DE1934980C3

DE1934980C3 - Rectifier arrangement

Info

Publication number: DE1934980C3
Application number: DE1934980A
Authority: DE
Inventors: Karl Dipl.-Ing. 1000 Berlin Dillenberger
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1969-07-10
Filing date: 1969-07-10
Publication date: 1980-06-26
Also published as: DE1934980A1; DE1934980B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichrichteranordnung mit zwei Halbleiterdioden in Mittelpunktschaltung oder vier Halbleiterdioden in Brückenschaltung, an die eingangsseitig eine Wechselspannungsquelle und ausgangsseitig eine Parallelschaltung eines Ladekondensators und eines Verbrauchers anzuschließen sind.The invention relates to a rectifier arrangement with two semiconductor diodes in a midpoint connection or four semiconductor diodes in a bridge circuit with an AC voltage source on the input side and an alternating voltage source on the output side a parallel connection of a charging capacitor and a consumer must be connected.

Bekanntlich erfolgt die Stromversorgung für den Betrieb elektronischer Geräte, zum Beispiel für transistorisierte Antennenverstärker in Gemeinschaftsantennenanlagen, am häufigsten durch Netzwechselstrom über einen Neiztransformator und eine nachgeschaltete Gleichrichteranordnung mit Siebmitteln zur Glättung des pulsierenden Gleichstroms. Da transistorisierte Schaltungen konstante Betriebsspannungen benötigen, sind diesen Gleichrichteranordnungen auch meistens elektronische Regeleinrichtungen nachgeschaltet. As is well known, the power supply for the operation of electronic devices, for example for transistorized antenna amplifiers in communal antenna systems, most often using AC power Via a Neiz transformer and a downstream rectifier arrangement with filter means for Smoothing the pulsating direct current. Since transistorized circuits require constant operating voltages, These rectifier arrangements are usually followed by electronic control devices.

Es ist ferner bekannt, Betriebsspannungen für transistorisierte Antennenverstärker in Gemeinschaftsantennenanlagen mit mehreren Versorgungszweigen aus einem Netztransformator als niedergespannte Wechselspannung von beispielsweise 40 V zu beziehen und über Hochfrequenzkabel an den jeweiligen Standort des Verstärkers einem Fernspeiseregelteil zuzuleiten, in dem die Gleichrichtung durch eine Anordnung der eingangs erwähnten Art erfolgt.It is also known to use operating voltages for transistorized antenna amplifiers in community antenna systems with several supply branches from a mains transformer as a low-voltage alternating voltage of 40 V, for example and via high-frequency cables to the respective location of the amplifier to a remote feed control part in which the rectification is carried out by an arrangement of the type mentioned.

Derartige Gleichrichteranordnungen haben jedoch den Nachteil, daß der dauernd fließende, relativ hohe Spitzenstrom für die einzelnen Versorgungszweige die Wechselspannungsquelle stark belastet, was sich durch einen schlechten Wirkungsgrad nachteilig auswirkt. Die von einer solchen Gleichrichteranordnung erzeugteHowever, such rectifier arrangements have the disadvantage that the continuously flowing, relatively high Peak current for the individual supply branches heavily loads the AC voltage source, which is reflected in a poor efficiency has a detrimental effect. The one generated by such a rectifier arrangement

ίο Spannung enthält außerdem stets noch eine überlagerte Wechselspannungskomponente, die sich als sogenannte Brummspannung störend bemerkbar macht und den Einsatz aufwendiger Siebmittel erforderlich macht, die den Wirkungsgrad ungünstig beeinflussen.ίο Voltage also always contains a superimposed one AC voltage component that is noticeable as a so-called ripple voltage and the Requires the use of expensive sieve media, which have an unfavorable effect on the degree of efficiency.

Es sind zwar Kompensationsschaltungen bekannt, die jedoch nur die Brummkompensation zum Ziele haben, nicht aber die Verbesserung des Wirkungsgrades. Mit ihnen wird in an sich bekannter Weise, meist durch eine Reihenschaltung eines Kondensators mit einem ohmsehen Widerstand, eine Kompensationsspannung aus der Wechselspannungsquelle zu einem Siebglied des Gleichspannungsteils geleitet, an dem die Phase der überlagerten Brummspannung um etwa 180° gegenüber der Spannung der Wechselspannungsquelle verschobenAlthough compensation circuits are known, they only have the objective of hum compensation, but not the improvement in efficiency. They are used in a manner known per se, usually through a Series connection of a capacitor with an ohmic resistor, a compensation voltage the AC voltage source to a filter element of the DC voltage part, on which the phase of the superimposed ripple voltage shifted by about 180 ° compared to the voltage of the AC voltage source

