DE2809138A1

DE2809138A1 - Stromversorgungseinrichtung

Info

Publication number: DE2809138A1
Application number: DE19782809138
Authority: DE
Inventors: Nicholas Philip Episcopo
Original assignee: Western Electric Co Inc
Current assignee: AT&T Corp
Priority date: 1977-03-07
Filing date: 1978-03-03
Publication date: 1978-09-14
Also published as: US4124884A; NL7802340A; CA1097736A; GB1600813A; JPS5750149B2; JPS53110417A; SE7801940L; IT7867467A0

Description

PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN

Patentconsult Radeckestraße 43 8000 München 60 Telefon (089) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Patentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 6200 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsull

WESTERN ELECTRIC COMPANY

Incorporated

NEW YORK N.Y. 1oo38 /USA Spiscopo 1

Stromvers orgung s e inri chtung.

Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungseinriehtung_s die durch eine Stromquelle mit instabilder Spannung versorgt wird? mit einer Eingangseinrichtung zum Anschluss an eine Stromquelle, mit einer Ausgangseinrichtung und mit einer Schalteinrichtung zur Modulation eines Signals zwischen der Eingangs- und der Ausgangseinrichtung„

In Fernsprechanlagen ist es häufig erforderlich^ dass eine Stromversorgungsquelle an einer amtsentfernten Stelle eingesetzt wird= In vielen Fällen steht dann an diesen Stellen eine Netzwechselspannung oder eine Ortsbatterie nicht zur Verfügung. Demgemäss muss elektrische Leistung vom Vermittlungsamt zur amtsentfernten Stelle übertragen werden. In einigen Anv/endungsfällen kann die Leistung zur Speisung der Stromversorgungseinrichtung oder des Spannungswandlers an der amtsentfernten Stelle über ein Kabel

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München: R. Kramer Dipl.-Ing. . W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Oipl.-Ing. · H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P. G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen DipWng. Dr. jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

geliefert werden, das im Vermittlungsamt an eine Versorgungsspannung angeschaltet ist. Die Länge des Kabels ändert sich entsprechend der Lage des Vermittlungsamtes mit Bezug auf die Stromversorgungseinrichtung an der amtsentfernten Stelle. Es ist für manche Fälle nicht ungewöhnlich, dass sich die Länge des Kabels vom Vermittlungsamt zu einer amtsentfernten Stelle zwischen einigen Kilometern bis zu mehr als 5o km ändert.

Aufgrund der elektrischen Eigenschaften von Koaxialkabeln ' hat die über das Kabel zum Wandler gelieferte elektrische Leistung die Eigenschaften einer Konstantstromquelle. Da die Länge des Kabels beträchtlich schwanken kann, kann die Spannung am Wandlereingang sich beträchtlich ändern, da die Höhe der Spannung am amtsentfernten Ende des Kabels eine Funktion der Kabellänge ist. Dabei ist es nicht ungewöhnlich, dass die an den Eingang eines Wandlers an einer amtsentfernten Stelle angelegte Spannung um den Faktor zwei gegenüber der Eingangsspannung an einer anderen - amtsentfernten Stelle abweicht. Aufgrund der relativ grossen Änderungen der Eingangsspannung ist es in vielen Fällen nicht zweckmässig, einen üblichen Gleichspannungswandler für eine Anwendung der beschriebenen Art zu verwenden. Bei den meisten Anwendungsfällen für Gleich-, spannungswandler ist ein Wandler mit geregelter Ausgangsspannung erforderlich, während die Eingangsspannung als verhältnismässig konstant angenommen wird.

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Da übliche Wandler so ausgelegt sind_s dass sie mit einer verhältnismässig konstanten Eingangsspannung betrieben werdenj können Abweichungen der Eingangsspannung von dem gewählten Wert aufgrund stark schwankender Kabellängen zu nachteiligen Einflüssen auf den Wirkungsgrad und die Regeleigenschaften eines üblichen Wandlers führen..

