DE2729978A1 - Stromversorgungseinrichtung, insbesondere fuer schalterstromversorgungen - Google Patents

Description

Raythoon Company, 141 Spring Street, Lexington, Massachusetts 02173, Vereinigte Staaten von Amerika

Stromversorgungseinrichtung, insbesondere für Schalterstroraversorgungen.

Die Erfindung bezieht sich auf Stromversorgungseinrichtungen und im besonderen auf Schalterstromversorgungen, die eine genau geregelte Stromquelle von geringer Leistung für die eigenen Steuer- und Treibereinrichtungen der Stromversorgung benötigen.

In Schalterstromversorgungen ist das Hauptaugenmerk gewöhnlich auf die Verbesserung der Leistungsstufen wie Umformer, Eingangsund Ausgangssiebkreise gerichtet, um eine höhere Arbeitsleistung und Zuverlässigkeit zu erzielen. Um jedoch die einzelnen Einrichtungen zu steuern und zu treiben, sind eine Vielzahl von geregelten Stromquellen mit unterschiedlichen Spannungen erforderlich. Bei einer herkömmlichen Methode wird hierzu ein 60 Hz- oder Netzfrequenzleistungstransformator verwendet, dem Gleichrichter und Längspaßregler nachgeschaltet sind, und die so die üblichen Netzanschlußgeräte bilden. Leichtgewichtige Stromversorgungen sind auf diese Weise kaum zu erstellen, da der 60 Hz-Transformator einen erheblichen Teil des Gesamtgewichts ausmacht. Außerdem kann ein Transformator nicht mit

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Gleichstrom gespeist werden, der vielfach in unterbrechungsfrei arbeitenden Versorgungssystemen benutzt wird, die auf eine Batterie abgestützt sind. Auch müßten bei jeder Änderung der Netzspannung, z.B. von 115 auf 230 V die Eingangsanschlüsse des Transformators jedesmal geändert werden. Bei wahlweiser Verwendung von Wechseloder Gleichstrom als Ursprungsstromquelle ist es daher notwendig, die benötigten geregelten kleinen Spannungen von der ungeregelten Gleichstromquelle oder von der Eingangswechselstromquelle durch Gleichrichtung abzuleiten. Dies kann mittels eines Spannungsteilers oder einer Emitterfolgerschaltung erfolgen. Jedoch sind diese Maßnahmen äußerst unwirtschaftlich. Der Spannungsteiler hat eine ständige Stromentnahme zur Folge und bei dem Emitterfolger wird in ähnlicher Weise Energie verbraucht, wenn nicht eine verwickelte Rückkopplung und Regelung durch den Hauptumformer vorgesehen wird.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine verbesserte Stromversorgung zu schaffen, die eine wirtschaftliche leichtgewichtige und kostengünstige interne geregelte Stromversorgungseinrichtung für die Speisung der eigenen Steuer- und Treibereinrichtungen enthält, wobei die Steuer- und Treibereinrichtungen dieser Stromversorgungseinrichtung in einer V/eise von einer ' Potential bindung frei bzw. so isoliert sind, daß eine direkte Ankopplung an den Schaltregler ohne gesonderte Einrichtungen wie Transformatoren oder optische Isolatoren möglich ist. Dabei soll eine Vielzahl von geregelten Spannungspegeln bereit . gestellt werden können, die sowohl vom Eingang als auch vom Ausgang der Stromversorgung vollkommen unabhängig sind und die für die Speisung der Schaltkreise für die Bezugskontrolle und den Umformertreiberkreis verwendet werden können.

