DE1226700B - Voltage stabilized DC converter - Google Patents

Description

Spannungsstabilisierter Gleichspannungswandler Die Erfindung betrifft einen spannungsstabilisierten Gleichspannungswandler, bei dem ein Schwingkreis an den Kollektorkreis eines ersten Transistors über einen ersten Übertrager angekoppelt ist und diesem Schwingkreis eine Gleichrichter-Schaltungsanordnung, ein Siebglied und ein Lastwiderstand nachgeschaltet sind.Voltage Stabilized DC Converter The invention relates to a voltage-stabilized DC / DC converter with an oscillating circuit on coupled to the collector circuit of a first transistor via a first transformer and this resonant circuit is a rectifier circuit arrangement, a filter element and a load resistor are connected downstream.

Bei einem bekannten Gleichspannungswandler wird die Rückkopplung über eine Drittwicklung bzw. eine Anzapfung der Sekundärwicklung des spannungsübersetzenden Transformators vorgenommen. Bei höherer Spannung an der Sekundärwicklung, also geringerer Belastung, ist die Rückkopplung am stärksten. Bei stärkerer Belastung des Sekundärkreises nimmt zwangläufig die Rückkopplungsspannung ab.In a known DC voltage converter, the feedback is via a third winding or a tap on the secondary winding of the voltage-translating one Transformer made. If the voltage on the secondary winding is higher, it will be lower Load, the feedback is strongest. When the secondary circuit is heavily loaded the feedback voltage inevitably decreases.

Dieses Prinzip eignet sich besonders für Spannungswandler, die einen Verbraucher mit gleichbleibender Belastung haben. Bei einigen der bekannten Schaltungen sind daher auch besondere Spannungsstabilisatoren zum Ausgleich von Belastungsschwankungen vorgesehen, so daß mit nahezu konstanter Primärstromaufnahme gerechnet werden kann.This principle is particularly suitable for voltage converters that have a Have consumers with a constant load. In some of the known circuits are therefore also special voltage stabilizers to compensate for load fluctuations provided so that an almost constant primary current consumption can be expected.

Soll der Gleichspannungswandler für einen Betrieb mit starken Belastungsschwankungen, beispielsweise zur Aufladung von Speicherkondensatoren, dienen, so sind die bisher bekannten Spannungswandler mit Spannungsrückkopplung nicht besonders geeignet. Aus diesem Grunde sind Gleichspannungswandler entwickelt worden, bei denen die Rückkopplung abhängig vom Sekundärstrom des spannungsübersetzenden Transformators ist.If the DC / DC converter is to be used for operation with strong load fluctuations, for example to charge storage capacitors, they are so far known voltage converters with voltage feedback are not particularly suitable. the end For this reason, DC voltage converters have been developed in which the feedback depends on the secondary current of the voltage-transforming transformer.

Sollen höhere Spannungen im Sekundärkreis erzielt werden, so findet das Spannungsübersetzungsverhältnis des Transformators bei stromrückgekoppelten Spannungswandlern eine Grenze darin, daß der zur Basis des Transistoroszillators aus dem Sekundärkreis rückgeführte Strom nicht mehr zur Aufrechterhaltung der Schwingungen genügt.If higher voltages are to be achieved in the secondary circuit, find the voltage transformation ratio of the transformer in the case of current feedback Voltage converters have a limit that the base of the transistor oscillator Current returned from the secondary circuit is no longer used to maintain the oscillations enough.

Es ist ferner aus der deutschen Auslegeschrift 1068 765 ein stromrückgekoppelter Durchflußwandler bekannt. Dieser Durchflußwandler besteht im wesentlichen aus einem Leistungstransistor und einem über einen Hilfstransformator mit der Basis des Leistungstransistors gekoppelten Hilfstransistor sowie dem als Spannungswandler arbeitenden Haupttransformator, an dessen Sekundärwicklung über einen Gleichrichter der Ladekondensator angeschlossen ist. Das eine Ende der Sekundärwicklung dieses Haupttransformators ist mit der Basis des Hilfstransistors über eine Rückkopplungswicklung des Hilfstransformators verbunden, wodurch eine lastabhängige Rückkopplung auf den Leistungstransistor erfolgt. Die Emitter-Basis-Strecke des Hilfstransistors liegt dabei in Reihe mit dem Ausgang des Gleichrichters, und zwar vor dem als Ladekondensator ausgebildeten Siebglied. Der Kollektor des Hilfstransistors ist über eine Wicklung des Hilfstransformators an den einen Pol der Versorgungsspannungsquelle des Gleichspannungswandlers und der Emitter des Hilfstransistors an den anderen Pol derselben angeschlossen. Das eine Ende einer Wicklung des Hilfstransformators ist ferner mit dem Emitter des Leistungstransistors verbunden. Die Funktionsweise dieser Anordnung ist dabei so, daß bei Einschalten der Gleichspannung der Hilfstransistor anschwingt und über den Hilfstransformator auch den Leistungstransistor zum Schwingen bringt. Die lastabhängige Stromrückkopplung wirkt dabei in der Weise, daß. der den Ladekondensator aufladende Strom mit wachsender Spannung am Ladekondensator verkleinert wird. Dadurch werden die Rückkopplungsstromstöße auf die Basis des Hilfstransistors schwächer und damit auch die verstärkten, an dem als Stromwandler arbeitenden Hilfstransformator transformierten Stromstöße auf die Basis des Leistungstransistors. Eine Einstellbarkeit der am Ladekondensator anstehenden Ausgangsspannung ist mit einer derartigen Schaltung nicht gegeben. Vielmehr wird die Ausgangsspannung am Ladekondensator durch die einmalige Dimensionierung der Schaltung, insbesondere durch die Dimensionierung des Hauptübertragers, bestimmt.It is also from the German Auslegeschrift 1068 765 a current feedback Flow converter known. This flow converter consists essentially of one Power transistor and one via an auxiliary transformer to the base of the power transistor coupled auxiliary transistor as well as the main transformer working as a voltage converter, the charging capacitor is connected to its secondary winding via a rectifier is. One end of the secondary winding of this main transformer is with the base of the auxiliary transistor connected via a feedback winding of the auxiliary transformer, whereby a load-dependent feedback takes place on the power transistor. the The emitter-base path of the auxiliary transistor is in series with the output of the rectifier, in front of the filter element designed as a charging capacitor. The collector of the auxiliary transistor is via a winding of the auxiliary transformer to one pole of the supply voltage source of the DC voltage converter and the emitter of the auxiliary transistor is connected to the other pole of the same. That one end of a winding of the auxiliary transformer is also connected to the emitter of the Power transistor connected. The mode of operation of this arrangement is as follows: that when the DC voltage is switched on, the auxiliary transistor swings and over the Auxiliary transformer also makes the power transistor oscillate. The load-dependent Current feedback acts in such a way that. the one charging the charging capacitor Current is reduced with increasing voltage on the charging capacitor. This will be the feedback surges on the base of the auxiliary transistor weaker and thus also the amplified ones transformed on the auxiliary transformer working as a current transformer Current surges on the base of the power transistor. An adjustability of the charging capacitor pending output voltage is not given with such a circuit. Much more the output voltage on the charging capacitor is due to the one-time dimensioning of the circuit, in particular by the dimensioning of the main transformer.

Aufgabe der Erfindung ist es, bei dem eingangs angegebenen Spannungswandler mit Schwingkreis Maßnahmen zu treffen, die eine Einstellbarkeit der ausgangsseitigen Gleichspannung in einem großen Bereich gestatten und die verwendeten Transistoren vor Überlast schützen.The object of the invention is, in the case of the voltage converter specified at the beginning to take measures with the resonant circuit that allow the output side to be adjusted Allow DC voltage in a wide range and the transistors used protect against overload.

