DE2250575B2 - CIRCUIT ARRANGEMENT FOR LOW LOSS OF CONSTANT RULES OF A DC VOLTAGE - Google Patents
CIRCUIT ARRANGEMENT FOR LOW LOSS OF CONSTANT RULES OF A DC VOLTAGEInfo
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Description
Laststrom durchlässige Diode 21 angeordnet Zwischen dem negativen Pol der ungeregelten Betriebsgleichtpannung U1 und der Verbindung des Schaltregler 1 jTiit der Drossel 12 ist eine durch die Spannung Ul gesperrte Diode 11 mit der Funktion einer Freilaufdiode geschaltet. Der Schaltregler 1 wird mittels eines Schmitt-Triggers 14 geschaltet, welcher durch einen Regelverstärker 15 mit Differenzeingang in Abhängigkeit von einem für den in der Drossel 12 fließenden Cleichstrom vorgenommenen Soli-lstwertvergleich, «ier am Differenzeingang des Regelverstärkers vorgenommen wird, gesteuert ist. Es wird der Istwert des Prosseistromes an dem ohmschen Meßwiderstand 13 erfaßt und über ein Tiefpaßfilter 16 dem Vergleichseingang des Differenzeinganges als Spannung zugeführt «nd ein durch eine konstante Gleichspannung vorgegebener Sollwert für den Drosselstrom dem Bezugseinfang des Differenzeinganges direkt zugeführt Ein tweiter Schaltregler 2 ist über die Diode 21 der Last 3 sowie ferner einem Speicherkondensator 22 und einem hochohmigen Spannungsteiler 23 parallel geschaltet. Der zweite Schaltregler wird ebenfalls mittels eines Schmitt-Triggers 24 geschaltet, welcher durch einen Regelverstärker 25 mit Differenzeingang in Abhängigkeit von einem an diesem Differenzeingang für die konstant zu regelnde Gleichspannung t/2 vorgenommenen Soll-lstwertvergleich gesteuert ist Hierbei wird der Istwert der Spannung i/2 an dem hochohmigen Spannungsteiler 23 erfaßt und über ein Tiefpaßfilter 26 dem Vergleichseingang des Differenzeingange:; zugeführt, und es wird ein durch eine konstante Gleichspannung vorgegebener Sollwert LA«//für t/2 dem Bezugseingang des Differenzeinganges direkt zugeführt. Es wird nachfolgend nun die Wirkungsweise der Schaltung erläutert.Load current permeable diode 21 arranged between the negative pole of the unregulated Betriebsgleichtpannung U 1 and the compound of the switching regulator 1 jTiit the inductor 12 11 is connected a locked by the voltage Ul diode having the function of a free-wheeling diode. The switching regulator 1 is switched by means of a Schmitt trigger 14, which is controlled by a control amplifier 15 with a differential input as a function of a setpoint comparison made for the direct current flowing in the throttle 12, which is carried out at the differential input of the control amplifier. The actual value of the Prosse's current is detected at the ohmic measuring resistor 13 and fed as a voltage to the comparison input of the differential input via a low-pass filter 16 and a setpoint value for the inductor current specified by a constant direct voltage is fed directly to the reference capture of the differential input 21 of the load 3 and also a storage capacitor 22 and a high-resistance voltage divider 23 are connected in parallel. The second switching regulator is also switched by means of a Schmitt trigger 24, which is controlled by a control amplifier 25 with a differential input as a function of a setpoint / actual value comparison carried out at this differential input for the constant control of the direct voltage t / 2. The actual value of the voltage i / 2 detected at the high-resistance voltage divider 23 and via a low-pass filter 26 to the comparison input of the differential input :; and a setpoint value LA «// for t / 2 given by a constant DC voltage is fed directly to the reference input of the differential input. The mode of operation of the circuit will now be explained below.
Die beiden Schaltregler 1 und 2 arbeiten bei der vorbeschriebenen Schaltung wie Zweipunkt-Schaltregler. Dabei erhält im quasistationären Betrieb der Schaltung der Gleichstrom in der Drossel 12 durch die Schalttätigkeit des Schallreglers 1 einen nahezu sägezahnförmigen Verlauf, der um einen Mittelwert des Gleichstromes schwankt, welcher durch den am Differenzeingang des Regelverstärkers 15 anstehenden Sollwert vorgegeben wird. Die Schwankungsamplituden dieses Stromes sind durch die Schalthysterese des Schmitt-Triggers 14 bestimmt und hiervon abhängig sowie auch von der Induktivität der Drossel 12 abhängig sind die Schaltzeitpunkte des Schaltreglers 1. Die Schaltzeitpunkte sind weiterhin noch beeinflußt durch das Tiefpaßfilter 16, das eine Glättung des am Widerstand 13 erfaßten Istwertes bewirkt und Störimpulse, die durch parasitäre Reaktanzen entstehen können, vom Eingang des Verstärkers 15 fernhält. Die Schaltfrequenz wie auch das Einschaltverhältnis des Schaltreglers 1 stellen sich im Zweipunkt-Schaltbetrieb selbständig ein und sind im übrigen jeweils durch die vorangehend aufgezeigten Einflüsse bestimmt. Die Welligkeit des Gleichstromes in der Drossel nimmt bei gegebener Spannung t/l ab, je größer die Induktivität L der Drossel 12, je höher die Schaltfrequenz, je kleiner im Laststromkreis der ohmsche Widerstand und je geringer die Hysterese des Triggers 14 ist. Ferner hängt die Schaltfrequenz davon ab, ob der Schaltregler 2 jeweils geöffnet oder geschlossen ist, denn im letzteren Fall führt die Drossel auch den Strom, der über den Schaltregler 2 fließt.The two switching regulators 1 and 2 work like two-point switching regulators in the circuit described above. In the quasi-stationary operation of the circuit, the direct current in the throttle 12 is given an almost sawtooth curve due to the switching activity of the sound controller 1, which fluctuates around a mean value of the direct current which is specified by the setpoint value present at the differential input of the control amplifier 15. The fluctuation amplitudes of this current are determined by the switching hysteresis of the Schmitt trigger 14 and the switching times of the switching regulator 1 are dependent on this and also on the inductance of the choke 12 13 causes the actual value detected and keeps interference pulses, which can arise due to parasitic reactances, away from the input of the amplifier 15. The switching frequency and the switch-on ratio of the switching regulator 1 are set automatically in two-point switching operation and are otherwise determined by the influences listed above. The ripple of the direct current in the choke decreases at a given voltage t / l, the greater the inductance L of the choke 12, the higher the switching frequency, the smaller the ohmic resistance in the load circuit and the lower the hysteresis of the trigger 14. Furthermore, the switching frequency depends on whether the switching regulator 2 is open or closed, because in the latter case the throttle also carries the current that flows through the switching regulator 2.
Bei Voraussetzung einer geringen Welligkeit des Drosselstromes / mit dreiecklörmigen Stromvcrlauf läßt sich die Einschaltzeit ftf und die Ausschaltzeit M des Schaltreglers 1 bei den vier möglichen Schaltzuständen der Schaltregler 1 und 2 einfach darstellen durch die folgenden Beziehungen. Dabei ist berücksichtigt, daß während der Ausschaltzeit der Drosselstrom über die Diode il weiterfließen kann. Es sei Δ I < I= ho« und t/2 = konst, R = ohmscher Widerstand der Drossel 12, dann gilt bei geschlossenem Schaltregler 2Assuming a low ripple of the choke current / with a triangular current curve, the switch-on time ftf and the switch-off time M of the switching regulator 1 for the four possible switching states of the switching regulators 1 and 2 can be represented simply by the following relationships. It is taken into account that the inductor current can continue to flow via the diode il during the switch-off time. Let Δ I <I = ho ” and t / 2 = const, R = ohmic resistance of the choke 12, then the following applies when the switching regulator 2 is closed
undand
L-M '' ~ Ul- IRL-M '' ~ Ul- IR
L- ML- M
sonachtherefore
•i. Ί, + Ί • i. Ί, + Ί
IRIR
t/it / i
= Einschaltverhultnis= Switch-on ratio
undand
/R(IZl -IR) / R (IZl -IR)
U'-'r '-1' "" LIJ- Ll U '-' r '- 1 '"" LIJ- Ll
bei geöffnetem Schaltregler 2with the switching regulator open 2
= Schaltfrequen/:= Switching frequencies /:
undand
sonachtherefore
L- I/
Il - Vl - IR L- I /
II - VI - IR
L- I /
t'2- IR L- I /
t'2- IR
I1 +I 1 +
Vl- IRVI- IR
U\-2 IRU \ -2 IR
EinsdvtltverhaltnisOne-to-one ratio
undand
I/C/.I / C /.
(t/I - L'2-IR){V2-IR) L I/ (t/l - 2IR) (t / I - L'2-IR) {V2-IR) L I / (t / l - 2IR)
-Schaltfrequen/. -Switching frequencies /.
Aus der Formel für die Einschaltzeit t'i. ist zu ersehen, daß bei verschwindendem Nenner r'c sehr groß wird, der Drosselstrom /(^)also stationär wird. Das kann aber vermieden werden und somit die Wirkverlustc in der Drossel klein gehalten werden, wenn deren ohmscher Widerstand R klein und die Spannungsdifferenz t/l- U 2 entsprechend klein ist.From the formula for the switch-on time t'i. it can be seen that when the denominator r'c disappears, the inductor current / (^) becomes stationary. However, this can be avoided and the effective losses in the choke can be kept small if its ohmic resistance R is small and the voltage difference t / l- U 2 is correspondingly small.
Beim Konstantregeln des Gleichstromes in der Drossel 12 wird entsprechend der Laststrom konstant geregelt, und es werden die durch den Schaltregler 1 verursachten Schaitspannungsimpulse von der DrosselWith constant regulation of the direct current in the choke 12, the load current is correspondingly constant regulated, and the switching voltage pulses caused by the switching regulator 1 are controlled by the choke
5_s 12 aufgenommen, so daß die an die Last durchgeschaltete Gleichspannung eine Welligkeit aufweist. Mit Hilfe des Schaltreglers 2 und des Kondensators 22 kann diese Welligkeit verlustarm verringert werden und dabei die Lastspannung I)2 auf einem vorgegebenen Sollwert Uson konstant geregelt werden. In den Zeitpunkten, da sich die wellige Gleichspannung und die Spannung des Kondensators 22 auf einen minimalen Wert verringert hat, wird der Schaltregler 2 in den Öffnungszustand gesteuert. Es fließt dann ein nahezu konstanter Strom5_s 12 recorded, so that the direct voltage switched through to the load has a ripple. With the aid of the switching regulator 2 and the capacitor 22, this ripple can be reduced with little loss and the load voltage I) 2 can be constantly regulated to a predetermined setpoint value Uson. At the times when the ripple DC voltage and the voltage of the capacitor 22 have decreased to a minimum value, the switching regulator 2 is controlled in the open state. An almost constant current then flows
6j über den Schaltregier 1, die Drossel 12 und die Diode 21 in den Kondensator 22, wodurch die Spannung am Kondensator zunimmt. Hat die Spannung am Kondensator einen maximalen Wert erreicht, wird der6j via the switching controller 1, the choke 12 and the diode 21 into the capacitor 22, whereby the voltage across the capacitor increases. Has the voltage on the capacitor reaches a maximum value, the
Schaltregler 2 wieder in den Schließzustand gesteuert, und es fließt dann ein Entladestrom aus dem Kondensator über die Last 3. Der Schaltregler 2 wird von einem Schmitt-Trigger 24 geschaltet, welcher durch einen Regelverstärker 25 mit Differenzeingang in Abhängigkeit von dem Soll-lstwertvergleich für die Lastspannung U2 gesteuert ist. Dieser Soll-lstwertvergleich wird am Differenzeingang des Verstärkers 25 vorgenommen mittels einer Sollspannung Usoii, wobei der Istwert der Lastspannung an dem Spannungsteiler 23 erfaßt wird und über ein Tiefpaßfilter 26 dem Vergleichseingang des Verstärkers 25 zugeführt ist.Switching regulator 2 is again controlled in the closed state, and a discharge current then flows from the capacitor via the load 3. The switching regulator 2 is switched by a Schmitt trigger 24, which is triggered by a control amplifier 25 with a differential input depending on the set-actual value comparison for the Load voltage U 2 is controlled. This nominal / actual value comparison is carried out at the differential input of the amplifier 25 by means of a nominal voltage Usoii, the actual value of the load voltage being detected at the voltage divider 23 and being fed to the comparison input of the amplifier 25 via a low-pass filter 26.
Bei Voraussetzung einer geringen Welligkeit der Spannung U = U 2 werden die Ladezeit ii und die Entladezeit Ie des Kondensators 22 durch die folgenden Beziehungen angegeben. Es seien If the voltage U = U 2 has a low ripple requirement, the charging time ii and the discharging time Ie of the capacitor 22 are given by the following relationships. Be there
Δ U < U= t/2= ΙΛ0//und / = konst., C = Kapazität
und /1 = Ladestrom des Kondensators 22,
dann gilt bei geschlossenem Schaltregler 2 Δ U <U = t / 2 = ΙΛ0 // and / = const., C = capacitance and / 1 = charging current of capacitor 22,
then applies when the switching regulator is closed 2
bei geöffnetem Schaltregler 2with the switching regulator open 2
'· = T-T w '= TT w
Bei verschwindendem Nenner, d. h. wenn /i -»■ / geht, wird fi sehr groß. Hierbei geht die Schaltung in die Strombegrenzung, und es wird U = U2 = /·/?, der Strom wird dann durch den Widerstand R und weitere vernachlässigte Widerstände des Laststromkreises begrenzt.With a vanishing denominator, ie when / i - »■ / goes, fi becomes very large. Here the circuit goes into current limitation, and it becomes U = U2 = / · /?, The current is then limited by the resistor R and other neglected resistances of the load circuit.
Durch die beschriebene Schaltung insgesamt wird einmal erreicht, daß die Schwankungen des Gleichstromes in der Drossel 12 — wie schon obenerwähnt — um so kleiner werden, je größer die Induktivität der Drossel und je kleiner die Hysteresis des Triggers 14 ist, d. h. je höher die Schaltfrequenz des Schaltreglers 1 ist. Zum anderen wird eine um so geringere Welligkeit der Spannung am Kondensator 22 und somit der Lastspannung erreicht, je größer die Kapazität des Kondensators 22 und je geringer die Hysteresis des Triggers 24 ist, d. h. je höher auch die Schaltfrequenz des Schaltreglers 2 wird, die sich unter den vorgenannten Bedingungen entsprechend ergibt.By the circuit described as a whole it is achieved once that the fluctuations in the direct current in the choke 12 - as already mentioned above - the smaller the greater the inductance of the choke and the smaller the hysteresis of the trigger 14, i. H. the higher the switching frequency of switching regulator 1 is. To the on the other hand, the lower the ripple in the voltage across the capacitor 22 and thus in the load voltage achieved, the greater the capacitance of the capacitor 22 and the lower the hysteresis of the trigger 24, d. H. the higher the switching frequency of the switching regulator 2, which is under the aforementioned conditions accordingly results.
Bei einer am Ausgang der Schaltung auftretenden Überspannung reagiert die Schaltung vorteilhaft in der Weise, daß der Schaltregler 2 augenblicklich in den Schließzustand gesteuert wird, wobei der Schaltregler 1 unverändert bleiben kann. Andererseits hat die Schaltung gemäß der Erfindung den Vorteil, daß sie auch — wie bereits gesagt — kurzschlußfest ist. So wird bei einem Kurzschluß am Ausgang der Schaltung der Schaltregler 1 sofort auf ein maximal mögliches Einschaltverhältnis gesteuert, wobei sich die Schaltfrequenz frei einstellen kann.In the event of an overvoltage occurring at the output of the circuit, the circuit reacts advantageously in the Way that the switching regulator 2 is instantly controlled in the closing state, the switching regulator 1 can remain unchanged. On the other hand, the circuit according to the invention has the advantage that it also - as already said - is short-circuit proof. In the event of a short circuit at the output of the circuit, the Switching regulator 1 is immediately controlled to a maximum possible duty cycle, with the switching frequency can adjust freely.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722250575 DE2250575C3 (en) | 1972-10-14 | Circuit arrangement for low-loss constant control of a direct voltage |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19722250575 DE2250575C3 (en) | 1972-10-14 | Circuit arrangement for low-loss constant control of a direct voltage |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2250575A1 DE2250575A1 (en) | 1974-04-18 |
| DE2250575B2 true DE2250575B2 (en) | 1976-02-12 |
| DE2250575C3 DE2250575C3 (en) | 1976-09-23 |
Family
ID=
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3017885A1 (en) * | 1980-05-09 | 1981-11-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | DC supply pack with automatic transition control - uses two switching members actuated by two-point current control having hysteresis properties |
| DE3608082A1 (en) * | 1986-03-07 | 1987-09-10 | Licentia Gmbh | Circuit arrangement for stabilising the output DC voltage with a varying input DC voltage of a step-down/step-up controller combination |
| DE3742613A1 (en) * | 1987-12-16 | 1989-06-29 | Braun Ag | ELECTRONIC SWITCHING POWER SUPPLY WITH A THROTTLE CONVERTER |
| DE102014224352A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating a current limiter and device for limiting a current |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3017885A1 (en) * | 1980-05-09 | 1981-11-19 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | DC supply pack with automatic transition control - uses two switching members actuated by two-point current control having hysteresis properties |
| DE3608082A1 (en) * | 1986-03-07 | 1987-09-10 | Licentia Gmbh | Circuit arrangement for stabilising the output DC voltage with a varying input DC voltage of a step-down/step-up controller combination |
| DE3742613A1 (en) * | 1987-12-16 | 1989-06-29 | Braun Ag | ELECTRONIC SWITCHING POWER SUPPLY WITH A THROTTLE CONVERTER |
| DE102014224352A1 (en) * | 2014-11-28 | 2016-06-02 | Robert Bosch Gmbh | Method for operating a current limiter and device for limiting a current |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2250575A1 (en) | 1974-04-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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