DE2513005A1

DE2513005A1 - Stabilisiertes netzgeraet

Info

Publication number: DE2513005A1
Application number: DE19752513005
Authority: DE
Inventors: Clyde R Berry; Robert J Cinzori
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1974-04-10
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1975-10-16
Also published as: DE2513005B2; GB1492877A; USB459811I5; DE2513005C3; US3982173A

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 21. März 1975

Hughes Aircraft Company P 3002 S/kg Gentinela Avenue and

Teale Street

Culver City, Calif., V.St.A.

Stabilisiertes Netzgerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Netzgerät zur Transformation einer ungeregelten Wechselspannung in eine stabilisierte Gleichspannung.

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Stabilisierte Netzgeräte und insbesondere solche, die eine ungeregelte Wechselspannung in eine stabilisierte Gleichspannung transformieren, sind in vielen Ausführungsformen bekannt. Es mag hunderte und vielleicht sogar tausende verschiedener Schaltungsanordnungen zur Transformation einer ungeregelten Wechselspannung in eine stabilisierte Gleichspannung geben. Viele hierfür geeignete Hegelschaltungen können beispielsweise im Suchstoff des US-Patentamtes in Klasse 521, unter Klasse 18, gefunden werden. Für diese Regelschaltungen gibt es eine Vielzahl verschiedener Anwendungen, die von Kommunikationssystemen bis zu Fahrzeugantrieben reichen»

Bei manchen Anwendungen solcher Netzgeräte ist es erwünscht, die Spannungsstabilisierung mit dem größtmöglichen Transformations-Wirkungsgrad zu erzielen, um das Entstehen von Verlustwärme innerhalb der Regelschaltung auf ein Minimum zu reduzieren. Diese Eigenschaft ist nicht nur im Hinblick auf eine Verlängerung der Lebensdauer der elektrischen Komponenten des Netzgerätes selbst wünschenswert, sondern auch im Hinblick auf die Lebensdauer anderer wärmeempfindlicher Bauteile, die in der Nähe angeordnet sind. Weiterhin kann bei einer Verminderung der Wärmeentwicklung die Gesamtgröße eines solchen Netzgerätes, einschließlich seiner Gehäuse- und Halterungsmittel, vermindert werden,,

Die bekannten stabilisierten Netzgeräte der hier interessierenden Art enthalten gewöhnlich einen Eingangstransformator, dem eine Gleichrichterstufe folgt. Hierbei kann

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es sich um einen Einweg- oder Zweiweg-Gleichrichter handeln,. Mit dem Ausgang der Gleichrichterstufe ist gewöhnlich eine Regelstufe verbunden, die einen zum Gleichrichter in Serie geschalteten Zweig mit geeigneter Stromverstärkung aufweist. Diese Regelstufe liefert einen Ausgangsstrom, der gewöhnlich in geeigneter Weise weiter modifiziert wird, bevor er einer äußeren Last zugeführt wird. Solche Re^elschaltungen enthalten häufig Einrichtungen zur Spannungnstabilisierung, beispielsweise Spannungsfühler zum Regeln der Ausgangs-Gleichspannung, oder machen von einer ausgefeilten Filtertechnik zum Beseitigen oder Vermindern der Spannungs- oder Stromwelligkeit an manchen Knotenpunkten der Schaltungsanordnung Gebrauch« Es ist jedoch kein solches Netzgerät bekannt, bei dem die Stromleitung einer in Serie zum Gleichrichter geschalteten Regelstufe gemäß den Anforderungen der Last genau und wirksam geregelt würde. Weiterhin macht der Eingangstransformator, der bei bekannten Netzgeräten normalerweise benutzt wird, das Netzgerät sowohl von der Frequenz als auch der Effektivspannung des Eingangs-Wechselstromes abhängige Diese Eigenschaft verhindert, daß solche Netzgeräte gleich gut mit beispielsweise Hetzwechselstrom von 60 Hz und mit 400 Hz-Wechselstrom, wie er in manchen Bordnetzen vorliegt, betrieben werden können.. Ebenso wird hierdurch verhindert, daß solche Netzgeräte beispielsweise gleich gut mit Netzspannungen von 110 V und 220 V betrieben werden können«

