DE1513433B2 - Gleichstromversorgungsgerät mit Stelltransistoren zur Spannungsstabilisierung - Google Patents

Description

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In geregelten Gleichspannungsversorgungsgeräten, Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung die z. B. aus dem Netz gespeist werden und keine wird an Hand der Figur näher erläutert,
oder nur sehr kleine Energiespeicher, wie Konden- In der Figur ist ein aus dem Wechselstromnetz satoren und Drosseln, besitzen, soll bei kurzzeitigen gespeistes Gleichstromversorgungsgerät mit Stabilistarken Schwankungen der Betriebsspannung die 5 sierungsschaltung im Prinzip dargestellt. Der Netz-Ausgangsspannung konstant bleiben. Serienregel- Übertrager Ü ist mit zwei vorzugsweise getrennten schaltungen, die für große Änderungen der Betriebs- Sekundärwicklungen I, II verschiedener Windungsspannung dimensioniert sind, haben den Nachteil, zahl ausgerüstet, die zusammen mit den Gleichrichdaß das Stellglied für eine große Verlustleistung aus- terbrücken G/1 und G/ 2 zwei Stromversorgungsgelegt werden muß. i° quellen mit unterschiedlicher Nennspannung bilden. Ausgehend von einem Gleichstromversorgungs- Zur Kleinhaltung der Brummspannung können die gerät mit Stelltransistoren zur Spannungsstabilisie- Ausgänge der Gleichrichterbrücken mit genügend rung durch Vergleich der geregelten Ausgangsspan- großen Ladekondensatoren beschaltet oder die Netznung mit einer Referenzspannung, bei dem der Ver- Übertrager und Gleichrichter mehrphasig ausgeführt braucher aus jeweils einer von zwei im Gleichstrom- 15 werden. Die aus der Sekundärwicklung I mit dem Versorgungsgerät vereinigten Stromversorgungsquel- Brückengleichrichter G/ 2 gebildete Stromversorlen mit konstant geregelter Ausgangsspannung zu gungsquelle liefert die höhere Speisespannung U 2, speisen ist, wird dieser Nachteil gemäß der Erfin- die so bemessen ist, daß auch der größte kurzzeitig dung ohne Verschlechterung des Wirkungsgrades auftretende Netzspannungsabfall ausgeregelt werdadurch vermieden, daß die Stromversorgungsquel- 2° den kann. Beide Stromversorgungsquellen arbeiten len, die eingangsseitig mit der gleichen Netzspannung über je eine Stabilisierungsschaltung auf den gegespeist sind und verschieden hohe Nenn-Ausgangs- meinsamen Verbraucher R.

Spannungen aufweisen, ausgangsseitig so zusammen- An Stelle eines Wechsel- oder Drehstromnetzes geschaltet sind, daß die Versorgung des Verbrau- kann auch ein batteriegespeistes Netz verwendet werchers bei Netznennspannung und kurzzeitigen Netz- ²5 den. Die Stromversorgungsquellen mit Unterschiedüberspannungen aus der Stromversorgungsquelle mit licher Nennspannung bestehen dann aus Gleichder kleineren Nenn-Ausgangsspannung erfolgt und Spannungswandlern.

