DE2513005C3

DE2513005C3 - Netzgerät zur Transformation einer ungeregelten, pulsierenden Eingangsspannung in eine stabilisierte Gleichspannung

Info

Publication number: DE2513005C3
Application number: DE2513005A
Authority: DE
Inventors: Clyde R. Coleta Berry; Robert J. Santa Barbara Cinzori
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1974-04-10
Filing date: 1975-03-25
Publication date: 1979-05-23
Also published as: DE2513005B2; GB1492877A; USB459811I5; DE2513005A1; US3982173A

Description

Die Erfindung betrifft ein Netzgerät zur Transforma-

r> tion einer ungeregelten, pulsierenden Eingangsspannung in eine stabilisierte Gleichspannung, mit einer Regelstufe, die während eines Teils der Periode der pulsierenden Eingangsspannung Strom leitet, mit einer mit dem Ausgang der Regelstufe verbundenen, einen Kondenrator umfassenden Filterstufe, die auf die Ausgangsspannung der Regelstufe anspricht und daraus die stabiPsierte Gleichspannung bildet, mit einem mit dem Ausgang der Regelstufe verbundenen Spannungsfühler, der auf Spannungsänderungen am Ausgang der

■τ, Regelstufe anspricht und eine davon sowie von einer Referenzspannung abhängige Regelspannung erzeugt, und einem zwischen den Ausgang des Spannungsfühlers und die Regelstufe geschalteten Regelschalter, der auf die Regelspannung anspricht und die Zeiten bestimmt,

--,ο während denen die Regelstufe Strom leitet.

Ein solches Netzgerät ist aus der US-PS 33 23 034 bekannt Die Regelstufe dieses Netzgerätes umfaßt einen Transistor, der den Ladestrom für den Kondensator der Fiiterstufe führt und mit dem der Kondensator

<-,<-, unmittelbar verbunden ist. Daher liegt die stabilisierte Gleichspannung, mit welcher der Kondensator aufgeladen ist, stets an dem Transistor der Regelstufe an. Da andererseits dem Transistor der Regelstufe eine durch Gleichrichtung einer Wechselspannung entstandene,

bo pulsierende Gleichspannung zugeführt wird, wird der Transistor der Regelstufe während erheblicher Teile der Periode der pulsierenden Gleichspannung in Sperrichtung mit einer erheblichen Spannung beaufschlagt, die leicht zu einem Durchschlagen dieses Transistors führen

_b5 kann. Weiterhin leitet der Transistor des bekannten Netzgerätes sowohl immer dann, wenn die pulsierende Gleichspannung kleiner ist als die Bezugsspannung, als auch immer dann, wenn die pulsierende Gleichspannung

größer ist als die am Kondensator anliegende stabilisierte Gleichspannung. Da die stabilisierte Gleichspannung bei der bekannten Schaltungsanordnung nicht größer sein kann als die Bezugsspam;ung, tritt der genannte Zustand während jeder Periode der pulsierenden Gleichspannung zweimal ein, nämlich sowohl auf dem ansteigenden wie auch auf dem absteigenden Ast der pulsierenden Spannung. Der Wirkungsgrad eines Netzgerätes nimmt jedoch mit der Häufigkeit ab, mit welcher die Regelstufe schaltet Außerdem hat jedes Schalten der Regelstufe das Entstehen von Schaltstößen und damit Impulsspitzen zur Folge, die zu HF-Störungen führen können und daher ggf. durch besondere Maßnahmen unterdrückt werden massen.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der eingangs genannten Art so weiterzubilden, daß der Wirkungsgrad des Netzgerätes verbessert wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Filterstufe einen Detektor umfaßt, der zwischen den Ausgang der Regelstufe und den Kondensator geschaltet ist, und daß der Detektor die Regelstufe während jeder Periode der pulsierenden Eingangsspannung einmal von dem Kondensator abtrennt und daran hindert während jeder Periode der pulsierenden Eingangsspannung mehr als einmal einzuschalten.

