DE3300669C2

DE3300669C2 - Transformatorlose Stromversorgungsschaltung

Info

Publication number: DE3300669C2
Application number: DE3300669A
Authority: DE
Inventors: Mathis Baar Halder
Original assignee: LGZ Landis and Gyr Zug AG
Current assignee: Siemens Building Technologies AG
Priority date: 1982-11-30
Filing date: 1983-01-11
Publication date: 1986-11-27
Also published as: DE3300669A1; CH658960A5

Abstract

Die Stromversorgungsschaltung besteht aus einem Impedanzglied (4), einem ersten Gleichrichter (3), einem ersten Glättungskondensator (5), einem Zerhacker (7), einem Piezokoppler (13), einem zweiten Gleichrichter (16), einem zweiten Glättungskondensator (17) und einem Spannungsstabilisator (18, 19). Die an Eingangsklemmen (1, 2) angelegte Netzspannung wird geteilt, gleichgerichtet und geglättet, sodann in eine Wechselspannung umgeformt, mittels des Piezokopplers (13) galvanisch trennend übertragen und schließlich wieder gleichgerichtet, geglättet und stabilisiert.

Description

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tet wie folgt:

Die an die Eingangsklemmen 1, 2 angelegte Netzwechselspannung wird durch einen Spannungsteiler, der aus dem !mpedanzglied 4 und der an den Gleichrichter 3 angeschlossenen Last besteht, auf einen niedrigen Wert geteilt, gleichgerichtet und geglättet Die so entstehende Gleichspannung wird durch den Zerhacker 7 in eine rechteckförmige Pulsspannung mit einem Impuls^Pausen-Verhältnis von etwa 1 :1 umgeformt wobei die Zerhacker-Frequenz wenigstens annähernd gleich groß ist wie die Resonanzfrequenz des Piezokopplers 13 und in der Größenordnung von 90 kHz liegt Der Piezokoppler 13 überträgt diese Wechselspannung unter galvanischer Trennung annähernd im Verhältnis 1:1. Anschließend wird die Wechselspannung wieder gleichgerichtet geglättet und stabilisiert An den Ausgangsklemmen 20,21 steht eine Gleichspannung von z. B. 5, 10 oder 15 Volt zur Speisung von Kleinverbrauchern, vorzugsweise von statischen Elektrizitätszählern und statischen Tarifgeräten, zur Verfugung. Die Kopplung Ober den Piezokoppler 13 ist lose, d. h. bei Leerlauf und bei Kurzschluß an seinem Ausgang 14,15 ist an seinem Eingang 11,12 das gleiche Ersatzschaltbild gültig. Der Eingangsstrom der Stromversorgungsschaltung ist daher von der an diese angeschlossenen Last unabhängig.

Zur Erhöhung der verfügbaren Ausgangsleistung kann zwischen dem Zerhacker 7 und dem Gleichrichter 16 ein weiterer Piezokoppler angeordnet werden. Gemäß der F i g. 2 wird ein solcher zusätzlicher Piezokoppler 13' vorteilhaft im Gegentaktbetrieb angesteuert. Dabei sind die Eingangselektroden 11 und 11Γ der Pkzokoppler 13 und 13' mit dem Ausgangsancschluß 9 des Zerhackers 7 verbunden. Die Eingangselektrode 12 des Piezokopplers 13 ist an den Anschluß 10 (Bezugspotential) und die Eingangselektrode 12' des Piezokopplers 13' an den Anschluß 8 (positives Potential) geschaltet. Die Ausgangselektroden 14 und 14' sowie 15 und 15' sind jeweils miteinander und mit einem Anschluß des Gleichrichters 36 verbunden. Die Gegeiiitaktansteuerung ergibt einen besseren Übertragungswirkungsgrad als die Parallelschaltung zweier Piezokoppler.

Um eine Spannungsuntersetzung zu erzielen, können die Eingangselektrodenpaare 11,12 und 111', 12' der beiden Piezokoppler 13, 13' in Reihe und die Ausgangselektrodenpaare 14, 15 und 14', 15' parallel geschaltet werden.

Zum gleichen Zweck kann ein einziger, gemäß der F i g. 3 modifizierter Piezokoppler 28 verwendet werden, der mehrere Eingangselektrodenpaare 29, 30 bzw. 31,32 bzw. 33,34 und ein einziges Ausgangselektrodenpaar 35, 36 aufweist. Dabei sind die Eingangselektrodenpaare elektrisch in Reihe geschaltet, d. h'. die erste obere Elektrode 29 ist mit dem Ausgangsanschluß 9 des Zerhackers 7, die erste untere Elektrode 30 mit der zweiten oberen Elektrode 31, die zweite untere Elektrode 32 mit der dritten oberen Elektrode 33 und die dritte untere Elektrode 34 mit dem Anschluß 10 des Zerhakkers 7 verbunden.

Bei Verwendung zweier Piezokoppler 13,13', die eingangsseitig in Reihe oder parallel geschaltet sind, ist es auch möglich, gemäß der F i g. 4 ihre Ausgangse'ektrodenpaare 14,15 und 14', 15' in Reihe mit den Eingangsklemmen des Gleichrichters 16 zu verbinden, so daß sich die Ausgangsspannungen der beiden Piezokoppler 13, 13' addieren. Dabei können zwei in Reihe geschaltete Glättungskondensatoren 37, 38 an die Ausgangsklemmen des Gleichrichters 16 angeschlossen und der VerbindunesDunkt der beiden Glättungskondensatoren 37, 38 mit dem Verbindungspunkt der beiden Ausgangselektroden 14, 14' der Piezokoppler 13, 13' sowie mit dem Bezugspotential der Stromversorgungsschaltung verbunden werden. Ober dem Glättungskondensator 37 kann daan eine gegenüber dem Rezugspotential positive und über dem Glättungskondensator 38 eine negative Speisespannung abgegriffen werden.

Die beschriebene Stromversorgungsschaltung benötigt keinen Transformator, ist einfach und erfordert infolge der sehr geringen Bauhöhe des Piezokopplers und der geringen Anzahl elektrischer und elekronischer Bauteile wenig Raum.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

33 OO 669 1 2 transformatorlose Stromversorgungsschaltungen mit Patentansprüche: als Kondensatoren ausgebildeten Blindwiderständen auszurüsten.

1. Transformatorlose Stromversorgungsschaltung Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die einmit galvanischer Trennung für die Gleichstromspei- 5 gangt genannte transformatorlose Stromversorgungssung von Kleinverbrauchern, insbesondere von sta- schaltung dahingehend zu verbessern, daß sie sich bei tischen Elektrizitätszählern und statischen Tarifge- unmittelbarem Netzanschluß auch bei hoher Ausgangsräten, unter Verwendung eines Piezokopplers mit leistung durch einen hohen Übertragungswirkungsgrad mindestens zwei Eingangsklemmen für den An- auszeichnet

Schluß an eine einphasige oder mehrphasige Netz- io Die Erfindung ist im Patentanspruch 1 gekennzeich-

spannung, einer Anregungsschaltung, die über einen net und in Unteransprüchen sind weitere Ausbildungen

ersten Gleichrichter und ein erstes Glättungsglied derselben beansprucht

an die Eingangsklemmen angeschlossen ist und zur Anhand der Zeichnung werden nachfolgend Ausfüh-

Anregung des Piezokopplers dient, der eingangssei- rungsbeispiele der Erfindung näher erläutert Dabei

tig mit einem Ausgangsanschluß und einem E-zugs- 15 zeigt

anschluß der Anregungsschaltung und ausgangssei- F i g. 1 ein Schaltbild einer Stromversorgungsschal-

tig über einen zweiten Gleichrichter und ein zweites tung,

Gläitungsglied mit Ausgangsklemmen der Strom- F i g. 2 eine Variante derselben,

Versorgungsschaltung verbunden ist, dadurch F i g. 3 eine perspektivische Prinzipdarstellung eines

gekennzeichnet, daß der erste Gleichrichter 20 Zündkopplers mit mehreren Eingangselektrodenpaaren

(3) eingangsseitig in Reihe mit einem Impedanzglied und

(4) an die Eingangsklemmen (1; 2) angeschlossen ist F i g. 4 eine weitere Variante.

und daß ein weiterer Piezokoppler (13; 28) zum Ge- In der F i g. 1 bedeuten 1,2 Eingangsklemmen für den

gentaktbetrieb mit dem ersten Piezokoppler (13) unmittelbaren Anschluß der Stromversorgungsschal-

eingangsseitig mit einem Eingangsanschluß (8) und 25 tung an eine Netzspannung. Ein Gleichrichter 3 ist ein-

dem Ausgangsanschluß (9) der als Zerhacker (7) aus- gangsseitig in Reihe mit einem Impedanzgüed 4 an die

gebildeten Anregungsschaltung und ausgangsseitig Eingangsklemmen 1, 2 und ausgangsseitig an einen

mit dem zweiten Gleichrichter (16) verbunden ist. Glättungskondensator 5 angeschlossen. Im dargestell-

2. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1, ten Beispiel dient als Impedanzglied 4 ein Kondensator dadurch gekennzeichnet, daß das Impedanzglied (4) 30 und als Gleichrichter 3 ein Brückengleichrichter. Die ein Kondensator ist und daß das zweite Glättungs- Schaltung ist so bemessen, daß der größte Teil der Netzglied (17) mit einem Spannungsstabilisator (18, 19) spannung über dem Impedanzglied 4 abfällt und am verbunden ist. Glättungskondensator 5 eine Gleichspannng in der

3. Stromversorgungsschaltung nach Anspruch 1 Größenordnung von 20 V entsteht Anstelle der einpha- oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Piezokopp- 35 sigen Einspeisung und Gleichrichtung ist auch eine dreiler (28) mindestens zwei in Reihe geschaltete Ein- phasige Ausbildung des Eingangskreises ohne weiteres gangselektrodenpaare (29, 30 bzw. 31, 32 bzw. 33, möglich. Parallel zum Glättungskondensator 5 liegt eine 34) aufweisen. Zenerdiode 6, die normalerweise stromlos ist und nur

4. Stromversorgungsschaltung nach einem der bei einer Überspannung an den Eingangsklemmen 1, 2 vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich- 40 oder beim Ausfall eines Bauteils der Schaltungsanordnet, daß die beiden Piezokoppler (13; 13'; 28) aus- nung die Spannung über dem Glätiungskondensator 5 gangsseitig in Reihe geschaltet sind. begrenzt.

5. Stromversorgungsschaltung nach einem der Parallel zum Glättungskondensator 5 liegt ferner der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingang eines Zerhackers 7, der einen Eingangsanbeiden Piezokoppler (13; 13'; 28) ausgangsseitig par- 45 Schluß 8, einen Ausgangsanschluß 9 und einen dem Einallel geschaltet sind. gang und dem Ausgang gemeinsamen Anschluß 10 aufweist Der Ausgang des Zerhackers 7 ist an die beiden

Eingangselektroden 11,12 eines Piezokopplers 13 angeschlossen. Die beiden Ausgangselektroden 14, 15 des 50 Piezokopplers 13 sind über einen Gleichrichter 16, vor-

Die Erfindung bezieht sich auf eine transformatorlose zugsweise einen Brückengleichrichter, auf einen Glät-Stromversorgungsschaltung mit galvanischer Trennung tungskondensator 17 geschaltet. Ein Spannungsstabilifür die Gleichstromspeisung von Kleinverbrauchern ge- sator, der im dargestellten Beispiel aus einem niederohmäß der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genann- migen Widerstand 18 und einer mit diesem in Reihe ten Gattung. 55 geschalteten Zenerdiode 19 besteht, ist eingangsseitig

Es ist bereits eine solche Stromversorgungsschaltung mit den beiden Anschlüssen des Glättungskondensators ohne Transformatoren bekannt (DE-OS 31 23 104), bei 17 und ausgangsseitig mit Ausgangsklemmen 20,21 der der zum An- und Abschalten von Lasten eine Relais- Stromversorgungsschaltung verbunden,
anordung verwendet wird. Dabei ist auch eine piezo- Der Zerhacker 7 besteht im dargestellten Beispiel aus

elektrisch isolierte Stromversorgungsschaltung be- 60 einem integrierten Schaltkreis 22 mit zwei Invertern 23, kannt, bei der ein Oszillator als frequenzbestimmendes 24, aus zwei Widerständen 25,26 und einem Kondensa-Element einen Piezokoppler anregt. Sofern der Piezo- tor 27. Der Schaltkreis 22 ist von der über dem Glätkoppler mehrere Ausgangselektroden aufweist, dienen tungskondensator 5 abfallenden Gleichspannung gediese als Steuerelektroden für Thyristoren. Ferner ist es speist. Die Inverter 23, 24 sind unter Ausnutzung der bekannt (Elektronik 1982, S. 85—90), Triacs mittels Pie- 65 Eingangsimpedanz des Piezokopplers 13 rückgekopzokopplern zu zünden, d. h. diese potentialfrei anzusteu- pelt. Die Zerhacker-Frequenz stellt sich selbsttätig auf ern. die Resonanzfrequenz des Piezokopplers 13 ein.

Schließlich ist es auch bekannt (DE-OS 29 49 347), Die beschriebene Stromversorgungsschaltung arbei-