daß die Stromversorgungsquelle mit der höheren Der Schaltungsteil, der bei Netz-Nennspannung Nenn-Ausgangsspannung die Stromversorgung des den Verbraucher speist und der Netzüberspannun-Verbrauchers bei Abfall der Netzspannung unter 30 gen ausregeln soll, besteht aus der Stromversorihren Nennwert unterbrechungslos übernimmt, so- gungsquelle (Transformatorwicklung II, Gleichrichbald die Spannung der anderen Stromversorgungs- terbrücke Gl 1) mit der Speisespannung U1 und dem quelle etwa bis auf den Sollwert der geregelten Aus- Stelltransistor Ts 1, dessen Kollektor-Emitterstrecke gangsspannung gesunken ist. im Längszweig der Schaltung liegt. Die einer kon-Durch die Ausregelung von kurzzeitigen Über- 35 stanten Spannungsquelle entnommene Referenzspan- und Unterspannungen eines speisenden Netzes in nung Us 1, die im Steuerkreis des Transistors liegt, getrennten Stabilisierungsschaltungen brauchen die ist so gepolt, daß sie den Transistor öffnet. Der Stelltransistoren nur für die Aufnahme kleiner Ver- Referenzspannung entgegen wirkt die Ausgangslustleistungen ausgelegt zu werden. spannung Ug, so daß jeweils die Differenz der beiden Es sind bereits mehrere Schaltungen bekannt, wo- 40 Spannungen die Aussteuerung des Stelltransistors nach zwar einem Verbraucher zwei oder mehr selb- bestimmt. Die Referenzspannung Us 1 ist um den ständige Stromversorgungsgeräte zugeordnet sind, Betrag der Basis-Emitter-Restspannung (etwa 1 V) von denen aber keine eine Lösung für das vorlie- größer als die Ausgangsspannung Ug und außerdem gende Problem darstellt. Für große Lastströme wer- so zu bemessen, daß der Transistor Ts 1 beim Nennden z. B. mehrere stabilisierte Netzgeräte parallel 45 wert der Netzspannung nur kurzzeitige Netzübergeschaltet (Wagner: »Stromversorgung«, 1964, spannungen und Brummspannungen ausregelt. Als S. 464/465). Einen Verbraucher zur Erzielung einer Voraussetzung für den Regelvorgang muß die ungeunterbrechungslosen Stromversorgung aus jeweils regelte Gleichspannung U1 immer größer als die geeinem von zwei stabilisierten Stromversorgungsge- regelte Ausgangsspannung Ug sein,
raten zu speisen, ist auch bekannt (deutsche Aus- 50 Fällt die Netzspannung so stark ab, daß die unlegeschrift 1148 637). Die Versorgung eines Ver- geregelte Speisespannung U1 nahezu die Ausgangsbrauchers aus einem Netzgerät und/oder einer spannung Ug erreicht, so übernimmt die Stromver-Batterie, wobei die Höhe des Batteriestromes ge- sorgungsquelle mit der höheren Nennspannung die steuert wird, ist in der deutschen Auslegeschrift Last. Der dazu vorgesehene zweite Schaltungsteil 1146 963 beschrieben. 55 enthält die Stromversorgungsquelle mit der Span-Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Er- nung U 2, den Stelltransistor Ts 2 und die konstante findung ist die Reihenschaltung der Stromversor- Spannungsquelle für die Referenzspannung Us 2. Die gungsquelle mit der höheren Nennspannung und Reihenschaltung der zweiten Stromversorgungsquelle der Emitter-Kollektorstrecke des zugehörigen Stell- t/2 mit der Kollektor-Emitterstrecke des Stelltransistors der anderen Stromversorgungsquelle par- 60 transistors Ts 2 ist der Stromversorgungsquelle U1 allel geschaltet. Im Basis-Emitterkreis dieses Stell- vor dem Stelltransistor Ts 1 parallel geschaltet, indem transistors sind dessen Referenzpannung und die der Emitter vom Transistor Ts 2 mit dem positiven ungeregelte Speisespannung der anderen Stromver- Pol (Kollektor von TsI) und der negative Pol der sorgungsquelle mit entgegengesetzter Polung in Stromversorgungsquelle U 2 mit dem negativen Pol Reihe geschaltet. Dabei ist die im Basis-Emitter- 65 der Stromversorgungsquelle U1 verbunden ist. Im kreis liegende Referenzspannung für den mit der Basis-Emitterkreis des Transistors Ts 2 liegen mit höheren Speisespannung arbeitenden Stelltransistor entgegengesetzter Polung die Referenzspannung Us 2 etwas größer als die des anderen Stelltransistors. und die Spannung U1 in Reihe. Sinkt die Speise-

spannung U1 infolge eines Spannungsabfalles im Netz unter die Referenzspannung Us 2, dann wird der Transistor Ts 2 leitend. Die Versorgung des Verbrauchers R mit konstanter Spannung wird so von der anderen Stromversorgungsquelle übernommen und ohne Unterbrechung fortgesetzt. Die Referenzspannung Us 2 für den Transistor Ts 2 wird etwas größer als die Referenzspannung Us 1 gewählt.

