DE2915450A1 - Spannungswandler - Google Patents
SpannungswandlerInfo
- Publication number
- DE2915450A1 DE2915450A1 DE19792915450 DE2915450A DE2915450A1 DE 2915450 A1 DE2915450 A1 DE 2915450A1 DE 19792915450 DE19792915450 DE 19792915450 DE 2915450 A DE2915450 A DE 2915450A DE 2915450 A1 DE2915450 A1 DE 2915450A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- output
- signal
- switching
- voltage
- voltage converter
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02M—APPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
- H02M3/00—Conversion of dc power input into dc power output
- H02M3/22—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac
- H02M3/24—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters
- H02M3/28—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac
- H02M3/325—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal
- H02M3/335—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only
- H02M3/33569—Conversion of dc power input into dc power output with intermediate conversion into ac by static converters using discharge tubes with control electrode or semiconductor devices with control electrode to produce the intermediate ac using devices of a triode or a transistor type requiring continuous application of a control signal using semiconductor devices only having several active switching elements
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Description
Die Erfindung bezieht sich allgemein auf einen Spannungswandler und insbesondere auf einen solchen, der für große
Laständerung geeignet ist.
Es wurde bereits ein Spannungswandler vorgeschlagen, der eine stabile Gleichspannung ohne Verringerung des Wirkungsgrades
unabhängig von einer großen Laständerung
liefern kann. Ein derartiger Spannungswandler wurde in
der US-Patentanmeldung 962 654 vorgeschlagen und wird
nun zuerst anhand der Fig. 1 erläutert.
liefern kann. Ein derartiger Spannungswandler wurde in
der US-Patentanmeldung 962 654 vorgeschlagen und wird
nun zuerst anhand der Fig. 1 erläutert.
In Fig. 1 bezeichnet 1 einen Netzstecker, dem eine
handelsübliche:· Wechselspannung zugeführt wird. Die dem Netzstecker 1 zugeführte Wechselspannung wird über einen Schalter 2 einem Gleichrichter 3 zugeführt, von dem sie zu einer Gleichspannung gleichgerichtet und geglättet
wird. Die so erzeugte Gleichspannung wird über die
Primärwicklung 4a eines Transformators und eine Diode 5 zur Sperrung eines Gegenstroms auf einen NPN-Transistor 6 gegeben, der ein erstes Schaltelement bildet, und die am Mittelabgriff der Primärwicklung 4a auftretende Gleichspannung wird einem NPN-Transistor 7 zugeführt, der ein zweites Schaltelement bildet. Es wird dabei angenommen, daß die Induktivität des Wicklungsteils zwischen dem
einen Ende und dem Mittelabgriff der Primärwicklung L1
und die Induktivität zwischen dem Mittelabgriff und dem anderen Teil der Primärwicklung 4a L2 ist.
handelsübliche:· Wechselspannung zugeführt wird. Die dem Netzstecker 1 zugeführte Wechselspannung wird über einen Schalter 2 einem Gleichrichter 3 zugeführt, von dem sie zu einer Gleichspannung gleichgerichtet und geglättet
wird. Die so erzeugte Gleichspannung wird über die
Primärwicklung 4a eines Transformators und eine Diode 5 zur Sperrung eines Gegenstroms auf einen NPN-Transistor 6 gegeben, der ein erstes Schaltelement bildet, und die am Mittelabgriff der Primärwicklung 4a auftretende Gleichspannung wird einem NPN-Transistor 7 zugeführt, der ein zweites Schaltelement bildet. Es wird dabei angenommen, daß die Induktivität des Wicklungsteils zwischen dem
einen Ende und dem Mittelabgriff der Primärwicklung L1
und die Induktivität zwischen dem Mittelabgriff und dem anderen Teil der Primärwicklung 4a L2 ist.
über der Primärwicklung 4b des Transformators 4 wird eine
Wechselspannung infolge des Sehaltvorganges des Transistors
6 oder 7 erzeugt. Diese Wechselspannung, die von
der Sekundärwicklung 4b abgegeben wird, wird einem Gleichrichter 8 zugeführt und dann zu einer Gleichspannung
gleichgerichtet und geglättet. Diese Gleichspannung wird an einen Ausgang 9 abgegeben. Die Gleichspannung am Ausgang 9 wird einem Gleichspannungsdetektor 10 zugeführt,
der Sekundärwicklung 4b abgegeben wird, wird einem Gleichrichter 8 zugeführt und dann zu einer Gleichspannung
gleichgerichtet und geglättet. Diese Gleichspannung wird an einen Ausgang 9 abgegeben. Die Gleichspannung am Ausgang 9 wird einem Gleichspannungsdetektor 10 zugeführt,
909843/0943
der die Größe der angelegten Spannung ermittelt. Das ermittelte Ausgangssignal wird über einen isolierenden
Koppler 11 wie einen Fotokoppler oder dergleichen auf einen Impulsbreitenmodulator 12 gegeben, der ein Schaltsignal
als Modulationseingangssignal erzeugt. Dem Impulsbreitenmodulator 12 wird auch ein Taktimpuls von einem
Taktimpulsoszillator 13 als Träger zugeführt. Die Impulsbreite des Schaltsignals, das das Ausgangssignal des
Impulsbreitenmodulators 12 ist, wird in Abhängigkeit von der Gleichspannung geändert, die am Ausgang 9 erhalten
wird, um diese Gleichspannung auf einem gewünschten konstanten Wert zu stabilisieren.