Es ist weiterhin bekannt, die Stromversorgungsschaltung für eine Vakuumpumpe, die für die Schaltung eine stark alternierende Belastung darstellt, aus einem Transformator mit Stromsättigungscharakteristik und einer Brückenschaltung aufzubauen, die zwei durch einen Kondensator überbrückte und zwei nicht überbrückte Dioden aufweist (US-PS 34 12 310). Die Kondensatoren sind bei der bekannten Einrichtung so bemessen, daß sie die Dioden in Sperrrichtung vorspannen, wenn die Pumpe einen geringen Druck erzeugen soll, und die die Dioden in Durchlaßrichtung vorspannen, wenn ein hoher Druck erzeugt werden soll. Die vorstehend beschriebene Schaltung ist nicht zurIt is also known, the power supply circuit for a vacuum pump, the circuit for a represents strongly alternating load, from a transformer with current saturation characteristic and to build a bridge circuit that bridged two by a capacitor and two not has bridged diodes (US-PS 34 12 310). The capacitors are like this in the known device sized so that they reverse bias the diodes when the pump is low pressure and which forward bias the diodes when high pressure is to be generated. The circuit described above is not for

Speisung von transistorisierten Antennenverstärkern in Gemeinschaftsantennenanlagen mit mehreren Versor-Sungszweigen geeignetSupply of transistorized antenna amplifiers in community antenna systems with several supply branches suitable

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Wirkungsgrad der Gleichrichteranordnung in Grundschaltung zu verbessern und die Brummspannung am Ausgang der Gleichrichteranordnung zu verringern.The object of the invention is to improve the efficiency of the rectifier arrangement in the basic circuit to improve and to reduce the ripple voltage at the output of the rectifier arrangement.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe bei einer Gleichrichteranordnung mit zwei Halbleiterdioden in Mittelpunktschaltung gelöst durch zwei, zu je einer Diode parallc' liegende Hilfskondensatoren wenigstens ungefähr gleich großer Kapazität, von denen jeweils der eine Hilfskondensator während einer Halbperiode aus der Wechselspannungsquelle aufgeladen wird und jeweils der andere Hilfskondensator sich kurz nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung in den Ladekondensator entlädt, wobei die Kapazität beider Hilfskondensatoren derart bemessen ist, daß ihre abgegebenen Ladungen einen nennenswerten Anteil des gesamten Stroms durch den Verbraucher liefern.According to the invention, this object is achieved in a rectifier arrangement with two semiconductor diodes in Mid-point circuit achieved by at least two auxiliary capacitors, each parallel to a diode approximately the same capacity, of which one auxiliary capacitor is made during a half period the AC voltage source is charged and the other auxiliary capacitor is shortly after Zero crossing of the AC voltage discharges into the charging capacitor, the capacitance of both auxiliary capacitors is dimensioned such that their discharged charges make up a significant proportion of the total Deliver electricity through the consumer.

Bei einer Gleichrichteranordnung mit vier Halbleiterdioden in Brückenschaltung wird die gestellte Aufgabe gelöst durch zwei, zu je einer von zwei mit derselben Anschlußseite der Wechselspannungsquelle verbundenen Halbleiterdioden parallel liegende Hilfskondensatoren wenigstens ungefähr gleich großer Kapazität, von denen jeweils der eine Hilfskondensator während einer Halbperiode aus der Wechselspannungsquelle aufgeladen wird und jeweils der andere Hilfskondensator sich kurz nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung in den Ladekondensator entlädt, wobei die Kapazität beider Hilfskondensatoren derart bemessen ist, daß ihre abgegebenen Ladungen einen nennenswerten Anteil des gesamten Stromes durch den Verbraucher liefern.In the case of a rectifier arrangement with four semiconductor diodes in a bridge circuit, the task at hand is achieved solved by two, each one of two connected to the same connection side of the AC voltage source Semiconductor diodes parallel auxiliary capacitors at least approximately the same capacity, of each of which the one auxiliary capacitor is charged from the AC voltage source during a half cycle and the other auxiliary capacitor is in each case shortly after the zero crossing of the alternating voltage the charging capacitor discharges, the capacitance of both auxiliary capacitors is such that their discharged charges deliver a significant proportion of the total electricity through the consumer.

Die Ladung der Hilfskondensatoren addiert sich spannungsmäßig zu der jeweils an einer Anode einer Gleichrichterdiode anliegenden Spannung der Wechselspannungsquelle und bewirkt, daß die Anode positiver ist als die an einer Gegenspannung des Ladekondensators liegende Kathode, wodurch die jeweilige Diode leitend wird und der Kondensator seine Ladung vor Beginn des Stromflusses durch eine Gleichrichterstrekke abgeben kann.The charge of the auxiliary capacitors is added in terms of voltage to the charge on each anode Rectifier diode applied voltage of the AC voltage source and causes the anode to be more positive is than the cathode lying on a counter voltage of the charging capacitor, whereby the respective diode becomes conductive and the capacitor its charge before the start of the current flow through a rectifier path can deliver.

Dadurch kann die Stromspitze durch die Dioden während der eigentlichen Ladestromflußzeit niedriger sein, weil die aus dem Ladekondensator in den Verbraucher abfließende Ladung in der gleichen Menge, jedoch in einem größeren Zeitraum nachgeliefert wird.This allows the current peak through the diodes to be lower during the actual charging current flow time because the charge flowing out of the charging capacitor into the consumer is in the same Quantity, but will be delivered over a longer period of time.

