DE2136294A1

DE2136294A1 - Netzunabhaengige stromversorgung

Info

Publication number: DE2136294A1
Application number: DE2136294A
Authority: DE
Inventors: Jacques Bernard Peron
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1970-02-17
Filing date: 1971-07-20
Publication date: 1973-01-25
Also published as: FR2079913A5

Description

Patentanwalt

Dipl.-Phys. Leo T h u 1

Stuttgart 2136 294

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK J.B.Peron - 1

Netzunabhängige Stromversorgung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine netzunabhängige Stromversorgung für Sende-Empfänger, insbesondere solche für Eiseitenhandbetrieb wie z.B. Luft- oder Seenotbaken, also für Sender-Empfänger kleinerer Sendeleistung.

Da solche Einrichtungen netzunabhängig sein müssen, werden zur Erzeugung der benötigten Versorgungsspannung Gleichspannungserzeuger eingesetzt, die für geringe Sendeleistungen aus einem handbetriebenen Kurbelinduktor bestehen, Die Ausgangsspannungen solcher Kurbelinduktoren sind aber stark drehzahlabhängig, sodaß Stabilisierungsmittel zur Spannungsstabilisierung eingesetzt werden müssen. Da ein kurzzeitiges Absinken der Spannung nicht zu einem Unterbrechen des Verkehrs führen darf, sind Sammler oder Batterien als Ersatzstromquelle vorgesehen, die bei einem Absinken oder einem Ausfall der Kurbelinduktorspannung für eine gewisse Zeit die Stromversorgung übernehmen können.

Die vorliegende Erfindung setzt sich nun zur Aufgabe, eine besonders vorteilhafte Lösung für eine solche netzunabhängige Stromversorgung anzugeben, die trotz hohem Innenwiderstande des Kurbelinduktors und schwandender Generatorspannung an den Verbraucher eine hochstabilisierte Gleichspannung niedrigen Quellwiderstandes liefert und dabei bei Spannungsabfall unter einen Schwellwert den Verbraucher aus einer Ersatzstromquelle speist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine netzunabhängige Stromversorgung bestehend aus einem nicht geregeltem Gleichspannungsgenerator, einem transistorisiertem Serienregler und einem Sammler als Ersatzstromquelle eingesetzt und die gestellte Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Steuermittel zum Vergleich der von dem

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Gleichspannungsgener.ator abgegebenen Spannung und einem vorgegebenen Schwellwert vorgesehen sind, die den transistorisierten Serienregler erst dann leitend schalten, wenn die abgegebene Gleichspannung den vorgegebenen Schwellwert überschreitet, daß ferner eine Schalteinrichtung vorgesehen ist, die bei Unterschreiten des Schwellwertes durch die Gleichspannung und damit bei gesperrtem Serienregler dem Verbraucher, den Versorgungsstrom aus dem Sammler liefert, dagegen bei leitendem Serienregler den Sammler über einen Ladewiderstand auflädt.

Die vorliegende Erfindung soll nun an Hand des in den Figuren dargestellten Beispieles ausführlich beschrieben werden. Es zeigt dabei:

Fig. 1 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung

Fig. 2 einen Stromlauf einer vorteilhaften Realisation.

In den beiden Figuren sind jeweils gleiche Bezugszeichen für gleiche Bauteile verwendet worden. Das in Fig. 1 dargestellte Blockschaltbild veranschaulicht die Funktion der erfindungsgemäßen Stromversorgungseinrichtung. In diesem Blockschaltbild stellt 1 einen Gleichstromgenerator dar, der auf einen Serienregler 3 und einen Steuerkreis 4 arbeitet, der den Serienregler 3 steuert. Am Ausgang des Serienreglers 3 liegt einmal der Verbraucher 7 und ferner am Punkte 9 angeschlossen über eine Schalteinrichtung 6 ein Sammler 5. Die Verbindungsleitung 2 schließt den Stromkreis zwischen 1 und 4, 5 und 7. Alle Einheiten 1 ... 6 können dabei in einem gemeinsamen Gehäuse 8 untergebracht sein.

Der Gleichstromgenerator 1 liefert dem Serienregler 3 und dem Steuerkreis 4 eine Eingangs gleich spannung Ve. Der Steuerfreie 4 liefert eine Schwellwertspannung mit einem Festwert Vo. Der Steuerkreis 4 vergleicht die am Serienregler 3 anliegende Spannung Ve mit der als Referenzspannung dienenden Schwellwertspannung Vo.

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Wenn die Eingangsspannung Ve höher als Vo ist, wird der Serienregler 3 freigegeben, ist sie niedriger, so bleibt er gesperrt. Der Steuerkreis.U steuert so den Serienregler 3· Abhängig von dem Wert von Ve wird der Verbraucher 7 entweder gespeist vom Serienregler 3 oder dem Sammler 5. Im ersten Falle liefert der Serienregler eine Speisespannung Vs mit sehr geringem Quellwiderstande einmal an die Last 7 und lädt ferner den Sammler 5 über die Schalteinrichtung 6, die den Sammler 5 an den Serienregler 3 anlegt, auf. Anderen Falls bleibt der Serienregler 3 gesperrt und die Schalteinrichtung 6 verbindet den Sammler 5 mit der Last 7, sodaß diese von dem Sammler als Hilfsstromquelle gespeist wird. Die am Ausgang des Serienreglers 3 auftretende und am Punkte 9 der Fig. 1 anstehende Spannung Vs wird dabei so gewählt, daß sie außer zur Speisung des Verbrauchers 7 auch zum Nachladen des Sammlers 5 ausreicht.

An Hand der Fig· 2 soll nun der Stromlauf einer vorteilhaften Ausbildungsform der Erfindung, beschrieben werden. Der Gleichstromgenerator 1 besteht hier aus einem Drehstrom - Kurbelinduktor 21, einer Gleichrichteranordnung 22 und einer aus den Drosseln L 1 und L 2 und den Kondensatoren C 1 und C 2 bestehenden Siebkette mit einem aus einer Zenerdiode Z 3 bestehenden überspannungsschutz. Im folgenden Steuerkreis 4 liegt einmal am Punkt l4 ein Basisspannungsteiler für den Transistor T 5 bestehend aus der Reihenschaltung eines Widerstandes R 1 mit der Kollektor-Emitterstrecke eines Transistors T 6, dessen Emitter an Masse liegt. An der Basis dieses Transistors T 6 liegt einmal ein Widerstand R 2 gegen Masse und·ferner der Abgriff eines zwischen dem Punkt 14 und Masse eingeschalteten Potentiometers über eine Zenerdiode Z 7, wobei deren Kathode am Abgriff liegt. Ferner liegt am Punkt 14 ein Spannungsteiler bestehend aus der Reihenschaltung eines Widerstandes R 8 mit einer Zenerdiode Z 8, deren Anode an Masse liegt. Dem Abgriff liegt parallel die ReihenT schaltung eines Widerstandes R 6 mit einer mit ihrer Anode an Masse liegenden Zenerdiode Z 9. Der Abgriff dieser Reihenschaltung ist mit der Basis eines Transistors T 3 verbunden, der zusam-

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men mit einem Transistor T 4 einen Differenzverstärker bildet.

Am Punkt 11 liegt ein Widerstand R 7, der mit dem Kollektor des Transistors T 3 und der Basis eines Transistors T 1 des Serienreglers 3 verbunden ist.

Am Punkt 12 liegt der Kollektor des Transistors T 4 des Differenzverstärkers und die Basis eines Transistors T 1 des Serienreglers 3.

Am Punkt 13, der den Ausgang des Serienregler 3 bildet, liegt ein Potentiometer R 11, dessen anderes Ende an Masse liegt, mit dessen Abgriff die Basis des Transistors T 4 verbunden ist.

Am Punkt 9 liegt die Kathode einer Diode D und ein Widerstand R 13. Die Anode dieser Diode und das andere Ende des Widerstandes, die zusammen die Schutz- und Schalteinrichtung 6 bilden, ist über eine Sicherung F mit dem Sammler 5 verbunden. Die Endpunkte 9 und l6 der Parallelschaltung von Diode D und Widerstand 13 können für Meßzwecke verwendet werden, indem hieran bei Bedarf über einen Schutzwiderstand R 14 ein Meßinstrument A angeschlossen wird. Da dieses Schaltungsdetail nicht für das Verständnis der ganzen Anordnung von Interesse ist, ist es gestrichelt dargestellt.

Am Punkte 15 ist nun· der Verbraucher 7 angeschlossen, dessen andere Klemme an Masse liegt. Die Wirkungsweise dieser Schaltungsanordnung ist wie folgt. Der vom Kurbelinduktor 21 gelieferte Drehstrom wird in der Gleichrichteranordnung 22 gleichgerichtet, durch die aus den Drosseln L 1 und L 2 und den Kondensatoren C 1 und C bestehenden Pilterkette geglättet und mittels der Zenerdiode Z 3 auf einen Spannungswert Ve, der über der Verbraucherspannung Vs liegt, begrenzt. Der aus den Transistoren T 1 und T 2 bestehende Serienregler 3» an dem die Eingangsspannung Ve anliegt, wird mit der vom Steuerkreis 4 gelieferten Steuerspannung Vo gesteuert. Das Potentiometer R 4 erlaubt eine Voreinstellung des Wertes von Vo, der dann durch die Zenerdioden Z 8 und Z 9 bestimmt wird,

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vpn denen Z 8 eine Vorregelung und Z 9 die endgültige Feineinregelung bewirkt. Dieser Abgleich wird nur einmal vor der Inbetriebnahme der Stromversorgung vorgenommen.

Der Wert der am Ausgang der Stromversorgungseinrichtung anstehenden Spannung Vs ist vorgeschrieben. Da der aus den Transistoren T 1 und T 2 bestehende Serienregler infolge der Sättigungs-und Ofsetspannungen der Transistoren einen gewissen Unterschied DV zwischen Steuer- und Ausgangsspannung aufweist, muß dieser Unterschied DV bei der Wahl der Steuerspannung Vo berücksichtigt werden, indem für die Steuerspannung Vo zu dem gewünschten Werte der Alisgangsspannung Vs öes Serienreglers 3 ein Wert gleich oder wenig höher als DV zugefügt wird.

Wenn z.B. eine Ausgangsspannung von 29 Volt gewünscht wird und DV dabei 4,2 Volt beträgt» so wird DV gleich oder nur wenig höher als Vs+DV=29+4,2=33*2 Volt gewählt. Da die Spannung DV für Transistorpaare T 1 und T 2 in der Serie streut, kann mittels des Potentiometers R 4 der Wert zwischen Vo und Vs genau eingeregelt werden. Wenn die Eingangsspannung Ve kleiner als Vo ist, wird die Zenerdiode Z 9 durch die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors T 5 kurzgeschlossen und der Serienregler 3 bleibt gesperrt. Wenn Ve größer oder gleich Vo wird, sperrt der Transistor T 5, die Zenerdiode Z 9 wird leitend und liefert der Basis des Transistors T 1 die notwendige Referenzspannung für den Serienregler 3, wobei der Vergleich zwischen Ausgangsspannung Vs und Referenzspannung Vo in bekannter Weise mittels der aus den Transistoren T 3 und T 4 bestehenden Differenzverstärkers erfolgt. Hierfür soll noch darauf hingewiesen werden, daß die Höhe der Ausgangsspannung Vs mit Hilfe des Potentiometers R 11 eingeregelt werden kann.

Der Widerstand R 13 in der Schutz- und Schalteinrichtung 6 begrenzt den Ladestrom des Sammlers 5, for den ein Nickel-Kadmium-Sammler eingesetzt ist, der gegen überlastung durch die Sicherung P

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geschützt ist. Wenn die Eingangsspannung Ve unter dem Schwellwert Vo liegt und der Serienregler 3 gesperrt ist, liefert der Sammler 5 die Speisespannung für die Last 7 über die Diode D, die hierfür in Durchlaßrichtung vorgespannt wird. Wenn dagegen Ve größer als der Schwellwert Vo ist und der Serienregler 3 leitend ist und an seinem Ausgange die Spannung Vs liefert, so wird die Diode D in Sperrichtung vorgespannt und der Sammler 5 wird über den Schutzwiderstand R 13 aufgeladen. Die Last wird jetzt vom Regler 3 gespeist.

Die erfindungsgemäße netzunabhängige Stromversorgung liefert eine sehr gut geregelte Ausgangsspannung. Wenn der als Ersatzstromquelle dienende Sammler 5 geladen ist, liefert er bei Aus-™ fall des als Hauptstromquelle dienenden Generators 1 den Versorgungsstrom. Die ganze Anordnung bestehend aus Kurbelinduktor, Gleichrichter und Reglerteil in Form einer sogenannten gedruckten Schaltung kann bei kleinen Dimensionen und Gewicht in einem Gehäuse untergebracht werden, so daß man eine leicht tragbare Einheit erhält.

Die beschriebene netzunabhängige Stromversorgung läßt sich vorteilhaft für tragbare Einseiten-band-Sende-Empfänger einsetzen. Bei Anwendung vom Nickel-Kadmium Sammlern kann sie dabei im Temperaturbereich von - 55 ° ...+ ^O ⁰C verwendet werden.

t Wenn ein zusätzliches Meßinstrument A eingesetzt wird kann das Laden, des Sammlers überwacht werden, wenn dieses den Ladestrom anzeigt. BIe Ladung des Sammlers wird unterbrochen, wenn ihre Spannung den Wert Vs erreicht. Jede Möglichkeit einer überladung kann deshalb durch entsprechende Wahl des Wertes von VS vermieden werden.

6 Patentansprüche

2 Blatt Zeichnungen mit 2 Figuren

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Claims

Patentansprüche

Netzunabhängige Stromversorgung bestehend aus einem nicht geregeltem Gleichspannungsgenerator, einem transistorisiertem Serienregler und einem Sammler als Ersatzstromquelle dadurch gekennzeichnet, daß Steuermittel (4) zum Vergleich der von dem Gleichspannungsgenerator abgegebenen Spannung (Ve) und einem vorgegebenen Schwellwert (Vo) vorgesehen sind, die den transistorisierten Serienregler (3) erst dann leitend schalten, wenn die abgegebene Gleichspannung (Ve) den vorgegebenen Schwellwert (Vo) überschreitet, darf ferner eine Schalteinrichtung (6) vorgesehen ist, die bei Unterschreiten des Schwellwertes (Vo) durch die Gleichspannung (Ve) und damit bei gesperrtem Serienregler (3) dem Verbraucher (7) den Versorgungsstrom aus dem Sammler (5) liefert, dagegen bei leitendem Serienregler (3) den Sammler (5) über einen Ladewiderstand R 13 auflädt.
2.) Netzunabhängige Stromversorgung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (4) einen transistorisierten Differenzverstärker zum Spannungsvergleich enthalten .
3.) Netzunabhängige Stromversorgung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuermittel (4) eine transistorisierte Schaltstufe (T 5, T 6) enthalten, durch die der Serienregler (3) nur leitend gesteuert wird, wenn die vom Gleichspannungsgenerator (1) abgegebene Gleichspannung (Ve) einen vorgegebenen Schwellwert (Vo) überschreitet.

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4.) Netzunabhängige Stromversorgung nach Anspruch 3 dadurch gekennzeichne1₃ daß bei den Steuermitteln (4) Maßnahmen zur Einstellung des Schwellwertes (Vo) vorgesehen sind.
5.) Netzunabhängige Stromversorgung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung (6) aus einer Diode (D) und einem Widerstände (R 13) besteht.
6.) Netzunabhängige Stromversorgung nach -Anspruch 1 und einem oder mehreren der Ansprüche. 2 ... 5 dadurch gekennzeichnet daß alle Elemente der Stromversorgung in einem einzigen, tragbaren Gehäuse untergebracht sind.

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