DE1588589C3 - Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer stabilisierten, einstellbaren Gleichspannung mit Hilfe eines Thyristors aus einem Wechselstromnetz - Google Patents

Description

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paraten Niedervolt-Netzteils dienen, das in bestimm- Halbwelle des Wechselstromnetzes (1. Quelle); die ten Geräten der Nachrichtentechnik, z. B. bei Fern- Durchschaltung des Transistors erfolgt, wenn das sehgeräten, ohnehin vorhanden ist. Dem Funktions- Spannungspotential des sich entladenden Kondensaprinzip nach wird der Kondensator über eine vom tors das Spannungspotential der Steuergleichspan-Wechselstromnetz über einen Widerstand gesteuerte 5 nung passiert, wobei die Entladegeschwindigkeit von Umschaltvorrichtung, die aus zwei gleichsinnig in der nicht stabilisierten 24-V-Bezugsgleichspannung Reihe geschalteten Dioden besteht, während der (2. Quelle) abhängig ist.

einen Halbwelle des Wechselstromnetzes in Reihe Die erfindungsgemäße Umschaltvorrichtung für

mit der dann durchlässigen Basis-Emitter-Diode des den Fußpunkt des Kondensators, bestehend aus zwei

Transistors an die Bezugsspannungsquelle ange- 10 in Reihenschaltung parallel zur Bezugsspannungs-

schlossen und dabei — unabhängig von Spannungs- quelle in Sperrichtung gepolten Dioden und dem

Schwankungen des Wechselstromnetzes — auf die Widerstand, der den Verbindungspunkt mit dem

gleiche Spannung aufgeladen. Während der anderen spannungsführenden Pol des Wechselstromnetzes

Halbwelle des Wechselstromnetzes wird der geladene verbindet, fehlt.

Kondensator durch beschriebene Umschaltvorrich- 15 Auch während des Ladevorgangs wird bei der betung mit seinem zwischen den Dioden liegenden kannten Schaltungsanordnung die Basis-Emit-Fußpunkt oben auf die Bezugsspannungsquelle ge- ter-Strecke des Transistors, mit der der Kondensator stellt. Bei der anschließenden Entladung läuft der mit in Reihe geschaltet ist, in Sperrichtung betrieben, der Basis des Transistors verbundene Heißpunkt des während bei der erfindungsgemäßen Schaltungsan-Kondensators von der doppelten Bezugsspannung 20 Ordnung die mit dem Kondensator in Reihe geschalabwärts, an sich bis zu dem durch den Schleifer des tete Basis-Emitter-Strecke des Transistors während Potentiometers vorgegebenen Spannungswert. Dieser der Ladephase in Durchlaßrichtung betrieben wird.
Wert wird aber nicht erreicht, weil vorher beim Pas- Der wesentliche Vorteil der Schaltungsanordnung sieren der stabilisierten Bezugsspannung der Transi- gemäß vorliegender Erfindung ist, daß die Ausgangsstor leitend wird, die Zündung des Thyristors verur- 25 gleichspannung unabhängig von Schwankungen der sacht und den Heißpunkt des Kondensators an die Netzwechselspannung ist, da der Kondensator vor Bezugsspannung anklemmt. Durch Verstellen des seiner Entladung nicht aus der Wechselspannungs-Schleifers des Potentiometers wird die Geschwindig- quelle, sondern aus der stabilisierten, spannungskonkeit der Entladung durch Veränderung der die Entla- stanten Bezugsspannungsquelle aufgeladen wird, die dung antreibenden Spannung variiert. Damit verän- 30 bei einem Fernsehgerät in Form der stabilisierten dert sich auch die zeitliche Lage des Zündzeitpunktes Niederspannungsquelle für die Transistor-Verstär- und die Höhe der an den Ausgangsklemmen abgege- ker-Stufen ohnehin vorhanden ist und gleichsam kobenen Spannung. stenlos zur Verfügung steht, daß die gleiche stabili-

Es ist eine Schaltungsanordnung zur Thyristor- sierte Bezugsspannungsquelle auch für die Auslösung

anschnittsteuerung bekannt (Siemens-Zeitschrift, 35 der Zündung benutzt wird und daß damit der Zünd-

Heft 6, Juni 1965, S. 612 bis 614, Aufsatz »Thyri- Zeitpunkt bei gegebenem Kondensator und gegebe-

stor-Ladeanlage für Fahrzeug-Batterien«), bei der nem Entlade-Widerstand allein durch die Größe der

allerdings nicht ein einziger in Reihe mit dem Wech- Steuerspannung bestimmt wird,

selstromnetz und der Last liegender Thyristor vorge- Die Erfindung ist nachstehend an Hand von in den

sehen ist, sondern zwei Thyristoren in einer halbge- 40 Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen nä-

steuerten Gleichrichterbrücke verwendet sind. Auch her erläutert. Es zeigt

ein Transistor und ein periodisch aufgeladener und F i g. 1 ein Schaltungsschema eines Ausführungs-

entladener Kondensator sind vorgesehen, ferner eine beispiels der erfindungsgemäßen Anordnung,

Steuerspannung zur Steuerung des Anschnittvvinkels F i g. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Art

durch Beeinflussung des Kondensatorstromes. Bei 45 ^wie Fig-1> jedoch mit einer Spannungsverdoppler-

dieser bekannten Anordnung dient ebenfalls ein schaltung kombiniert,

Transistor zur Lieferung der Zündimpulse für die F i g. 3 Spannungsdiagramm und Impulsbilder zur

dort verwendeten Thyristoren. Es ist ferner eine al- Erläuterung der Funktion des Beispiels nach Fig. 1.

lerdings nicht stabilisierte Bezugsgleichspannungs- Bei dem in F i g. 1 dargestellten Schaltungsschema

quelle von — 24VoIt vorhanden, über die sich der 50 eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen

Kondensator, der über einen Gleichrichter von der Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer stabili-

Netzwechselspannung aufgeladen wird, zumindest sierten und einstellbaren Gleichspannung aus einem

vom Beginn der Entladung bis zum Auslösen der Wechselstromnetz sind 2 undl die Eingangsklem-

Zündung in Reihe mit der Steuergleichspannung ent- men, mit denen die Schaltung an das Netz ange-

lädt. Bezugsgleichspannung und Ladespannung des 55 schlossen wird.

Kondensators sind dabei gleichsinnig und Bezugs- Die gewonnene stabilisierte Gleichspannung zur

gleichspannung und Steuergleichspannung gegensin- Speisung eines hier nicht mit dargestellten Verbrau-

niggepolt. chers wird dann an den Ausgangsklemmen3 undl

Definiert man als »Bezugsspannungsquelle« dieje- abgenommen, wobei die Klemme 1 hier Masse ist.

nige Spannungsquelle, die wie bei vorliegender Erfin- 60 Die Gleichrichtung der dem Netz entnommenen

dung sowohl die Aufladung des Kondensators be- Wechselspannung erfolgt durch einen Thyristor Γ,

wirkt als auch während des Entladevorgangs den dem eine Drossel L zur Begrenzung des durch ihn

Zündvorgang durch Durchschalten des Transistors fließenden Stromes vorgeschaltet ist. Der Thyristor T

dann auslöst, wenn das Spannungspotential am Heiß- wird mit Zündimpulsen angesteuert und gezündet,

punkt des sich entladenden Kondensators das Be- 65 die von einem Transistor Tr geliefert werden und am

zugsspannungspotential passiert, dann hat die be- Punkt7 der Schaltung (Fig. 1) etwa in. der Form

kannte Schaltung zwei Bezugsspannungsquellen. Die auftreten, wie sie im schematischen Diagramm der

Aufladung erfolgt durch die unstabilisierte positive F i g. 3 dargestellt sind. Zur Erzeugung dieser Zünd-

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impulse für den Thyristor T muß der Transistor Tr auf das Potential 4 der Bezugsspannungsquelle an

in ganz bestimmter Weise geschaltet sein. An die 12VoIt umgeklemmt. Der Kondensator Cl steht

Klemme 4 ist zunächst eine konstante Bezugsspan- dann auf der Bezugsspannung 12VoIt und sein

nung, beispielsweise über eine hier nicht mitgezeich- Heißpunkt hat eine Spannung von 2 · 12 = 24 Volt,

nete Zener-Diode, gelegt oder von einem sowieso 5 da während des Umklemmvorganges keine Ladung

vorhandenen Niedervolt-Netzteil, das die Speisespan- oder Entladung stattgefunden hat.

nung für die im Gerät befindlichen Transistoren lie- Nunmehr setzt der Entladungsvorgang ein, der

fert. Für das beschriebene Ausführungsbeispiel sowie etwa nach F i g. 3 c erfolgt.

für die in F i g. 3 gezeichneten Diagramme ist eine Über die Widerstände R1 und R 2 wird die Lade-Bezugsspannung von +12VoIt zwischen den Klem- io spannung von 2-12VoIt dann so lange abgebaut, men 4 undl angenommen worden. Klemme 4 liegt bis die Basis-Emitter-Diode des Transistors Tr wiedemnach auf positivem Potential. An dieser positiven der leitend wird. In diesem Moment schaltet der Bezugsspannung liegt dann auch der Emitter des Transistor durch. Am Kollektor tritt ein Spannungs-Transistors Tr, während sein Kollektor über einen sprung von OVoIt nach +12VoIt auf, und dieser Arbeitswiderstand R4 an die Leitung der Eingangs- 15 positive Spannungssprung in Punkt7 (Fig.3d) wird klemme 1, also an Masse angeschlossen ist. Die Basis über einen Kondensator C 2 an die Zündelektrode des Transistors Tr ist einerseits an eine von der Lei- des Thyristors T geführt, wodurch er zündet. Die tung der Netzanschlußklemme abgehende, über einen Sperrzeit der Basis-Emitter-Diode des Transistors Tr Widerstandi?5 und einen Kondensator Cl geführte ist von der Höhe des Entladestromes des Kondensa-Leitung angeschlossen und andererseits an die Ab- 20 tors Cl abhängig. Diese hängt wiederum von der leitwiderstände R 1 und R 2, wobei R 2 als Potentio- Spannung ab, die an dem Regelwiderstand R 2 mit meter ausgebildet ist. Ferner liegt die Zuleitung zur dessen Schleifer eingestellt wurde oder die sich dort Basis des Transistors Tr über den Kondensator Cl durch eine etwa geänderte Netzspannung oder eine noch an einer Spannungsbegrenzungsanordnung, die geänderte Belastung ergeben hat.
aus einer nach Masse geschalteten Diode D1 besteht 25 Den Entladevorgang steuern folgende Teilspan- und einer Diode D 2, die an die konstante, auch am nungen:

^"vÄlniSÄtLfaZTSä^{6 l}·^D- n**—**·*»*-» « -ι*.,

tungen an sich bekannter Lade- oder Speicher-Kon- 2. die mit der Ladespannung in Reihe liegende,

densator bezeichnet, und C 4 ist ein Kondensator, der 30 gleichsinnig wirkende konstante Bezugsspan-

mit einem Widerstand R 3 zusammen ein Siebglied nung (+12V),

bildet, das zur Glättung von noch verbliebenen 3 _{die sich von der} Bezugsspannung wieder abzie-

Wechselspannungsresten in der an den Ausgangs- _{hende> also ge}gensinnig wirkende Spannung am

klemmen3 undl abnehmbaren Gleichspannung Schleifer des PotentiometersR 2.

dient. 35

Die in F i g. 1 dargestellte Schaltung funktioniert Die Entladung erfolgt über den Widerstand R1,

nun folgendermaßen: Liegt der Momentwert der an den unteren Teilwiderstand von R 2 nach Masse, von

den Eingangsklemmen2und 1 stehenden, in Fig.4a da über die zu vernachlässigenden Innenwiderstände

in etwa bildlich dargestellten Netzwechselspannung der konstanten Bezugsspannungsquelle und die obere

zwischen der an der Klemme 4 liegenden konstanten 40 Spannungsbegrenzungsdiode D 2. Die Zündung er-

Bezugsspannung von +12VoIt und dem Wert folgt bei Ladung Null.

O Volt, so leitet weder die Diode D1 noch die Diode Zwischen die Ausgangsklemmen 3 und 1 wird ein D 2. Ist nun der Momentanwert der Netzwechselspan- Verbraucher geschaltet. Sinkt durch Erhöhung der nung positiv, und zwar mit einem Wert, der über der Verbraucherlast die Spannung an der Ausgangs-Bezugsspannung von +12VoIt liegt, so fließt über 45 klemme 3, so sinkt auch die Spannung am Schleifer den Widerstand R 5 ein Strom durch die dann lei- des Regelwiderstandes R 2. Dadurch wird der Kontende Diode D 2. Die Diode Dl sperrt bei diesem densator Cl schneller umgeladen. Der Transistor Tr Spannungszustand. Der Kondensator-Fußpunkt wird dadurch früher leitend und gibt darum auch (Punkt 5, Fig. 1) steht dann auf der konstanten Be- früher einen Zündimpuls an den Thyristor Γ ab. Da zugsspannung +12 Volt. 50 der Thyristor in dieser Schaltung jeweils auf der fal-

Bei negativer Netzspannungsamplitude leitet hin- lenden Flanke der positiven Halbwelle der Netzspangegen nur die-Diode Dl, und die Diode D 2 sperrt. nung zündet, wird durch ein früheres Zünden des Der Kondensator-Fußpunkt (Punkts, Fig. 1) steht Thyristors Γ der Speicher-Kondensator C3 auch auf dannauf Masse. Die Spannung im Punkt 5 der Schal- eine höhere Spannung aufgeladen. Hierdurch wird tung verläuft dann etwa so, wie es das schematische 55 ein Spannungsabfall an den Ausgangsklemmen 3 Diagramm in F ig. 3 b zeigt. undl ausgeglichen und die Ausgangsspannung auf

Ist durch eine negative Halbwelle der Netz-Wech- ihrer vorbestimmten Höhe gehalten. Bei Schwankun-

selspannung der Fußpunkt 5 des Kondensators Cl gen der Netzspannung wirkt die Schaltung in gleicher

durch die Diode Dl an Masse geklemmt, so wird Weise einer Änderung der Gleichspannung an den

über die Basis-Emitter-Diode des Transistors Tr, die 60 Ausgangsklemmen 3 und 1 entgegen. Die Höhe der

wie ein Einweggleichrichter wirkt, der Kondensator Gleichspannung an den Ausgangsklemmen3 undl

Cl aufgeladen, solange, bis Punkt 6, der Heißpunkt kann durch entsprechende Einstellung des Regel-

des Kondensators Cl, das Potential der konstanten Widerstandes R 2 entsprechend der benötigten Ver-

Bezugsspannungsquelle erreicht hat. Die Ladespan- braucherspannung geändert werden,

nung des Kondensators C1 beträgt dann 12 Volt. 65 In F i g. 2 ist die erfindungsgemäße Schaltung aus

Beim Einsetzen der nachfolgenden positiven Halb- F i g. 1 mit einer an sich bekannten Spannungsverwelle wird der Fußpunkt 5 des Kondensators Cl doppler-Anordnung kombiniert, die hier aus einem durch die Dioden D1 und D 2 vom Massepotential 1 Kondensator C 5, einem Gleichrichter G und dem

Thyristor T aufgebaut ist. Eine solche Schaltung verwendet man mit Vorteil in Farbfernsehempfängern, bei denen man als Speisespannung für die Röhrenstufen eine hohe Gleichspannung von etwa 300 bis 400 Volt benötigt. Da aber in diesen Geräten für den Betrieb verschiedener Stufen eine stabilisierte Gleichspannung von +24VoIt sowieso zur Verfügung steht, benutzt man diese zweckmäßig auch als Bezugsspannung für die Gleichrichterschaltung nach Fig.2. An der Klemme4 liegt dann also eine Bezugsspannung von +24 Volt, die aber größer ist als

die für die Basis-Emitter-Diode des Transistors Tr zulässige Sperrspannung. Es wird deshalb durch Einfügen eines Kondensators C 6 in die Schaltung zusammen mit dem Kondensator C1 ein Spannungsteiler gebildet, mit dem die der Basis des Transistors zugeführte Bezugsspannung auf einen Wert reduziert wird, der nicht höher liegt als die für den Transistor zulässige Sperrspannung. Die an den Ausgangsklemmen 3 undl abnehmbare Gleichspannung wird in ίο derselben Weise geregelt und eingestellt wie dies auch bei der Schaltung nach F i g. 1 geschieht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (2)

1 2 dig. Sie ist für die Drehzahlregelung eines Gleich- Patentansprüche: strom-Nebenschlußmotors verwendet. Während die Feldwicklung des Motors über eine Gleichrich-

1. Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer ter-Anordnung direkt aus dem Netz gespeist wird, ist stabilisierten, einstellbaren Gleichspannung aus 5 die Ankerwicklung an die Ausgangsklemmen der einem Wechselstromnetz mit Hilfe eines in Reihe Thyristor-Schaltung angeschlossen. Die Spannung an mit dem Wechselstromnetz und einer Last liegen- der Ankerwicklung wird durch die Schaltungsanordden Thyristors und einer Einrichtung zur An- nung konstant gehalten und kann durch Verstellen Schnittsteuerung des Thyristors, enthaltend einen des Potentiometers eingestellt werden. Durch die Transistor, einen periodisch aufgeladenen und io Spannung an der Ankerwicklung ist auch die Drehentladenen Kondensator und ein an der Aus- zahl des Motors (Gegen-EMK) festgelegt. Bei dieser gangsgleichspannung liegendes Potentiometer, an Schaltungsanordnung wird der Zündzeitpunkt durch dessen Schleifer eine einstellbare Spannung zur das Aufladen des Kondensators bestimmt, wobei als j Steuerung des Anschnittwinkels durch Beeinflus- Ladewiderstand zum Teil die Emitter-Kollektor- \ sung des Kondensatorstromes abgenommen ist, 15 Strecke eines Transistors dient, deren Widerstands- , dadurch gekennzeichnet, daß der wert durch die Spannung an der Basis, die an den Transistor (Tr) zur Lieferung der Zündimpulse Schleifer des Einstellpotentiometers angeschlossen für den Thyristor (T) dient, daß eine stabilisierte ist, veränderbar ist. Entladen wird der Ladekonden-Bezugsgleichspannungsquelle (4,1) vorgesehen sator durch einen Unijunktion-Transistor, der beim ist, die einseitig an demjenigen Pol (1) des Wech- 20 Erreichen einer bestimmten Ladespannung zündet, selstromnetzes (1,2) angeschlossen ist, der unmit- Der Entladestromimpuls wird durch einen Impuls- j telbar mit dem einen Ausgangsanschluß der An- transformator auf die Zündelektrode des Thyristors J Ordnung verbunden ist, daß zu der Bezugsgleich- übertragen, und der Thyristor wird gezündet. Die V₁₁ spannungsquelle (4,1) eine Reihenschaltung aus Steuerung des Phasenanschnittwinkels erfolgt in dem zwei in Sperrichtung zu ihr gepolten Dioden (D 1, 25 Sinn, daß die Spannung an den Klemmen der Anker- D 2) parallel geschaltet ist, daß der gemeinsame wicklung des Motors konstant gehalten wird. J

Verbindungspunkt der beiden Dioden (D 1, D 2) Die bekannte Schaltungsanordnung hat neben ih-

über einen Widerstand (R S) an den anderen Pol rem relativ hohen Aufwand an teuren Bauelementen (2) des Wechselstromnetzes (1,2) angeschlossen einen entscheidenden Nachteil. Die Entladung bzw. .ist, daß parallel zu der nicht an den erstgenann- 30 Ladung des Ladekondensators antreibende Spannung ten Pol (1) des Wechselstromnetzes angeschlosse- wird über Gleichrichter direkt dem Wechselstromnen Diode (D 2) eine Reihenschaltung aus dem netz entnommen. Alle Schwankungen der Spannung mit dem gemeinsamen Verbindungspunkt der des Wechselstromnetzes gehen in den Lade- bzw. beiden Dioden (D 1, D 2) verbundenen Konden- Entladevorgang ein, verändern den Zündeinsatzsator (C 1) und aus der in bezug auf die Bezugs- 35 punkt und damit auch die Ausgangsspannung. "
gleichspannungsquelle (4,1) in Durchlaßrichtung Die Aufgabe besteht nunmehr darin, eine einfache

gepolten Basis-Emitter-Strecke des Transistors Schaltungsanordnung für ein Stromversorgungsteil zu (Tr) geschaltet ist und daß zwischen dem mit der finden, bei dem die Ausgangsspannung nicht nur von Basis-Emitter-Strecke des Transistors (Tr) ver- der Belastung, sondern auch von der Netzspannung bundenen Pol des Kondensators (C 1) und dem 40 unabhängig ist. Diese Aufgabe wird bei einer Schalerstgenannten Pol (1) des Wechselstromnetzes tungsanordnüng der eingangs. genannten Art erfindie an dem Schleifer des Potentiometers (R 2) ab- dungsgemäß dadurch gelöst, daß der Transistor zur genommene Spannung gegensinnig zur Ladespan- Lieferung der Zündimpulse für den Thyristor dient, nung des Kondensators (C 1) liegt. . daß eine stabilisierte Bezugsgleichspannungsquelle

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- 45 vorgesehen ist, die einseitig an demjenigen Pol des durch gekennzeichnet, daß der Thyristor (T) Teil Wechselstromnetzes angeschlossen ist, der unmitteleiner Spannungsverdopplungsschaltung ist. bar mit dem einen Ausgangsarischluß der Anordnung

verbunden ist, daß zu der Bezugsgleichspannungsquelle eine Reihenschaltung aus zwei in Sperr-Rich-

50 tung zu ihr gepolten Dioden parallel geschaltet ist,

daß der gemeinsame Verbindungspunkt der beiden Dioden über einen Widerstand an den anderen Pol des Wechselstromnetzes angeschlossen ist, daß paral-

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsan- . IeI zu der nicht an den erstgenannten Pol des Wechordnung zur Gewinnung einer stabilisierten, einstell- 55 selstromnetzes angeschlossenen Diode eine Reihenbaren Gleichspannung aus einem Wechselstromnetz schaltung aus dem mit dem gemeinsamen Verbinmit Hilfe eines in Reihe mit dem Wechselstromnetz dungspunkt der beiden Dioden verbundenen Kon- und einer Last liegenden Thyristors und einer Ein- densator und aus der in bezug auf die Bezugsgleichrichtung zur Anschnittsteuerung des Thyristors, ent- spannungsquelle in Durchlaßrichtung gepolten Basishaltend einen Transistor, einen periodisch aufgelade- 60 Emitter-Strecke des Transistors geschaltet ist und daß nen und entladenen Kondensator und ein an der zwischen dem mit der Basis-Emitterstrecke des Tran-Ausgangsgleichspannung liegendes Potentiometer, an sistors verbundenen Pol des Kondensators und dem dessen Schleifer eine einstellbare Spannung zur erstgenannten Pol des Wechselstromnetzes die an Steuerung des Anschnittwinkels durch Beeinflussung dem Schleifer des Potentiometers abgenommene

des Kondensatorstroms abgenommen ist. 65 Spannung gegensinnig zur Ladespannung des Kon-

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bekannt densators liegt. .

(französische Patentschrift 1 377 423). Diese Schal- Als stabilisierte Bezugsspannungsquelle ■ kann da-

tungsanordnung ist relativ kompliziert und aufwen- bei z. B. die stabilisierte Ausgangsspannung eines se-