DE1513211A1

DE1513211A1 - Gleichspannungsregler

Info

Publication number: DE1513211A1
Application number: DE19651513211
Authority: DE
Inventors: Lemoine Maurice G
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1964-10-29
Filing date: 1965-10-28
Publication date: 1969-12-11
Also published as: BE671598A; GB1071834A; US3366872A; NL6514018A

Description

Dipl.-Ingo Heinz Ciaessen

Patentanwalt
7, Stuttgart - 1
Rotebühlstrasse 70

r

ISE/Reg. 3283
Μ« Lemoine - 1

INTERNATIONAL STANDARD ELBOTRIC CORPORATION, METJ YORK Gleichspannungsregler

Die Priorität der Anmeldung in den Vereinigten Staaten von Amerika vom 29. Oktober 1964 Nr. 407,365 ist in Anspruch genommen.

Die Erfindung betrifft einen Gleichspannungsregler mit einem im Strompfad angeordneten elektronischen Schalter, der in Abhängigkeit der mittels einer Vergleichsschaltung gewonnenen Regelabweichung digital gesteuert wird.

Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten Gleichspannungsregler zu schaffen, der einen hohen Wirkungsgrad aufweist, der einfach aufgebaut ist und der zuverlässig arbeitet. Dabei wird von einem Regler mit einem Schalttransistor ausgegangen, der beim Beginn des von der Regelabweichung abhängigen Einschaltzeichens vom gesperrten in den voll leitenden Zustand übergeht.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass erste und zweite Schaltmittel zur Steuerung das elektronischen Schalters vorgesehen sind, denen rechteckföroige Spannungen zugeführt werden, dass ein erster, rechteckförmige Spannungen erzeugender Generator mit den ersten Schaltmitteln und ein zweiter«, :· echteekförmige Spannungen erzeugender Generator mit den zweitan Schaltmitteln verbunden sind und dass die Vergleich*scha3 iung weai<sstens einen 27.10.1965 BAD0R1GWAL

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dieser' Generatoren steuert, wodurch die Dauer des den Schaltmitteln zugeführten Recfcteckimpulses derart beeinflusst wird, dass der elektronische Schalter im wesentlichen ständig durchgeschaltet bleibt, wenn die Eingangsspannung des Reglers nahe bei der gewünschten Ausgangsspannung des Reglers liegt.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung lassen sich der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Zeichnungen entnehmen. Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Schaltungsanordnung eines W Grleichspannungs,reglers gemäss der Erfindung,

Fig. 2 den Verlauf von Spannungen an verschiedenen Stellen der Schaltungsanordnung nach Fig. 1.

Die Anordnung in Fig. 1 weist, allgemein gesagt, einen Schalttransistor auf, dessen Einschaltzeit durch zwei Multivibrator en bestimmt wird. Der erste Multivibrator ist ein astabiler Multivibrator, der den Transistor im Verhältnis 1 : 1 ein- und ausschaltet. Dieser Multivibrator dient ferner zum Triggern eines zweiten Multivibrators. Der zweite Multivibrator kann. Bit kurzen Impulsen gesteuert werden und gibt Impulse variabler Länge ab, die von der Ausgangsspannung einer Vergleichsschaltung abhängig sind. Die Vergleichsschaltung vergleicht die geglättete Ausgangsspannung des Seglers mit einer Vergleichespannung und leitet daraus die Regelabweichung ab, die zur Änderung der Stromflussperiode des Schalttransistors dient und somit die Eonstanthaltung der Ausgangsspannung herbeiführt.

In einzelnen sind in Fig. 1 der Eingang des Seglers mit den Anschlüssen 11 und 12 und sein Ausgang alt den Anschlüssen 13 und gezeigt. Die ungeregelte Eingangsspannung wird an die Anschlüsse 11, 12 gelegt, während die geregelte Ausgangsspannung an den Anschlüssen 13 t 14* abnehmbar ist. Sin Eingangsfilter enthält eine

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LängsdiOssel 14 und Querkapazitäten 16, die aus einer Anzahl von Kondensatoren 1? bis 21 bestehen, und dient zur Trennung des Schalttransistors 23/ von der Eingangsspannungsquelle, wobei die durch das Schalten des Schalttransistors bewirkten Uberschwingun-' gen nicht die Eingangsspannungsquelle beeinflussen.

