DE3705866A1 - Schaltungsanordnung zum erzeugen von symmetrischen ausgangsspannungen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zum Er­ zeugen von symmetrischen Ausgangsspannungen gemäß dem Oberbe­ griff des Patentanspruchs 1.

Schaltungsanordnungen, die symmetrische Ausgangsspannungen, d. h. gleich große positive und negative Ausgangsspannungen in einem Gerät erzeugen, sind bereits allgemein bekannt und werden beispielsweise in Ausgangsschaltungen für Fernschreibmaschinen verwendet, die Doppelstromsignale abgeben. Zur Erzeugung der symmetrischen Ausgangsspannungen geht man meist von einer Wech­ selspannung aus, die entweder die Netzwechselspannung ist oder eine mittels eines Umrichters erzeugte Wechselspannung ist, die nach einer Transformation üblicherweise gleichgerichtet werden. Hierbei ist es möglich, entweder eine Einweggleichrichtung oder eine Zweiweggleichrichtung durchzuführen.

Eine bekannte Schaltungsanordnung ist in Fig. 1 dargestellt. Bei dieser bekannten Schaltungsanordnung wird beispielsweise eine Wechselspannung U einer Primärwicklung W 1 eines Transformators T 1 zugeführt. An der Sekundärwicklung wird mindestens eine ge­ eignete kleinere Wechselspannung abgegeben und einem Gleich­ richter G 1 zugeführt. Ein erster Anschluß der Sekundärwicklung W 2 stellt ein Bezugspotential 0 V dar und kann beispielsweise mit der Masse des Geräts verbunden sein. An dem zweiten An­ schluß der Sekundärwicklung W 2 sind zur Erzeugung der beiden Ausgangsspannungen +U 1 und -U 1 zwei entgegengesetzt gepolte Dioden D 1 und D 2 angeschlossen. Da bei einer Einweggleichrich­ tung eine verhältnismäßig große Welligkeit bei den Ausgangs­ spannungen +U 1 und -U 1 auftritt, enthält der Gleichrichter G 1 auch Kondensatoren C 1 und C 2, die zwischen den Ausgangsseiten der Dioden D 1 und D 2 und dem ersten Anschluß der Sekundärwick­ lung W 2 angeschlossen sind. Diese Kondensatoren C 1 und C 2 müs­ sen verhältnismäßig groß sein und eine derartige Schaltungsan­ ordnung erfordert daher einen verhältnismäßig großen Aufwand, einen großen Platzbedarf und verhältnismäßig hohe Kosten.

Falls noch weitere symmetrische Ausgangsspannungen +U 2 und -U 2, beispielsweise Hilfsspannungen, erzeugt werden müssen, die kleiner sind als die Ausgangsspannungen +U 1 und -U 1 können an einer Anzapfung A der Sekundärwicklung W 2 in ähnlicher Weise Dioden D 3 und D 4 sowie Kondensatoren C 3 und C 4 angeschlossen sein.

Bei der in der Fig. 2 dargestellten Schaltungsanordnung wird an­ stelle der Einweggleichrichtung eine Zweiweggleichrichtung ver­ wendet. An einer Primärwicklung W 3 eines Transformators T 2 liegt wieder eine Wechselspannung U an und eine Sekundärwick­ lung W 4 ist mit einem Gleichrichter G 2 verbunden, der für die Erzeugung der Ausgangsspannungen +U 1 und -U 1 einen Zweiweg­ gleichrichter Z 1 enthält, dessen Wechselspannungsseite mit den beiden Anschlüssen der Sekundärwicklung W 4 verbunden sind. Die Sekundärwicklung W 4 weist eine Mittelanzapfung M auf, die mit der Masse des Geräts verbunden sein kann und an der ein Bezugs­ potential 0 V abgegeben wird. Der Zweiweggleichrichter Z 1 gibt an seiner Gleichspannungsseite die beiden Ausgangsspannungen +U 1 und -U 1 ab, die durch zwei Kondensatoren C 1 und C 2 geglät­ tet werden. Zum Erzeugen der symmetrischen Hilfsspannugnen +U 2 und -U 2 kann der Gleichrichter G 2 einen zweiten Zweiweggleich­ richter Z 2 enthalten, dessen Wechselspannungsseite mit Anzap­ fungen A 1 und A 2 der Sekundärwicklung W 4 verbunden ist und der an seiner Gleichspannungsseite die weiteren Ausgangsspannungen +U 2 und -U 2 abgibt, die ebenfalls durch Kondensatoren C 3 und C 4 geglättet werden.