Gemäß der Erfindung ist eine solche Stromversorgungseinrichtung gekennzeichnet durch eine Schalterstromversorgung mit einem Regelschalter mit zwei Eingangsklemmen zum Anschluß an eine Gleichspannung, zwei Ausgangsklemmen zum Anschluß einer Last, wobei eine der Eingangskiemmen und eine der Ausgangsklemmen miteinander verbunden sind, einer Drossel und einer Freilaufdiode, wobei

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die Schaltstrecke des Regelschalters auf der einen Seite mit der freien Eingangsklemme und auf der andere Seite sowohl über die Drosselwicklung mit der freien Ausgangsklemme als auch über die Freilaufdiode mit den miteinander verbundenen Eingangs- und Ausgangsklemmen verbunden ist, wobei die Freilaufdiode so gepolt ist, daß sie während der Öffnungszeit des Regelschalters leitend ist und einen Stromkreis für die Drosselwicklung frei gibt, mit einer Bezugsspannungsquelle, mit Einrichtungen zur Überwachung der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung und zur Ableitung einer Regelspannung durch Vergleich einer von der Ausgangsspannung abgeleiteten Meßspannung mit der Bezugsspannung und mit Einrichtungen zur Steuerung der Schließungszeit des Regelschalters abhängig von der Regelspannung, bei der die Drossel eine zweite, mit der anderen verbundene Wicklung aufweist, von der die Meßspannung abgeleitet wird und bei der alle Einrichtungen zur Ableitung der Regelspannung und zur Steuerung des Regelschalters sowie die Bezugsspannungsquelle über eine gemeinsame RUckfUhrungsleitung mit dem gemeinsamen Anschlußpunkt am Ausgang des Regelschalters verbunden sind.

Bei der Stromversorgungseinrichtung gemäß der Erfindung, die für die Speisung mit Gleichstrom oder gleichgerichtetem Wechselstrom geeignet ist und die die Versorgung der Steuereinrichtungen einer Hauptstromversorgung mit geregelter Gleichspannung und mit einer Vielzahl geregelter Hilfsspannungen ermöglicht, wird die von einer Potentialbihdung freie Eigenversorgung durch Zufügen eines an sich bekannten Schaltreglers sichergestellt, der eine Ausgangsspannung liefert, die von der Impulslänge der dem Regelschalter zugeführten Steuerimpulse abhängig ist, wobei der Regelschalter mit dem Eingang einer Stromquelle und einer Rücklaufdiode in Reihe geschaltet ist, die wiederum mit einer Polung parallel zu einer Ausgangsdrossel und mit dem dieser in Reihe

.und
liegenden Ausgang angeordnet ist,/daß der Stromfluß durch die Drossel während der Öffnungszeiten des Regelschalters aufrecht erhalten bleibt.

Abweichend von den bekannten Lösungen aber wird bei dem gemäß der Erfindung verwendeten Schaltregler Die Meßspannung für die Steuerung der Schließungezeiten des Regelschalters von einer zweiten Wicklung

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der Droesel abgeleitet, die mit ihrem einen Ende an den Ausgang des Regelschalters angeschlossen ist und zusammen mit der daran ebenfalls angeschlossenen gemeinsamen Rückführungsleitung für alle übrigen internen Einrichtungen zur Ableitung der Regelspannung für die Steuerung des Regelschalters einschließlich der Bezugsspannungsquelle für die Feststellung der Regelabweichung die Voraussetzung für eine Vielzahl von Möglichkeiten eröffnet, die Speisung dieser Einrichtungen und die Regelschleife in vorteilhafter Weise ohne Bindung an ein festes Potential zu gestalten.

Derartige Ausgestaltungen der Erfindung sind im einzelnen in den übrigen Patentansprüchen aufgezeigt, auf die hier ausdrücklich verwiesen wird.

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Weitere Einzelheiten der Erfindung seien nachfolgend anhand von in den Zeichnungen beschriebenen Ausführungsbeispielen erläutert. Diese zeigen im einzelnen:

Fig. 1 die Schaltungsanordnung einer Stromversorgungseinrichtung mit Halbleitern und Regelung entsprechend der Erfindung,

Fig. 2 die Wellenformen des Emittersignales am Schalttransistor für die Spannungskontrolle des Versorgungsschaltkreises und

Fig. 3 das vollständige Blockschaltbild einer Hauptstromversorgung mit einer geregeIten Eigenstromversorgungseinrichtung gemäß Fig. 1.

