DE2345024A1

DE2345024A1 - DC VOLTAGE CONVERTER

Info

Publication number: DE2345024A1
Application number: DE19732345024
Authority: DE
Inventors: Peter Mueller
Original assignee: Garching Instrumente
Current assignee: Garching Instrumente
Priority date: 1973-09-06
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1975-04-03
Also published as: FR2243544B3; DE2345024B2; FR2243544A1

Description

Garching InstrumenteGarching instruments

Gesellschaft zur industriellen Nutzung
von Forschungsergebnissen m.b.H.Society for industrial use
of research results mbH

8046 Garching
Freisinger Landstraße 25 8046 Garching
Freisinger Landstrasse 25

Gleichspannungswandler Sliding chs pannungswandler

Es sind Gleichspannungswandler bekannt, dieThere are DC voltage converters known that

eine mit einer ungeregelten Eingangsgleichspannung gespeiste Wechselrichterschaltung entfalten, die eine Ausgangswechselspannung aus im wesentlichen rechteckförmigen Impulsen an
eine Ausgangsgleichrichterschaltung liefert. Die von der Ausgangsgleichrichterschaltung erzeugte Gleichspannung wird mit einer Referenzspannung verglichen und die resultierende Fehlerspannung wird zur Veränderung der Dauer der von der Wechselrichterschaltung erzeugten Impulsen im Sinne einer Verringerung der Fehlerspannung verwendet. Bei den üblichen Gleichspannungswandlern dieser Art erfolgt die Veränderung der Impulsdauer durch Phasenverschiebung zweier unipolarer Spannungen. Die Regelschaltung ist relativ kompliziert und einedevelop an inverter circuit fed with an unregulated DC input voltage, which supplies an AC output voltage of essentially square-wave pulses
an output rectifier circuit provides. The DC voltage generated by the output rectifier circuit is compared with a reference voltage and the resulting error voltage is used to change the duration of the pulses generated by the inverter circuit in the sense of reducing the error voltage. In conventional DC voltage converters of this type, the pulse duration is changed by shifting the phase of two unipolar voltages. The control circuit is relatively complicated and one

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Regelung bei sehr kleiner Stromentnahme oder kleiner Ausgangsspannung ist schwierig.Regulation with very low current consumption or low output voltage is difficult.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gleichspannungswandler anzugeben, der sich insbesondere für stabilisierte Netzgeräte eignet, einfach im Aufbau ist und die oben erwähnten Nachteile vermeidet.The present invention is based on the object of specifying a DC voltage converter which is particularly suitable for stabilized power supply units, is simple in construction and avoids the disadvantages mentioned above.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichnete Erfindung gelöst.This object is achieved by the invention characterized in claim 1.

Die Unteransprüche betreffen WeiterbildungenThe subclaims relate to further developments

und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes des Patentanspruchs 1.and advantageous embodiments of the subject matter of the claim 1.

Der vorliegende Gleichspannungswandler istThe present DC / DC converter is

leicht auf Null regelbar, die Spannung steigt bei einem Lastabwurf praktisch nicht an und er kann unter Verwendung preiswerter, handelsüblicher Bauelemente aufgebaut werden. Außerdem zeichnet sich der vorliegende Gleichspannungswandler durch einen ausgezeichneten Wirkungsgrad (Verhältnis von Ausgangsleistung zu Eingangsleistung) aus.easily adjustable to zero, the voltage increases in the event of a load shedding practically not on and it can be built using inexpensive, commercially available components. aside from that This DC voltage converter is characterized by an excellent efficiency (ratio of output power to input power).

Im folgenden wird ein geregeltes NetzgerätThe following is a regulated power supply

zum Erzeugen einer einstellbaren Ausgangsgleichspannung beschrieben, das einen Gleichspannungswandler gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält. Es zeigen:described for generating an adjustable DC output voltage, which includes a DC-DC converter according to an embodiment of the invention. Show it:

Fig. 1 ein prinzipielles Blockschaltbild des Netzgerätes;1 shows a basic block diagram of the power supply unit;

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Fig. 2 ein mehr ins Einzelne gehende Schaltbild des Netzgerätes gemäß Fig. 2;FIG. 2 shows a more detailed circuit diagram of the power supply unit according to FIG. 2;

