DE2643985C3 - Überlastschutzschaltung für einen Transistor-Sperrumrichter mit mehreren Ausgangsspannungen - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Überlastschutz- »chaltung für einen Transistor-Sperrumrichter, dessen Übertrager eine Primärwicklung und wenigstens zwei Sekundärwicklungen zur Erzeugung mehrerer Ausgangsspannungen aufweist. Eine solche Überlastschutz- ^h'' «chaining 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 Ptimärkreis 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 entnomrren 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 gelost.

Mit der Schaltung gemäß der Erfindung kann eine beliebige Anzahl von Ausgängen eines Sperrumrichters mit einem einfachen Schaliungszusatz überwachi 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 galvanisch 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 ζιτ 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 licht von der Verwendung des Rückkopplungsprinzips und/oder von der Ausgangsspannungsregelung abhängig.

Der an seine Spannungsquelle Ui angeschlossene Eingangskreis des Sperrumrichters besteht aus einer Primärwicklung I eines Übertrager·; 0 und der Kollektor-Emitttrstrecke eines Schalttransistors Vi. Über drei Sekundärwicklungen II. Ill und IV mit je einer Diode und einem Siebkondensator werden z. B. gleiche Ausgangsspannungen Ul abgenommen. Über eine Rückkopplungswicklung V und die in Reihe geschaltete Knilektor Kmitterstrecke eines .Steuertransistors VA wird der Schalttransistor V1 gesteuert. Die Gleichspannung + Un für die Rückkopplung wird über eine Diode V5 an einem Kondensator C i gewonnen. Die Regelung der Ausgangsspannung erfolgt mittels eines Regelverstärkers RVate EMK-Regelung. Die dazu erforderliche dem Istwert proportionale Gleichspannung — Uh wird über eine Diode V6 und einen Kondensator Cl ebenfalls aus der Rückkopplungswickliing 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 KurzschluBfall als niederohmiger Nebenschluß zur Reihenschaltung der Basis-Emitterstrecken der Transistoren V 4 und Vl. Dazu wird die Schaltstrecke eines Thyristors als Halbleiterschalter V3 verwendet, die mit einem Widerstand Ä/ in Reihe geschaltet ist. Für die Steuerung des Thyristors benutzt die Überwachungsschaltung die Summe der zur Steuerung und Regelung des Schalttransistors Vl vorhandenen Gleichspannungen + Un und — Uh- Die Gleichspannung + Un 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 — Uu 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 Verfügung. Da beide Gleichspannungen aus der Rückkopplungswicklung abgeleitet werden, biidet diese zusammen mit den Dioden VS, V6 und den Kondensatoren Cl, C2 eine unter der Bezeichnung »Greinacher-Schaltur.g« bekannte Schaltungsanordnung. Infolge der unterschiedlichen Spannungsimpulse an der Rückkopplungswicklung während der Durchlaß- und Sperrphase erfolgt jedoch keine Spannungsverdopplung sondern eine Summierung der Gleichspannungen + Uh und — Uh- Die Steuerung des Halbleiterschaftes V3 erfolgt mittels eines Spannungsteilers, bestehend aus einer Zenerdiode V2 und eines Widerstandes R2, 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 dsr Absolutwert der negativen Gleichspannung — Uh, absinkt, da sie ebenso wie die Ausgangs-'■ spannungen U 2 während der Sperrzeit des Schalttransistors Vl erzeugt wird. Die positive Gleichspannung + U_H dagegen bleibt zunächst in voller Höhe erhalten, da sie während der Durchlaßphase des Schalttransistors erzeugt wird, und hierbei wegen der ausgangsseitig

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

ii Vl dauernd sperrt

Da beim Einschalten die positive Gleichspannung + Uh schneller ihren Sollwert erreicht als die negative Gleichspannung — U_H, muß das Zünden des Thyristors beim Einschalten verhindert werden. Dazu ist eine

-'ii einfache Hilfsschaltung mit einem ÄC-Glied C3, R 1 und einem Transistor V7 vorgesehen,.i-ssen Kollektor-Emitterstrecke der Zenerdiode V2 des Spannungsteilers parallelgeschaltet ist Das flC-Glied C3, R 1 ist in Reihe mit einer Diode V8 an die Summe der

-"> Gleichspannungen + U_H und — U_H angeschlossen und der VerKndungspunkt zwischen der Diode und dem ÄC-Glied mit der Basis des Transistors V7 verbunden. Entsprechend der Ladezeitkonstanten des /?C-Gliedes wird der Transistor V7 kurzzeitig während des

i» 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 schneil wieder

!"> 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 {+U_H, — U_H) verschiedener Polarität mit gemeinsamem Bezugspunkt abgeleitet sind, von denen die eine (+ Uh) nach dem Durchflußumrichierprinzip und die andere (-Uh) nach dem Sperrumrichterprinzip erzeugt ist, und daß an die Summe der Gleichspannungen ein Spannungsteiler (R 2, Vl) angeschlossen ist, dessen Abgriff mit der Steuerelektrode eines Halbleiterschalters (VI) verbunden ist. der mit seiner Schaltstrecke der Steuerstrecke des Schalttransistors (V1) des Sperrumrichters parallelgeschaltet ist, uod daß an die Steuerelektrode eine Hilfsschaltung (C3, R 1, V7) angeschlossen ist, die das Leitendsteuern des Halbleiterschalters (Vi) bei Einschalten des Transistor-Sperrumrichters verhindert.

2. Überlastschutzschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem rückkopplungsgcsieuerten Sperrumrichter die Gleichspannungen (+ Uh, -Uh) in einer als Greinacherschaltung ausgebildeten Summierschaltung von der Rückkopplungswicklung abgeleitet sind und daß ein Pol der SumHerschaltung gegen den Schaltungsmittelpunkt ihres Ausganges gleichzeitig die Rückkopplungsspjnnung für den Svnalttransistor (Vi) liefert.

3. Überlastschutzschaltung naci. Anspruch I oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß bei einem geregelten Sperrumrichter die nach dem Durchflußumrichterprinzip erzeugte Gleichspannung [-Un) gleichzeitig die Vergleichs-EMK für dessen Spannungsregelung 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, daß die Hilfsschaltung einen Hilfstransistor (Vl) enthält, dessen Kollektor-Emitterstrecke als steuerbarer Widerstand einem Teil (Vl) des Spannungsteilers parallelgeschaltet ist der über ein an der Summe der Hilfsspannungen liegendes RCCUed (R I. C3) gesteuert iM.

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