DE1763746C3

DE1763746C3 - Strombegrenzungsanordnung in einer Gleichspannungsregelschaltung

Info

Publication number: DE1763746C3
Application number: DE19681763746
Authority: DE
Inventors: Gerhard 8000 Muenchen Pooch
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1968-07-31
Filing date: 1968-07-31
Publication date: 1973-10-31
Also published as: JPS5616624B1; NL145063B; DE1763746A1; DE1763746B2; NL6911010A; GB1265569A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Strombegrenzungsanordnung in einer Gleichspannungsregelschaltung mit einer zwischen Schaltungs-Eingang und -Ausgang angeordneten Reihenschaltung, bestehend aus einem elektronischen Schalter, der in Abhängigkeit von der geregelten Ausgangsspannung über einen Regelumsetzer gesteuert wird, und einer Speicherdrossel, sowie mit einer im Querzweig der Regelschaltung angeordneten, für die angelegte Eingangsspannung in Sperrichtung gepolten Diode.

Es ist bekannt, in Schaltreglern die Strommessung mit Hilfe eines Meßwiderstandes R1 im Glättungskreis Dr2, C2 durchzuführen (Fig. 1). Mit der am Widerstand R1 erhaltenen Meßspannung wird der Regler R bei Überstrom so beeinflußt, daß er den elektronischen Schalter S sperrt. Diese Schaltung besitzt mehrere Nachteile. Um nämlich einen ausreichend kleinen Temperaturgang und eine rückläufige Begrenzungskennlinie der Begrenzerschaltung zu erhalten, muß die am Meßwiderstand R1 gewonnene Spannung etwa 1 Volt und mehr betragen. Bei großen Strömen Jl ist diese Art der Strommessung daher sehr verlustreich. Nachteilig ist bei der bekannten Schaltung nach F i g. 1 auch die fehlende Potentialfreiheit der Meßspannung U_Ki. Die Verwendung bekannter Stromwandler zur Strommessung an Stelle des Meßwiderstandes R 1 ist nicht möglich, da der Längszweig der Regelschaltung, fast ausschließlich von Gleichstrom durchflossen wird.

Eine bekannte Strombegrenzungseinrichtung, die einen Verbraucher bei Überstrom mittels eines gesteuerten Vierschichthalbleiters abschalte 1, arbeitet mit einem Sättigungstransformator, der eine galvanische Trennung zwischen Meßkreis und einem Steuerkreis des Halbleiterschalters ermöglicht Der Sättigungstransformator weist eine Primär- und eine Sekundärwicklung für die Steuerung des Halbleiterschalters sowie eine Rückstellwicklung auf, die von emem zu überwachenden Strom durchflossen wird. Es ist auch bereits ein Schaltregler mit einer Einrichtung von Strombegrenzung bekannt, der eine als Transformator mit mehreren Wicklungen ausgebildete Speicherdrossel aufweist, die zur Erzielung gleich großer Ein- und Ausschaltzeiten des Schalttransistors in zwei Wicklungen unterteilt ist Eine Sekundärwicklung des Transformators dient der Erzeugung einer Hilfsspannung zur Beschleunigung des Abschaltvorganges des Schalttransistors. Die Einrichtung zur Strombegrenzung besteht aus einem Strommeßwiderstand in Verbindung mit einem Transistor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Strombegrenzungsanordnung für die Verwendung in einer Spannungsregelschaltung weiter zu verbessern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein mit einem Luftspalt ausgebildeter Stromwandler mit zwei getrennten Primärwicklungen und einer Sekundärwicklung versehen ist, daß die eine der Primärwicklungen zwischen dem elektronischen Schalter und der Speicherdrossel im Längszweig und die andere in Reihe mit der Diode im Querzweig der Regelschaltung angeordnet ist und daß die Sekundärwicklung des Stromwandlers nacheinander Meßspanungsanteile des Speicherdrosselstromkreises bei leitendem und gesperrtem elektronischen Schalter abgibt.

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung werden die in der Sekundärwicklung abgenommenen Meßspannungsanteile nach Spitzengleichrichtung addiert.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden an Hand der F i g. 2 und 3 näher beschrieben.

In F i g. 2 ist das Prinzipschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines Schaltreglers mit Strombegrenzungsschaltung dargestellt. An Hand der F i g. 3 a bis 3d wird die Gewinnung der Meßspannung erläutert.

Die Gleichspannungsregelschaltung nach dem Schaltreglerprinzip (Fig. 2) entspricht im wesentlichen der Schaltung nach Fig. 1. Die ungeregelte Eingangsspannung U1 gelangt über den elektronischen Schalter S, über die Speicherdrossel Dr 1 und den Glättungskreis Dr 2, C 2 an den Ausgang der Schaltung. Die geregelte Spannung ist mit i/2 bezeichnet. Im Querzweig der Schaltung befindet sich zwischen dem Schalter S und der Speicherdrossel DrI die Freilauf diode Dl. Die Steuerung des Schalters 5 erfolgt in Abhängigkeit von der Ausgangsspannung t/2 über den Regler R.

Die Strombegrenzungsschaltung besteht aus dem Stromwandler Ütr mit den Primärwicklungen I, II und der Sekundärwicklung III, der Gleichrichterschaltung D 2, C3; D 3, C4 und einer Verstärkerstufe mit dem Transistor Ts. Die Primärwicklung I des Stromwandlers Ütr liegt zwischen dem Schalter 5 und der Speicherdrossel DrI im Längszweig der Regelschaltung und wird vom Drosselstrom i_Dri durchflossen, während der Schalter S leitend gesteuert ist. Die Primärspuie II ist mit der Freilaufdiode D1 in Serie geschaltet und während der Sperrzeit des Schalters S stromführend.

Die Sekundärwicklung III ist mit den beiden Spit-

■j 4

r> · hotline wirksame Meßwideistand

zengleichrichterschaltungen Dl, C3 und D3, C4 Der in der ™&**S£~jL_uoeiea {/«. von mehreren verbunden, in denen nacheinander die Meßspan- beträgt bei Sekundarspannu g «.
nungsanteile t/3 und i/4 gewonnen und addiert Volt nur wenige m— ^„leichrichterschaltunwerden. Parallel zur Reihenschaltung der Konden- Die am Ausgang oer f ^.^ Spannungen Ui satoren C 3,C4 ist der Spannungsteiler R 3, R 4 ange- 5 gen gewonnene Mimn . _{s itzenstrom} _h _{Da d}er schaltet, an dessen Abgriff ein Teil der Summen- und U 4 ist proporuoiui ^ _r^ ^ _wgn-_{g yom} spannung abgenommen und mit einer der Ausgangs- Spitzenstrom / sicn ^ _außerdenl der Unterspannung U 2 proportionalen Spannung, die am LaststromV- ^u°. ^₁ Eingangsspannungen gleich Spannungsteiler R5, R 6 abgenommen wird, an der schied ^nah.ff^u . ^f' _n„ _des Spitzenstromes ί eine Steuersfpicke des Transistors Ts verglichen. Im nor- 10 bleibt, ergibt me ^m^"-l_{eit Da} die an der Sekunmalen Betriebszustand ist der Tiansistor gesperrt. ausreichende Melag<^e"^A._wandlers erhaltene Wech-Übersteigt die Spannung am Widerstand R 4 einen därwicklung 111 aes auι .^ ^ _{die SchweUen}. Wert, der dem maximal zulässigen Strom J2 ent- selspannung U_H, "¹^' ?_hterdioden D2 und D3, ist spricht, so wird der Transistor Ti in den leitenden spannung der ^ϋΙε';"^π _eratumriabhängig.
Zustand gesteuert und beeinflußt die vom Regler R 15 die Schaltung nanezu ^»j^ _{des Spe}i_cherdrosselgelieferte Steuerspannung für den Schalter S im Sinne In Fig. 3 a ^{ist α} Darunter sind die Stromeiner Verringerung der Durchlaßzeiten des Schalters stromes/_ürl aargesici. dargestellt. Der

bis zur völligen Sperrung. ^anteile'^ö1·-'η C-Rt während der Sperrzeit des

Der BürdenwidersrandÄ2 parallel zur Sekundär- Stromanteil i„ _x nieiai ^ ^ Stromwandlers.

Wicklung III bestimmt zusammen mit dem jeweils ao Schalters S in der i-nm η _{end def Du}rchlaßzeit

wirksamen Übersetzungsverhältnis zwischen den Der ^St _u ^romant^'* "'p'^ärwicklung I. Die Sekun-

beiden Primärwicklungen und der gemeinsamen ^{des Schalters} f.ⁱⁿ _rier wicklung III hat die Form

Sekundärwicklung den primärseitig wirksamen Meß- darspannung υ«, an

widerstand und die Höhe der Sekundärspannung U_K.,. nach F i g. 3 d.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

' Patentansprüche:

1. Strombegrenzungsanordnung in einer Gleichspannungsregelschaltung mit einer zwischen Schaltungs-Eingang und -Ausgang angeordneten Reihenschaltung, bestehend aus einem elektronischen Schalter, der in Abhängigkeit von der geregelten Ausgangsspannung über einen Regelumsetzer gesteuert wird, und einer Speicherdrossel, sowie mit einer im Querzweig der Regelschaltung angeordneten, für die angelegte Eingangsspannung in Sperrichtung gepolten Diode, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit einem Luftspalt ausgebildeter Stromwandler (Ütr) mit zwei getrennten Primärwicklungen (I, II) und einer Sekundärwicklung (III) versehen ist, daß die eine (I) der Primärwicklungen zwischen dem elektronischen Schalter (S) und der Speicherdrossel (DrI) im Längszweig und die andere (II) in Reihe mit der Diode (Dl) im Querzweig der Regelschaltung angeordnet ist und daß die Sekundärwicklung des Stromwandlers nacheinander Meßspannungsanteile des Speicherdrosselstromkreises bei leitendem und gesperrtem elek- as tronischen Schalter abgibt.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die in der Sekundärwicklung abgenommenen Meßspannungsanteile nach Spitzengleichrichtung addiert werden.