DE1513267B1 - Geregeltes Netzgerät nit einer Kaskadengleichrichterschaltung - Google Patents
Geregeltes Netzgerät nit einer KaskadengleichrichterschaltungInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft ein geregeltes Netzgerät mit des Ausganges, denn während der Ladezeit ist die
einem Gleichstromausgang, das von einer Strom- erste Stufe vom Ausgang abgetrennt. Dadurch könquelle
mit schwankender Spannung gespeist und bsi nen die Ein- und Ausschaltbedingungen so optimiert
dem eine aus zwei Stufen gesteuerter Gleichrichter werden, daß nur sehr geringe Schaltverluste entbestehende
Kaskadengleichrichterschaltung zwischen 5 stehen. Die Betriebsdauer und die Betriebsverhält-Stromquelle
und Ausgang angeordnet ist. nisse der ersten Stufe sind hierbei ausschließlich
Zum Regeln von Netzgeräten werden häufig durch den bedämpften Schwingkreis bestimmt. Die
Schaltverfahren angewendet, weil diese gegenüber Impulsfolgefrequenz, also die Speisefrequenz für den
der kontinuierlich veränderlichen Widerstandsrege- Ausgang, ist primär abhängig von der Last, dabei ist
lung, ζ. B. unter Verwendung von Serientransistoren, io die vom Energiespeicher dem Ausgang zugeführte
eine Reihe von Vorteilen bieten. Diese Vorteile wer- Energie in jedem Zyklus konstant,
den jedoch in einem gewissen Maße durch Schwie- Durch die erfindungsgemäße Schaltungsart ist es
rigkeiten bei der Steuerung, die mit den verwendeten ohne erheblichen Mehraufwand möglich, die Impuls-Schaltstromkreisen
und -verfahren zusammenhängen, folgefrequenz nach unten zu begrenzen. Dies wird wieder zunichte gemacht, insbesondere wenn größere 15 nach einem anderen Merkmal der Erfindung dadurch
Leistungen übertragen werden sollen. erreicht, daß die erste Stufe Mittel zur Zurückleitung
Es ist bereits bekannt, solche Schaltverfahren mit der überschüssigen Energie vom Energiespeicher auf
gesteuerten Gleichrichtern und ähnlichen Bau- die Stromquelle aufweist, die vorzugsweise bei geelementen
durchzuführen, die selbstverriegelnde ringer Last und niedriger Impulsfolgefrequenz wirk-Eigenschaften
haben. So ist in der Zeitschrift »Elec- 20 sam sind.
tronic Engineering« vom November 1962 auf der Dies hat den Vorteil, daß die Welligkeit am AusSeite
754 ein Netzgerät beschrieben, bei welchem der gang erheblich vermindert wird, so daß die zur Glät- übliche
Netzgleichrichter durch einen gesteuerten tung dienende LC-Kombination des Ausgangskreises \
Gleichrichter ersetzt worden ist. Aus der Zeitschrift mit einer niedrigen Induktivität versehen werden
»Technische Rundschau« vom 5. Mai 1961, S. 11, 25 kann, so daß wiederum die Schaltspitzen sehr gering
Tabelle 3, Schaltungsnummer 12, ist es weiterhin be- werden. In gleicher Weise können die Schaltspitzen
kannt, für einen gesteuerten Gleichrichter eine Kas- im Eingangskreis klein gehalten werden, da die Frekadenschaltung
von zwei Stufen gesteuerter Gleich- quenz des Schwingkreises der ersten Stufe unabhänrichter
zu verwenden. Diese Schaltungen können gig von der Ausgangslast ist und somit die Indukzwar
auch bei größeren Leistungen eingesetzt wer- 30 tivität dieses Schwingkreises geeignet gewählt werden
den, sie sind jedoch häufig nur schlecht zu steuern. kann.
So können z. B. die gesteuerten Gleichrichter nicht Im folgenden wird die Erfindung an Hand einiger
schnell und wirksam ausgeschaltet werden, wenn in den Zeichnungen dargestellter Ausführungssie von einer Gleichstromquelle gespeist werden. beispiele näher erläutert. Es zeigt
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, 35 F i g. 1 ein vereinfachtes Schaltbild einer geregelein
nach dem Schaltverfahren geregeltes Netzgerät ten Stromversorgung nach der Erfindung,
mit gesteuerten Gleichrichtern, insbesondere für F i g. 1A ein Schaltbild einer geregelten Stromgrößere Leistungen, zu schaffen, bei welchem die Versorgung mit Details aus F i g. 1,
gesteuerten Gleichrichter leicht, schnell und sicher F i g. 2 eine Schaltung eines zweiten Ausführungsgesteuert
werden können, auch wenn sie von einer 40 beispiels mit einem anderen Steuermechanismus,
Gleichstromquelle gespeist werden. Das Netzgerät F i g. 3 ein Schaltbild eines dritten Ausführungssoll es weiterhin in einfacher und betriebssicherer beispiels,
Weise ermöglichen, den Energiebetrag zu steuern, F i g. 4 ein Schaltbild eines vierten Ausführungs-
der während eines bestimmten Schaltintervalls gemäß beispiels mit einigen Steuerungsmaßnahmen nach ä
den Anforderungen der Ausgangslast zum Ausgang 45 Fig. 3 und
der Schaltung übertragen wird. Ein weiteres Ziel der F i g. 5 ein Schaltbild eines fünften Ausführungs-
Erfindung ist es, ein Netzgerät zu schaffen, bei wel- beispiels.
chem im wesentlichen die gesamte verfügbare Fi" 1
chem im wesentlichen die gesamte verfügbare Fi" 1
Energie während eines bestimmten Arbeitszyklus °'
zum Ausgang übertragen wird, ehe dieser Zyklus zu 50 Eine Spannungsquelle Va erzeugt eine Ausgangs-Ende
ist, so daß Einschwingprobleme umgangen spannung V 2 an den Klemmen Jl, /2 über Leistung
oder doch wesentlich verringert werden. Außerdem übertragende Schaltkreise Nl, N 2, die hintereinsoll
die Energie im wesentlichen verlustlos über- andergeschaltet sind. Diese Schaltungen umfassen
tragen werden. Schaltvorrichtungen in Gestalt gesteuerter Gleich-
Dies wird bei einem geregelten Netzgerät der ein- 55 richter GR1, GR 2, die jeweils mit Schwingschaltungangs
genannten Art erfindungsgemäß dadurch er- gen C 56, L 54 und C 56, C 51, L 53 verbunden sind,
reicht, daß die erste Stufe der Gleichrichterschaltung Der Zweig C 56 ist beiden gedämpften Netzwerken
einen bedämpften Schwingkreis zur Selbstkomtnu- gemeinsam, und das letztere Netzwerke2 umfaßt
tierung der ersten Stufe und einen Energiespeicher die ungesteuerte Diode CR 53. In der Praxis kann Vs
für die vom Eingang gelieferte Energie aufweist und 60 an einem Kondensator anstehen, der wie C 51 wedaß
die zweite Stufe so gesteuert ist, daß sie die sentlich größer ist als C 56.
erste Stufe von der Last abtrennt, ohne die Selbst- Fällt die Spannung V2 ab, so wird GRl über die
kommutierung dieser Stufe zu beeinflussen, und Steuerschaltung CCl eingeschaltet, wobei C 56 auf
Energie vom Energiespeicher der ersten Stufe auf eine Spannung Vl aufgeladen wird. Die Dämpfungsden
Ausgangskreis überträgt. 65 eigenschaft der Schaltung JVl bewirkt, daß Vl
Diese Schaltung hat eine Reihe wesentlicher Vor- schließlich V2 übersteigt, wobei Gi? 1 durch die
teile. Die Ladung des Energiespeichers in der ersten selbstkommutierende Sperrspannung ausgeschaltet
Stufe erfolgt völlig unabhängig von der Belastung ist, die auf Grund dieser Situation entsteht.
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Während der Gleichrichter GR1 leitet, sperrt der umfaßt auch eine Rückstelldiode CR 53, die parallel
Gleichrichter GR 2 dank der Verriegelungsschaltun- zur Kombination von L 53 und C 51 liegt. Die Spangen,
die die Steuerschaltung CC2 von GR 2 um- nung Vl an C56 treibt unter der Steuerung von GR 2
fassen. Schaltet jedoch GR1 aus, so verursacht das einen Strom zu dieser Schaltung, wobei C 51 auf eine
in CC 2 erzeugte Signal, daß GR 2 eingeschaltet wird. 5 Spannung V 2 aufgeladen wird. Die Kapazität von C 51
Danach verhindert eine Schaltverbindung von Steuer- ist beispielsweise von der gleichen Größenordnung
schaltung CC 2 nach CCl die letztere, GR1 wieder wie diejenige des Eingangsfilterkondensators C 59,
einzuschalten. und die Spannung V 2 an C 51 wird an ein Hoch-Wenn GR 2 leitet, so überträgt er im wesentlichen frequenzfilter gelegt, das Spitzenspannungen unteralle die in C 56 gespeicherte Energie zur Ausgangs- io drückt und in Serie geschaltet die Drosselspule L 51,
schaltung und insbesondere zum Filter L 53, C 51. den Kondensator C 8 und die Drosselspule L 52 um-
V 2 wird dabei größer und in alter Höhe wieder- faßt. So gefiltert erscheint die Ausgangsspannung V 2'
hergestellt. Wenn C56 entladen ist, schaltet GR2 des Grobreglers am Kondensator C8 und an den
aus, und ein neues Arbeitsspiel kann beginnen. Wie Klemmen Ml, M2. Die Spannung V2 dient als
man sieht, findet die Übertragung der Energieimpulse 15 Spannungsquelle für den Feinregler und liefert die
im wesentlichen verlustfrei statt. Ausgangsspannung und den -strom VL und IL an die
Zum Zwecke einer genaueren Beschreibung wird auf Ausgangsklemmen + F, — V über die Emitter-Kol-F
i g. 1A Bezug genommen, in der die Regelschaltung lektor-Strecke des Transistors β 9 und die Seriennach
Fig. 1 zum Grobregeln verwendet wird. schaltung des Widerstandes R2, der Diode CR5 und
_ , , , , ., ^,. ., « 3° des Widerstandes R 6. Die gemeinsame Leitung läuft
Schaltungsbeschreibung Fig. IA von der Ausgangsklemme - F direkt zur negativen
Das Ausführungsbeispiel nach Fig. IA umfaßt Seite von C8 (d. h. nach M2).
einen Grobreglerteil, der über einen Transformator Wie später genauer beschrieben wird, wird der
Π aus einer geeigneten Wechselstromquelle gespeist Transistor β 9 gesteuert und regelt damit die Auswird
und der eine Ausgangsspannung V 2' an den 25 gangsspannung oder den Ausgangsstrom in Ab-Klemmen
Ml, M2 für einen Grobregler des Serien- hängigkeit von der gewünschten Arbeitsweise, so daß
typs erzeugt. Innerhalb des Lastveränderungsbereichs die geregelte Ausgangsgröße im wesentlichen konerzeugt
der letztere eine geregelte Gleichspannung stant bleibt. Auf der anderen Seite dient der Grob-
VI an den Klemmen + F, — F oder einen regelten regler dazu, die Spannung F 2' einzustellen und da-Ausgangsstrom
IL an diesen Klemmen, je nach Ar- 30 mit die Spannung VP am Transistor β 9 und den zubeitsweise.
