DE2027405A1 - Electric circuit for power supply - Google Patents

Electric circuit for power supply

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Description

Elektrische Schaltung zur Stromversorgung Die Erfindung betrifft eine elektrische Schaltung zur Stromversorgung von elektronischen Geräten mit einem Transformator zur Umwandlung der Versorgungsspannung in eine kleinere bzw. gröBere Ausgangsspannung. Electrical circuit for power supply The invention relates to an electrical circuit for powering electronic devices with a Transformer for converting the supply voltage into a smaller or larger one Output voltage.

Oft besteht der Wunsch, elektronische Geräte, die üblicherweise aus dem Wechselspannungsnetz gespeist werden, wahlweise auch aus einer Gleichspannungsquelle zu versorgen; denn die Versorgung des Gerätes aus einem Akkumulator bzw. einer Batterie ermöglicht seinen Betrieb auch dort, wo keine Netzspannung zur Verfügung steht und erlaubt es z.B., empfindliche Meßgeräte vollständig vom Netzpotential zu trennen und dadurch induktive sowie kapazitive Einstreuungen zu vermeiden.Often there is a desire to use electronic devices that are commonly made up the AC voltage network, optionally also from a DC voltage source to supply; because the supply of the device from an accumulator or a battery enables its operation even where no mains voltage is available and For example, it allows sensitive measuring devices to be completely separated from the mains potential and thereby avoid inductive and capacitive interference.

Es ist bekannt, zur Stromversorgung von elektronischen Geräten, z.B. von Differenzverstärkern, zwei auf ein gemeinsames Potential bezogene Gleichspannungen entgegengesetzter Polarität zu erzeugen. Das geschieht z.B. indem die boden Enden der Sekundärwicklung eines Netztransformators mit den Diagonalpunkten eines Brückengleichrichters verbunden werden, so daß die gewünschen Spannungen zwischen den beiden anderen Diagonalpunkten des Brückengleichrichters und einer Mittelanzapfung der Sekundärwicklung anliegen. Des weiteren ist es bekannt, netzbetriebene Geräte auf Batteriebetrieb umzuschalten, sofern die Batteriespannung gleich oder größer als die benötigte Ausgangsspannung ist. Durch Spannungsteilung, z.3. mit Hilfe von Zenerdioden, können derartige Schaltungen auch zur Speisung von Differenzverstärkern verwendet werden. Zwangsläufig wird die Schaltung recht aufwendig, wenn die benötigte Ausgangsspannung größer sein soll, als die zur Verfügung stehende Batteriespannung. In diesem Fall verwendet man einen Spannungswandler, der die Batteriespannung zerhackt und über einen speziellen Transformator auf den gewünschten Wert transformiert. Wird der Ausgang des -Spannungswandlers mit der Primärwicklung des Netztransformators eines üblicherweise netzgespeisten Gerätes verbunden, so erfolgt nunmehr die Stromversorgung aus einer Gleichspannungsquelle.It is known to supply power to electronic devices, e.g. of differential amplifiers, two DC voltages related to a common potential of opposite polarity. This is done, for example, by the bottom ends the secondary winding of a mains transformer with the diagonal points of a bridge rectifier be connected so that the desired tensions between the other two diagonal points of the bridge rectifier and a center tap of the secondary winding. It is also known to switch mains-operated devices to battery operation, provided the battery voltage is equal to or greater than the required output voltage is. By dividing the voltage, e.g. 3. With the help of Zener diodes, such circuits can be created can also be used to feed differential amplifiers. Inevitably, the Circuit quite complex if the required output voltage is to be greater, than the available battery voltage. In this case you use one Voltage converter that chops up the battery voltage and uses a special transformer transformed to the desired value. Becomes the output of the voltage converter with the primary winding of the mains transformer one usually connected to the mains-powered device, the power is now supplied from a DC voltage source.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine elektrische Schaltung zur Stromversorgung so aufzubauen, daß der zur Umformung einer Versorgungsgleichspannung in eine höhere oder niedrigere Ausgangsspannung benötigte Spannungswandler mit, möglichst wenigen Transformatorwicklungen und anderen Bauteilen auskommt und damit einfach und billig wird, gleichzeitig aber auch einen guten Wirkungsgrad erreicht.The object of the invention is to provide an electrical circuit for power supply to be set up in such a way that the for converting a DC supply voltage into a higher one or lower output voltage required voltage converters with, as few as possible Transformer windings and other components get by and thus easy and cheap is, but at the same time also a good efficiency is achieved.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei Gleichstromversorgung in an sich bekannter Weise ein astabiler Multivibrator die Gleichspannungsquelle im Tekt seiner Schaltfrequenz abwechselnd mit den beiden Wicklungshälften einer Transformatorwicklung mit Mittelanzapfung verbindet und die Transformatorwicklung als Spartransformator geschaltet ist und/oder Teil eines Netz- bzw. Wechselspannungs-Transformators ist.According to the invention, this object is achieved in that with direct current supply in a manner known per se, an astable multivibrator provides the direct voltage source in the tect of its switching frequency alternately with the two winding halves one Transformer winding with center tap connects and the transformer winding is connected as an autotransformer and / or part of a mains or AC voltage transformer is.

Des weiteren sieht die Erfindung z.B. zur Stromversorgung von Differenzverstärkern vor, daß die beiden außeren Wicklungsenden der Transformatorwicklung so mit den Diagonslpunkten eines Brückengleichrichters verbunden sind, daß an den beiden anderen Diagonalpunkten des Brückengleichrichters auf die Zittelanzapfung der Transformatorwicklung bezogen, gleich große GleichSpannungen entgegengesetzter Polarität liegen. Die Erfindung kommt besonders dadurch mit einem geringeren Bauelementeaufwand aus, daß die Stromversorgung wahlweise aus einer Wechselspannungsquelle oder aus einer Gleichspannungsquelle erfolgen kann und in beiden Fällen zur Erzeugung der Ausgangsspannung die gleiche Transformatorwicklung und der gleiche Brückengleichrichter verwendet wird. Damit beim Umschalten von Batterie~ auf Netzbetrieb der Multivibrator nicht von der Transformatorwicklung getrennt werden muß, sieht die Erfindung vor, daß der fest mit der Transformatorwicklung verbundene Multivibrator durch Dioden davor geschützt ist, daß bei Netz- bzw. Wechselspannungsbetrieb ein Strom von der Transformatorwicklung über die Schalttransistoren fließt.The invention also provides for the power supply of differential amplifiers, for example before that the two outer winding ends of the transformer winding so with the Diagonslpunkte a bridge rectifier are connected to that at the other two Diagonal points of the bridge rectifier on the center tap of the transformer winding related, equal DC voltages of opposite polarity lie. The invention comes from the fact that the power supply manages with a lower number of components optionally from an AC voltage source or from a DC voltage source can be done and in both cases to generate the output voltage the same Transformer winding and the same bridge rectifier is used. In order to when switching from battery ~ to mains operation, the multivibrator does not disconnect from the transformer winding must be separated, the invention provides that the fixed to the transformer winding connected multivibrator is protected by diodes from that during mains or alternating voltage operation a current flows from the transformer winding via the switching transistors.

Besonders günstig liegen die Verhältnisse, wenn die Spannung der Gleichspannungsquelle etwa halb so groß ist, wie die Summe der beiden Ausgangsspannungen, da dann der Multivibrator mit den selben Wicklungsanschlüssen verbunden werden kann, an denen bei Netzbetrieb die Sekundärspannung abgenommen wird.The conditions are particularly favorable when the voltage of the direct voltage source is about half as large as the sum of the two output voltages, since then the Multivibrator can be connected to the same winding connections as the secondary voltage is removed during mains operation.

Sofern die Spannungen Jedoch nicht soweit übereinstimmen, ist es möglich, den Multivibrator mit Wicklungsnzapfungen zu verbinden und dadurch eine Transformation auf höhere oder niedrigere Ansgangsspannungen zu erreichen.However, if the voltages do not match so far, it is possible to to connect the multivibrator with winding taps and thereby a transformation to achieve higher or lower starting voltages.

Weitere Ausgestaltungsmöglichkeiten bietet die Erfindung dadurch, daß bei einem wahlweise für Wechsel- oder Gleichspannungsversorgung vorgesehenen Gerät im Falle der Gleichspannungsversorgung solche Baugruppen, die auf Wechsel- bzw. Netzspannung angewiesen sind, aus der Primaawicklung des Transfornators versorgt werden. So ist es möglich, daß z.B. ein Synchronmotor, der für den Papiervorschub bei einem Linienschreiber sorgt, an der Primarwicklung angeschlossen ist und der Multivibrator entsprechend mit Netzfrequenz schwingt.The invention offers further design options in that that with one optionally provided for AC or DC voltage supply In the case of a DC voltage supply, the device uses such modules that are based on or mains voltage are supplied from the primary winding of the transformer will. It is possible, for example, to use a synchronous motor for the paper feed in the case of a line recorder, is connected to the primary winding and the The multivibrator oscillates accordingly with the mains frequency.