An die Stelle einer Serienregelschaltung kann auch eine Parallelregelschaltung mit einem oder mehreren Stelltransistoren im Querzweig treten.

Um die Stelltransistoren, die nur für die Aufnahme kleiner Verlustleistungen ausgelegt sind, vor der Zerstörung zu schützen, wenn langer anhaltende größere Netzspannungsabweichungen auftreten, können transformatorische Regler oder zusätzliche Mittel zur Abschaltung des Stromversorgungsgerätes vorgesehen werden. Eine andere Schutzmaßnahme besteht darin, daß gleitende Referenzspannungen mit großer Zeitkonstante verwendet werden, die bewirken, daß die Ausgangsspannung Ug so verschoben wird, daß sich die Transistoren nicht übermäßig erwärmen.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Gleichstrom Versorgungsgerät mit Stelltransistoren zur Spannungsstabilisierung durch Vergleich der geregelten Ausgangsspannung mit einer Referenzspannung, bei dem der Verbraucher aus jeweils einer von zwei im Gleichstromversorgungsgerät vereinigten Stromversorgungsquellen mit konstant geregelter Ausgangsspannung zu speisen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stromversorgungsquellen (GIl, Gl 2), die eingangsseitig mit der gleichen Netzspannung gespeist sind und verschieden hohe Nenn-Ausgangsspannungen aufweisen, ausgangsseitig so zusammengeschaltet sind, daß die Versorgung des Verbrauchers (R) bei Netznennspannung und kurzzeitigen Netzüberspannungen aus der Stromversorgungsquelle (G/1) mit der kleineren Nenn-Ausgangsspannung erfolgt und daß die Stromversorgungsquelle (G/ 2) mit der höheren Nenn-Ausgangsspannung die Stromversorgung des Verbrauchers bei Abfall der Netzspannung unter ihren Nennwert unterbrechungslos übernimmt, sobald die Spannung der anderen Stromversorgungsquelle (G/1) etwa bis auf den Sollwert der geregelten Ausgangsspannung gesunken ist.

2. Gleichstromversorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Stelltransistoren im Längszweig des Gleichstromversorgungsgerätes angeordnet sind (Serienregelschaltung).

3. Gleichstrom Versorgungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Stelltransistoren im Querzweig des Gleichstromversorgungsgerätes angeordnet sind (Parallelregelschaltung).

4. Gleichstromversorgungsgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reihenschaltung der Stromversorgungsquelle (G/2) mit der höheren Nennspannung und der Emitter-Kollektorstrecke des zugehörigen Stelltransistors zur anderen Stromversorgungsquelle (G/1) parallel geschaltet ist und daß im Basis-Emitterkreis dieses Stelltransistors (Ts 2) die zugehörige Referenzspannung (Us 2) und die ungeregelte Speisespannung (U 1) der anderen Stromversorgungsquelle (Gl 1) mit entgegengesetzter Polung in Reihe geschaltet sind.

5. Gleichstromversorgungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannungen aus getrennten Sekundärwicklungen eines einphasigen Netztransformators mit nachgeschalteten Gleichrichtern und Ladekondensatoren zu entnehmen sind.

6. Gleichstromversorgungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Speisespannungen aus getrennten Sekundärwicklungen eines mehrphasigen Netztransformators mit nachgeschalteten Gleichrichtern zu entnehmen sind.

7. Gleichstromversorgungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelltransistoren für Kurzzeitschwankungen und damit für kleine Verlustleistung ausgelegt sind.

8. Gleichstromversorgungsgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung von hohen Verlustleistungen der Stelltransistoren bei Langzeitschwankungen die Referenzspannungen mit entsprechender Zeitkonstante gleitend ausgelegt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen