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Flexible Mehrfach-Spannungsregelung

IP.com Disclosure Number: IPCOM000130164D
Original Publication Date: 2005-Nov-10
Included in the Prior Art Database: 2005-Nov-10
Document File: 5 page(s) / 137K

Publishing Venue

Siemens

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Abstract

Zur Versorgung elektronischer Schaltungen werden oft mehrere Spannungen benoetigt. Diese werden heute meist mittels getakteter Stromversorgungen zur Verfuegung gestellt. Die derzeitig gebraeuchlichsten Varianten derartiger Baugruppen sind in den Abbildungen 1 bis 3 dargestellt. Bei Variante 1 mit einem Trafo und einem Regler ist der Aufwand gering, die Lastabhaengigkeit aufgrund der mitlaufenden Spannungen hoch und die Verluste gering; bei Variante 2 mit separaten Trafos und Reglern ist der Aufwand hoch, die Lastabhaengigkeit und die Verluste sind gering; bei Variante 3 mit einem Trafo, einem Hauptregler und einem linearen Nachregler ist der Aufwand im Mittelfeld, die Lastabhaengigkeit gering und die Verluste sind mittel bis hoch. Die nachfolgend beschriebene Idee soll mit mittlerem Aufwand eine geringe Lastabhaengigkeit mit geringen Verlusten kombinieren. Im Wesentlichen kommt dabei die oben genannte Variante mit linearen Nachreglern zum Tragen. Jede Ausgangsspannung besitzt einen eigenen Regler, von denen aber nicht von vornherein festgelegt ist, welcher als Haupt- und welche als Nachregler dienen sollen. Kernstueck der Idee ist somit ein Bauteil (im Folgenden Reglerauswahl genannt), welches je nach Betriebsbedingungen eine optimale Zuordnung vornimmt (siehe Abbildungen 4 und 5). Die Funktionsweise ist folgendermassen: Der Hauptregler wird immer von der im Verhaeltnis zu ihrem Sollwert niedrigsten Spannung beeinflusst. Alle anderen Spannungen nehmen dann im eingeschwungenen Zustand mehr oder weniger hoehere Werte an, welche durch die Nachregler korrigiert werden. Sinkt eine der nachgeregelten Spannungen durch Aenderung der Lastverhaeltnisse so weit ab, dass eine Nachregelung nicht mehr moeglich ist, dann uebernimmt diese Spannung den Hauptregler, denn diese ist jetzt die (relativ) niedrigste. Prinzipiell kann die Reglerauswahl sowohl zentral (Abbildung 4), als auch fuer jeden Regler separat erfolgen (Abbildung 5).

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S

Flexible Mehrfach-Spannungsregelung

Idee: Andreas Rampold, DE-Chemnitz

Zur Versorgung elektronischer Schaltungen werden oft mehrere Spannungen benoetigt. Diese werden heute meist mittels getakteter Stromversorgungen zur Verfuegung gestellt. Die derzeitig gebraeuchlichsten Varianten derartiger Baugruppen sind in den Abbildungen 1 bis 3 dargestellt. Bei Variante 1 mit einem Trafo und einem Regler ist der Aufwand gering, die Lastabhaengigkeit aufgrund der mitlaufenden Spannungen hoch und die Verluste gering; bei Variante 2 mit separaten Trafos und Reglern ist der Aufwand hoch, die Lastabhaengigkeit und die Verluste sind gering; bei Variante 3 mit einem Trafo, einem Hauptregler und einem linearen Nachregler ist der Aufwand im Mittelfeld, die Lastabhaengigkeit gering und die Verluste sind mittel bis hoch.

Die nachfolgend beschriebene Idee soll mit mittlerem Aufwand eine geringe Lastabhaengigkeit mit geringen Verlusten kombinieren. Im Wesentlichen kommt dabei die oben genannte Variante mit linearen Nachreglern zum Tragen. Jede Ausgangsspannung besitzt einen eigenen Regler, von denen aber nicht von vornherein festgelegt ist, welcher als Haupt- und welche als Nachregler dienen sollen. Kernstueck der Idee ist somit ein Bauteil (im Folgenden Reglerauswahl genannt), welches je nach Betriebsbedingungen eine optimale Zuordnung vornimmt (siehe Abbildungen 4 und 5). Die Funktionsweise ist folgendermassen: Der Hauptregler wird immer von der im Verhaeltnis zu ihrem Sollwert niedrigsten Spannung beeinflusst. Alle anderen Spannungen nehmen dann im eingeschwungenen Zustand mehr oder weniger hoehere Werte an, welche durch die Nachregler korrigiert werden. Sinkt eine der nachgeregelten Spannungen durch Aenderung der Lastverhaeltnisse so weit ab, dass eine Nachregelung nicht mehr moeglich ist, dann uebernimmt diese Spannung den Hauptregler, denn diese ist jetzt die (relativ) niedrigste. Prinzipiell kann die Reglerauswahl sowohl zentral (Abbildung 4), als auch fuer jeden Regler separat erfolgen (Abbildung 5).

Vorteil der Idee ist die geringe Verlustleistung an den linearen Stellgliedern (in Abbildung 3 bis 5 Bipolartransistoren). Beim Stand der Technik muss der Trafo derart dimensioniert werden, dass unter allen Umstaenden...