DE2445033C3 - Gleichstromumrichter - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Gleichstromumrichter mit mindestens einem periodisch schaltenden
Schalttransistor sowie einem Übertrager, dessen Primärwicklung im Kollektorkreis des Schalttransistors
liegt und an dessen Sekundärwicklung über Gleichrichter zumindest eine stabilisierte Gleichspannung abnehmbar
ist wobei ein äußerer Regelkreis den Schalttransistor über seinen Basiskreis im Sinne einer
Gleichspannungsstabilisierung beeinflußt und wobei dem äußeren Regelkreis ein nach jedem Einschalten des
Schalttransistors dessen Abschaltzeitpunkt festlegender innerer Regelkreis unterlagert ist, in dem eine
elektrische Betriebsgröße des Schalttransistors als Istwert erfaßt und bei Überschreiten eines Sollwertes
zur Abschaltung des am Schalttransistor anliegenden Basisstroms ausgewertet wird. Ein solcher Gleichstromumrichter
ist bekannt (»elektronikpraxis«, Nr. 3 1973, S. 22-27,insbes.Bild2).
Stroniversorgungseinrichtungen mit zerhackendem Transistor haben verschiedene Vorteile gegenüber
Stromversorgungsgeräten mit Niederfrequenz-Netz-Transformatoren. Sie sind klein, leicht und haben in der
Regel einen guten Wirkungsgrad. Ein wesentliches Problem bei diesen Umrichtern besteht jedoch darin,
daß in der Praxis erhebliche Verlustleistungen im Schalttransistor entstehen können, da sich Strom und
Spannung am Transistor nicht sprunghaft ändern. So fließt Strom durch den Transistor, während schon oder
noch eine hohe Spannung an ihm liegt. Ein großer Teil der Verluste liegt dabei in der Abschaltflanke des
Transistors.
Bei der eingangs genannten bekannten Schaltung ist die als Ist-Wert für den inneren Regelkreis erfaßte
Betriebsgröße des Schalttransistors dessen Emitterstrom. Der Sollwert des inneren Regelkreises wird von
dem äußeren Regelkreis geliefert. Beim Erreichen eines durch den äußeren Regelkreis bestimmten maximalen
Primärstroms wird der Schalttransistor gesperrt. Sein Basisstrom wird von einer Mitkopplungswicklung des
Übertragers geliefert. Mit diesen Maßnahmen kann eine Stromüberlastung des Schalttransistors verhindert werden,
doch können die erwähnten Verlustleistungen im Schalttransistor trotzdem entstehen.
Aufgabe der Erfindung ist es, bei einem Gleichstromumrichter der eingangs erwähnten Art die Schaltverluste
möglichst gering zu halten, insbesondere die Abschaltflanke des Schalttransistors möglichst steil zu
gestalten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Gleichstromumrichter der eingangs erwähnten
Art dadurch gelöst, daß die als Ist-Wert erfaßte elektrische Betriebsgröße des Schalttransistors dessen
Kollektor-Emitter-Spannung ist und der Sollwert des inneren Regelkreises derart bemessen ist, daß die
Abschaltung des Schalttransistors jeweils zu einem Zeitpunkt erfolgt, bei dem die Kollektor-Emitter-Restspannung
auf einen Wert angestiegen ist, bei dem der Schalttransistor im wesentlichen nicht mehr übersättigt
ist, und das von dem äußeren Regelkreis die Höhe des dem Schalttransistor zugeführten, durch den inneren
Regelkreis abschaltbaren Basisstroms gesteuert ist.
Nach der Erfindung wird dem inneren Regelkreis die am Kollektor direkt gemessene Restspannung zugeführt;
damit läßt sich genau der Zeitpunkt festlegen, bei dem der Transistor nicht mehr übersättigt ist Der
Transistor wird genau zu diesem Zeitpunkt, der auch von dem dem Schalttransistor zugeführten in seiner
Höhe durch den äußeren Regelkreis gesteuerten Basisstrom abhängig ist, über den inneren Regelkreis
abgeschaltet, so daß die Stromabfallzeit wesentlich kürzer ist als bei dem bekannten Gleichstromumrichter.
Dabei sind die Anforderungen an die Schaltgeschwindigkeit des Schalttransistors selbst gering; somit können
die Schaltverlustc selbst bei Verwendung preiswerter Transistoren gering gehalten werden. Der Steuerteil
braucht nur einen lastabhängigen Basisstrom anzubieten und kann deshalb in einfacher Weise mit wenigen
Bauteilen ausgeführt werden.
Wird der Schalttransistor in an sich bekannter Weise (»Elektronik,« 1970, H. 2, S. 43-46) an einem
Schwingkreis betrieben, der aus der Primärwicklung des
Übertragers und einem parallel zum Schalttransistor liegenden Kondensator besteht, so läßt sich die
erfindungsgemäße Restspannungsregelung besonders gut anwenden. Der innere Regelkreis kann in diesem
Fall auch zum Einschalten des Transistors ve-wendet werden. Der Schalttransistor ist also immer dann
leitend, wenn die Schwingkreisspannung unterhalb des Sollwertes liegt, und er ist gesperrt, wenn die
Schwingkreisspannung über dem Sollwert liegt. Für die praktische Anwendung hat sich ergeben, daß als
Sollspannungswert eine niedrige positive Spannung, etwa in der Größenordnung von 10% der Betriebsspannung,
gewählt wird.
Der Abgriff der Kollektorspannung für den inneren Regelkreis kann direkt am Schalttransistor erfolgen. Da
die Betriebsspannung beim Anschluß an übliche Lichtnetze eine.i Betrag von über 1000 V erreichen
kann, ist jedoch in diesem Falle ein derartiger Abgriff ungünstig, da er einen erhöhten Aufwand erfordert, um
die empfindlichen Bauelemente nicht übermäßig zu belasten. Es ist deshalb in einer Weiterbildung der
Erfindung vorgesehen, die Kollektor-Emitter-Spannung über eine Hilfswicklung abzugreifen, welche mit der
Primärwicklung des Übertragers eng gekoppelt ist und über eine Spannungsteilerschaltung an die Betriebsspannung
des Schalttransistors angeschaltet ist. Diese Hilfswicklung liefert im unbelasteten Zustand ein
natürliches Abbild des Spannungsverlaufs auf der Hochspannungsseite. Wählt man den Widerstandsquotienten
des Spannungsteilers so groß wie das Übersetzungsverhältnis des Übertragers, so ist bei Restspannung
Null am Schalttransistor auch die Abgriffsspannung des Spannungsleiters Null. Durch zusätzliche
Schaltungsmaßnahmen kann dann der Spannungsteiler so weit verstellt werden, daß er unabhängig von der
Eingangsspannung immer bei der gleichen vorbestimmten Restspannung am Spannungsteilerabgriff Null zeigt.
Dieser Nulldurchgang kann mit einem Komparator festgestellt werden. Da für den praktischen Betrieb mit
nur positiver Betriebsspannung kein Betrieb um Null Volt möglich ist, ist es jedoch zweckmäßiger, durch
einen entsprechenden Spannungsteiler den Sollspannungswert am Komparator zu verändern. Dieser
schaltet dann an seinem Ausgang unabhängig von der jeweiligen Betriebsspannung unterhalb einer festgelegten
Restspannung aus und oberhalb dieser Restspannung ein.