Die mit der Erfindung erzielten besonderen Vorteile bestehen darin, daß in solchen Fällen, in denen die Spannung der Gleichspannungsquelle etwa halb so groß wie die benötigte Ausgangsspannung des Spannungswandlers ist, nur eine Transformatorwicklung mit einer Mittelanzapfung benötigt wird und bei anderen Spannungsübersetzungs-Yerhältnissen lediglich noch zwei weitere Wicklungsanzspfungen vorzusehen sind. In jedem Fall kann aber die uebliche Sekundärwicklung entfallen. Sofern bereits ein Transformator zur Stromversorgung aus dem Netz vorgesehen ist, kann der Multivibrator direkt mit seiner Sekundärwicklung verbunden werden und dadurch der bei bekannten Spannungswandlern benötigte spezielle Transformator ganz eingespart werden. Trotzdem gestattet es die Schaltung ohne Zuhilfenahme von Zenerdioden zur Spannungsteilung, die für die Differenzverstärker benötigten auf gleichem Potential liegenden Gleich, spannungen entgegengesetzter Polarität zu erzeugen.The particular advantages achieved with the invention are that in those cases where the voltage of the DC voltage source is about half as large as the required output voltage of the voltage converter, only one transformer winding with a center tap is required and with other voltage transmission ratios only two more winding taps need to be provided. In any case but the usual secondary winding can be omitted. If already a transformer is provided for power supply from the network, the multivibrator can be used directly its secondary winding are connected and thereby that of known voltage converters The special transformer required can be saved entirely. Nevertheless it allows the circuit without the aid of Zener diodes for voltage division, which is for the Differential amplifiers require DC voltages at the same potential of opposite polarity.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is shown in the drawing and is described in more detail below.

Die Schaltung besteht aus dem astabilen Nultivibrator 1, dem Transformator 2, dem Brückengleichrichter 3 sowie den beiden Ladekondensatoren 4 und 5. Obwohl die beiden Schalttransistoren 6 und 7 mit den Schutzdioden 8 und 9 hier auch noch zum Multivibrator 1 gezählt werden, besteht dieser im engeren Sinn nur aus den Transistoren 10 und 11, den Widerständen 12 bis 17, dem Potentiometer 18 und den Kondensatoren 19 und 20.The circuit consists of the astable level vibrator 1, the transformer 2, the bridge rectifier 3 and the two charging capacitors 4 and 5. Although the two switching transistors 6 and 7 with the protective diodes 8 and 9 here as well are counted to multivibrator 1, this consists in the narrower sense only of the transistors 10 and 11, the resistors 12 to 17, the potentiometer 18 and the capacitors 19 and 20.