In Fig. 1 ist die Anschaltung eines typischen konventionellen Wandlersj, der an einer entfernten Stelle benutzt wird und durch eine Konstantspannungsquelle gespeist xirirdp an ein Koaxialkabel dargestellt» Ein Kabel C variabler Länge verbindet eine Spannungsquelle V_r in einem Vermittlungsamt mit einem Gleichspannungswandler an einer amtsentfernten Stelle«, Da die Länge des Kabels sich ändern kannp ist ©in variabler Widerstand R dargestellt;, dessen Gross®

eine Punktion der Kabellänge isto Die Schaltung enthält einen Widerstand R , der bei höherer ₉ aufgrund kleinerer Kabellänge an den Wandler angelegter Spannung Energie in Wärme umwandelt.

Aufgrund der Betriebseigenschaften konventioneller Wandler der obenbeschriebenen Art sind die Regeleigenschaften und der Wirkungsgrad einer solchen Speiseanordnung schlecht, da wegen der Schwankungen in der Länge des Kabels bei unterschiedlichen Anwendungsfällen es durchaus vorkommen kann, dass die Eingangsspannung um den Faktor zwei bei unterschiedlichen Einsatzorten verschieden ist» Wegen

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(ο

dieser Schwankungen der Eingangsspannung aufgrund von Änderungen der Kabellänge muss der Wandler so ausgelegt sein, dass er über einen grossen Bereich von Eingangsspannungen in der Grössenordnung von zwei regeln kann. Darüber hinaus bewirkt bei kurzen Kabeln die erhöhte Eingangsspannung eine Belastung für die Bauteile des Wandlers.

Eine bekannte Lösung dieses Problems unterschiedlicher Kabellängen besteht in der Verwendung eines Reihenwiderstandes, beispielsweise des Widerstandes R gemäss Fig. 1, und in gewissen Fällen werden Parallelregler am Eingang des Wandlers benutzt. Eine solche Anordnung verbessert zwar die Regeleigenschaften des Wandlers, es werden aber bei kleineren Kabellängen grössere Leistungen in Wärme umgesetzt. Dadurch wird der Wirkungsgrad nachteilig beeinflusst. Der Parallelregler muss so ausgelegt sein, dass er in einem grossen Bereich von Spannungen arbeitet und grosse Leistungen verkraften kann.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu beseitigen. Zur Lösung geht die Erfindung aus von einer Stromversorgungseinrichtung der eingangs genannten Art und ist gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Regelung der Spannung an der Eingangseinrichtung, wobei die Regeleinrichtung folgende Bauteile aufweist:

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Eine Fühl einrichtung;, die auf die Höhe der an die Eingangs·= einrichtung angekoppelten Spannung anspricht °₉ eine Bezugseinrichtung zur Bereitstellung einer Bezugsspannung j

einen Komparator, der auf die Ausgangs signale der Fühl-= einrichtung und der Bezugseinrichtung anspricht und in Abhängigkeit davon ein Ausgangssignal erzeugt5 eine Treibschaltung, die auf das Ausgangssignal des Komparators anspricht und das Tastverhältnis der Sehalteinrichtung steuert, derart, dass die Höhe der Spannung an der Eingangseinrichtung entsprechend dem Ausgangssignal des Komparators geregelt wird»

Ein Wandler nach den Grundgedanken der Erfindung kann demgemäss von einer Konstantstromquelle mit einem weiten Bereich von Spannungen gespeist werden^ beispielsweise von einem Koaxialkabel„ Die an den Wandler durch ein Koaxialkabel gelieferte Eingangsspannung wird überwacht und durch einen Komparator mit einer Bezugsspannung verglichen. Das Ausgangssignal des Komparators steuert die Aufladung eines Zeitkondensators _s der das Tastverhältnis der Schalteinrichtung des Wandlers bestimmt;, um die Wandlereingangsspannung durch Regelung der Wandlerein= gangsimpedanz zu regelen«

Durch Regelung der Eingangsimpedanz und demgemäss der Eingangsspannung kann der Wandler über ein Kabel unter=

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schiedlicher Länge gespeist werden, wobei der Strom konstant ist, die Spannung aber mit der Kabellänge sich ändert, ohne dass der Wrikungsgrad des Wandlers nachteilig beeinflusst wird. Die zusätzliche Regelschaltung steuert das Tastverhältnis der Schalteinrichtung des Wandlers, um die Eingangsimpedanz des Wandlers zu regeln. Dadurch wird für die durch das Kabel gebildete Stromquelle eine konstante Last geschaffen und im Ergebnis die Eingangsspannung unabhängig von der Länge des Kabels auf einen geregelten Wert gebracht.

Die folgenden Gleichungen, die dem Fachmann auf dem Gebiet der Wandler bekannt sind, definieren das Eingangs- und Ausgangsansprechen eines Eintaktwandlers.

T Ti r T + Φ

V_oufc - ¹InV · off on . (2)

^η on

Darin bedeuten

€ = Wirkungsgrad der Schaltung T] = Transformator-Übersetzungsverhältnis T = Einschaltzeit des Schalters T ff = Ausschaltzeit des Schalters.

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-g-

Bei einem Wandler, der durch eine Konstantstromquelle gespeist wird, werden die Eingangsspannung V_in und die Ausgangsspannung V_QU^. durch die Eingangs impedanz des Wandlers bestimmt. Die Eingangsimpedanz wird durch das Schaltertastverhältnis gegeben. Die Eingangsimpedanz des Wandlers ist der bestimmende Faktor im Gegensatz zu einem Wandler, der durch eine Konstantspannungsquelle gespeist wird.

Ein konventioneller Wandler ist so ausgelegt, dass er mit einer verhältnismässig konstanten Eingangsspannung arbeitet. Wie eine Prüfung der obigen Gleichungen zeigt, stehen sowohl die Eingangs- als auch die Ausgangsspannung eines konventionellen Wandlers in Beziehung zum Verhältnis zwischen der Einschalt- und Ausschaltzeit des Schalters, wenn der Eingangsstrom I. konstant ist. Wie Gleichung (2) zeigt, wird, wenn die Lastimpedanz R- ansteigt, was durch

_n + T _if) definierte Tastverhältnis in einem konventionellen Wandler durch eine Spannungsregelschleife verringert, um die Ausgangsspannung V . zu regeln. Gleichung (1) zeigt, dass, wenn der Eingangsstrom I. konstant ist, die Änderung des Tastverhältnisses in einem konventionellen Wandler zwecks Regelung der Ausgangsspannung bewirkt, dass die Eingangsspannung V. proportional zum Ansteigen des Lastwiderstandes R. grosser wird. Ein konventioneller Wandler, der durch einen konstanten Eingangsstrom gespeist wird, spricht auf eine Verringerung des Tastverhältnisses

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mit einer Zunahme der Eingangsspannung V. an. Änderungen der Eingangs- und Ausgangsspannung aufgrund der Regelschaltung eines konventionellen Wandlers sind den zur Regelung der Ausgangsspannung erforderlichen Änderungen genau entgegengesetzt.

Der hier beschriebene Wandler nach den Grundgedanken der Erfindung steuert das Tastverhältnis zur Regelung der Eingangsimpedanz. Da die Speisequelle eine Konstantstromquelle ist, wird die Einfiangsspannung entsprechend geregelt. Das heisst, der Wandler kann mit gutem Wirkungsgrad ohne überschüssige Verluste unabhängig von der Länge des Kabels betrieben v/erden, über das er seine Eingangsleistung empfängt.

Die Regelung des Ausgangssignals des Wandlers, das an eine nachgeschaltete Last gegeben wird, kann durch Verwendung eines an den Wandlerausgang angeschalteten Parallelreglers verbessert werden. Da die Eingangsimpedanz des Wandlers geregelt wird, wird die durch das Kabel dargestellte Stromquelle nicht durch die Impedanz des Parallelreglers oder der Last beeinflusst, sondern nur durch die konstante Eingangsimpedanz des Wandlers.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

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1Λ
Fig. 1 das Blockschaltbild eines konventionellen Wandlers, der auf bekannte Weise an ein Kabel variabler Länge angeschaltet ist;

Fig. 2 das Blockschaltbild eines Wandlers nach der Erfindung, der an ein Kabel variabler Länge angeschaltet ist;

Fig. 3 das Schaltbild eines Gleichspannungswandlers nach der Erfindung, der über ein Kabel variabler Länge gespeist werden kann.

In Fig. 2 ist ein Gleichspannungswandler 1oo dargestellt, der nach den Prinzipien der Erfindung arbeitet. Der Wandler ist so ausgelegt, dass er von einer Konstantstromquelle gespeist werden kann und weist demgemäss eine geregelte Eingangsimpedanz zur Erzielung einer geregelten Eingangsspannung auf. Der Wandler ist an ein Kabel C variabler Länge angeschlossen, das als Konstantstrom-Speisequelle dient und einen konstanten Strom I an den Eingang des Gleichspannungswandlers liefert. Die variable Impedanz R

stellt zur Erläuterung die variable Impedanz des Kabels aufgrund der sich ändernden Kabellänge dar. Da der Wandler eine geregelte Eingangsimpedanz besitzt, wird die Eingangsspannung eine Konstantspannung, wodurch der Wirkungsgrad und die Regelgenauigkeit des Wandlers verbessert vrerden.

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- Tq -

Das Schaltbild eines Wandlers nach der Erfindung ist in Fig. 3 dargestellt. Die durch das Kabel gebildete Speisequelle wird durch die Konstanstromquelle 1o angegeben. Es wird angenommen, dass die Quelle 1o einen grossen Spannungsbereich hat, wie das für Koaxialkabel unterschiedlicher Länge gelten würde. Der Konstantstrom wird an die EingangsanSchlüsse 8 und 9 des Wandlers angelegt, wenn der einpolige Schalter 11 geschlossen ist. Der hier beschriebene Gleichspannungswandler ist ein Eintaktwandler mit einem Transformator 2o, der eine Primärwicklung 21-22, eine Rückkopplungswicklung 23-24 und eine Sekundärwicklung 25-26 aufweist. Die Ausgangsanschlüsse 6 und 7 verbinden die Sekundärwicklung 25-26 mit einer Last 52.

Das Anlegen einer Spannung an die Primärwicklung wird durch einen Schalttransistor 17 gesteuert. Wie nachfolgend noch erläutert wird, wird das Tastverhältnis des Schalttransistors 17 so gesteuert, daß die an den Wandler für einen vorbestimmten Regelwert angelegte Eingangsspannung unabhängig von der Kabellänge gehalten wird. Ein Komparator 40 vergleicht einen Teil der Eingangsspannung mit einer vorgegebenen Bezugsspannung und erzeugt Steuersignale, die das Tastverhältnis des Schalttransistors 17 steuern, um die Eingangsimpedanz und demgemäß die Eingangsspannung des Wandlers zu regeln. Die Erfindung läßt sich am besten an Hand einer Beschreibung der Arbeitsweise dieses Gleichspannungswandlers verstehen.

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Der Betrieb des Wandlers wird eingeleitet, wenn die Konstantstromquelle 10 durch Schließen des einpoligen Schalters 11 an den Schaltungseingang angeschlossen wird» Der Wandler ist so ausgelegt, daß die erwartete kleinste Eingangsspannung bei vorgegebener größter Kabellänge ausreicht, um Schwingungen im Wandler einzuleiten Der Eingangsstrom lädt einen Kondensator 15 auf, der über die Eingangsanschlüsse 8 und 9 gelegt ist. Die Ladespannung dieses Kondensators erreicht dann einen Wert, der ausreicht, um einen Sperrstrom über eine Zenerdiode 12 und einen Varistor 14 fließen zu lassen. Es wird dann ein Kondensator 16 durch einen Strom aufgeladen, der über einen Weg mit der Zenerdiode 12, dem Widerstand 13 und dem Varistor 14 fließt. Die obere Elektrode des Kondensators 13 sammelt positive Ladung an und erreicht ggf. einen Spannungswert, der ausreicht, um den Schalttransitor 17 in Durchlaßrichtung vorzuspannen. Der Schalttransitor 17 beginnt zu leiten, seine Kollektorspannung nimmt ab und die im Kondensator 15 gespeicherte Spannung wird an die Primärwicklung 21-22 des Wandlertransformators 20 angelegt. Danach wird die Eigenschwingung durch eine Rückkopplungsschaltung aufrechterhalten, die in dem durch die strichpunktierte Linie 5 umgrenzten Bereich enthalten ist und nachfolgend beschrieben wird.

Die Spannung über der Primärwicklung 21-22 wird magnetisch auf die Rückkopplungswicklung 22-24 gekoppelt. Dadurch wird eine Rückkopplung induziert, die den Schalttransistor 17 in

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Richtung auf die Sättigung treibt. Die über der Wicklung 23-24 erzeugte Spannung liefert ein Basistreibsignal über den Widerstand 18, den Transistor 19, die Diode 27 und den Widerstand 28 an die Basis des Schalttransistors 17. Diese Spannung über der Rückkopplungswicklung 23-24 erreicht schnell den Rechteckwellen-Spitzenwert. Während dieser Zeit wird eine Ladung im Kondensator 29 angesammelt, die den Transistor 17 leitend hält. Der Kondensator 29 wird von der Rückkopplungswicklung 23-24 über den Widerstand 18, den Widerstand 30 und den Varistor 14 aufgeladen. Dieser Stronuireis hat eine wesentlich größere Zeitkonstante als die der oben beschriebenen RC-Schaltung mit dem Widerstand 18 und dem Kondensator 16.

Zu dem Zeitpunkt, zu dem die Spannung der Wicklung 23-24 die Rechteckwellen-Spitzenspannung erreicht hat, ist der Schalttransistor 17 an den Rand seines Sättigungsbereiches getrieben worden. Eine Diode 53 verhindert, daß der Transistor 17 zu weit in die Sättigung gelangt. Die positive Spannung am Verbindungspunkt zwischen dem Kondensator 29 und dem Widerstand 30 nimmt exponentiell zu. Der auf Grund dieser positiven Spannung über den Widerstand 31» den Transistor 32 und den Widerstand 33 fließende Strom nimmt ebenfalls exponentiell zu. Der Transistor 32 wird durch eine Spannung vorgespannt, die "am Verbindungspunkt der Widerstände 34 und 35 erzeugt wird, welche in Reihe liegen und gemeinsam parallel zur Rückkopplungswicklung 23-24 geschaltet sind. Die Vorspannung be-

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grenzt den maximalen Strom über die Kollektor-Emitterstrecke des Transistors 32. Nach Erreichen dieses maximalen Stroms arbeitet der Transistor 32 als Konstantstromsenke» Die positive Spannung nimmt jedoch weiter zu und der gelieferte Strom steigt ebenfalls weiter an. Der den vorbestimmten Maximalstrom über den Transistor 32 übersteigende Strom fließt in die Basis des Transistors 36 und hält diesen leitende

Wenn der Transistor 32 maximal leitet, fließt also der überschüssige Strom zur Basis des Transistors 36. Dieser Strom wird durch den Transistor 36 verstärkt und führt zu einem Kollektorstrom, der vom Basisstrom des Schalttransistors 17 abgezweigt wird. Dadurch wird das Ausschalten des Schalttransistors 17 eingeleitet. Wenn die Stromleitung über den Transistor 17 abnimmt, erzeugt die in der Primärwicklung 21-22 gespeicherte Energie eine umgekehrte Spannung, die auf die Rückkopplungswicklung 23-24 gekoppelt wird₀ Die Rückkopplungswirkung schaltet dann den Transistor 17 schnell aus. Nach Ausschalten des Transistors 17 sperrt die in der Wicklung 23-24 erzeugte umgekehrte Spannung den Transistor 36 schnell und bewirkt, daß ein Strom über die Diode 55 und eine Leitung 90 fließt. Dieser Strom spannt den Transistor 17 in Sperrrichtung vor und fließt weiter über die Diode 55 auf Grund des Induktionseffektes der Reihenschaltung, die die Induktivität der Wicklung 23-24, den Kondensator 29 und den Widerstand 30 enthält. Dieser Induktionseffekt, der den Transistor

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17 nicht leitend hält, dauert an, bis die Magnetisierung des Transformatorkerns auf Null abgeklungen ist.

Wie die obige Erläuterung zeigt, weist die Basistreibschaltung des Schalttransistors 17 zwei getrennte Zeitsteuerungsschaltungen auf. Die erste Schaltung ist eine RC-Reihenschaltung mit den Widerständen 18, 30 und dem Kondensator 29. Diese Schaltung steuert die Einschaltzeit. Die zweite Schaltung ist eine LCR-Reihenschaltung mit den Widerständen 18, 30, dem Kondensator 29 und der Induktivität der Wicklung 23-24. Diese Schaltung steuert die Schwingfrequenz des Wandlers. Die Verwendung des Transistors 36 zur Ausschaltung des Schalttransistors 17 ermöglicht eine Steuerung der Einschaltzeit des Transistors 17 unabhängig von ß-£nderungen des Transistors 17.

Wie oben erläutert, wird das Tastverhältnis des Schalttransistors 17 gesteuert, um die Eingangsimpedanz und damit für eine Konstantstromquelle die der Wandlerschaltung zugeführte Eingangsspannung zu regeln. Diese Steuerung des Tastverhältnisses wird durch eine Steuerung der Ladung des Zeitsteuerungskondensators 29 in der Basistreibschaltung des Schalttransistors 17 erreicht. Eine primäre Steuerung dieser Ladung wird durch den Transistor 19 erzielt, der auf das Ausgangssignal eines Komparators 40 anspricht.

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- Tg -

Die Eingangsspannung des Wandlers wird durch den Komparator 40 überwacht. Ein Spannungsteiler mit den Widerständen 46 und 47 fühlt die Eingangsspannung ab. Ein Teil dieser Spannung am Verbindungspunkt der Widerstände 46 und 47 wird an einen Eingang 41 des Komparators 40 angelegt. Am anderen Eingang 42 des Komparators 40 liegt eine Bezugsspannung. Diese Bezugsspannung wird von der Eingangsspannung über einen Spannungsteiler mit den Widerständen 50, 38 und 39 abgeleitet. Parallel zu den Widerständen 38 und 39 liegt eine Zenerdiode 37, und ein Teil dieser konstanten Spannung wird durch einen Schleifer des Widerstandes 38 abgegriffen und an den Eingang 42 des Komparators 40 angelegt.

Eine Fehlerspannung proportional der Abweichung der Eingangsspannung von ihrem geregelten Wert wird am Ausgang 43 des Komparators 40 erzeugt. Diese Fehlerspannung gelangt zur Basis des Transistors 19. Der Transistor 19 spricht auf die Fehlerausgangsspannung an und steuert zeitlich den Basistreibstrom für den Schalttransistor 17, um die Eingangsspannung des Wandlers zu regeln. Diese Zeitsteuerung wird im wesentlichen dadurch erreicht, daß eine variable Klemmspannung über die Reihensc'haltung des Widerstandes 30, des Zeitsteuerungskondensators 29 und des Varistors 40 gelegt wird. Die Größe dieser Klemmspannung steuert die Ladung des Zeit-Steuerungskondensators 29. Wenn beispielsweise die Eingangsspannung des Wandlers anzusteigen beginnt, so wird die über

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-teder Wicklung 23-24 erzeugte Rechteckwellen-Spitzenspannung proportional zunehmen. Bei einem konventionellen Wandler würde dies dazu führen, daß der Zeitsteuerungskondensator 29 sich schneller auflädt, wodurch wiederum der Transistor 36 veranlasst wird, früher zu leiten, so daß die Einschaltzeit des Schalttransistors 17 verkürzt wird. Eine Prüfung der oben angegebenen Gleichung (2) zeigt, daß, wenn die Einschaltzeit T mit Bezug auf die Periode abnimmt, die Eingangsspannung für eine Konstantstromquelle ansteigt. Dieses Ansteigen addiert sich rückkoppelnd über den Basistreibstrom eines konventionellen Konverters zum Ansteigen der anfänglichen Eingangs spannung.

Die durch den Komparator 40 erzeugte Fehlerspannung wird benutzt, um diesem Rückkopplungseffekt entgegenzuwirken. Bei dem vorliegenden Beispiel bewirkt die vom Komparator 40 erzeugte Fehlerspannung, daß das Einschaltintervall des Transistors 19 mit Bezug auf die Periode vergrößert wird. Die abnehmende Impedanz des Transistors 19 verringert wiederum den Ladestrom für den Zeitsteuerungskondensator 29 und wirkt dem ursprünglichen Ansteigen der Eingangsspannung entgegen. Das beschriebene Beispiel zeigt, daß die Fehlerausgangsspannung des Komparators 40 die Leitfähigkeit des Transistors 19 steuert. Dadurch wird wiederum der Ladestrom für die Zeitsteuerungsschaltung mit dem Varistor 14, dem Kondensator 29

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und dem Widerstand 30 gesteuert, um die an den Wandler angelegte Eingangsspannung durch Steuerung des Tastverhältnisses des Schalttransistors 17 zu regeln_o Die obige Beschreibung zeigt, daß die Regelung der Eingangsspannung des Wandlers außerdem einer Abnahme der Eingangsspannung dadurch entgegenwirkt, daß die Einschaltzeit oder das Tastverhältnis des Schalttransistors 17 verringert wird.