Bei dem bekannten Spannungswandler in Fig. 1 ist ein Widerstand 14 mit geringem Widerstandswert, der als
Stromdetektor dient, zwischen die Sekundärwicklung 4b des Transformators 4 und Masse geschaltet. Der Spannungsabfall
über dem Widerstand 14 wird einem Stromdetektor 15 zugeführt. Dieser Stromdetektor 15 ist derart gebildet,
daß seine Ausgangsseite einen niedrigen Pegel "O" hat, wenn der Spannungsabfall über dem Widerstand 14, d.h.
der Ausgangsstrom am Ausgang 9 niedriger als ein Schwellwert ITS ist, während sein Ausgang einen hohen Pegel "1"
hat, wenn der Ausgangsstrom über dem vorbestimmten Wert ITH liegt. Das ermittelte Ausgangssignal des Stromdetektors
15 wird über einen isolierenden Koppler 16 wie einen Fotokoppler
oder dergleichen einem Steuerkreis wie einem D-Flip-Flop 17 an dessen D-Eingang zugeführt, dem auch
an seinem Triggereingang T der Taktimpuls des Taktimpulsoszillators 13 zugeführt wird. Das an dem Ausgang Q des
D-Flip-Flops 17 erscheinende Ausgangssignal wird als Steuersignal dem einen Eingang des UND-Glieds 18 zugeführt,
dem an seinem anderen Eingang das Schaltsignals des Impulsbreitenmodulators 12 zugeführt wird. Das vom UND-Glied 18
abgegebene Schaltsignal wird der Basis des Transistors 6 zugeführt. Das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops
17 wird als Steuersignal dem einen Eingang eines UND-
909843/0943
Glieds 19 zugeführt, dem am anderen Eingang das Schaltsignal des Impulsbreitenmodulators 12 zugeführt wird.
Das Schaltsignal, das von dem UND-Glied 19 abgegeben wird, wird der Basis eines Transistors 7 zugeführt.
Wenn bei dem bekannten Spannungsregler eine an den Ausgang 9 angeschlossene Last klein ist, nimmt der Ausgangsstrom
am Ausgang 9 ab. Wenn jedoch der Ausgangsstrom unter dem Schwellwert I TH des Stromdetektors 15
liegt, wird dessen Ausgangssignal "0". Das Ausgangssignal
am Ausgang Q des Flip-Flops 17 wird daher synchron mit
dem Taktimpuls des Taktimpulsoszillators 13 "0" und damit wird der Transistor 7 gesperrt.
Da jedoch zu diesem Zeitpunkt das Ausgangssignal am Ausgang
Q des Flip-Flops 17 "1" wird, durchläuft das Schaltsignal des Impulsbreitenmodulators 12 das UND-Glied 18
und wird der Basis des Transistors 6 zugeführt. Der Transistor 6 schaltet somit die Eingangsgleichspannung
und damit wird die Ausgangsgleichspannung Vo am Ausgang erzeugt. Da die Eingangsgleichspannung Vi des Gleichrichters
3 auf die gesamte Primärwicklung 4a des Transformators 4 bzw. die Reihenschaltung der Induktivitäten
L1 und L2 gegeben wird, wenn angenommen wird, daß das Tastverhältnis des Schaltsignals D, seine Periode Tp und
die Größe der Last RL ist, kann die Ausgangsgleichspannung Vo wie folgt ausgedrückt werden:
/ RL . T
Vo = Vi · D '
Vo = Vi · D '
\f 2(L1+L2)
Die maximale Ausgangsleistung Po kann wie folgt ausgedrückt
werden:
„2 Vi2.D2.T
Pn - Vo - P
^° ~ RL 2(L19L2) ...
909843/0943
2315450
Wenn daher die Induktivitäfcswerfce L1 und L2 zuvor gewählt
werden, kann die Ausgangsspannung Vo, die unabhängig
von Laständerungen ausreichend stabil ist, selbst bei einer kleinen Last erhalten werden.
Wenn die an den Ausgang 9 angeschlossene Last groß ist, nimmt der Ausgangsstrom am Ausgang 9 zu. Wenn der Ausgangsstrom
den Schweilwert I TH des Gleichspannungsdetektors 15 überschreitet, wird dessen Ausgangssignal
"1". Damit wird das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 synchron mit dem Taktimpuls des Taktimpulsoszillators
13 11O", so daß das Ausgangssignal des UND-Glieds
18 "0" wird und damit der Transistor 6 gesperrt wird. Da zu diesem Seitpunkt jedoch das Ausgangssignal
am Ausgang Q des Flip-Flops 17 "1" wird, wird das Schaltsignal des Impulsbreitenmodulators 12 über das
UND-Glied 19 der Basis des Transistors 7 zugeführt, um diesen zu öffnen. Dabei wird der Wicklungsteil der Primärwicklung
4a des Transformators 4 von seinem einen Ende zu seinem Mittelabgriff, dessen Induktivitätswert L1 ist,
benutzt. Die maximale Ausgangsleistung Po kann zu diesem Zeitpunkt somit wie folgt ausgedrückt werden:
2 2
Vi .D-T
Po = E
Da dabei der Tnduktivitätswert im Vergleich zu dem bei
geringer Last klein ist, wird die maximale Ausgangsleistung Po, die am Ausgang 9 erhalten werden kann, groß,
wie sich aus den Gleichungen (1) und (2) ergibt. Selbst wenn daher das große Ausgangssignal abgegeben wird, ist
die Gleichspannung am Ausgang 9 stabil, bzw. selbst wenn die Lr~t groß ist, kann eine ausreichend stabile Gleichspannung
bei Laständerungen erhalten werden. Da die Laständerung durch Änderung des Induktivitätswertes auf L1 + L2
oder L1 verarbeitet wird, wird der Wirkungsgrad verringert. Der Transistor 6 oder 7 wird dabei durch das Schaltsignal
909843/0943
geschaltet, das am Ausgang des Impulsbreitenmodulators erhalten wird, so daß eine gewünschte konstante Gleichspannung
am Ausgang 9 erhalten werden kann.