Die an den Klemmen 21, 22, 23 abnehmbaren Spannungen können wahlweise durch die Wechselspannungsquelle 24 oder die Gleichspannungsquelle 25 erzeugt werden. Bei Wechselspannungsversorgung fließt der Strom in bekannter Weise von den beiden Wicklungsenden 26 und 27, der Sekundärwicklung 2b des Netztransformators 2 zu dem Brückengleichrichter 3 und von diesem zu den Ladekondensatoren 4 und 5. Der Mittelabgriff 22 des Netztransformators 2 erlaubt eine Aufteilung der Ausgangsspannung in zwei gleich große Teilspannungen. Bei Gleichstromversorgung beginnt der astabile Multivibrator n zu schwingen und erzeugt dadurch eine Stenerspannung, welche die Schalttransistoren 6 und 7 abwechselnd öffnet und schließt. Dadurch wird im gleichen Takt die Gleichspannungsquelle 25 einmal mit der einen Hälfte und dann mit der anderen Hälfte der Transformatorwicklung 2b verbunden. Es fließt also ein Strom vom Pluspol der Gleichspannungsquele über die Mittelanzapfung 22 der Transformatorwicklung 2b abwechselnd endweder zum Wicklungsende 26 und durch die Diode 8 zum Transistor 6 oder zum Wicklungsende 27 und durch die Diode 9 zum Transistor 7 und dann zur Stromquelle 25 zurücke Da die Transformatorwicklung 2b als Spartransformater wirkt, erzeugt der pulsierende Gleichstrom Jeweils in der anderen Hälfte der Transformatorwicklung 2b eine Wechselspannung, de sich zur Gleichspannungsamplidute addiert, so daß die zwischen den Klemmen 21 und 23 liegende Spitzenspannung etwa doppelt so hoch ist9 wie die Versorgungs-Gleichspannung. Ist eine höhere Ausgangsspannung erwünscht, so muß die Diode 8 mit einer der Anzapfungen 28, 30 und 32 und die Diode 9 mit einer symmetrischen Anzapfung 29, 31 und 33 verbunden werden. Zur Verkleinerung der Ausgangsspannung wird die Brükkenschaltung entsprechend mit den Anzapfungen verbunden. Der Wirkungsgrad der Schaltung ist, da der Multivibrator als Gegentakt -Zerhacker arbeitet, ohnehin gut und da außerdem vom Ausgang her gesehen jeweils eine halbe Transformatorwicklung mit der Batterie in Reihe liegt, hat die ganze Schaltung auch einen entsprechend niedrigen Innenwiderstand. Die Dioden 8 und 9 sollen den Multivibrator bei Netzbetrieb schützen und das Potentiometer 18 dient zur Symmetrierung der beiden Spannungshalbwellen.The voltages that can be removed at the terminals 21, 22, 23 can optionally can be generated by the AC voltage source 24 or the DC voltage source 25. With AC voltage supply, the current flows from the two in a known manner Winding ends 26 and 27, the secondary winding 2b of the power transformer 2 to the Bridge rectifier 3 and from this to the charging capacitors 4 and 5. The center tap 22 of the mains transformer 2 allows the output voltage to be divided into two equal partial voltages. The astable multivibrator begins with a direct current supply n to oscillate and thereby generates a star voltage, which the switching transistors 6 and 7 alternately open and close. As a result, the DC voltage source is generated in the same cycle 25 once with one half and then with the other half of the transformer winding 2b connected. A current flows over from the positive pole of the DC voltage source the center tap 22 of the transformer winding 2b alternately endweder to the winding end 26 and through the diode 8 to the transistor 6 or to the winding end 27 and through the Diode 9 to transistor 7 and then to power source 25 back as the transformer winding 2b acts as an autotransformer, the pulsating direct current is generated in the other half of the transformer winding 2b an alternating voltage, de to the direct voltage amplitude added, so that the peak voltage lying between the terminals 21 and 23 is approximately is twice as high9 as the DC supply voltage. Is a higher output voltage if desired, the diode 8 must be connected to one of the taps 28, 30 and 32 and the diode 9 can be connected to a symmetrical tap 29, 31 and 33. To reduce the size The bridge circuit is corresponding to the output voltage with the taps tied together. The efficiency of the circuit is because the multivibrator is push-pull -Chopper works, anyway, and there also a half from the exit point of view The transformer winding is in series with the battery, so does the whole circuit a correspondingly low internal resistance. The diodes 8 and 9 are supposed to be the multivibrator Protect with mains operation and the potentiometer 18 is used to balance the two Voltage half-waves.

Ist keine Stromversorgung aus dem Netz vorgesehen, so kann die Transformatorwicklung 2a mit allen angeschlossenen Bauteilen entfallen. Andererseits ist es möglich, bei einem netzbetriebenen Gerät, das wahlweise auf Gleichstromversorgung umgeschaltet werden kann, z.B. einen Synchronmotor 34, der eigentlich Netzspannung benötigt, nun über die Wicklung 2a zu betreiben.If no power supply from the network is provided, the transformer winding can 2a with all connected components are omitted. On the other hand, it is possible at a mains-operated device that optionally switches to DC power supply can be, e.g. a synchronous motor 34, which actually needs mains voltage, can now be operated via winding 2a.

