DE2643985A1 - Ueberlastschutzschaltung fuer einen transistor-sperrumrichter mit mehreren ausgangsspannungen - Google Patents

Description

• Uberlastschutzschaltung für einen Transistor-Sperrumrichter
• mit mehreren Ausgangsspannungen Die Erfindung bezieht sich auf eine Uberlastschutzschaltung für einen Transistor-Sperrumrichter, dessen Ubertrager eine Primärwicklung und wenigstens zwei Sekundärwicklungen zur Erzeugung mehrerer Ausgangsspannungen aufweist.
• Sperrwandler geben wegen des als Speicher wirkenden Ubertragers eine konstante Ausgangsleistung ab und sind daher in gewissem Maße gegen Uberlastung geschützt. Durch eine Strombegrenzung im Primärkreis des Sperrwandlers kann bei einer definierten Eingangsspannung die übertragbare Leistung begrenzt werden. Besitzt der Ubertrager eines Sperrumrichters zur Erzeugung mehrerer Ausgangsspannungen eine entsprechende Anzahl von Ausgangswicklungen, so muß jeder Ausgangskreis für die volle übertragbare Leistung des Gerätes ausgelegt werden, da bei einem sekundärseitigen Kurzschluß jedem Ausgangskreis die gesamte übertragbare Leistung entnommen werden kann. Der Aufwand für einen Sperrumrichter kann sich dadurch beträchtlich vergrößern.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine einfache überwachungsschaltung anzugeben, die bei Kurzschluß eines beliebigen Ausgangskreises den Sperrumrichter abschaltet.
• Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß von einer der sekundärseitigen Ausgangswicklungen oder einer zusätzlichen Tertiärwicklung des Ubertragers zwei Gleichspannungen verschiedener Polarität mit gemeinsamem Bezugspunkt abgeleitet sind und iß an die Summe der Gleichspannung ein Spannungsteiler angeschlossen ist, dessen Abgriff mit der Steuerelektrode eines Halbleiterschalters verbunden ist, der mit seiner Schaltstrecke der Steuerstrecke des Schalttransistors des Sperrumrichters parallelgeschaltet ist.
• Mit der Schaltung gemäß der Erfindung kann eine beliebige Anzahl von Ausgängen eines Sperrumrichters mit einem einfachen Schaltungszusatz überwacht und der Sperrumrichter beim Kurzschluß an einem beliebigen Ausgangskreis abgeschaltet werden. Wenn keine galvanische Trennung zwischen Eingang und Ausgang des Sperrumrichters verlangt wird, kann die Summenspannung von einer der Ausgangswicklungen abgeleitet werden. Die galvanische Trennung kann durch Verwendung einer zusätzlichen Transformatorwicklung erreicht werden oder ohne zusätzlichen Aufwand auch dann erzielt werden, wenn der Sperrumrichter eine Rückkopplungswicklung oder eine Wicklung zur Erzeugung einer Vergleichs-EMK für eine Spannungsregelung aufweist, da dann die benötigten Hilfsspannungen in der Regel bereits vorhanden sind.
• Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand eines in der Figur dargestellten Eintaktsperrumrichters näher erläutert.
• Die Erfindung wird an einer Schaltung beschrieben, die als geregelter, durch Rückkopplung selbsterregter Sperrumrichter ausgebildet ist und die getrennte Ausgänge für drei Verbraucher aufweist. Die dieses Schaltungsprinzip kennzeichnenden Schaltungsteile sind in der Figur durch eine gestrichelte Umrahmung hervorgehoben. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung ist nicht von der Verwendung des Rückkopplungsprinzips und/oder von der Ausgangsspannungsregelung abhängig.
• Der an seine Spannungsquelle U1 angeschlossene Eingangskreis des Sperrumrichters besteht aus einer Primärwicklung I eines Ubertragers Ü und der Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistors V1. Über drei Sekundärwicklungen II, III und IV mit je einer Diode und einem Siebkondensator werden z.B. gleiche Ausgangsspannungen U2 abgenommen. Über eine Rückkopplungswicklung V und die in Reihe geschaltete Kollektor-Emitterstrecke eines Steuertransistors V4 wird der Schalttransistor V1 gesteuert. Die Steuerspannung +UH für die Rückkopplung wird über eine Diode V5 an einem Kondensator C1 gewonnen. Die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt mittels eines Regelverstärkers RV als EMK-Regelung. Die dazu erforderliche Vergleichsspannung UH wird über eine Diode V6 und einen Kondensator C2 ebenfalls aus der Rückkopplungswicklung V gewonnen.
• Die für die Uberlastschutzschaltung erforderliche Zusatzschaltung greift in das beschriebene Schaltprinzip nicht ein, sondern wird in einfacher Weise zugefügt. Die Überlastschutzschaltung wird im Kurzschlußfall als niederohmiger Nebenschluß zur Reihenschaltung der Basis-Emitterstrecken der Tranistoren V4 und V1. Dazu wird die Schaltstrecke eines Thyristors V3 verwendet, die mit einem Widerstand Rj in Reihe geschaltet ist.
• Für die Steuerung des Thyristors V3 benutzt die Überwachungsschaltung die Summe der zur Steuerung und Regelung des Schalttransistors V1 vorhandenen Spannungen +UH und -UH. Die Steuerspannung +UH wird während der Einschaltphase des Schalttransistors transformatorisch erzeugt (Prinzip Durchflußumrichter).
• Sie steht daher bereits unmittelbar nach dem Einschalten des Sperrumrichters zur Verfügung. An den Absolutwert dieser Hilfsspannung sind keine besonderen Anforderungen gestellt. Die negative Hilfsspannung -UH ist nach dem Sperrumrichterprinzip erzeugt und auf einen konstanten Wert geregelt. Gegenüber der positiven Hilfsspannung +UH steht sie erst mit zeitlicher Verzögerung zur Verfügung. Da beide Hiffsspannungen aus der Rückkopplungswicklung abgeleitet werden, bildet diese zusammen mit den Dioden V5, V6 und den Kondensatoren C1, C2 eine unter der Bezeichnung "Greinacher-Schaltung" bekannte Schaltungsanordnung.
• Infolge der unterschiedlichen Spannungsimpulse an der Rückkopplungswicklung während der Durchlaß- und Sperrphase erfolgt jedoch keine Spannungsverdopplung sondern eine Summierung der Teilspannungen +UH und -UH. Die Steuerung des Thyristors V3 erfolgt mittels eines Spannungsteilers, bestehend aus einer Zenerdiode V2 und eines Widerstandes R2, der an die Summe der beiden Hilfsspannungen angeschlossen ist und wobei der Abgriff des Spannungsteilers über eine Diode mit der Steuerelektrode des Thyristors verbunden ist. Die Wirkungsweise der Uberwachungsschaltung ergibt sich daraus, daß im Falle des Kurzschlusses einer Ausgangsspannung der Absolutwert der negativen Hilfsspannung -UH, absinkt, da sie ebenso wie die Ausgangsspannungen U2 während der Sperrzeit des Schalttransistors erzeugt wird.
• Die positive Hilfsspannung +UH dagegen bleibt zunächst in voller Höhe erhalten, da sie während der Durchlaßphase des Schalttransistors erzeugt wird, und hierbei der Eingang vom Ausgang entkoppelt st. Das Potential UT am Abgriff des Spannungsteilers steigt deshalb an und zündet den Thyristor V3, der dann den Schalttransistor V1 dauernd sperrt.
• Da beim Einschalten die positive Hilfsspannung +UH schneller ihren Sollwert erreicht als die negative Hilfsspannung -UH, muß das Zünden des Thyristors V3 beim Einschalten verhindert werden. Dazu ist eine einfache Hilfsschaltung mit einem RC-Glied C3, R1 und einem Transistor V7 vorgesehen, dessen Kollektor-Emitterstrecke der Zenerdiode V2 des Spannungsteilers parallelgeschaltet ist. Das RC-Glied C3, RI ist in Reihe mit einer Diode V8 an die Summe der Hilfsspannungen +UH und -UH angeschlossen und der Verbindungspunkt zwischen der Diode und dem RC-Glied mit der Basis des Transistors V7 verbunden. Entsprechend der Ladezeitkonstante des RC-Gliedes wird der Transistor V7 kurzzeitig während des Hochlaufens der Hilfsspannungen leitend gesteuert und verhindert somit einen Potentialanstieg an der Steuerelektrode und damit ein Zünden des Thyristors V3.
• V8 sorgt dafür, daß beim Ausschalten der Kondensator C3 schnell wieder entladen wird.
• 5 Patentansprüche 1 Figur

