DE2320229C3

DE2320229C3 - Schaltungsanordnung zur galvanisch getrennten Übertragung einer Gleichspannung

Info

Publication number: DE2320229C3
Application number: DE19732320229
Authority: DE
Inventors: Detlef Kupka; Alfred Oberhuber
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-04-19
Filing date: 1973-04-19
Publication date: 1978-08-24
Also published as: DE2320229B2; DE2320229A1

Description

35

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur galvanisch getrennten Übertragung einer Gleichspannung mit einem rückkopplungsgesteuerten geregelten Sperrwandler, mit einem Schalttransistor und einem mehrere Wicklungen aufweisenden Übertrager, von denen eine Wicklung eine der Ausgangsspannung an einer Sekundärwicklung proportionale Istwertspannung liefert, die mit einer Sollwertspannung in einer den Schalttransistor beeinflussenden Regelschaltung verglichen wird.

Eine derartige Schaltungsanordnung ist bereits bekannt (DD-PS 80 484). Diese bekannte Schaltung dient der Erzeugung einer von der Batteriespannung und von der Belastung unabhängigen konstanten Ausgangsgleichspannung.

Unter der Bezeichnung »Transistor-Chopper« sind auch bereits Schaltungsanordnungen bekannt, die mit hoher Übertragungsgenauigkeit eine Gleichspannung in eine proportionale galvanisch nicht getrennte Wechselspannung übersetzen (»Schaltungen mit Halbleiterbau- κ elementen« 1961, Siemens & Halske AG, S. 267 bis 269).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einer Schaliungsanordnung der eingangs genannten Art die Erzeugung einer der Eingangsgleichspannung proportionalen Gleichspannung hoher Abbildungsgenauigkeit _ho zu ermöglichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß zur Erzeugung einer der Eingangsgleichspannung proportionalen Gleichspannung hoher Abbildungsgenauigkeit zwei Sekundärwicklungen des Über- h^r-, tragers gleiche Windungszahlen aufweisen und die von ihnen beaufschlagten Kreise für die Gewinnung der Ausgangsgleichspannung und der Istwertspannung gleich aufgebaut und bemessen mit je einem konstanten Lastwiderstand abgeschlossen sind und die Istwertspannung mit einer der Eingangsspannung proportionalen Referenzspannung verglichen wird.

Regelabweichungen die durch Spannungsabfälle auf der Verbraucherseite bei Laständerungen bedingt sind, können bei dieser Schaltungsanordnung nicht auftreten.

Das Übersetzungsverhältnis zwischen Eingangs- und. Ausgangs- bzw. Meßspannung ist an keinen bestimmten WertgebuEden, beträgt jedoch vorzugsweise 1:1.

Die SperrwandlerschaJtung kann gemäß einet weiteren Ausgestaltung vereinfacht werden, wenn die Meßspannungswickhing gleichzeitig als Rückkopplungswicklung für den Steuerkreis des Schalttransistors; benutzt wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles nähert erläutert

Die im Prinzip bekannte Sperrwandlerschaltung besteht im wesentlichen aus einem SchalttransKtor 7*1, einen Übertrager L1 mit einer Primärwicklung I, einer Rückkopplungswicklung II im Basisstromkreis des Schalttransistors und einer Sekundärwicklung III mit einer Diode £>3, einem Glättungskondensator C3 und einem Verbraucherwiderstand A3. Diese Grundschaltung wird mit einer Gleichspannung UX gespeist Ein Hauptmerkmal des Sperrwandlers besteht darin, daß die im leitenden Zustand des Schalttransistors 7*1 aufgenommene magnetische Energie durch entsprechende Polung der Diode D 3 erst während der Sperrphase des Schalttransistors abgegeben wird. Ein Konstantstromschaltung mit dem Transistor T2 liefert den Basisstrom für den Einschaltvorgang des Schalttransistors.

Eine Besonderheit der Schaltung besteht darin, daß die Wicklung II des Übertragers, die eine Rückkopplungsspannung an die Steuerstrecke des Schalttransistors liefert, als Wicklung zur Erzeugung einer Meßspannung U 2 ausgelegt ist Die Windungszahlen der Wicklungen II und III sind gleich groß. Der Meßkreis mit einer GleichrichterHiode D 2, einem Kondensator Cl und einem Anschlußwiderstand R 2 ist identisch mit dem Ausgangskreis D 3, C 3, R 3 aufgebaut Die einander entsprechenden Bauelemente sind gleich.

Ein Regelverstärker R, der als integrierter Operationsverstärker ausgebildet sein kann, ist eingangsseitig über einen Spannungsteiler R 4 bis R 6 an eine der Eingangsspannung UX proportionale Spannung als gleitende Referenzspannung und an die Meßspannung U2 angeschlossen. Sein Ausgang ist über den Widerstand R X mit der Basis des Schalttransistors TX verbunden. Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende. Der Schalttransistor TX wird über die Konstantstromschaltung mit dem Transistor Tl angesteuert und schaltet ein. Die Eingangsspannung U X liegt an der Wicklung I des Übertragers L X. Die in der Wicklung II induzierte Spannung treibt zusätzlich Basisstrom in den Schalttransistor TX und der Kollektorstrom steigt wegen der konstanten Induktivität der Primärwicklung des Übertragers linear an. Wenn die Stromverstärkung des Schalttransistors ein weiteres Ansteigen des Stromes verhindert, nimmt der Schalttransistor Spannung auf und schaltet aus. Die Polarität der Spannungen an den Wicklungen II und III wird umgekehrt und die magnetische Energie wird sowohl über die Diode Dl an den Meßkreis mit dem Ladekondensator Cl als auch über die Diode D3 an

Ausgangskreis mit dem Ladekondensator C3 geben.

τ integrierte Operationsverstärker R vergleicht die Spannung am Kondensator C2 mit der renzspannung (Führungsgröße), die durch die nung an den Widerständen R 5 und R 6 gebildet und sich mit der Eingangsspannung Ui proportiofidert Wird die Spannung Ü2 am Kondensator C2 iamit die Ausgangsspannung bei einem Übersetsverhältnis 1:1 z.B. größer als die Eingangsspan- UX, so wiird Ober den Operationsverstärker ein ies Basisstromes vom Schalttransistor Tl abgezo-

gen. Die aufgenommene Energie wird kleiner und die Spannungen UI und i/3 werden entsprechend der Eingangsspannung ausgeregelt. Der Widerstand A3 kann durch einen Spannungsteiler ersetzt werden um die Ausgangsspannung i/3 einem Regelkreis anzupassen.

Da die Last des Sperrwandlers konstant bleiben muß, darf z. B. ein am Ausgang angeschlossener Regelkreis nur einen gegenüber der Vorlast R 3 hochohmigen Lastwiderstand darstellen. Die Schaltfrequenz der Sperrwandlers ist inkonstant

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Schaltungsanordnung zur galvanisch getrennten Übertragung einer Gleichspannung mit einem rückkopplungsgesteuerten geregelten Sperrwandler, mit einem Schalttransistor und einem mehrere Wicklungen aufweisenden Übertrager, von denen eine Wicklung eine der Ausgangsspannung an einer Sekundärwicklung proportionale Istwertspannuug liefert, die mit einer Sollwertspannung in einer dien Schalttransistor beeinflussenden Regelschaltung verglichen wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung einer der Eingangsgleichspannung proportionalen Gleichspannung hoher Abbildungsgenauigkeit zwei Sekundärwicklungen (II, ElI) is des Übertragers (LX) gleiche Windungszahlen aufweisen und die von ihnen beaufschlagten Kreise für die Gewinnung der Ausgangsspannung (U3) und der Istwertspannung (U2) gleich aufgebaut und bemessen mit je einem konstanten Lastwiderstand (R 3, R 2) abgeschlossen sind und die Istwertspannung (U 2) rnt einer der Eingangsspannung (U X) proportionalen Referenzspannung verglichen wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (II) für den Meßkreis zusätzlich als Rückkopplungswicklung verwendet ist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Übersetzungsverhältnis der Primärwicklung (I) zu beiden Sekundärwicklungen (II, IH) vorzugsweise 1:1 beträgt