Eine derartige Schaltungsanordnung erfordert zwar kleinere Kon­ densatoren C 1 bis C 4 als bei der in Fig. 1 dargestellten Schal­ tungsanordnung, jedoch erfordert der Transformator T 2 einen sehr großen Aufwand, da dieser mit der Mittelanzapfung M verse­ hen werden muß und insbesondere bei der Erzeugung der Hilfs­ spannungen +U 2 und -U 2 noch zusätzlichen Anzapfungen A 1 und A 2 aufweisen muß. Häufig ist die Anzahl der Anschlußstifte an ei­ nem Transformator begrenzt, so daß bei mehr Anschlußstiften auf größere Bauformen zurückgegriffen werden muß. In jedem Fall er­ fordern die zusätzlichen Anzapfungen A 1 und A 2 verhältnismäßig hohe Kosten. Außerdem ist bei der Erzeugung der weiteren Aus­ gangsspannungen +U 2 und -U 2 der weitere Zweiweggleichrichter Z 2 erforderlich, dessen Aufwand größer ist als der für die Dioden D 3 und D 4.

Um die Sicherheit gegenüber Störungen zu erhöhen, ist es auch häufig erwünscht, die symmetrischen Ausgangsspannungen gleich­ mäßig und konstant zu belasten. Dies erfordert bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Schaltungsanordnungen Zusatzlasten, die gegenphasig eingeschaltet werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Schal­ tungsanordnung zum Erzeugen von Ausgangsspannungen anzugeben, die einen geringen Aufwand erfordert und die die symmetrischen Ausgangsspannungen mit großer Genauigkeit erzeugt.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei der Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Die Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß die symmetrischen Ausgangsspannungen auch dann mit großer Genauigkeit erzeugt werden, wenn die einzelnen Ausgangsspannungen unterschiedlich belastet werden und daß sie durch die Verwendung der Blindwi­ derstände im ersten Spannungsteiler eine geringe Verlustlei­ stung aufnimmt. Die Schaltungsanordnung läßt sich äußerst ko­ stengünstig herstellen, da die Sekundärwicklung des Transforma­ tors keine Anzapfungen aufweist.

Der Gleichrichter ist bei dieser Schaltungsanordnung vorzugs­ weise als ein Zweiweggleichrichter ausgebildet. Zusätzliche Glättungsglieder für die Glättung der Ausgangsspannungen sind nicht mehr erforderlich, wenn der erste Spannungsteiler aus entsprechenden Kondensatoren aufgebaut wird.

Der aktive Spannungsteiler ist vorzugsweise aus symmetrischen, Transistoren aufweisenden Emitterfolgern aufgebaut, wobei an den Kollektoren der Transistoren die Ausgangsspannungen anlie­ gen und und an den Emittern der Transistoren das Bezugspoten­ tial anliegt. Zur Korrektur der Basis-Emitterspannungen der Transistoren ist es vorteilhaft, wenn zwischen den Basen der Transistoren ein Widerstand angeordnet ist.

Falls mehrere Ausgangsspannungen erzeugt werden sollen, wird der aktive Spannungsteiler zweckmäßigerweise aus jeweils mehre­ ren in Serie geschalteten symmetrisch angeordneten Transistoren gebildet, deren Verbindungspunkte, an denen die weiteren Aus­ gangsspannungen abgegeben werden, jeweils über Kondensatoren mit dem Bezugspotential verbunden sind und deren Basen über je­ weils einen Widerstand miteinander verbunden sind.

Ausführungsbeispiele der Schaltungsanordnung gemäß der Erfin­ dung werden im folgenden anhand von Zeichnungen näher erläu­ tert. Es zeigen

Fig. 1 ein Schaltbild einer bekannten Schaltungsanordnung zum Erzeugen von symmetrischen Ausgangsspannungen unter Verwendung einer Einweggleichrichtung,

Fig. 2 ein Schaltbild einer bekannten Schaltungsanordnung zum Erzeugen von symmetrischen Ausgangsspannungen unter Verwendung einer Zweiweggleichrichtung,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltungsanordnung zum Er­ zeugen von symmetrischen Ausgangsspannungen gemäß der Erfindung mit einer ersten Ausführungsform eines aktiven Spannungstei­ lers,

Fig. 4 ein Schaltbild einer zweiten Ausführungsform des aktiven Spannungsteilers und

Fig. 5 ein Schaltbild einer dritten Ausführungsform des aktiven Spannungsteilers.