Das hat außerdem den Vorteil, daß die Brummspannung um etwa 30% sinkt, da die Abgabe der zusätzlichen Ladungen immer in den Pausen des Stromflusses durch die Gleichrichterstrecken erfolgt.This also has the advantage that the ripple voltage drops by about 30%, since the output of the additional charges are always carried out during the breaks in the current flow through the rectifier sections.

Als Hilfskondensatoren wird man zweckmäßigerweise gepolte Elektrolytkondensatoren verwenden, die mit ihrem Pluspol an der Kathode der zu ihnen parallelen Diode liegen. Ihre Kapazität liegt dabei in der Größenordnung einiger Mikrofarad. Der günstigste Wert ergibt eine optimale Senkung des Eingangsstromes. As auxiliary capacitors, it is advisable to use polarized electrolytic capacitors with their positive pole on the cathode of the diode parallel to them. Your capacity lies in the A few microfarads. The most favorable value results in an optimal reduction in the input current.

Bei einem bevorzugten A'".!')!,-1 ngsbeispiel dieser Anordnung sinkt der Eingangsstrom um etwa 10% und die Brummspannung um etwa 30%, während sich der Leistungsfaktor cos φ um etwa 10% verbessert, wenn bei einer Spannung der Wechselspannungsquelle von ungefähr 24 V, einem Ladekondensator mit einer Kapazität von ungefähr 1000 μΡ, einer aus der Gleichrichteranordnung entnommenen Gleichspannung von ungefähr 20 V sowie einem Strom durch den Verbraucher von ungefähr 0,5 A bis 1,5 A die Kapazität der beiden Hilfskondensatoren ungefähr je 10μΡ beträgt.In a preferred A '".!')!, - 1 ng example of this Arrangement, the input current drops by about 10% and the ripple voltage by about 30% while the Power factor cos φ improved by around 10% if at a voltage of the AC voltage source of approximately 24 V, a charging capacitor with a Capacity of about 1000 μΡ, one from the Rectifier arrangement drawn DC voltage of about 20 V and a current through the Consumers of approximately 0.5 A to 1.5 A, the capacity of the two auxiliary capacitors approximately 10μΡ each amounts to.

Die gleichen Verbesserungen lassen sich bei einer Gleichrichteranordnung mit vier Halbleiterdioden in Brückenschaltung durch eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung erzielen, bei der ein zwischen die Mitte einer Reihenschaltung zweier den Ladekondensator bildender Kondensatoren ungefähr gleich großer Kapazität und einer Anschlußseite der Wechselspannungsquelle eingefügter Hilfskondensator vorgesehen ist, der sich in jeder Halbperiode kurz nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung in den Ladekondensator entlädt und der nach seiner Entladung aus der Wechselspannungsquelle aufgeladen wird, wobei die Kapazität des Hilfskondensators derart bemessen ist, daß seine abgegebenen Ladungen einen nennenswerten Anteil des gesamten Stromes durch den Verbraucher liefern. Für diese Ausbildung der Erfindung wird ein ungepolter Hilfskondensator als Energiespeicher verwendet, der von der Wechselspannung ständig umgeladen wird.The same improvements can be seen in a rectifier arrangement with four semiconductor diodes in Achieve bridge circuit by an expedient development of the invention, in which a between the In the middle of a series connection of two capacitors forming the charging capacitor of approximately the same size Capacitance and a connection side of the AC voltage source inserted auxiliary capacitor provided is, which is in each half cycle shortly after the zero crossing of the AC voltage in the charging capacitor discharges and which is charged after its discharge from the AC voltage source, the The capacitance of the auxiliary capacitor is such that its discharged charges have a significant Supply share of the total electricity through the consumer. For this embodiment of the invention is a A non-polarized auxiliary capacitor is used as an energy store, which is continuously reloaded from the alternating voltage will.

Durch eine zusätzliche Ausgestaltung mit einem zweiten Blindwiderstand kann man diese Schaltungsanordnung noch weiter verbessern, indem man zwischen die Mitte der den Ladekondensator bildenden Reihenschaltung der zwei Kondensatoren und der anderen Anschlußseite der Wechselspannungsquelle eine Induktivität einfügt, die ebenfalls in jeder Halbperiode nach dem Aufladen des Hilfskondensators aus der Wechselspannungsquelle einen zusätzlichen Strom in den Ladekondensator abgibt. Diese Abgabe erfolgt phasenverschoben zeitlich unmittelbar im Anschluß an den Ladestromstoß durch die Dioden, so daß die Zeitdauer des gesamten Stromflusses in den Ladekondensator vorteilhafterweise noch verlängert wird.This circuit arrangement can be made possible by an additional configuration with a second reactance improve even further by placing between the middle of the series circuit that forms the charging capacitor of the two capacitors and the other connection side of the AC voltage source an inductance inserts, also in every half cycle after the charging of the auxiliary capacitor from the AC voltage source delivers an additional current to the charging capacitor. This release takes place out of phase immediately following the charging current surge through the diodes, so that the duration of the total current flow into the charging capacitor is advantageously extended.

Eine andere vorteilhafte Ausführung der Gleichrichteranordnung erhält man dann, wenn in der Schaltung zwei Blindwiderstände in Form eines, vorzugsweise auf die erste Oberwelle der Wechselspannung abgestimmten, Parallelschwingkreises vorgesehen sind. Der Schwingkreis wirkt dabei wie ein mit der Wechselspannungsquelle in Serie liegender Generator doppelter Frequenz, dessen Spannung sich den Augenblickswerten der Wechselspannungsquelle in jeder Halbperiode derart überlagert, daß in jeder Halbperiode die Stromflußzeit aus der Wechselspannungsquelle in den Ladekondensator wesentlich vergrößert ist.Another advantageous embodiment of the rectifier arrangement is obtained when in the Circuit two reactances in the form of one, preferably on the first harmonic of the alternating voltage matched, parallel resonant circuit are provided. The oscillating circuit acts like one with the Alternating voltage source in series generator with double frequency, the voltage of which follows the instantaneous values superimposed on the alternating voltage source in each half cycle in such a way that in every half cycle the current flow time from the AC voltage source into the charging capacitor is significantly increased.

Wenn auch nach DE-PS 12 13 898 ein Gleichspannungsgenerator zur Abgabe eines lastunabhängigen konstanten Gleichstromes bekannt wurde, bei dem ein Ladekondensator über eine Gleichrichteeinrichtung, ζ. B. über Richtleiter in Brückenschaltung, von einem Wechselspannungsgenerator aufladbar ist, wobei ein zwischen dem Wechselspannungsgenerator und der Gleichrichteeinrichtung vorgesehener, ein nichtlineares Glied enthaltender elektrischer Serienschwingkreis im Sinne der Erzielung einer Aufladung des Ladekondensators mit einer pro Zeiteinheit konstanten Elektrizitätsmenge wirkt, so soll doch der Aufgabe dieser Erfindung zufolge eine konstante, lastunabhängige Stromabgabe erreicht werden, indem der Innenwiderstand des Wechst-lspannungsgenerators durch den zusätzlichen Blindwiderstand des auf der Netzfrequenz arbeitenden Serienschwingkreises vergrößert wird. Außerdem soll dabei die Leerlaufspannung des Generators nicht wesentlich größer sein als die maximale Betriebsspan-Even if, according to DE-PS 12 13 898, a DC voltage generator for outputting a load-independent constant direct current became known, in which a charging capacitor via a rectifier, ζ. B. via directional conductors in a bridge circuit, can be charged by an AC voltage generator, with a provided between the AC voltage generator and the rectifier device, a non-linear Member-containing electrical series resonant circuit in the sense of achieving a charge of the charging capacitor acts with a constant amount of electricity per unit time, the object of this invention is intended according to a constant, load-independent current output can be achieved by increasing the internal resistance of the AC voltage generator through the additional Reactance of the series resonant circuit operating at the mains frequency is increased. Also should the open circuit voltage of the generator must not be significantly greater than the maximum operating voltage

nung des Verbrauchers. Eine Vergrößerung der Stromflußzeit findet nach der Anordnung der DE-PS 12 13 898 jedoch nicht statt.tion of the consumer. An increase in the current flow time takes place according to the arrangement of DE-PS 12 13 898 did not take place.

Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus den in der Zeichnung schematisierten Ausführungsbeispielen hervor, die zur Vereinfachung in der am meisten verbreiteten Brückenschaltung dargestellt sind und von denen eine Anordnung anhand von Spannungs- und Stromdiagrammen in ihrer Wirkungsweise beschrieben wird. Es zeigtFurther details of the invention can be taken from the exemplary embodiments shown in the drawing which are shown for the sake of simplicity in the most common bridge circuit and from which an arrangement is described in its mode of operation with the aid of voltage and current diagrams will. It shows

Fig. 1 den Spannungs- und Stromverlauf an der Wechselspannungsquelle bei einer Gleichrichteranordnung ohne zusätzliche Energiespeicher,1 shows the voltage and current curve at the AC voltage source in the case of a rectifier arrangement without additional energy storage,

Fig. 2 die Spannungs- und Stromverläufe am Ladekondensator bei einer Anordnung gemäß F i g. 1,FIG. 2 shows the voltage and current curves on the charging capacitor in an arrangement according to FIG. 1,

F i g. 3 eine Gleichrichteranordnung mit zwei Hilfskondensatoren als Energiespeicher,F i g. 3 shows a rectifier arrangement with two auxiliary capacitors as energy storage,

F i g. 4 eine Gleichrichteranordnung mit zwei in Serie liegenden Ladekondensatoren und einem Hilfskondensator als Energiespeicher,F i g. 4 shows a rectifier arrangement with two charging capacitors in series and an auxiliary capacitor as energy storage,

F i g. 5 den Verlauf des Spitzenslroms bei Anordnungen nach Fig. 3 und 4,F i g. 5 shows the course of the peak current in arrangements according to Fig. 3 and 4,

Fig.6 eine Gleichrichteranordnung wie in Fig.4, jedoch mit einer Induktivität als zusätzlichem Energiespeicher, Fig. 6 shows a rectifier arrangement as in Fig. 4, but with an inductance as an additional energy store,

F i g. 7 den Verlauf des Spitzenstroms bei einer Anordnung nach F i g. 6,F i g. 7 shows the course of the peak current in an arrangement according to FIG. 6,

F i g. 8 eine Gleichrichteranordnung, bei der ein Parallelschwingkreis als Energiespeicher eingefügt ist,F i g. 8 a rectifier arrangement in which a parallel resonant circuit is inserted as an energy store,

Fig.9 den Verlauf des Spitzenstroms bei einer Anordnung gemäß F i g. 8,9 shows the course of the peak current in an arrangement according to FIG. 8th,

F i g. 10 den eingangsseitigen Spannungs- und Stromverlauf einer Anordnung gemäß F i g. 3,F i g. 10 shows the input-side voltage and current curve of an arrangement according to FIG. 3,

Fig. 11 die ausgangsseitigen Spannungs- und Stromverläufe einer Anordnung gemäß F i g. 3 und11 shows the voltage and current curves on the output side an arrangement according to FIG. 3 and

Fig. 12 ein Leistungsfaktor-Diagramm von Gleichrichteranordnungen mit und ohne zusätzliche Energiespeicher. 12 is a power factor diagram of rectifier arrangements with and without additional energy storage.

In F i g. 1 und 2 sind die an sich bekannten eingangs- und ausgangsseitigen Spannungs- und Stromverläufe bei einer herkömmlichen Brückenschaltung mit einer sekundären Transformatorwicklung und vier Halbleiterdioden 2 bis 5 dargestellt. Uwist die Wechselspannung aus der Sekundärwicklung eines Netztransformators Tr. Der kapazitiven Belastung entsprechend ergibt sich ein Verlauf eines Wechselstromes Iw mit großen Spitzen, die das Versorgungsnetz ungünstig belasten.In Fig. 1 and 2 show the input and output-side voltage and current curves known per se in a conventional bridge circuit with a secondary transformer winding and four semiconductor diodes 2 to 5. Uw is the alternating voltage from the secondary winding of a network transformer Tr. Corresponding to the capacitive load, there is a course of an alternating current Iw with large peaks which place an unfavorable load on the supply network.

An einem Ladekondensator Cl steht eine gleichgerichtete Spannung Uc mit einer von Kapazität und Belastung abhängigen Welligkeit als Gegenspannung zu Un: Das hat zur Foige, daß ein Strom Ic während einer positiven Halbperiode 1 nur in einer Zeit zwischen it und ti durch zwei Halbleiterdioden 2 und 4 fließt; dabei sind zwei Halbleiterdioden 3,5 gesperrt. Während einer negativen Halbperiode 6 sind dagegen in einer Zeit zwischen /3 und U die Halbleiterdioden 3, 5 leitend und die Halbleiterdioden 2, 4 gesperrt Die Gleichrichter müssen also in einer relativ kurzen Zeit, bezogen auf die Gesamtdauer einer Periode, die in einer längeren Zeit annähernd kontinuierlich an einen Verbraucher Rl abgegebene Ladung aus der Wechselspannungsquelle 7 an Cl nachliefern, damit eine mittlere Gleichspannung Ul an dem Ladekondensator Cl erhalten bleibt. Die Stromstöße Ic durch die Gleichrichter haben daher einen weit höheren Spitzenwert, als dem von Rl entnommenen mittleren Gleichstrom h entspricht Bei einer Mittelpunktschaltung gelten bekanntlich die gleichen Verhältnisse. Für jeden Gleichrichterweg wird jedoch nur eine Diode benötigt, dafür muß der Netztransformator zwei in Serie liegende Sekundärwicklungen mit gegenphasigen Spannungen haben. A rectified voltage Uc with a ripple depending on the capacity and load is available across a charging capacitor Cl as the counter-voltage to Un: This means that a current Ic during a positive half-cycle 1 only passes through two semiconductor diodes 2 and 4 in a time between it and ti flows; two semiconductor diodes 3.5 are blocked. During a negative half cycle 6, however, the semiconductor diodes 3, 5 are conductive and the semiconductor diodes 2, 4 are blocked in a time between / 3 and U. The rectifiers must therefore be in a relatively short time, based on the total duration of a period, in a longer time Replenish charge from the AC voltage source 7 to Cl , which is delivered almost continuously to a consumer R1, so that an average DC voltage Ul is maintained at the charging capacitor C1 . The current impulses Ic through the rectifier therefore have a much higher peak value than corresponds to the mean direct current h taken from Rl. As is well known, the same conditions apply in a midpoint connection. However, only one diode is required for each rectifier path, for this the mains transformer must have two secondary windings in series with voltages in opposite phase.

