DE1155848B

DE1155848B - Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung mit einem Schalttransistor und einer Drosselspule

Info

Publication number: DE1155848B
Application number: DES78029A
Authority: DE
Inventors: Robert Nicolaus
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1962-02-14
Filing date: 1962-02-14
Publication date: 1963-10-17
Also published as: NL112509C; SE317737B; NL288925A

Description

Anordnung zur Kons#tanthaltung einer Gleichspannung mit einem Schalttransistor und einer Drosselspule Zusatz zum Patent 1123 749 Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung, die aus einer Gleichstromque#lle derart abgeleitet ist, daß die in ihrem Spannungswert schwankende Eingangsgleichspannung stets größer ist als die konstant gehaltene Gleichspannung und daß der aus der Gleichstromquelle entnommene mittlere Gleichstrom über den Lastwiderstand fließt, aber kleiner ist als der gesamte mittlere Gleichstrom über den Lastwiderstand, daß in einem Längszweig eine als Energiespeicher verwendete Drossel vorgesehen ist, die eingangsseitig durch einen elektronisch gesteuerten Umschalter, bestehend aus einem Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke im Längszweig liegt, und einer Diode im Querzweig, periodisch zwischen den beiden Eingangsklemmen hin- und hergeschaltet wird, und daß am ausgangsseitigen Anschluß der Drossel ein im Querzweig liegender Glättungskondensator angeordnet ist, bei der nach dem Hauptpatent 112-1749 der im Längszweig liegende Schalttransistor über seine Basis-Emitter-Strecke abhängig, von in einer zweiten Wicklung der Drossel durch deren Flußänderungen erzeugten Spannungen periodisch in Durchlaß- bzw. Sperrichtung geschaltet wird, bei der der den Kollektorstrom begrenzende Basisstrom des Schalttransistors während dessen Durchlaßzeit in einen größeren, durch die Emitter-Kollektor-Strecke, und in einen kleineren, durch die Emitter-Basis-Strecke eines Steuertransistors geleiteten Teilstrom aufgespalten ist, wobei dem kleineren Teilstrom in einem Widerstand über einen Stelltransistor ein Zusatzstrom superponiert wird, der von der konstant zu haltenden Ausgangsspannung durch Vergleich derselben mit einem Spannungsnormal, insbesondere einer Zenerdiode, abgeleitet ist, und bei der der Basis-Emitter-Stromkreis des Schalttransistors über eine während dessen Sperrzeit durchlässige Diode geschlossen ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, dieAnordnungzurKonstanthaltung einer Gleichspannung mit einem Schalttransistor und einer Drosselspule weiter zu verbessern.
Zur weiteren Vervollkommnung wird die Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung mit einem Schalttransistor und einer Drosselspule nach dem Hauptpatent gemäß der Erfindung so ausgebildet, daß auf der als Energiespeicher wirkenden Drossel mindestens eine Wicklung für den Anschluß einer Gleichrichterschaltung, im wesentlichen bestehend aus einem Gleichrichter undeinem Ladekondensator, vorgesehen ist und daß der Gleichrichter jeweils derart gepolt ist, daß am Ausgang der Gleichrichterschaltung nur während der Zeit der Energieabgabe der Drossel eine Gleichspannung entsteht. Die Anordnung kann ferner so ausgebildet werden, daß der Schaltungsteil mit dem Widerstand, üi dem über den Stelltransistor der Zusatzstrom superponiert wird, so ausgebildet ist, daß eine Diode in Reihe mit einem Widerstand zwischen den ausgangsseitigen Pol einer Zusatzwicklung zu der im Längszweig liegenden Wicklung der Drossel und der Basis des Steuertransistors geschaltet ist, daß Basis und Emitter des Steuertransistors durch einen weiteren Widerstand verbunden sind, daß der Verbindungspunkt der Reihenschaltung aus Diode und Widerstand durch einen Kondensator mit dem Kollektor des Steuertransistors, mit dem eingangsseitigen Pol der Zusatzwicklung und mit dem ausgangsseitigen Pol der im Längszweig liegenden Wicklung der Drossel verbunden ist, daß der Kollektor des Stelltransistors direkt an die Basis des Steuertransistors gelegt ist und daß der die Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors verbindende Widerstand so bemessen ist, daß der Steuertransistor während der Sperrzeit des Schalttransistors invers betrieben wird und dadurch die Funktion der während der Sperrzeit des Schalttransistors durchlässioren Diode übernimmt.