Fig. 3 ein Schaltbild des Reglerteiles eines Gleichspannungswandlers gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung, der in dem Netzgerät gemäß Fig. 1 und 2 enthalten ist;3 shows a circuit diagram of the regulator part of a DC voltage converter according to an embodiment of FIG Invention contained in the power supply of Figures 1 and 2;

Fig. 4 das Schaltbild eines Ausführungsbeispieles einer Strombegrenzungsschaltung für einen Gleichspannungswandler gemäß der Erfindung und4 shows the circuit diagram of an exemplary embodiment of a current limiting circuit for a DC voltage converter according to the invention and

Fig. 5 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles einer Überspannungsschutzschaltung für einen Gleichspannungswandler gemäß der Erfindung.5 shows a circuit diagram of an embodiment of an overvoltage protection circuit for a DC voltage converter according to the invention.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Netzgerätes, das einen Gleichspannungswandler gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält und aus einer Eingangswechselspannung von z.B. 220 V_f 50 Hz eine zwischen 0 und +5 V einstellbare, stabilisierte Ausgangsgleichspannung liefert. Der maximale Ausgangsstrom beträgt 30 A.1 shows the block diagram of a power supply unit which contains a DC voltage converter according to an exemplary embodiment of the invention and supplies a stabilized DC output voltage that can be set between 0 and +5 V _{from an input AC voltage of, for example, 220 V f 50 Hz.} The maximum output current is 30 A.

Das Netzgerät gemäß Fig. 1 hat Wechselspannungsklemmen 10, die an das Wechselspannungs-netz anschließbar und über einen Schalter 12 sowie ein Tiefpaßfilter 14 einerseits mit einer Hilfsstromversorgungseinheit 16 und andererseits über einen Ruhekontakt eines Überspannungsrelais 18 mit einer Eingangsgleichrichterschaltung 20 verbunden sind. Die Hilfsstromversorgungseinheit 16 liefert eine Betriebsspannung von z.B. t 15 ν für die verschiedenen Verstärker und dgl., die in der Regelschaltung usw. des Gleichspannungswandlers enthalten sind. Sie enthält einen Transformator mit aus-The power supply unit according to FIG. 1 has AC voltage terminals 10 which can be connected to the AC voltage network and which are connected via a switch 12 and a low-pass filter 14 to an auxiliary power supply unit 16 on the one hand and to an input rectifier circuit 20 via a normally closed contact of an overvoltage relay 18 on the other. The auxiliary power supply unit 16 supplies an operating voltage of, for example, t 15 ν for the various amplifiers and the like, which are contained in the control circuit etc. of the DC / DC converter. It contains a transformer with

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reichender Isolation zwischen Primärwicklung und Sekundärwicklung, so daß die Betriebsspannungen für die Verstärker und dgl. netzfrei sind, also keine galvanische Verbindung mit den Wechselspannungsklemmen 10 haben.sufficient insulation between primary winding and secondary winding, so that the operating voltages for the amplifier and the like. Are mains free, so no galvanic connection with the AC voltage terminals 10 have.

