DE3736336C2 - Kontaktspannungsbereich-Dehnungsschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Konstantspannungsbereich-Dehnungs­ schaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Eine solche Konstantspannungsbereich-Dehnungsschaltung dient insbesondere zur Dehnung oder Erweiterung des Eingangsspannungs­ bereichs und zur Herabsetzung eines Verlusts bzw. einer Dämpfung eines Gleichrichterausgangskreises im Fall einer niedrigen Eingangsspannung.

Eine bisher bekannte auf Eingangsspannungsschwankungen ansprechende Konstantspannung-Gleichrichterschaltung besteht aus einem Hochspannungsgleichgewichtsteil dessen Ausgang über einen Hochspannungsausgangsteil an den Konstantspannungsteil angeschlossen ist, und einem Niederspannung-Gleichrichterteil, dessen Ausgang am genannten Konstantspannungsteil liegt und an den Hochspannungsausgangsteil 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 entsprechend dem Spannungsabfall an einer Diode abnimmt und sich der unnötige Energieverbrauch am Hochspannung- Gleichrichterteil erhöht.

Aus der im Oberbegriff des Anspruchs 1 berücksichtigten DE-OS 23 46 314 ist eine spannungsstabilisierte Speiseeinheit bekannt, die einen Hochspannung-Gleichrichterteil mit einer ersten Diode, einen Niederspannung-Gleichrichterteil mit einer zweiten Diode und einen Differenzverstärker, der mit dem Niederspannung-Gleichrichterteil verbunden ist, umfaßt. Dieser Differenzverstärker hat zwei Transistoren in Differenzschaltung, wobei an der Basis des ersten Transistors eine Bezugsspannung liegt und die Basis des zweiten Transistors mit einem Steuerteil und dem Ausgang des Hochspannung- Gleichrichterteiles über einen Widerstand verbunden ist. Der Kollektor des zweiten Transistors ist an die Basis eines dritten Transistors des Steuerteiles angeschlossen, und der Kollektor des dritten Transistors ist mit der Basis eines vierten Transistors verbunden, dessen Kollektor wiederum an die Basis eines fünften Transistors eines Hochspannungsausgangsteiles angeschlossen ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Konstant­ spannungsbereich-Dehnungsschaltung zu schaffen, die eine Verkleinerung des Ausgangssignals an einem mit einem Konstantspannungsteil verbundenen Hochspannungsausgangsteil verhindert, wenn eine Eingangswechselspannung niedrig ist, und die weitgehenden einen Spannungsabfalls am Hochspannungsaus­ gangsteil und an einer Steuereinheit unterdrückt und wesentlich den Eingangswechselspannungsbereich erweitert.

Diese Aufgabe wird bei einer Konstantspannungsbereich- Dehnungsschaltung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist im Patentanspruch 2 angegeben.

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

Fig. 1 ein Schaltbild einer bisherigen Schaltung zur Erweiterung oder Dehnung eines Konstantspannungs­ bereichs,

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

Fig. 3 ein Schaltbild einer Konstantspannungsbereich- Dehnungsschaltung gemäß einer anderen Ausführungs­ form 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 T1 angelegte Wechselspannung niedrig ist, wird eine Zenerdiode ZD1 der Steuereinheit D lediglich durch die gleichgerichtete Ausgangsspannung des Nieder­ spannung-Gleichrichterteils B nicht gezündet, so daß auch ein Transistor TR2 nicht durchschaltet.

Sodann wird das Ausgangssignal des Hoch­ spannung-Gleichrichterteils A über einen Widerstand R1 an den Transistor TR1 des Hochspannungsausgangsteils C angelegt, um den Transistor TR1 durchzuschalten. Das Ausgangssignal des Hochspannungsausgangsteils C wird über eine Diode D3 an den Konstantspannungsteil E ange­ legt.

Wenn dagegen die Eingangswechselspannung des Strom­ transformators T1 hoch ist, wird die Zenerdiode ZD1 der Steuereinheit D durch das Ausgangssignal des Nie­ derspannung-Gleichrichterteils B gezündet, wodurch auch der Transistor TR2 durchgeschaltet wird. Die Basisspannung des Transistors TR1 im Hochspannungs­ ausgangsteil C geht daher unter Sperrung des Transistors TR1 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 der Eingangswechselspannung kompensiert wird. Um bei dieser herkömmlichen Schaltung jedoch den Spannungsabfall zwischen Kollektor und Emitter des Transistors TR1 im Hochspannungsausgangs­ teil C zu verringern, ist der Wert des Widerstands R1 verkleinert.

Die im Widerstand R1 verbrauchte Leistung entspricht [Ausgangsspannung des Hochspannung-Gleich­ richterteils A] ²/R1; mit kleinerem Wert des Widerstands R1 erhöht sich mithin der Leistungsverbrauch. Außerdem verkleinert sich das Ausgangssignal des Hochspannungs­ ausgangsteils C aufgrund des an der Diode D1 auftre­ tenden Spannungsabfalls (etwa 0,6 V).

Die Erfindung bezweckt, wie bereits erläutert, 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 das Ausgangssignal eines aus einer Brückendiode BD1 und einem Kondensator C4 be­ stehenden Hochspannung-Gleichrichterteils A über einen Hochspannungsausgangsteil C aus einem Transistor TR5 und einem Widerstand R3 an einem Konstantspannungsteil E anliegt. Das Ausgangssignal eines aus einer Brückendiode BD2 und einem Kondensator C5 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 R4, einen Kon­ densator C6, eine Zenerdiode ZD2 und eine Diode D5 an die Basis eines Transistors TR3 angeschlossen, um das Ausgangssignal vom Niederspannung-Gleichrichter­ teil B an die Basis des Transistors TR3 anzulegen. Das Ausgangssignal des Niederspannung-Gleichrichter­ teils B wird über eine Diode D4 an Kollektor und Ba­ sis von Transistoren TR3, TR4 angelegt, und zwar über den Konstantspannungsteil E bzw. den Widerstand R5. Der Kollektor des Transistors TR4 ist mit der Basis des Transistors TR5 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 R4, Zenerdiode ZD2 und Diode 5 an die Basis eines Transistors TR3 angeschaltet. Der Ausgang des Niederspannung-Gleichrichterteils B ist über den Widerstand R5 mit Kollektor und,Basis von Transistoren TR3, TR4 verbunden, und der Kollektor des Transistors TR4 ist mit der Basis des Transistors TR5 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 ZD2 nicht passieren; wenn die Eingangswechselspannung des Strom­ transformators T2 niedrig ist, sind der Transistor TR3 gesperrt und der Transistor TR4 durchgeschaltet. Infolgedessen ist der Transistor TR5 des Hochspannungs­ ausgangsteils C aktiviert bzw. durchgeschaltet, und das Ausgangssignal vom Hochspannung-Gleichrichterteil A wird an den Konstantspannungsteil E angelegt. Dabei verhindert die Diode D4 die in Sperrichtung erfolgen­ de Anlegung des Ausgangssignals vom Hochspannungs­ ausgangsteil C an die Basis des Transistors TR3 über die Zenerdiode ZD2.

Wenn dagegen die Eingangswechselspannung hoch ist, schaltet das Ausgangssignal des Niederspannung- Gleichrichterteils B die Zenerdiode ZD2 der Steuer­ einheit D durch, wobei der Transistor TR3 durchge­ schaltet und der Transistor TR4 zum Sperren gebracht werden. Die Diode D5 bewirkt eine Temperaturkompen­ sation der Zenerdiode ZD2.

Durch den sperrenden Transistor TR5 des Hochspannungs­ ausgangsteils C wird das Ausgangssignal vom Hochspan­ nung-Gleichrichterteil A verkleinert, und das Ausgangssignal vom Niederspannung-Gleichrichter­ teil B wird über die Diode D4 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 ZD2 nicht zünden, so daß der Transistor TR3 sperrt und der Transistor TR4 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 C5 des Niederspan­ nung-Gleichrichterteils B nur mit dem Spannungsanstieg in bezug oder gegenüber der Ausgangsspannung des Nie­ derspannung-Gleichrichterteils E auf.

Wenn der Kondensator C5 über die Spannung der Zener­ diode ZD2 aufgeladen ist, werden der Transistor TR3 durchgeschaltet und der Transistor TR4 zum Sperren ge­ bracht, und die Ausgangsspannung vom Hochspannungsaus­ gangsteil C 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 TR5 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 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 welcher das Ausgangssignal eines Niederspannung- Gleichrichterteils (B) an einem Konstantspannungs­ teil (E) liegt und das Ausgangssignal eines Hoch­ spannung-Gleichrichterteils (A) über einen durch eine Steuereinheit (D) gesteuerten Hochspannungs­ ausgangsteil (C) an dem Konstantspannungsteil (E) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der Steuer­ einheit (D) und des Hochspannungsausgangsteils (C):

• - der Ausgang des Niederspannung-Gleichrichter­ teils (B) über einen ersten Widerstand (R4), eine Zenerdiode (ZD2) und eine Diode (D5) in Reihe an die Basis eines ersten Transistors (TR3) angeschaltet ist,
• - der Ausgang des Niederspannung-Gleichrichter­ teils (B) weiterhin über einen zweiten Wider­ stand (R5) an den Kollektor des ersten Transi­ stors (TR3) und die Basis eines zweiten Transi­ stors (TR4) angeschlossen ist und
• - der Kollektor des zweiten Transistors (TR4) über einen dritten Widerstand (R3) mit der Basis eines mit dem Ausgang des Hochspannung-Gleichrichter­ teils (A) gekoppelten Transistors (TR5) verbunden ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Ausgang des Niederspannung-Gleich­ richterteils (B) und dem Konstantspannungsteil (E) eine weitere Diode (D4) liegt, und daß ein Konden­ sator (C6) parallel zu der Zenerdiode (ZD2) und der erstgenannten Diode (D5) vorgesehen ist.