Da jedoch bei dem bekannten Spannungswandler der Strom an der Sekundärseite des Transformators 4 ermittelt
wird, um die Laständerung zu erfassen, ist der Koppler
16 wie ein Fotokoppler oder dergleichen notwendig, um
die Primärseite des Transformators 4 von dessen Sekundärseite zu isolieren, und es ist auch der Widerstand 14 und
der Stromdetektor 15 zur Ermittlung des Stroms notwendig.
Der bekannte Schaltregler ist daher kompliziert im Aufbau und daher teuer»
Wenn bei dem bekannten Spannungswandler der Fig. 1 die
Impulsbreite des Schaltsignals, das auf den Transistor gegeben wird, 50 % beträgt, wenn vom Transistor 6 auf
umgeschaltet wird, wird der Transistor 7 mit dieser Impulsbreite betrieben. Die Ausgangsspannung schwingt daher
etwas über und es wird von dem Transistor 7 auf 6 umgeschaltet, um die Impulsbreite schnell zu verringern.
Dabei wird jedoch wiederum die Ausgangsspannung zu niedrig und damit wird die Impulsbreite groß» Somit wird wieder
auf den Transistor 7 umgeschaltet bzw. es ergibt sich eine Art Schwingung. Das Schalten der Schaltelemente kann
daher nicht gleichmäßig bzw. stoßfrei durchgeführt werden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde unter Vermeidung der Nachteile des Standes der Technik einen
Spannungswandler zu schaffen dessen Schaltelemente gleichmäßig bzw. stoßfrei geschaltet werden können und
bei dem die Neigung der Ausgangsspannung eines Sägezahngenerators in Verbindung mit der Änderung der Schaltelemente
gesteuert wird.
Gelöst wird diese Aufgabe bei einem Spannungswandler entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1 durch die
909843/0943
im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben
sich aus den unteranSprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 5 beispielsweise erläutert. Es zeigt:
Figur 1 ein Schaltbild eines Beispiels eines bekannten Spannungswandlers,
Figur 2 ein Schaltbild des Spannungswandlers gemäß der Erfindung,
Figur 3A bis 3G den Verlauf von Signalen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Spannungswandlers in Fig. 2,
Figur 4 ein Schaltbild eines Beispiels des Impulsbreitenmodulators
des Spannungswandlers in Fig. 2, und
Figur 5A bis 5D den Verlauf von Signalen zur Erläuterung der Arbeitsweise des Impulsbreitenmodulators in
Fig. 4.
Anhand der Fig. 2 bis 5 wird nun ein Beispiel des Spannungswandlers der Erfindung beschrieben, wobei die Elemente
entsprechend Fig. 1 mit den gleichen Bezugsziffern versehen sind und nicht mehr im einzelnen beschrieben werden.
In Fig. 2 bezeichnen 20a und 20b einen ersten und zweiten Bezugsimpulsgenerator. Der erste Bezugsimpuls des ersten
Bezugsimpulsoszillators 20a in Fig. 3B ist so gewählt, daß seine Impulsbreite a etwas breiter als die Größe
ist, wenn die Last klein wird, und die Impulsbreite des Schaltimpulses des Impulsbreitenmodulators 12A wird
minimal, wenn der Transistor 7 verwendet wird. Der Bezugsimpuls des zweiten Bezugsimpulsoszillators 2Oa
909843/0943
1|
ist so gewählt, daß,, wie Fig- 3C zeigte seine Impulsbreite
b die folgende Bedingung erfüllt:
wobei Da das Tastverhältnis des ersten Bezugsimpulses und Db das des zweiten darstellt.
Dabei ist der erste und zweite Bezugsinipuls synchron mit dem in Fig. 3A gezeigten Taktimpuls des Taktimpulsoszillators
13.