Der Grobregler dient in den erläuterten gehörigen Bauelementen innerhalb enger Grenzen
Schaltungen dazu, die Spannung V1, innerhalb der aufrechtzuerhalten. Wärmeableitung und ähnliche
vorgeschriebenen Toleranz zu halten, indem die Probleme werden dadurch beträchtlich verkleinert.
Spannung F 2' geeignet verändert wird. Die Steuerung der grobgeregelten Spannung F 2'
Die Primärwicklung Pl des Transformators Tl 35 in Abhängigkeit von der Spannung VP bedingt eine
wird von einer Wechselspannungsquelle gespeist. Die Steuerschaltung, die zwischen dem gesteuerten
Arbeitsweise ist in weitem Maße von der Frequenz Gleichrichter Gi? 1 und dem Feinregler liegt, in dem
der Spannungsquelle wegen bestimmter später be- VP erzeugt wird. Diese Schaltung umfaßt eine Ein-
schriebener Eigenschaften unabhängig. Die Sekun- gangssteuerstufe β 51, die einen NPN-Transistor auf-
därwicklung Sl liefert Spannung an einen Gleich- 40 weist, dessen Basis über einen Widerstand R51 und
richter, der beispielsweise als Brücke BR1 dargestellt eine Abfühlklemme S mit der Ausgangsklemme + F
ist. Die Ausgangsspannung dieser Brücke wird an verbunden ist. Eine Bezugsspannung V1. wird am
einen Filterkondensator C 59 gelegt, an dem die ge- Widerstand R 51 erzeugt, und zwar durch einen
filterte Gleichspannung Vs entsteht. C59 ist Vorzugs- Bezugsstrom, der durch die Klemmen El und E2
weise genügend groß, damit die Quelle während der 45 einer Hilfsstromquelle fließt, die nicht gezeigt ist. Die
Schaltperioden, die nachfolgend beschrieben werden, Basis von β 51 ist außerdem über eine Zenerdiode
zufriedenstellende Eigenschaften hat. Ci? 51 an die — F-Klemme gelegt, während der
Parallel zum Filterkondensator C 59 liegt eine ge- Emitter über die Diode CR 52 und den Widerstand
dämpfte Schaltung, die in Serie eine Schaltvorrich- i?53 an den Kollektor des Transistors β 9 gelegt ist.
tung aufweist, und zwar in Form eines gesteuerten 50 Die Verbindung zwischen diesen beiden letzteren
Gleichrichters GR1, eines Kondensators C56 und liegt über den Widerstand i?23 an —F. Die Zener-
einer Induktivität L 54. Die Schaltung hat beispiels- diode Ci? 51 dient dazu, die durch den Grobregler
weise eine Periodendauer von etwa 200 nsec. Die gelieferte Spannung für den Fall zu begrenzen, daß
Spannung Fs treibt unter der Steuerung von GR i der später beschriebene Ausgangsspannungsteiler der
einen Strom zur Ladung von C 56 auf die Spannung 55 Stromversorgung abgetrennt ist. In diesem Fall wird
Fl. Die Steuerung von GR1 wird später genauer F2 auf die Zenerspannung CR51 begrenzt. Andern-
beschrieben. Um Einschwingvorgänge zu unter- falls würde F2 dauernd steigen, da die Spannung Vn
drücken, wird L 54 in dem Ladestromkreis durch die an β 51 gelegt wird, durch VP nicht kompensiert
die Serienschaltung von i?62 und C 57 überbrückt. würde.
Die Schaltung von L 54 und C 56 wird durch einen 60 Die Ausgangsspannung bzw. der Ausgangsstrom
Widerstand i? 61 überbrückt, der dazu dient, ein der Stufe Q 51 wird vom Kollektor abgenommen und
unerwünschtes Aufladen von C 56 während der über einen Widerstand i? 55 an die Basis der PNP-
Ruhezeiten zu verhindern. Stufe β52 gelegt. Der Emitter dieser Stufe ist mit
Die an C 56 entstehende Spannung Fl wird seiner Basis über einen Widerstand i? 56 und mit der
wiederum an eine Schaltung gelegt, die in Serien- 65 positiven Seite von C51, d.h. mit -f-F2 über die
anordnung einen Kondensator C 51, eine Induktivität Gleichstromquelle E10 verbunden. Die Ausgangs-
L 53 um einen Schalter umfaßt, der als gesteuerter größe der Stufe β 52 wird über i? 58 an die Kollektor-Gleichrichter
GR 2 dargestellt ist. Diese Schaltung Emitter-Schaltung einer NPN-Stufe Q 55 gelegt. Der
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Emitter dieser letzteren Stufe ist mit der Steuer- bei dem die Leitperiode von GRl relativ fest liegt
elektrode von GR1 über eine Diode CR 55 verbun- und unabhängig von Laständerungen ist und dafür
den und parallel dazu in Serienschaltung mit den in großem Ausmaß von den LC-Werten in dessen
Widerständen R 56 und -R 60 verbunden. Die ge- Anoden-Kathoden-Kreis abhängt. Auf der anderen
meinsame Leitung der Widerstände ist mit der posi- 5 Seite schwankt der zeitliche Abstand zwischen den
tiven Seite von C 56 verbunden, die ebenfalls mit Stromimpulsen oder in andern Worten die Impuls-
+ Vl und + V 2 verbunden ist. Die Basis β 55 ist frequenz in Abhängigkeit von den Lastveränderunmit
der positiven Klemme von C59, d.h. mit + Vs gen. Im allgemeinen verändert sich die Impulsverbunden
über die Serienschaltung des Widerstandes frequenz direkt sowohl mit der Ausgangsspannung
i?66 und der Zenerdiode CR 58. io V 2 als auch dem Ausgangsstrom/2 und verändert
Eine NPN-Stufeß53 dient dazu, Steuerstrom ab- sich umgekehrt im Verhältnis zur Spannung einer
zuzweigen, der unter bestimmten Bedingungen zwi- Leitung. Der Arbeitszyklus kann im allgemeinen als
sehen β55 und der Steuerelektrode von GRl fließt. eine Zeitfolge angesehen werden, in der Gi? 1 ein-Der
Kolelktor dieser Stufe liegt parallel zu C 56 und geschaltet wird, an C 56 eine Ladung abgibt und dann
wird daher von Vl gespeist. Dieser Zweig umfaßt 15 ausschaltet; GR 2 schaltet dann ein, überträgt Energie
in Reihe mit CR 56 und CR 54 die in Serie geschalte- aus C 56 zur Filterschaltung und schaltet aus. Es folgt
ten Bauelemente CR 57 und C 55. Der zweite Punkt eine Rückstellperiode der eine Pause folgen kann,
an den RS7 in der Basis von β53 gelegt ist, ist die Diese Arbeitsfolge wird gemäß der erforderlichen
Verbindung des Widerstandes R 59 und der Diode Impulsfrequenz wiederholt. Zusätzlich sind die bei-
CR 54, der serienmäßig als Zweig B parallel zu der 20 den gesteuerten Gleichrichter gegeneinander ver-Rückstelldiode
CR 53 liegt. riegelt oder synchronisiert, so daß sie nicht gleich-
Den Leitzustand von GR 2 steuert eine PNP-Stufe zeitig leiten. Λ
β 54, deren Kollektor mit der Steuerelektrode von Bei einer bestimmten Leitungsspannung wird die ™
GR 2 verbunden ist. Der Kollektor ist außerdem über Energie, die pro Zyklus durch GT? 1 übertragen wird,
den Widerstand R 64, der zwischen der Steuer- 25 im allgemeinen konstant sein. Die übertragende
elektrode und der Kathode von GR 2 liegt, mit der Energie wird wiederum durch GR 2 zum LC-Strom-Minusklemme
von C 56, d. h. mit Vl verbunden. Die kreis geschickt, der C 51. L 53 und die Diode CR 53
Basis von β 54 liegt an der Verbindung zwischen C 54 umfaßt, wo die Energie gefiltert wird und V 2
und CR 57 im Zweig A. Dieser Punkt ist außerdem erzeugt. C 51 und L 53 stellen eine Resonanzschalmit
der Minusseite von C 59 über einen Konden- 30 tung dar, die beispielsweise etwa bei der gleichen
satorC58 verbunden. Der Emitter von β 54 liegt an Frequenz schwingt wie diejenige, die an die Schalder
Verbindung CR57 und C55 im Zweigt, wobei tung von GR1 angelegt wird. Der Gleichrichter GR2
die Basis-Emitter-Strecke parallel zu CR 57 liegt. ist wie GT? 1 vorzugsweise ein gesteuerter Silizium-
Der Feinregler ist von dem Strom- und Spannungs- gleichrichter und hängt von der Wirkungsweise von
reglertyp, der eine automatische Überschneidung 35 GRl, wie weiter unten im einzelnen beschrieben
(Crossover) hat. Er umfaßt eine Feinreglersteuerung wird, zyklusmäßig ab.