Die in Fig. 3 dargestellte Schaltungsanordnung zum Erzeugen von zwei symmetrischen, d. h. gleich großen, jedoch entgegengesetz­ tes Vorzeichen aufweisenden Ausgangsspannungen +U 1 und -U 1 ist beispielsweise in einer Fernschreibmaschine vorgesehen und ent­ hält einen Transformator T, an dessen Primärwicklung W 5 eine Netzwechselspannung oder eine mittels eines Umrichters erzeugte Wechselspannung als Wechselspannung U anliegt. An den Anschlüs­ sen der Sekundärwicklung W 6 ist die Wechselspannungsseite eines Gleichrichters G angeschlossen, der zweckmäßigerweise aus einem Zweiweggleichrichter Z gebildet wird. An der Gleichspannungs­ seite des Zweiweggleichrichters Z werden über einen dem Gleich­ richter G parallel geschalteten ersten Spannungsteiler S 1 und einem ebenfalls parallel geschalteten zweiten Spannungsteiler S 2 die Ausgangsspannungen +U 1 und -U 1 symmetrisch zu einem Be­ zugspotential von 0 V abgegeben, das mit der Masse eines Geräts verbunden sein kann.

Der erste Spannungsteiler S 1 ist aus Blindwiderständen C 5 und C 6 symmetrisch aufgebaut und gibt an seinen Mittelabgriff das Bezugspotential 0 V ab. Die Blindwiderstände C 5 und C 6 sind vorzugsweise Kondensatoren, die gleichzeitig entsprechend den Kondensatoren C 1 bis C 4 in den Fig. 1 und 2 als Glättungskonden­ satoren für die Ausgangsspannungen +U 1 und -U 1 dienen.

Der zweiten Spannungsteiler S 2 ist als ein aktiver Spannungs­ teiler ausgebildet und enthält zwei symmetrisch angeordnete Emitterfolger, die aus den Transistoren T 1 und T 2 und den Wi­ derständen R 1 und R 2 gebildet werden. Durch die Verwendung des aktiven Spannungsteilers wird erreicht, daß das Bezugspotential 0 V stabil bleibt. Gleichzeitig wird die symmetrische konstante Belastung beider Ausgangsspannungen U 1 und U 2 erreicht.

Der in Fig. 4 dargestellte zweite Spannungsteiler S 2′ unter­ scheidet sich von dem in der Fig. 3 dargestellten zweiten Span­ nungsteiler S 2 lediglich dadurch, daß zwischen den Basen der Transistoren T 1 und T 2 ein weiterer Widerstand R 3 vorgesehen ist, der dazu dient, die Basis-Emitterspannungen der Transisto­ ren T 1 und T 2 zu kompensieren, da andernfalls das Bezugspoten­ tial 0 V in einem Bereich von ±0,7 V undefiniert wäre.

Falls durch die Schaltungsanordnung weitere symmetrische Aus­ gangsspannungen +U 2 und -U 2 erzeugt werden sollen, die bei­ spielsweise als Hilfsspannungen dienen, werden in dem zweiten Spannungsteiler S 2 weitere Transistoren und Widerstände sowie Kondensatoren vorgesehen.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten zweiten Spannungsteiler S 2′′ werden neben den symmetrischen Ausgangsspannungen +U 1 und -U 1 noch die weiteren symmetrischen Ausgangsspannungen +U 2 und -U 2 erzeugt. Hierzu werden in Serie mit den Transistoren T 1 und T 2 weitere Transistoren T 3 und T 4 geschaltet und an den Verbin­ dungspunkten der Transistoren T 1 und T 3 sowie T 2 und T 4 werden die weiteren symmetrischen Ausgangsspannungen +U 2 und -U 2 abge­ nommen. Außerdem sind die Verbindungspunkte über zwei symme­ trisch angeordnete Blindwiderstände C 7 und C 8, die insbesondere ebenfalls als Kondensatoren ausgebildet sind, mit dem Punkt verbunden, an dem das Bezugspotential 0 V anliegt. Zur Einstel­ lung der weiteren symmetrischen Ausgangsspannungen +U 2 und -U 2 werden die Widerstände R 1, R 4 und R 2, R 5 entsprechend dimen­ sioniert. Der Widerstand R 3 dient wiederum nur zur Kompensation der Basis-Emitterspannungen der Transistoren T 1 und T 2.