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Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Netzgerät der eingangs "beschriebenen Art so auszubilden, daß es mit Wechselstrom verschiedenster Frequenz und verschiedenster Spannung betrieben werden kann und einen maximalen Wirkungsgrad der Wechselstrom-Gleichstrom-Transformation sowie eine minimale Verlustleistung aufweist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadiirch gelöst, daß das Netzgerät eine Eegelstufe aufweist, die während eines bestimmten Abschnittes der Periode der Wechselspannung Strom leitet, daß mit dem Ausgang der Regelstufe eine Filterstufe verbunden ist, die auf die Ausgangsspannung der Regelstufe anspricht und daraus eine Gleichspannung bildet, daß mit dem Ausgang der Regelstufe weiterhin ein Spannungsfühler verbunden ist, der auf Spannungsänderungen am Ausgang der Regelstufe anspricht und eine davon abhängige Regelspannung erzeugt, und daß zwischen den Ausgang des Spannungsfühlers und die Regelstufe ein Regelschalter geschaltet ist, der auf die Steuerspannung anspricht und die Dauer der Abschnitte bestimmt, während denen die Regelstufe Strom leitet, so daß die Regelstufe den für eine an das Netzgerät angeschlossene, variable Last benötigten Strom liefert und die Last den variablen Pegel der Spannung am Ausgang der Regelstufe bestimmte

Das erfindungsgemäße Netzgerät besetzt die meisten, wenn nicht alle Vorteile entsprechender bekannter Netzgeräte, ohne jedoch deren oben genannten, bedeutenden

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Nachteile aufzuweisen. Wird bei dem erfindungagemäßen Netzgerät ein Zweiweg-Gleichrichter benutzt, ao wird die gleichgerichtete Eingang3spannung während Jeder Halbperiode von der in Serie geschalteten Regelstufe in einen geschalteten Strom transformiert, der gespeichert und gefiltert wird, um entsprechend den Anforderungen der Last an das Netzgerät eine Ausgangsspannung von gewünschter Höhe zu bilden« Der mit dem Ausgang der Regelstufe verbundene Spannungsfühler ist auch parallel zur Speicher- und Filterstufe geschaltet. Dieser Spannungsfühler spricht bei Anliegen eines bestimmten Spannungspegels an und erzeugt eine Rückkopplungs-Regelspannung. Diese Regelspannung wird dem Regelschalter zugeführt, der zum Eingang der Regelstufe parallel geschaltet ist. Der Regel3chalter spricht auf die Rückkopplungs-Regelspannung an, um die Stromleitung in der Regelstufe auf genau den Betrag zu begrenzen, der gemäß den wechselnden Anforderungen der Last benötigt wird_o Diese wirksame Regelung der Stromleitung in der in Serie in den Stromweg eingeschalteten Regelstufe gewährleistet einen maximalen Wirkungsgrad bei der Wechselstrom-Gleichstrom-Transformation und ein Minimum an Leistungsverlust innerhalb der Schaltungsanordnung«

Das erfindungagemäße Netzgerät ist wegen Fehlen eines Eingangstransformators nicht nur dazu geeignet, Weehselspannungen verschiedener Frequenz und Amplitude zu verarbeiten, sondern auch Eingangssignale verschiedener

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Gestalt, beispielsweise in Form von Rechteckwellen, sägezahnförmigen Wellen und dergleichen»

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Netzgerätes besteht darin, daß es leicht aus einer relativ kleinen Anzahl von Standard-Bauelementen aufgebaut und außerdem auf einfache Weise durch zusätzliche Bauelemente ergänzt werden kann, wie beispielsweise Strom- und Spannungswächter zum Schutz gegen Überströme und Überspannungen, wie 3ie für besonders hochentwickelte Anwendungen benötigt werden»

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden_o Es zeigen

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Netzgerätes nach der Erfindung,

Fig. 2 das schematische Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Netzgerätes, dessen Stufen dem Blockschaltbild nach Fi_t;. 1 entsprechen,

Fig. 3 ein Diagramm von Spannungen und Strömen, die an verschiedenen Meßpunkten der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 auftreten, und

Fig. 4- das Schaltbild einer weiteren, vereinfachten Ausführungsform eines Netzgerätes nach der Erfindung.