Der in Fig. 1 gezeigte Schaltkreis einer Regelvorstufe 10 weist einen Schalttransistor 12 auf, der mit einem Gleichstromeingangskreis an den Anschlußklemmen 14 und 16 einer Gleichstromquelle von einer Ausgangsdrossel 18 mit zwei in Reihe liegenden Wicklungen 18a und 18b sowie einem Ausgangsglattungskondensator in Reihe geschaltet ist. Eine Freilauf- oder RUckschwingdiode 38 verbindet die im Potential gleitende Leitung 27 mit der gemeinsamen Leitung 15, die die Anschlußklemmen 16 und 17 miteinander verbindet. Die Freilaufdiode 38 ist nichtleitend, solange Energie zugeführt wird. Wenn die Anschlußklemmen 14 und 16 erstmals mit einer Energiequelle verbunden werden, wird der Emitterfolger 22 in an sich bekannter Weise leitend und liefert eine Anlaßspannung von annähernd 5,6 V. Diese reicht aus, um den Taktgeberoszillator-Schaltkreis, ζ. B, in Form des Typs NE555, wie er von der Firma Signetics Corp. hergestellt wird, zum Schwingen zu veranlassen, z.B. mit 40 kHz. Zu diesem Zweck wird die 5,6-Volt-Spannung dem Taktgeber 24 über die Kontaktstift» 1 und 8 zugeführt. Die dadurch am Kontaktst jft 3 abgegebenen Impulse werden zum Triggern eines angeschlossenen gleichartigen zweiten Taktgebers 26 benutzt, der Jedoch in an sich bekannter Weise als monostabiler Multivibrator ausgebildet ist. Die Kontaktstifte 2 und 6 des Kontaktgebers 24 sind miteinander verbunden, so daß er einen freischwingenden Oszillator bildet. Beim Taktgeber 26 ist dagegen der Kontaktstift 2 nicht mit dem Kontaktstift 6

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verbunden, doch wird er von außen über den Eingangskontaktstift 2 getriggert, der mit dem Ausgangskontaktstift 3 des Taktgebers 24 verbunden ist. Durch Änderung des Gleichspannungspegels am Kontaktstift 5 des monostabilen Multivibrator-Taktgebers 26 läßt sich die Dauer oder Länge der positiven Ausgangssteurimpulse am Kontaktstift 3 einstellen. Diese Steuerimpulse werden im vorliegenden Fall der Basis des Schalttransistors 12 mittels eines Kopplungskondensators 28 und einer Gleichstromzuschalte-Diode zugeführt. Das Netzwerk 31, 32 und 33 versteuert die Flanken der der Basis des Schalttransistors 12 zugeführten Steuerimpulse, um die Schaltzeiten zu verkürzen.

Selbstverständlich kann der Kontaktstift 3 auch direkt mit der Basis des Schalttransistors ohne die vorgenannten Serienelemente gekoppelt sein. Zum Beispiel kann der Kondensator durch einen Kurzschluß ersetzt und die Gleichstromzuschalte-Diode 30 entfernt werden, wenn es zweckmäßig erscheint.

Wenn der Schalttransistor 12 abhängig von den zugefUhrten Steuerimpulsen geschaltet wird, erscheinen am Emitter des Transistors und damit auf der Leitung 35 wiederkehrend Impulse. Diese Impulse führen bedingt durch die Glättungswirkung der Wicklung 18a und des Kondensators 20 an der Ausgangsklemme 36 zu einem mittleren Gleichspannungspegel. Die Hauptlast des Regelschaltkreises ist zwischen die Klemmen 36 und 17 geschaltet, wie es durch den Widerstand 34 angedeutet ist. Die Emitteranschlußleitung 35 wirkt gleichzeitig als gemeinsame, im Potential gleitende Rückführung 27 für alle internen Steuerteile der RegeIvorstufe 10. Das freie Ende der ebenfalls mit der Leitung 35 verbundenen zweiten Wicklung 18b ist über eine Diode 40 mit der Leitung 42 verbunden, die über den Widerstand 60 und den Glättungskondensator 39 die internen Einrichtungen der Stromversorgung mit einer positiven Spannung versorgt und gleichzeitig die Bezugsspannung für einen Kontrollverstärker 44 liefert, der z.B. ein Operationsverstärker vom Typ 74i! ist. Die Meß- oder Abtastspannung am Ausgang der Diode 40 wird mit der von der Zenerdiode 62 an der Leitung 42 gelieferten Bezugsspannung am Eingang des