Die Eingangsgleichrichterschaltung 20 kannThe input rectifier circuit 20 can

eine übliche Doppelweg-Gleichrichterbrückenschaltung mit vier Gleichrichterdioden und nachgeschaltetem Glättungskondensator sein und liefert eine ungeregelte Eingangsgleichspannung an eine fremdgesteuerte Wechselrichterschaltung 22, die in bekannter Weise aufgebaut sein kann. Sie kann insbesondere, wie Fig. 2 zeigt, vier Transistoren T- bis T₄, einen Steuertransformator 24 mit Ringkern sowie einen Ausgangstransformator 26 mit Schalenkern enthalten. Da die Viechseirichterschaltung 22 im Prinzip bekannt ist, erübrigt sich eine weitere Beschreibung und ein Eingehen auf ihre Arbeitsweise, es genügt hier zu erwähnen, daß der Ausgangstransformator 28 eine Sekundärwicklung mit Mittelabgriff hat, an der eine etwa rechteckimpulsförmige Ausgangswechselspannung zur Verfügung steht, die einer Ausgangsgleichrichterschaltung 30 zugeführt wird, welche eine Doppelweg-Gleichrichterschaltung 32 sowie eine Siebkette 34 enthält. Die Ausgangsanschlüsse der Ausgangsgleichrichterschaltung 30 sind mit Ausgangsklemmen 36 verbunden, an denen die Ausgangsgleichspannung zur Verfügung steht. Die Ausgangsklemmen 36 sind ferner mit einer Überspannungsschutzschaltung 38 verbunden, die einen Thyristor 40 enthält, dessen steuerbare Stromstrecke den Ausgangsklemmen 36 parallelgeschaltet ist. Die Überspannungsschutzschaltung 38 ist außerdem mit dem Überspannungsrelais 18 verbunden und steuert dieses, wie noch näher erläutert werden wird. Die zeitliche Lage und Dauer der die AusgangswechselSpannung der Wechselrichterschaltung 22 bildenden Impulse alternierender Polarität wird durch eine im wesentlichen rechteckimpulsförmige Schaltsteuerspannung bestimmt, die einer Primärwicklung 42 des Steuertransformators 24 vonbe a conventional full-wave rectifier bridge circuit with four rectifier diodes and a downstream smoothing capacitor and supplies an unregulated DC input voltage to an externally controlled inverter circuit 22, which can be constructed in a known manner. In particular, as FIG. 2 shows, it can contain four transistors T 1 to T ₄ , a control transformer 24 with a toroidal core and an output transformer 26 with a pot core. Since the Viechseirichterschaltung 22 is known in principle, a further description and a detailed look at its mode of operation are superfluous, it suffices to mention here that the output transformer 28 has a secondary winding with a center tap, at which an approximately square-pulse-shaped output AC voltage is available, which is an output rectifier circuit 30, which contains a full-wave rectifier circuit 32 and a filter chain 34. The output connections of the output rectifier circuit 30 are connected to output terminals 36 at which the output DC voltage is available. The output terminals 36 are also connected to an overvoltage protection circuit 38 which contains a thyristor 40, the controllable current path of which is connected in parallel to the output terminals 36. The overvoltage protection circuit 38 is also connected to the overvoltage relay 18 and controls this, as will be explained in more detail below. The timing and duration of the alternating output voltage of the inverter circuit 22 forming pulses of alternating polarity is determined by a substantially square-pulse-shaped switching control voltage, which is a primary winding 42 of the control transformer 24 of

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einer Impulsformerschaltung 44 zugeführt wird, die einen Teil der Regelschaltung des Gleichspannungswandlers bildet und in Fig. 3 genauer dargestellt ist. Wie diese Schaltsteuerspannung erzeugt wird, soll nun unter Bezugnahme auf Fig. 3 näher erläutert werden.a pulse shaping circuit 44 is supplied, which is a part forms the control circuit of the DC voltage converter and is shown in more detail in FIG. Like this switching control voltage is now to be explained in more detail with reference to FIG. 3.

