DE3223179A1

DE3223179A1 - Stromversorgungsschaltung

Info

Publication number: DE3223179A1
Application number: DE19823223179
Authority: DE
Inventors: Walter Ing.(grad.) 8510 Fürth Lösel; Thomas Dipl.-Ing. 8501 Eckental Riedger
Original assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Current assignee: Philips Kommunikations Industrie AG
Priority date: 1982-06-22
Filing date: 1982-06-22
Publication date: 1983-12-22

Description

Stromversorgungsschaltung
Die Erfindung betrifft eine Stromversorgungsschaltung mit mindestens zwei Spannungswandlern, deren Eingänge mit einer gemeinsamer Spannungsquelle verbuneden sind.
In FOWER CONVERSION INTERNATIONAL, Volume 8, Nr. 6, Nov./ Dec. 1980 sind auf Seite 14 is eO Stromversorgungsschaltungen beschrieben. So zeigen die Figurer auf Seite 14 der genannten Literaturstelle Stromversorungsschaltungen mit einer Sperrwandler, der mehrere Ausgänge mit verschiedenen Spannungen aufweist. An die Ausgänge sind mehrere Verbraucher angeschlossen. Um die verschiedenen Spannunger für die Vernraucher zu erzeugen, ist auf der Sekundärseite oes Übertragcrs im Sperrwandler für jeden Verbraucherwiderstand eine Sekundärwicklung vorgesehen. Der Eingang des Sperrwandlers ist mit einer Batterie verbunden. In seinem Eingangskreis liegen ein Schalttransistor und die Primärwicklung des Übertragers. Für denjenigen Ausgang, der am stärksten belastet wird, ist ein Regler vorgesehen, der das Tastverhältnis des Schalttransistors regelt. Deshalb kann diese Regelung nur die betreffende Ausgangsspannung auf einen konstanten Wert regeln. Die restlichen Ausgangsspannungen werden innerhalb ge@isser Grenzen mitgeführt. Werden an die Konstanz dieser mitgeführten Ausgangsspanungen höhere Anforgerunger gestellt, so msf für Jeden mitgeführte Ausgangskreise ein Serierenregler nachgeschaltet werden, wie auf der Seiten 36 und 37 der gennanten Literaturstelle vorgeschlager wird.
Diese Kaßnahme verschlechtert jedoch den Wirkungsgrad der gesamter Anordnung. Wenn der Schalttransistor leitet, fliesse@. hohe Ströme, dagegen fließt der kein Strom, wenn er sperrt. Deshalb liegt ein hoher Wachselstromanteil auf der Leitung, der einerseits hochfrequente Störungen verursaht und andererseits im Eingangskreis der Stromversorgungsschaltung liegende Glättungskondensatoren stark belastet.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die Ausgangsspannungen für jeden Verbraucher getrennt zu regeln, dabei einen hohen WIrkungsgrad zu erzielen und die hohen Wechselstromanteile im Eingangskreis der Stromversorgungsschaltung zu verringern.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 stehenden Merkmalen.
Es zelger die Figur 1 ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Anordnung die Figur 2 Impulsdiagramme zu dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel und die Figur 3 ein Beispiel einer Sychronisationsschaltung der erfindungsgemäßen Stromversorgungsschaltung.
Tn der Figur 1 sind die Eingärge von sechs Eleichspannungswandler W1 bis W6 mit der gemeinsamen Spannungsquelle U verbunden. An den Ausgängen der Gleichspannungswandler W1 bis W6 liegen Verbraucherwiderstände V1 bis V6. Die Wandler W1 bis W3 bilden eine erste Gruppe G1, währen die Wandler W4 bis W6 zu einer zweiter Gruppe G2 gehören. Die Einstilung der Wandler in die zwei Gruppen Gi unc GZ ist so es wählt, daß im Betriebszustand jede Gruppe ernähernt gleich vil Leistung benötigt. Deswegen muß die Anzahl der Wandler Er den beiden Gruppen nicht groß sein. Jeder Wandler W1 bis W6 ist eine der Steuerschaltungen S1 bis S6 zugeordnet, die das Testverhältnis des in jedem Wander symbolisch eingezeichneter Schalttransistors regelr. Der Auspang eines Taktgebers TG ist unmittelbar mit den Steurschaltungen 53 und über einer Inverter I mit den Steuerschaltungen 34 bis 86 verbunden. Der Taktgeber TG und der Inverter I bilden die Synchronisationsschaltung SY.
Anhand oer in der Figur 2 gezeigten Impulsdiagramme wird die Funktion des in der Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispieles erläutert. Die Figur 2 zeigt den Takt T des Taktgebers TG uno den Gegentakt T, der mittels des Inverters 1 aus dem Takt T erzeugt wird. AuBerdem sind die Sperr- und Leitphasen der Schalttransistoren z.B. bei dem Wandler W1 der ersten Gruppe EG und bei dem Wandler W4 der zweiten Gruppe G2 angedeutet.
Zusätzlich sind noch die zeitlichen Verläufe der Eingangsströme i1, i4 des Wandlers W1 und des Wandlers W4 eingetrager. Die Steuerschaltungen 61 bis 63 der Wandler W1 bis W3 ernalter vom Taktgeber TG den Takt T, während der Steuerschaltungen 94 bis S6 der Wandler W4 bis WE- der Gegentakt T zugeführt wird. Die Synchronisationsschaltung SY synchronisiert alle Steuerschaltungen 51 bis SE, so da die Schaltfrequenz aller Schalttransistoren mit der Frequenz des Taktes T und somit auch mit der des Gegentaktes T übereinstimmt.
Die Testverhältnisse der einzelnen Schalttransistoren sind zwischen 0 und 1/2 regelbat. Während die Steuerschaltungen ris 53 einen Taktimpuls des Taktes T erhalten, dürfen die angehörender Wandler W1 bis W3 in der Leitphase sein, dageger sind alle dar@ler W4 die W6, die während dieser Zeit wei- gen Taktimpuls des Gegentaktes # erhalten, in der Sperrphase. In Abhängigheit von der Größe der Verbraucherwiderstände W1 bis W6 werden die Steuerschaltungen S61 bis S3 die St@elttransistoren der Wandler W1 bis W5 aufsteuern, so daß der Tastverhältnisse zwischen 0 und 1/2 einstellen. Wenn die Steuerschaltungen S4 bis S6 einen Taktimpuls des Gegentaktes T erhalten, dürfen die Wandler W4 bis W6 in der Leitphase sein, während die Wandler W1 bis W3 sich in der Sperrphase befinden. Ebenso wie bei Wandlern W1 bis W3 zuvor, werden nun die Steuerschaltungen S4 bis S6 in Abhängigkeit von der Größe der Verbraucherwiderstände W4 bis W5 die Schalttransistoren der Wandler WO bis W6 aufsteuern, so daß sich Testverhältnisse zwischen 0 und 1/2 einstellen. Es ist auch möglich, die Steuerschaltungen so aufzubauen, daß sich die Wandler dann in der Leitphase befinden dürfen, wenn sie keinen Taktimpuls bzw. Gegentaktimpuls erhalten, und Eie in der Sperrphase sein müssen, wenn sie einen Taktimpuls bzw. Gegentaktimpuls erhalten. Die-Wandler arbeiter in diesem Fall auch bei Ausfall der Synchronisationsschaltung SY.
Weil alle Wandler mit der gleichen Frequenz betrieben erden, treten keine niederfrequenten Mischprodukte auf.
Dadurch, daß beide Gruppen von Werdlern rie gleichzeitig Strom aus der Gleichspannungswelle entnehmen, werden hohe Spitzenströme vermieden. Die Wechselstrommäßige Belastung eingangsseitiger Glättungskondensatoren wird dem entsprechend geringer, und es können auch die cr HF-Entstörung vorgeschalteten Filter in der Regel kleiner dimensioniert werde Die Erfindung ist jedoch sicht er ein Tastverhältnis ist O und 1/2 ge@erden. Es kann z.B. auch das Tastverhältnis der eines Gruppe der Wandler zwishen O und 3/4 geregelt werden und das der anderen zwischen O und 1/4, denn nicht in aller Fällen ist es möglich, die Wandler so in zwei Grupper einzuteilen, daß jede Gruppe annähernd die gleiche Leistung aufwird. Welche Tastverhältnisse günstig sind und wieviele und leiche Wandler zur einen und welche zur anderen Gruppe gehören, hängt davor ab, wieviel Leistung jeder Wandler im Betriebszustand benötigt, und welcher Wandlertyp verwendet wird.
Wenn z.B. drei Eintaktdurchflußewandler, von deher der eine 6 W, die anderen Leiden je 1 W Leistung aufnehmer, von einer gemeinsamen Spannungsquelle versorgt werden, ist es sinnvoll, den Wandler mit der Leistungsaufnahme 6 W der einen Gruppe nd die beiden Wandler mit der Leistungsaufnahme 1 W der anderen Gruppe zuzuordnen. Bei der ersten Gruppe mit dem Wandler der größeren Leistungsaufnahme wird das Tastverhältnis zwischen 0 und 3/a geregelt, während es bei ncr zweiten Gruppe zwischen 0 und 1/4 geregelt wird, denn der Wandler mit E W nimmt 3/4 und die Wandler mit je 1 W nehmen zusammen 1/4 der gesamten Leistung, die der Spannungsquelle entnommen wird, auf.
Als Wandler für die erfindungagemäBe Stromversorgungsschaltung kommen alle Typen von Wandlern in Frage, die nach dem Eintaktverfahren arbeiten, wie z.B. Sperr-und Eintaktdurchflußwandler.
In der Fig. 3 ist eine Synchronisationsschaltung SY gezeigt.
Ein Taktgeber TG ist mit dem Takteingang eines einflankengetriggerten J-k-Flip-Flops FF1 verbunden, dessen J-und K-Eingang auf "H-Pegel" liegen. Well nach jedem Taktimpuls vom Taktgenerator TG das Flip-Flop FF1 seinem Zustand ändert, liegenden seinem @-Ausgang der Takt- und an seinem @-Ausgang der Gegentakt 1 an. Der Takt T wird den Steuerschaltunge- der einen Gruppe, der Gegentakt T den Steuerschaltungen der anderen Gruppe zugeführt. Der Takt T und der Gegentakt # haben ein Tastverhältnis von genau 1/2.
Fa@l@ eine galvanische Trennung gewünscht ist, konnen, wie in der Fig. 3 gezeigt, z.B. zwei getrennte Übertrager Ü1 und Ü2 oder ein Gegentaktübertrager an den Ausgängen des Flip-Flops FF1 vorgesehen sein. Anstelle der Übertrager können aus- Opto-Koppler zur galvanischen Trennung benutzt werden.

