DE3736336A1 - Kontaktspannungsbereich-dehnungsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Konstantspannungsbereich- Dehnungsschaltung, bei welcher eine gleichgerichtete hohe Spannung bei einer niedrigen Eingangsspannung an einen Konstantspannungsteil angelegt und bei einer hohen Eingangsspannung eine gleichgerichtete niedrige Spannung an diesen Konstantspannungsteil angelegt wird. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Kon­ stantspannungsbereich-Dehnungsschaltung zur Dehnung oder Erweiterung des Eingangsspannungsbereichs und zur Herabsetzung eines Verlusts (einer Dämpfung) des Gleichrichterausgangskreises im Fall einer nied­ rigen Eingangsspannung.

Eine bisherige, auf Eingangsspannungsschwankungen an­ sprechende Konstantspannungsschaltung besteht aus einem Hochspannung-Gleichrichterteil, dessen Ausgang über einen Hochspannungsausgangsteil an den Konstant­ spannungsteil angeschlossen ist, und einem Nieder­ spannung-Gleichrichterteil, dessen Ausgang am genann­ ten Konstantspannungsteil liegt und an den Hochspan­ nungsausgangsteil über eine Steuereinheit zum Steuern desselben angeschaltet ist.

Die bisherige Schaltung ist mit dem Nachteil behaftet, daß im Falle einer niedrigen Eingangswechselspannung das Ausgangssignal des Hochspannungsausgangsteils ent­ sprechend dem Spannungsabfall an einer Diode abnimmt und sich der unnötige Energierverbrauch am Hochspannung- Gleichrichterteil erhöht.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Konstant­ spannungsschaltung zur Verhinderung einer Verkleinerung des (der) Ausgangssignals (oder -leistung) an dem mit dem Konstantspannungsteil verbundenen Hochspannungs­ ausgangsteil, wenn eine Eingangswechselspannung niedrig ist.

Die Erfindung bezweckt auch die Schaffung einer Kon­ stantspannungsschaltung zur weitgehenden Unterdrückung des Spannungsabfalls am Hochspannungsausgangsteil und an der Steuereinheit und zur wesentlichen Erweiterung des Eingangswechselspannungsbereichs.

Die obige Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild einer bisherigen Schal­ tung zur Erweiterung oder Dehnung (expanding) eines Konstantspannungsbereichs,

Fig. 2 ein Schaltbild einer Konstantspannungs­ bereich-Dehnungsschaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 ein Schaltbild einer Konstantspannungs­ bereich-Dehnungsschaltung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 ist eine herkömmliche, auf die Eingangsspan­ nungsschwankung ansprechende Konstantspannungsausgangs­ schaltung dargestellt, die einen Hochspannung-Gleich­ richterteil A, dessen Ausgang über einen Hochspannungs­ ausgangsteil C mit einem Konstantspannungsteil E ver­ bunden ist, und einen Niederspannung-Gleichrichterteil B umfaßt, dessen Ausgang an den Konstantspannungsteil E angelegt und mit dem Hochspannungsausgangsteil C über eine Steuereinheit D zum Steuern desselben ver­ bunden ist.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Schaltungselemente näher erläutert. Wenn die an einen Leistungs- oder Strom­ transformator T 1 angelegte Wechselspannung niedrig ist, wird eine Zenerdiode ZD 1 der Steuereinheit D lediglich durch die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Nieder­ spannung-Gleichrichterteils B nicht gezündet, so daß auch ein Transistor TR 2 nicht durchschaltet.

Sodann wird das Ausgangssignal (the output) des Hoch­ spannung-Gleichrichterteils A über einen Widerstand R 1 an den Transistor TR 1 des Hochspannungsausgangsteils C angelegt, um den Transistor TR 1 durchzuschalten. Das Ausgangssignal des Hochspannungsausgangsteils C wird über eine Diode D 3 an den Konstantspannungsteil E ange­ legt.