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Operationsverstärkers über ein Spannungsteilernetzwerk 46, 48 und 50 verglichen.

Das Potentiometer 48 dient dabei zur Einstellung der Ausgangsspannung an den Klemmen 36 und 17 durch Änderung des Verhältnisses der Spannung an den Widerständen 46 und 48 gegenüber der Spannung am Widerstand 58. Die Spannungsdifferenz an den Kontaktstiften 2 und 3 wird dabei durch die an sich bekannte Wirkung des Schaltkreises so beeinflußt, daß sie infolge der Rückkopplung im wesentlichen gleich groß bleibt. Diese umfaßt das Änderungssignal am Kontaktstift 6 des Verstärkers 44, der mit Kontaktstift 5 des Impulstaktgebers 26 mit veränderbarer Impulslänge verbunden ist. Dieser wiederum ändert die Impulslänge an der Basis des Schalttransistors 12. Die Ausgangsimpulse auf der Leitung 25 werden über die Wicklung 18a der Drossel geleitet und infolge der transformatorischen Wirkung werden Teile dieser Impulse mit gleicher Polarität über die Diode 40 an den Spannungsteiler 46, 48 und 50 und damit an den Kontaktstift 2 des Verstärkers 44 geleitet. Die Einstellung des Widerstandes 48 kontrolliert so das Tastverhältnis, nämlich die Schließungszeit im Vergleich zur Öffnungszeit des Schalttransistors 12, wodurch wiederum der Mittelwert des Ausgangspegels an der Klemme 36 kontrolliert wird. Der genannte Rückkopplungskreis sichert so eine vorgegebene mittlere Ausgangsspannung an der Klemme 36 unabhängig von SpannungsSchwankungen an den Eingangsklemmen 14 und 16.

Die Änderung der Imppulslänge durch den Rückkopplungskreis bewirkt, daß der Wert der negativen Spannung an der Leitung 27 in Bezug auf den mittleren Spannungswert an der Klemme 36 konstant bleibt. Auch wird es dadurch möglich, die positive Abweichung so zu ändern, damit sich zu beiden Seiten des Mittelwertes dasselbe Spannungs- Zeitprodukt ergibt.

Durch die direkte Verbindung des Impulsausganges des Schalttransistors 12 mit der negativ im Potential gleitenden Rückführung 27 der gesamten Eigenstromversorgung einschließlich der für die Rückkopplungsschleife und durch die Verwendung von gleichge-

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richteten und geglätteten Spannungsimpulsteilen als Kontrollsignal wird so eine direkte Kontrolle der Impulslängenmodulation des Schalttransistors 12 möglich, unabhängig von der Größe der Impulsspannung auf der Leitung 35 oder der Eingangsspannung an den Anschlußklemmen 14 und 16.

Die Meßspannung wird von der Wicklung 18b abgeleitet. Da die Verbindung der Wicklungen 18a und 18b mit der Leitung 35 zu einem negativen Potential neigt, hat die Wicklung 18b eine solche Polarität, daß der Ausgang der Wicklung 18b an der Diode 40 demgegenüber positiv ist, so daß durch die Rückkopplungsschleife Schwankungen der Eingangsspannung durch Einhalten gleicher Spannungs-Zeitprodukte oberhalb und unterhalb des Mittelwerts der Ausgangsspannung kompensiert werden.