Da bei dem erfindungsgemäßen Netzgerät die Regelstufe nur jeweils einmal vor jeder Periode der pulsierenden Eingangsspannung leitet und andererseits dafür Sorge getragen wird, daß dem Kondensator der Filterstufe immer genau die Strommenge zugeführt wird, die der Verbraucher während einer Periode der pulsierenden Eingangsspannung verbraucht, erfolgt die Transformation der ungeregelten, pulsierenden Eingangsspannung in die stabilisierte Gleichspannung mit einem Minimum an Schaltvorgängen und einem Minimum an Leistungsverlust innerhalb der Schaltungsanordnung, also mit einem maximalen Wirkungsgrad. Zugleich wird der Vorteil erzielt, daß der verwendete Detektor ein Durchschlagen des Transistors durch Entstehen einer zu hohen Gegenspannung verhindert, wodurch die Betriebssicherhell des Netzgerätes bedeutend erhöht wird. Endlich wird durch Reduzieren der Schaltvorgänge auf das notwendige Mindestmaß auch das Entstehen von Impulsspitzen, die durch Schaltvorgänge bedingt sind, auf das notwendige Mindestmaß vermindert, so daß wiederum Störungen der Umgebung durch auf die Impulsspitzen zurückzuführenden HF-Wellen weitgehend vermieden werden.

Die Anwendung einer Diode zwischen dem Ausgang der Regelstufe eines Netzgerätes und dem Kondensator einer der Regelstufe folgenden Filterstufe ist zwar an sich aus der US-PS 34 37 912 bekannt, jedoch bei einem Netzgerät, dem schon eine Gleichspannung zugeführt wird, so daß bei dem bekannten Netzgerät keine periodischen Schaltvorgänge und auch keine hohen Spannungsdifferenzen an dem Transistor der Regelstufe auftreten können. Infolgedessen liegen bei dem bekannten Netzgerät nicht die Probleme vor, die zur Erfindungsaufgabe und deren Lösung geführt haben, und es konnte die US-PS 34 37 912 auch keine Anregung zur Lösung der behandelten Erfindungsaufgabe vermitteln.

Während das aus der US-PS 33 23 034 bekannte Netzgerät nur dazu bestimmt ist, eine durch Gleichrichten einer ungeregelten Wechselspannung erzeugte pulsierende Gleichspannung zu stabilisieren, ist das erfindungsgemäße Netzgerät dazu geeignet, auch Wechselspannungen verschiedener Frequenz und Amplitude sowie pulsierende Gleichspannungen verschiedenster Gestalt, beispielsweise in Form von Rechteck-■> spannungen, Sägezahnspannungen u. dgL, zu verarbeiten.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Netzgerätes besteht darin, daß es leicht aus ein^r relativ kleinen Anzahl von Standard-Bauelementen aufgebaut und

κι außerdem auf einfache Weise durch zusätzliche Bauelemente ergänzt werden kann, wie beispielsweise Strom- und Spannungswächter zum Schutz gegen Oberströme und Überspannungen, wie sie für besonders hochentwickelte Anwendungen benötigt werden.

li 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 Ausfüh-

2» rungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden. Es zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild eines Netzgerätes nach der Erfindung,

2^r> F i g. 2 das schematische Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines Netzgerätes, dessen Stufen dem Blockschaltbild nach F i g. 1 entsprechen,

F i g. 3 ein Diagramm von Spannungen und Strömen, die an verschiedenen Meßpunkten der Schaltungsan-

Ordnung nach F i g. 2 auftreten und

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

Das in F i g. 1 dargestellte Netzgerät enthält zwei

π 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 darge stellten 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

4-> einer Regelstufe 20 galvanisch verbunden, die einen in Serie zum Gleichrichter geschalteten Stromweg aufweist. Die Zeit, während der die Regelstufe 20 leitet, bestimmt den Strom, die Spannung und die Leistung, die einer nicht dargestellten, variablen Last zugeführt wird.

to Die Ausgangsspannung der Regelstufe 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

γ, Serien-Strompfad bildet und zwischen den Gleichrichter 18 und die Filterstufe 22 geschaltet ist.

