DE3829387A1 - Schaltungsanordnung mit sinusfoermiger stromaufnahme zum erzeugen einer gleichspannung - Google Patents

Schaltungsanordnung mit sinusfoermiger stromaufnahme zum erzeugen einer gleichspannung

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DE3829387A1
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Walter Hirschmann
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Osram GmbH
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Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspannung an einem Glättungskon­ densator, bestehend aus einem Netzgleichrichter mit parallelem Stützkondensator und einem Hochsetzsteller zum Verringern von Oberwellen im Netzwechselstrom, der sich aus einem Schalttransistor mit einer Ansteu­ erschaltung, einer Drossel, einer Diode und einem Glättungskondensator zusammensetzt.
Die Schaltungsanordnung dient zum Betrieb von Gleich­ stromverbrauchern, wobei weitgehend verhindert werden soll, daß das Netz mit einer Verzerrungsblindleistung belastet wird.
Bei einem Hochsetzsteller ist die am Ausgang, d. h. am Glättungskondensator liegende Spannung in allen Betriebszuständen größer als der hinter dem Netz­ gleichrichter liegende Spitzenwert der Eingangs­ spannung. Wird nämlich der Schalttransistor vor der Sättigung der Drossel gesperrt, so treibt die Gegen­ spannung in der Drossel den Strom über die Diode solange weiter in den Glättungskondensator, bis der Energieinhalt der Drossel dazu nicht mehr ausreicht. Bei einem parallel zum Gleichrichter nachgeschalteten Kondensator stützt sich die Drossel an diesem Konden­ sator ab, so daß der Energieinhalt des Kondensators zum vorhandenen Energieinhalt der Drossel noch hinzu­ kommt. Dies alles hat zur Folge, daß die Ausgangs­ spannung stark erhöht wird, so daß der Glättungs­ kondensator für eine hohe Betriebsspannung ausgelegt sein muß; somit wird ein voluminöser und kostspie­ liger Kondensator für die Schaltung benötigt. Bei eventuell nachfolgenden elektronischen Schaltungen müssen außerdem die Schaltungselemente für hohe Betriebsspannungen ausgelegt sein.
Ziel der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsan­ ordnung zu schaffen, die eine starke Erhöhung der Ausgangsspannung verhindert und sogar Spannungen kleiner als die Gleichstromeingangsspannung ermöglicht.
Die Schaltungsanordnung mit den im Oberbegriff des Hauptanspruchs genannten Merkmalen ist erfindungsge­ mäß dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stützkon­ densator und Drossel ein weiterer Schalttransistor mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke in Gleichstrom­ vorwärtsrichtung geschaltet ist, wobei die Basis dieses Schalttransistors über eine Ansteuerschaltung mit seinem Emitter verbunden ist und an diesem Ver­ bindungspunkt die Kathode einer Diode angeschlossen ist, deren Anode mit dem Minuspol der Gleichspannung verbunden ist.
Mit Hilfe dieses weiteren Schalttransistors stützt sich die Induktivität des Hochsetzstellers alternie­ rend an der Eingangsspannung oder am Nullpotential ab. Dadurch ist ein ausreichender Spannungshub an der Induktivität vorhanden, der gewährleistet, daß die Ausgangsspannung am Glättungskondensator nur wenig über bzw. bei entsprechender Schaltungselementewahl sogar unter der Netzspannungsspitze am Stützkonden­ sator liegt, und der vom Netz aufgenommene Strom sehr gut der Sinusform angenähert wird.
Der Takt des in Gleichstromvorwärtsrichtung liegenden weiteren Schalttransistors muß mit dem Takt des Schalttransistors im Hochsetzsteller übereinstimmen. Aus diesem Grund weisen die Ansteuerschaltungen für beide Schalttransistoren bevorzugt einen im Gleich­ takt arbeitenden gemeinsamen Taktgeber auf, wodurch eine weitere Einsparung an Schaltungsteilen ermög­ licht wird.
Der weitere Schalttransistor in Gleichstromvorwärts­ richtung ist zusätzlich durch eine in Gleichstrom­ rückwärtsrichtung geschaltete Diode überbrückt. Dadurch können gefährliche Spannungsspitzen am Transistor in den Schaltpausen verhindert werden.
Der Hochsetzsteller kann außerdem durch eine Diode in Gleichstromvorwärtsrichtung überbrückt werden, wobei der zweite Schalttransistor mit eingeschlossen ist. Dadurch wird eine Zerstörung des Hochsetzstellers bei kurzzeitiger Überlastung ausgeschlossen. Außerdem erfährt der Glättungskondensator beim Einschalten des Netzes durch die Diode eine erste Aufladung, bevor der Hochsetzsteller in Funktion tritt.
Die Erfindung ist an Hand der nachfolgenden Figur näher veranschaulicht.
Die Figur zeigt den Schaltungsaufbau einer erfin­ dungsgemäßen Schaltungsanordnung.
Bei der Schaltungsanordnung wird die Netzspannung über einen Netzgleichrichter GL vom Typ B 250 C 1000 gleichgerichtet, wobei parallel zum Gleichstromaus­ gang ein Stützkondensator C 1 von 47 nF geschaltet ist. In Reihe zum Pluspol des Gleichrichters GL folgt sodann die Kollektor-Emitter-Strecke eines Schalt­ transistors T 2 vom Typ BUV 94 sowie eine Drossel L 1 vom Typ FF 20 mit 2,85 mH und eine in Gleichstromvor­ wärtsrichtung geschaltete Diode D 1 vom Typ 1 N 4937, die zum Hochsetzsteller gehören. An einer Verzweigung zwischen Drossel L 1 und Diode D 1 ist der Kollektor eines Schalttransistors T 1 vom Typ BUV 93 vom Hochsetzsteller angeschlossen, wobei dessen Emitter mit dem Minuspol des Netzgleichrichters GL verbunden ist. Parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors T 1 liegt ein Glättungskondensator C 2 von 4,7 µF. Die Kollektor-Emitter-Strecke des zusätzlichen Schalttransistors T 2 ist durch eine in Gleichstromrückwärtsrichtung geschaltete Diode D 3 vom Typ 1 N 4937 überbrückt. An den Basen der beiden Schalttransistoren T 1 und T 2 sind Ansteuerschaltungen AS 1 bzw. AS 2 angeschlossen, wobei beide Ansteuer­ schaltungen mit dem Emitter des jeweiligen Schalt­ transistors T 1 bzw. T 2 verbunden sind. Zusätzlich ist die Ansteuerschaltung AS 2 für den Transistor T 2 über eine in Gleichstromrückwärtsrichtung geschaltete Diode D 2 vom Typ 1 N 4937 mit dem Minuspol des Netzgleichrichters GL verbunden. Die beiden Ansteu­ erschaltungen AS 1 und AS 2 sind außerdem mit einem gemeinsamen Taktgeber TG verbunden. Der Transistor T 2, die Drossel L 1 und die Diode D 1 sind durch eine in Gleichstromvorwärtsrichtung geschaltete Diode D 4 vom Typ 1 N 4937 überbrückt.
Mit den oben aufgeführten Schaltungselementen läßt sich bei Anschluß der Schaltungsanordnung an 220 V ∼ und einer Spitzenspannung von 300 V = auf der Gleich­ stromseite des Netzgleichrichters GL am Glättungs­ kondensator C 2 eine Gleichspannung von 310 V ein­ halten. Dabei wird der Oberwellengehalt optimal auf die Grenzwerte der entsprechenden Vorschriften, wie z. B. der IEC-Publikation 82 für Vorschaltgeräte von Leuchtstofflampen beschränkt.
Soll die Schaltungsanordnung zur Gewinnung einer geringeren Spannung als der Netzspitzenspannung genutzt werden, so muß die Diode D 4 weggelassen werden.
Solche Schaltungsanordnungen eignen sich insbesondere - in Verbindung mit Gegentaktfrequenzschaltungen - zum Betrieb von Entladungslampen.

Claims (4)

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen einer Gleichspan­ nung an einem Glättungskondensator (C 2), bestehend aus einem Netzgleichrichter (GL) mit parallelem Stützkondensator (C 1) und einem Hochsetzsteller zum Verringern von Oberwellen im Netzwechselstrom, der sich aus einem Schalttransistor (T 1) mit einer Ansteuerschaltung (AS 1), einer Drossel (L 1), einer Diode (D 1) und einem Glättungskondensator (C 2) zusammensetzt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Stützkondensator (C 1) und Drossel (L 1) ein weiterer Schalttransistor (T 2) mit seiner Kollektor-Emitter- Strecke in Gleichstromvorwärtsrichtung geschaltet ist, wobei die Basis dieses Schalttransistors (T 2) über eine Ansteuerschaltung (AS 2) mit seinem Emitter verbunden ist, und an diesem Verbindungspunkt die Kathode einer Diode (D 2) angeschlossen ist, deren Anode mit dem Minuspol der Gleichspannung verbunden ist.
2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ansteuerschaltung (AS 1) für die Basis des Schalttransistors (T 1) und die Ansteuer­ schaltung (AS 2) für die Basis des weiteren Schalt­ transistors (T 2) einen beiden Ansteuerschaltungen gemeinsamen Taktgeber (TG) aufweisen, der die Tran­ sistoren im Gleichtakt steuert.
3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kollektor-Emitter-Strecke des weiteren Schalttransistors (T 2) durch eine in Gleich­ stromrückwärtsrichtung geschaltete Diode (D 3) überbrückt ist.
4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der gesamte Hochsetzsteller durch eine in Gleichstromvorwärtsrichtung geschaltete Diode (D 4) überbrückt ist.
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