Gemäß der Erfindung wird der spannungsstabilisierte Gleichspannungswandler dazu so ausgebildet, daß in an sich bekannter Weise die Emitter-Basis-Strecke eines Steuertransistors in Reihe mit dem Ausgang der Gleichrichter-Schaltungsanordnung, und zwar vor dem Siebglied liegt, der Kollektor des Steuertransistors über die Primärwicklung .eines Rückkopplungsübertragers an den einen Pol der Versorgungsspannungsquelle des Gleichspannungswandlers und der Emitter des Steuertransistors an den anderen Pol derselben angeschlossen ist und das eine Ende der Sekundärwicklung des Rückkopplungsübertragers mit dem Emitter des ersten Transistors verbunden ist und daß parallel zur Sekundärwicklung des Rückkopplungsübertragers ein Spannungsteiler angeschlossen und der Abgriff des Spannungsteilers mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist.According to the invention, the voltage-stabilized DC voltage converter trained to that in a manner known per se, the emitter-base path a control transistor in series with the output of the rectifier circuit arrangement, namely in front of the filter element, the collector of the control transistor via the primary winding .a feedback transformer to one pole of the supply voltage source of the DC-DC converter and the emitter of the control transistor to the other Pole of the same is connected and one end of the secondary winding of the feedback transformer is connected to the emitter of the first transistor and that in parallel with the secondary winding of the feedback transformer is connected to a voltage divider and the tap of the Voltage divider is connected to the base of the first transistor.

- Der Gleichspannungswandler nach der Erfindung hat den Vorteil, daß die Ausgangsspannung je nach Stellung des Potentiometerabgriffs in weiten Grenzen, z. B. zwischen 10 und 120 V, einstellbar ist und bei jeder Einstellung eine lastabhängige Regelung erfolgt. Zur Regelung:.läßt 'sich ein Transistor geringer Belastbarkeit verwenden.- The DC voltage converter according to the invention has the advantage that the output voltage depending on the position of the potentiometer tap within wide limits, z. B. between 10 and 120 V, is adjustable and a load-dependent one for each setting Regulation takes place. To regulate: "can" a transistor with a low load capacity use.

Die thermische Belastung des ersten Transistors ist auf Grund der Spannungsrückkopplung gering.The thermal load on the first transistor is due to the Voltage feedback low.

An -Hand eines Ausführungsbeispiels nach der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. - - Im Kollektorkreis des Transistors 1 liegt der Übertrager 2, dessen Sekundärwicklung 3 zusammen mit dem Kondensator 4 einen Schwingkreis bildet. Dem Schwingkreis ist eine Diode 5 als Gleichrichter nachgeschaltet. Der Stromweg für die Diode 5 wird über den.Siebkondensator 6 und die Emitter-Basis-Strecke des Transistors 7, dessen Basis mit der Sekundärwicklung 3 des Übertragers 2 verbunden ist, geschlossen. Dem Kondensator 6 ist ein aus der Drossel 8 und dem Kondensator 9 bestehendes Siebglied nachgeschaltet, und parallel zu dem Kondensator 9 liegt der Lastwiderstand 10. Das eine Wicklungsende der Primärwicklung 11 des Übertragers 2 ist über einen Kopplungskondensator 12 mit dem Emitter des Transistors 1 verbunden. Zwischen dem Kollektor des Transistors 7 und dem einen Wicklungsende der Primärwicklung 11 des Ausgangsübertragers 2 liegt die Primärwicklung 13 des Rückkopplungsübertragers 14. Die Sekundärwicklung 15, der das Potentiometer 16 parallel geschaltet ist, koppelt je nach Einstellung des Potentiometers die Rückkopplungsspannung in den Emitter-Basis-Kreis des Transistors 1 ein. Die negative Kollektorspannung ist über die Primärwicklung 11 des Übertragers 2 dem Kollektor des Transistors 1 zugeführt. Da also mittels des Potentiometers 16 der Rückkopplungsfaktor verändert werden kann und dieser wiederum die Größe der Schwingamplitude des Schwingkreisoszillators beeinflußt, läßtsich dadurch dieAusgangsgleichspannung des Gleichspannungswandlers zwischen 10 und 120 V kontinuierlich einstellen. Dabei ist bei jeder eingestellten Größe der Ausgangsspannungen eine lastabhängige Regelung durch den Transistor 7 dadurch gewährleistet, daß der Widerstand der Emitter-Basis-Strecke dieses Transistors durch den Laststrom und dadurch die Rückkopplung mit steigender Last vergrößert und mit geringer werdender Last verkleinert wird.The invention will be explained in more detail using an exemplary embodiment according to the drawing. - - In the collector circuit of the transistor 1 is the transformer 2, whose secondary winding 3 together with the capacitor 4 forms an oscillating circuit. A diode 5 is connected downstream of the resonant circuit as a rectifier. The current path for the diode 5 is closed via the filter capacitor 6 and the emitter-base path of the transistor 7, the base of which is connected to the secondary winding 3 of the transformer 2. The capacitor 6 and the condenser connected downstream of 9 existing screen member from the throttle 8, and the load resistor in parallel with the capacitor 9 10. The one winding end of the primary winding 11 of the transformer 2 is connected via a coupling capacitor 12 to the emitter of the transistor. 1 The primary winding 13 of the feedback transformer 14 is located between the collector of the transistor 7 and the one winding end of the primary winding 11 of the output transformer 2. Circuit of transistor 1. The negative collector voltage is fed to the collector of the transistor 1 via the primary winding 11 of the transformer 2. Since the feedback factor can be changed by means of the potentiometer 16 and this in turn influences the magnitude of the oscillation amplitude of the resonant circuit oscillator, the output DC voltage of the DC voltage converter can be continuously adjusted between 10 and 120 V. With each set size of the output voltages, a load-dependent control by the transistor 7 is ensured by the fact that the resistance of the emitter-base path of this transistor is increased by the load current and thereby the feedback with increasing load and decreased with decreasing load.

Claims (1)

Patentanspruch: Spannungsstabilisierter Gleichspannungswandler, bei dem ein Schwingkreis an den Kollektorkreis eines ersten Transistors über einen ersten Übertrager angekoppelt ist und diesem Schwingkreis eine Gleichrichter-Schaltungsanordnung; ein Siebglied und ein Lastwiderstand nachgeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise die Emitter-Basis-Strecke eines Steuertransistors (7) in Reihe mit dem Ausgang der Gleichrichter-Schaltungsanordnung (5), und zwar vor dem Siebglied (6, 8, 9) liegt, der Kollektor des Steuertransistors (7) über die Primärwicklung (13) eines Rückkopplungsübertragers (14) an den einen Pol der Versorgungsspannungsquelle des Gleichspannungswandlers und der Emitter des Steuertransistors (7) an den anderen Pol derselben angeschlossen ist und das eine Ende der Sekundärwicklung (15) des Rückkopplungsübertragers (14) mit dem Emitter des ersten Transistors (1) verbunden ist und daß parallel zur Sekundärwicklung (15) des Rückkopplungsübertragers (14) ein Spannungsteiler (16) angeschlossen und der Abgriff des Spannungsteilers (16) mit der Basis des ersten Transistors (1) verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1036 330, 1 054 127, 1065 476, 1068 765, 1118 336; USA: Patentschriften Nr. 2 950 446, 3 012181.Claim: voltage-stabilized DC voltage converter, in which an oscillating circuit is coupled to the collector circuit of a first transistor via a first transformer and this oscillating circuit is a rectifier circuit arrangement; a filter element and a load resistor are connected downstream, characterized in that in a known manner the emitter-base path of a control transistor (7) in series with the output of the rectifier circuit arrangement (5), namely before the filter element (6, 8 , 9), the collector of the control transistor (7) is connected via the primary winding (13) of a feedback transformer (14) to one pole of the supply voltage source of the DC voltage converter and the emitter of the control transistor (7) is connected to the other pole of the same and one end the secondary winding (15) of the feedback transformer (14) is connected to the emitter of the first transistor (1) and that a voltage divider (16) is connected in parallel to the secondary winding (15) of the feedback transformer (14) and the tap of the voltage divider (16) with the Base of the first transistor (1) is connected. Considered publications: German Auslegeschriften Nos. 1036 330, 1 054 127, 1065 476, 1068 765, 1118 336; USA: Patent Nos. 2,950,446, 3,012,181.