Auch für diese weiteren Ausgangsspannungen +U 2 und -U 2 ist eine symmetrische konstante Belastung gegeben. Hierbei tritt insbe­ sondere ein Vorteil auf, wenn ein Verbraucher, dem die Aus­ gangsspannungen U 1 und U 2 zugeführt werden, derart ausgebildet ist, daß bei maximaler Belastung der Ausgangsspannung +U 1 auch die maximale Belastung der weiteren Ausgangsspannung -U 2 und umgekehrt bei maximaler Belastung der Ausgangsspannung -U 1 auch die maximale Belastung der weiteren Ausgangsspannung +U 2 auf­ tritt. In diesem Fall wird damit gleichzeitig erreicht, daß trotz symmetrischer konstanter Last sich ein Minimum des Ge­ samtstromverbrauchs einstellt.

Claims (9)

1. Schaltungsanordnung zum Erzeugen von symmetrischen Ausgangs­ spannungen, bei der ein Transformator vorgesehen ist, an dessen Primärwicklung eine Wechselspannung anliegt und dessen Sekun­ därwicklung mit der Wechselspannungsseite eines Gleichrichters verbunden ist, an dessen Gleichspannungsseite bezogen auf ein Bezugspotential die symmetrischen Ausgangsspannungen abgegeben werden, gekennzeichnet durch einen Blindwiderstände (C 5, C 6) enthaltenden ersten Spannungsteiler (S 1), der parallel zur Gleichspannungsseite des Gleichrichters (G) angeschlossen ist und der an seinem Mittelabgriff das Be­ zugspotential (0 V) abgibt und durch einen als aktiver Span­ nungsteiler ausgebildeten zweiten Spannungsteiler (S 2), der ebenfalls parallel zur Gleichspannungsseite des Gleichrichters (G) angeschlossen ist und dessen Mittelabgriff mit dem Mittel­ abgriff des ersten Spannungsteilers (S 1) verbunden ist.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Gleichrichter (G) einen Zweiweggleichrichter (Z) aufweist.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Blindwi­ derstände (C 5, C 6) als Kondensatoren ausgebildet sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Kondensatoren (C 5, C 6) gleichzeitig als Glättungskondensatoren ausgebildet sind.

5. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der als akti­ ver Spannungsteiler ausgebildete zweite Spannungsteiler (S 2) zwei symmetrisch angeordnete, Transistoren (T 1, T 2) enthaltende Emitterfolger aufweist, wobei an den Kollektoren der Transisto­ ren (T 1, T 2) die Ausgangsspannungen (+U 1, -U 1) anliegen, an den Emittern das Bezugspotential (0 V) anliegt und die Basen mit­ einander verbunden sind.

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Basen der Transistoren (T 1, T 2) über einen Widerstand (R 3) miteinander verbunden sind.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, da­ durch gekennzeichnet, daß die Transi­ storen (T 1, T 2) mit weiteren Transistoren (T 3, T 4) in Serie ge­ schaltet sind, daß die Verbindungspunkte der Transistoren (T 1 und T 3 bzw. T 2 und T 4) weitere Ausgangsspannungen (+U 2, -U 2) abgeben und über weitere Blindwiderstände (C 7, C 8) mit dem Be­ zugspotential (0 V) verbunden sind und daß die Basen der Tran­ sistoren (T 1 und T 3, T 2 und T 4) über Widerstände (R 1, R 2) mit­ einander verbunden sind.

8. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ausgangs­ spannungen (+U 1, -U 1) zur Erzeugung von Fernschreibsignalen in Fernschreibmaschinen vorgesehen sind.

9. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die an dem Transformator (T) anliegende Wechselspannung (U) eine Netzwech­ selspannung oder eine mittels eines Umrichters erzeugte Wech­ selspannung ist.