Die über der Sekundärwicklung 25-26 erzeugte Spannung ist eine Rechteckspannung, die durch zwei Gleichrichterdioden 44 und 45 gleichgerichtet wird₀ Die gleichgerichtete Spannung gelangt an eine Filterspule 48 und einen Kondensator 49. Da Spannungsänderungen auf Grund von Laständerungen auftreten können, ist ein Parallelregler an die Ausgangsanschlüsse angeschaltet. Dieser Parallelregler arbeitet als konstante Last für den Wandlerausgang und regelt die Aus·= gangsspannung genau. Diese Regelfunktion des .Parallelreglers für die Ausgangsspannung trägt positiv zur Regelung der Eingangsspannung bei und stellt eine konstante Ausgangsspannung an der Last 52 sicher.

Die obige Erläuterung läßt erkennen, daß durch Regelung der Eingangsspannung des Wandlers sehr hohe Wirkungsgrade trotz großer Änderungen der Länge des Kabels, das den Wandler speist, erreicht werden können.

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Claims

!LUSViBACH · WESER . BERGEN ZWSRNER . HSRSCH . BRE PATENTANWÄLTE IN MÜNCHEN UND WIESBADEN Patsntconsult Radeckestraße 45 8000 München 60 Telefon (039) 883603/883604 Telex 05-212313 Telegramme Palentconsult Patentconsult Sonnenberger Straße 43 62C0 Wiesbaden Telefon (06121) 562943/561998 Telex 04-186237 Telegramme Patentconsult Patentansprüche

1) .,Stromversorgungseinrichtung, die durch eine Strom= quelle mit instabiler Spannung versorgt wird_p mit einer Eingangseinrichtung (Fig_o 3s 8, 9) zum Anschluss an eine Stromquelle,

mit einer Ausgangseinrichtung (β,, 7 ) und mit einer Schalteinrichtung (17) zur Modulation eines Signals zwischen der Eingangs= und der Ausgangseinrichtung,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Regelung der Spannung an der Singangseinrichtung (8, 9)_s wobei die Regeleinrichtung folgende Bauteile aufweist%

Sine Fühleinrichtung (41, 46, 47) ₉ die auf die Höhe der an die Eingangseinrichtung angekoppelten Spannung anspricht; eine Bezugseinrichtung (37 ₉ 38) zur Bereitstellung einer Bezugsspannung?

einen Komparator (4o)_s der auf die Ausgangssignale der Fühleinrichtung und der Bezugseinrichtung anspricht und

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München: R. Kramor Dipl.-Ing. · W. Weser Dipl.-Phys. Dr. rer. nat. · P. Hirsch Oipl.-Ing. . H. P. Brehm Dipl.-Chem. Dr. phil. nat. Wiesbaden: P.G. Blumbach Dipl.-Ing. · P. Bergen Dipl.-Ing. Dr.jur. · G. Zwirner Dipl.-Ing. Dipl.-W.-Ing.

ORIGINAL INSPECTED

in Abhängigkeit davon ein Ausgangssignal erzeugt; eine Treibschaltung (19, 27, 28, 29, 3o, 23, 24), die auf das Ausgangssignal des Komparators (4o) anspricht imd das Tastverhältnis der Schalteinrichtung (17) steuert, derart, dass die Höhe der Spannung an der Eingangseinrichtung geregelt v/ird.

2) Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibschaltung eine Zeitsteuerungsschaltung (23, 24, 3o, 29) und eine Ladegeschwindigkeits-Steuerschaltung (19* 28, 27) aufweist₅ die die Ladegeschv/indigkeit der Zeitsteuerungsschaltung steuert. ₅ und dass die Ladegesehwindigkeits-Steuerschaltung auf das Ausgangssignal des Komparator-s (4o) anspricht.

3) Stromversorgungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet ₉ dass eine regenerative Rückkopplungseinrichtung (23, 24) vorgesehen ist, die einen Ladestrom an die Zeitsteuerungsschaltung liefert, und dass die Ladegschwindigkeits-Steuerschaltung eine parallel zur Zeitsteuerungsschaltung liegende Klemmeinrichtung (19) variabler Impedanz aufweist«