bekannter Anordnung, der eine Spannung zugeführt Der Filterkondensator C 51 spielt beim Ausschalwird,
die durch eine Verbindung zum Punkt am ten von Gi? 2 eine Rolle, während die gedämpften
Ausgangsspannungsteiler D zur Ausgangsspannung LC-Eigenschaften der Schaltung nach GR1 das Ausin
Bezug gesetzt worden ist. Der Spannungsteiler liegt 40 schalten dieses letzteren Gleichrichters bewirken, da
parallel zum Ausgangsfilter-Kondensator Cl und Vl schließlich größer wird als V2, um eine Sperrzwischen
den Ausgangsklemmen + V und — V. Der Spannung und einen Sperrstrom zu erzeugen, der
Spannungsteiler umfaßt eine Serienschaltung einer GR1 schnell abschaltet. Die Schwingeigenschaften g
Spannungsquelle E2-E 3. die von der Hilfsstrom- der Schaltung ermöglichen auch eine Rückfluß- f
Versorgung abgeleitet worden ist, einen Widerstand 45 wirkung, die nachfolgend in Verbindung mit den
i? 3, eine Diode CR 2 und einen einstellbaren Wider- F i g. 3, 4 und 5 beschrieben wird. Die Zwischenstand
Rl. Der PunktH umfaßt die Verbindung von schaltung von GR2 zwischen GR1 und dem Aus-
CR 2 und i?l. Der Regler erhält außerdem als Ein- gang dient dazu, die Schwingschaltung von GR1
gangsgröße eine Spannung Vm, die am Widerstand steuerbar von der Last abtrennen zu können. Über
i?6 liegt. Die Spannung steht im Verhältnis zur 50 einen weiten Bereich von Lastveränderungen wird
Größe des Ausgangsstroms. deshalb Gi?l automatisch abgeschaltet. Es sei be-
Die Ausgangsgröße der Feinreglersteuerschaltung merkt, daß L 53 dazu dient, sowohl Verluste zu verhängt
von der eingestellten Lastspannung und dem kleinern, die sonst bei der Übertragung der Energie
Laststrom ab und" liefert das erforderliche Steuer- von C 56 nach C 51 entstehen würden, und es zu
signal an die Basis der NPN-Treiberstufe β 7. Deren 55 ermöglichen, C56 völlig zu entladen. Das Einschalten
Kollektor ist mit den Kollektoren eines weiteren von GR1 hängt vom Empfang eines Schaltsignals an
NPN-Treibertransistors β 8 und eines NPN-Tran- dessen Steuerelektrode ab. Dieses Signal hat die
sistors β 9 verbunden. Der Emitter von β 7 liegt an Gestalt eines Stromflusses, der aus dem Kollektor
der Basis von β 8 und über R 24 an der Verbindung β 52 kommt. Damit dieser Strom jedoch in die Schalzwischen
i? 2 und CR 5. Der Emitter von β 8 ist mit 60 tung der Gleichrichtersteuerelektrode fließt, ist es
der Basis von β 9 verbunden. Der Emitter von β 8 notwendig, daß β 55 leitet, so daß Schaltstrom durch
ist außerdem über i?21 mit der Verbindung von i?2 dessen Kollektor-Emitter-Strecke fließt. Außerdem
und CRS und mit der — F-Klemme über den Wider- ist es notwendig, daß die Stufe β 53 im wesentlichen
stand i? 22 verbunden. sperrt, da ihre Emitter-Kollektor-Strecke die Steuer-
„.. „. 65 schaltung kurzschließt und im Leitzustand auch das
Wirkungsweise Fig. IA Schaltsignal kurzschließen würde. Anfangs wurde
Die Wirkungsweise des Grobreglers nach F i g. 1 angenommen, daß diese beiden Zustände vorliegen,
beruht auf einem veränderlichen Impulsverhältnis, d. h. daß β 55 leitet und β 53 nicht leitet.
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Der Gleichrichter Gi? 1 wird eingeschaltet als Die sich ergebende Spannung an C 58 wechselt dem-Funktion
der Größe von Vp, die an den Ausgangs- gemäß die Polarität, wie der Spannungsabfall an L 54
elementen entsteht, nämlich β 9, CRS und R6. Die die Polarität wechselt, d.h. nach dem der Strom
Spannung wird mit der Bezugsspannung Vr vergli- durch L 54 seinen Spitzenwert überschreitet. Dies
chen und das Ergebnis an die Emitter-Basis-Strecke 5 ereignet sich deshalb, weil der Abfall an C 55 relativ
von β 51 gelegt. Ist V1, gleich oder größer als der klein im Vergleich mit dem Spannungsabfall an L 54
erforderliche Wert, so wird der Differenzspannungs- ist. Deshalb gleicht die Spannung an C 58 etwa der
detektor β 51 ausgeschaltet. Wenn V1, unter diesen Spannung an L 54. Beim Polaritätswechsel ist die
Wert fällt, so fließt Basisstrom, der β 51 einschaltet. sich ergebende Spannung an C 58 relativ zu der Seite
Aus der Quelle ElO fließt damit Strom durch die io negativ, die mit der Basis von β54 verbunden ist.
Emitter-Basis-Streckevonß52zumnunmehrleitenden Wenn der Strom durch GR1 zu fließen aufhört, fällt
Kollektor von β51 über i?55. Die Stufe β52 wird der Strom durch den Zweigt, so daß die Spannung
dadurch ebenfalls eingeschaltet. Unter den angenom- an CR 57 abnimmt. Daher wird man einen Punkt
menen Bedingungen fließt Strom aus der Quelle ElO erreichen, an dem β 54 nicht mehr gesperrt ist. Zu
durch die Emitter-Kollektor-Strecke von β 52 und 15 dieser Zeit ist die Spannung L 54 auf Null abgefallen;
β 55 und durch CR 55 zum Steuer-Kathoden-Kreis C 58 entlädt sich daher und liefert dabei Strom über
von GR1, der an der negativen Seite von ElO liegt. L 54 und C 55 an die Emitter-Basis-Strecke und ver-Die
Anoden-Kathoden-Strecke von GR1 wird dabei ursacht, daß β 54 leitet. Tritt dies ein, so verursacht
leitfähig gemacht. Ist i?Gl eingeschaltet, so liefert die Ladung von C55 einen Stromfluß zur Steuerer
Strom aus der Quelle Vs zum Kondensator C56, 20 elektrode von GR 2 über die Emitter-Kollektorwobei
letzterer über L 54 aufgeladen wird. Die ge- Strecke von β 54. Damit wird GR 2 eingeschaltet. Zu
dämpfte LC-Eigenschaft der Ladeschaltung ver- diesem Zeitpunkt wird Strom von C 56 zum LC-ursacht,
daß der Strom sinusförmig auf einen Maxi- Stromkreis geschickt, der die Filterelemente C51 und
malwert wächst, dann auf Null absinkt und um- L 53 umfaßt, wodurch die Spannung V 2 an C 51
gekehrt. Wenn sich die Stromrichtung umkehrt, wird 25 steigt. Nachdem weiterhin Hochfrequenzanteile mit-Strom
durch GR1 in der umgekehrten Richtung ge- tels L 51, C 8 und L 52 ausgefiltert worden sind, entschickt,
wodurch er abgeschaltet wird. Die Ladung, steht eine steigende Spannung V2 an den Ausgangsdie
nach C56 geliefert worden ist, äußert sich in klemmen Ml, M2 des Grobreglers,
einer Spannung Vl, die größer ist als Vs. Wenn GR 2 Ladung von C 56 zum Ausgang über-
einer Spannung Vl, die größer ist als Vs. Wenn GR 2 Ladung von C 56 zum Ausgang über-
Während des allerersten Einschaltens der Strom- 30 trägt, so fällt die Spannung Vl und nähert sich V2.
Versorgung kann GR1 vorzeitig leiten, d.h. bevor Wenn Vl gleich groß wie V2 ist, hat der Strom
sich Vs gebildet hat. Sollte dies eintreten, so kann das durch GR 2 seinen maximalen Wert und beginnt
automatische Kommutieren von GRl verhindert danach abzufallen. Die Polarität der Spannung an
werden, da GR1 bereits leitet und das Ansteigen von L 53 kehrt sich zu diesem Zeitpunkt um, und wenn
Vs nicht den notwendigen Schaltstoß liefert. Fehlt 35 Vl gleich Null ist, so wirkt L 53 als eine Quelle, und
dieser Schaltstoß, so wird GR1 nicht in der ge- die Rückstellung liefert den Rest an gespeicherter
wünschten Weise ausgeschaltet, weil Vl nicht größer Energie an C51 über CR53. Wie man sieht, ist C56
als V2 wird. Um diese Möglichkeit auszuschalten, völlig entladen worden und hat seine gesamte Energie
ist die Stufe, die β 55 und die Zenerdiode CR 48 um- an C 51 abgegeben.
faßt, mit der Steuerschaltung und der Ausgangsseite 40 Ist die Rückstellung vollendet und ist GR 2 nicht
von GR1 und der Spannungsquelle Vs verbunden. schon abgeschaltet worden, weil kein Strom durch
Ehe Vs nicht eine bestimmte Mindestgröße erreicht, ihn in Leitrichtung durchfließt, so sorgt ein in Sperrwird
die Zenerdiode CR 48 nicht leitend. Daher wird richtung fließender Strom von C 51, der nacheinander
β 55 ausgeschaltet und der Steuerstromfluß zum ge- durch C 56, GR 2 und L 53 fließt, dafür, daß GR 2
steuerten Gleichrichter abgeschaltet. Erreicht Vs eine 45 abgeschaltet wird.