Der Ausgang des Transistors 23 ist mit einem zweistufigen Filter verbunden, welches die Drosseln 26 und 27 und die Querkondensatoren 28, 29 und 31 umfasst. ELn Transistor 32 wird als Diode benutzt, wobei der Emitter nicht angeschlossen ist und kein Emitterstrom fliesst. Die Diode dient zur Bildung eines Entladeweges der Drosseln, wenn der Schalttransistor 23 abgeschaltet wird.

Der Schalttransistor 23 wird in den gesättigten Zustand dadurch gebracht, dass über den einen oder den anderen von zwei als Dioden benutzten Transistoren 36, 37 und über ein einen Kondensator 39 und einen Widerstand 41 enthaltendes Netzwerk 38 die Sättigungsspannung angelegt wird. Die Dioden 36 und 37 werden mittels Übertragern 42 bzw. 43 durch-geschaltet. Die Spannung an der Primärwicklung des Übertragers 42 stammt von einer Verstärkerstufe 47, die von einem Multivibrator 46 gesteuert wird, während die Spannung an der Primärwicklung des Übertragers 43 von einer Verstärkerstufe 49 stammt, die von einem Multivibrator 48 gesteuert wird.

Der Multivibrator 46 ist als astdbiler Multivibrator ausgebildet und schwingt auf einer vorgegebenen Frequenz, die durch das Koppelnetzwerk zwischen Kollektoren und Basen zweier Transistoren 51 und 52 bestimmt wird. Die Wirkungsweise eines derartigen Multivibrators ist hinreichend bekannt und braucht daher nicht näher erläutert werden.

An den Ausgang des Transistors 52 ist die einen Transistor und weitere Schaltelemente aufweisende Verstärkerstufe 47 angeschlossen, während an den Ausgang des Transistors 51 mittels eines Kondensators 53 der Multivibrator 48 angekoppelt ist, der über diese

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Kopplung getriggert wird und der zwei Transistoren 56, 57 sowie weitere Schaltelemente enthält. Der Multivibrator 48 ist als "one-shot"-MuItivibrator ausgebildet, der durch einen Impuls vom Transistor 51 in die andere Schaltlage gebracht wird und diese Schaltlage für einige Zeit beibehält. Diese Zeit wird durch ein Koppelnetzwerk bestimmt, welches einen Widerstand 58 und einen Kondensator 59 aufweist, wobei dieser Kondensator zwischen dem Kollektor des Transistors 56 und der Basis des Transistors 57 angeordnet ist. Die Ladung des Kondensators 59 wird zusätzlich durch die Ausgangsspannung eines Traneistors 61 beeinflusst, dessen " Kollektor über einen Widerstand 62 mit diesem Kondensator verbünden ist.

Der Transistor 61 erhält seine Steuerspannung von einem Potentiometer 63 und einer Zenerdiode 64. Daraus lässt sich entnehmen, dass eine vorgegebene Spannung am Emitter liegt, während die Basisspannung die von der Ausgangsspannung des Reglers mittels Widerständen 66, 67 und dem Potentiometer 63 abgeleitete Spannung ist. Daher ist die Spannung zwischen Emitter und Basis des Transistors die Differenz zwischen der konstanten Vergleichsspannung an der Zenerdiode 64 und der veränderlichen Ausgangsteilspannung. Der Ausgang des Transistors 61 steuert die Ladung des Kondensators 59 und daher die Einschaltdauer des Multivibrators 48.

Während der Einschaltdauer des Multivibrators 48 läuft das Ausgangssignal vom Kollektor des Transistors 57 über die einen Transistor enthaltende Verstärkerstufe 49 zur Primärwicklung des Übertragers 43 und schaltet die Diode 37 durch, über welche der Transistor 23 eingeschaltet wird.

Die Arbeitsweise sei nun in Verbindung mit der Fig. 2 näher erläutert. In Fig. 2A ist die Ausgangsspannung U46 des ersten Multivibrators 46 als rechteckförmige Spannung mit einem Tastverhältnis • 1 : 1 gezeigt. Die Ausgangsspannung U48 des zweiten Multivibrators 48 ist in Fig. 2B dargestellt. Der Multivibrator wird bei

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Beendigung des Impulses des ersten Multivibrators getriggert. Die abfallende Flanke des Ausgangsimpulses des zweiten Multivibrators ist als verschiebbar dargestellt. Fig. 2C zeigt den Ein- und Ausschaltzustand des Transistors 23 in Abhängigkeit von den Signalen in den Fig. 2A und 2B. Fig. 2D stellt den Emitterstrom J23 des Transistors 23 bei niedriger Eingangsspannung dar, während Fig. 2E den Emitterstrom J23 des Transistors 23 bei hoher Eingangsspannung zeigt. Die am Anschluss 13 erscheinende Ausgangsspannung ist selbstverständlich eine im wesentlichen konstante Gleichspannung, die wegen der Glättung mit den Filtern einen sehr geringen Wechselspannungsanteil besitzt.

4 Patentansprüche

1 Zeichnungen, 2 Fig.

6721

E-Nr.. ISE/Reg. Nr. 3283

G*e: M.

Titel; Gleichspannungsregler

	Verzeichnis der verwendeten	9(	iezeichnungen
Bezugs	Ursprungssprache^lE	übersetzung/4ζίΐ>
zeichen
11,12,13,14	terminal	Anschluss
14	series inductor	Längsdrossel
16	parallel capacitance	Querkapazität
17-21,39,)	capacitor	Kondensator
53, 59 }
23	switching transistor	Schalttransistor
26, 27	inductor	Drossel
28,29,31	parallel capacitor	Querkondensator
32,36,37, )
52, 56,57,;	transistor (diode)	Transistor (Diode)
61 3
38	netwark	Netzwerk
41,58,62,)	resistor	Widerstand
66,67,68 J
42,43	transformer	Übertrager
46,48	multivibrator	Multivibrator
47,49	amplifying stage(transistor)	Verstärkerstufe (Transistor)
63	potentiometer	Potentiometer
64	zener diode	Zenerdiode
		ORSGiWAL INSPECTED
	9150/0232 - 7 -

Claims

I3E/Reg. 3233

Patentansprüche

(J^.Gleichopannungsregler mit einem im Strompfad angeordneten elektronischen Schalter, der in Abhängigkeit der mittels einer Vergleichsschaltung gewonnenen Regelabweichung digital gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, dass erste (47, 42,36) und zweite (49, 43, 37) dchaltmittel zur Steuerung des elektronischen Schalters (23) vorgesehen sind, denen rechteckförmige Spannungen zugeführt werden, dass ein erster, rechteckförmige Spannungen erzeugender Generator (46) mit den ersten Schaltmitteln und ein zweiter, rechteckförmige Spannungen erzeugender Generator (43) mit den zweiten Schaltmitteln verbunden sind und dass die Vergleichsschaltung (61, 63-68) wenigstens einen dieser Generatoren steuert, wodurch die Dauer des den Sclialtmitteln zugeführten Rechteckimpulses derart beeinflusst wird, dass der elektronische Schalter (23) im wesentlichen ständig durchgeschaltet bleibt, wenn die Eingangsspannung des Re_olers nahe bei der gewünschten Ausgangsspannung des Reglers liegt.
2. Gleichspannuiigsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Generatoren (46, 48) durch liultivibratoren (51, 52 bzw. 56, 57) gebildet sind.
3. Gleichspannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Multivibrator als astabiler Multivibrator mit einem Tastverhältnis von 1:1 ausgebildet ist und dass der zweite Multivibi^ator ein monostabiler Multivibrator ist, der durch den ersten Multivibrator einschaltbar und dessen Tastverhältnis durch die Vergleichsschaltung beeinflussbar ist.
4. Gleichspannungswandler nach einem oder mehreren der Ansprüche

1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der elektronische Schalter eine Transistortriode ist, deren Steuerelektrode mit den ersten und zweiten Sohaltmitteln verbunden ist.

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BAD ORIGINAL