DE2643985B2 - Überlastschutzschaltung für einen Transistor-Sperrumrichter mit mehreren Ausgangsspannungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlastschutzschaltung für einen Transistor-Sperrumrichter, dessen Übertrager eine Primärwicklung und wenigstens zwei Sekundärwicklungen zur Erzeugung mehrerer Ausgangsspannungen aufweist. Eine solche Überlastschutzschaltung ist bekannt aus der DE-OS 23 64 060.

Sperrwandler geben wegen des als Speicher wirkenden Übertragers eine begrenzte Ausgangsleistung ab und sind daher in gewissem Maße gegen Überlastung geschützt Durch eine Strombegrenzung im Primärkreis des Sperrwandlers kann bei einer definierten Eingangsspannung die übertragbare Leistung weiter begrenzt werden. Besitzt der Übertrager 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 Betrieb des Sperrumrichters unterbricht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst

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 Eif.ndung 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 U\ angeschlossene Eingangskreis des Sperrumrichters besteht aus einer Primärwicklung I eines Übertragers Ü und der Kollektor-Emitterstrecke eines Schalttransistors VI. 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 Vl gesteuert. Die Gleichspannung + Uh für die Rückkopplung wird über eine Diode V5 an einem Kondensator C 1 gewonnen. Die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt mittels eines Regelverstärkers RVaIs EMK-Regelung. Die dazu erforderliche dem Istwert proportionale Gleichspannung -Uh wird über eine Diode V6 und einen Kondensator C2 ebenfalls aus der Rückkopplungswicklung V gewonnen.

Die für die Überlastschutzschaltung 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 Transistoren V 4 und Vi. Dazu wird die Schaltstrecke eines Thyristors als Halbleiterschalter V3 verwendet, die mit einem Widerstand Rj in Reihe geschaltet ist Für die Steuerung des Thyristors benutzt die Überwachungsschaltung die Summe der zur Steuerung und Regelung des Schalt.i-ansistors Vl vorhandenen Gleichspannungen + Uh und — Uh- Die Gleichspannung + 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 Gleichspannung sind keine besonderen Anforderungen gestellt Die negative Gleichspannung — Uh ist nach dem Sperrumrichterprinzip erzeugt und mittels des Regelverstärkers auf einen kostanten Wert geregelt. Gegenüber der positiven Gleichspannung + Uh steht sie erst mit zeitlicher Verzögerung zur Verfugung. Da beide Gleichspannungen aus der Rückkopplungswicklung abgeleitet werden, bildet diese zusammen mit den Dioden V5, V 6 und den Kondensatoren Cl, C2 eine unter der Bezeichnung »Greinacher-Schaltung« bekannte Schaltungsanordnung. Infolge der unterschiedlichen Spannungsimpulse an der Rückkopplungswicklung während der Durchlaß- und Sperrphase erfolg jedoch keine Spannungsverdopplung sondern eine Summierung der Gleichspannungen + Uh und — Uh- Die Steuerung des Halbleiterschaftes V3 erfolgt mit'els eines Spannungsteilers, bestehend aus einer Zenerdiodc V 2 und eines Widerstandes /?2, der an die Summe der beiden Gleichspannungen angeschlossen ist und wobei der Abgriff des Spannungsteilers über eine Diode mit der Steuerelektrode des Thyristors verbunden ist. Die Wirkungsweise der Überwachungsschaltung ergibt sich daraus, daß im Falle des Kurzschlusses einer Ausgangsspannung der Absolutwert der negativen Gleichspannung — Uh, absinkt, da sie ebenso wie die Ausgangsspannungen U2 während der Sperrzeit des Schalttransistors Vi erzeugt wird. Die positive Gleichspannung + Uh dagegen bleibt zunächst in voller Höhe erhalten, da sie während der Durchlaßphase des Schaltti ansistors erzeugt wird, und hierbei wegen der ausgangsseitig

ίο vorgesehenen Dioden der Eingang vom Ausgang entkoppelt ist, d. h. der ausgangsseitige Kurzschluß nicht wirksam wird. Das Potential Ut am Abgriff des Spannungsteilers steigt deshalb an und zündet den Halbleiterschalter V3, der dann den Schalttransistor

is Vi dauernd sperrt.

Da beim Einschalten die positive Gleichspannung + Uh schneller ihren Soliwert erreicht als die negative Gleichspannung — Uh, muß das Zünden des Thyristors beim Einschalten verhindert werden. Dazu ist eine einfache Hilfsschaltung mit einem RC-Glied C3, R 1 und einem Transistor V7 vorgesehen, dessen Kollektor-Emitterstrecke der Zenerdiode VI des Spannungsteilers parallelgeschaltet ist. Das RC-G\ied C3, R 1 ist in Reihe mit einer Diode V8 an die Summe der Gleichspannungen + Uh und — Uh angeschlossen und der Verbindungspunkt zwischen der Diode und dem /?C-Glied mit der Basis des Transistors V7 verbunden. Entsprechend der Ladezeitkonstanten des /?C-Gliedes wird der Transistor V7 kurzzeitig während des

3u Hochlaufens der Gleichspannungen leitend gesteuert und verhindert somit einen Potentialanstieg an der Steuerelektrode und damit ein Zünden des Thyristors bzw. Halbleiterschalters V3. V8 sorgt dafür, daß beim Ausschalten der Kondensator C3 schnell wieder

s"' entladen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Überlastschutzschaltung für einen Transistor-Sperrumrichter, dessen Übertrager eine Primärwicklung und wenigstens zwei Sekundärwicklungen zur Erzeugung mehrerer Ausgangsspannungen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß von einer der sekundärseitigen Ausgangswicklungen oder einer zusätzlichen Tertiärwicklung (V) des Übertragers (O) zwei Gleichspannungen (+Uh, ι ο — Uh) verschiedener Polarität mit gemeinsamem Bezugspunkt abgeleitet sind, von denen die eine (+ i/tf)nach dem Durchflußumrichterprinzip und die andere (-Uh) nach dem Spernimrichterprinzip erzeugt ist, und daß an die Summe der Gleichspannungen ein Spannungsteiler (R 2, V 2) angeschlossen ist, dessen Abgriff mit der Steuerelektrode eines Hdbleiterschalters (VJ) verbunden ist, der mit seiner Schaltstrecke der Steuerstrecke des Schalttransistors (Vi) des Sperrumrichters parallelgeschaltet ist, und daß an die Steuerelektrode eine Hilfsschaltung (CX RI₁ V7) angeschlossen ist, die das Leitendsteuern des Halbleiterschalters (V3.) bei Einschalten des Transistor-Sperrumrichters verhindert.

2. Überlastschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem rückkopplungsgesteuerten Sperrumrichter die Gleichspannungen (+Uh, — Uh) in einer als Greinacherschaltung ausgebildeten Summierschaltung von der jo Rückkopplungswicklung abgeleitet sind und daß ein Pol der Summierschaltung gegen den Schaltungsmittelpunkt ihres Ausganges gleichzeitig die Rückkopplungsspannung für den Schalttransistor (Vl) liefert. ^

3. Überlastschutzschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem geregelten Sperrumrichter die nach dem Durchflußumrichterprinzip erzeugte Gleichspannung (—U_H) gleichzei

tig die Vergleichs- EM K für dessen Spavmungsrege- *'> lung liefert.

4. Überlastschutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem geregelten rückkopplungsgesteuerten Sperrumrichter die beiden Gleichspannungen *"> (+Uh, -Uh) als Rückkopplungsspannung für den Schalttransistor (VX) oder als Vergleichs-EMK für dessen Spannungsregelung verwendet sind.

5. Überlastschutzschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, so daß die Hilfsschaltung einen Hilfstransistor (V7) enthält, dessen Kollektor-Emitterstrecke als steuerbarer Widerstand einem Teil (V2) des Spannungsteilers parallelgeschaltet ist, der über ein an der Summe der Hilfsspannungen liegendes WC-Glied « (R 1, C3) gesteuert ist.