DE1638009B2

DE1638009B2 - Gleichspannungsgespeiste, geregelte gleichspannungsversorgung

Info

Publication number: DE1638009B2
Application number: DE19681638009
Authority: DE
Inventors: Tom Kastrup Nordborg Petersen (Danemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Priority date: 1968-01-23
Filing date: 1968-01-23
Publication date: 1972-08-24
Also published as: FR1600380A; US3585491A; SE362555B; CH496360A; GB1261821A; DE1638009A1

Description

geregelten Gleichspannungsversorgungen ist die Repetitionsfrequenz konstant und nur die Impulsbreite regelbar. Es tritt daher ebenfalls das Problem auf, daß der Regelbereich beschränkt ist und die Ausgangsspannung insbesondere nicht bis nahe Null heruntergeregelt werden kann.

Es ist häufig erwünscht, die geregelte Gleichspannung über einen Bereich von etwa 0 bis 100 %> zu regeln. Dies trifft beispielsweise zu, wenn mit dieser Gleichspannung ein Wechselrichter versorgt wird, der seinerseits einen Dreiphasenmotor steuert. Die Drehzahl dieses Dreiphasenmotors ist der angelegten Spannung proportional.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit abnehmender Größe der gewünschten Ausgangsspannung zunächst unter Beibehaltung der Repetitionsfrequenz die Impulsbreite verkleinerbar und nach Erreichen eines vorgegebenen Mindestwertes der Impulsbreite die Repetitionsfrequenz herabsetzbar ist.

Bei dieser Anordnung wird zwar sowohl die Impulsbreite als auch die Repetitionsfrequenz in Abhängigkeit von der gewünschten Ausgangsspannung gesteuert. Die beiden Größen sind aber nicht fest miteinander verknüpft. Vielmehr arbeitet die Schaltung in einem großen Teil des Regelbereichs in bewährter Weise mit konstanter Repetitionsfrequenz und variabler Impulsbreite. Erst wenn die Impulsbreite einen unteren Grenzwert erreicht hat, wird die Repetitionsfrequenz herabgesetzt. Im einfachsten Fall kann hierbei die Impulsbreite den vorgegebenen Mindestwert beibehalten. Da Impulsbreite und Repetitionsfrequenz nicht dauernd miteinander verknüpft sind, ist es unerheblich, daß der Verkleinerung der Impulsbreite schaltungstechnisch Grenzen gesetzt sind. Denn unabhängig davon kann die Repetitionsfrequenz auf beliebige kleine Werte herabgesetzt werden.

Vorzugsweise ist die gewünschte Ausgangsspannung beim Überschreiten eines Grenzwertes des Belastungsstromes herabsetzbar. Durch diese Maßnahme wird in den normalen Regelmechanismus einer Gleichspannungsversorgung im Gegensinn eingegriffen. Es wird nicht mehr versucht, die Spannung konstant zu halten, sondern sie wird se weit herabgesetzt, daß der Belastungsstrom keinen Schaden mehr verursachen kann. Da es mit Hilfe der Erfindung gelingt, die Ausgangsspannung fast auf Null henmterzuregeln, können auch KurzsdiluBsHöme so niedrig gehalten werden, daß sie keinen Schaden bewirken. Im Extremfall, wenn die Repetitionsfrequenz auf Null herabgeregelt ist, kann die Ausgangsspannung sogar zu Null werden.

Schaltungstechnisch läßt sich dies vorzugsweise dadurch erreichen, daß der Schalter von einem monostabilen Multivibrator gesteuert wird, dem ein Geber für eine veränderliche Impulslänge und ein Geber für eine veränderliche Frequenz zugeordnet ist, und daß eine Regelschaltung beim Unterschreiten eines Grenzwertes der Impulslänge den Frequenzgeber so betätigt, daß er eine niedrigere Frequenz erzeugt Wesentlich ist hierbei die Fremdsteuerung des Multivibrators, durch die dessen Frequenz rt werden kann.

Es ist ohne weiteres möglich, den Frequenzgeber and den Impulslängengeber an denselben Ausgang einer gemeinsamen Regelschaltung anzuschließen, «renn dem Frequenzgeber eine Grenzwertschaltung zugeordnet ist, die das Regel-Ausgangssignal air Frequenzgeber erst wirksam werden läßt, wenn dci Grenzwert der Schaltung erreicht ist. Sobald dei Frequenzgeber anspricht, ist es von untergeordnete! Bedeutung, ob der Impulslängengeber noch in der Lage ist, die Impulslänge weiter zu verkürzen oder nicht. Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Impulslängengeber und/oder der Frequenzgeber durch eine dem Belastungsstrom proportionale Größe derart beeinflußt wird, daß bei Überschreiten eines Grenzwerts des Belastungsstroms die Impulslänge bzw. die Repetitionsfrequenz herabgesetzt wird. Hierdurch ergibt sich eine absolute Kurzschlußfestigkeit. Denn es wird zum Steuern unmittelbar diejenige Größe herangezogen, die im Kurzschlußfall in der Schaltung Schaden stiften könnte.

