POWER SUPPLY CIRCUIT

Abstract: 1. A current supply circuit comprising a switched-mode converter (G1, G2) which is fed from a constant-current source (E, E) and is used as a d. c. voltage converter, comprising a transformer (Ü) and also at least one controllable switch (T1, T3), and a controller (R) for pulse width control, characterized in that a further controllable switch (T2) which is pulse-width controlled by the controller (R) is arranged in parallel with the input (E) of the d. c. voltage converter and that the controllable switches (T1, T2, T3) are controlled such that they are never simultaneously conductive.

Description: Stromversorgungsschaltunq Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsschaltung gemäss Oberbegriff des Anspruches 1. In der Zeitschrift Elektronik, 1978, Heft 4, Seite 102 bis 107 sind verschiedene Stromversorgungsschal- tungen beschrieben, die mit einem Gleichspannungswandler aufgebaut sind. Es gibt zwei Grundtypen von Gleichspannungswandlern: Den Sperrwandler und den Durchflusswandler. Der Gegentaktwandler ist ein Sonderfall des Durchflusswandlers. Bei allen Gleichspannungswandlern wird die Eingangsspannung mittels eines Schalttransistors zerhackt. Die so erhaltene Rechteckspannung wird mit Hilfe eines Transformators übersetzt und anschliessend gleichgerichtet und gesiebt. Die gesiebte Ausgangsspannung des Gleichspannungswandlers wird dadurch stabilisiert, dass mit Hilfe einer Regelschaltung das Tastverhältnis der Rechteckspannung geregelt wird. Schwankungen der zu transformierenden Spannung oder des Lastwiderstandes, der mit der gesiebten Ausgangsspannung gespeist wird, bewirken deshalb eine Veränderung des Tastverhältnisses. Man spricht bei einer Regelung des Tastverhältnisses auch von Impulsbreitensteuerung. In der Übertragungstechnik werden Stromversorgungsschaltungen, die über eine Leitung von einer Gleichspannungsquelle ferngespeist werden, in Endgeräten und Zwischenverstärkern verwendet. Eine derartige Fernspeisung mittels einer Gleichspannungsquelle als Fernspeisequelle ist bis zu einer Leitungslänge von etwa 2 km sinnvoll, weil die Spannungsverluste längs der Leitung dabei noch in einem erträglichen Mass bleiben. Wenn dagegen über eine grössere Entfernung, bis z.B. 130 km, wie es in der TF-Technik oft der Fall ist, ferngespeist werden soll, so ersetzt man die Gleichspannungsquelle durch eine Gleichstromquelle, die einen konstanten Strom durch die Fernspeiseleitung zu dem oder den einzelnen Verbrauchern, z.B. Zwischenverstärkern, schickt. Wenn mehrere Verbraucher von derselben Fernspeisequelle versorgt werden, so sind alle Verbraucher bei Verwendung einer Gleichstromquelle in Reihe zur Stromquelle geschaltet, während sie bei Verwendung einer Gleichspannungsquelle parallel zur Spannungsquelle geschaltet sind. Damit die Spannungsverluste längs der Leitung gering bleiben, muss der Strom klein sein. Deshalb ist bei einer Spannungsquelle als Energiequelle eine hohe Spannung, bei einer Stromquelle als Energiequelle ein geringer Strom von Vorteil. Sofern bei Speisung mit einer Stromquelle unterschiedliche Ströme oder Ströme, die grösser als der Fernspeisestrom sind, benötigt werden, ist für jeden Verbraucher eine Stromversorgungsschaltung vorzusehen, die den Fernspeise- strom in denBetriebsstromfür den Verbraucher umwandelt. Die in der angeführten Literaturstelle angegebenen Stromversorgungsschaltungen sind jedoch weniger dafür geeignet, einen von einer Gleichstromquelle gelieferten Strom in einen höheren Strom umzuwandeln, weil in diesem Anwendungsfall bei Verringerung der Last am Ausgang der Eingangswiderstand und damit auch die Eingangsleistung erhöht anstatt verringert werden. Sie weisen deshalb eine relativ hohe Verlustleistung auf. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Stromversorgungsschaltung anzugeben, die bei Speisung durch eine Gleichstromquelle eine relativ geringe Verlustleistung aufweist. Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 stehenden Merkmalen. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausführungen der Erfindung angegeben. An Hand der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Bei dem in der Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Gleichspannungswandler als Eintaktdurchflusswandler G1 ausgebildet. Die Stromquelle Q ist einerseits über eine Drossel DR mit dem Kollektor eines Transistors T2 und andererseits mit dem Emitter des Transistors T2 verbunden. Parallel zur Kollektor Emitter-Strecke des Transistors T2 liegt eine Reihenschaltung, die aus der Primärwicklung eines übertragers Ü und der Kollektor-Emitter- Strecke eines Transistors T1 besteht. Die Anschlüsse der Sekundärwicklung des Übertragers Ü sind über eine Reihenschaltung aus einer Diode D1 und einer Kapazität C miteinander verbunden. Parallel zu dieser Kapazität C liegen der Ausgang A der Stromversorgungsschaltung sowie der Eingang des Reglers R, dessen Ausgang sowohl mit der Basis des Transistors T2 als auch über einen Inverter I mit der Basis des Transistors T1 verbunden ist. Der Übertrager Ü, die Diode D1, die Kapazität C sowie der Transistor T1 bilden einen ungeregelten Eintakt durchflusswandler ohne Speicherdrossel im Ausgangskreis. Auf seine Wirkungsweise soll an dieser Stelle nicht näher eingegangen werden, denn sie ist bereits in der genannten Literaturstelle ausführlich erläutert. Mit dem Regler R wird das Tastverhältnis der Rechteckspannung für die Transistoren T1 und T2 verändert. Der Regler R steuert den Transistor T2 unmittelbar und den Transistor T1 über den Inverter I an, so dass beide Transistoren gegenphasig betrieben werden. Während der Transistor T1#leitend ist - der Transistor T2 sperrt dann -, gibt die Stromquelle Q Energie an den n G le ichspannungswand ler G1 ab. We#il der Transistor T2 während der Sperrphase des Transistors T1 leitend ist, läuft die Stromquelle Q nicht leer, sondern ist, sofern der Leitungswiderstand vernachlässigt wird, kurzgeschlossen. Es dürfen zwar nie beide Transistoren gleichzeitig sperren, wohl aber dürfen sie gleichzeitig leiten. Deshalb kann sich am Eingang der Strom- ¯ versorgungsschaltung keine hohe Spannung aufbauen, wie es bei Leerlauf der Fall wäre, so dass die Verlustleistung der Stromversorgungsschaltung und damit auch die Belastung der Stromquellt gering bleiben. Zum besseren Verständnis der Funktionsweise der Erfindung sei an dieser Stelle an die unterschiedliche Belastung einer Spannungsquelle und einer Stromquelle sowohl bei Kurzschluss als auch bei Leerlauf erinnert: Eine Spannungsquelle wird bei Leerlauf überhaupt nicht, dagegen bei Kurzschluss am stärksten belastet. Bei einer Stromquelle liegt der Fall genau umgekehrt. Eine Stromquelle wird bei hochohmiger Last am stärksten belastet, trend sie bei Surschluss gar nicht belastet wird. Die Drossel DR dient dazu, Stromspitzen in den Transistoren T1 und T2 und Spannungssprünge auf der Leitung, die während des Schaltens der beiden Transistoren in Folge parasitärer Leitungskapazitäten auftreten können, zu verhindern. Ohne die Drossel DR wäre die Leitung zur Stromquelle Q deshalb nicht entstört, die Stromquelle Q würde in diesem Fall mit einer nicht rück wirkungsfreien Stromversorgungsschaltung verbunden sein. In der Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, dessen Gleichspannungswandler ein Gegentaktdurchflusswandler G2 ist. Parallel zu den Polen der Gleichstromquelle Q liegt eine Reihenschaltung aus einer Drossel DR und der Kollektor-Emitter-Strecke eines Transistors T2, dessen Emitter mit den Emittern zweier weiterer Transistoren T1 und T3 verbunden ist. Die Kollektoren der beiden Transistoren T1 und T3 sind über die Primärwicklung des Übertragers Ü miteinander verbunden, deren Mittenanzapfung an den Kollektor des Transistors T2 angeschlossen ist. Die Anschlüsse der Sekundärwicklung sind über zwei entgegengesetzt gepolte Dioden D1 und D2 miteinander verbunden. Zwischen dem Verbindungspunkt der beiden Dioden D1 und D2 sowie der Mittenanzapfung der Sekundärwicklung liegt eine Kapazität C, parallel zu ihr liegen der Ausgang A der Stromversorgungsschaltung sowie der Eingang des Reglers R. Die Basis des Transistors T2 ist an den Ausgang des Reglers R angeschlossen. Die Basen der restlichen Transistoren Tl und T3 sind mit eine Taktgenerator TG verbunden, der sie im Gegentakt mit einer Rechteck spannung ansteuert, deren Tastverhältnis 1/2 beträgt. Der Regler R und der Taktgenerator TG sind frequenzsynchronisiert. Der Gegentaktwandler ist aus dem Übertrager Ü, den Transistoren T1 und T3, den Dioden D1 und D2 und der Kapazität C aufgebaut. Seine Funk tionsweise ist in der eingangs genannten Literaturstelle beschrieben. Der Transistor T2 wird vom Regler R impulsbreitengesteuert. Solange er sperrt, fliesst von der Stronquelle Q kommend der Fernspeisestrom entweder über den Transistor T1 oder T3 in den Primärkreis des Übertragers Ü, denn die beiden Transistoren T1 und T3 werden im Gegentakt angesteuert, so dass immer einer von ihnen leitend ist. Je länger der Transistor T2 leitend ist, desto geringer ist die Spannung am Eingang E der Stromversorgungsschaltung und damit die Belastung der Stromquelle.

Claims: Patentansprüche 1. Stromversorgungsschaltung mit einem ungeregelten Durchflusswandler lGl, G2) als Gleichspannungs wandler, der einen Ubertrager (Ü) sowie mindestens einen steuerbaren Schalter (T1, T3) aufweist, und mit einem Regler (R) zur Impulsbreitensteuerung, dadurch gekennzeichnet,dass der Eingang (E) des Gleichspannungswandlers mit einer Gleichstromquelle (#) verbunden ist, dass parallel zum Eingang (E) des Gleichspannungswandlers ein weiterer steuerbarer Schalter (T2) liegt, der vom Regler (R) impuls breitengesteuert wird, und dass die steuerbaren Schalter (T1, T2, T3) so angesteuert werden, dass sie nie alle gleichzeitig geöffnet sind. 2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler ein Eintaktdurchflusswandler (G1) ist. 3. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der steuerbare Schalter (T1) des Eintaktdurchflusswandlers (G1) im Gegentakt zum weiteren steuerbaren Schalter (T2) angesteuert wird. 4. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch vekennzeichnet, dass der Gleichspannungswandler ein Gegentaktdurchflusswandler (G2) ist. 5. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Schalter (T1, T3) des Gegentaktdurchflusswandlers (G2) von einem Taktgenerator (TG) im Gegentakt zueinander und mit der gleichen Frequenz wie der weitere steuerbare Schalter (T2) angesteuert werden. 6. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Eingangskreis des Gleich spannungswandlers in Serie zur Gleichstromquelle (Q) eine Drossel (DR) liegt. 7. Stromversorgungsschaltung nach einem der vorher gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die steuerbaren Schalter (T1, T2, T3) Transistoren sind.

Inventors: WEINFURTNER, GUNTER, Weinfurtner, Günter
Applicants: N.V. PHILIPS' GLOEILAMPENFABRIEKEN, PHILIPS KOMMUNIKATIONS INDUSTRIE AG
Application year: 1983
Main classification: H02M3
IPC codes: H02M3