgungsvorrichtung aus dem Transformator Tr nicht mehr nachgeladen wird, über den ersten Spannungsteiler R1, R2 entlädt, wodurch sowohl die Spannung am Mittenabgriff des Spannungsteilers - also an der Basis des ersten Transistors T1 - als auch die Spannung an der Anode der Zenerdiode D1 - also am Emitter des ersten Transistors T1 - absinken. Wenn die Werte der Zenerspannung der Zenerdiode D1 und die Werte der Widerstände R1, R2 des Spannungsteilers geeignet gewählt sind, liegt die Spannung am Emitter des ersten Transistors T1 im Normalbetrieb der Spannungsversorgungsvorrichtung über der Spannung an der Basis des ersten Transistors T1 und wird durch das Entladen des zweiten Kondensators C2 unter die Spannung an der Basis des ersten Transistors T1 absinken. Wenn die Basis -Emitter-Spannung größer als 0,7 Volt wird, wird der erste Transistor T1 leitend, wodurch der erste Kondensator C1 schnell entladen wird. Der zweite Kondensator C2 wird sich weiterhin und auch nach dem Entladen des ersten Kondensators C1 über die Widerstände R1, R2 des ersten Spannungsteilers entladen.When the operation of the voltage supply device is stopped, it is usually necessary to discharge at least the first capacitor C1, which makes the high output voltage U1 available, as quickly as possible in order to pose a risk to people if they are accidentally touched - for example when used in a motor vehicle and during repairs stationary vehicle - to be avoided. This occurs because the second capacitor C2, which is no longer recharged from the transformer Tr after the voltage supply device has been switched off, is discharged via the first voltage divider R1, R2, as a result of which the voltage at the center tap of the voltage divider - i.e. at the base of the first Transistor T1 - and the voltage at the anode of the zener diode D1 - ie at the emitter of the first transistor T1 - drop. If the values of the zener voltage of the zener diode D1 and the values of the resistors R1, R2 of the voltage divider are selected appropriately, the voltage at the emitter of the first transistor T1 in normal operation of the voltage supply device is higher than the voltage at the base of the first transistor T1 and is reduced by discharging of the second capacitor C2 drop below the voltage at the base of the first transistor T1. When the base-emitter voltage becomes greater than 0.7 volts, the first transistor T1 becomes conductive, as a result of which the first capacitor C1 is quickly discharged. The second capacitor C2 will continue to discharge and also after the discharge of the first capacitor C1 via the resistors R1, R2 of the first voltage divider.

Durch die in 1 dargestellte Spannungsversorgungsvorrichtung mit der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung zur Entladung des ersten Kondensators C1 ist eine sehr einfache und effektive Schaltung angegeben, die auf kostengünstige Weise realisiert werden kann.through the in 1 shown voltage supply device with the circuit arrangement according to the invention for discharging the first capacitor C1 is specified a very simple and effective circuit that can be implemented in a cost-effective manner.

In den 2 bis 4 sind gleiche Schaltungsbestandteile mit gleichen Bezugszeichen versehen. So zeigt auch die 2 den Sperrwandler der Spannungsversorgungsvorrichtung sowie dieselbe erfindungsgemäße Schaltungsanordnung zur Entladung des ersten Kondensators C1. Allerdings ist in der zweiten Ausführungsform gemäß der 2 der nicht mit dem Bezugspotential GND verbundene Anschluss des ersten Spannungsteilers R1, R2 sowie die Kathode der Zenerdiode D1 nicht mit dem zweiten Ausgangsanschluss sondern mit dem ersten Anschluss der Primärwicklung des Transformators Tr verbunden, der außerdem - nur angedeutet - mit einer Spannungsquelle verbunden ist, die die Versorgungsspannung UV zur Verfügung stellt. Diese weist an ihrem Ausgang einen dritten Kondensator C3 auf, der sich beim Abschalten der Spannungsversorgungsvorrichtung entlädt, so dass hierdurch - in gleicher Weise wie zur 1 beschrieben - der erste Transistor T1 ab einem vorgegebenen Potential, das durch die Wahl der Werte für den ersten Widerstand R1, den zweiten Widerstand R2 und die Zenerspannung der Zenerdiode D1 eingestellt werden kann.In the 2 until 4 the same circuit components are provided with the same reference symbols. That's how it shows 2 the flyback converter of the voltage supply device and the same circuit arrangement according to the invention for discharging the first capacitor C1. However, in the second embodiment according to the 2 the connection of the first voltage divider R1, R2 that is not connected to the reference potential GND and the cathode of the zener diode D1 are not connected to the second output connection but to the first connection of the primary winding of the transformer Tr, which is also - only hinted at - connected to a voltage source which provides the supply voltage UV. At its output, this has a third capacitor C3, which discharges when the voltage supply device is switched off, so that as a result—in the same way as for 1 described - the first transistor T1 from a predetermined potential, which can be set by the selection of the values for the first resistor R1, the second resistor R2 and the zener voltage of the zener diode D1.

Die Spannungsversorgungsvorrichtung gemäß der 2 weist zwar ebenfalls zwei Ausgangsspannungen U1, U2 auf, aufgrund der Ableitung der Steuerspannung für den ersten Transistor T1 aus der Eingangsversorgungsspannung UV kann sie jedoch auch mit nur einer Sekundärwicklung und entsprechend nur einer Ausgangsspannung arbeiten.The power supply device according to the 2 also has two output voltages U1, U2, but because the control voltage for the first transistor T1 is derived from the input supply voltage UV, it can also work with only one secondary winding and accordingly only one output voltage.

Die 3 zeigt wiederum eine Spannungsversorgungsvorrichtung gemäß der ersten Ausbildung, bei der die Steuerspannung zur Entladung des ersten Kondensators C1 aus der zweiten Ausgangsspannung abgeleitet wird. In dem dort dargestellten Ausführungsbeispiel sind jedoch der erste und der zweite Kondensator C1, C2 in Serie geschaltet, wodurch sich die erste Ausgangsspannung U1 als Summe der an den beiden Kondensatoren C1, C2 anliegenden Spannungen ergibt. Dadurch kann ein erster Kondensator C1 mit einer geringeren Spannungsfestigkeit gewählt werden, was zu geringeren Kosten führt. Außerdem wird der zweite Kondensator C2 ebenfalls durch den ersten Transistor T1 entladen.the 3 again shows a voltage supply device according to the first embodiment, in which the control voltage for discharging the first capacitor C1 from the second off input voltage is derived. In the exemplary embodiment shown there, however, the first and second capacitors C1, C2 are connected in series, resulting in the first output voltage U1 being the sum of the voltages present at the two capacitors C1, C2. As a result, a first capacitor C1 with a lower dielectric strength can be selected, which leads to lower costs. In addition, the second capacitor C2 is also discharged through the first transistor T1.

Ein Ausführungsbeispiel, bei dem durch die Steuerspannung am zweiten Kondensator C2 nicht nur der erste Kondensator C1 sondern zusätzlich ein weiterer Kondensator C4 am Ausgang der Spannungsversorgungsvorrichtung mit einer dritten Ausgangsspannung U3 entladen werden kann, zeigt 4. Dort sind der erste, der zweite und ein vierter Ausgangskondensator C1, C2, C4 in Serie geschaltet, wobei es in gleicher Weise möglich wäre, entweder nur zwei dieser Kondensatoren in Serie zu schalten oder alle mit dem Bezugspotential GND zu verbinden. Während der erste Kondensator C1 über den ersten Transistor T1 entladen werden kann, ist der die dritte Ausgangsspannung U3 zur Verfügung stellende Anschluss des vierten Kondensators C4 mit dem Kollektor eines zweiten Transistors T2 verbunden, während der Ermittler des zweiten Transistors T2 ebenfalls über den dritten Widerstand R3 mit dem Bezugspotential GND verbunden ist. Der Basisanschluss des zweiten Transistors T2 ist mit dem Mittenabgriff eines zweiten Spannungsteilers verbunden, der mit einem vierten Widerstand R4 und einem fünften Widerstand R5 gebildet ist und ebenfalls mit dem ersten Spannungsteiler parallel zum zweiten Kondensator C2 geschaltet ist. Durch geeignete Wahl der Werte der Widerstände R4, R5 im Bezug zur Zenerspannung der Zenerdiode D1 kann ein Schaltpunkt für den zweiten Transistor T2 eingestellt werden, der vom Schaltpunkt des ersten Transistors T1 abweicht. Damit kann der erste Kondensator C1 und der vierte Kondensator C4, gesteuert durch die zweite Ausgangsspannung U2, die am zweiten Kondensator C2 anliegt, bei unterschiedlichen Werten dieser Ausgangsspannung U2 entladen werden.An exemplary embodiment in which not only the first capacitor C1 but also a further capacitor C4 at the output of the voltage supply device with a third output voltage U3 can be discharged by the control voltage on the second capacitor C2 is shown 4 . There, the first, the second and a fourth output capacitor C1, C2, C4 are connected in series, it being possible in the same way either to connect only two of these capacitors in series or to connect them all to the reference potential GND. While the first capacitor C1 can be discharged via the first transistor T1, the terminal of the fourth capacitor C4 that provides the third output voltage U3 is connected to the collector of a second transistor T2, while the detector of the second transistor T2 is also connected via the third resistor R3 is connected to the reference potential GND. The base connection of the second transistor T2 is connected to the center tap of a second voltage divider, which is formed with a fourth resistor R4 and a fifth resistor R5 and is also connected to the first voltage divider in parallel with the second capacitor C2. A switching point for the second transistor T2 that deviates from the switching point of the first transistor T1 can be set by suitably selecting the values of the resistors R4, R5 in relation to the zener voltage of the zener diode D1. The first capacitor C1 and the fourth capacitor C4 can thus be discharged at different values of this output voltage U2, controlled by the second output voltage U2 which is present at the second capacitor C2.

Durch das erfindungsgemäße Schaltungsprinzip der in den 1-4 dargestellten Schaltungsanordnung zur Entladung der Kondensatoren am Ausgang einer Spannungsversorgungsvorrichtung können beliebig viele Ausgangskondensatoren entladen werden. Die Schaltung ist nicht auf positive Ausgangsspannungen begrenzt. Für negative Ausgangsspannungen muss die Zenerdiode D1 umgepolt werden und der jeweils zugehörige Transistor durch einen pnp-Transistor ersetzt werden. Desweiteren können anstelle der Bipolar-Transistoren T1, T2 auch MOS-FETs oder IGBTs oder ähnliche Schaltelemente zum Einsatz kommen. Dies ist besonders bei Ausgangsspannungen größer 100 Volt von Bedeutung.The circuit principle according to the invention in the 1-4 circuit arrangement shown for discharging the capacitors at the output of a voltage supply device, any number of output capacitors can be discharged. The circuit is not limited to positive output voltages. For negative output voltages, the polarity of the zener diode D1 must be reversed and the associated transistor replaced by a pnp transistor. Furthermore, instead of the bipolar transistors T1, T2, MOSFETs or IGBTs or similar switching elements can also be used. This is particularly important for output voltages greater than 100 volts.

Claims

Voltage supply device, in which at least one output voltage (U1) present at a first capacitor (C1) is generated from an input voltage (UV) present at input connections (Vsupply, GND), with a circuit arrangement for discharging the first capacitor (C1) via a controllable switching means (T1) if the voltage at a further capacitor (C2, C3), reduced by a first reference voltage, is less than the voltage at the further capacitor (C2, C3) derived voltage or the voltage across the further capacitor (C2, C3) or a voltage derived therefrom is less than a second reference voltage, characterized in that the circuit arrangement is formed with a transistor (T1) whose one load path connection is connected to the positive Potential of the output voltage leading first terminal of the first capacitor (C1) and its other load path connection is connected via a third resistor (R3) to a reference potential (GND) and via a forward-biased zener diode (D1) to the first connection of the further capacitor (C2, C3), which carries the positive potential of the capacitor voltage, with the center tap of the Voltage divider is connected to the control terminal of the transistor (T1).

power supply device claim 1 , characterized in that the further capacitor is a second capacitor (C2) at the output of the voltage supply device.

power supply device claim 2 , characterized in that the first and the second capacitor (C1, C2) are connected in series.

power supply device claim 1 , characterized in that the further capacitor is a third capacitor (C3) at the input of the voltage supply device.

Voltage supply device according to one of Claims 1 until 4 , characterized in that at least a fourth capacitor (C4) at the output of the power supply before direction and the circuit arrangement has at least one second transistor (T2), one load path connection of which is connected to the first connection of the fourth capacitor (C4), which carries the positive potential of the capacitor voltage, and the other load path connection of which is connected via the third resistor (R3) to the reference potential (GND ) and is connected via the zener diode (D1) to the first terminal of the further or the second or the third capacitor (C2, C3), and has a second voltage divider formed from a fourth (R4) and a fifth resistor (R5), which is arranged between the first connection of the further or the second or the third capacitor (C2, C3) and the reference potential (GND) and whose center tap is connected to the control connection of the second transistor (T2).

power supply device claim 5 , characterized in that the fourth capacitor (C4) is connected in series with the first and/or the second capacitor (C1, C2).

power supply device claim 5 or 6 , characterized in that the second voltage divider has a different division ratio than the first voltage divider.

Voltage supply device according to one of Claims 1 until 7 , characterized in that it is formed with a flyback converter.