Unabhängig davon kann der Impulslängengeber durch die dem Belastungsstrom proportionale Größe unterhalb des Grenzwerts des Belastungsstroms derart beeinflußt werden, daß die Impulslänge mit steigendem Strom anwächst. Hierdurch wird die Ausgangsspannung der Gleichspannungsversorgung konstant gehalten, auch wenn die Belastung anwächst. Zum Beispiel kann man auf diese Weise die Drehzahl eines Drehstrommotors konstant halten, der über einen Wechselrichter nachgeschaltet ist, auch wenn er stärker belastet ist u.id zum Schlüpfen neigt. Beachtenswert ist hierbei, daß die beiden zuletzt erwähnten stromabhängigen Steuerungen gegensinnig

arbeiten, wobei die beiden Arbeitsbereiche durch einen vorzugsweise einstellbaren Stromgrenzwert voneinander getrennt sind.

Insbesondere sollte die dem Belastungsstrom proportionale Größe an einem Meßwiderstand zwischen Schalter und Filterkondensator abgegriffen werden. Auf diese Weise werden nicht nur Stromspitzen berücksichtigt, die im nachgeschalteten Verbraucher auftreten, sondern auch Spitzen des Filterladestroms. Bei alledem ist zu berücksichtigen, daß die normale Repetitionsfrequenz im Vergleich mit den übrigen in diesem Zusammenhang auftretenden Frequenzen sehr hoch sein kann, beispielsweise in der Größenordnung von 1 kHz. Da man den Steuereingriff — wie die nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispie'.e noch genauer erkennen lassen — von einer Periode der Repetitionsfrequenz zur nächsten wirksam werden lassen kann, ist ein fast augenblickliches Ansprechen auf idlche unzulässigen Veränderungen gewährleistet

So Die Erfindung wird nachstehend im Zusammenhang mit bevorzugten Ausführungsbeispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine scnetnaüsche Darstellung der erfin-

SS dtnigsgemäßen Gleichspamrongsversorgung,

Fig. 2 in einem Inipulsdiagramm die Wirkungsweise des Schalters bei Abwärtsregelung der Spannung,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel für einen elektro-

löschen Schalter mh gesteuertem Gleichrichter,

F i g. 4 ein erstes Ausführungsbeispiel der gesamten Steuereinrichtung zur Betätigung des Schalters und

Fig. S ein anderes Ansrigsbeispiel Mr die Steuereinrichtung.

In Fig. 1 sind die Klemmen 1 und 2 der Versorgungsleitungen 3 an eine konstante Gleichspan nung U, angeschlossen, die beispielsweise von einem Brückengleichrichter mit nachgeschalteteni Glättungs-

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kondensator geliefert wird. In die Leitung 3 ist ein Wenn der steuerbare Gleichrichter El geschlossen Schalter 4 eingebaut, in der Praxis ein Halbleiter- ist, kann sich der Kondensator C 2 bis nahezu auf die schalter, der in einer noch zu erläuternden Weise Betriebsspannung aufladen. Diese Ladung bleibt au=,- und eingeschaltet wird. Dem Schalter folgt ein wegen der Diode D 3 erhalten, wenn der Gleichrich-Filterglied 5, bestehend aus einer Drossel Ll, einem 5 ter £1 gezündet ist. Erst wenn der Gleichrichter £2 Kondensator Cl und einem Gleichrichter Dl. Vor einen Löschimpuls erhält, entlädt sich der Kondensaden Filterkondensator Cl ist noch ein Widerstand tor Cl über die Umschwingdrossel L3, wodurch er R1 angeschlossen, an dem über Leitungen 6 eine dem in entgegengesetzter Richtung aufgeladen wird. Auf Strom proportionale Spannung abgegriffen werden diese Weise entsteht eine Gegenspannung über dem kann. Hinter dem Filterglied 5 steht daher eine ge- ίο steuerbaren Gleichrichter El, so daß dieser erlischt, regelte Gleichspannung U_r zur Verfügung, die über Das gleiche gilt auch für den steuerbaren Gleich-Leitungen 7 ebenfalls abgegriffen wird. Die geregelte richter El. Anschließend kann sich der Kondensator Spannung speist einen Verbraucher 8, der im vor- Cl über die Dioden D 3 und D 2 in seinen Ausgangsliegenden Fall durch einen Wechselrichter 9 zum zustand umladen, wobei die aufgetretenen Verluste Antrieb eines Dreiphasenmotors 10 mit vorgeschalte- 15 durch die Betriebsspannung gedeckt werden, ter Kurzschlußimpedanz Ll besteht. Die gesteuerten Beim Steuergerät nach Fig. 4 stehen an drei VerGleichrichter im Wechselrichter 9 werden jeweils ge- sorgungsleitungen 25, 26 und 27 die Spannungen meinsam durch einen Schalter 11 gelöscht, mit dessen + 22,0 und - 22 V zur Verfügung. In der Zeichnung Hilfe der Wechselrichter 9 kurzgeschlossen werden sind nur diejenigen Schaltungsbestandteilc mit einem k_ann. ao Bezugszeichen versehen, die in der nachstehenden

Dem Schalter 4 ist ein Steuergerät 12 zugeordnet. Beschreibung erwähnt werden.