Die Schaltfrequenz der Wechselrichterschaltung 22 (Fig. 1 und 2) wird durch einen frei schwingenden Oszillator 46 bestimmt, der einen Operationsverstärker enthält und eine zur Spannung O (Massespannung) im wesentlichen symmetrische, dreieckwellenförmige Steuerspannung liefert, deren Verlauf bei 48 dargestellt ist. Die dreieckwellenförmige Steuerspannung 48 wird einem Signaleingang 50 einer bezüglich Masse symmetrisch aufgebauten Schwellwertschaltung 52 zugeführt, die vier Gleichrichterdioden inÄntiparallelschSlf5^^lt^^läl^t (siehe Fig. 3). Der Schwellwertschaltung 52 sind ferner zwei bezüglich Masse symmetrische Schwellwertspannungen (also eine bezüglich Masse positive und eine bezüglich Masse negative Schwellwertspannung) zugeführt, die von einer Schwellwertgeneratorschaltung 54 erzeugt werden und bei 56 beispielsweise dargestellt sind. Die Schwellwertschaltung 52 liefert an einer Ausgangsklemme 58 eine aus dreieckigen Impulsen bestehe nie Ausgangsspannung, die denjenigen Teilen der Steuerwechselspannung 48 entsprechen, welche dem Betrag nach die Schwellwertspannungen 56 übersteigen. An den Ausgang 58 der Schwellwertschaltung ist ein Eingang eines Operationsverstärkers 50 angeschlossen, dessen anderer Ausgang an Masse liegt. Durch den mittels eines Widerstandes 52 gegengekoppelten Operationsverstärker wird die Ausgangsspannung der Schwellwertschaltung verstärkt, der Verlauf der verstärkten Ausgangsspännung ist beispielsväse bei 54 dargestellt. Die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 50 wird der Impulsformerschaltung 44 zugeführt, die drei übersteuerte Verstärkerstufen enthält, in denen die Ausgangsspannung der Schwellwertschaltung 52 in die SchaItsteuerspannungThe switching frequency of the inverter circuit 22 (FIGS. 1 and 2) is determined by a freely oscillating oscillator 46 which contains an operational amplifier and supplies a triangular-wave control voltage which is essentially symmetrical with respect to the voltage O (ground voltage), the curve of which is shown at 48. The triangular wave-shaped control voltage 48 is a signal input 50 supplied to a threshold circuit 52 with respect to ground symmetrically constructed, the four rectifying diodes inÄntiparallelschSlf5 ^lt ^ ^ ^lä l ^t (see Fig. 3). The threshold value circuit 52 is also supplied with two threshold value voltages which are symmetrical with respect to ground (ie one threshold value voltage that is positive with respect to ground and one threshold value voltage that is negative with respect to ground), which are generated by a threshold value generator circuit 54 and are shown at 56, for example. At an output terminal 58, the threshold value circuit 52 supplies an output voltage that never consists of triangular pulses which correspond to those parts of the alternating control voltage 48 which, in terms of magnitude, exceed the threshold value voltages 56. An input of an operational amplifier 50 is connected to the output 58 of the threshold value circuit, the other output of which is connected to ground. The output voltage of the threshold value circuit is amplified by the operational amplifier, which is fed back by means of a resistor 52; the course of the amplified output voltage is shown at 54, for example. The output voltage of the operational amplifier 50 is fed to the pulse shaping circuit 44, which contains three overdriven amplifier stages in which the output voltage of the threshold value circuit 52 is converted into the switching control voltage

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56 umgewandelt wird, welche aus rechteckförmigen Impulsen alternierender Polarität und Impulspausen, in denen die Spannung O ist, besteht und von einer Ausgangsklemme 58 der Primärwicklung 42 des Steuertransformators 24 in der Wechselrichterschaltung 22 zugeführt wird. Der Aufbau der Impulsformerschaltung ist aus Fig. 3 ersichtlich und braucht, da er im wesentlichen dem Stand der Technik entspricht, nicht erläutert zu werden. Es genügt zu erwähnen, daß in der Impulsformer· schaltung 44 die dreieckförmigen Impulse vom Operationsverstärker 50 durch Übersteuerung rechteckförmig gemacht werden und daß die zwischen den dreieckförmigen Impulsen vorhandene geringe Spannung, die der Einsatzspannung der Dioden in der Schwellwertsthaltung 52 entspricht, durch eine entsprechende Vorspannung und ein dadurch bewirktes Schwellwertverhalten einer oder mehrerer Verstärkerstufen in der Impulsformerschaltung 44 unterdrückt wird.56 is converted, which consists of rectangular pulses alternating Polarity and pulse pauses, in which the voltage is 0, exists and from an output terminal 58 of the primary winding 42 of the control transformer 24 in the inverter circuit 22 is supplied. The structure of the pulse shaper circuit can be seen from Fig. 3 and, since it corresponds essentially to the prior art, does not need to be explained to become. Suffice it to say that in the pulse shaper circuit 44 the triangular-shaped pulses from operational amplifier 50 can be made square-shaped by overdriving and that the low voltage present between the triangular pulses, that of the threshold voltage of the diodes in the Schwellwertsthaltung corresponds to 52, by a corresponding Bias and a resulting threshold behavior of one or more amplifier stages in the pulse shaper circuit 44 is suppressed.

Die Schwellwertgeneratorschaltung 55 enthält eine Referenzspannungsschaltung 60, die an die positive Ausgangsklemme (+15V) der Hilfsstromversorgungseinheit 16 angeschlossen ist und eine Referenzspannung V_R von z.B. 4,5 V über einen Reihenwiderstand an den einen Eingang eines Operationsverstärkers 62 liefert, dessen anderer Eingang mit den miteinander verbundenen Kathoden dreier Dioden 66, 67 und 68 verbunden ist. Der Ausgang des Operationsverstärkers 62 ist über zwei in Reihe geschaltete Widerstände 70, 72 mit seinem Referenzspannungseingang verbunden. Der Verbindungspunkt der beiden Widerstände 70 und 72 ist erstens über eine Pegelverschiebungsdiode 74 mit Masse, zweitens über einen Widerstand 76 mit dem einen Eingang eines weiteren Operationsverstärkers 78 und dritten über einen Entkopplungswiderstand 80 mit dem einen Schwellwertspannungseingang der Schwellwertschaltung 52The threshold value generator circuit 55 contains a reference voltage circuit 60 which is connected to the positive output terminal (+ 15V) of the auxiliary power supply unit 16 and a reference voltage V _R of, for example, 4.5 V via a series resistor to one input of an operational amplifier 62, the other input of which with the interconnected cathodes of three diodes 66, 67 and 68 is connected. The output of the operational amplifier 62 is connected to its reference voltage input via two series-connected resistors 70, 72. The connection point of the two resistors 70 and 72 is firstly via a level shift diode 74 to ground, secondly via a resistor 76 to one input of a further operational amplifier 78 and third via a decoupling resistor 80 to one threshold voltage input of the threshold circuit 52

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verbunden. Der andere Eingang des Operationsverstärkers 78 liegt an Masse. Der Ausgang des Operationsverstärkers 78 ist über einen Gegenkopplungswiderstand 82 mit dem ersten Eingang und über einen Entkopplungswiderstand 84 mit dem zweiten Eingang der Schwellwertschaltung 52 verbunden.tied together. The other input of the operational amplifier 78 is connected to ground. The output of operational amplifier 78 is via a negative feedback resistor 82 to the first input and via a decoupling resistor 84 to the second input the threshold value circuit 52 is connected.

Die Anode der Diode 66 ist mit dem SchleiferThe anode of diode 66 is with the grinder

eines Potentiometers 86 verbunden, dessen Enden über je einen Widerstand mit den Ausgangsklemmen 36 verbunden sind. Das Potentiometer 86 dient zur Verstellung der an den Ausgangsklemmen 36 zur Verfügung stehenden Ausgangsspannung, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen etwa 3,8 und 5 V verstellt werden kann. Durch geringfügige Änderungen der Referenzspannungsschaltung 60 und des das Potentiometer 86 enthaltenden Spannungsteilers läßt sich auch ein weiterer Verstellbereich, insbesondere bis herunter zur Spannung O, erreichen. a potentiometer 86, the ends of which are each connected to the output terminals 36 via a resistor. The potentiometer 86 is used to adjust the output voltage available at the output terminals 36, which is used in the The illustrated embodiment can be adjusted between about 3.8 and 5 volts. By making minor changes to the reference voltage circuit 60 and the voltage divider containing the potentiometer 86, a further adjustment range, in particular down to voltage O, achieve.

Die Diode 67 dient zur Zuführung einer positiven Programmsteuerspannung, durch die die Ausgangsspannung an den Klemmen 36 unabhängig von der Regelung gesteuert werden lenn. Man kann z.B. durch Anlegen einer nennenswert über der Referenzspannung V_R liegenden positiven Spannung die Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen 36 auf 0 herabsetzen, also abschalten. Die Abschaltung kann dabei sprungartig oder mehr oder weniger stetig erfolgen, je nachdem welchen Verlauf die Programmsteuerspannung zwischen einem der Spannung vom Potentiometer 86 entsprechenden Wert und einem der Ausgangsspannung 0 entsprechenden positiveren Wert hat.The diode 67 is used to supply a positive program control voltage, by means of which the output voltage at the terminals 36 can be controlled independently of the regulation. For example, by applying a _{positive voltage significantly above the reference voltage V R} , the output voltage at the output terminals 36 can be reduced to 0, that is to say switched off. The shutdown can take place abruptly or more or less continuously, depending on the course of the program control voltage between a value corresponding to the voltage from potentiometer 86 and a more positive value corresponding to the output voltage 0.

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Die Diode 68 dient zur Zuführung einer Strombegrenzungsspannung, die von der Strombegrenzungsschaltung gemäß Fig. 4 geliefert wird. Die Strombegrenzungsschaltung tritt in Tätigkeit, wenn der Ausgangsstrom den Nennwert (hier 3O A) überschreitet und setzt dann die Ausgangsspannung so weit herab, daß der maximal zulässige Nennstrom nicht überschritten wird. Die Strombegrenzungsschaltung enthält einen Differenz- oder Operationsverstärker 90, dessen einem Eingang 91 eine Referenzspannung von einer üblichen Referenzspannungsschaltung 92 zugeführt wird, welche zwischen die negative Ausgangsklemme der Hilfsstromversorgungseinheit 16 und Masse geschaltet ist und eine stabilisierte Referenzspannung liefert. Dem anderen Eingang 93 wird eine Signalspannung vom Mittelabgriff 94 (Fig. 2) der Sekundärwicklung des Ausgangstransformators 26 der Wechselrichterschaltung 22 zugeführt. Zur Wahrnehmung von überströmen wird also der Spannungsabfall ausgenutzt, der an einem Stück der Minus-Ausgangsleitung des Gleichspannungswandlers zwischen dem Mittelabgriff 94 und einem Massepunkt 96, an den auch der Spannungsteiler mit dem Potentiometer 86 angeschlossen ist, auftritt.The diode 68 is used to supply a current limiting voltage, which is supplied by the current limiting circuit according to FIG. The current limiting circuit takes effect when the output current exceeds the nominal value (here 3O A) and then sets the output voltage so that the maximum permissible nominal current is not exceeded. The current limiting circuit includes a Differential or operational amplifier 90, one input 91 of which is a reference voltage from a conventional reference voltage circuit 92 is fed, which between the negative output terminal of the auxiliary power supply unit 16 and Ground is connected and supplies a stabilized reference voltage. The other input 93 is a signal voltage from Center tap 94 (FIG. 2) is fed to the secondary winding of the output transformer 26 of the inverter circuit 22. In order to detect overcurrents, the voltage drop that occurs on a piece of the minus output line of the DC voltage converter between the center tap 94 and a ground point 96, to which the voltage divider with the Potentiometer 86 is connected occurs.

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—Q ——Q -

Der Operationsverstärker 90 ist durch ein RC-The operational amplifier 90 is through an RC

Glied 96 gegengekoppelt und sein Ausgang ist über einen Widerstandsspannungsteiler 98 mit der Diode 68 verbunden. Mit zunehmendem Ausgangsstrom wird die Ausgangsspannung des Operationsverstärkers 90 zunehmend positiver und die Schaltungsanordnung ist so dimensioniert, daß diese immer positiver werdende Spannung beginnt, die Ausgangsspannung herabzusetzen, wenn der maximal zulässige Nennstrom überschritten wird.Element 96 has negative feedback and its output is via a resistive voltage divider 98 connected to diode 68. As the output current increases, the output voltage of the operational amplifier becomes 90 increasingly positive and the circuit arrangement is dimensioned in such a way that it becomes increasingly positive Voltage begins to decrease the output voltage, if the maximum permissible nominal current is exceeded.

Die von den Ausgangsklemmen 36 zum Spannungsteiler mit dem Potentiometer 86 führenden Leitungen 100, 101 können Schaltbuchsen 102 bzw. 103 enthalten, die ein Auftrennen und Anschließen an eine sogenannte Fühlerleitung ermöglichen. Diese Maßnahme ist bekanntlich dann von Nutzen, wenn die Spannung unmittelbar an einem Verbraucher mit stark schwankender Stromentnahme konstant gehalten werden soll und der Spannungsabfall an den Verbindungsleitungen zwischen dem Verbraucher und den Ausgangsklemmen des Netzgerätes nicht zu vernachlässigen ist.The lines 100, 101 leading from the output terminals 36 to the voltage divider with the potentiometer 86 can contain switch sockets 102 or 103, which allow disconnection and connection to a so-called sensor line. As is known, this measure is useful when the voltage is directly applied to a consumer with strong fluctuating current consumption should be kept constant and the voltage drop on the connecting lines between the Consumers and the output terminals of the power supply unit should not be neglected.

Bei Unterbrechung einer Fühlerleitung wirdIf a sensor line is interrupted,

die Regelung funktionsunfähig, da der Diode 66 nun keine Ist-Wert-Spannung mehr zugeführt wird, sondern je nachdem welche Fühlerleitung unterbrochen wird, eine zu positive oder zu negative Spannung. Bei Unterbrechung der positiven Fühlerleitung fällt die Ausgangsspannung stark ab, während sie bei Unterbrechung der negativen Fühlerleitung auf den ungeregelten Maximalwert der Spannung, die der Gleichspannungswandler abzugeben vermag, ansteigt. Um dies und etwaige Schäden am angeschlossenen Verbraucher zu vermeiden, ist die Überspannungsschutzschaltung 38 vorgesehen, die in Fig. 5 genauer dargestellt ist.the regulation inoperable, since the diode 66 now has no actual value voltage more is supplied, but depending on which sensor line is interrupted, one that is too positive or too negative voltage. If the positive sensor lead is interrupted, the output voltage drops sharply, while if there is an interruption, it drops the negative sensor line to the unregulated maximum value of the voltage that the DC voltage converter can output able to increase. To avoid this and any damage to the connected consumer, the overvoltage protection circuit 38 is provided, which is shown in more detail in FIG.

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Die Überspannungsschutzschaltung 38 (Fig.5)The overvoltage protection circuit 38 (Fig. 5)

enthält den bereits erwähnten Thyristor 40, dessen Steuerelektrode mit der Verbindung zwischen der Kathode eines zweiten Thyristors 106 und eines Widerstandes 108 verbunden ist. Die andere Klemme des Widerstandes 108 liegt an der negativen Ausgangsleitung. Die Anode des Thyristors 106 ist über einen Kondensator 110 mit der negativen Ausgangsleitung und über die Steuerwicklung des Relais 18 mit der positiven Ausgangsklemme der Hilfsstromversorgungseinheit 16 (Fig. 1) verbunden. Die Steuerelektrode des Thyristors 106 ist an den Verbindungspunkt zwischen der Kathode einer Zenerdiode 112 und eines Widerstandes 114 verbunden, der durch einen Kondensator überbrückt ist. Die andere Klemme des Widerstandes 114 liegt an der negativen Ausgangsleitung, die andere Klemme der Zenerdiode an der positiven Ausgangsleitung, die zu den Ausgangsklemmen 36 führen.contains the already mentioned thyristor 40, its control electrode is connected to the junction between the cathode of a second thyristor 106 and a resistor 108. the the other terminal of resistor 108 is on the negative output lead. The anode of the thyristor 106 is through a capacitor 110 to the negative output line and via the Control winding of the relay 18 connected to the positive output terminal of the auxiliary power supply unit 16 (Fig. 1). the The control electrode of the thyristor 106 is connected to the connection point between the cathode of a Zener diode 112 and a resistor 114 connected, which is bridged by a capacitor. The other terminal of resistor 114 is negative Output line, the other terminal of the Zener diode the positive output lead going to output terminals 36 to lead.

Das Relais 18 enthält, wie erwähnt, einenThe relay 18 contains, as mentioned, one

Ruhekontakt, der in die Leitung zwischen dem Tiefpaßfilter (also den Wechselspannungsklemmen 10) und die Eingangsgleichrichterschaltung 20 geschaltet ist und diese Verbindung auftrennt, wenn das Relais erregt wird.Normally closed contact in the line between the low-pass filter (i.e. the AC voltage terminals 10) and the input rectifier circuit 20 is switched and this connection breaks when the relay is energized.

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Die Überspannungsschutzschaltung 38 arbeitet folgendermaßen: Wenn die Spannung zwischen den Ausgangsleitungen, also an den Ausgangsklemmen 36, den zulässigen Maximalwert überschreitet, wird der Thyristor 106 durch die am Widerstand 114 abfallende Spannung gezündet. Hierdurch wird sowohl der Thyristor 40 gezündet, der die Ausgangsklemmen 36 dann kurzschließt, als auch das Relais 18 erregt, das dann den Gleichspannungswandler von der Wechselspannungsquelle, also vom Netz, abtrennt.The overvoltage protection circuit 38 operates as follows: When the voltage between the output lines, that is, at the output terminals 36, the maximum permissible value is exceeded, the thyristor 106 is replaced by the resistor 114 falling voltage ignited. This triggers both the thyristor 40 and the output terminals 36 short-circuits, as well as the relay 18 energized, which then the DC-DC converter from the AC voltage source, so from the network.

Die beschriebene uberspannungsschutzschaltung hat den Vorteil, daß der Thyristor 40 nur für eine relativ kleine Leistung aufgelegt zu werden braucht, da er den vollen Ausgangsstrom der Gleichspannungswandlerschaltung nur solange kurzschließen muß, bis das Relais 18 angesprochen hat. Da kleine Thyristoren schneller ansprechen als Thyristoren für größere Leistungen, zeichnet sich die beschriebene uberspannungsschutzschaltung außerdem noch durch ein besonders schnelles Arbeiten aus.The overvoltage protection circuit described has the advantage that the thyristor 40 only for a relative small power needs to be applied, since it only takes the full output current of the DC / DC converter circuit for as long must short-circuit until the relay 18 has responded. Because small thyristors respond faster than thyristors for larger ones Performance, the overvoltage protection circuit described is characterized in addition, by being able to work particularly quickly.

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Claims

1. DC voltage converter for generating a stabilized output DC voltage of adjustable size from an unregulated DC input voltage, with an inverter circuit, which is fed with the unregulated DC voltage and an output AC voltage from essentially supplies square-wave pulses, also with a connected to the output of the inverter circuit, the Output DC voltage supplying output rectifier circuit and one at the output of the output rectifier circuit and the control circuit connected to the inverter circuit, which keeps the duration of the pulses constant the output DC voltage regulates, thereby characterized in that the control circuit contains:

a freely oscillating oscillator (46) for

Generating a triangular-wave AC control voltage (46) which is substantially symmetrical with respect to the zero voltage;

a threshold value circuit (52) fed with this control AC voltage, which is essentially one zero-symmetrical triangular pulse alternating voltage (54) corresponding to the amount which exceeds a threshold value Dividing the AC control voltage (48) provides;

a threshold generator circuit (55) which

to the threshold circuit zero-symmetrical threshold voltages (56) supplies, the amount of which can be controlled by a DC control voltage, and

a pulse shaping circuit (44) fed with the triangular pulse alternating voltage, which consists of the triangular pulse

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AC voltage a switching control voltage consisting of square-wave pulses (56) generated which controls the inverter circuit (22).

2. DC voltage converter according to claim 1, characterized in that the Threshold generator circuit to the output of the output rectifier circuit Connected circuit arrangement (86) contains the one of the output DC voltage directly proportional DC control voltage supplies to the threshold generator circuit.

3. DC voltage converter according to claim 1 or

2, characterized in that the threshold value generator circuit (55) by at least one further, DC control voltage independent of the DC output voltage can be controlled.

4. DC voltage converter according to claim 2 or

3, characterized in that the threshold value generator circuit is an amplifier circuit (62, 78), the two threshold voltages of the same magnitude and related to ground from an input voltage related to ground opposite polarity generated.

5. DC voltage converter according to claim 4,

characterized in that a reference _{voltage (V R} ), an actual value voltage derived from the output DC voltage (via diode 66), a program control voltage (via diode 67) and the output voltage of a current limiting circuit via decoupling diodes (66, 67, 68) can be supplied.

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6. DC voltage converter according to one of the preceding Claims, characterized by an overvoltage protection circuit (38) with two thyristors (40, 105), one of which has its main electrodes connected to the output terminals (36) and its control electrode connected to the second thyristor (106) is connected, the control electrode of which is connected to a between the output terminals (36) Voltage divider (112, 114) is connected and that the second thyristor (106) with an auxiliary power source (16) via a working winding a relay (18) is connected, which has at least one normally closed contact which, when the relay is energized, the DC input voltage of the inverter circuit switches off.

7. DC voltage converter according to one of the preceding Claims, characterized in that one of the unregulated DC input voltage independent auxiliary power supply unit (16) is provided, which supplies the circuit arrangements of the DC-DC converter with the exception of the inverter circuit with operating energy.

8. DC voltage converter according to one of the preceding claims, characterized in that net that the oscillator (46), the threshold value generator circuit (55) and the pulse shaping circuit (44) with operational amplifiers is constructed.

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