Mindestgröße, so schaltet CR 58 ein, und Strom fließt Leitet GR 2, so entsteht kein nennenswerter Span-
von Vs über CR 58, i?56, die Emitter-Basis-Strecke nungsabfall an CR 56, da GR1 ausgeschaltet ist.
von β 55 und über die Schaltung, die die Emitter- Unter diesen Umständen erzeugt die Spannung an
Kollektor-Strecke von β 52 umfaßt, nach —Vs. Q 55 C 54 einen Einschaltstrom für die Basis-Emitter-
wird somit eingeschaltet, so daß Steuerstrom nach 50 Strecke von β 53 über i?57, C51, L53, GR2, C55
GR1, wie gewünscht, fließt. Die Zusammenschaltung und die Basis-Emitter-Strecke von β 54. β 53 wird
R 65, R 60 und CR 55 ist in der Steuerschaltung von damit leitend gemacht und schließt den Steuerstrom
GR1 eingeschaltet, um zu verhindern, daß der Basis- für GR1 kurz und verhindert damit, daß letzterer
strom von β55 in erwünschter Weise GRl ein- eingeschaltet wird. Wenn C54 völlig entladen hat, so
schaltet. Ist einmal GR1 eingeschaltet, so beeinflus- 55 wird β 53 abgeschaltet, wodurch GR1 in der Lage
sen die Zustände in der Steuerschaltung die Leit- ist, Steuersignale zu empfangen,
eigenschaften nicht mehr. Wenn die obenerwähnten Schaltvorgänge eine
Während der Leitperiode von GR1 und wenn genügende Erhöhung des Wertes von V 2' verStrom
nach C 56 fließt, fließt ein zusätzlicher Strom Ursachen, so daß V1, seinen kleinsten Wert erreicht,
im Zweigt, wodurch C54 und C55 geladen werden. 60 so hören die Steuersignale für GR1 auf, bis zu dem
Die Spannung, die dabei an C 54 entsteht, ist ein Zeitpunkt, zu dem Vp wiederum unter den Mindestrelativ
großer Bruchteil von Vl, während die Span- wert fällt. Wenn man diesen Zustand wieder erreicht
nung an C 55 wesentlich kleiner ist, d. h. einige hat, ist der Arbeitszyklus fertig. Wie oben schon
wenige Volt. Ein Spannungsabfall an CR 57 im erwähnt, ändert sich die Impulsfrequenz direkt mit
Zweigt sperrt die Stufe β54, wobei β54 aus- 65 V2' und /2 und umgekehrt als Funktion eines
geschaltet bleibt, so daß kein Steuerstrom nach GR 2 Leitungsspannungsfaktors.
fließt, wenn GR1 leitet. Zusätzlich dazu, daß das Abschalten von GR1
fließt, wenn GR1 leitet. Zusätzlich dazu, daß das Abschalten von GR1
Leitet GR1, so wird Strom nach C 58 geschickt. erleichtert wird, ergibt die LC-Charakteristik der
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Schaltung, welche durch diesen Gleichrichter ge- Ausgangsschaltung CC 100 an den Ausgangsklemmen
steuert wird, zusammen mit der festen Leitperiode, + F und — F erscheinen.
die mit den LC-Charakteristiken zusammenhängt, Um die Ausgangsspannung regeln zu können, ist
Mindestverluste in GR1 während des Ein- und Aus- eine Steuerschaltung CC 101 vorgesehen, die zwischaltens,
wodurch man nur kleinere und weniger 5 sehen der Ausgangsschaltung und der Steuerkostspielige Vorrichtungen braucht. Die Ströme sind kathodenschaltung von GR102 liegt. Wie man sieht,
während des Ein- und Ausschaltens beider ge- beeinflußt die Steuerung mittels Rückkopplung den
steuerter Gleichrichter wirklich gleich Null. zweiten gesteuerten Gleichrichter eher als den ersten
Ein Stromversorgungsgerät nach Fig. 1 kann z.B. wie in dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel,
eine veränderbare geregelte Ausgangsspannung im io Um Gi? 101 synchron mit GR102 steuern zu können
Bereich von 0 bis 36 Volt und einen veränderbaren und um sicherzustellen, daß die Zeiten, zu denen die
geregelten Strom in der Größenordnung von 0 bis beiden Gleichrichter leiten, sich nie überlappen, &t
4 Ampere liefern. Das Steuersystem für den Fein- eine zusätzliche Steuerschaltung CClOl vorgesehen,
regler umfaßt einen Schalttransistor, der nicht be- Diese Schaltung ist mit der Steuerelektrodensonders
gezeigt worden ist, der auf die Spannung Vm 15 Kathoden-Strecke von GR101 verbunden. Wegen
anspricht und geeignete Veränderungen in der Schal- der genauen Beschreibung des Ausführungsbeispieles
tung verursacht und den Feinregler je nachdem auf nach F i g. 1 wurden gewisse Schaltungseinzelheiten
Urspannung oder Urstrom einstellt, je nachdem, ob der Anordnung nach F i g. 2 weggelassen, da sie
der Laststrom unter oder über einem bestimmten denen der Fig. 1 ähnlich sind. Zum Beispiel kann
Wert bleibt. In beiden Betriebsarten dient der Fein- 20 eine Zenerdiode oder ein anderes auf Spannungen
regler automatisch dazu, den Widerstand von Q9 ansprechendes Bauelement zwischen die Spannungszu
regeln, und steuert damit die Ausgangsgröße in quelle Fs und die Steuerelektroden-Kathoden-Strecke
Abhängigkeit von den abgefühlten Abweichungen von GR101 eingeschaltet werden, um zu verhinam
Ausgang. dem, daß der Gleichrichter vorzeitig zu arbeiten be-
Bei bestimmten Anwendungsgebieten sind die 25 ginnt.
Regeleigenschaften des Grobreglers ausreichend, so Beim Arbeiten verursacht ein Spannungsabfall am
daß man auf den Feinregler verzichten kann. Ausgang unter einen Sollwert, daß Steuerstrom nach
Bei vielen Stromversorgungen, die Glättungs- GR102 über CClOl geliefert wird. Diese Steuerdrosseln
benutzen, erzeugt das Schalten des Last- schaltung kann ähnlich sein wie die entsprechende
Stromkreises Spannungs- oder Stromspitzen an den 30 nach Fig. 1. Der Gleichrichter wird dabei ein-Ausgangsklemmen,
die manchmal störend sind. Im geschaltet und überträgt Energie von ClOl nach
Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 jedoch muß die Cl02 und der Ausgangsschaltung. Die Spannung V2
Drosselspule L 53 nicht so groß sein, daß sie glättet. und die sich ergebende Ausgangsspannung VL steigen
Vielmehr hat sie einen Wert, der die Verluste ver- entsprechend, während die Spannung Fl an ClOl
kleinert, die sonst bei der Übertragung der Energie 35 auf Null fällt. Während der Entladung von ClOl
von C 56 nach C 51 entstehen würden. Der Wert von beginnt ein Rückstellvorgang, bei dem Cl 02 durch
L 53 ist außerdem so groß, daß sich C 56 im geeig- die Drosselspule L101 über die Rückstelldiode D101
neten Zeitintervall völlig entladen kann und somit geladen wird.
das Abschalten von GR 2 erleichtert wird. Verglichen Der Rückstellvorgang und/oder das Zusammen-
mit einer Glättungsdrossel kann L 53 eine relativ 4° brechen der Spannung Vl verursachen schließlich,
kleine Induktivität haben, wodurch Schaltspitzen, wie daß GR102 ausgeschaltet wird. Das Ausschalten
oben beschrieben, wesentlich verkleinert werden. verursacht seinerseits, daß Steuerstrom zu GR101
über die Steuerschaltung CClOO geschickt wird.
pig. 2 Wenn daher GR102 ausschaltet, schaltet GR101
45 ein. Das Leiten des letzteren lädt ClOl über ClOO
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 wird eine auf. Beim Aufladen dreht sich die Stromrichtung
Gleichspannung Vs an den Klemmen Pl und P 2 bei durch GR101 um und verursacht, daß dieser aus-Querschaltung
eines Filterkondensators ClOO erzeugt. schaltet. Die Spannung Fl ist nun wiederhergestellt
In Reihe zu ClOO liegt die Zusammenschaltung ein- und kann dazu verwendet werden, den Ausgang zu
schließlich des gesteuerten Gleichrichters GR101, 50 versorgen, wenn es wieder notwendig wird,
des Kondensators ClOl und der Drosselspule LlOO.
Diese Zusammenschaltung bildet einen gedämpften Fig. 3
LC-Kreis. Wenn GR101 leitet, wie später genauer
beschrieben, wird eine Ladung an ClOl abgegeben, Bei den bisher beschriebenen Ausführungsbeispie-
wobei die Spannung Fl an diesem Kondensator ent- 55 len ist der Betrag der übertragenen Energie pro
steht. Wie in der oben beschriebenen Weise kehrt Zyklus jeweils festgelegt und ändert sich nicht als
sich der Strom in der Schleife um und verursacht, Funktion der Lastveränderung. Verbraucht die Last
daß GR101 ausgeschaltet wird. nur wenig Leistung und wenig Spannung, so ist auch
Die Spannung Vl, deren Spitzenspannung etwa die Impulsfrequenz der Stromversorgung nieder, und
dopelt so groß ist wie Vs, wird wiederum an eine 60 es besteht während jeder Energieübertragung die
zweite Schaltung angelegt, die aus einem gesteuerten Neigung der Überregelung. Die Amplitude der
Gleichrichter GR102, Kondensator C102 und einer Welligkeit ist deshalb relativ hoch.
Drosselspule LlOl besteht. Um die Welligkeitsamplitude herunterzusetzen und
Wenn GR102 eingeschaltet wird, so wird Strom bessere Steuerungseigenschaften zu gewährleisten, ist
von der Quelle Fl zum Kondensator C102 über 65 es in manchen Anwendungsfällen wünschenswert,
LlOl geschickt. Dadurch entsteht eine Spannung F2 den Betrag der übertragenden Energie während jeder
an C102, und diese Spannung wird nach weiterem Leitperiode gemäß den Anforderungen, die die Last
Filtern und eventuell nach weiterer Regelung in der stellt, anzupassen. Dadurch wird die untere Fre-
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quenzgrenze der Impulsfrequenz angehoben und wird LC-Kreis gelegt, der aus der Serienschaltung eines
die Welligkeit herabgesetzt. gesteuerten Gleichrichters GR 201, einem Konden-
Beim Steuern des übertragenen Energiebetrags pro sator C 201 und einer Drosselspule L 200 besteht.
Zyklus wäre es wünschenswert, einen solchen Betrag Wird GR 201 dank eines Spannungsabfalls in der
zu übertragen, der mit dem vergleichbar ist, den die S Ausgangsspannung eingeschaltet, so fließt Strom aus
Last benötigt. Die Ruhezeit wäre damit kurz und die der Quelle Vs nach C 201. Die Spannung Fl an
Arbeitsfrequenz relativ hoch. Um dieses zu verwirk- C201 wächst somit, solange Gi? 201 leitet,
liehen, ist es wohl notwendig, den Energieübertra- Parallel zu C 201 liegt ein Spannungsteiler, der
liehen, ist es wohl notwendig, den Energieübertra- Parallel zu C 201 liegt ein Spannungsteiler, der
gungsvorgang und die Anforderungen, die die Last aus der Serienschaltung der Widerstände R 200 und
stellt, nachzubilden, so daß die Übertragung von io R201 besteht. Die Verbindung beider Widerstände
Energie geregelt werden kann. Es scheint auch, daß ist mit einer Steuerschaltung CC 201 verbunden,
damit Probleme des Leistungsverlustes auftauchen Diese Schaltung bildet somit die Spannung Vl nach,
hinsichtlich der abgezweigten Leistung, die nicht von Die Steuerschaltung bildet außerdem ein Signal nach,
der Ausgangsschaltung benötigt wird. das eine Funktion der Ausgangsspannung ist.