Dieses besitzt einen monostabilen Multivibrator 13, Der Frequenzgeber 15 ist im vorliegenden Fall der einerseits von einem Impulslängengeber 14 und unter Verwendung eines Unitjunction-Transistors andererseits von einem Frequenzgeber 15 gesteuert TrI aufgebaut, über den sich ein Ladekondensator wi-.-i. Eine Regelschaltung 16 sorgt dafür, daß zur 95 C 3 immer dann entlädt und einen Impuls am Tran-Erzeugung abnehmender Spannung zunächst die sistorausgang erzeugt, wenn dieser auf einen vorge-Impulslänge durch den Geber 14 vermindert und gebenen Spannungswert aufgeladen ist. Ah Lade-

d_{ann wenn} ein vorgegebener Grenzwert erreicht widerstände für diesen Kondensator dienen unter

i_st die Frequenz durch den Geber 15 herabgesetzt anderem ein Einstellwiderstand R1 und ein Tranwird Die Regelschaltung 16 wird durch einen Dis- 3» sistor TrI, dessen Basis über einen Widerstand A3 kriminator 17, der in erster Linie die Ist-Spannung V, mit dem Emitter gekuppelt ist und in dessen Emittermit einer über einen Eingang 18 zugeführten Span- zuleitung ein Hauptschalter 29 und eine Diode D 4 nungssollwert vergleicht, und durch eine Grenzwert- liegen. Der bis hierher beschriebene Frequenzgeber schaltung 19 die vom Belastungsstrom gesteuert ist so eingestellt, daß er Impulse mit einer konstanten wird beeinflußt Die Grenzwertschaltung 19 kann 35 Repetitionsfrequenz von etwa 1 kHz abgibt, direkt oder wie es der gestrichelte Teil 20 zeigt, über Der monostabile Multivibrator 13 weist zwei Tranden Diskriminator 17 die Regelschaltung 16 beein- sistoren Tr 3 und Tr 4 auf. Zwischen den Kollektor flüssen Weitere Eingänge des Diskriminators 17 des ersten Transistors Tr 3 und die Basis des zweiten können dazu dienen, zusätzliche Einflüsse geltend zu Transistors TrA sind ein Impulslängenkondensator machen beispielsweise kann über den Eingang 21 40 C 4 und eine Diode D 5 geschaltet. Normalerweise ist ein vom Schlupf des Motors 10 abhängiges Signal der zweite Transistor TrA leitend, so daß am Wider- und über den Eingang 22 ein den Prozeßablauf stand RA ein Spannungsabfall auftritt, der unter steuerndes Signal zugeführt werden. Berücksichtigung der Widerstände R 5 und R 6 das

Fig 2 zeigt die Verteilung der vom Schalter 4 Basispotential des ersten Transistors Tr3 am Punkt

durcheelassenen Gleichstromimpulse, wenn die Span- « 30 so niedrig hält, daß dieser gesperrt ist. Während-

nunel/ kontinuierlich abnehmen soll. Zunächst dessen lädt sich der Kondensator C4 über den Wider-

habln die Impulse konstante Frequenz, dargestellt stand Ä7 so an^daßder Punkt31 positiv gegenüber

durch den gleichbleibenden Abstand a, aber ab- dem Punkt 32 vorgespannt ist Wenn nun fiber den

nehmende Länge, dargestellt durch die Abmessun- Kondensator CS em Impuls vom Frequenzgeber an

eenrfTwermaber der Grenzwert i erreicht ist, wer- so die Basis des Transistors TrS gegeben wird, so daß

den die Imoulse zeitlich auseinandergezogen, d. h. dieser zündet, fließt der KoHektorstrom über den

die Reoetitiomfremienz herabgesetzt, wie es durch Widerstand Rl, wodurch das Potential des Punktes

dfe sfcKSSe?ArSSTund c veranschau- 31 stark absinkt Das Potential des Punktes 32 sinkt

Echt ist Bei sehr eroßen Abständen und Beibehaltung entsprechend tiefer, so daß der Transistor Tr 4 ge-

der kleinsten Lange i ergibt sich eine Spannung U, SS sperrt wird. Dieser Zustand bleibt erhalten, bis sich

vonnahezuNun ^d.^{CT Kondensator C4 fib}er den Widerstand Rl, den

In F i ß 3 ist eine praktische Ausführungsform des einstellbaren Widerstand R 8 und den Widerstand R 9

hl 4 veranschaulicht Der Schaher selbst wird so weit umgeladen hat daß der Punkt 32 ein den

^mmGleichrichter El dargestellt. Transistor Tr4 wieder leitend machendes Potential

tSt iSJfäS** »tgegengesetzt gepolte *, erreichthat Parallel zu den Widerständen RS und

Diode η 2 ein eldchsmnig gepolter gesteuerter R 9 liegt em Zweig mit einem einstellbaren Wider-

^fL?2 ¹SdT\eKschalS eines stand R10 und einer Diode D6, über den sich der

Cl ΰΓ einer UMhMiL3. brintt'.CA *"*£"*** to» und der

u. Twnrhen D 2 und E2 noch eme weitere spater noch naher erläutert wird.

leSStet D^ Z>ndimpube für den <* De,: Transistor 7>4 steuertdie Basis eines Transi-

nSrichter El werfen Ober die Lei- stars 7>5, dessen Emitter über eine Z-Diode Zl am

Se^SSpuiTuY den steuerbaren NuDeiter mjddessen Kollektor ober die P

* 2 eSTlxiWi« 24 ^g^«· ^{33 6}^ Transformators Γ2 an der

9 10

Die beiden Primärwicklungen 34 und 35 sind jeweils ersten Transistor Tr 9 und einem zweiten Transistor so mit einem Gleichrichter D 7 und D 8 versehen, 7>10 aufweist. An die Basis des ersten Transistors daß sie über die Leitungen 23 und 24 die gewünschten Tr 9 ist die eine Leitung 6 zur Messung der dem Be-Zünd- und Löschimpulse abgeben. Der Transistor lastungsstrom proportionalen Größe angeschlossen, TrS ist gesperrt, wenn der Transistor 7>4 !eilend 5 Die Basis des zweiten Transistors TrIO ist über einen ist; er ist leitend, wenn der Transistor Tr4 gesperrt Kondensator C6 mit der Nulleitung 26 verbunden, ist. Die Z-Diode Zl sorgt dafür, daß der Strom Im Ausgangszweig des zweiten Transistors TrIO ist durch den Transistor TrS steile Flanken hat. Die ein komplementärer, gleichstromgekuppelter dritter aufsteigende Flanke ergibt jeweils einen Zündimpuls, Transistor Tr 11 angeschlossen, dessen Kollektor über die absteigende Flanke einen Löschimpuls. to einen Widerstand R 13 mit dem Basispunkt 40 des Die Regelschaltung 16 weist einen Transistor 7>6 zweiten Transistors TrIO verbunden ist. Dem Punkt auf, in dessen Emitterzuleitung ein Gleichrichter D9 40 wird über einen Widerstand R14 von einem Spanliegt. Das Basispotential am Punkt 36 wird durch nungsteiler R 15 eine konstante negative Spannung den in den Widerständen Λ11 und R 12 fließenden zugeiührt. Ein Spannungsteilerwiderstand R 16 sorgt Strom bestimmt. An den Kollektorausgang 37 dieses 15 unter Zwischenschaltung einer Diode D 11 dafür, daß Transistors Tr6 ist einerseits der Zweig mit der das Potential am Kollektorpunkt 41 nicht über einen Diode Z? 6 und dem Widerstand Λ10 des den Impuls- vorgegebenen Wert steigen kann. Die Basen der längengeber darstellenden Kondensators Γ4 und beiden ersten Transistoren TrI und Tr9 sind über andererseits die Basis des Transistors TrI über eine Gegcnkopplungswiderstände R 17 und R 18 mit dem Z-Diode Zl gelegt. Der Widerstand des Transistors 20 Kollektor des Rcgeltransistors 7>6 gegengckoppclt. Tr 6 bzw. die Spannung am Punkt 37 bestimmt daher Mit Hilfe des Diskriminators und des ihm zugeletzlich die Impulslänge und die Frequenz. ordneten Differenzverstärkers kann der Regeltransia) Impulslänge: stör 7>6·5Ο ausgesteuert werden, daß cine bestimmte Ist der Transistor 7>6 gesperrt, so erfolgt die Ausgangsspannung U_r eingehalten wird. Der Einfluß Umladung des die Impulslänge bestimmenden ^aS dieses Verstärkers wird aber sofort unterbunden, wenn Kondensators C4 nur über den Zweig mit den ^der andere Differenzverstärker in Tätigkeit tritt. Dies Widerständen R% und Ä9. Die Einstellung des ^{ist dcr FaI1}< ^{wcnn das dem} Belastungsstrom propor-Widerstands R 8 bestimmt daher die größte Im- ^u.°"^a]e Spannungssignal auf der Leitung 6 das Potenpulslänge. Ist der Transistor Tr6 voll offen, so ^{üal am Punkt 40}· ^das willkürlich auf einen bestimmerfolgt die Umladung zum überwiegenden Teil ³° ^ten maximalen Belastungsstrom eingestellt werden durch diesen Transistor und den Widerstand kann erreicht. In diesem Fall verstärkt sich der Strom R 10. Die Einstellung des Widerstands R 10 be- ^durcil den Transistor Tr 10 ganz erheblich, weil über stimmt daher die minimale Impulslänge. Der den Transistor 7> 11 der Kondensator C 6 umgeladen Übergang vom maximalen zum minimalen Im- und dadurch das Potential des Punktes 40 angehoben pulslängenwert kann mit der Basisspannung des ³⁵ wird. Allerdings ist diese Mitkopplung begrenzt, weil Transistors 7>6 kontinuierlich erfolgen. ^d" ^Potent'al des Punktes 41 nicht unter das vom W Freauenz· Widerstand R 16 vorgegebene Potential sinken kann.

¹ Der Widerstand R 3 versucht, den Basispunkt 38 p^fÄ^^Tf "? fT**? ¹S"*?" ™ des Frequenzeebertransistors TrI auf etwa ₄₀ f"^nki *²«" ^¹«*« Potential daß der Regeltransi- + 22V zu haken. Im Normalbetrieb ist der ⁴° J°r ^s_{0 weit} aufgesteuert wird, daß der Frequenz-Ausgang 37 der Regelschaltung auf einem so £* .^a"^f _H"S^e,J?ⁿⁿf ^re _f ****"?* ""«^haltet. Das niedrigen Potential, daß die Z-Diode Zl ge- ££"*£ ^daß ^™. ^Au.^{ftreten ein}f^s Überstroms die zünde? ist und auf diese Weise das Basispotential J^A *° ^w _/ ^eit _f ^herabg^es^^tz _I ^t _l ^wirdJ am Punkt 38 absinkt, wodurch der Transistor ., ?* ^v^fZ^- ' ί"¹ Λ ^Nf ^W'^rd TrI gut leitend ist. Wird aber der Transistor 7>6 « und daher keine überströme die Schaltelemente immer mehr geöffnet (und dementsprechend die J"^ Gleichspannungsversorgung beeinträchtigen

impulsläiiee immer mehr verringert), dann er* u—i λ~~. * ■«—« ». ··.. _. »....

iS deTPunkt 37 ein PotentiaTbrf dem die JSJ^ ^f^T^^I ·*? Vh* ^u ^

Z-Diode Zl sperrt. Infolgedessen wird auch der ,„ **ΐSiSS.2Πι"* Λ Ϋ*** ΡηΛυααhaben

Bastsptmkt 38 angehoben, und der Transistor ^S° ^^SX^Sf π^ϊ?¹¹⁸' ™ϊ

rrTSnmt eh,e7hohen Widerstandswert an, 5^A^?^HLar^leOflaChS

durch den der Kondensator C3 entsprechend SL^f _h»Ä -S ^I

langsamer aufgeladen wird, was zn der ge- 5ΞΪ1?!Γ£ΪZjIL™ ***J"*? ^Steu^r.8 ^des

SSen FreSenzherabsetznng führt. ^Ρ ^XZ ΑΑ^^

Der Diskriminator 17 mit seinen vier Eingängen 7, Die Basis des Transistors TrZ des Frequenzgebers 18, 21 und 22, die je einen Widerstand aufweisen, ist ist über zwei Widerstände R19 and R 20 an den NuIlüber einen Differenz verstärker mh einem erster Tran- leiter gelegt. Zum Zwischenpunkt 43 führt vom Aussistor 7>7 und einem zweiten Transistor TrS an den gang 37 der Regelschaltung eine Verbindung über Eingangspunkt 39 der Regelschaltung gelegt Der 60 ehie Diode D12. Der Emitter fet über zwei Wider-Differenzverstärker ist unsymmetrisch aufgebaut An stände R 21 und ß22 ebenfalls an Null gefesselt Der der Basis des ersten Transistors TrI liegt der Diskri- Verbindungspunkt 44 ist jedoch über eine Z-Diode minator. An der Basis des zweiten Transistors Tr 8 Z 3 und den Hauptschalter 29 an die Leitung 25 anliegt Null. Die Transistoren sind zum Transistor Tr6 geschlossen. Im Normalbetrieb in die Z-Diode Z 3 komplementär geschaltet 65 gezündet und es fließt ein starker Strom über den

An den Punkt 39 ist ferner über eine Diode DlO Transistor TrI zu dem Kondensator C3. Wenn der

eine Grenzwertschaltung angeschlossen, die einen sehr Punkt 37 das Potential des Punktes 43 erreicht fließt

ähnlich aufgebauten Differenzverstirker nrit einem über die Diode D12 ein Strom, durch ά^α dan Ttoi

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jotential des Transistors Tr 2 angehoben wird. Hier- Widerstände R2S und R26, von denen der letztdurch wird der Transistor allmählich geschlossen, so genannte über einen Abgriff mit der Basis eines Trandaß der Kondensator C 3 langsamer aufgeladen wird sistors TrIS verbunden ist. Dieser Spannungsteiler und die Frequenz des Frequenzgebers herabgesetzt reicht bis zur negativen Leitung 27. Der Abgriff am wird. Wenn der Strom durch den Transistor so klein s Widerstand R 26 ermöglicht die Einstellung des geworden ist, daß das Potential am Punkt 44 nicht maximal zulässigen Kurzschlußstromes. Der ■ Trawl mehr ausreicht, um die Z-Diode Z 3 gezündet zu stör TrIS ist mit seinem Emitter über eine Z-Diode halten, schließt diese, und es kann nur noch über den Z 4 mit der negativen Leitung 27 verbunden. Der Widerstand R22 ein sehr geringer Strom über den Kollektor ist am Punkt 46 über eine Diode £>13 an Transistor Tr 2 geleitet werden, wodurch die Frequenz io den Eingang 20 des Diskriminators gelegt. Die letztschlagartig wesentlich herabgesetzt wird. genannte Schaltung spricht an, wenn die am Wider-

Bei dieser Schaltung wird demnach bei Erreichen stand R 26 abgegriffene Spannung den Schwellwert eines ersten Grenzwerts (der einer bestimmten Impuls- der Z-Diode Z 4 überschreitet, wodurch der Ti ansibreite entspricht), der durch das Potential des Punk- stör Tr 15 schlagartig leitend wird und dem Diskrimites 43 festgelegt ist, die Frequenz des Frequenzgebers 15 nator ein so starkes negatives Potential zuführt, daß allmählich herabgesetzt. Bei Erreichen eines zweiten dieser den Regeltransistor 7>6 rasch in seine volle Grenzwertes, der durch den Schwellwert der Z-Diode Offnungsstellung steuert. Hierdurch wird die Frequenz Z 3 gegeben ist, wird dann die Frequenz sprungartig des Frequenzgebers in gewünschter Weise herabauf einen äußerst kleinen Wert vermindert. gesetzt.

Die dem Belastungsstrom proportionale Spannung ao Von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann

wird über die Leitung 6 einem Differenzverstärker in vielerlei Richtung abgewichen werden, ohne den

zugeführt, der die beiden Transistoren Tr 12 und Grundgedanken der Erfindung zu verlassen. Beispiels-

Tr 13 aufweist. Die eine Steuerleitung 6 liegt an der weise können die Zündimpulse direkt am Ausgang

Basis des ersten Transistors Tr 12, die andere Zu- des Unitjunction-Transistors TrI abgenommen wer-

leitung liegt am Nulleiter, der mit der Basis des ande- as den. Allerdings ist die veranschaulichte Schaltung

ren Transistors Tr 13 verbunden ist. Im Ausgangs- günstiger, da είε nur dann Zündimpulse abgeben

kreis des letztgenannten Transistors ist ein komple- kann, wenn !sichergestellt ist, daß sie auch einen

mentärer, gleichstromgekuppelter Transistor Tr 14 Löschimpuls erzeugen kann.

vorgesehen, dessen Kollektor am Punkt 45 mit zwei Es ist nicht notwendig, daß der Belastungsstrom

Spannungsteilern verbunden ist. Der erste Spannungs- 30 jeweils auf Null herabgeregelt wird, wenn ein vorge-

teiler besteht aus den Widerständen Ä23 und R 24. gebener Grenzwert überschritten worden ist. Mit Hilfe

Von einem Abgriff des letztgenannten Widerstands des Widerstands. R16 in F i g. 4 läßt sich die Neigung

führt eine Verbindungsleitung zum Eingang 21 des derjenigen Kurve bestimmen, auf der der Strom bei

Diskriminators. Es läßt sich dort eine Größe abneh- abnehmender Spannung zurückgeht,

men, mit deren Hilfe eine Stromerhöhung durch eine 35 Die Schaltung läßt sich nicht nur in Verbindung

Impulsverlängemng kompensiert wird, so daß bei- mit gesteuerten Gleichrichtern als Schatter 4, sondern

spielsweise der Schlupf eines Motors ausgeglichen auch in Verbindung mit den bekannten Transistoren

werden kann. Der zweite Spannungsteiler umfaßt die verwenden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

dritten Transistors zwei Spannungsteiler verbunden sind, wobei der Abgriff des einen (R 23, R 24) direkt an einem Diskriminatoreingang (21) angeschlossen ist, um eine Stromerhöhung durch Impulsverlängerung zu kompensieren, und der Abgriff des anderen (R 25, R 26) über eine Grenzwertschaltung mit einem Diskriminatoreingang (20) verbunden ist, um beim Überschreiten eines Grenzwerts des Belastungsstroms die Impulslänge bzw. die Frequenz herabzusetzen. 18. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung außer von dem Diskriminator von einer Grenzwertschaltung beeinflußbar ist, deren Eingang (6) die dem Belastungsstrom proportionale uroße zugeiunn wira una aie oesm Überschreiten eines einstellbaren Grenzwerts in einer den Diskriminatorausgang speirenden Weise ein Signal abgibt, das die Impulslänge b -.v. die Repetitionsfrequenz herabsetzt. 19. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 18. dadurch gekennzeichnet, daß am gleichen Eingang (39) der Regelschaltung, an dem der Diskriminator-DifTerenzverstärker (Tr7, TrS) angeschlossen ist, ein zweiter gleichartiger Differenzverstärker (Tr9, TrIO) der Grenzwertschaltung liegt (F i g. 4). 20. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die mit der Regelschaltung verbundenen parallelgeschalteten Kollektoren der Transistoren der beiden Differenzverstärker über einen Gleichrichter (D 10) miteinander verbunden sind. 21. Gleichspannungsver>orgung nach Anspruch 19 oder 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingänge der beiden Differenzverstärker unsymmetrisch sind und an der Basis des jeweils ersten Transistors (TrT, 7>9) liegen, während die Basis des jeweils zweiten Transistors (Tr 8, TriO) der Differenzverstärker an Null liegt. 22. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 19 bis 21, dadurch gekennzeichnet, Jaß der zweite Transistor (TrIO) des Grenzwert-Differenzverstärkers im Ausgangszweig einen komplementären, gleichstromgekuppelten dritten Transistor (TrIl) aufweist, dessen Kollektor über einen Widerstand (R 13) mit der Basis des zweiten Transistors (TrIO) verbunden ist und daß zwischen dieser Basis und Null ein Kondensator (C 6), dem über einen Widerstand (R 14) von einem einstellbaren Spannungsteiler (R 15) eine negative Spannung zugeführt wird, liegt. 23. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 19 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kollektor des Regeltransistors (Tr6) und die Basis des ersten Transistors (Tr9) des Grenzwert-Differenzverstärkers ein Gegenkopplungs-Widerstand (R 18) geschaltet ist. 24. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 22 oder 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektor des dritten Transistors (TrIl) mit der Anode eines Gleichrichters (DU) verbunden ist, dessen Kathode am Abgriff eines Spannungsteilers (R 16) liegt, d..r die Kathode auf einem vorgegebenen positiven Spannungswert hält. Die Erfindung bezieht sich auf eine gleichspannungsgespeiste, geregelte Gleichspannungsversorgung, bei der ein Halbleiterelement als Schalter durch Impulse ein- und ausschaltbar ist, deren Breite und Repetitionsfrequenz von der gewünsehten Ausgangsspannung abhängig ist, und bei der diesem Schalter ein Filterkreis nachgeschaltet ist. Eine derartige Gleichspannungsversorgung ist bekannt (Zeitschrift »Elektronik«, 1964, S. 341). ίο Bei dieser Gleichspannungsversorgung beeinflussen die Ausgangsspannung und der entnommene Strom die Frequenz und das Tastverhältnis der Schwingung, also die Schaltimpulse. Alle Größen sind eng miteinander verknüpft. Denn der entnommene Strom läßt die Ausgangsspannung sinken. Eine Rückkopplung WiTKi g ΐά j j: t gg K pulsfrequenz. Die Ausgangsspannung läßt sich im Verhältnis 4 :1 herabsetzen. Es ist; doch nicht möglich, mit einer Ausgangsspannung ruhe Null zu arbeiten. Es ist ferner eine gleichspannungsgespeisu., geregelte Gleichspannungsversorgung bekannt (Zeitschrift »Elektronik«, 1961, Nr. 6, S. 177/178), bei der ein bistabiler Multivibrator auf einen als Transistor ausgebildeten Schalter einwirkt und diesen mit durch die Daten des Multivibrator«; vorgegebener Repetitionsfrequenz einschaltet, wobei die Impulsdauer durch einen Kondensator bestimmt wird, der in Abhängigkeit von den Steuergrößen aufladbar ist. Bei einer solchen Schaltung läßt sich die Impulsdauer aber wegen der endlichen Größe der einzelnen Bauelemente nicht unter einen vorgegebenen kleinen Wert bringen. Demnach kann auch die Ausgangsspannung nur auf einen vorgegebenen Kleinstwert herabgeregelt werden. Dieser Kleinstwert kam aber in vielen Fällen noch zu groß sein, beispielsweise wenn am Ausgang der Gleichspannungsversorgung ein Kurzschluß auftritt. Der dann bei kleiner Spannung fließende Kurzschlußstrom ist für viele der Bauelemente noch zu groß. Dies gilt insbesondere für die gegen hohe Ströme sehr empfindlichen gesteuerten Gleichrichter, die deshalb in diesem Zusammenhang bisher noch keine Verwendung finden konnten. In gleicher Weise konnte die bekannte Schaltung nicht für Wechselrichter verwendet werden, bei denen gesteuerte Gleichrichter durch kurzzeitiges Kurzschließen gelöscht werden. Schließlich ist eine ähnliche Gleichspannungsverso.gui.g bekannt (Zeitschrift »Electronics«, 10ί>7, S. 184 bis 186), bei der die Spannungsdifferenz zwischen der tatsächlichen Ausgangsspannung und der gewünsehten Ausgangsspannung festgestellt und in Abhängigkeit davon einerseits ein spannungsgesteuerter Multivibrator and andererseits ein monostabilcr Multivibrator gesteuert wird. Der monostabile Multivibrator ändert die Impulsbreite in Abhängigkeit von der Spannungsdifferenz. Seine Repetitionifrequenz wird von dem spannungsgesteuerten Multivibrator beeinflußt. Die Impulsbreite und Repetitionsfrequenz werden in Abhängigkeit von der Eingangsgleichspannung derart geändert, daß kleinen Impulsbreiten eine hohe Repetitionsfrequenz und größeren Impulsbreiten eine kleinere Repetitionsfrequenz zugeordnet ist. Auch bei diesem System ist es nicht möglich, einen großen Bereich der gewünsehten Ausgangsspannung zu erzielen und insbesondere nicht eine Ausgangsspannung nahe Null zu erzeugen. Bei weitereu bekannten gleichspannungsgespeisten, Patentansprüche:

1. Gleichspannungsgespeiste, geregelte Gleichspanniingsversorgung, bei der ein Halbleiter- element als Schalter durch Impulse ein- und ausschaltbar ist, deren Breite und Repetitionsfrequenz von der gewünschten Ausgangsspannung abhängig ist, und bei der diesem Schalter ein Filterkreis nachgeschaltet ist, dadurch ge- to kennzeichnet, daß mit abnehmender Größe der gewünschten Ausgangsspannung zunächst unter Beibehaltung der Repetitionsfrequenz die Impulsbreite verkleinerbar und nach Erreichen cmc» wigcgcuciicii iviinucMwcries uer impulsbreite di> Repetitionsfrequenz herabsetzbar ist.

2. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Ausgangsspannung beim Überschreiten eines Grenzwerts des Belastungsstromes herabsetzbar ist.

3. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch ! oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (4) von einem monostabilen Multivibrator (13) gesteuert wird, dem ein Geber (14) für eine veränderliche Impulslänge und ein Geber (15) für eine veränJerliche Frequenz zugeordnet ist, und daß eine Regelschaltung (»6) beim Unterschreiten eines Grenzwerts der Impulslänge den Frequenzgeber so betätigt, daß er ein niedrigere Frequenz erzeugt (Fig. I).

4. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzgeber (15) und der Impulslängengeber (14) an denselben Ausgang einer gemeinsamen Regelschaltung (16) angeschlossen sind, dem Frequenzgeber aber eine Grenzwertschaltung (19) zugeordnet ist, die das Regel-Ausgangssignal am Frequenzgeber erst wirksam werden läßt, wenn der Grenzwert der Schaltung erreicht ist.

5. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulslängengeber (14) und/oder der Frequenzgeber (15) durch eine dem Belastungsstrom proportionale Größe derart beeinflußt wird, daß bei Überschreiten eines Grenzwerts des Belastungsstroms die Impulslänge bzw. die Repetitionsfrequenz herabgesetzt wird.

6. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulslängen- so geber (14) durch die dem Belastungsstrom proportionale Größe unterhalb des Grenzwerts des Belastungsstroms derart beeinflußt wird, daß die Impulslänge mit steigendem Strom anwächst.

7. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Belastungsstrom proportionale Größe an einen Meßwiderstand (R 1) zwischen Schalter (4) und Filterkondensator (Cl) abgegriffen wird.

8. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Frequenzgeber ein Unitjunction-Kippschwingungsgenerator mit Ladekondensator (C 3) und Ladewiderstand dient und daß der Ladewiderstand zumindest teilweise durch einen normalerweise leitenden Transistor (TrI) gebildet wird, dessen Widerstandswert beim Unterschreiten der minimalen Impulsbreite durch Veränderung

des Basispotentials vergrößert wird (Fig. A

und 5).

9. Gleichspannungsversorgimg nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Ladetransistors (TrI) über eine Z-Diode (Z 2) mit dem Ausgang (37) der Regelschaltung und über einer Widerstand (A3) mit seiner Emitterzuleitung verbunden ist (Fig. 4).

10. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Ladetransistors (Tr 2) über einen Spannungsteiler (R19, R20) an Null liegt und der Ausgang (37) der Regelschaltung über einen Gleichrichtei (D 12) mit dem Abgriff des Spannungsteilers ver-Dunuen ;si (r ι g. j>.

11. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß im Emitter-Basis-Kreis des Ladetransistors (Tr2) eine im Normalbetrieb leitende Z-Diode (Z 3) vorgesehen ist.

12. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Impuls.ängengeber (14) durch einen Kondensator (C 4) des zwei Transistoren (7>3, 7>4) aufweisenden monostabilen Multivibrators (13) gebildet ist der zwischen den Kollektor des ersten (7>3) und die Basis des zweiten Transistors {Tr A) geschaltet sowie über einen einstellbaren Widerstand (RS) und die parallel dazu liegende Regelschaltung umladbar ist.

13. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 12. dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung einen Regeltransistor (7>6) aufweist, der von >'er Spannung eines Diskriminator (17) gesteuert ist.

14. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Diskriminator (17) außer seinen Eingängen (7, 18) für den Ist- und Sollwert der Ausgangsspannung mindestens einen weiteren Eingang (20, 21), und zwar für die dem Belastungsstrom proportionale Größe hat.

15. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Diskriminator und den Regeltransistor (Tr 6) der Regelschaltung ein Differenzverstärker geschaltet ist, dessen Transistoren (Tr7, Tr 8) zum Regeltransistor (Tr 6) komplementär geschaltet und mit ihm gleichstromgekuppelt sind.

16. Gleichspannungsversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an einen Eingang des Diskriminators eine Grenzwertschaltung (19) angeschlossen ist, deren Eingang (6) die dem Belastungsstrom proportionale Größe zugeführt wird und die beim Überschreiten eines einstellbaren Grenzwerts ein die übrigen Diskriminator-Eingangswerte derart überwiegendes Signal abgibt, daß die Impulslänge bzw. die Repetitionsfrequenz herabgesetzt wird.

17. Gleichspannungsversorgung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Basis eines ersten Transistors (Tr 12) eines Differenzverstärkers die dem Belastungsstrom proportionale Größe zugeführt wird, die Basis eines zweiten Transistors (7V13) an Null liegt, dessen Kollektorkreis einen zu den beiden Transistoren komplementären gleichstromgekuppelten dritten Transistor (Tr 14) aufweist und mit dem Kollektor des