DE3111432A1

DE3111432A1 - Schaltungsanordnung zur geregelten speisung eines verbrauchers

Info

Publication number: DE3111432A1
Application number: DE19813111432
Authority: DE
Inventors: Günther 6096 Raunheim Bergk; Gerhard 5990 Altena Schwarz
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1981-03-24
Filing date: 1981-03-24
Publication date: 1982-10-07

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnunn nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1.
Bei transoortfähigen elektrischen und elektronischen Geräten ist es erwünscht, daß sie an verschiedenen Spannungen betrieben werden konnen oder, falls sie Akkumulatoren aufweisen, daß diese Akkumulatoren an verschiedenen Spannungen aufladbar sind. Beispielsweise werden elektrische Trockenrasi erapoarate, El ektronenbl i tzgeräte, Kofferradios oder dergleichen oft auf Auslandsreisen mitnenommen und dann in den jeweiligen Ländern mit unterschiedlichen Netzspannungen betrieben. Diese Netzspannungen variieren in der Regel einerseits zwischen 110 Volt und 240 Volt und andererseits zwischen 50 Hz und 60 Hz.
Für die Anpassung der Kleingeräte beziehungsweise Akkumulatoren an verschiedene Spannungen ist eine Soannunqstransformation erforderlich, die kapazitiv oder induktiv durchgeführt werden kann.
Es ist bereits eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 vorgeschlagen worden, bei welcher der andere Anschluß der Durchlaßstrecke des steuerbaren Halbleiterschalters mit einer Anzapfunq der Sekundärwicklung des Obertragers verbunden ist (P 31 03 863.8).
Schaltungsanordnungen mit Anzapfungen von Wicklungen sind jedoch im Fabrikationsprozeß unerwünscht, da sie relativ kompliziert durchzuführen stand.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen, die eine gute Ladestromstabilisierung besitzt und bei der sich Betriebsseannunqsschwankungen nicht negativ auswirken, ohne daß hierfür eine Wicklungsanzapfung erforderlich ist.
Diese Aufgabe wird gemäß den kennzeichnenden Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß mittels eines einfach anschließbaren Widerstands der gewünschte Effekt erzielt wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Schaltungsanordnung; Fig. 2 eine Variante eines Teils der in Fi.1 gezeigten Schaltungsanordnung.
Die Fig.1 zeigt eine Schaltungsanordnung, bei der Darallel zur Netzspannung UN ein Kondensator 1 geschaltet ist, der mit seinem einen Anschluß direkt an einen Punkt 8 einer Gleichrichterbrücke 2 und mit seinem anderen Anschluß über einen Widerstand 3 an den Punkt 9 der Gleichrichterbrücke 2 angeschlossen ist. Die GleichrichterbrUcke 2 weist in an sich bekannter Weise vier Dioden 4, 5, 6, 7 auf. Mit dem Punkt 10 der Gleichrichterbrücke 2 ist eine Induktivität 11 verbunden, während an den Punkt 12 der Gleichrichterbrücke 2 Kondensatoren 13, 43 angeschlossen sind,die mit der Induktivität 11 verbunden sind. Parallel zum Kondensator 13 sind ein Widerstand 14 und eine Zenerdiode 15 geschaltet, wobei die Kathode der Zenerdiode 15 mit der Basis eines Transistors 16 verbunden ist. Die Kathode der Diode 15 ist ferner mit einem Kondensator 40 verbunden, der an einer Parallelschaltung liegt, die aus zwei Zweigen besteht, wobei der erste Zweig einen Widerstand 17 und der zweite Zweig einen Widerstand 18 und einen hierzu in Serie geschalteten Kondensator 19 enthält. Die erwähnte Parallelschaltung ist mit einem Widerstand 20 verbunden, der seinerseits mit dem Emitter des Transistors 16 verbunden ist. Dieser Emitter ist auch an einen Widerstand 21 angeschlossen, der am positiven Pol einer Batterie 22 liegt. Parallel zu dieser Batterie 22 sind ein Kondensator 23 und ein Motor 24 vorqesehen. Der Verbindungspunkt zwischen Widerstand 21 einerseits und Batterie 22, Kondensator 23 und Motor 24 andererseits ist mit einem Widerstand 25 verbunden, der in Reihe zu zwei Dioden 26, 27 geschaltet ist.
Diese Reihenschaltung liest parallel zur Sekundärwicklung 28 eines Obertragers 29, dessen Primärwicklung 30 einerseits mit dem Kollektor des Transistors 16 und andererseits mit der Induktivität 11 verbunden ist.
Parallel zur Primärwicklung 30 liegen eine Diode 31 und eine mit dieser in Reihe geschalteten Zenerdiode 32. Die Kathode der Diode 31 und die der Zenerdiode 32 sindjeweils mit einem Ende der Primärwickluns 30 verbunden. Die Basis des Transistors 16 kann-über einen Kondensator 33, einen Widerstand 34 und einen Schalter 35 mit dem negativen Pol der Batterie 22 verbunden werden. Dieser negative Pol der Batterie 22 ist auch noch über eine Diode 36 mit der Kathode der Diode 27 verbunden, die eine Leuchtdiode ist.
In der Fig.2 ist eine Schaltungsanordnung dargestellt, die einen Teilbereich der Schaltungsanordnung gemäß Fig.1 zeigt, wobei in diesem Teilbereich einige änderungen vorgenommen sind. Anstelle der beiden Dioden 26, 27 und des Widerstandes 25 in Fig.1, ist in Fig.2 nur eine dem Widerstand 20 vorgeschaltete Leuchtdiode 41 vorgesehen.
Die in den Fig.1 und 2 gezeigten Schaltungsanordnungen konnen für verschiedene Funktionen eingesetzt werden. Bei geöffnetem Schalter 37 sie als Ladeschaltungen für die Batterie 22, während sie bei geschlossenem Schalter 37 als Schaltnetzteil für einen Verbraucher dienen, der beispielsweise ein Gleichstrommotor 24 eines Elektrorasiernerätes sein kann.