Während die oben erwähnten Anforderungen 15 Dies wird dadurch erreicht, indem man einen
scheinbar verwickeitere Schaltungen erfordern, hat Spannungsteiler an die Ausgangsklemmen + F und
man jedoch herausgefunden, daß diese Funktionen in — F legt, der aus der Serienschaltung von i?202 und
einer wünschenswerten Annäherung auf einfache Z? 203 besteht. Die Steuerschaltung ist ebenfalls mit
Weise mit einfachen Schaltungen verwirklicht wer- der Verbindung dieser beiden Widerstände verbunden
können. Diese Vereinfachung beruht teilweise auf 20 den und bildet somit die Ausgangsspannung nach,
der Fähigkeit der Eingangsschwingschaltung, Strom Wenn der Strom in Leitrichtung durch GR 201 aufzur
Quelle zurückschicken zu können und weiterhin hört, so erreicht Vl seinen Spitzenwert und beginnt
auf der Erkenntnis, daß die Spannung am Konden- danach wieder zu fallen. Zur gleichen Zeit kehrt sich
sator, der durch den ersten gesteuerten Gleichrichter die Stromrichtung im LC-Kreis um, so daß nunmehr
geladen wird, mit großer Annäherung ein Maß für 25 C 201 Strom zur Quelle Vs zurückschicken wird,
die Größe der zur Übertragung zur Verfügung Dieser umgekehrt fließende Strom schaltet GR 201
stehenden Energie ist, d. h. die Energie, die in C aus und fließt danach in einer Diode D 200, die par-
und L gespeichert ist. Diese Spannung stellt das allel zu GR 201 liegt. So, wie der umgekehrt fließende
augenblickliche Energieniveau dar, das für die Über- Strom weiterhin fließt, nimmt die Amplitude von
tragung zur Verfügung steht. Um die Lastanforde- 3° Vl ab. Wenn Vl kleiner als Vs ist, fährt die
rungen nachbilden zu können, wird angenommen, Drosselspule L 200 fort, rückwärts fließenden Strom
daß eine der Ausgangsgrößen fest ist, z. B. der Aus- durch D 200 zu schicken. C 201 wird weiterhin entgangsstrom.
Vorzugsweise wird das System auf der laden.
Grundlage eines maximalen Laststromes ausgelegt. Indem Vl kleiner als die Spitzenspannung wird,
Grundlage eines maximalen Laststromes ausgelegt. Indem Vl kleiner als die Spitzenspannung wird,
Wenn angenommen wird, daß der Ausgangsstrom 35 erreicht sie einen Wert, der denjenigen Energieein
Maximum ist, dann schwanken die Lastanforde- betrag darstellt, der für die nachgebildeten Lastrungen
mit der Ausgangsspannung, und diese Aus- Verhältnisse notwendig ist, und zur gleichen Zeit
gangsspannung kann dann nachgebildet werden und schickt die Steuerschaltung CC 201 ein Steuersignal
dient so als ein Maß für die Leistungsanforderungen an GR 202. Seine Anoden-Kathoden-Strecke liegt
der Last. Indem man diese nachgebildete Spannung 40 zwischen der Ausgangsklemme — V und der Einmit
einem Signal vergleicht, das zur Spannung am gangsklemmeP2. Die Ladung von C 201 und auch
Speicherkondensator in Beziehung steht, so kann die in L 200 gespeicherte Energie werden danach zu
man die geeigneten Steuervorgänge einleiten, so daß den Ausgangsklemmen geschickt. Diese Ladung
nur der erforderliche Betrag an Energie aus die- fließt durch GR 202 und durch L 200. Wird Vl
sem Speicherkondensator zur Ausgangsfilterschaltung 45 kleiner als VL, so sorgt L 200 für die Rückstellung,
über den zweiten gesteuerten Gleichrichter über- Wenn Fl zu Null wird und die Polarität umkehrt,
tragen wird, vorausgesetzt, daß Vorrichtungen vor- so wird D 201 leitend und laßt einen zusätzlich verhanden
sind, mit denen man den Energiebetrag in fügbaren Strom von L 200 zum Ausgang fließen,
der Speicherschaltung variieren kann. Man hat GR 202 schaltet aus, wenn L 200 entladen ist. Wie
herausgefunden, daß dies durch ein Verfahren mög- 5° man sieht, wird der Strom an die Ausgangsschaltung
lieh wird, bei dem die überschüssige Energie nicht in einer Zeitspanne geliefert, die nach der Spitzeneiner
verlustbehafteten Schaltung zugeführt wird, spannung von Fl liegt.
sondern vielmehr zurück zur Quelle geschickt wird. Es sei darauf hingewiesen, daß, wenn GR 202 ein-Dies
ist besonders im Hinblick auf die Schwing- geschaltet ist und vorausgesetzt, daß VL kleiner als
eigenschaften der Eingangsschaltung durchführbar, 55 Fs ist, in diesem Falle automatisch der Rückstrom
wenn Fl größer als Fs wird, wobei dann der Rück- aufhört, da nunmehr die Diode D 200 gesperrt ist.
strom auftritt. Durch den Rückfluß kann diese Bei der Schaltung nach F i g. 3 wird beim Nach-Energiesteuerung wirksam und ohne die normaler- bilden angenommen, daß einer der Ausgangsweise zu erwartende Verlustleistung verwirklicht parameter konstant ist (z. B. die Spannung) während werden. Wie man sieht, wird nur diejenige Leistung 60 der andere sich ändert. In der Praxis beruhen die der Quelle entnommen, die wirklich von der Last Nachbildungsverhältnisse auf dem maximalen Lastbenötigt wird (zusätzlich zu den inneren Verlusten), strom. Unter diesen Bedingungen ändert sich die wobei man einen relativ hohen Wirkungsgrad er- Einschaltzeit von GR 200 als Funktion der Lastreicht, spannung, und der Energiebetrag der zur Quelle
strom auftritt. Durch den Rückfluß kann diese Bei der Schaltung nach F i g. 3 wird beim Nach-Energiesteuerung wirksam und ohne die normaler- bilden angenommen, daß einer der Ausgangsweise zu erwartende Verlustleistung verwirklicht parameter konstant ist (z. B. die Spannung) während werden. Wie man sieht, wird nur diejenige Leistung 60 der andere sich ändert. In der Praxis beruhen die der Quelle entnommen, die wirklich von der Last Nachbildungsverhältnisse auf dem maximalen Lastbenötigt wird (zusätzlich zu den inneren Verlusten), strom. Unter diesen Bedingungen ändert sich die wobei man einen relativ hohen Wirkungsgrad er- Einschaltzeit von GR 200 als Funktion der Lastreicht, spannung, und der Energiebetrag der zur Quelle
Die vorstehenden Gedanken sind in den Schaltun- 65 zurückfließt, wird dann automatisch geändert, sowie
gen der F i g. 3, 4 und 5 verwirklicht. Änderungen der Lastspannung abgefühlt werden.
In der Schaltung nach Fig. 3 wird die Gleich- Unter diesen Bedingungen ist die Arbeitsfrequenz der
spannung FSJ die an C 200 liegt, an den gedämpften Stromversorgung etwa konstant, während die Am-
plitude der Ausgangsimpulse so wie benötigt sich
ändert. Wenn der Laststrom von seinem maximalen Wert abweicht, so ändert sich auch die Arbeitsfrequenz, um automatisch die notwendige Kompensation
zu liefern, und man erhält dadurch eine Strombegrenzung.
Unabhängig davon, wie groß die Ausgangsspannung ist, kann sich die Arbeitsfrequenz
nur auf einen gewissen Höchstwert vergrößern und nicht weiter, so wie der Laststrom anwächst. Die
Wenn die Spannung Vl an C 302 durch Null geht und sich umkehrt, so wird eine Stelle erreicht, an
der GR 303, die Rückstelldiode, eingeschaltet wird. Der aus Dz 302, D 311, .R 300 α und der Steuer-5
kathode von GR 303 bestehende Zweig wird von Vl gespeist. Wenn GR 303 eingeschaltet wird, so
treibt die umgekehrte Polarität der Spannung Vl an C 302 nunmehr den Strom rückwärts durch
GR 302, wodurch er ausgeschaltet wird. Der Rück
Stromversorgung liefert bei maximaler Arbeits- io Stellvorgang dauert so lange an, bis die im Kern von
frequenz keinen höheren Strom als den, der zu- Γ 303 gespeicherte Energie zur Last übertragen wor-
gelassen ist. den ist. Das System ist nunmehr für einen neuen
ρ· λ Arbeitszyklus bereit, wenn die Ausgangsspannung
unter den gewünschten Wert fällt. Die Vorrichtun-
Die Schaltung nach Fig. 4 umfaßt Schaltungs- 15 gen, um dies zu erreichen, werden weiter unten be-
zwischenverbindungen, die gestatten, daß die Schalt- schrieben. Es sei noch bemerkt, daß bei diesem
energie zur Quelle zurückfließen kann, wobei Energie System das Ausschalten von GR 302 während des
in steuerbaren Beträgen an die Last abgegeben wird, Rückstellvorganges das Einschalten von GR 301
wie es auch in bezug auf F i g. 3 der Fall war. Die während des gleichen Zeitintervalls ermöglicht; da-
weiteren Eigenschaften und Merkmale gehen aus der 20 her erhält man eine größere Ausgangsleistung,
folgenden Beschreibung hervor. An den Ausgangsklemmen liegen in Reihenschal-
Die Eingangsschaltung der Schaltung nach Fi g. 4 tung von der Klemme — V aus ein veränderbarer
umfaßt eine Gleichspannung Vs, die an dem Kon- Widerstand R 301, ein Widerstand R 304 und eine
densator C301 liegt. Diese Quelle kann zunächst Hilfsspannung, die an den Klemmen +El, —El
einmal vom gesteuerten Gleichrichter GR 301 ge- 25 anliegt. Die letztere Klemme ist mit +V verbunden,
schaltet werden. Der letztere liegt in Reihe mit einem Diese Serienschaltung dient dazu, die Ausgangsspan-Kondensator
C 302 und einer Drosselspule L 301, nung abzutasten, und es ist mit ihr eine Fehlerund
die Zusammenschaltung liegt parallel zu C 301 detektorstufe verbunden, die einen NPN-Transistor
der Quelle Vs. Ist GR 301 eingeschaltet, so fließt β 303 umfaßt. Die Basis dieser Stufe ist mit der
Strom von C 301 nach C 302 über GR 301 und L 301. 30 Verbindung von i?304 und R 301 über die Diode
Die Spannung Vl an C302 steigt damit. Wie im D309 und mit der Verbindung von R304 und +El
Fall der vorher beschriebenen LC-Kreise steigt der
Strom durch GR 301 auf ein Maximum und fällt
dann auf Null und kehrt sich um. Wenn der Rückstrom fließt, schaltet er GR 301 aus, fließt aber wei- 35
Strom durch GR 301 auf ein Maximum und fällt
dann auf Null und kehrt sich um. Wenn der Rückstrom fließt, schaltet er GR 301 aus, fließt aber wei- 35
terhin rückwärts zur Quelle Vs über einen anderen
Weg, der GR 301 kurzschließt und der aus der Serienschaltung einer Wicklung Wl eines Transformators
Γ 303 und einem gesteuerten Gleichrichter GR 312 besteht.
Indem Energie zur Quelle zurückübertragen wird, fällt die Spannung von Vl. Durch später genauer
beschriebene Mittel wird diese Spannung, die das Energieniveau darstellt, mit der Ausgangsspannung
über einen Widerstand R 309 verbunden. Der Emitter ist direkt mit —El und somit auch mit +V verbunden.
Änderungen in der Ausgangsspannung wirken auf die Emitter-Basis-Spannung von β 303, vorausgesetzt,
daß sie eine Richtung und genügende Größe haben, bei der β 303 eingeschaltet wird und ein Kollektorstrom
von +El über .R310 durch den Kollektor
40 und Emitter nach — El fließt. Dieser Strom fließt,
wenn die Ausgangsspannung unterhalb der Bezugsspannung fällt, und umfaßt auch einen Anteil, der
von +El durch die Emitter-Basis-Strecke von β 304 fließt. Der letztere wird damit also eingeschal-
an den Ausgangsklemmen + V und — V verglichen. 45 tet. Wenn Q 304 leitet, fließt Strom über seine
Haben die beiden Spannungen den richtigen Zu- Emitter-Kollektor-Strecke und über die Kollektorsammenhang,
so wird der steuerbare Gleichrichter Emitter-Strecke von β 305 über .R 311. Wie bei den
GR 302 eingeschaltet. Zu diesem Zeitpunkt werden früheren Ausführungsbeispielen wird diese Stufe leidie
Energien, die sowohl in C 302 als auch die im tend, wenn Vs größer als Vl wird, und zwar um
Kern von T303, zu den Ausgangsklemmen über- 50 einen genügenden Betrag. Unter diesen Bedingungen
tragen, und zwar durch eine zweite Schaltung mit arbeitet eine Zenerdiode DZ 301, und Basis-Emittereinem
gesteuerten Gleichrichter, der parallel zu Strom fließt von der positiven Klemme von Vs durch
C 302 liegt, und die aus dem Stromabfühlwiderstand DZ 301, durch R 327 und die Diode D 307 und
R308, den Ausgangsklemmen +V und — V, der durch die Basis-Emitter-Strecke von β305. Leitet
Sekundärwicklung W 2 von T 303 und dem ge- 55 β 305, so fließt in ihr der Kollektorstrom β 304 und
steuerten Gleichrichter GR 302 besteht. Parallel zu
den Ausgangsklemmen liegt ein Filter-Kondensator
C 303. Dieser zweite Schaltvorgang hat zum Ergebnis, daß der richtige Energiebetrag zur Ausgangsschaltung geschickt wird, wie im Zusammenhang mit 60 einer Stufe β 309 kurzgeschlossen, wenn die letztere Fig. 3 beschrieben. Wenn Vl unter V fällt, beginnt leitet. Es sei angenommen, daß β309 sperrt, wodie Rückstellung. Während dieser Periode ist C 302 durch der Steuerstrom zur Steuerelektrode von völlig entladen, und die im Kern von Γ 303 ge- GR 301 fließt, um ihn einzuschalten. Leitet GR 301, speicherte Energie wird zuerst zur Ausgangsschal- so wird der oben beschriebene Arbeitszyklus eintung über C 303 geschickt und dann über den von 65 geleitet. Die Spannung Vl steigt und beginnt zu der Rückstellung gesteuerten Gleichrichter GR 303. fallen, sowie die überschüssige Energie, die von der Der letztere wird durch später beschriebene Mittel Last nicht benötigt wird, zur Quelle über GR 312 ausgeschaltet und eingeschaltet. und Wl von T 303 zurückgeschickt wird. Wenn sich
den Ausgangsklemmen liegt ein Filter-Kondensator
C 303. Dieser zweite Schaltvorgang hat zum Ergebnis, daß der richtige Energiebetrag zur Ausgangsschaltung geschickt wird, wie im Zusammenhang mit 60 einer Stufe β 309 kurzgeschlossen, wenn die letztere Fig. 3 beschrieben. Wenn Vl unter V fällt, beginnt leitet. Es sei angenommen, daß β309 sperrt, wodie Rückstellung. Während dieser Periode ist C 302 durch der Steuerstrom zur Steuerelektrode von völlig entladen, und die im Kern von Γ 303 ge- GR 301 fließt, um ihn einzuschalten. Leitet GR 301, speicherte Energie wird zuerst zur Ausgangsschal- so wird der oben beschriebene Arbeitszyklus eintung über C 303 geschickt und dann über den von 65 geleitet. Die Spannung Vl steigt und beginnt zu der Rückstellung gesteuerten Gleichrichter GR 303. fallen, sowie die überschüssige Energie, die von der Der letztere wird durch später beschriebene Mittel Last nicht benötigt wird, zur Quelle über GR 312 ausgeschaltet und eingeschaltet. und Wl von T 303 zurückgeschickt wird. Wenn sich
damit auch zur Steuerelektrode des Schaltgleichrichters GR 301 über die Diode D 308. Strom, der
sonst zur Steuerelektrode fließt, wird von hier abgezweigt und durch die Kollektor-Emitter-Strecke
15 16
der Strom im LC-Kreis umkehrt, schaltet GR301 die Induktivität von Wl von Γ303 größer gemacht
automatisch aus. Vl ist dann auf seinem Spitzen- als diejenige von L 301. Wenn GR 302 eingeschaltet
wert. Wenn die Spannung Vl an C 302 fällt, wird wird, so wird die in Wl gespeicherte Energie, welche
eine Stelle erreicht, an der die Restspannung an das größte induktive Bauelement darstellt, zur Aus-C
302 anzeigt, daß die restliche Schaltungsenergie 5 gangsschaltung über die Wicklung W 2 geschickt, die
gleich dem Betrag ist, der notwendig ist, um die zwischen der Ausgangsklemme — V und der Anode
Ausgangsleistung der Stromversorgung wie oben be- GR 302 liegt. Wenn Rückstrom über GR 312 und
schrieben zu korrigieren. Um diesen Punkt feststellen die Wicklung Wl fließt, so ist der Punkt erreicht, bei
zu können, wird die Spannung Vl durch einen dem sich der Stromanstieg umkehrt. Wenn dies einZweig
aus Widerständen i?313 und i?329 nach- io tritt, wird eine Spannung W2 induziert, die eine
gebildet. Die Verbindung dieser Widerstände ist Polarität aufweist, welche in der Lage ist, Strom zu
über in Serie geschaltete Widerstände i?331 und den Ausgangsklemmen der Wicklung W 2 über einen
i?315 mit der Basis einer NPN-Stufe Q 308 verbun- Rückstellgleichrichter GR 303 zu schicken. Damit
den. Der Emitter von β 308 ist mit der nachgebilde- dies nicht zu früh eintritt, verwendet man als Rückten
Ausgangsspannung über einen Spannungsteiler 15 Stellgleichrichter einen steuerbaren Gleichrichter, der
verbunden, der aus den Widerständen R314 und nur dann leitet, wenn Vl Null durchlaufen und
i?316 besteht, die in Reihe zueinander und parallel einen negativen Wert erreicht hat, der den Durchzu
den Klemmen +V und —V liegen. Wenn Fl in bruch der Zenerdiode DZ 302 bewirken kann. In
bezug auf die Ausgangsspannung den benötigten diesem Fall, und wie oben erwähnt, fließt Strom
relativen Wert erreicht, so wird die Basis von β 308 2o durch den Steuerelektroden-Kathoden-Kreis von
in Leitrichtung vorgespannt, und die Stufe leitet. GR 302 über die Zenerdiode D 311 und Widerstand
Ihr Kollektor ist mit der Basis einer PNP-Stufe i?300a. Damit wird Energie nur in dem geeigneten
β 306 und über .R 312 mit dem Emitter und mit Übertragungsintervall gestattet.
+El verbunden, so daß das Leiten von β308 auch Die Steuerung für das Schalten von GR302 umdas Leiten von β 306 verursacht. Der Strom fließt 25 faßt das Nachbilden der Spannung Vl unter der dabei von +El über die Emitter-Kollektor-Strecke Annahme, daß diese Spannung ein Maß für die in von β 306 durch eine Wicklung W 2 eines Transfer- C 302, L 301 und Γ 303 gespeicherte Energie ist. mators Γ 302 und über die Kollektor-Emitter-Strecke Diese Annahme stimmt jedoch nicht wegen der Vereiner NPN-Stufe β 307, vorausgesetzt, daß letztere luste im LC-Kreis. Zur Korrektur wird eine Komleitet. Während des anfänglichen Anstiegs von Vl 30 pensationsschaltung vorgesehen, die einen Widerauf ihren Spitzenwert lädt sich der Kondensator stand R 328 und einen Kondensator C 305 umfassen, C 304 auf einen vergleichbaren Wert über die Diode der parallel zu #329 im Spannungsteiler liegt, der £>310 auf, wobei D 310 und C 304 in Reihe und Fl nachbildet.
+El verbunden, so daß das Leiten von β308 auch Die Steuerung für das Schalten von GR302 umdas Leiten von β 306 verursacht. Der Strom fließt 25 faßt das Nachbilden der Spannung Vl unter der dabei von +El über die Emitter-Kollektor-Strecke Annahme, daß diese Spannung ein Maß für die in von β 306 durch eine Wicklung W 2 eines Transfer- C 302, L 301 und Γ 303 gespeicherte Energie ist. mators Γ 302 und über die Kollektor-Emitter-Strecke Diese Annahme stimmt jedoch nicht wegen der Vereiner NPN-Stufe β 307, vorausgesetzt, daß letztere luste im LC-Kreis. Zur Korrektur wird eine Komleitet. Während des anfänglichen Anstiegs von Vl 30 pensationsschaltung vorgesehen, die einen Widerauf ihren Spitzenwert lädt sich der Kondensator stand R 328 und einen Kondensator C 305 umfassen, C 304 auf einen vergleichbaren Wert über die Diode der parallel zu #329 im Spannungsteiler liegt, der £>310 auf, wobei D 310 und C 304 in Reihe und Fl nachbildet.
parallel zu Fl liegen. Beginnt Fl zu fallen, so hört Bei Niederspannungsbetrieb kann die Aufrecht-
der Strom durch D 310 auf. Zu diesem Zeitpunkt 35 erhaltung der Ausgangsleistung zusätzlich Energie
verschwindet die Sperrspannung von β 307, die sonst aus F8 während des Rückstellinvertalls benötigen,
vom Spannungsabfall an D 310 geliefert wird, und Anstatt GR 301 ausgeschaltet zu halten, bis zum
Basisstrom fließt nach β 307 von C 304 über R 332. Ende des Rückstellintervalls, wenn der Kern von
Damit wird die Stufe β 307 eingeschaltet, nachdem Γ303 vollständig seine Energie über die Rückstell-
Fl seinen Spitzenwert erreicht hat, und leitet unter 40 diode GR 303 abgegeben hat, ist es wünschenswert,
den erläuterten Bedingungen, bei denen die Span- GR 301 leitend zu machen, bevor diese Periode zu
nung Fl auf einen Wert gefallen ist, der die Rest- Ende ist. Wie oben erwähnt, kann man dieses er-
energie darstellt, die zur Last übertragen werden reichen, da GR 302 ausgeschaltet werden kann, be-
soll. Wenn nun β 308, wie oben beschrieben, ein- vor der Rückstellvorgang zu Ende ist. Da jedoch der
geschaltet wird, fließt Strom über W 2 von Γ 302 45 Rückstellstrom und das Leiten von GR 301 zeitlich
und über die Kollektor-Emitter-Strecke von β 307. zusammenfallen, besteht die Gefahr, daß eine durch
Dieser Stromimpuls in der Primärwicklung von Γ 302 den Rückstellstrom in Wl verursachte Spannung in
induziert eine Spannung in Wl von T 302, wobei W 2 einen zusätzlichen Strom erzeugt. Dies wird
diese Spannung den Gleichrichter GR 302 einschal- jedoch verhindert, weil GR 312 nicht leitet, sobald
tet. Es folgt nun ein zweiter Arbeitszyklus, wie oben 50 GR 302 eingeschaltet wird. Tritt das letztere ein, so
beschrieben. wird die Differenzspannung W2 in Wl induziert,
Während GR 301 gemäß einem Vergleich der Aus- so daß die übrigbleibende Spannung Gi? 312
gangsspannung mit einer Bezugsgröße eingeschaltet sperrt.
wird, wird der Gleichrichter GR 302 eingeschaltet Das Nachbilden, bei dem die Ausgangsspannung
als Funktion der Lastleistungsparameter, die be- 55 und die Spannung Fl miteinander verglichen werstimmt
werden durch den Vergleich von Fl mit der den, beruht auf einer angenommenen Leitungsspan-Ausgangsspannung.
Wie im Fall von F i g. 3 ver- nung. Man nimmt vorzugsweise eine solche Spanändern
Änderungen im Ausgangsstrom die Impuls- nung an, die die untere Grenze der Leitungsspanfrequenz
der Stromversorgung bei einer bestimmten nungstoleranz hat. Jede Änderung der Leitungsspan-Spannung,
während der Einschaltpunkt von Gi? 302 60 nung über diesen Wert wird durch einen Zusatz zur
bei einer gegebenen Eingangsspannung Vs im wesent- Nachbildungsschaltung einer Kompensationsschallichen
konstant bleibt, vorausgesetzt, daß die Aus- tung kompensiert, die aus C 309 und i?306 besteht,
gangsspannung sich nicht ändert. Diese Elemente liegen über eine Zenerdiode DZ 303
Um den Transport von Speicherenergie zur Aus- zwischen der Kathode von GR 301 und der Verbingangsschaltung
zu erleichtern, ist die Wicklung Wl 65 dung von i?315 und i?331 in der Vergleichsschalvon
Γ 303 in die Rückflußleitung eingeschaltet, die tung. Die Zenerdiode erreicht ihre Durchbruchsspan-
GR 312 umfaßt, während die Sekundärwicklung W 2 nung, wenn die Leitungsspannung über einen Minin
der Ausgangsschaltung liegt. Vorzugsweise wird destwert steigt. Wenn dies eintritt, entsteht eine Zu-
17 18
satzspannung an R 331. Diese Spannung kompensiert F i <* 5
die Wirkung der Zusatzspannung an R 313, die dort to'
wegen der Änderung in der Leitungsspannung Die Schaltung nach F i g. 5 beinhaltet eine Anzahl
auftritt. besonderer Steuermöglichkeiten, die zusätzlich zur Unter den Anfangsbedingungen, bei denen die 5 Erhöhung des Regelbereiches außerdem ungünstige
Ausgangsspannung nahe Null ist, verursacht das Ein- Wirkungen vermeiden, die mit den Verlustleistungsschalten der Stromversorgung, daß die Stufe β 308 in eigenschaften des Ausgangsfilters zusammenhängen
Leitrichtung vorgespannt wird wegen des Spannungs- und deshalb keine besonderen Kompensationsschalabfalls
an den drei in Reihe geschalteten Dioden tungen für die Leistungsspannung und für das Ein-D
316. Wenn β 308 leitet, erhält GR 302 Steuerstrom io schalten benötigen. Zusätzlich zum Vorhergehenden
über den Einschalttransformator T 302, voraus- ergeben die Steuereigenschaften der Schaltung nach
gesetzt, daß GR301 ausgeschaltet ist. Dies ereignet Fig.5 gewisse Vereinfachungen in der Hauptrücksich
bei der Spitzenspannung des ersten Zyklus, und kopplungssteuerschaltung bei den vom Eingang
damit wird GR 302 zu diesem Zeitpunkt einge- gesteuerten Gleichrichtern.
schaltet. Ist einmal eine Ausgangsspannung entstan- 15 Die Leistungsübertragungsschaltung nach F i g. 5
den, so kompensiert der Spannungsabfall an Ä316 ähnelt im allgemeinen derjenigen der vorhergehenden
die Wirkung der Dioden D 316 und sperrt β 308. Auf Figuren. Die Steuerungen für die Gleichrichter
den Anfangszyklus hin ist daher β 308 in ihrer nor- GR 401 und GR 402 weichen von denen, die oben
malen Nachbildungseinstellung. Die Dioden D 316 beschrieben worden sind, ab.
bewirken, daß dies unabhängig von Schaltungs- und 20 Die Rückkopplungssteuerschaltung für GR 401
Systembedingungen eintritt. umfaßt eine Eingangs-NPN-Stufe Q 403, die die Aus-
Die Stromversorgung nach F i g. 4 hat auch eine gangsspannung nachbildet und wie ihre Gegenstücke ύ
veränderbare Strombegrenzungsschaltung, die PNP- in den bereits beschriebenen Schaltungen eine Span-Stufen
β 301 und β 302 umfaßt. Die Emitter beider nung vergleicht, die mit einer Bezugsspannung £12-Stufen
sind miteinander verbunden und nach +El 25 £13 in Beziehung zur Ausgangsspannung steht. Die
über R30S geführt. Der Kollektor von β 302 ist Basis von β 403 ist über D409 mit der Verbindung
direkt und die Basis von β 301 über den veränder- des veränderbaren Widerstandes R 450 und des
baren Widerstand R302 mit -El und der festen Widerstandes R451 verbunden. Diese Bauele-
+ F-Klemme verbunden. Der Widerstand R 302 be- mente bilden den Ausgangsspannungsteiler zusamstimmt
die Höhe des begrenzten Stromes. Die Basis 30 men mit #452 (veränderbar) und der Bezugsspanvonß301
ist ebenfalls mit +El über i?303 ver- nungsquelle£12-£13. Die Bezugsspannungsklembunden.
men sind mit einer Hilfsspannungsquelle verbunden, In der positiven Ausgangsleitung der Stromver- die nicht gezeigt ist und die nach abnehmender Spansorgung
ist ein Widerstand R 308 vorgesehen, um nung geordnet, Spannungen an £10, £12, £13 und
Stromänderungen feststellen zu können. Parallel zu 35 E14 liefert.