Der erfindungsgemäße Restspannungsregler arbeitet normal, wenn der Schalttransistor in Betrieb ist Beim
Einschalten des Umrichters jedoch muß zunächst der Übertrager Energie erhalten, damit die Kollektor-Emitter-Spannung
zur Regelung herangezogen werden kann. Bei Verwendung eines Schwingkreis-Übertragers
bedeutet das, daß durch zusätzliche Maßnahmen erst ein Anschwingen erreicht werden muß. Dies geschieht bei
einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung durch
ίο eine Rückkopplung vom Übertrager zur Basis des
Schalttransistors, welche nach Anlegen der Betriebsspannung an den Umrichter für eine kurze, vorzugsweise
über ein Zeitglied festgelegte Anlaufzeit eingeschaltet ist
Die Erfindung wird nachfolgend an Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt
F i g. 1 ein Prinzipschaltbild für einen erfindungsgemäßen Gleichstromumrichter,
Fig. 2 die Strom- und Spannungsverhäitnisse in der Schaltung von Fig. 1,
Fig.3 ein vereinfachtes Schaltbeispiel für einen erfindungsgemäßen Gleichstromumrichter und
Fig.4 ein ausführlicheres Schaltungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen Gleichstromumrichters.
Die F i g. 1 zeigt ein Prinzipschaltbild für einen erfindungsgemäßen Gleichstromumrichter. Der Schalttransistor
T liegt mit der Primärwicklung L1 des Übertragers Ü an der Betriebsspannung Ub- Die
Primärwicklung L I ist mit einem Kondensator Cs zu einem Schwingkreis ergänzt. Im Kollektorkreis des
Transistors liegt außerdem eine Diode G. Durch sie wird eine Rückspeisung über den Transistor bei negativer
Schwingkreisspannung verhindert. Von der Sekundärwicklung L 2 wird über die Diode D der Kondensator
Ca aufgeladen, an welchem die Sekundärspannung Ua
abgreifbar ist
Die Durchsteuerung des Transistors erfolgt mit einem Basisstrom der von einem Regelkreis R erzeugt und in
Abhängigkeit von der sekundären Last gesteuert wird.
Dieser Basisstrom wird nicht in Form von Impulsen erzeugt, sondern als konstanter Strom angeboten. Das
Aus- und Einschalten des Transistors erfolgt über den inneren Regelkreis JR, der am Transistor die Kollektcr-Emitter-Spannung
abgreift und zur Aus- bzw. Einschaltung des Transistors T auswertet Sobald also die
Kollektorspannung einen vorgegebenen Wert überschreitet, wird über die symbolisch dargestellte Schalteinrichtung
S die Basis des Transistors abgeschaltet oder ggf. auf Nullpotential umgeschaltet und der
Transistor damit gesperrt. Umgekehrt wird der Transistor eingeschaltet, wenn die Kollektorspannung
zu Null wird bzw. den vorgegebenen Sollwert unterschreitet
Die Spannungs- und Stromverhältnisse in der F i g. 1 werden in der F i g. 2 in ihrem zeitlichen Ablauf
dargestellt. Die Schwingspannung am Kondensator C5, also die Kollektorspannung Uc, schwingt um den Wert
der Betriebsspannung Ub (Fig.2a). Beim NuHdurchgang
P1 (oder auch bei einem vorgegebenen positiven
Spannungswert) wird der Transistor über den inneren Regelkreis JR eingeschaltet. Ein Kollekiorstrom Jc
fließt allerdings erst, wenn die Spannung nicht mehr negativ ist. Der Transistor ist also bereits mehrere
Mikrosekunden eingeschaltet, bevor eine positive Kollektorspannung anliegt und ein Kollektorstrom
fließen kann. Verluste treten daher beim Einschalten praktisch nicht auf. Während nun ein Kollektorstrom Ic
(F i g. 2b) fließt, wird die Induktivität L 1 aufgeladen, bis
zum Punkt P2 die Kollektorspannung den vorgegebenen Wert überschreitet und damit der Transistor über
den inneren Regelkreis JR abgeschaltet wird. Während der Abschaltzeit verhindert der Schwingkreiskondensator
Cs ein schnelles Ansteigen der Kollektorspannung, so daß ein relativ kleines Strom-Spannungs-Produkt
auftritt und damit auch die Abschaltverluste klein bleiben.