Der erste Bezugsimpuls des ersten Bezugsimpulsoszillators 20a wird einem der Eingänge eines NAND-Glieds 21 zugeführt, dessen anderem Eingang das Signal "0" oder "1"
zugeführt wird, das an dem Ausgang Q des Flip-Flops erscheint. Der zweite Bezugsimpuls des zweiten Bezugsimpulsoszillators
20b wird dem einen Eingang eines NAND-Glieds 20 zugeführt, dessen anderem Eingang das
Signal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 über einen Inverter 23 zugeführt wird. Die Ausgangssignale der NAND-*
Glieder 21 und 22 werden den Eingängen eines NAND-Glieds 24 zugeführt. Die NAND-Glieder 21, 22, 24 und
der Inverter 23 bilden einen Bezugsimpulswählkreis. Wenn das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 "1"
ist, wird der erste Bezugsimpuls am Ausgang des NAND-Glieds
24 erhalten, während, wenn das Ausgangssignal am Ausgang Q "0" ist, der zweite Bezugsimpuls am Ausgang
des NAND-Glieds 24 erhalten wird« Der erste und zweite Bezugsimpuls, der am Ausgang des NAND-Glieds 24 erhalten
wird, wird auf den einen Eingang eines Komparators 25
gegeben. Das Schaltsignal des Impulsbreitenmodulators 12A wird auf den einen Eingang eines Exkiusiv-ODER-Glieds
gegeben, das am anderen Eingang das Signal "1" oder "0" erhält, das am Ausgang Q des Flip-Flops 17 erhalten wird,
und das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Glieds 26 wird dem anderen Eingang des !Comparators 25 zugeführt. Der
909843/0943
Komparator 25 erzeugt ein Ausgangssignal "1", wenn das
Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Glieds 26 auf dem hohen
Pegel "1" beim Abfall des Bezugsimpulses ist. Das Ausgangssignal
des !Comparators 25 wird dem Eingang D des Flip-Flops 17 zugeführt. Wie später beschrieben wird,
ist der Impulsbreitenmodulator 12A so ausgebildet, daß er die Steigung des Sägezahnsignals, das zur Erzeugung
des Schaltsignals verwendet wird, in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal des Flip-Flops 17 gleichzeitig ändert,
wenn zwischen den Transistoren 6 und 7 umgeschaltet wird. Der übrige Schaltungsaufbau des Spannungswandlers der
Erfindung ist im wesentlichen gleich dem des bekannten Spannungswandlers der Fig. 1.
Wenn bei dem in dieser Weise aufgebauten Spannungswandler angenommen wird, daß, wie Fig. 3D zeigt, die Impulsbreite
des Schaltsignals des Impulsbreitenmodulators 12A größer als die Breite a des ersten Bezugsimpulses, jedoch kleiner
als die Breite b des zweiten Bezugsimpulses ist, wird das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 "1". Das
Schaltsignal wird somit über das UND-Glied 19 der Basis des Transistors 7 zugeführt, um ihn in Übereinstimmung
mit der Ausgangsgleichspannung, die am Ausgang 9 erzeugt wird, zu schalten und die Ausgangsgleichspannung konstant
zu machen. Dabei wird der erste Bezugsimpuls an den Ausgang des NAND-Glieds 24 abgegeben. Wenn die mit dem Ausgang
9 verbundene Last gegenüber dem obigen Zustand klein wird und die Impulsbreite des Schaltsignals des Impulsbreitenmodulators
12A kleiner als die Breite a des ersten Bezugsimpulses wird, wie Fig. 3E zeigt, wird das Ausgangssignal
des Exklusiv-ODER-Glieds 26 beim Abfall des ersten Bezugsimpulses 11O", wie Fig. 3F zeigt. Das Flip-Flop 17 wird
daher synchron mit dem Taktimpuls umgeschaltet und das Ausgangssignal seines Ausganges Q bzw. Q wird "0" bzw. "1".
Es wird daher der zweite Bezugsimpuls an den Ausgang des NAND-Glieds 24 abgegeben. Das Schaltsignal des Impuls-
909843/0943
breitenmodulators 12A wird daher über das UND-Glied 18
der Basis des Transistors 6 zugeführt, um diesen zu schalten. Die Impulsbreite des Sehaltsignals des Impulsbreitenmodulators
12A wird daher entsprechend der Ausgangsgleichspannung moduliert/ die am Ausgang 9 erhalten
wird, so daß die Ausgangsgleichspannung, die am Ausgang 9 erscheint, konstant gemacht werden kann.
Wenn die Last am Ausgang 9 groß wird, wird die Ausgangsgleichspannung
sehr klein. Die Impulsbreite des Ausgangsimpulses des Impulsbreitenmodulators 12A wird daher groß.
Wenn die Impulsbreite des Schaltsignals größer als die Breite b des zweiten Bezugsimpulses beim Abfall des
zweiten Bezugsimpulses wird, wie Fig. 3G zeigt, wird das Ausgangssignal des Exklusiv-ODER-Glieds "1" (da dabei
das Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 "O" ist, wird das Schaltsignal so wie es ist an den Ausgang
des Exklusiv-ODER-Glieds 26 abgegeben. Das Ausgangssignal
des Komparators 25 wird daher "1" und das Flip-Flop 17 wird synchron mit dem Taktimpuls umgeschaltet. Das Schaltsignal
mit der obigen Impulsbreite wird daher der Basis des Transistors 7 über das UND-Glied 19 zugeführt. Wenn
dies geschieht, ist jedoch der Transistor 7 gesättigt und die Ausgangsgleichspannung schwingt etwas über und
verursacht eine Schwingung. Um diesen Nachteil zu vermeiden wird die Steigung des Sägezahnsignals, das zur
Erzeugung des Schaltsignals verwendet wird, im Impulsbreitenmodulator 12A in Abhängigkeit vom Ausgangssignal
z.B. des Ausganges Q des Flip-Flops 17 beim Umschalten vom Transistor 6 auf 7 geändert, um die große Impulsbreite
des Schaltsignals in Fig. 3E auf solch einen Wert zu ändern, bei dem der Transistor 7 mit einem bestimmten Arbeitsbereich
arbeitet, z.B. der Impulsbreite zwischen der des ersten und zweiten Bezugsimpulses. Das so korrigierte
Schaltsignal wird über ein UND-Glied 19 der Basis des Transistors 7 zugeführt, so daß der Transistor 7 normalerweise
ohne Sättigung arbeitet und die Umschaltung zwischen
903843/0943
den Transistoren 6 und 7 gleichmäßig durchgeführt werden kann.