Zwischen eine Seite der Regelstufe 20 und die Steuerelektrode eines Regelschalters 30 ist ein Spannungsfühler 28 geschaltet. Wenn an einem Meßpunkt 31

bo eine vorbestimmte Impulsspannung überschritten wird, wird 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

b^r> während die gleichgerichtete Spannung im Meßpunkt B (siehe F i g. 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 Stromwächter 32 ist zwischen die Filterstufe 22 und die Steuerelektrode des 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. 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 Regelschalter 30 in jedem Ein-Aus-Leitungszyklus der Regelstufe 20 später 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 Spannungsfühler 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 F i g. 1 dargestellte Netzgerät in solcher Weise, daß die den Strom übertragende Regelstufe 20 stets nur so lange eingeschaltet ist wie es erforderlich ist um der variablen Last die benötigte Strommenge zuzuführen.

Wie aus dem Schaltbild nach F i g. 2 in Verbindung mit dem Diagramm nach F i g. 3 näher ersichtlich, wird die Wechselspannung nach F i g. 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 DA aufweist Demgemäß erscheint im Meßpunkt B die in F i g. 3B dargestellte, durch eine Zweiweg-Gleichrichtung erhaltene pulsierende Gleichspannung. Durch diese Spannung wird über einen zur Strombegrenzung dienenden Widerstand 44 dem Kollektor eines Transistors Q 2 Strom zugeführt Der Transistor Q 2 bildet zusammen mit einem zweiten Transistor Qi eine Darlington-Schaltung. Zwischen den Kollektor des Transistors Q 2 und der Systemmasse 26 ist eine Zenerdiode geschaltet die dazu dient die Transistoren Q1 und Q 2 durch eine Begrenzung der Amplitude von möglichen Schaltspitzen zu schützen, die an den Kollektoren der Transistoren Qi und Q 2 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 F i g. 2 zeigt, ist eine Zenerdiode 48 in Serie zu einem strcmbegrenzenden Widerstand 46 und zwischen den Meßpunkt B und die Anode eines steuerbaren Silizium-Gleichrichters (SCR) 30 geschaltet. Diese Bauteile 30, 48 und 46 bilden einen ersten Kurzschlußweg zum Ableiten von Eingangsstrom von der Darlington-Schaltung mit den Transistoren Q1 und Q 2, wie es im folgenden beschrieben werden wird. Die beiden Transistoren Q1 und Q 2 sind jeweils mit einem Basiswiderstand 52 bzw. 50 versehen, der die Basis mit

ι ■-> dem Emitter verbindet Weiterhin ist eine Schutzdiode 54 zwischen den Widerstand 56 und die Basis des Transistors QX geschaltet um ein Durchschlagen der Emitter-Basis-Dioden der Transistoren Qi und Q2zu verhindern, wenn den Emittern dieser beiden Transistoren ins Positive stoßende Spannungen zugeführt werden.

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.3C 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

jo ist eine wellige Gleichspannung im Meßpunkt D, die durch die Kurve in F i g. 3D veranschaulicht wird.

Der Spannungsfühler des Netzgerätes nach F i g. 1 wird in der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 von einem zum Ausgang der Regelstufe parallelgeschalteten

y, Zweig gebildet der eine Zenerdiode 60 enthält die zu einem aus Widerständen 62 und 64 gebildeten Spannungsteiler in Serie geschaltet ist Der Abgriff 63 des Spannungsteilers befindet sich so lange auf Massepotential, wie die Schwellenspannung der Zener-

4(i diode 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 Steuereleketrode des stromgesteuerten Schalters 30 Strom zugeführt. Wenn der stromgesteuerte Schalter 30 leitend wird, beginnt Strom in dem Kurzschlußweg zu fließen, der den Widerstand 46, die Zenerdiode 48 und den Schalter 30 enthält.

Der Stromfluß durch den Schalter 30 hat zur Folge, daß dem Transistor Q1 die erforderliche Basisspannung entzogen wird, wodurch gleichzeitig die Transistoren Q \ und Q 2 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 Qi und Q 2 bewirkt Hierdurch wird wiederum die Spannung im Meßpunkt C reduziert weil der in dem Kondensator 58 pro Zeiteinheit fließende Ladestrom vermindert wird Diese Regelung mit

bo 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

es versorgt wird. Wenn also der Strombedarf an den Ausgangsklemmen 24 und 26 anwächst, so daß vom Meßpunkt Dein größerer Strom zugeführt werden muß und infolgedessen der zum Laden des Kondensators 58

verfügbare Strom abnimmt, dann wird die Spannung im Meßpunkt C entsprechend reduziert, was wiederum eine entsprechende Zunahme der Zeitdauer der Stromleitung oder des Tastverhältnisses für die Darlington-Schaltung mit den Transistoren Q1 und Q 2 zur Folge hat.

Der zwei Widerstände 66 und 68 und eine Diode 70 umfassende Stromwächter, der dem Stromwächter 32 nach F i g. 1 entspricht, soll gewährleisten, daß ein zu großer, in den Kondensator 58 fließender Anfangsstrom nicht die Serien-Transistoren Ql und Q 2 zerstört. Daher wird, wenn ein Anfangswert des in den Kondensator 58 fließenden Stromes einen vorbestimmten Wert überschreitet ein entsprechender Spannungsanstieg im Punkt 69 über den Widerstand 53 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 Qi und Q 2 gesperrt. Auf diese Weise ist gewährleistet daß diese Transistoren nicht durch diesen ersten Stromstoß zerstört werden.

Endlich enthält die Schaltungsanordnung nach F i g. 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 Schweüenspannung 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.

Wie bereits erwähnt wird die durch Zweiweg-Gleichrichtung gewonnene Spannung gemäß F i g. 3B in eine Folge von Stromimpulsen umgewandelt wie sie F i g. 3C zeigt. Diese im Meßpunkt Cauftretenden Spannungsimpulse werden durch den Spitzendetektor 56 und den Speicherkondensator 58 der Filterstufe 22 in eine wellige Gleichspannung nach F i g. 3D verwandelt. Die Spitzenamplitude dieser Gleichspannung wird durch die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 60 überwacht Die Spannung Vp im Meßpunkt D kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

K=

+I'm [

-K*

In dieser Gleichung ist V_Ddie Spannung im Meßpunkt D, V₆O die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 60, V« die Spannung zwischen der Kathode und der Steuerelektrode der Silizhim-Diode 30 und V₅₆ die Vorwärtsspannung an der Diode 56.

Die Zenerdiode 48 ist so gewählt daß ihre Durchbruchsspannung sehr viel kleiner ist als die gewünschte Spannung am Ausgangs-Meßpunkt D, die einen typischen Wert 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 30 im leitenden Zustand zu halten. Infolgedessen wird die gesteuerte Silizium-Diode 30 sperren und gesperrt bleiben, bis sie während der nächsten Halbperiode nach Durchbruch der Zenerdiode 60 wieder in den leitenden Zustand

ίο versetzt wird.

Sowohl der maximale Welligkeitssirom als auch der Spitzen-Einschaltstrom in den Kondensator 58 wird durch Erfassen des Spannungsabfalls am Widerstand 66 ermittelt. Wenn der Spannungsabfall am Widerstand 66

-.5 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 Bais des Transistors Q1 über den Widerstand 46, die Zenerdiode 48 und die steuerbare Silizium-Diode 30 kurzgeschlossen. Wie oben erwähnt verhindert die Diode 54 ein Durchschlagen der Emitter-Basis-Diode der Transistoren Qi und Q 2 durch eine ins positive gehende Spannung am Emitter des Transistors Q 2.

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

- s: O

„). m

In dieser Gleichung ist Ιρκ der dem Kondensator 58 zufließende Spitzenstrom, V70 die Vorwärtsspannung an der Diode 70 und Rw, Ä» und Res jeweils der Wert des J5 mit der als Index verwendeten Bezugsziffer bezeichneten Widerstandes. Die Maximalspannung für die in Fig.3D dargestellte Gleichspannung kann durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:

ax — 'IS

+ Vt.

In dieser Gleichung ist V75 die Spannung zwischen Kathode und Steuerelektrode der steuerbaren Silizium-Diode 78 und V72 die Durchbruchsspannung der Zenerdiode 72.

F i g. 4 veranschaulicht eine weitere Möglichkeit zur Verwirklichung der Erfindung. Die Schaltungsanordnung nach F i g. 4 enthält einen einzigen im Strompfad angeordneten Transistor QX dessen Kollektor über einen strombegrenzenden Widerstand 44' und dessen Basis über einen strombegrenzenden Widerstand 46' mit dem Meßpunkt B' am Ausgang des Gleichrichters 18' verbunden ist Der Widerstand 46' und eine steuerbare Silizium-Diode 30' sind in Serie in einen Eingangs-Kurzschlußweg für den Transistor Q 3 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 64' eine Spannung zum Einschalten der steuerbaren Silizium-Diode 3C 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 F i g. 2. Wenn demnach der über die Klemme 24' fließende Laststrom zunimmt und

dadurch die Spannung im Punkt C erhöht und die Spannung im Punkt D' vermindert wird, wird die Zenerdiode 60' so vorgespannt, daß sie jeweils zu einem späteren Zeitpunkt 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 Q 3 der Last die gewünschte Strommenge zuführen, während gleichzeitig im Punkt D' eine im wesentlichen konstante Ausgangsspannung eingehalten wird. Wenn

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der Strombedarf abnimmt, dann wird die Spannung im Punkt Oden 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 Q 3 in der gleichen Weise reduziert wird, wie es oben für die Regelstufe mit den Transistoren Qi und Q2 der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 beschrieben worden ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnuncen

Claims

Patentansprüche:

1. Netzgerät zur Transformation einer ungeregelten, pulsierenden Eingangsspannung in eine stabilisierte Gleichspannung, mit einer Regelstufe, die während eines Teils der Periode der pulsierenden Eingangsspannung Strom leitet, mit einer mit dem Ausgang der Regelstufe verbundenen, einen Kondensator umfassenden Filterstufe, die auf die Ausgangsspannung der Regelstufe anspricht und daraus die stabilisierte Gleichspannung bildet, mit einem mit dem Ausgang der Regelstufe verbundenen Spannungsfühler, der auf Spannungsänderungen am Ausgang der Regelstufe anspricht und eine davon sowie von einer Referenzspannung abhängige Regelspannung erzeugt, und einem zwischen den Aisgang des Spannungsfühlers und die Regelslufe geschalteten Regelschalter, der auf die Regelspannung anspricht und die Zeiten bestimmt, während denen die Regelstufe Strom leitet, dadurch gekennzeichnet, daß die Filterstufe (22) einen Detektor (56) umfaßt, der zwischen den Ausgang der Regelstufe (20) und den Kondensator (58) geschaltet ist, und daß der Detektor (56) die Regelstufe (20) während jeder Periode der pulsierenden Eingangsspannung einmal von dem Kondensator (58) abtrennt und daran hindert, während jeder Periode der pulsierenden Eingangsspannung mehr als einmal einzuschalten.

2. Netzgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelstufe (20) zwei Transistoren (Qi, Q2) in Darlington-Schaltung aufweist, von denen der eine Transistor (Q 2) mit seiner Emitter-Kollektor-Strecke Eingang und Ausgang der Regelstufe verbindet, während die Basis des anderen Transistors (Qi) mit dem Spannungsfühler (28) gekoppelt ist und von der Regelspannung ties Spannungsfühlers gesteuert wird.

3. Netzgerät nach Anspruch 1 odef 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.

4. 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 (118) geschaltet ist

6. 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 Fiiterstufe (22) durchfließende Strom einen kritischen Wert erreicht, um dadurch die Regelstufe (20) abzuschalten

und vor einer Beschädigung durch Stromspitzen zu bewahren.

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

8. Netzgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen seine Ausgangsklemmen ein Spannungswächter (34) mit 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 Schaden in an das Netzgerät angeschlossenen Geräten zu vermeiden.

9. 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 Zen.erdiode (60) aufweist und die Regelspannung am Abgriff (63) des Spannungsteilers (62,64) liefert, und daß der Regelschalter eine steuerbare Silizium-Diode (30) umfaßt, die zu einer weiteren Zenerdiode (48) und einem zur Strombegrenzung dienenden Widerstand (46) in Serie und zu dem Eingang der Regelstufe (20) parallel geschaltet ist.