Die Wirkungsweise der Anordnung gemäß Fig.1 ist folgende: Nachdem die Netzspannung UN, die innerhalb eines großen Bereichs schwanken kann, durch den Kondensator 1 entstört worden ist, wird sie über den Begrenzungswiderstand 3 dem Gleichrichter 2 zugeführt und von diesem gleichgerichtet. Die gleichgerichtete Snannung gelangt nun über die Induktivität 11 und den Kondensator 13 auf das eigentliche Schaltnetzteil Der Transistor 16 wird über die Primärwicklung 30 und den als Anschwinghilfe dienenden Widerstand 14 leitend gemacht, wobei die Rückschlagspannung an der Primärwicklung 30 durch die Diode 31 und die Zenerdiode 32 begrenzt wird.
Der Basisanschluß des Transistors 16 wird durch eine als Referenzspannungsquelle dienende Zenerdiode 15 auf einem bestimmten Spannungspotential festgehalten.
Wesentlich für die Erfindung ist nun, daß der Emitter des Schalttransistors 16 über den Widerstand 20 mit einem Anschluß der Sekundärwicklung 28 und über den Widerstand 21 mit dem Plusool der Batterie 22 verbunden ist.
In der Leitphase des Transistors lfi entsteht an dem Verbindungspunkt zwischen Widerstand 20 und Sekundärwicklung 28 ein der Netzspannung UN proportionaler Spannungsanstieg. Da nach dem Durchschalten des Transistors 16 über die Primärwicklung 30 und die Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 16 ein Strom über den Widerstand 21 in die Batterie 22 fließt, reduziert sich dieser Strom aufgrund des Potential anstiegs am Verbindungspunkt zwischen Widerstand 20 und Sekundärwicklung 28. Die Reduzierung des Stroms erfolgt hierbei in einem solchen Maße, daß bei unterschiedlichen Betriebsspannungen UN die sekundär abgegebene Leistung konstant gehalten wird.
Die Zeitabschnitte, in denen die am Kondensator 13 liegende Spannung von dem Transistor 16 durchgeschaltet wird, werden somit nicht nur durch die äußere Beschaltung des Transistors 16 beeinflußt, sondern auch durch die Spannung am Kondensator 13 und damit durch die Netzspannung UN, weil ein Teil dieser Spannung am Verbindungspunkt zwischen Widerstand 20 und Sekundärwicklung 28 ansteht. Gleichzeitig beeinflußt diese Spannung den in die Batterie 22 fließenden Strom, weil von dem Emitter des Transistors 16 in dieser Batterie 22 nur ein solcher Strom gelangen kann, welcher der Spannungsdifferenz zwischen Batterie 22 und Emitter beziehungsweise dem Widerstandswert des Widerstands 21 entspricht.
Die Spannungsregelung in der Schaltungsanordnung nach Fig.1 läßt sich rechnerisch dadurch erfassen daß der durch den Widerstand 21 fließende Strom als Quotient dargestellt wird, in dessen Zähler die Referenzspannung an der Zenerdiode 15 minus der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 16 minus der Spannung der Batterie -22 stehen und in dessen Nenner der Widerstandswert des Widerstands 21 steht.
Durch die im Emitterkreis des Transistors 16 liegende Batterie 22, die zur Versorgung des Verbrauchers 24 dient, ergibt sich der Vorteil, dan bei ansteigender Batteriespannung - wenn beispielsweise die Batterie 22 noch geladen ist - gleichfalls der Emitterstrom gesenkt wird, d. h.
der in die Batterie 20 fließende Ladestrom wird reduziert. Eine Erhöhung des sekundären Ladestroms beziehungsweise das Absinken der Span- nung der Batterie 22 bewirkt eine Erhöhung der abgegebenen Sekundärleistung durch den Obertrager 29. Die Batterie 22 kann selbstverständlich auch durch einen gr75ßeren Kondensator, z. B. den Kondensator 23, ersetzt werden.
Soll eine änderung der Batteriespannung ohne Auswirkung auf die abgegebene Sekundärleistung sein, so kann der Fußpunkt der Referenzspannungsquelle 15 an den Pluspol der Batterie 22 gelegt werden.
Die Sekundärwicklung 28 dient auch als Rückkopplungswicklung, die über das Netzwerk 16, 17, 18, 19 die Basis des Transistors 16 ansteuert.
Der Kondensator 23 sorgt für eine bessere Oberbrückung der Schaltfrequenz vom Pluspol der Batterie 22 nach Masse.
Mit dem Widerstand 34 und dem Kondensator 33 kann über den Schalter 35 von einer Schnelladung auf einen kleinen Erhaltungsstrom umgeschaltet werden. Der Widerstand 34 dient hier nur zur Entkopplung. Der Kondensator 33 bildet mit dem Kondensator 40 bei Beendigung der Transformatorentladung ei nen kapazitiven Spannunqsteiler, so daß die Aufladung des Kondensators @ .
über den Widerstand its von einem niedrigen Spannungspotential an beginnt. Die Zeit- und Spannungsdifferenz vom s Beginn der Aufladung des Kondensators is zum Erreichen des Wiedereinschaltpunktes des Transistors 16 (Uein = UBatt + UBE) wird dadurch größer.
Die Leuchtdiode 27 leuchtet in der Ladephase der Batterie auf, d. h.
wenn an der Sekundärwicklung 28 eine Spannung anliegt. Der Widerstand 25 wirkt hierbei als Strombegrenzung.
In der F<ig.2 ist eine Schaltungsanordnung gezeigt, bei der die Leuchtdiode 4in Reihe zum Widerstand 20 liegt. Hier übernimmt der Widerstand 20 die Funktion des Strombegrenzers.
Zur Verbesserung der Wirkungsweise der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 können noch ein Transistor und ein Widerstand 44 der Zener-Diode 15 zugeschaltet sein. Hierdurch wird in bekannter Weise die Zener-Spdnnung präzisiert.
Leerseite