Dem Schalttransistor wird während der Einschaltzeit vom Spannungsregler R ein Basisstrom angeboten, der
zunächst größer ist, als er für den fließenden Kollektorstrom sein müßte. In F i g. 2b ist gestrichelt der
Wert des Kollektorstroms eingezeichnet, der aufgrund des angebotenen Basisstromes fließen könnte. Der
Transistor ist also am Anfang übersättigt. Wird der Transistor aus diesem Zustand heraus abgeschaltet, wie
es bei dem bekannten Gleichstromumrichter geschieht, so treten die bekannten, relativ langen Abschaltzeiten
auf. In der vorliegenden Anordnung jedoch ist die Abschaltzeit wesentlich kurzer; denn der Schalttransistör
kommt am Ende seiner Stromflußzeit aus der Sättigung heraus, was durch ein raches Ansteigen seiner
Restspannung gekennzeichnet ist. Diese Tatsache wird über den inneren Regelkreis JR erkannt und zum
Abschalten genutzt. Daher sind die Anforderungen an die Schaltgeschwindigkeit des Schalttransistors gering;
es können preiswerte Transistoren verwendet und gleichzeitig kleine Schaltverluste und ein guter Wirkungsgrad
erreicht werden.
In Fig.2c ist schließlich noch der Verlauf des
Stromes Jd gezeigt, der durch die Diode D fließt und dem Ladekondensator Ca die verbrauchte Energie
nachführt.
Bei der Schaltung nach F i g. 1 und 2 ist weiterhin gewährleistet, daß bei Kurzschluß einer Ausgangsspannung
der Umrichter abschaltet Denn dann bricht die Spannung am Resonanzübertrager zusammen, die
Kollektorspannung des Schalttransistors wird nicht mehr Null, und der Schalttransistor kann über den
inneren Regelkreis nicht mehr eingeschaltet werden. Auch bei zu hoher Betriebsspannung Ub schaltet der
Umrichter ab, da die Wechselspannung am Resonanzübertrager (Fig.2a) durch den äußeren Regelkreis
konstant gehalten wird. Wenn die Betriebsspannung Ub größer wird als die negative Halbwelle dieser
Wechselspannung (zuzüglich der eingestellten Restspannung), sinkt die Kollektorspannung des Schalttransistors
nicht mehr auf die Restspannung ab, und der Schalttransistor kann über den inneren Regelkreis nicht
mehr eingeschaltet werden.
Die F i g. 3 zeigt eine einfache Schaltungsanordnung
für einen erfindungsgemäßen Gleichstromumrichter mit Steuerteil und innerem Regelkreis. Die Betriebsspannung
Ub wird in üblicher Weise von der Netzspannung
Un über eine Gleichrichterbrücke B und einen Siebkondensator C erzeugt Der Lastkreis mit dem
Schalttransistor 7; den Übertragerwicklungen L1 und
L 2 ist in gleicher Weise geschaltet wie in F i g. 1, so daß er nicht mehr näher beschrieben zu werden braucht Am
Übertrager O ist jedoch eine zusätzliche Wicklung L 3
vorgesehen, welche mit der Primärwicklung L1 und der
Sekundärwicklung LI eng verkoppelt ist Diese Wicklung L 3 gestattet nicht nur den Abgriff der
Kollektorspannung und der Sekundärspannung, sondern versorgt auch über die Diode Dl und den
Kondensator Ci den Steuerteil mit einer stabilisierten
Spannung.
An der Zenerdiode Dl und dem Widerstand R1 ist
der Sollwert der Sekundärspannung eingestellt und dem Operationsverstärker Vl zugeführt. Gleichzeitig wird
über den Spannungsteiler R 2, R 3 der Istwert der Sekundärspannung abgegriffen und ebenfalls dem
Operationsverstärker zugeführt. Aus der so ermittelten Spannungsdifferenz wird über den Transistor Tl ein
lastabhängiger Basisstrom erzeugt und über den Transistor T2 der Basis des Schalttransistors T
zugeführt.
Allerdings kann der Basisstrom dem Schalttransistor T nur dann zugeführt werden, wenn der Transistor T2
durchgesteuert ist. Dies ist aufgrund der Restspannungsregelung nur dann der Fall, wenn die Kollektorspannung
des Schalttransistors unterhalb der festgelegten Restspannung liegt. Zu diesem Zweck Hefen die
Hilfswicklung L 3, die über den Spannungsteiler RA, RS
an die Betriebsspannung angeschaltet ist, ein natürliches Abbild des Spannungsverlaufs auf der Primärspannungsseite.
Der Widerstandsquotient des Spannungsteilers R 4, R 5 ist so groß gewählt, wie das Übersetzungsverhältnis
zwischen Primär- und Hilfswicklung, so daß in dem vorliegenden vereinfachten Beispiel bei Restspannung
Null am Schalttransistor T auch die Abgriffsspannung des Spannungsteilers Null ist
Im Operationsverstärker V2 wird diese Abgriffsspannung mit der Sollspannung, die über den zweiten
Eingang zugeführt wird, verglichen und zur Steuerung des Transistors Ti ausgewertet Sobald die Kollektorspannung
also größer wird als die Sollspannung, wird der Transistor 7"2 gesperrt, so daß auch die Basis von T
keinen Strom mehr erhält. Wie erwähnt, handelt es sich bei der F i g. 3 um eine vereinfachte Schaltungsanordnung,
bei der zunächst grundsätzlich der Abgriff und die Auswertung der Restspannung gezeigt wird. So wird
dort der Einfachheit halber zunächst von einer Restspannung Null ausgegangen, die an dem einen
Eingang des Operationsverstärkers V2 liegt und mit dem am anderen Eingang liegenden Abgriff des
Spannungsteilers A4, R5 verglichen wird. Für die
praktische Anwendung werden zusätzliche Spannungsteiler erforderlich, um den Sollspannungswert auf die
gewünschte Restspannung einzustellen. Eine solche für den praktischen Betrieb geeignete Schaltungsanordnung
wird nachfolgend anhand der F i g. 4 beschrieben.
Die F i g. 4 zeigt noch eine ausführlichere Schaltungsmöglichkeit für den erfindungsgemäßen Umrichter,
wobei insbesondere auch die Einschaltbedingungen mit berücksichtigt wurden. Im unteren Teil der F i g. 4 ist der
Lastkreis mit dem Schalttransistor und dem Übertrager dargestellt Dieser Teil ist ebenso wie die Netzanschaltung
genauso aufgebaut wie in den vorhergehenden Figuren, so daß sich eine Beschreibung erübrigt
Der Steuerkreis besteht im wesentlichen aus einem Spannungsreglerteil SR, einem Restspannungsregler
RR und dem zwischenliegenden Treiberverstärker TV. Dazu kommt noch ein Einschaltteil E, der für den
Augenblick des Einschaltens die Spannung am Steuerteil erzeugt, sowie eine Startrückkopplung RK, welche
für das Anschwingen des Schwingkreises im Augenblick des Einschaltens sorgt
Der Spannungsregler SR arbeitet ähnlich wie ir Fig.3. Von der Hilfswicklung L3 wird u.a. über der
Widerstand R14 und die Diode D13 der Istwert der zu
regelnden Spannung am Kondensator C3 gebildet Dieser wird über den Spannungsteiler All, Ä13
abgegriffen und dem Operationsverstärker VIl züge
führt Dort wird er mit dem an der Zenerdiode D12 unc
dem Widerstand R12 gebildeten Sollwert verglichen
Die verstärkte Differenz wird über die Transistoren Γ11 und 7Ί2 der Basis des Schalttransistors 7
angeboten.
Die Einschaltung des Schalttrans istors erfolgt wie bei F i g. 3 über einen Restspannungsregler RR. Auch
hier liefert die Hilfswicklung L3 ein natürliches Abbild
des Spannungsverlaufs auf der Hochspannungsseite. Der Spannungsteiler Λ 33, R 37, R 38 liegt an der
Betriebsspannung Ub des Lastkreises, und der Widerstandsquotient
des Spannungsteilers ist so groß wie das Übersetzungsverhältnis des Übertragers. Durch den
Widerstand /?30, der an der weitgehend stabilen Hilfsspannung des Steuerteils liegt, wird der Spannungsteiler
Λ 33, Λ 37, Ä38 so weit verstimmt, daß er immer
bei einer bestimmten Restspannung von beispielsweise 25 V unabhängig von der Eingangsspannung (200 bis
400 V) am Spannungsteilerabgriff Null zeigt. Dieser Nulldurchgang kann mit dem Komparator V12
festgestellt werden. Für den praktischen Betrieb mit nur positiver Betriebsspannung ist allerdings kein Betrieb
um 0 Volt möglich. Durch den Spannungsteiler /?28, Ä29 (der Transistor 7Ί6 ist im normalen Betrieb
leitend) sowie mit einem entsprechend veränderten Widerstand Ä30 kann jedoch der Restspannungsschaltpunkt
ebenfalls unabhängig von der Eingangsspannung bei einer vorbestimmten positiven Spannung festgelegt
werden. Unabhängig von der Betriebsspannung schaltet also der Operationsverstärker V12 den Transistor 7" 15
jeweils oberhalb einer festgelegten Restspannung aus und unterhalb dieser Restspannung ein. Mit dem
Transistor T15 wird im Treiberverstärker TV der
Transistor T14 eingeschaltet, so daß die Basis des
Schalttransistors auf Nullpotential gelegt wird. Über den Transistor 7*13 wird zusätzlich der Transistor T12
gesperrt.
Da durch den Restspannungsregler RR der Schalttransistor nicht nur aus, sondern auch eingeschaltet
wird, kann der Umrichter nicht selbsttätig anlaufen, da die Energie im Schwingkreis L 1, Cs fü · seinen Betrieb
Voraussetzung ist.
Deshalb ist die Schaltung um den RückKopplungsteil RK erweitert, welcher das Anschwingen ermöglicht.
Beim Anlauf wird am Spannungsteiler R 33, R 37, R 38 die Spannung zunächst durch die Zenerdiode D14
begrenzt Über die Widerstände R 31 und R 32 wird der Transistor T16 leitend, jedoch über den Operationsverstärker
V12 und die Transistoren 7Ί5 sowie 7Ί4 wieder gesperrt. Dieser Zustand ist wegen der hohen
Verstärkung und der Speicherzeit von 7~16 jedoch nicht stabil. Die Schaltung schwingt und die Schwingungsimpulse
gelangen zur Basis des Schalttransistors T; sie bewirken über den Übertrager Ll, L 3 und den
Kondensator Cl eine Synchronisation auf die Übertragungsresonanz. Wegen der starken Rückkopplung über
die Wicklung L 3 geht der Lastteil L sofort in den reinen Schaltbetrieb über. Der Kondensator Cl ist so klein,
daß er differenzierend bei einem Abfall der Spannung an der Hilfswicklung L3 — entsprechend einem Anstieg
der Restspannung am Schalttransistor 7" — sofort die Abschaltung einleitet. Die Diode D17 bewirkt wiederum,
daß das Differenzieren während einer positiven Spannung an der Hilfswicklung L 3 nicht eintritt und der
relativ langsame Transistor T16 kräftigt übersteuert
wird.