Beispielsweise steigt bei den nach dem Einschalten auftretenden Spannungsverhältnissen die Spannung an der Leitung 42 infolge des Stromes durch den Widerstand 60 an, was zum Durchbruch' der Zenerdiode 62 führt, so daß die Spannung an der Leitung 42 darüber hinaus konstant bleibt. Als Folge davon wird der Kondensator 61 auf die Durchbruchspannung von 6,2 V aufgeladen. Das Emitterpotential des Starttransistors 22 wird demzufolge auf dasselbe Potential wie die Basis angehoben und damit der Transistor gesperrt. Die Zenerdiode 63 liefert während des Einschaltvorganges in Verbindung mit dem Widerstand 64 und dem Lastwiderstand 65 dieselbe Spannung von 6,2 V an die Basis. Der Schaltkreis geht damit in die Selbsthaltung über, wobei die Eigenstromversorgung von der Wicklung 18b abgeleitet wird.

Wenn nun nach dem Einschalten der Stromversorgungseinrichtung der Schalttransistor 12 abhängig von den an der Basis zugeführten Steuerimpulsen erstmalig leitend wird, verbindet er abwechselnd die Leitung 35 mit der Anschlußklemme 14 und über die Freilaufdiode 38 mit der Klemme 16, um eine mittlere Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen 36 und 17 zu erzeugen. Immer, wenn die Eingangsspannung an den Eingangsklemmen 14 und 16 ansteigt, führt das zu einem Ansteigen der Rechteckimpulsspannung an der Leitung 35. Dies wiederum wird über den Kontaktstift 2 im Vergleich zur geregelten Bezugsspannung am Kontaktstift des Opera-

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tionsverstärkers 44 gemessen. Das verstärkte Abweichungssignal wird dem Kontaktstift 5 des Taktgebers 26 zugeleitet und bewirkt als negative Änderung eine Kürzung der Impulslänge am Kontaktstift des Taktgebers. Die Schließungszeit des Schalttransistors 12 wird dadurch verkürzt und somit das Ansteigen der Eingangsspannung an den Anschlußklemmen 14 und 16 kompensiert, so daß die Ausgangsspannung an den Klemmen 17 und 36 im wesentlichen konstan bleibt, wie die Spannungskurven von Fig. 2 zeigen.

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Die Kurve/gibt dabei die anfänglich vorhandene niedrigere Eingangsspannung an den Klemmen 14 und 16 wieder und die Kurve 72, als gestrichelte Linie dargestellt, zeigt, wie die Kurvenfläche oberhalb und unterhalb des Mittelwerts der Ausgangsspannung-gleichbedeutend mit der Linie 80 - durch die Impulslänge-Regelung für die Schließungszeit des Schalttransistors 12 einander angeglichen werden. Es wird also die Länge der der Basis des Schalttransistors 12 zugeführten Steuerimpulse entweder vergrößert oder verkleinert, um unabhängig von der Eingangsspannung an den Klemmen 14 und denselben Durchschnittswert oberhalb und unterhalb der Bezugslinie 80 und einen konstanten Abstand des Punktes 82 von der Bezugslinie 80 bei Änderung der Kurvenwerte 70 und 72 zu erhalten. Der Spannungspegel der Bezugslinie 80 wird durch das Potentiometer 48 entsprechend der gewünschten Ausgangsspannung an den Ausgangsklemmen 36 und 17 sowie an den übrigen unabhängiger und voneinander isolierten Gleichspannungsausgängen eingestellt.

In den Impulspausen, wenn der Schalttransistor 12 nicht leitend ist, leitet die Freilaufdiode38 und hält den Stromfluß in der Wicklung 18a aufrecht. Infolge der transformatorischen Wirkung wird dadurch eine Vielzahl von geregelten Halbwellenimpulsen in den Sekundärwicklungen 74 bis 78 erzeugt, die bedingt durch die zugehörigen Dioden und Polaritäten eine gleichgroße Zahl von voneinander isolierten Ausgangsspannungen liefern. Der konstante Spannungsbereich 80 bis 82 der Kurve, der während der Durchsteuerung der Freilaufdiode 38 auftritt, ist so geregelt und für alle Halbwellenausgänge ausgenutzt.

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Die in Fig. 3 gezeigte geregelte Stromversorgung 100 verwendet die Stromversorgungseinrichtung 10 gemäß Fig. 1 als RegelVorstufe. Die Anschlußleitungen 94 und 96 können entweder mit einer Wechseloder Gleichstromquelle verbunden sein, die eine herkömmliche Gleichrichterschaltung aus Dioden mit nachgeschalteten Siebgliedern zur Glättung speisen. Zur Speisung der Regelvorstufe 10 mit Gleichstrom sind die Ausgänge der Siebglieder 101 mit der Anschlußklemme 14 und an der Anschlußklemme 16 mit der gemeinsamen Leitung 15 verbunden. Die Ausgänge der Regelvorstufe 10 versorgen die einzelnen Einrichtungen der Hauptstromversorgung mit geregelten Ausgangsspannungen. So wird z.B. eine gleichgerichtete Spannung von etwa 300 V von der Gleichrichterschaltung 101 an einen an sich bekannten Zerhacker 102 geliefert, der das Leistungsfilter 104a mit geregelter Gleichspannung versorgt. Das Leistungsfilter besteht aus Längsdrossel und Freilaufdiode am Eingang und Siebkondensator am Ausgang. Diese an sich bekannte, im einzelnen nicht gezeigte Anordnung versorgt einen an sich bekannten Wechselrichter 104b mit einer geregelten gesteuerten Gleichspannung. Ein Schaltungsbeispiel für die vorangehend genannten Einrichtungen ist z.B. in dem US-Patent 3 818 128 anhand von Fig. 4 erläutert. Das Leistungsfilter und der Wechselrichter können sowohl als Einzeleinheiten, wie in Fig. 3 dargestellt, oder auch zusammengefaßt in einer einzigen Einheit vorgesehen sein.

Der Wechselrichter 104b setzt die vom Leistungsfilter 104a gelieferte gesteuerte Gleichspannung in eine Rechteckwelle hoher Frequenz um, die einen Ausgangsleistungstransformator mit Sekundärwicklungen speist und schließlich zu der geregelten Gleichspannung am Ausgang der Gleichrichter- und Siebgliedereinheit 105 führt.

Um die zerhackte Gleichspannung am Ausgang des Schaltreglers zu steuern, steuert ein Impulslängenmodulator 103 das die geregelte Ausgangsspannung beeinflussende Tastverhältnis, wie es in dem vorgenannten US-Patent beschrieben ist. Ein Abweichungs- oder Meßsignal wird daher über die Leitung 131 von einem an sich bekannten Regelverstärker und optischen Isolator 110 zugeführt,

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der die Ausgangsspannung an Leitung 111 mit Bezug auf eine intern vorgegebene Bezugsspannung überprüft. Das über die Leitung 131 zugeführte Abweichungssignal beeinflußt die Impulslänge der vom Impulslängenmodulator 103 dem Schaltregler 102 zugeführten Steuerimpulse. Von einem weiteren, nicht gezeigten optischen Isolator wird über die Leitung 113 ein Überspannungsschutzsignal, OVP, einer an sich bekannten Wechselrichtersteuerung 106 zugeführt, die die Transistoren des Wechselrichters mittels einer an sich bekannten Gegentakt-Rechteckwelle auf der Leitung 114 ein- und ausschaltet.