Wenn dagegen die Eingangswechselspannung des Strom­ transformators T 1 hoch ist, wird die Zenerdiode ZD 1 der Steuereinheit D durch das Ausgangssignal des Nie­ derspannung-Gleichrichterteils B gezündet, wodurch auch der Transistor TR 2 durchgeschaltet wird. Die Basisspannung des Transistors TR 1 im Hochspannungs­ ausgangsteil C geht daher unter Sperrung des Transistors TR 1 auf Massepegel oder -potential über; der Hochspan­ nungsausgangsteil C wird deaktiviert, und das Ausgangs­ signal vom Niederspannung-Gleichrichterteil B wird unmittelbar an den Konstantspannungsteil E angelegt, wo­ bei die Schwankung der an den Konstantspannungsteil E angelegten gleichgerichteten Spannung entsprechend der Schwankung (oder Änderung) der Eingangswechselspannung kompensiert wird. Um bei dieser herkömmlichen Schaltung jedoch den Spannungsabfall zwischen Kollektor und Emitter des Transistors TR 1 im Hochspannungsausgangs­ teil C zu verringern, ist der Wert des Widerstands R 1 verkleinert.

Der (die) im Widerstand R 1 verbrauchte Strom (Energie) entspricht [Ausgangsspannung des Hochspannung-Gleich­ richterteils A ]²/R 1; mit kleinerem Wert des Widerstands R 1 erhöht sich mithin der Stromverbrauch. Außerdem verkleinert sich das Ausgangssignal des Hochspannungs­ ausgangsteils C aufgrund des an der Diode D 1 auftre­ tenden Spannungsabfalls (etwa 0,6 V).

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung dieser Mängel und die Verhinderung einer Verkleinerung des an den Konstantspannungsteil angelegten Ausgangssignals vom Hochspannungsausgangsteil, wenn die Eingangswechsel­ spannung niedrig ist.

Fig. 2 veranschaulicht eine Ausführungsform der Erfin­ dung, bei welcher der (das) Ausgang(ssignal) eines aus einer Brückendiode BD 1 und einem Kondensator C 4 be­ stehenden Hochspannung-Gleichrichterteils A über einen Hochspannungsausgangsteil C aus einem Transistor TR 5 und einem Widerstand R 3 an einem Konstantspannungsteil E (an)liegt. Der (das) Ausgang(ssignal) eines aus einer Brückendiode BD 2 und einem Kondensator C 5 be­ stehenden Niederspannung-Gleichrichterteils B liegt über eine Steuereinheit D am Konstantspannungsteil E an.

Um die mit dem Hochspannungsausgangsteil C verbundene Steuereinheit D ersteren steuern zu lassen, ist die Steuereinheit D über einen Widerstand R 4, einen Kon­ densator C 6, eine Zenerdiode ZD 2 und eine Diode D 5 an die Basis eines Transistors TR 3 angeschlossen, um das Ausgangssignal vom Niederspannung-Gleichrichter­ teil B an die Basis des Transistors TR 3 anzulegen. Das Ausgangssignal des Niederspannung-Gleichrichter­ teils B wird über eine Diode D 4 an Kollektor und Ba­ sis von Transistoren TR 3, TR 4 angelegt, und zwar über den Konstantspannungsteil E bzw. den Widerstand R 5. Der Kollektor des Transistors TR 4 ist mit der Basis des Transistors TR 5 des Hochspannungsausgangsteils C verbunden.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung mit einer Steuereinheit D . Dabei ist das unmittelbar zum Konstantspannungsteil E ausgegebene Ausgangssignal vom Niederspannung-Gleichrichterteil B über eine Reihen­ schaltung aus Widerstand R 4, Zenerdiode ZD 2 und Diode 5 an die Basis eines Transistors TR 3 angeschaltet. Der Ausgang des Niederspannung-Gleichrichterteils B ist über den Widerstand R 5 mit Kollektor und Basis von Transistoren TR 3, TR 4 verbunden, und der Kollektor des Transistors TR 4 ist mit der Basis des Transistors TR 5 des Hochspannungsausgangsteils C verbunden.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung ist nachstehend erläutert.

Gemäß Fig. 2 kann das Ausgangssignal vom Niederspan­ nung-Gleichrichterteil B die Zenerdiode ZD 2 nicht passieren; wenn die Eingangswechselspannung des Strom­ transformators T 2 niedrig ist, sind der Transistor TR 3 gesperrt und der Transistor TR 4 durchgeschaltet. Infolgedessen ist der Transistor TR 5 des Hochspannungs­ ausgangsteils C aktiviert (durchgeschaltet), und das Ausgangssignal vom Hochspannung-Gleichrichterteil A wird an den Konstantspannungsteil E angelegt. Dabei verhindert die Diode D 4 die in Sperrichtung erfolgen­ de Anlegung des Ausgangssignals vom Hochspannungs­ ausgangsteil C an die Basis des Transistors TR 3 über die Zenerdiode ZD 2.

Wenn dagegen die Eingangswechselspannung hoch ist, schaltet das Ausgangssignal des Niederspannung- Gleichrichterteils B die Zenerdiode ZD 2 der Steuer­ einheit D durch, wobei der Transistor TR 3 durchge­ schaltet und der Transistor TR 4 zum Sperren gebracht werden. Die Diode D 5 bewirkt eine Temperaturkompen­ sation der Zenerdiode ZD 2.

Durch den sperrenden Transistor TR 5 des Hochspannungs­ ausgangsteils C wird das Ausgangssignal vom Hochspan­ nung-Gleichrichterteil A verkleinert (cuts down), und das Ausgangssignal vom Niederspannung-Gleichrichter­ teil B wird über die Diode D 4 der Steuereinheit C an den Konstantspannungsteil E angelegt.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 3 arbeitet wie folgt:

Wenn die Eingangswechselspannung niedrig ist, kann das Ausgangssignal vom Niederspannung-Gleichrichterteil B die Zenerdiode ZD 2 nicht zünden, so daß der Transistor TR 3 sperrt und der Transistor TR 4 durchschaltet. Dem­ zufolge wird das Ausgangssignal vom Hochspannung- Gleichrichterteil A an den Konstantspannungsteil E an­ gelegt, und die Ausgangsspannung des Hochspannungsaus­ gangsteils C lädt den Kondensator C 5 des Niederspan­ nung-Gleichrichterteils B nur mit dem Spannungsanstieg in bezug oder gegenüber der Ausgangsspannung des Nie­ derspannung-Gleichrichterteils E auf.

Wenn der Kondensator C 5 über die Spannung der Zener­ diode ZD 2 aufgeladen ist, werden der Transistor TR 3 durchgeschaltet und der Transistor TR 4 zum Sperren ge­ bracht, und die Ausgangsspannung vom Hochspannungsaus­ gangsteil wird mit der Ausgangsspannung vom Nieder­ spannung-Gleichrichterteil B umgeschaltet, um die dem Konstantspannungsteil E eingespeiste Spannung gleich­ mäßig konstant zu halten.

Durch Steuerung der Schaltzeit des Transistors TR 5 des Hochspannungsausgangsteils C kann mithin der Bereich der Eingangswechselspannung erweitert werden.

Durch Anlegung der gleichgerichteten Spannung vom Niederspannung-Gleichrichterteil und vom Hochspannung- Gleichrichterteil an den Konstantspannungsteil werden somit der Spannungsabfall am Hochspannungsausgangs­ teil und an der Steuereinheit weitgehend unterdrückt (restrained) und unnötiger Strom- oder Energiever­ brauch verhindert. Gleichzeitig wird der Eingangs­ wechselspannungsbereich so erweitert oder gedehnt, daß er jeweils den ganzen Spannungsbereich von 100-120 V oder von 220-240 V einschließt.

Claims (2)

1. Konstantspannungsbereich-Dehnungsschaltung, bei wel­ cher der (das) Ausgang(ssignal) eines Niederspannung- Gleichrichterteils (B) über eine Steuereinheit (D) an einem Konstantspannungsteil (E) liegt und der (das) Ausgang(ssignal) eines Hochspannung-Gleichrichter­ teils (A) über einen durch die Steuereinheit (D) ge­ steuerten Hochspannungsausgangsteil (C) am Konstant­ spannungsteil (E) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Niederspannung-Gleichrichterteils (B) über einen Widerstand (R 4), einen Kondensator (C 6), eine Zenerdiode (ZD 2) und eine Diode (D 5) an die Ba­ sis eines Transistors (TR 3) angeschaltet ist, der Ausgang des Niederspannung-Gleichrichterteils (B) über eine Diode (D 4) und einen Widerstand (R 5) an Kollek­ tor und Basis von Transistoren (TR 3, TR 4) angeschlos­ sen ist und der Kollektor des Transistors (TR 4) mit der Basis eines mit dem Ausgang des Hochspannung- Gleichrichterteils (A) gekoppelten Transistors (TR 5) verbunden ist, um die Steuereinheit (D) und den Hoch­ spannungsausgangsteil (C) zu bilden.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Niederspannung-Gleichrichterteils (B) über Widerstand (R 4), Zenerdiode (ZD 2) und Diode (D 5) an der Basis des Transistors (TR 3) und außerdem über den Widerstand (R 5) an Kollektor und (bzw.) Basis der Transistoren (TR 5, TR 4) liegt.