In einer erfindungsgemäßen Gleichrichteranordnung der F i g. 3 liegen ein Hilfskondensator 8 der Halbleiterdiode 3 und ein Hilfskondensator 9 der Halbleiterdiode 4 parallel. Zu Beginn der positiven Halbperiode 1 (Fig. 10, 11), unmittelbar nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung Uw, liegt die Spannung des Hilfskondensators 9 in Serie mit dem momentanen Wert der Wechselspannung Uw an der Wechself pannungsquelle 7. Dadurch wird die Anode der Halbleiterdiode 2 positiver als ihre an der Gegenspannung Uc liegende Kathode. Die Halbleiterdiode 2 wird leitend, und der Hilfskondensator 9 gibt seine Ladung 10 (F 1 g. 5, 10, 11) an den Ladekondensator Cl ab. Zum Zeitpunkt U wird auch die Halbleiterdiode 4 leitend. Der nun in der Zeit zwischen ii und h fließende Strom Ic hat nach der Grundidee der Erfindung einen annähernd um die Ladung 10 des Hilfskondensators 9 verkleinerten Spitzenwert. Gleichzeitig wird der Hilfskondensator 8 aufgeladen. In der negativen Halbperiode 6 findet der gleiche Entladungs- und Aufladungsverlauf statt. Nach dem Nuiidurchgang der Wechselspannung Uw wird die Spannung des Hilfskondensators 8 zu dem Momentanwert der Spannung Uw addiert, so daß das Potential an der Anode der Halbleiterdiode 5 positiver ist als an ihrer Kathode. Der Hilfskondensator 8 mit der Ladung 11 kann sich jetzt in den Ladekondensator Cl entladen.In a rectifier arrangement according to the invention of FIG. 3, an auxiliary capacitor 8 of the semiconductor diode 3 and an auxiliary capacitor 9 of the semiconductor diode 4 are parallel. At the beginning of the positive half cycle 1 (Fig. 10, 11), immediately after the zero crossing of the alternating voltage Uw, the voltage of the auxiliary capacitor 9 is in series with the current value of the alternating voltage Uw at the alternating voltage source 7 more positive than its cathode, which is connected to the counter voltage Uc. The semiconductor diode 2 becomes conductive and the auxiliary capacitor 9 releases its charge 10 (F 1 g. 5, 10, 11) to the charging capacitor C1 . At the time U , the semiconductor diode 4 also becomes conductive. The current Ic now flowing in the time between ii and h has, according to the basic idea of the invention, a peak value that is approximately reduced by the charge 10 of the auxiliary capacitor 9. At the same time, the auxiliary capacitor 8 is charged. In the negative half cycle 6, the same discharge and charging process takes place. After the AC voltage Uw has passed through, the voltage of the auxiliary capacitor 8 is added to the instantaneous value of the voltage Uw , so that the potential at the anode of the semiconductor diode 5 is more positive than at its cathode. The auxiliary capacitor 8 with the charge 11 can now discharge into the charging capacitor C1.

Aus Fig. 10, 11, dem Spannungs- und Stromdiagramm zu der Anordnung in Fig.3, ist ersichtlich, daß die Ladungen 10,11 nicht nur in vorteilhafter Weise die Stromspitzen 12 (Fig. 5) verringern, sondern auch die Brummspannung 13 wesentlich verkleinern. Die Ladungen 10, 11 fallen in die jeweilige Stromflußlücke und glätten die Spannung Uo From Fig. 10, 11, the voltage and current diagram for the arrangement in Fig. 3, it can be seen that the charges 10, 11 not only advantageously reduce the current peaks 12 (Fig. 5), but also the ripple voltage 13 significantly zoom out. The charges 10, 11 fall into the respective current flow gap and smooth the voltage Uo

Eine Verkleinerung der Brummspannung wirkt sich besonders günstig bei der Dimensionierung der üblichen Glättungsmittel für eine Gleichrichteranordnung aus.A reduction in the ripple voltage is particularly beneficial when dimensioning the usual Smoothing means for a rectifier arrangement.

Man kann beispielsweise als Siebkondensator eine bedeutend kleinere Kapazität wählen.For example, you can choose a significantly smaller capacitance as the filter capacitor.

Der Wert der als Energiespeicher wirkenden Kapazitäten ist im wesentlichen von der übertragenen Ladungsmenge, von der Belastung und der benötigten Betriebsspannung abhängig. Zur Verbesserung der Stromversorgung einer Gemeinschaftsantennenanlage, deren Fernspeiseregelteile eine konstante Betriebsspannung von 20 V bei unterschiedlicher Belastung liefern, wurde durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Gleichrichteranordnung mit Kapazitätswerten zwischen ΙΟμΡ und 25 μΡ eine opiinlälc Senkung des Stromes Ig und Iw erzielt. Aus dem Verlauf des entnommenen Stromes in Fig. 12 wird deutlich, daß auch der Regelbereich der Anordnung mit Hilfskondensatoren erweitert ist Der entnommene Strom 14 mit zwei Hilfskondensatoren von je 25 μΡ zeigt über den ganzen Regelbereich bei gleicher Belastung — in diesem Falle ungefähr 340 mA — einen um etwa 10 v. H. niedrigeren Verlauf als der Strom 15 einer gleichen Anordnung ohne Hilfskondensatoren. Die Verbesserung des Leistungsfaktors geht aus dem Vergleich des cos φ-Verlaufs für eine Anordnung 16 mit Hilfskondensatoren mit dem einer gleichen Anordnung 17 ohne Hilfskondensatoren hervor.The value of the capacities acting as an energy store is essentially dependent on the amount of charge transferred, the load and the required operating voltage. To improve the power supply of a community antenna system, the remote feed control parts of which deliver a constant operating voltage of 20 V at different loads, an optimal reduction in the current Ig and Iw was achieved using a rectifier arrangement designed according to the invention with capacitance values between μΡ and 25μΡ. From the course of the drawn current in Fig. 12 it becomes clear that the control range of the arrangement with auxiliary capacitors is also expanded. one around 10 BC H. lower course than the current 15 of the same arrangement without auxiliary capacitors. The improvement in the power factor is evident from the comparison of the cos φ curve for an arrangement 16 with auxiliary capacitors with that of an identical arrangement 17 without auxiliary capacitors.

Die Verbesserungen können nach der Erfindung besonders einfach und preisgünstig erreicht werden, wenn man handelsübliche Elektrolytkondensatoren verwendet. Diese meist mit Drahtanschlüssen ausgestat-The improvements can be achieved particularly easily and inexpensively according to the invention, when using commercially available electrolytic capacitors. These are usually equipped with wire connections

Induktivität 23 zwischen die Mitte 19 der Ladekondensatoren 20, 21 und der anderen Anschlußseite 24 der Wechselspannungsquelle 7 einfügt. Zweckmäßigerweise ist diese Induktivität 23 eine Eisendrossel mit Luftspalt, die in jeder Halbperiode ihre Ladung 25 oder 26 zusätzlich, jedoch zu einem späteren Zeitpunkt als der Hilfskondensator 18 in den Ladekondensator C/. abgibt und dadurch einen in Fi g. 7 gezeigten Stromverlauf Iw mit wesentlich reduzierten Stromspitzen 12 ermöglicht.Inductance 23 between the middle 19 of the charging capacitors 20, 21 and the other connection side 24 of the AC voltage source 7 is inserted. Expediently, this inductor 23 is an iron choke with an air gap, which in each half cycle additionally charges its 25 or 26, but at a later point in time than the auxiliary capacitor 18 in the charging capacitor C /. releases and thereby one in Fi g. 7 shows the current curve Iw with significantly reduced current peaks 12.

In besonderen Fällen kann es vorteilhaft sein, die Stromspitzen 12 noch stärker abzusenken. Nach der Schaltungsanordnung in Fig. 8 läßt sich mit einem aus einer Kapazität 27 und einer Induktivität 28 bestehenden Paraüclschwingkreis 23, der in eine herkömmliche Briickenschaltung eingefügt ist, ein der Fig. 9 entsprechender Stromverlauf Iw erzielen. Die gestrichelte Kurvenform stellt den Strom ohne Energiezuladung dar. Der Paralleschwingkreis 29 wird an einem Abgriff 30 aus der Wechselspannungsquelle 7 gespeist und schwingt vorzugsweise auf der doppellen Nelzfrequenz.In special cases it can be advantageous to lower the current peaks 12 even more. According to the circuit arrangement in FIG. 8, a current curve Iw corresponding to FIG. 9 can be achieved with a Paraüclschwingkreis 23 consisting of a capacitance 27 and an inductance 28, which is inserted into a conventional bridge circuit. The dashed curve shape represents the current without energy charge. The parallel resonant circuit 29 is fed at a tap 30 from the AC voltage source 7 and preferably oscillates at double the frequency.

Erfindungsgemäß sind die Ausgestaltungen der Ausführungsbeispiele in Fig. 3 und 8 auch für Gleichrichteranordnungen in Doppelwegschaltung mit zwei Halbleiterdioden 2,3 anwendbar.According to the invention, the configurations of the exemplary embodiments in FIGS. 3 and 8 are also for Rectifier arrangements in full-wave circuit with two semiconductor diodes 2,3 can be used.

leten elektrolylischen Kondensatoren können infolge ihrer geringen Abmessungen auch nachträglich in bereits betriebsbereite Gleichrichteranordnungen eingebaut werden, da sie keinen zusätzlichen Raumbedarf und keine Umbauten erforderlich machen.Leten electrolytic capacitors can also be retrofitted in Ready-to-use rectifier arrangements can be installed, as they do not require any additional space and do not require any modifications.

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ergibt sich nach einer Schaltungsanordnung in Fig.4. Hier wird nur ein Hilfskondensator 18 benötigt, der zwischen die Mitte 19 zweier in Serie geschalteter Kondensatoren 20, 21 und einer Anschlußseite 22 der Wechselspannungsquelle 7 eingefügt ist. Dabei müssen die beiden Kondensatoren 20, 21 zwar die doppelte und möglichst gleiche Kapazität haben, jedoch kommt man für jeden Kondensator 20, 21 mit dem halben Wert der Spannungsfesligkeii aus. in dieser Anordnung ist der Hilfskondensator 18 ungepolt und wird in jeder Halbperiode von der Wechselspannung umgeladen. Die Energieabgabe der jeweiligen Ladungen 10, 11 in den Ladekondensator C/. erfolgt wie bei einer Anordnung der Fig. 3 in jeder Halbperiode kurz nach dem Nulldurchgang der Wechselspannung. Aus F i g. 5 ist der verbesserte Verlauf des Eingangsstromes /»'ersichtlich.Another advantageous embodiment of the invention results from a circuit arrangement in FIG Fig. 4. Only one auxiliary capacitor 18 is required here, between the middle 19 of two series-connected capacitors 20, 21 and a connection side 22 of the AC voltage source 7 is inserted. The two capacitors 20, 21 must be double and Have the same capacity as possible, but for each capacitor 20, 21 you get half the value of Tension resistance. in this arrangement the auxiliary capacitor 18 is biased and is in each Half-cycle recharged from the alternating voltage. The energy output of the respective charges 10, 11 in the Charge capacitor C /. takes place as in an arrangement of FIG. 3 in each half cycle shortly after Zero crossing of the alternating voltage. From Fig. 5 shows the improved course of the input current / »'.

Die Gleichrichleranordnung der F i g. 4 läßt sich noch weiter verbessern, wenn man nach Fig. 6 in einer zweckmäßigen Weilerbildung der Erfindung eineThe rectifier arrangement of FIG. 4 can still be further improve if one according to FIG. 6 in an appropriate hamlet formation of the invention

Hierzu 6 Blatt ZeichnungenIn addition 6 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Rectifier arrangement with two semiconductor diodes in mid-point connection to the input side an AC voltage source and, on the output side, a parallel connection of a charging capacitor and of a consumer are to be connected, characterized by two, one diode each in parallel lying auxiliary capacitors at least approximately the same capacity, one of which in each case Auxiliary capacitor is charged from the AC voltage source during a half cycle and in each case the other auxiliary capacitor turns into the shortly after the zero crossing of the alternating voltage Charging capacitor discharges, the capacitance of both auxiliary capacitors is dimensioned such that Their discharged charges make up a significant proportion of the total electricity through the consumer deliver.

2. Rectifier arrangement with four semiconductor diodes in a bridge circuit, to which an AC voltage source is to be connected on the input side and a parallel circuit of a charging capacitor and a load are to be connected on the output side, characterized by two semiconductor diodes (3, 4) connected to each of two semiconductor diodes (3, 4) connected to the same connection side of the alternating voltage source (7). Auxiliary capacitors (8, 9) lying in parallel, at least approximately the same capacity, of which one auxiliary capacitor (8 or 9) is charged from the alternating voltage source (7) during a half cycle (1 or 6) and the other auxiliary capacitor (8 or 9) ) discharges into the charging capacitor (Cl) shortly after the zero crossing of the alternating voltage, the capacitance of both auxiliary capacitors (8, 9) being dimensioned such that their discharged charges (10, 11) carry a significant proportion of the total current (1 _L ) through deliver to the consumer (Ri) (Fig. 3).

3. Rectifier arrangement with four semiconductor diodes in a bridge circuit according to claim 2, characterized by one between the middle (19) of a series circuit of two capacitors (20, 21) forming the charging capacitor (Cl ) of approximately the same capacity and a connection side (22) of the AC voltage source (7 ) inserted auxiliary capacitor (18), which is discharged into the charging capacitor (Cl) in each half cycle (1,6) shortly after the zero crossing of the alternating voltage and which is charged after its discharge from the alternating voltage source (7), whereby the capacitance of the auxiliary capacitor ( 18) is dimensioned in such a way that its discharged charges (10, 11 ) supply a significant proportion of the total current (h) through the consumer (Ri) (FIG. 4).

4. Rectifier arrangement according to claim 3, characterized by an inductance (23) inserted between the middle (19) of the series circuit of the two capacitors (20, 21) forming the charging capacitor (Ci ) and the other connection side (24) of the AC voltage source (7), which also emits an additional current in the charging capacitor ( C1) in each half cycle (1, 6) after the auxiliary capacitor (18) has been charged from the AC voltage source (7) (FIG. 6).

5. Rectifier arrangement according to claim 4, characterized in that two reactances (Capacitance 27, inductance 28) in the form of a, preferably on the first harmonic of the alternating voltage matched, parallel resonant circuit (29) are provided (FIG. 8).