Es muß dabei lediglich sichergestellt sein, daß der Multivibrator konstant mit Netzfrequenz schwinge, wenn der Synchronmotor z.3. als Antrieb für den Papiervorschub bei einem Linienschreiber dienen soll und die Vorschubgeschwindigkeit konstant sein muß.It only has to be ensured that the multivibrator oscillate constantly with the mains frequency when the synchronous motor z.3. as a drive for the paper feed is to be used with a line recorder and the feed speed must be constant.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h eP a t e n t a n s p r ü c h e 1. Elektrische Schaltung zur Stromversorgung von elektronischen Geräten mit einem Transformator zur Ummandlung der Versorgungsspannung in eine kleinere bzw, größere Ausgangsspannung, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei Gleichstromversorgung in en sich bekannter Weise ein astabiler Multivibrator (1) die Gleichspannungsquelle (25) im Takt seiner Schaltfrequenz abwechselnd mit den beiden Wicklungahälften einer Transformatorwicklung (2b) mit Mittelanzapfung (22) verbindet und die Transformatorwicklung (2b) als Spartransformator geschaltet ist und/oder Teil eines Netz-bzw. Wechselspannungstransformaters ist.1. Electrical circuit for powering electronic devices with a transformer to convert the supply voltage into a smaller one or, greater output voltage, d u r c h e k e n n n z e i c h n e t that at DC power supply in a known manner an astable multivibrator (1) the DC voltage source (25) in time with its switching frequency alternating with the two halves of a transformer winding (2b) with center tap (22) connects and the transformer winding (2b) is connected as an autotransformer and / or part of a network or. AC voltage transformer is. 2. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die beiden äußeren Wicklungsenden (26, 27) der Transformatorwickluhng (2b) so mit den Diagonalpumkten eines Brückengleichrichters verbunden sind, daß an den beiden anderen Diagonalpunkten des Brückengleichrichters (3) -auf die Mittelanzapfung (22) der Transformatorwicklung (2b) bezegen- gleich große Gleichspannungen entgegengesetzter Polarität liegen. 2. Electrical circuit according to claim 1, d a d u r c h g e k e n It is noted that the two outer winding ends (26, 27) of the transformer winding (2b) are connected to the diagonal pumps of a bridge rectifier in such a way that at the other two diagonal points of the bridge rectifier (3) - on the center tap (22) of the transformer winding (2b) with respect to equal DC voltages of opposite ones Polarity lie. 3. Elektrische Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenazeichnet, daß die Stromversorgung wahlweise aus einer Wechselspannungsquelle (24) oder einer Gleichspannungsquelle (25) erfolgen kann und in beiden Fällen zur Erzeugung der Ausgangsspannung die gleiche Transformatorwicklung (2b) und der gleiche Brückengleichrichter (3) verwendet ist. 3. Electrical circuit according to claim 1 or 2, characterized in that that the power supply optionally from an AC voltage source (24) or one DC voltage source (25) can take place and in both cases to generate the Output voltage the same transformer winding (2b) and the same bridge rectifier (3) is used. 4. Elektrische Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der fest mit der Transformatorwicklung (2b) verbundene Multivibrator (3) durch Dioden (8,9) davor geschützt ist, daß bei Netz bzw. Wechselspannungsbetrieb ein Strom von' der Transformatorwicklung (2b) über die Schaittransistoren (6, 7) fließt. 4. Electrical circuit according to claim 3, characterized in that that the multivibrator (3) firmly connected to the transformer winding (2b) through Diodes (8, 9) are protected from being switched on during mains or alternating voltage operation Current flows from the transformer winding (2b) via the switching transistors (6, 7). 5. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der astabile Multivibrator (1) und die Gleichrichterbrückenschaltung (3) mit den gleichen Wicklungsenden (26,27) der Transformatorwicklung (2b> verbunden sind oder zur Erzeugung höherer bzw. niedrigerer Ausgangsspannungen an unterschiedliche Wicklungsanzapfungen (28 bis 33) angeschlossen sind.5. Electrical circuit according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that the astable multivibrator (1) and the rectifier bridge circuit (3) with the same winding ends (26,27) of the transformer winding (2b> connected or to generate higher or lower output voltages at different Winding taps (28 to 33) are connected. 6. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis.5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem wahlweise für Wechsel-oder Gleichspannungsversorgung vorgesehenen Gerät im Falle der Gleichæpnnnungsversorguag solche Baugruppen, die auf Wechsel- bzw. Netzspannung angewiesen sind, aus der Primärwicklung (2a) des Transformators (2) versorgt werden.6. Electrical circuit according to one of claims 1 to.5, characterized characterized in that with one alternatively for alternating or direct voltage supply provided device in the case of equalization supply such assemblies that are dependent on AC or mains voltage, from the primary winding (2a) of the Transformer (2) are supplied. 7. Elektrische Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Synchronmotor (34), der für den Papiervorschub bei einem Linienschreiber sorgt, an der Primärwicklung (2a) des Netztransformators (2) angeschlossen ist und der flultivibrator (3) mit Netzfrequenz schwingt.7. Electrical circuit according to claim 6, characterized in that that a synchronous motor (34) for the paper feed in a line recorder ensures, is connected to the primary winding (2a) of the mains transformer (2) and the flultivibrator (3) oscillates with the mains frequency. 8. Elektrische Schaltung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Transformator (2) zur Stromversorgung anderer Vewbraucher mit weiteren, ggf. galvanisch getrennten, Wicklungen versehen ist.8. Electrical circuit according to one of claims 5 to 7, characterized characterized in that the transformer (2) is used to supply power to other consumers is provided with further, possibly galvanically separated, windings. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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