Claims

Schaltungsanordnung zur geregelten Speisung eines Verbrauchers Patentansprüche 1. Schaltungsanordnung zur geregelten Speisung eines Verbrauchers aus Eingangsspannungsquellen unterschiedlicher Spannung unter Verwendung eines Sperrwandlers mit einem Obertrager, wobei die Primärwicklung des Obertragers mit einem Anschlug der Durchla3-strecke eines steuerbaren Halbleiterschalters verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Anschluß der Durchla5-strecke des steuerbaren Halbleiterschalters (16) über einen Widerstand (20) mit einem Ende der Sekundärwicklung (28) des Obertragers (29) verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des steuerbaren Halbleiterschalters (16) mit einer Referenzsoannungsquelle (15) verbunden ist.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ciekennzeichnet, daß der andere Anschlup der Durchla.ßstrecke über einen Widerstand (21) mit dem positiven PQ1 der Soannungsquelle (22) verbunden ist.
4. Schaltungsanordnung nach den Ansprüchen 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerelektrode des steuerbaren Hai blei terschalters (16) über einen Kondensator (33), einen Widerstand (34) und einen Schalter (35) an den Minuspol einer Batterie (22) und/oder an einen Verbraucher (24) anschließbar ist.
5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.

der steuerbare Halbleiterschalter ein Transistor (16) ist, dessen Kollektor an einem Ende der Primärwicklung (30) des Obertragers (29) liegt.
6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (28) mit ihrem einen Ende mit einer Batterie (22) und mit ihrem anderen Ende über ein aus Kondensatoren (40, 19) und Widerständß7B;s8tehendes Netzwerk mit der Steuerelektrode des steuerbaren Halbleiterschalters (16) verbunden ist.
7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch qekennzeichnet, daß das Netzwerk aus einem Kondensator (40) und einem hierzu in Reihe geschalteten Parallel zweig besteht, wobei dieser Parallel zweig einen Widerstand (17) und eine hierzu parallelliegende Serienschaltung aus Widerstand (18) und Kondensator (19) aufweist.
8. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß.

die Sekundärwicklung (28) über einen Schalter (37) mit einem Verbraucher (24) verbindbar ist.
9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Diode (36) vorgesehen ist, die mit ihrer Anode an dem Minuspol einer Batterie (22) und mit ihrer Kathode an einem Anschluß der Sekundärwicklung (28) des Obertragers (29) liegt.
10. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärwicklung (28) mit ihrem einen Anschluß an der Kathode einer Leuchtdiode (27) angeschlossen ist, deren Anode an der Kathode einer Diode (26) liegt, deren Anode über einen Widerstand (25) mit dem Pluspol einer Batterie (22) verbunden ist.
11. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der andere Anschluß der Durchlaßstrecke des steuerbaren Halbleiterschalters (16) über einen Widerstand (20) und eine Leuchtdiode (41) mit einem Ende der Sekundärwicklung (23) des Obertragers (29) verbunden ist.