Dadurch wird der Transistor T16 erst nach der
Umpolung der Hilfswicklung L'.l abgeschaltet und damit der Schalttransistor T eingeschaltet, was die
Verlustleistung an den Einschaltflanken beim Anlauf stark reduziert. Nach etwa 2 bis 10 msec ist die
Spannung am Kondensator CA so groß, daß der Transistor TYl leitend wird und den Transistor 716 fest
einschaltet. Damit ist die Start-Rückkopplung unterbrochen und der Normalbetrieb hergestellt. War allerdings
bis zu diesem Zeitpunkt die Aufladung der sekundären Kondensatoren Ca nicht abgeschlossen (beispielsweise
bei Kurzschluß), so reißt die Rückkopplung ab, und nach einer vorgegebenen Anlaufzeit wird ein neuer Einschaltversuch
dadurch gestartet, daß über einen Einschaltteil E wiederum Spannung an den Steuerteil
angelegt wird.
Der in der F i g. 4 dargestellte Einschaltteil E stellt eine von verschiedenen Möglichkeiten dar, beim
Einschalten der Netzspannung die Betriebsspannung am Steuerteil also am Kondensator C42, zu erzeugen,
bis der Übertrager anschwingt und über die Hilfswicklung L 3 und die Diode D11 selbst die Versorgung des
Steuerteils übernimmt. Diese Einschaltung erfolgt dadurch, daß vom Netz her über den Widerstand R 42
der Kondensator C41 aufgeladen wird. Bei einer vorgegebenen Spannung, beispielsweise 30 V, bricht die
Triggerdiode D 41 durch, zündet den Thyristor 742 und übergibt die Ladung vom Kondensator C41 an den
Kondensator C42. Damit erhält der Steuerteil die Spannung, die er zum Anlaufen braucht; über den
Rückkopplungsteil RK wird die Schaltung zum Schwingen gebracht und übernimmt über die Hilfswicklung L 3
und die Diode DIl den Betrieb. Nach Kurzschluß oder Überspannung wird eine definierte Wiedereinschaltung
dadurch erreicht daß im Betrieb über den Widerstand Λ 47 und den Transistor 718 ein Aufladen von C41
verhindert wird, solange C 42 noch Spannung hat Der Einschaltteil E dient außerdem zur Überspannungssicherung.
Zu diesem Zweck ist der Transistor 719 mit den Widerständen K 41, Λ 43 und der Zenerdiode D 43
so abgestimmt daß bei einer zu hohen Speisespannung die Einschaltung verhindert wird.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Gleichstromumrichter mit mindestens einem periodisch schaltenden Schalttransistor sowie einem
Übertrager, dessen Primärwicklung im Kollektorkreis des Schalttransistors liegt und an dessen
Sekundärwicklung über Gleichrichter zumindest eine stabilisierte Gleichspannung abnehmbar ist
wobei ein äußerer Regelkreis den Schalttransistor aber seinen Basiskreis im Sinne einer Gleichspan- ic
nungsstabilisierung beeinflußt und wobei dem äußeren Regelkreis ein nach jedem Einschalten des
Schalttransistors dessen Abschaltzeitpunkt festlegender innerer Regelkreis unterlagert ist, in dem
eine elektrische Betriebsgröße des Schalttransistors als Ist-Wert erfaßt und bei Oberschreiten eines
Sol'wertes zur Ausschaltung des am Schalttransistor anliegenden Basisstroms ausgewertet wird, dadurch
gekennzeichnet, daß die als Ist-Wert erfaßte elektrische Betriebsgröße des Schalttransistors
{"^dessen Kollektor-Emitter-Spannung ist und
der Sollwert des inneren Regelkreises (IR) derart bemessen ist, daß die Abschaltung des Schalttransistors
(T) jeweils zu einem Zeitpunkt erfolgt, bei dem die Kollektor-Emitter-Restspannung auf einen Wert
angestiegen ist, bei dem der Schalttransistor (T) im wesentlichen nicht mehr übersättigt ist, und daß von
dem äußeren Regelkreis die Höhe des dem Schalttransistor (T) zugeführten, durch den inneren
Regelkreis (IR) abschaltbaren Basisstroms gesteuert ist.
2. Gleichstromumrichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die im Kollektorkreis des
Schaltungstransistors (T) liegende Übertragungswicklung (L 1) mit einem parallel zum Schalttransistör
(T) liegenden Kondensator (Cs) einen Schwingkreis bildet und daß der Schalttransistor (T) jeweils
über den inneren Regelkreis (IR) eingeschaltet wird, wenn die Kollektor-Emitter-Spannung des Schalttransistors
(Τ)άζη Sollwert des inneren Regelkreises (Y/yunterschreitet.
3. Gleichstromumrichter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Schalttransistor
(T) von dem äußeren Regelkreis über eine vom inneren Regelkreis fwy gesteuerte Schalteinrichtung
(S) ein an sich stetiger lastabhängiger Basisstrom zugeführt wird.
4. Gleichstromumrichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß am
Übertrager (Ü) eine mit der Primärwicklung (L 1) eng gekoppelte, über eine Spannungsteilerschaltung
(R 4, R 5; Ä33, Ä37, R 38) in Reihe an die
Betriebsspannung (Ub) angeschaltete Hilfswicklung (L 3) vorgesehen ist, wobei der Widerstandsquotient
der Spannungsteilerschaltung dem Übersetzungsverhältnis zwischen Primär- und Hilfswicklung (Ll,
L 3) entspricht, und daß die Spannungsteiler abgreifbare, der Kollektor-Emitter-Spannung proportionale
Meßspannung einer mit der Sollwertspannung beaufschlagten Vergleichseinrichtung
(V2; V12) zugeführt ist.
5. Gleichstromumrichter nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schalteinrichtung
(S) derart ausgebildet ist, daß sie zur Sperrung des Schalttransistors (T) dessen Basis auf Nullpotential
umschaltet.
6. Gleichstromumrichter nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Rückkopplung vom Übertrager zur Basis des Schalttransistors (T) vorgesehen ist, welche nach
Anlegen der Betriebsspannung (Ub) an den Umrichter für eine kurze, vorzugsweise über ein Zeitglied
(C4) festgelegte Anlaufzeit eingeschaltet ist
Priority Applications (14)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2445033A DE2445033C3 (de) | 1974-09-20 | 1974-09-20 | Gleichstromumrichter |
| US05/603,679 US4013935A (en) | 1974-09-20 | 1975-08-11 | Circuit arrangement for a dc to dc converter |
| IL47912A IL47912A (en) | 1974-09-20 | 1975-08-13 | Power supply circuit arrangement |
| AU84017/75A AU495977B2 (en) | 1974-09-20 | 1975-08-15 | Improvements in or relating to power supply circuit arrangements |
| NL7509928A NL7509928A (nl) | 1974-09-20 | 1975-08-21 | Schakeling voor een stroomvoeding met frequen- tieomzetter. |
| FR7528246A FR2285744A1 (fr) | 1974-09-20 | 1975-09-15 | Circuit pour une alimentation a un convertisseur |
| CH1197975A CH582972A5 (de) | 1974-09-20 | 1975-09-16 | |
| SE7510467A SE407650B (sv) | 1974-09-20 | 1975-09-18 | Likstromsomriktare med minst en periodiskt kopplande switchtransistor |
| IT27345/75A IT1042633B (it) | 1974-09-20 | 1975-09-18 | Disposizione circuitale per un dispositivo di alimentazione flet trica mediante convertitore |
| JP50113570A JPS5158617A (de) | 1974-09-20 | 1975-09-19 | |
| BR7506072*A BR7506072A (pt) | 1974-09-20 | 1975-09-19 | Circuito aperfeicoado para uma fonte de corrente do tipo conversor |
| ZA00755973A ZA755973B (en) | 1974-09-20 | 1975-09-19 | Improvements in or relating to power supply circuit arrangements |
| BE160211A BE833626A (fr) | 1974-09-20 | 1975-09-19 | Circuit pour une alimentation a convertisseur |
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