Fig. 4 zeigt ein Beispiel des Impulsbreitenmodulators 12A, der bei dem Beispiel in Fig. 2 verwendet ist. Ein Eingang
des Impulsbreitenmodulators 12A in Fig. 4 ist mit einem
Anschluß 27 verbunden, der das ermittelte Ausgangssignal
über den Koppler 11 (Fig. 2) erhält. Der Impulsbreitenmodulator 12A enthält einen Fehlerspannungsverstärker
29, dessen einer Eingang mit dem Anschluß 27 und dessen anderer Eingang mit einer Bezugsspannungsquelle 2 8 verbunden
ist, sowie einen Amplitudenkomparator 31, dessen einem Eingang das Ausgangssignal des Fehlerspannungsverstärkers
29 und dessen anderem Eingang ein Sägezahnsignal zugeführt wird, um beide Signale zu vergleichen und ein
bestimmtes Sägezahnsignal über einen Anschluß 30 den UND-Gliedern 18 und 19 und dem Exklusiv-ODER-Glied 26
(Fig. 2) zuzuführen, einen Triggersignaloszillator 33, der aus einem Ringzähler oder dergleichen gebildet ist
und dem der Taktimpuls des Taktimpulsoszillators 13 (Fig. 2) über einen Anschluß 32 zugeführt wird und der ein Triggersignal bei jeder vorbestimmten Periode erzeugt, und
schließlich einen Sägezahnsignalgenerator 34, der das Sägezahnsignal synchron mit dem Triggersignal des Triggersignaloszillators
33 erzeugt. Als Fehlerspannungsverstärker, Amplitudenkomparator 31 und Triggersignaloszillator 33 sind
bekannte Elemente verwendet. Der Sägezahngenerator 34 hat einen Transistor 35 und einen Kondensator 37. Der Transistor
35 wird in Abhängigkeit von dem Triggersignal des Triggersignaloszillators 33 ein- und ausgeschaltet, und
der Kondensator 37, dem ein Strom eines Stromquellenanschlusses 36 zugeführt wird, wird in bekannter Weise über
den Transistor 35 ge~ und entladen. Bei dem Beispiel der Fig. 4 sind zwischen dem Stromquellenanschluß 36 und der
einen Elektrode des Kondensators 37 Stromquellen 38 und 39, die umschaltbar sind, und ein Schalter 41 vorhanden, der
die Stromquellen 38 und 39 in Abhängigkeit von dem Signal an einem Anschluß 40 schaltet, der z.B. mit dem Ausgang Q
903843/0943
des Flip-Flops 17 (Fig. 2) verbunden ist.
Die Arbeitsweise des Impulsbreitenmodulators 12A in Fig. wird nun anhand der Fig. 5A bis 5D erläutert.
Das ermittelte Ausgangssignal am Ausgang 9 (Fig. 2), das
über den Anschluß 27 zugeführt wird, wird mit der Bezugsspannung der Bezugsspannungsquelle 28 vom Fehlerspannungsverstärker
29 verglichen, und das Differenzsignal dazwischen wird vom Verstärker 29 dem Eingang des Komparators
31 als Bezugspegel L zugeführt/ wie Fig. 5B zeigt. Es wird angenommen/ daß z.B. das Ausgangssignal des Ausganges
Q des Flip-Flops 17 auf dem Pegel "1" ist, und der Schalter 41 z.B. auf die Stromquelle 38 großer Stromkapazität"
in Abhängigkeit von dem Signal am Ausgang Q geschaltet ist, das über den Anschluß 40 zugeführt wird.
Unter dieser Annahme wird der Kondensator 37 von der Stromquelle 38 geladen und dann über; den Transistor 35
entladen, der in Abhängigkeit von dem Triggersignal des Triggersignaloszillators 33 in Fig. 5A eingeschaltet wird.
Wenn der Kondensator 37 in Abhängigkeit von dem Triggersignal wiederholt ge- und entladen wird, erzeugt der
Sägezahngenerator 34 ein Sägezahnsignal, das in Fig. 5B in durchgehenden Linien gezeigt ist und das auf den anderen
Eingang cies Amplitudenkomparators 31 gegeben wird. Der Komparator 31 erzeugt ein Schaltsignal, das z.B. 50 % der
Impulsbreite in Fig. 5C hat, aus dem Sägezahnsignal und dem Bezugspegel L. Dieses Schaltsignal wird über einen
Anschluß 30 und das UND-Glied 18 der Basis des Transistors 6 (Fig. 2) zugeführt.
Wenn das obige Schaltsignal mit 50 % Impulsbreite auf den Transistor 7 bei Umschaltung vom Transistor 6 auf 7 gegeben
wird, wird der Transistor 7 mit dem Schaltsignal der obigen Impulsbreite geschaltet. Die Ausgangsgleichspannung
erhält daher eine geringe überschwingung. Um dies
zu vermeiden, wird, da der Pegel am Ausgang Q des Flip-Flops
§09843/0943
2915A5Ü
von "1" auf "O" umgeschaltet wird, wenn vom Transistor 6
auf 7 umgeschaltet wird, der Schalter 41 in Abhängigkeit von dieser Pegeländerung ebenfalls von der Stromquelle
38 auf die Stromquelle 39 geringer Stromkapazität umgeschaltet, um ein Sägezahnsignal geringer Steigung zu erzeugen.
Das Sägezahnsignal des Generators 34 erzeugt daher das in unterbrochenen Linien in Fig. 5B gezeigte
Sägezahnsignal, das dem Amplitudenkomparator 31 zugeführt wird. Der Komparator 31 erzeugt ein Schaltsignal mit geringer
Impulsbreite, wie Fig. 5D zeigt. Der Transistor 7 wird von diesem Schaltsignal in Fig. 5D so betrieben, daß
die Ausgangsgleichspannung nicht überschwingt und auch der SchwingungsVorgang beseitigtwärd,beidem die Impulsbreite des
Schaltsignals rasch verringert und vom Transistor 7 auf 6 umgeschaltet wird.
Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, wird bei dem Spannungswandler der Erfindung, wenn die an den Ausgang 9
angeschlossene Last klein ist, der Transistor 6 geschaltet und die gesamte Primärwicklung 4a (L1 + L2) des Transistors
4 verwendet, während, wenn die Last am Ausgang 9 groß ist, der Teil der Primärwicklung 4a vom einen Ende bis zum
Mittelabgriff (L1) verwendet wird. Die Ausgangsgleichspannung
ist daher unabhängig von der Laständerung ausreichend stabil.
Es ist dabei nicht notwendig, den Stromdetektorkreis auf der Sekundärseite des Transformators 4 vorzusehen, so
daß der Schaltungsaufbau einfach und billig wird.
Da ähnlich dem Schaltvorgang der Schaltelemente die Steigung des Sägezahnsignals, das zur Erzeugung des
Schaltsignals verwendet wird, geändert wird, um die Impulsbreite des Schaltsignals zu ändern,
daß das Schaltsignal bei einer großen Impulsbreite geändert wird, die Ausgangsgleichspannung überschwingt und
der SchwingungsVorgang erzeugt wird. Die Schaltelemente
903843/0943
können daher gleichmäßig geschaltet werden.
Bei dem erläuterten Beispiel sind zwei Schaltelemente verwendet, es können jedoch auch mehr als zwei Schaltelemente
bei gleicher Wirkung verwendet werden.
Außerdem wird bei dem erläuterten Beispiel der Schalter 41 im Sägezahnsignalgenerator 34 in Abhängigkeit von dem
Ausgangssignal am Ausgang Q des Flip-Flops 17 geschaltet, jedoch kann er auch in Abhängigkeit von dem Ausgangssignal
am Ausgang Q des Flip-Flops 17 mit gleicher Wirkung geschaltet werden.
Weiterhin wird bei dem erläuterten Beispiel die Steigung des Sägezahnsignals durch Umschaltung zwischen den verschiedenen
Stromquellen 38 und 39 geändert, kann jedoch auch durch Umschaltung mehrerer Kondensatoren unterschiedlicher
Kapazitäten anstelle des einzigen Kondensators bei gleicher Wirkung geändert werden.
909843/0943
Claims (10)
1.1 Spannungswandler, bestehend aus einer Gleichspannungsquelle mit einem ersten und zweiten Gleichspannungsausgang,
einem Schalttransformator mit einem Magnetkern, einer ersten und zweiten Primärwicklung und einer
Sekundärwicklung, einem ersten Schalttransistor, der zwischen dem ersten und zweiten Gleichspannungsausgang
zur Primärwicklung in Reihe geschaltet ist, einem zweiten Schalttransistor, der in Reihe zu der ersten und
zweiten Primärwicklung zwischen den ersten und zweiten Gleichspannungs ausgang, geschaltet ist, einem Gleichrichter,
der parallel zur Sekundärwicklung geschaltet ist, einer an den Gleichrichter angeschlossenen Last,
einem Taktimpulsgenerator, einem Impulsbreitenmodulator, dem das Ausgangssignal des Taktimpulsgenerators und des
Gleichrichters zugeführt wird, um ein in der Impulsbreite moduliertes Steuersignal zu erzeugen, dessen Tastverhältnis
der Spannung des Gleichrichters proportional ist, und einer Schalteinrichtung zur wahlweisen Zufuhr
des Steuersignals zu dem ersten und zweiten Schalt-
909843/0943
transistor in Abhängigkeit vom Zustand der Last, gekennzeichnet durch einen Steuerkreis zur
Verkleinerung des Tastverhältnisses des Steuersignals, wenn die Schalteinrichtung betätigt wird, um das
Steuersignal vom einen der Schalttransistoren auf den anderen umzuschalten, um eine übermäßige Aussteuerung
des anderen Schalttransistors zu vermeiden.
2. Spannungsregler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Impulsbreitenmodulator einen
Amplitudenkomparator mit einem ersten und zweiten Eingang und einem Ausgang aufweist, von dem das Steuersignal
abgegeben wird, einen Koppelkreis zur Übertragung eines Teils des Ausgangssignals des Gleichrichters zu dem
ersten Eingang des Amplitudenkomparators, einen Sägezahngenerator und einen Koppelkreis zur Übertragung
des Ausgangssignals des Sägezahngenerators zum zweiten Eingang des Amplitudenkomparators, und dadurch, daß
der Steuerkreis die Steigung des Ausgangssignals des Sägezahngenerators in Abhängigkeit vom Schaltvorgang
der Schalteinrichtung steuert.
3. Spannungswandler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Sägezahngenerator einen
Kondensator aufweist, der zwischen den zweiten Eingang des Amplitudenkomparators und einen Bezugspunkt geschaltet
ist, weiterhin einen Schalttransistor, dessen Kollektor und Emitter über den Kondensator geschaltet
sind und dessen Basis das Ausgangssignal des Taktimpulsgenerators zugeführt wird, um diesen ein- und auszuschalten,
eine erste und zweite Stromquelle mit unterschiedlicher Stromgröße und eine weitere Schalteinrichtung,
die wahlweise das Ausgangssignal der ersten und zweiten Stromquelle dem Kondensator zuführen, um
die Steigung des Ausgangssignals des Sägezahngenerators in Zusammenwirkung mit dieser Schalteinrichtung zu
ändern.
903843/0943
4. Spannungswandler nach Anspruch 3, gekennzeichnet
durch einen Triggersignaloszillator, dessen Eingang mit dem Taktimpulsoszillator und dessen
Ausgang mit der Basis der weiteren Schalteinrichtung verbunden ist/ um diese ein- und auszuschalten.
5. Spannungswandler nach Anspruch 4, gekennzeichnet
durch einen Fehlerspannungsverstärker mit zwei Eingängen, die mit dem Ausgang des Gleichrichters
und der Bezugsgleichspannungsquelle verbunden sind, und mit einem Ausgang, der mit dem ersten Eingang des
Amplitudenkomparators verbunden ist.
6. Spannungswandler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet
, daß die Schalteinrichtung einen Bezugssignalgenerator zur Erzeugung wenigstens eines
Bezugsimpulssignals mit einer Standardimpulsbreite, einen Komparator zum Vergleich der Impulsbreite des
Steuersignals mit der des Bezugsimpulssignals und zur Erzeugung eines Schaltsignals, das den Zustand der Last
in Abhängigkeit vom Vergleichsergebnis angibt, und eine Torschaltung aufweist, der das Steuersignal vom
Impulsbreitenmodulator und das Schaltsignal vom Komparator zugeführt werden, um das Steuersignal einem der
beiden Schalttransistoren in Abhängigkeit von dem Schaltsignal zuzuführen.
7. Spannungswandler nach Anspruch 6, gekennzeichnet
durch eine Speichereinrichtung zur Speicherung des Schaltsignals des Komparators, um das
Schaltsignal einem der beiden Schalttransistoren während des gleichen Zustandes der Last zuzuführen.
8. Spannungswandler nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Speichereinrichtung aus einem
D-Flip-Flop besteht.
909843/0 943
291545Ü
9. Spannungswandler nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß das D-Flip-Flop einen T-Anschluß
hat, der mit dem Ausgang des Taktimpulsoszillators verbunden ist, einen D-Anschluß, der mit dem Ausgang
des !Comparators verbunden ist, und zwei Q-Q-Ausgänge,
die mit der Torschaltung verbunden sind.
10. Spannungswandler nach Anspruch 9, gekennzeichnet
durch eine mit der weiteren Schalteinrichtung und dem Q-Ausgang des D-Flip-Flops verbundenen Kreis,
um eine Zusammenwirkung der beiden Schalteinrichtungen zu veranlassen.
909843/0943
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53044994A JPS602873B2 (ja) | 1978-04-17 | 1978-04-17 | スイツチング安定化電源回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE2915450A1 true DE2915450A1 (de) | 1979-10-25 |
DE2915450C2 DE2915450C2 (de) | 1988-06-01 |
Family
ID=12706977
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19792915450 Granted DE2915450A1 (de) | 1978-04-17 | 1979-04-17 | Spannungswandler |
Country Status (7)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4240134A (de) |
JP (1) | JPS602873B2 (de) |
AU (1) | AU530034B2 (de) |
DE (1) | DE2915450A1 (de) |
FR (1) | FR2423814A1 (de) |
GB (1) | GB2019132B (de) |
NL (1) | NL7902988A (de) |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5848125A (ja) * | 1981-09-17 | 1983-03-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | スイツチング・レギユレ−タ |
JPS5879472A (ja) * | 1981-11-02 | 1983-05-13 | Hitachi Ltd | Dc―dcコンバータのスイッチング方法 |
US4516168A (en) * | 1982-11-30 | 1985-05-07 | Rca Corporation | Shutdown circuit for a switching regulator in a remote controlled television receiver |
EP0170944B1 (de) * | 1984-07-20 | 1989-03-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Stromversorgungsschaltung nach dem Prinzip des getakteten Reglers |
US4639657A (en) * | 1984-08-30 | 1987-01-27 | Basler Electric Company | Electrical control apparatus and methods |
US4943902A (en) * | 1987-11-23 | 1990-07-24 | Viteq Corporation | AC to DC power converter and method with integrated line current control for improving power factor |
US4816982A (en) * | 1987-11-23 | 1989-03-28 | Viteq Corporation | AC to DC power converter with integrated line current control for improving power factor |
US4964029A (en) * | 1988-05-18 | 1990-10-16 | Viteq Corporation | AC to DC power converter with input current waveform control for buck-boost regulation of output |
US4956600A (en) * | 1988-07-01 | 1990-09-11 | Viteq Corporation | High frequency current detector for a low frequency line |
US5255179A (en) * | 1990-07-23 | 1993-10-19 | Zekan Boze N | Switched mode power supply for single-phase boost commercial AC users in the range of 1 kw to 10 kw |
JPH0482854U (de) * | 1990-11-29 | 1992-07-20 | ||
US5235504A (en) * | 1991-03-15 | 1993-08-10 | Emerson Electric Co. | High power-factor converter for motor drives and power supplies |
US5960075A (en) * | 1995-02-16 | 1999-09-28 | Northern Telecom Limited | Switchmode power converters for telephone subscriber line interface circuits |
US6611439B1 (en) * | 2002-10-28 | 2003-08-26 | System General Corporation | PWM controller for controlling output power limit of a power supply |
JP7344800B2 (ja) | 2017-12-11 | 2023-09-14 | 住友建機株式会社 | ショベル及びショベルの管理システム |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2702277A1 (de) * | 1976-01-23 | 1977-07-28 | Sony Corp | Netzgeraet |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4121282A (en) * | 1976-01-21 | 1978-10-17 | Sony Corporation | Power supply circuit |
JPS5855751B2 (ja) * | 1976-01-29 | 1983-12-12 | ソニー株式会社 | 電源回路 |
FR2386214A1 (fr) * | 1977-03-30 | 1978-10-27 | Cit Alcatel | Alimentation regulee |
-
1978
- 1978-04-17 JP JP53044994A patent/JPS602873B2/ja not_active Expired
-
1979
- 1979-04-12 GB GB7912942A patent/GB2019132B/en not_active Expired
- 1979-04-16 US US06/030,389 patent/US4240134A/en not_active Expired - Lifetime
- 1979-04-17 AU AU46140/79A patent/AU530034B2/en not_active Ceased
- 1979-04-17 DE DE19792915450 patent/DE2915450A1/de active Granted
- 1979-04-17 NL NL7902988A patent/NL7902988A/xx not_active Application Discontinuation
- 1979-04-17 FR FR7909672A patent/FR2423814A1/fr active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2702277A1 (de) * | 1976-01-23 | 1977-07-28 | Sony Corp | Netzgeraet |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US4240134A (en) | 1980-12-16 |
AU4614079A (en) | 1979-10-25 |
JPS54137621A (en) | 1979-10-25 |
FR2423814B1 (de) | 1984-08-03 |
GB2019132B (en) | 1982-05-06 |
FR2423814A1 (fr) | 1979-11-16 |
GB2019132A (en) | 1979-10-24 |
JPS602873B2 (ja) | 1985-01-24 |
AU530034B2 (en) | 1983-06-30 |
NL7902988A (nl) | 1979-10-19 |
DE2915450C2 (de) | 1988-06-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE60101991T2 (de) | Gleichstrom zu Gleichstrom-Umwandler | |
DE3541308C1 (en) | DC power supply generator e.g. for gas discharge lamp - obtains regulated DC from mains supply giving sinusoidal input to filter and rectifier | |
DE2756799C2 (de) | Fremdgetakteter, tastverhältnisgeregelter Gleichspannungswandler | |
DE69420672T2 (de) | Leistungsschaltung | |
DE69014371T2 (de) | Schaltung zur Konstanthaltung eines Gleichstroms. | |
DE2915450A1 (de) | Spannungswandler | |
DE3109058A1 (de) | Oszillator | |
DE2702943A1 (de) | Netzgeraet | |
DE69518370T2 (de) | Stromversorgungseinheit | |
DE4023612C2 (de) | ||
DE2922309C3 (de) | Elektronischer Sensor-Ein/Aus-Schalter | |
DE2850629C2 (de) | ||
DE2702277C2 (de) | ||
DE2542980A1 (de) | Modulator fuer einen rf-verstaerker | |
DE2445033C3 (de) | Gleichstromumrichter | |
DE3330039A1 (de) | Sperrwandler-schaltnetzteil | |
DE2922219B2 (de) | Elektronischer Sensor-Ein/Aus-Schalter | |
DE2707162A1 (de) | Schaltregler | |
CH647361A5 (de) | Verfahren und vorrichtung zur signalerkennung bei einem fernsteuersystem mit beeinflussung des nulldurchganges der netzwechselspannung. | |
DE2854441A1 (de) | Gleichspannungsregler | |
DE4008663C1 (de) | ||
DE3720600C2 (de) | ||
DE2508603C3 (de) | Gleichspannungsversorgungsschaltung für einen Fernsehempfänger | |
DE3517628C2 (de) | ||
DE1916488A1 (de) | Regelsystem fuer Elektromotoren |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |