DE4235048A1 - Vorrichtung mit einem Netzgerät für Gleichspannung - Google Patents
Vorrichtung mit einem Netzgerät für GleichspannungInfo
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- G05F—SYSTEMS FOR REGULATING ELECTRIC OR MAGNETIC VARIABLES
- G05F1/00—Automatic systems in which deviations of an electric quantity from one or more predetermined values are detected at the output of the system and fed back to a device within the system to restore the detected quantity to its predetermined value or values, i.e. retroactive systems
- G05F1/10—Regulating voltage or current
- G05F1/46—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc
- G05F1/56—Regulating voltage or current wherein the variable actually regulated by the final control device is dc using semiconductor devices in series with the load as final control devices
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Description
Der Erfinder hat sich das Ziel gesetzt, ein Gleichspannungs-
Netzgerät zu schaffen, dessen Schaltung einfach und effizient
ist und den klanglichen Anforderungen an einen Audio-Verstär
ker entspricht.
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre nach dem unabhängi
gen Patentanspruch; die Unteransprüche geben zusätzliche Ver
besserungen an.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Einsatz im Audiobereich
ist mit einem Netzgerät für Gleichspannung versehen, das
einen den Strom für die Leistung liefernden "Transformer und
Gleichrichter" aufweist sowie einen gesonderten zweiten
"Transformer und Gleichrichter" zur Generierung einer Refe
renzspannung, mit welcher der Ladevorgang begrenzbar bzw. die
Ausgangsspannung des Netzgerätes stabilisierbar ist.
Zudem ist notwendigerweise den Gleichrichtern ein erster Kon
densator als oberes Niveau einer Kaskade zugeordnet, der vom
ersten Gleichrichter geladen sowie entsprechend der Differenz
der Referenzspannung des zweiten Gleichrichters zur Ausgangs
spannung entladen wird.
Erfindungsgemäß wird vom ersten Kondensator aus ein zweiter
Kondensator als unterer Teil der Kaskade höchstens bis zur
Referenzspannung geladen, beispielsweise über einen Feldef
fekt-Transistor.
Als wesentlich hat es sich erwiesen, daß im Rahmen der Erfin
dung die Spannung am ersten Kondensator signifikant höher ist
als die Ausgangsspannung. Beispielsweise liegt bei einer
bevorzugten Ausführung die maximale Spannung des ersten
Gleichrichters zwischen dem 2- und 3/2fachen der
Ausgangsspannung.
Erfindungsgemäß ist die Spannung am zweiten Kondensator je
derzeit durch die Ladung des ersten Kondensators stabilisier
bar (Kaskade).
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er
geben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter
Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung, deren beide
Figuren jeweils einen Schaltplan wiedergeben.
Ein "Transformer und Gleichrichter" G1 liefert die notwendige
Spannung in Form von Halbwellen und den erforderlichen Strom
für ein Kaskaden-Netzgerät 10. Die Leistung des Gleichrich
ters G1 reicht aus, um auch bei voller Last einen ersten Kon
densator C1 auf die maximale Ladespannung Umax aufzuladen,
die vorzugsweise zwischen dem 2- bis 2/3fachen der Ausgangs
spannung Uout liegt. Damit wird der Kondensator C1 als oberes
Niveau der Kaskade geladen. Bei großer Last wird die Dauer
der Aufladung - bedingt durch den großen Spannungsabfall am
Kondensator C1 während einer Halbwelle - verlängert. Dank
dieser Gegebenheiten wird der "Transformer und Gleichrichter"
G1 zwar länger belastet, jedoch weniger stark. Der Strom
fließt homogener, und der "Transformer und Gleichrichter" G1
kann deshalb kleiner dimensioniert werden.
Der Kondensator C1 hat eine ausreichende Kapazität, um bei
Entnahme des maximalen Stromes Imax am Ausgang des Netzgerä
tes die Spannung am Kondensator C1 während des O-Durchganges
der Speisespannung nicht unter einen Minimalwert abfallen zu
lassen. Dieser Minimalwert liegt höher als die Ausgangsspan
nung des Netzgerätes 10. Die Kapazität des Kondensators C1
soll nicht größer sein als unbedingt notwendig, damit die
Spannungsschwankungen am Kondensator C1 - die auch wesent
lich von einem Widerstand R1 abhängen - bei voller Last groß
sind; durch diese Spannungsschwankungen wird bei voller Last
der "Transformer und Gleichrichter" G1 länger und somit homo
gener belastet. Die Spannungsschwankungen müssen aber inner
halb der Toleranzgrenze des gewählten Kondensatortyps liegen.
Ein Transistor T (Kaskade), vorzugsweise ein Feldeffekt-Tran
sistor FET, dessen Gate durch eine dünne Oxidschicht gegen
den Stromkanal isoliert ist (MOS-FET = metal-oxid-silicon),
kontrolliert die Ladung und damit die Spannung an einem zwei
ten Kondensator C2 (unterer Teil der Kaskade). Am Gate des
Transistors T ist eine unabhängige Referenzspannung Uref an
geschlossen. Die Spannungsdifferenz zwischen der am Gate ange
legten Referenzspannung und der Spannung am zweiten Kondensa
tor C2 steuert den Strom des Transistors T für das Nachladen
des zweiten Kondensators C2. Die Öffnung des Transistors T
entsteht durch den kleinen Spannungsabfall am zweiten Konden
sator C2 bezüglich der Referenzspannung, nicht aber durch
eine Rückkoppelung zum Gate. Der Strom des Transistors T wird
möglichst direkt aus dem "Transformer und Gleichrichter" G1
abgeleitet - ausgenommen während des O-Durchganges der Spei
sespannung, während dessen er einzig aus dem ersten Kondensa
tor C1 entnommen wird. Im Rahmen der Empfindlichkeit des ge
wählten Transistors T, vorzugsweise des FET, wird die Span
nung am zweiten Kondensator C2 in einem für den Audioverstär
kerbetrieb ausreichend engen Spannungsbereich stabilisiert.
Die unabhängige Referenzspannung Uref wird von einem geson
derten Transformer und Gleichrichter G2 generiert. Vorzugs
weise wird ein stabilisiertes Netzgerät verwendet, da die
Stabilität der Ausgangsspannung wesentlich von derjenigen der
Referenzspannung abhängt. Da die Referenzspannung am Gate des
Transistors T nie stark belastet wird, ändert sie sich auch
bei extremen Lasten (Kurzschluß) am Ausgang des Kaskaden-
Netzgerätes 10 nicht. Daher kehrt die Ausgangsspannung auch
nach kurzfristiger extremer Last sofort und ohne Schwingungen zum
Sollwert zurück.
Der oben erwähnte Widerstand R1 hat zwei Aufgaben; erstens
vergrößert er die Spannungsschwankungen am Kondensator C1 und
zweitens limitiert er den Strom durch den Transistor T und
verhindert dessen Zerstörung. Ein zu großer Widerstand ver
größert auch die Verlustleistung und ist deshalb zu vermei
den. Jederzeit muß der mögliche Ladestrom für den Kondensator
C2, der durch den Widerstand R1 begrenzt ist, größer sein als
der maximale Strom, der vom Netzteil 10 verlangt wird.
Der zweite Kondensator oder Ausgangs-Kondensator C2 ist aus
dem "Transformer und Gleichrichter" G1 und dem Kondensor C1
über den Transistor T ladbar. Seine Kapazität puffert kurze
Stromspitzen sowie hochfrequenten Strombedarf ab. Damit wird
auch die Trägheit der Regelschaltung, die leicht zu Phasen
verschiebungen führen kann, bei allen Frequenzen aufgefangen.
Bewährt haben sich Kapazitäten, die kleiner - oder gleich -
sind als - oder aber gleich wie - die des ersten Kondensa
tors C1, die Zeit (R1 * C1) sollte zwischen 0,5 und 5 Millise
kunden liegen; dies bewirkt einen hohen Dämpfungsfaktor in Au
dio-Verstärkern und eine große Spontanität der Musik.
Der wesentliche Vorteil des Zusammenspiels in der Kaskade der
Kondensatoren C1 und C2 und des Transistors T bzw. des FET
liegt darin, daß die Ladung für den Ausgangsstrom, insbeson
dere bei voller Last, weitgehend direkt vom Transformer her
abgeleitet wird und nicht, wie in herkömmlichen Netzgeräten,
in den Kondensatoren C1, C2 zwischengespeichert wird; die Kon
densatoren C1, C2 werden nur kurzzeitig, inbesondere beim O-
Durchgang und bei schnellen Laständerungen, stark belastet
und haben Puffereigenschaften. Daher sind die Kondensatoren
C1, C2 im Kaskaden-Netzgerät 10 auch viel kleiner dimensio
niert als in herkömmlichen Netzgeräten.
Das Aufstarten des Netzgerätes 10 kann durch einen in der
Zeichnung nicht dargestellten Kondensator am Gate des Transi
stors T verlangsamt werden (z. B. auf 0,05 bis 1 sec). Damit
werden die FET geschützt, und gleichzeitig wird die Stabili
tät der Ausgangsspannung erhöht.
Mit der vorstehend beschriebenen Art der Stabilisierung bzw.
Siebung kann bei 10 A Belastung eine Stabilität erhalten wer
den, die besser als ±0,1 Volt auf 20 Volt Ausgangsspannung
ist.
Das erfindungsgemäße Ausführungsbeispiel der Fig. 2 zeigt
eine Schaltung mit einem zweiten Widerstand R2 und einem
zweiten Transistor T2 sowie einen Abschnitt für eine negative
Uout, Kondensatoren C′1, C′2 und Widerständen R′1, R′2.
Claims (9)
1. Vorrichtung (10) mit einem Netzgerät für Gleichspannung im
Audiobereich, das einen den Strom für die Leistung lie
fernden Transformer und Gleichrichter (G1) aufweist sowie
einen gesonderten zweiten Transformer und Gleichrichter
(G2) zur Generierung einer Referenzspannung (Uref), mit
welcher der Ladevorgang begrenzbar bzw. die Ausgangsspan
nung (Uout) des Netzgerätes (10) stabilisierbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
den Gleichrichtern (G1, G2) ein erster Kondensator (C1)
als oberes Niveau einer Kaskade zugeordnet und dieser vom
ersten Gleichrichter (G1) ladbar sowie entsprechend der
Differenz der Ausgangsspannung (Uout) zur Referenzspannung
(Uref) des zweiten Gleichrichters (G2) entladbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß vom ersten Kondensator (C1) aus ein zweiter Kon
densator (C2) als unterer Teil der Kaskade höchstens bis
zur Referenzspannung (Uref) ladbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
der zweite Kondensator (C2) über einen Feldeffekt-Transi
stor (T) ladbar ist.
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung (Uout) in
jedem Frequenzbereich stabilisiert ist.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung am zweiten Kon
densator (C2) durch die Ladung des ersten Kondensators
(C1) stabilisierbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeich
net durch eine gegenüber der Ausgangsspannung (Uout) si
gnifikant höhere Spannung am ersten Kondensator (C1).
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Spannung (Umax) des ersten Gleich
richters (G1) zwischen 2- und 2/3mal der Ausgangsspannung
(Uout) liegt.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeich
net durch einen dem Gate des Transistors (t) zugeordneten
Kondensator zum Verlangsamen des Aufstarters des Netzgerä
tes (10).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19924235048 DE4235048A1 (de) | 1992-08-06 | 1992-10-17 | Vorrichtung mit einem Netzgerät für Gleichspannung |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4226022 | 1992-08-06 | ||
DE19924235048 DE4235048A1 (de) | 1992-08-06 | 1992-10-17 | Vorrichtung mit einem Netzgerät für Gleichspannung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4235048A1 true DE4235048A1 (de) | 1994-02-10 |
Family
ID=25917268
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19924235048 Withdrawn DE4235048A1 (de) | 1992-08-06 | 1992-10-17 | Vorrichtung mit einem Netzgerät für Gleichspannung |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4235048A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100392550C (zh) * | 2003-01-09 | 2008-06-04 | 三星电子株式会社 | 电源设备及其控制方法 |
-
1992
- 1992-10-17 DE DE19924235048 patent/DE4235048A1/de not_active Withdrawn
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100392550C (zh) * | 2003-01-09 | 2008-06-04 | 三星电子株式会社 | 电源设备及其控制方法 |
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