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al ·

Das in Fig. 1 dargestellte Netzgerät enthält zwei Wechselstrom-Eingänge 10 und 12, an die jeweils eine von zwei Sicherungen 14 und 16 angeschlossen ist. Die Sicherungen sind ihrerseits mit den Eingängen eines Gleichrichters 18 verbunden, bei dem es sich um einen üblichen Zweiweg-Gleichrichter der in Fig. 2 dargestellten Art handeln kann,, Die Erfindung ist jedoch nicht auf die Anwendung von Zweiweg-Gleichrichtern beschränkt, so daß der Gleichrichter 18 auch von einem Einweg—Gleichrichter gebildet werden könnte. Der Ausgang des Gleichrichters 18 ist mit dem Eingang einer Hegelstufe 20 galvanisch verbunden, die einen in Serie zum Gleichrichter geschulteten Stromweg aufweist. Die Zeit, während der die Kegelstufe leitet, bestimmt den Strom, die Spannung und die Leistung, die einer nicht dargestellren, variablen Last zugeführt wird. Die Ausgangsspannung der Kegelstufe 20 wird in einer Filterstufe 22 gespeichert und gefiltert, die an eine Klemme 24 eine stabilisierte Ausgangs-Gleichspannung liefert. Vorteilhafterweise enthält die Regelstufe 20 einen Transistor, dessen Emitter-Kollektor-Strecke den Serien-Strompfad bildet und zwischen den Gleichrichter 18 und die Filterstufe 22 geschaltet ist.

Zwischen eine Seite der Kegelstufe 20 und die Steuerelektrode eines Regelschalters 30 iat ein Spannungsfühler 28 geschaltet. V/enn an einem Meßpunkt 3Ί eine vorbestimmte Impulsspannung überschritten wird, wird

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von dem Spannungsfühler 28 eine entsprechende .Regelspannung gebildet und über eine Leitung 33 der steuerelektrode des Regelschalters 30 zugeführt. Diese Rückkopplungsspannung schließt den Regelschalter 30 während die gleichgerichtete Spannung im Meßpunkt B (siehe Fig. 2) ein öffnen des Regelschalters 30 bewirkt, wenn sie nach jeder Halbperiode der Eingangs-Wechselspannung zu Null wird. Auf diese Weise wird das Tastverhältnis der Regelstufe 20 gesteuert.

Das in Fig. 1 dargestellte Netzgerät enthält einen Stromwächter 32 und einen Spannungswächter 34- zum Schutz gegen Überströme und Überspannungen« Der Stromwüchtor *>?. :iüt zwischen die Filterstufe 22 und die Steuerelektrode deu Regelschalters 30 geschaltet«, Sie spricht auf Stromstöße an, die eine bestimmte Stromstärke überschreiten, und erzeugt ein weiteres Steuersignal, das über eine Leitung 35 der Steuerelektrode des Regelschalters 30 zugeführt wird, wenn ein Schaltstromstoß, der ein zulässiges Maß überschreitet, die Filterstufe auflädt» Dieser Fall tritt manchmal beim Einschalten des Netzgerätes ein_o Der Spannungswächter 34- verbindet die Ausgangsklemmen 24 und 26 und schließt beim Auftreten übermäßig hoher Spannungen die Ausgangsklemmen kurz, worauf die Sicherungen 14 und 16 ansprechen. Auf diese Weise werden an das Netzgerät als Last angeschlossene Schaltungsanordnungen sicher geschützt.