diesem Widerstand liegen in Serie R 307 und C 306. Die Basis von β 403 ist außerdem über i?431
Die Basis von β 302 ist mit der Verbindung dieser mit dem Ausgangsspannungsteiler an der Verbin-Bauelemente
verbunden. Der Kollektor von β 301 ist dungsstelle von R 452 und £12 verbunden. Der Emitmit
der Basis von β 309 verbunden, die, wie oben ter von β 403 ist mit + F verbunden. Ein Kleinerfestgestellt,
dazu dient, Steuerstrom von GR 301 ab- 40 werden der Ausgangsspannung von einem Nominalzuzweigen,
nachdem der Gleichrichter abgeschaltet wert aus, der durch £13-£12 und dem Spannungsworden
ist. teilerwiderstand festgelegt ist, verursacht, daß β 403
Eine Spannung, die zum Laststrom in Beziehung leitet und Strom vom Spannungspunkt £10 über ä
steht, wird an die Basis Q 302 über R 307 und R 308 einen Widerstand R 454 zum Kollektor fließt und "
geschickt. Wenn diese Spannung steigt, entsprechend 45 dann zum Emitter und zum Spannungspunkt £13
dem steigenden Laststrom, so leitet β 302 weniger, (der mit + F gleichbedeutend ist),
wobei die Stufe sonst durch die Quelle +£1 und Der Abfall im Kollektorpotential, der das Leiten
—£1 in Leitrichtung vorgespannt wird. Ist das von β 403 begleitet, wird über den Widerstand R 410
Strombegrenzungsniveau erreicht, so schaltet β 302 an die Basis der NPN-Stuf e β 409 gelegt. Der Emitab,
während β301 eingeschaltet wird, dank der klei- 50 ter der letzteren ist mit +Vl und über Ä408 mit
ner gewordenen Spannung, an dem gemeinsamen £13 (+F) verbunden. Ihre Basis ist außerdem mit
Emitterwiderstand R 305. der Verbindung der Diode D 410 und des Konden-Wenn
β 301 leitet, wird Basisstrom nach β 309 sators C 404 über einen Widerstand R 420 und die
geschickt, wodurch letztere leitet. Wenn dies eintritt, Diode D 431 verbunden. D 410 und C 404 liegen in
wird aller Steuerstrom für GR 301 über die Neben- 55 Serienschaltung parallel zu C 402 und werden daher
schlußschaltung, die die Kollektor-Emitter-Strecke von Fl gespeist. Das Absinken der Basisspannung
von β 309 umfaßt, abgezweigt. Damit wird GZ? 301 von β 409 schaltet diese Stufe aus. Vor diesem Ausdaran
gehindert, zu leiten, wodurch sich der Aus- schalten hat β409 dazu gedient, die Basis-Emittergangsstrom
nicht weiter vergrößern kann. Das Strom- Strecke der NPN-Stuf e β 404 kurzzuschließen und
begrenzungsniveau wird durch Ä302 eingestellt, der ßo damit β 404 auszuschalten.
die Basisspannung von β 301 im Ruhezustand be- Die Emitter-Kollektor-Strecke von β 409 liegt
stimmt. Wie man sieht, beruht die Wirkung der parallel zur Serienschaltung der Basis-Emitter-Strecke
Strombegrenzung darauf, die Ausgangsspannung in von β 404 und dem Widerstand R 419. An der Basis-Anwesenheit
einer Last zu verkleinern, die die Eigen- seite ist diese Zusammenschaltung mit einer Zenerschaft
hat, einen zu großen Strom zu ziehen. Damit 65 diode DZ 401 über einen Widerstand R 427 und dem
gewinnt die Urstromeigenschaft automatisch über die entfernten Ende von i?419 mit +Fl verbunden.
Urspannungseigenschaft die Oberhand, wenn der Wie bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
höchstmöglichste Strom erreicht ist. schaltet eine große Differenzspannung zwischen Vs
und Vl die Zenerdiode DZ 401 ein. Es fließt jedoch in Q 404 so lange kein Basiseinschaltstrom, wie die
Basis durch β 409, wie oben erwähnt, kurzgeschlossen ist. Ist jedoch β 409 durch ein Signal von β 403
ausgeschaltet, dann läuft die Nebenschlußschaltung leer, und β 404 wird eingeschaltet. Der Steuerstrom
wird dann nach GR 401 von £10 über R 411 und die Emitter-Kollektor-Strecke von β 404 geschickt.
Daher verursacht ein Spannungsabfall, der ausreicht, β 403 zu schalten, das Ausschalten von β 409, das
Einschalten von β 404 und das Ansteuern von GR 401. Wie oben beschrieben, ist damit ein Leistungsübertragungszyklus
eingeleitet. Der Spannungsabfall an D 410, verbunden mit dem Leiten von G.R401 dient in den anderen Ausführungsbeispielen
dazu, β 407 in der Steuerschaltung von GR 402 ausgeschaltet zu halten. Damit wird verhindert, daß
GR 402 leitet.
Wenn GR 401 C 402 auf den Spitzenwert von Vl aufgeladen hat, fällt der Strom durch D 410 und
ermöglicht damit das Leitendwerden von β 407, wobei die Steuerschaltung von GR 402 nicht langer gesperrt
bleibt. Zusätzlich entlädt sich C 404 über D 431, #420, die Basis-Emitter-Strecke von β 409
und den Spannungsteiler R 413, Ä429, wobei β 409
eingeschaltet wird, um die Basis von β 404 kurzzuschließen, und damit die Steuerschaltung von GR 401
sperrt.
Beim Festlegen der Bedingungen, unter denen GR 402 am geeignetsten leitend wird, wird das verfügbare
Energieniveau, ausgedrückt in Form von Vl, nachgebildet, und zwar mittels der Verbindung der
Basis von β 408 mit dem Spannungsteiler .R 413, R 429. Der Emitter ist andererseits mit einer Schaltung
verbunden, die auf das mittlere Fehlersignal anspricht, wie weiter unten beschrieben. Parallel zu den
Teilen R 451, i?452, £12-£13 geschaltet, liegt ein Mittelwert bildendes Netzwerk, das aus der Serienschaltung
von R 458 und C 420 besteht. Der mittlere Fehler, der an C 420 erscheint, wird einem Differenzverstärker
zugeführt, der aus den PNP-Stufen β 410,
Q 411 besteht. Die Emitter dieser Stufen werden über
R 456 mit £10 verbunden. Der Kollektor von β 410 ist mit £14 verbunden, während der Kollektor β 411
die Ausgangsgröße abgibt, die an die Basis einer NPN-Stufe β 412 gelegt wird.
Die Basis von β 411 ist über den Widerstand R 411 mit +F verbunden, während die Basis von β 410
damit über R 457 und C 420 verbunden ist, wobei der mittlere Fehler an C 420 den Verstärker aus dem
Gleichgewicht bringt. Sein Ausgangssignal schlägt sich im Basisemitterstrom von β 412 nieder, deren
Emitter mit £14 verbunden ist. Das verstärkte Ausgangssignal vom Kollektor von β 412 wird an die
Serienschaltung von R 463 und C 409 gelegt, wobei die fernere Klemme des letzteren mit + V über einen
Stromabfühlwiderstand R 408 verbunden ist. Der Kollektor von β 481 ist außerdem mit dem Emitter
von β 408 verbunden. Wie schon oben erwähnt, bildet die Basis dieser Stufe Vl über die Verbindung
mit dem Spannungsteiler R 413, R 429 nach.
β 408 vergleicht damit Vl mit dem mittleren Fehler, und wenn sie zueinander in der gewünschten Beziehung
stehen, leitet β 408. Wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, verursacht dieses,
daß die Stufen β 406 und β 407 leiten, wobei Strom in Wl des Transformators Γ402 fließt. Die in Wl
von Γ 402 induzierte Spannung steuert GR 402 an, wobei die Energie der Schaltung, die nun den gewünschten
Betrag hat, zur Ausgangsschaltung, wie oben erwähnt, geschickt wird. Die Strombegrenzung
wird durch zwei Stufen β 401, W 402 ähnlich wie in Fig.4 erreicht. Es wird jedoch das Ausgangssignal
des Strombegrenzers an die Basis von β 411 gelegt, um eine andere Verbindungsmöglichkeit aufzuzeigen.
Hat der Strom seinen Höchstwert erreicht, so ist β 402 gesättigt und β 401 schaltet ab. β 411 ist
damit ausgeschaltet und sperrt so die Steuerschaltung von GR 402 und verhindert, daß der Ausgangsstrom
weiter steigt. In anderen Merkmalen ist die F i g. 5 etwa ähnlich der F i g. 4. Es sei jedoch darauf hingewiesen,
daß die Leitungskompensationsschaltung (ß403 usw., Fig. 5) und die Starterschaltung im Zusammenhang
mit β308 (D316 usw., Fig. 4) nicht
benötigt werden.
Claims (14)
1. Geregeltes Netzgerät mit einem Gleichstromausgang, das von einer Stromquelle mit
schwankender Spannung gespeist und bei dem eine aus zwei Stufen gesteuerter Gleichrichter bestehende
Kaskadengleichrichterschaltung zwischen Stromquelle und Ausgang angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Stufe (TVl) der Gleichrichterschaltung einen bedampfen
Schwingkreis (C 56, L 54) zur Selbstkommutierung der ersten Stufe und einen Energiespeicher
für die vom Eingang gelieferte Energie aufweist und daß die zweite Stufe (N 2) so gesteuert
ist, daß sie die erste Stufe von der Last abtrennt, ohne die Selbstkommutierung dieser
Stufe zu beeinflussen, und Energie vom Energiespeicher der ersten Stufe auf den Ausgangskreis
überträgt (Fig. 1).
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung die Stufen in
einen aufeinanderfolgenden Leitzustand steuert.
3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung Teil eines
Regelkreises ist, der die Ausgangsspannung des Netzgerätes regelt.
4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung so ausgebildet ist,
daß sie nach Abschalten der ersten Stufe, wenn der Energiespeicher (C 56, L 54) geladen ist, die
zweite Stufe (N 2) einschaltet, die die gespeicherte Energie sodann auf den Ausgang überträgt.
5. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung nach Abschalten
der zweiten Stufe, wenn die Ausgangsspannung ihr Minimum erreicht hat, die erste Stufe
zur Aufladung des Energiespeichers einschaltet.
6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe
ebenfalls eine bedämpfte Schwingschaltung (C 51, L53) zur Selbstkommutation aufweist (Fig. 1).
7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Stufe
Mittel zur Zurückleitung der überschüssigen Energie vom Energiespeicher auf die Stromquelle
aufweist, die vorzugsweise bei geringer Last und niedriger Impulsfolgefrequenz wirksam sind.
8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Regelkreis den
Energiebedarf des Ausgangskreises mit der Energieladung des Energiespeichers vergleicht.
9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Energiespeicher
ein Kondensator (C 56) des Schwingkreises der ersten Stufe dient.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Energiespeicher
eine Drosselspule (L54) umfaßt (Fig. 1).
11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verriegelungsschaltung den gleichzeitigen Betrieb der gesteuer-
ten Gleichrichterstufen verhindert.
12. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die im Energiespeicher
gespeicherte Energie überwacht ist.
13. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Regelkreis einmal
in Abhängigkeit vom Ausgang die erste Stufe und in einer weiteren Rückkopplung in Abhängigkeit
vom Ausgang und der Größe der gespeicherten Energie die zweite Stufe betätigt, wenn
die gespeicherte Energie und die Ausgangsbedingungen im geeigneten Verhältnis zueinander
stehen.
14. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung
gleichzeitig die Impulsfolgefrequenz, -breite und -amplitude des dem Energiespeicher zugeführten
Impulses regelt.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
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