Claims

Patentansprüche 1. Stromversorpungsschaltung mit mi@@@@ters zwei Spannungswandlern (W1, ..., W6), deren Eingänge mit einer gemeingamer Spannungsquelle (U) verbunden sind, dadurc gekennzeichnet, - daß bei jedem Spannungswandler des Tastverhaltnis von einer gesorderten Steuerschaltung (S1, ..., S6) geregelt wird, - daß die Spannungswandler (W1, ..., W6) Eintaktwandler sind und mit derselben Schaltfrequenz arbeiten, - daß die Spannungswandler (W1, ..., W6) derart in zwei Gruppen (G1, G2) aufgeteilt sind, daß eine Synchronisationsschaltung (SY) jeder Gruppe (G1, G2) im Gegentakt ein erstes Zeitintervall (t1) vorgibt, in dem die Spannungswandler in der Leitphase sein dürfen, uno ein zweites Zeitintervall (t2) vorgibt, in dem die Spannungswandler in der Sperrphase sein müssen.
2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daB das erste Zeitintervall (t1) und das zweite Zeitintervall (t2) gleich groA sind.
3. Stromversorpungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeicnet, daß die Aufteilung der Spannungswandler is die zwei Grupper (G1, G2) so erfolgt, daß is jeder Gruppe (G1, G2) annäherd die gleiche Durcshscmitteleistung vertrau@rt wird.
4. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Länge des eisten Zeitintervalles (t1) der eisten Gruppe zur Länge der ersten Zeitintervalles (t1) der zweiten Gruppe annähernd so verhält, wie die durchscheittlich in der ersten Gruppe aufgenommene Leistung zur durchscheittlich in der zweiter Gruppe aufgenommener Leistung.
5. Synchronisationsschaltung für eine Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichr.et, daß ein Taktgeber (TG) mit dem Takteingang eines J-K-Flip-Flops (FF1) verbunden ist, dessen J- und K-Eingang auf "H-Pegel" liegen und dessen Q-Ausgang mit den Steuerschaltungen (S1,..., S3) derjenigen Spannungswandler (W1, ..., W3) verbunden ist, die zur einen Gruppe (G1) gehören, und dessen 0-Ausgang mit den Steuerschaltungen (S4, ..., S6) derjenigen Spannungswandler (W4, ..., W6) verbunden ist, die zur anderen Gruppe (Gc) gehören.
6. Stromversorgungsschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Synchronisationsschaltung (sy) unc die Steuerschaltung (S1, ..., S6) Mittel zur galvanischen Trennung oeschaltet sind.