Claims (5)

1. Patentansprüche 1. Uberlastschutzschaltung für einen Transistor-Speruinrichter, dessen Ubertrager eine Primärwicklung und wenigstens zwei Sekundärwicklungen zur Erzeugung mehrerer Ausgangsspannungen aufweist, d a d ur c h g e k e n n z ei c h n e t daß von einer der sekundärseitigen Ausgangswicklungen oder einer zusätzlichen Tertiärwicklung (V) des Ubertragers (Ü) zwei Gleichspannungen verschiedener Polarität mit gemeinsamem Bezugspunkt abgeleitet sind und daß an die Summe der Gleichspannung ein Spannungsteiler (R2, V2) angeschlossen ist, dessen Abgriff mit der Steuerelektrode eines llalbleiterschalters (V3) verbunden ist, der mit seiner Schalstrecke der Steuerstrecke des Schalttransistors (vi) des Sperrumrichters parallelgeschaltet ist.
2. 2. Uberlastschutzschaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einem rückkopplungsgesteuerten Sperrumrichter die Gleichspannungen in einer als Greinacherschaltung ausgebildeten Summierschaltung von der Rückkopplungswicklung abgeleitet sind und daß ein Pol (+UH) der Summierschaltung gegen den Schaltungsmittelpunkt ihres Ausganges gleichzeitig die Rückkopplungsspannung für den Schalttransistor (vi) liefert.
3. 3. Uberlastschutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einem geregelten Sperrumrichter der andere Ausgang (-UH) der Summierschaltung gegen den Schaltungsmittelpunkt des Ausganges gleichzeitig die Vergleichs-EMK fir die Spannungsregelung liefert.
4. 4. Uberlastschutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei einem geregelten rückkopplungsgesteuerten Sperrumrichter die Teilspannungen der am Ausgang der Summierschaltung in Verbindung mit der Rückkopplungswicklung (V) gewonnenen Summenspannung als Rückkopplungsspannung für den Schalttransistor (V1) und als Vergleichs-EMK für die Spannungsregelung verwendet sind.
5. 5. Uberlastschutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß einem Teil (V2) des Spannungsteilers die Kollektor-Emitterstrecke eines Hilfstransistors (V7) als steuerbarer Widerstand parallelgeschaltet ist, der über ein an der Summe der Hilfsspannungen liegendes RC-Glied (RI, C3) gesteuert ist.