Wenn von der an die Ausgangsklemmen 24 und 26 angeschlossene Last mehr Strom gefordert wird, beginnt der Spannungsfühler 28 die Einschalt-Regelspannung für den Regel schalter 30 in Jedem Ein-Aus-Leitungszyklus der Regelstufe 20 später

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zu erzeugen» Auf diese Weise bleibt der Regelschalter 30 während eines längeren Abschnittes jeder Periode der gleichgerichteten Spannung, die der Regelstufe 20 zugeführt wird, nichtleitend. Demgemäß bleibt bei zunehmendem Laststrom die Regelstufe 20 als direkte Folge des erhöhten Laststromes längere Zeitabschnitte leitend. Wenn die Stromaufnahme der Last abnimmt, hat die Arbeitsweise der Filterstufe 22 zur Folge, daß die Spannung am Spannung3fierier 28 während jeder Periode der Eingangsspannung einen vorbestimmten Schwellenwert früher erreicht. Dadurch wird der Regelschalter 30 während jeder Periode der Eingangsspannung in den leitenden Zustand gebracht und bildet dann während eines größeren Abschnittes der Periode einen Nebenschluß, der eine Stromübertragung durch die Regelstufe 20 verhindert» Demgemäß arbeitet das in Fig. 1 dargestellte Netzgerät in solcher V/eise, daß die den Strom übertragende Regelstufe 20 3tets nur so lange eingeschaltet ist, wie es erforderlich ist, um der variablen Last die benötigte Strommenge zuzuführen·

V/ie aus dem Schaltbild nach Fig. 2 in Verbindung mit dem Diagramm nach Fig. 3 näher ersichtlich, wird die Wechselspannung nach Fig. 3A an die Eingangsklemmen 10 und 12 angelegt, die durch zwei Filter-Kondensatoren 36 und 38 verbunden sind, die zur Unterdrückung von Rauschen dienen, das auf der das Eingangssignal zuführenden Leitung vorhanden sein könnte. Die gefilterte Eingangs-Wechselspannung wird über die oben angegebenen Sicherungen 14 und 16 dem Brückengleichrichter 18 zugeführt, der Dioden D1 bis D4 aufweist. Demgemäß erscheint im Meßpunkt B die in Fig. 3B dargestellte, durch eine Zweiweg-Gleichrichtung

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erhaltene pulsierende Gleichspannung. Durch diese Spannung wird über einen zur Strombegrenzung dienenden Widerstand 44 dem Kollektor eines Transistors Q,2 Strom zugeführt. Der Transistor Q2 bildet zusammen mit einem zweiten Transistor Q1 eine Darlingtonschaltung. Zwischen den Kollektor des Transistors Q2 und der Systemmasse 26 ist eine Zenerdiode geschaltet, die dazu dient, die Transistoren Q1 und Q2 durch eine Begrenzung der Amplitude von möglichen Schaltspitzen zu schützen, die an den Kollektoren der Transistoren Q1 und Q2 erscheinen können, wenn diese beiden Transistoren gesperrt werden. Ein Widerstand 42 überbrückt den Gleichrichter 18 und ermöglicht, daß die Spannung im Meßpunkt B unter die Spannung abfällt, die an den noch zu beschreibenden Bauteilen 46, 48 und 30 erscheint.

Wie Fig. 2 zeigt, ist eine Zenerdiode 48 in Serie zu einem strombegrenzenden V/iderstand 46 und zwischen den Meßpunkt B und die Anode eines steuerbaren Silizium-Gleichrichters (SGR) $0 geschaltet. Diese Bauteile 30, 48 und 46 bilden einen ersten Kurzschlußweg zum Ableiten von Eingangsstrom von der Darlington-Schaltung mit den Transistoren Q1 und Q2, wie es im folgenden beschrieben werden wird«. Die beiden Transistoren Q1 und Q2 sind jeweils mit einem Basiswiderstand 52 bzw. 50 versehen, der die Basis mit dem Emitter verbindet_o Weiterhin ist eine Schutzdiode 54 zwischen den Widerstand 56 und die Basis des Transistors Q1 geschaltet, um ein Durchschlagen der Emitter-Basis-Dioden der Transistoren Q1 und Q2 zu verhindern, wenn den Emittern dieser beiden Transistoren ins Positive stoßende Spannungen zugeführt werden»

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Die durch die Zweiweg-Gleichrichtung erhaltene pulsierende Gleichspannung im Meßpunkt B wird von der Darlington-Regelstufe in eine Folge von Stromimpulsen im Meßpunkt C transformiert, die in Fig„ 3G dargestellt ist. Es findet dann eine Spitzengleichrichtung der Stromimpulse im Meßpunkt C mit Hilfe einer in Serie geschalteten Diode 56 und eines Kondensators 58 statt«, Das Ergebnis dieser Gleichrichtung und Filterung ist eine wellige Gleichspannung im Meßpunkt D, die durch die Kurve in Fig. 3D veranschaulicht wird.

Der Spannungsfühler des Netzgerätes nach Fig. 1 wird in der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 von einem zum Ausgang der Regelstufe parallel geschalteten Zweig gebildet, der eine Zenerdiode 60 enthält, die zu einem aus Widerständen 62 und 64 gebildeten Spannungsteiler in Serie geschaltet ist. Der Abgriff 6$ des Spannungsteilers befindet sich solange auf Massepotential, wie die Schwellenspannung der Zenerdiode 60 nicht überschritten wird. Wenn jedoch die Schwellenspannung überschritten wird und die Zenerdiode 60 durchbricht, beginnt die Spannung am Abgriff 63 anzusteigen und es wird der Steuerelektrode des stromgesteuerten Schalters 30 Strom zugeführt. Wenn der stromgesteuerte Schalter leitend wird, beginnt Strom in dem Kurzschlußweg zu fließen, der den Widerstand 46, die Zenerdiode 4θ und den Schalter 30 enthalte

Der Stromfluß durch den Schalter 30 k^;it zur Folge, daß dem Transistor Q1 die erforderliche Basisspannung entzogen wird, wodurch gleichzeitig die Transistoren Q1

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und Q2 gesperrt werden» Infolgedessen hat ein Ansteigen der Spannung im Meßpunkt C über einen bestimmten Schwellenwert zur Folge, daß der Regelschalter 30 leitend wird und seinerseits ein Sperren der Transistoren Q1 und Q2 bewirkte Hierdurch wird wiederum die Spannung im Meßpunkt 0 reduziert, weil der in dem Kondensator 58 pro Zeiteinheit fließende Ladestrom vermindert wird,, Diese Regelung mit geschlossener Rückkopplungsschleife gewährleistet, daß die Spannungen in den Meßpunkten C und D im wesentlichen konstant gehalten werden, während gleichzeitig eine äußere Last, die an die Klemmen 24 und 26 angeschlossen ist, mit dem erforderlichen Strom versorgt wird«, Wenn also der Strombedarf an den Ausgangsklemmen 24 und 26 anwächst, so daß vom Meßpunkt D ein größerer Strom zugeführt werden muß und infolgedessen der zum Laden des Kondensators 58 verfügbare Strom abnimmt, dann wird die Spannung im Meßpunkt G entsprechend reduziert, waa wiederum eine entsprechende Zunahme der Zeitdauer der Stromleitung oder des Tastverhältnisses für die Darlington-Schaltung mit den Transistoren Q1 und Q2 zur Folge hat«

Der zwei Widerstände 66 und 68 und eine Diode 70 umfassende Stromwächter, der dem Stromwächter 32 nach Fig.-1 entspricht, soll gewährleisten, daß ein zu großer, in den Kondensator 58 fließender Anfangsstrom nicht die Serien-Transistoren Q1 und Q2 zerstört« Daher wird, wenn ein Anfangswert des in den Kondensator 58 fließenden Stromes einen vorbestimmten Wert überschreitet, ein

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entsprechender Spannungsanstieg im Punkt 69 über den Widerstand 68 und die Diode 70 an die Steuerelektrode des Silizium-Gleichrichters 30 gelegt. Durch die Wirkung dieser geschlossenen Regelschleife wird der Gleichrichter 30 leitend und es werden zugleich die Transistoren Q1 und Q2 gesperrte Auf diese Weise ist gewährleistet, daß diese Transistoren nicht durch diesen ereten Stromstoß zerstört werden.

Endlich enthält die Schaltungsanordnung nach Fig. 2 auch einen Spannungswächter, der eine Zenerdiode 72, einen von Widerständen 74 und 76 gebildeten Spannungsteiler und eine steuerbare Silizium-Diode 78 umfaßt. Die Zenerdiode 72 und der Spannungsteiler 74- und 76 sind in Serie zueinander geschaltet und verbinden die Ausgangsklemmen 24- und 26 des Netzgerätes. Die Steuerelektrode 80 der Silizium-Diode 78 ist mit dem Abgriff 75 des Spannungsteilers 74- und 76 verbunden. Wenn die Spannung zwischen den Ausgangsklemmen 24 und 26 die Schwellenspannung des die Ausgangsklemmen verbindenden Zweiges überschreitet, bricht die Zenerdiode 72 durch, so daß dem Silizium-Gleichrichter 78 ein Steuerstrom zugeführt wird«, Wenn die gesteuerte Silizium-Diode bei diesem Zustand der Überspannung eingeschaltet wird, wird zwischen den Ausgangsklemmen 24 und 26 ein effektiver Kurzschluß erzeugt. Der unter dieser Bedingung fließende Kurzschlußstrom bewirkt, daß die Sicherungen 14 und 16 im Eingangskreis des Netzgerätes ansprechen und dadurch jegliche Schaltungsanordnungen sicher schützen, welche an die Ausgangsklemmen 24 und 26 angeschlossen sein können«,

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Wie bereits erwähnt, wird die durch Zweiweg-Gleichrichtung gewonnene Spannung gemäß Fig„ JB in eine Folge von Stromimpulsen umgewandelt, wie sie Figo 3C zeigt. Diese im Meßpunkt G auftretenden Spannungsimpuls e werden durch den Spitzendetektor 56 und den Speicherkondensator 58 der Filteratufe 22 in eine wellige Gleichspannung nach Fig. 3D verwandelt. Die Bpitzenamplitude dieser Gleichspannung wird durch die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 60 überwachte Die Spannung Y-q im Meßpunkt D kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

V m V + V 62 + 64 j
^VD " ^V60 ^{+ V}65 ^

In dieser Gleichung ist V^ die Spannung im Meßpunkt D, Vp-Q die Durchbruchs spannung der Zenerdiode 60, V,--, die Spannung zwischen der Kathode und der Steuerelektrode der Silizium-Diode 30 und VVg die Vorwärtsspannung an der Diode 56o

Die Zenerdiode 48 ist so gewählt, daß ihre Durchbruchsspannung sehr viel kleiner ist als dia gewünschte Spannung am Ausgangs-Meßpunkt D die einen typischen VJert im Bereich von 20 V haben kann» Wenn die Zenerdiode 48 nichtleitend wird, weil die gleichgerichtete Spannung im Meßpunkt B sich dem Wert Null nähert, fließt kein ausreichender Strom mehr, um die gesteuerte Silizium-Diode im leitenden Zustand zu halten.. Infolgedessen wird die gesteuerte Silizium-Diode 30 sperren und gesperrt bleiben,

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bis sie während der nächsten Halbperiode nach Durchbruch der Zenerdiode 60 wieder in den leitenden Zustand versetzt wird_o

Sowohl der maximale Welligkeitsstrom ala auch der Spitzen-Einschaltstrom in den Kondensator 58 wird durch Erfassen des Spannungsabfalls am Widerstand 66 ermittelte Wenn der Spannungsabfall am Widerstand 66 die Spannung überschreitet, die zum Überwinden der Durchlaßspannung der Diode 70 erforderlich ist, und das Einschalten der steuerbaren Silizium-Diode 30 bewirkt, wird das Treibsignal für die Basis des Transistors Q1 über den Widerstand 46, die Zenerdiode 48 und die steuerbare Silizium-Diode 30 kurzgeschlossene Wie oben erwähnt, verhindert die Diode 5^ ein Durchschlagen der Emitter-Basis-Diode der Transistoren 0/1 und Q2 durch eine ins positive gehende Spannung am Emitter des Transistors Q2.

Der dem Kondensator 58 zufließende Spitzenstrom Ipg- ist auf einen Wert begrenzt, der durch die folgende Gleichung gegeben ist:

I
¹PK

In dieser Gleichung ist I-tw- der dem Kondensator 58 zufließende Spitzenstrom, Vr₇₀ die Vorwärts spannung an der Diode 70 und R₆^, R_&6 und R_6Q jeweils der Wert des mit der als Index verwendeten Bezugsziffer bezeichneten Widerstandes, Die Maximalspannung für die in Fig. 3D

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dargestellte Gleichspannung kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

D max ^V75 * E₇₆ ^{+ V}72*

In dieser Gleichung ist Vy₁- die Spannung zwischen Kathode und Steuerelektrode der steuerbaren Silizium-Diode 78 und Vnp die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 72.

Figo 4 veranschaulicht eine weitere Möglichkeit zur Verwirklichung der Erfindung. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 4 enthält einen einzigen im Strompfad angeordneten Transistor Q3» dessen Kollektor über einen strombegrenzenden Widerstand 44* und dessen Basis über einen strombegrenzenden Widerstand 46' mit dem Meßpunkt B¹ am Ausgang des Gleichrichters 18' verbunden ist. Der Widerstand 46* und eine steuerbare Silizium-Diode 30' sind in Serie in einen Eingangs-Kurzsehlußweg für den Transistor Q3 geschaltet.

Der zweite, den Spannungsfühler bildende Kurzschlußweg enthält eine Zenerdiode 60' und einen dazu in Serie geschalteten Widerstand 64', die so zusammenwirken, daß am Ende 63' des Widerstandes 64¹ eine Spannung zum Einschalten der steuerbaren Silizium-Diode 30' entsteht, wenn die Spannung im Meßpunkt C einen vorbestimmten Wert überschreitet. Ein Diodengleichrichter 56' und ein Filterkondensator 58' entsprechen den oben beschriebenen Elementen der Filterstufe der Anordnung nach Fig. 2. Wenn demnach der über die Klemme 24'

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fließende Laststrom zunimmt und dadurch die Spannung im Punkt O¹ erhöht und die Spannung im Punkt D¹ vermindert wird, wird die Zenerdiode 60' ao vorgespannt, daß sie jeweils zu einem späteren Seitpunkt in jeder Periode des Eingangs-Wechselstromes durchbricht. Hierdurch wird bewirkt, daß der pnp-Transistor Q3 während eines längeren Abschnittes jeder Periode des Eingangs-Wechselstromes leitend bleibt, der dem Brückengleichrichter 18' zugeführt wird. Infolgedessen wird der Transistor Q3 eier Last die gewünschte Strommenge zuführen, während gleichzeitig im Punkt D' eine im wesentlichen konstante Ausgangsspannung eingehalten wird. Wenn der Strombedarf abnimmt, dann wird die Spannung im Punkt C* den Schwellenwert während jeder Periode des Eingangs-Wechselstromes früher überschreiten» Infolgedessen wird die gesteuerte Silizium-Diode 30' während jeder Periode des Eingangs-Wechselstromes zu einem früheren Zeitpunkt durchgeschaltet, was zur Folge hat, daß die Gesamt-Leitungszeit des Transistors Q3 in der gleichen Weise reduziert wird, wie es oben für die Regelstufe mit den Transistoren Q1 und Q2 der Schaltungsanordnung nach Fig. 2 beschrieben worden ist.

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Claims

Patentansprüche

Netzgerät zur Transformation einer ungeregelten Wechselspannung in eine stabilisierte Gleichspannung, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Regelstufe (20) aufweist, die während eines bestimmten Abschnittes der Periode der Wechselspannung Strom leitet, daß mit dem Ausgang der Regelstufe (20) eine Pilterstufe (22) verbunden ist, die auf die Ausgangsspannung der Regelstufe (20) anspricht und daraus eine Gleichspannung bildet, daß mit dem Ausgang der Regelstufe (20) weiterhin ein Spannungsfühler (28) verbunden ist, der auf Spannungsänderungen am Ausgang der Regelstufe anspricht und eine davon abhängige Regelspannung erzeugt, und daß zwischen den Ausgang des Spannungsfühlers (28) und die Regelstufe (20) ein Regelschalter (30) geschaltet ist, der auf die Steuerspannung anspricht und die Dauer der Abschnitte bestimmt, während denen die Regelstufe (20) Strom leitet, so daß die Regelstufe (20) den für eine an das Netzgerät angeschlossene, variable Last benötigten Strom liefert und die Last den variablen Pegel der Spannung am Ausgang der Regelstufe bestimmte

2. Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstufe (20) zwei Transistoren (Q1, Q2) in Darlington-Schaltung aufweist, von denen der

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eine Tranaistor (Q2) mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke Eingang und Ausgang der Regelstufe verbindet, während die Basis des anderen Transistors (Q1) mit dem Spannungsfühler (28) gekoppelt is't und von der Regelspannung des Spannungsfühlers gesteuert wirde

3· Netzgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstufe (22) einen Detektor (56) und einen Kondensator (58) umfaßt, die an den Ausgang der Regelstufe (20) angeschlossen sind, und am Kondensator (58) eine stabilisierte Gleichspannung liefert, während am Ausgang der Regelstufe (20) eine variable Gleichspannung herrscht, auf die der Spannungsfühler (28) anspricht»

Netzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelschalter (30) von einer gesteuerten Silizium-Diode gebildet wird, deren Steuerelektrode die Regelspannung zugeführt wird und die während eines kontinuierlich veränderbaren Abschnittes jeder Periode der Wechselspannung in den leitenden Zustand versetzt werden kann, um von der Regelstufe (20) Strom abzuleiten»

5. Netzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Wechselstrom-Eingänge (10, 12) und die Regelstufe (20) ein Vollweg-Gleichrichter (18) geschaltet ist.

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6q Netzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Filterstufe (22) und den Regelschalter (30) ein Stromwächter (32) geschaltet ist, der den Regelschalter (30) schließt, wenn der die Filterstufe (22) durchfließende Strom einen kritischen Ϋ/ert erreicht, um dadurch die Regelstufe (20) abzuschalten und vor einer Beschädigung durch Stromspitzen zu bewahren»

7. Netzgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromfühler (32) einen zu der Filterstufe (22) in Serie ge-schalteten Widerstand (68) und eine zwischen diesen Widerstand und den Regelschalter (30) geschaltete Diode (70) umfaßte

Netzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen seine Ausgangsklemmen ein Spannungswächter (3^) *&it einer gesteuerten Silizium-Diode (78) geschaltet ist, die leitend wird, wenn die Spannung zwischen den Ausgangsklemmen einen vorbestimmten Wert überschreitet, so daß die Silizium-Diode Sicherungen (14-, 16) am Eingang des Netzgerätes auslöst, um Schäden in an das Netzgerät angeschlossenen Geräten zu vermeiden»

Netzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsfühler (28) aus einem parallel zum Ausgang der Regelstufe (20) geschalteten Zweig besteht, der eine in Serie zu einem Spannungsteiler (62, 64) geschaltete Zenerdiode (60) aufweist und die Regelspannung am

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Abgriff (65) des Spannungsteilers (62, 64) liefert, und daß der Regelachalter eine steuerbare üilizium-Diode (3P) umfaßt, die zu einer weiteren Zenerdiode (48) und einem zur Strombegrenzung dienenden Viiderstand (46) in Serie und zu dem Eingang der Regelstufe (20) parallel geschaltet iato

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