Weiterhin ist es zweckmäßig, die Anordnung so auszugestalten, daß der Emitter des Stelltrausistors über ein Potentiometer mit dem ausgangsseitigen Ende der im Längszweig liegenden Wicklung der Drossel und der Potentiometerabgriff über eine in Sperrichtung betriebene Zenerdiode mit der Basis des Stelltransistors verbunden ist, daß von dem der Drossel gegenüberliegenden Pol des Glättungskondensators, der an der durchgehenden Leitung liegt, eine weitere in Sperrichtung betriebene Zenerdiode an den Emitter des Stelltransistors gelegt ist, daß von einer weiteren Wicklung der Drossel über eine während der Zeit der Energieabgabe der Drossel durchlässige Gleichrichterschaltung, im wesentlichen bestehend aus einem Gleichrichter und einem Ladekondensator, eine Gleichspannung abgeleitet und über einen Widerstand zwischen den Emitter des Stelltransistors und die durchgehende Leitung polrichtig für den für den Stelltransistor gewählten Halbleitertyp angelegt ist.
Durch diese Maßnahmen können außer der an dem im Querzweig am ausgangsseitigen Ende der Drossel liegenden Glättungskondensator abnehrabaren, konstand gehaltenen Gleichspannung, die stets kleiner als die in ihrem Spannungswert schwankende Eingangsgleichspannung ist, noch zusätzliche Gleichspannungen mitstabilisiert werden, die je nach Bemessung auch größer als die Eingangsgleichspannung gewählt werden können. Diese Gleichspannungen können als Verbraucherspannungen und/oder als interne Hilfsspannungen verwendetwerden. Als interne Hilfsspannungen können sie zur Erweiterung des Regelbereiches und/ oder zur Verbesserung des Regelverhaltens dienen.
Eine Schaltungsanordnung für ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Figur dargestellt.
Im Prinzip stellt die in der Figur gezeigte Schaltung eine Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung mit dem Schalttransistor Ts, und der Drosselspule Dr, im Längszweig und der Diode D, sowie dem Glättungskondensator C, im Querzweig dar. Eine derartige Schaltungsanordnung zusammen mit dem Steuertransistor Ts. und dem Stelltransistor TS3 ist im Hauptpatent ausführlich beschrieben. Die Wirkungsweise des Widerstandes R., der Diode ZDi und des Potentiometers P ist ebenfalls unter den gleichen Bezugszeichen im Hauptpatent bereits erläutert. Der Vollständigkeit wegen ist bei der in der Figur dargestellten Schaltung am Eingang noch der Kondensator C eingezeichnet, der aber auch entfallen kann.
Die Schaltungsanordnung entsprechend dem Hauptpatent wird nach der Erfindung durch die Stromkreise, bestehend aus den zusätzlichen Wicklungen n. bzw. n4 auf der Drossel Drp und die zugehörigen Gleichrichter G, bzw G, mit den Ladekondensatoren C, bzw. C4 ergänzt.
Bei dem zugrunde liegenden Regelverfahren wird in der Drosselspule Dr, periodisch Energie gespeichert und wieder entnommen. Die Induktionsspannungen in sämtlichen Wicklungen der Drossel Dr, sind während der Zeit der Energieaufnahme in weiten Grenzen veränderlich und zur Gewinnung zusätzlicher konstanter Ausgangsspannungen nicht verwendbar. Während der Zeit der Energieabgabe jedoch sind sämtliche Induktionsspannungen wegen der Regelung im Hauptstromkreis weitgehend konstant. Wird durch Ventile bzw. Gleichrichter Gl. G, nur während der Zeit, in der die Induktionsspannungen der Drossel Dri konstant sind, ein Stromfluß in den zusätzlichen Stromkreisen n., Gll C3 bzw. n4, G2, C4 ermöglicht, so werden die LadekondensatorenC., C4 in den einzelnen Stromkreisen auf konstante Spannungen aufgeladen. Der Vorteil liegt unter anderem darin, daß mit einem Regler mehrere Gleichspannungen gleichzeitig konstant gehalten werden. Solche Spannungen können z. B. als Heiz-, Anoden- und/oder Gittervorspannungen für Funk- bzw. Meßgeräte benutzt werden.
Beispiele für die interne Verwendung derartiger zusätzlicher Stromkreise mit konstanten Ausgangsspannungen sind der in der Figur dargestellten Schaltung ebenfalls entnehmbar. Der zusätzliche Stromkreis mit der Wicklung n., der Drossel Drj, dem Gleichrichter G, und dem Ladekondensator C6 liefert eine stabilisierte Gleichspannung U, über den Spannungsteiler, bestehend aus dem Widerstand R, und der Zenerdiode ZD, für den Stelltransistor Ts., Auch aus der Wicklung n. der Drossel Dr, wird über die Diode D, eine Spannung abgenommen, die den Kondensator-C, auf die konstante Gleichspannung Ul. auflädt. Diese Gleichspannung U, wird ebenfalls als interne Hilfsspannung verwendet. Der Widerstand Rj, in dem über den Stelltransistor Ts. ein Zusatzstrom superponiert: wird, ist bei der in der Figur dargestellten Schaltungsanordnung in Abwandlung der Schaltungsanordnung nach dem Hauptpatent so angeordnet, daß er die Basis des Transistors Ts. mit der Diode D2 verbindet, wobei zusätzlich Emitter und Basis des Steuertransistors Ts. durch den Widerstand R, derart überbrückt sind, daß der Steuertransistor Tsl, während der Sperrzeit des Schalttransistors TS, invers betrieben wird und dadurch die Funktion der während der Sperrzeit des Schalttransistors Tsl durchlässigen Diode übernimmt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Konstanthaltung einer Gleichspannung, die aus einer Gleichstromquelle derart abgeleitet ist, daß die in ihrem Spannungswert schwankende Eingangsgleichspannung stets größer ist als die konstant gehaltene Gleichspannung und daß der aus der Gleichstromquelle entnommene mittlere Gleichstrom über den Lastwiderstand fließt, aber kleiner ist als der gesamte mittlere Gleichstrom über den Lastwiderstand, daß in einem Längszweig eine als Energiespeicher verwendete Drossel vorgesehen ist, die eingangsseitig durch einen elektronisch gesteuerten Umschalter, bestehend aus einem Transistor, dessen Kollektor-Emitter-Strecke im Längszweig liegt, und einer Diode im Querzweig, periodisch zwischen den beiden Eihgangsklemmen hin- und hergeschaltet wird, und daß am ausgangsseitigen Anschluß der Drossel ein im Querzweig liegender Glättungskondensator angeordnet ist, bei der nach dem Hauptpatent 1123 749 der im Längszweig liegende Schalttransistor (Tsl) über seine Basis-Emitter-Strecke abhängig von in einer zweiten Wicklung der Drossel (Dr,) durch deren Flußänderungen erzeugten Spannungen periodisch in Durchlaß- bzw. Sperrichtung geschaltet wird, bei der der den Kollektorstrom begrenzende Basisstrom des Schalttransistors während dessen Durchlaßzeit in einen größeren, durch die Emitter-Kollektor-Strecke, und in einen kleineren, durch die Enütter-Basis-Strecke eines Steuertransistors (Ts2) geleiteten Teilstrom aufgespalten ist, wobei dem kleineren Teilstrom. in einem Widerstand (R1) über einen Stelltransistor (Ts") ein Zusatzstrom superponiert wird, der von der konstant zu haltenden Ausgangsspannung durch Vergleich derselben mit einem Spannungsnormal, insbesondere einer Zenerdiode (ZD,), abgeleitet ist, und bei der der Basis- Emitter-Stromkreis des Schalttransistors über eine während dessen Sperrzeit durchlässige Diode (D2) geschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der als Energiespeicher wirkenden Drossel (Dr,) mindestens eine weitere Wicklung (n" n4) für den Anschluß einer Gleichrichterschaltung, im wesentlichen bestehend aus einem Gleichrichter (G1, G#) und einem Ladekondensator (C" C4), vorgesehen ist und daß der Gleichrichter (Gj, G2) jeweils derart gepolt ist, daß am Ausgang der Gleichrichterschaltuno, nur während der Zeit der Energieabgabe der Drossel (Dr,) eine Gleichspannung entsteht.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaltungsteil mit dem Widerstand (R), in dem über den Stelltransistor (Ts.) der Zusatzstrom superponiert wird, so ausgebildet ist, daß eine Diode (D.) in Reihe mit dem Widerstand (R,) zwischen den ausgangsseitigen Pol einer Zusatzwicklung (n") zu der im Längszweig liegenden Wicklung (n) der Drossel (Dr,) und der Basis des Steuertransistors (Ts.) geschaltet ist, daß Basis und Emitter des Steuertransistors (Ts.,) durch einen weiteren Widerstand (R.) verbuiden sind, daß der Verbindungspunkt der Reihenschaltung aus Diode (D.) und Widerstand (R1) durch einen Kondensator (C.) mit dem Kollektor des Steuertransistors (TJ.), mit dem eingangsseitigen Pol der Zusatzwijklung (n.) und mit dem ausgangsseitigen Pol der im Längszweig liegenden Wicklung (n) der Drossel (Dr,) verbunden ist, daß der Kollektor des Stelltransistors (Ts.) direkt an die Basis des Steuertransistors (Ts#) gelegt ist und daß der die Basis-Emitter-Strecke des Steuertransistors (Ts2) verbindende Widerstand (R2) so bemessen ist, daß der Steuertransistor (Ts.) während der Sperrzeit des Schalttransistors ffil) invers betrieben wird und dadurch die Funktion der während der Sperrzeit des Schalttransistors (Tsl) durchlässigen Diode übernimmt. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Emitter des Stelltransistors (Ts") über ein Potentiometer (P) mit dem ausgangsseitigen Ende der im Längszweig liegenden Wicklung (n1) der Drossel (Dr,) und der Potentiometerabgriff über eine in Sperrichtung betriebene Zenerdiode (ZDI) mit der Basis des Stelltransistors verbunden ist, daß von dem der Drossel (Dr,) gegenüberliegenden Pol des Glätttungskondensators (C), der an der durchgehenden Leitung liegt, eine weitere in Sperrichtung betriebene Zenerdiode (ZD2) an den Emitter des Stelltransistors (TJ.) gelegt ist, daß von einer weiteren Wicklung (n.) der Drossel (Dr,) über eine während der Zeit der Energieabgabe der Drossel (Dr) durchlässige Gleichrichterschaltung, im wesentlichen bestehend aus einem Gleichrichter (G.) und einem Ladekondensator (C.), eine Gleichspannung abgeleitet und über einen Widerstand (R") zwischen den Emitter des Stelltransistors (Ts.) und die durchgehende Leitung polrichtig für den für den Stelltransistor gewählten Halbleitertyp angelegt ist.