Es sei angemerkt, daß im Betriebszustand der Schaltregler 102 in Verbindung mit dem Impulslängenmodulator einen Ausgangsstrom an den Wechselrichter 104b abhängig von der Änderung der Ausgangsspannung an der Leitung 111 liefert, wobei bei einer festgestellten Änderung die Impulslänge der dem Schaltregler 102 vom Impulslängenmodulator 103 zugeführten Steuerimpulse entsprechend der festgestellten Spannungsänderung geändert wird. Der Impulslängenmodulator 103 empfängt das Gleichstromänderungssignal auf Leitung 131 und ändert die Länge der den Schaltregler 102 steuernden Impulse. Der Wechselrichterschaltkreis 104 empfängt die ursprünglich impulsmodulierte Gleichspannungsenergie des Schaltreglers 102 gleichgerichtet und geglättet und zerhackt sie in eine Rechteckwelle, die die Ausgangsgleichrichter- und Siebgliedereinheit 105 speist. Neben einem Wechselrichter 104b mit einem herkömmlichen, im einzelnen aber nicht gezeigten Gegentaktschaltkreis mit zwei Transistoren können auch andere Wechselrichter bekannter Art verwendet werden. Die Schaltfrequenz des Wechselrichters wird durch einen Steueroszillator der Wechselrichtersteuerung 106 bestimmt, der einen nicht gezeigten astabilen Multivibrator aufweist.

Selbstverständlich erfordert die Verwirklichung der vorangehend beschriebenen Wirkungsweise eine unabhängig geregelte Stromversorgung für den Schaltregler 102 und den zugehörigen Impulslängenmodulator 103, die zweckmäßig den Impulslängenmodulator beispielsweise mit gleichgerichteten Halbwellenspannungen über die Leitungen 115 und 116 von den Transformatorenwicklungen und 77 in Fig. 1 aus versorgt, wobei Jede Leitung einem

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unabhängigen Leitungspaar entspricht. In gleicher Weise versorgen die Leitungen 118 die Wechselrichtersteueiu ng 106 mit geregelter Gleichspannung von der Wicklung 78 in Fig. 1 aus und die an die Wicklungen 74 und 75 angeschlossenen Leitungen 120 und 102 den Regelverstärker und optischen Isolator 110. Es werden also alle eigenständigen Einrichtungen 102 und 103, 106 und 110 aus unterschiedlichen und voneinander isolierten Ausgängen mit geregelter Gleichspannung versorgt. Gleichzeitig wird der dagegen höhere Energiebedarf für den Wechselrichter 104b von den Klemmen 36 und 17 in Fig. 1 über die Steuerung 106 und Leitung 114 gedeckt. Die geregelte Eigenstromversorgung gemäß der Erfindung liefert also die erforderlichen unabhängigen Spannungen in einer wirkungsvollen, leichtgewichtigen und gedrängten Form. Da damit eine genaue Spannungsregelung verbunden ist, wird somit auch die Regelgenauigkeit der Hauptstromversorgung verbessert.

Zwar ist vorangehend nur ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung gezeigt und beschrieben worden, doch dürfte offenkundig sein, daß sich dem Fachmann eine Reihe von Abwandlungen anbieten. Die Erfindung ist daher nicht auf das vorangehend beschriebene, sondern allein durch den von den Ansprüchen vorgegebenen Rahmen beschränkt.

Leerseite

Claims (15)

Patentansprüche

1. /Stromversorgungseinrichtung, gekennzeichnet

r c h eine Schalterstromversorgung mit einem Regelschalter (12) mit zwei Eingangsklemmen (14 und 16) zum Anschluß an eine Gleichspannung, zwei Ausgangsklemmen (17 und 36) zum Anschluß einer Last, wobei eine der Eingangsklemmen (16) und eine der Ausgangsklemmen (17) miteinander verbunden sind, einer Drossel (18) und einer Freilaufdiode (38), wobei die Schaltstrecke des Regelschalters (12) auf der einen Seite mit der freien Eingangsklemme (14) und auf der anderen Seite sowohl über die Drosselwicklung (18a) mit der freien Ausgangsklemme (36) als auch über die Freilaufdiode (38) mit den miteinander verbundenen Eingangs- und Ausgangsklemmen (15) verbunden ist, wobei die Freilaufdiode (38) so gepolt ist, daß sie während der Öffnungszeit des Regelschalters (12) leitend ist und einen Stromkreis für die Drosselwicklung (18a) freigibt, mit einer Bezugsspannungsquelle (61, 62), mit Einrichtungen (46, 48, 50, 44) zur überwachung der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinrichtung und zur Ableitung einer Regelspannung durch Vergleich einer von der Ausgangsspannung abgeleiteten Meßspannung mit der Bezugsspannung und mit Einrichtungen (24, 26) zur Steuerung der Schließungszeit des Regelschalters (12) abhängig von der Regelspannung, bei der die Drossel (18) eine zweite, mit der anderen verbundene Wicklung (18b) aufweist, von der die Meßspannung abgeleitet wird, und bei der alle Einrichtungen zur Ableitung der Regelspannung und zur Steuerung des Regelschalters (12) sowie die Bezugsspannungsquelle über eine gemeinsame Rückführungsleitung (27) mit dem gemeinsamen Anschlußpunkt am Ausgang des Regelschalters (35) verbunden sind.

2. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß lediglich die mit Leitendwerden der Rücklaufdiode (38) an der zweiten Drosselwicklung (18b) entstehende Spannung für die Ableitung der Meßspannung ausgewertet wird.

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ORIGINAL INSPECTED

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3. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an der zweiten Drosselwicklung (18b) entstehende Spannung gleichgerichtet wird.

4. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichrichtung durch eine mit der zweiten Drosselwicklung (18b) in Reihe geschaltete Diode (40) erfolgt.

5. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichtete Spannung der zweiten Drosselwicklung (18b) zur Speisung der Einrichtungen (44) für die Ableitung der Regelspannung ausgenutzt wird.

6. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichtete Spannung an der zweiten Drosselwicklung (18b) zur Speisung der Einrichtungen (44, 24, 26) für die Ableitung der Regelspannung und zur Impulslängenmodulation des Regelschalters (12) ausgenutzt wird.

7. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die gleichgerichtete Spannung an der zweiten Drosselwicklung (18b) zur Speisung aller interner Einrichtungen (44 , 24, 26, 61, 62) zur Ableitung der Regel- und Steuerspannungen einschließlich der Ableitung der Bezugsspannung ausgenutzt wird.

8. Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosselwicklung (18b) so gepolt ist, daß die an ihr entstehende Spannung positiver gegenüber dem gemeinsamen Anschlußpunkt (35) am Ausgang des Regelschalters (12) wird, wenn der Anschlußpunkt selbst negativer wird.

9. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, daudrch gekennzeichnet, daß ein gesonderter Speisestromkreis (22) für die Speisung der Einrichtungen zur Ableitung der Regel-

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spannung und zum Steuern des Regelschalters vorgesehen ist, der einerseits mit der Eingangsklemme des Regelschalters (12) und andererseits mit der gemeinsamen Rückführurigsleitung (27) verbunden ist und der zugleich die Bezugsspannung liefert.

10. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 9 in Verbindung mit einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Speisekreis (22) als Anlaßschaltkreis die von der zweiten Drosselwicklung (18b) gespeisten Einrichtungen nur solange speist, bis die Drosselspeisung wirksam wird.

11. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1

bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelschalter ein Schalttransistor (12) ist.

12. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1

bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichspannung von einer gleichgerichteten Eingangswechselspannung abgeleitet wird.

13. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Drossel (18) eine Reihe von weiteren Wicklungen (74 bis 78) als Sekundärwicklungen aufweist, die voneinander unabhängige geregelte Ausgangsspannungen liefern, wenn die Freilaufdiode (38) leitend ist.

14. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannungen Halbwellenspannungen sind.

15. Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Halbwellenspannungen jeweils einem Glättungskondensator zugeleitet werden, der eine geregelte Gleichspannung liefert.

15. Stromversorgungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 15» gekennzeichnet durch die Verwendung als Eigenstromversorgung oder Regelvorstufe (10) einer Schalterstromversorgung (100), insbesondere mit einem Wechselrichter, wobei die Eingangsklemmen (14, 16)

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mit der Ausgängen des Eingangsschaltkreises (101) der Hauptstrom versorgung verbunden sind.

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