DE1179614B

DE1179614B - Circuit for generating stabilized voltages

Info

Publication number: DE1179614B
Application number: DEV21264A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Volkhard Netz
Original assignee: Vakutronik VEB
Current assignee: Vakutronik VEB
Priority date: 1961-09-04
Filing date: 1961-09-04
Publication date: 1964-10-15

Description

Schaltung zur Erzeugung stabilisierter Spannungen Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Erzeugung stabilisierter Wechsel- und/oder Gleichspannungen vorzugsweise für stationär betriebene und/oder transportable Geräte.Circuit for generating stabilized voltages The invention relates to a circuit for generating stabilized alternating and / or direct voltages is preferred for stationary and / or transportable devices.

Es sind die verschiedensten Geräte bekannt, die entweder von vornherein für stationären wie auch zugleich transportablen Betrieb vorgesehen sind. Sie können aber auch noch zusätzlich für die eine oder die andere Betriebsweise eingerichtet sein.A wide variety of devices are known, either from the outset are intended for stationary as well as transportable operation. You can but also additionally set up for one or the other operating mode be.

Der möglichst universelle Einsatz wird fast immer zum elektrischen Teil durch die Stromversorgung behindert oder gar völlig in Frage gestellt. So arbeiten bekannte Geräte mit Batteriebetrieb oder dagegen austauschbarem anzuschaltendem Netzteil bei reinem Netzbetrieb. Bei anderen Ausführungen ist Netz-bzw. Batteriebetrieb zugleich vorgesehen, indem die im Gerät untergebrachte Batterie im Pufferbetrieb arbeitet. Dabei wird das jeweilige Gerät zweckmäßig über einen Adapter an das Lichtnetz angeschlossen.The most universal use possible almost always turns into an electric one Partly obstructed by the power supply or even completely called into question. Work like that known devices with battery operation or interchangeable devices to be switched on Power supply unit for pure mains operation. In other versions, network or. Battery operated at the same time provided by the battery housed in the device in buffer mode is working. The respective device is expediently connected to the lighting network via an adapter connected.

Es bestehen auch schon Geräte, insbesondere transportabler Art, deren Stromversorgung von einem Handdynamo oder hinreichend großen Kondensatoren bzw. -batterien aus erfolgt. Die Verwendung von Kondensatoren ist dabei nur bei geringstem Leistungsbedarf möglich.There are already devices, especially those of a portable type, whose Power supply from a handheld dynamo or sufficiently large capacitors or -batteries off. The use of capacitors is only minimal Power requirement possible.

Ferner sind Schaltungen bekannt, die aus Zenerdioden und Diodenkombinationen zur Erzeugung niedriger Gleichspannungen und Gleichströme verwendet und mit Wechsel- oder Gleichspannungsquellen gespeist werden.Furthermore, circuits are known which consist of Zener diodes and diode combinations used to generate low direct voltages and currents and with alternating or DC voltage sources are fed.

Neben Anordnungen zur Einweggleichrichtung und komplizierten zur Doppelweggleichrichtung ähnlich einer Graetz-Brückenschaltung sind noch aufwendigere Schaltungen bekannt, die das Ziel einer besseren Stabilisierung oder Siebung haben. Auf Grund des darin angewendeten Prinzips sind Zusatzschaltungen erforderlich, um das Erdpotential von der Spannungsquelle zum Erzeuger ohne zwischengeschaltete Bauelemente, beispielsweise Dioden, herzustellen. Bei Geräten, die an das Netz angeschlossen werden, ist aus Sicherheitsgründen das Erdpotential nicht durch Bauelemente zu unterbrechen. Die bekannten Doppelweggleichrichterschaltungen erfordern, daß bei kapazitiver Last ein Gleichrichter vorgeschaltet wird.In addition to arrangements for one-way rectification and complex ones for full-wave rectification Similar to a Graetz bridge circuit, even more complex circuits are known, which have the goal of better stabilization or sieving. Because of that in it Applied principle, additional circuits are required to reduce the earth potential of the voltage source to the generator without intermediate components, for example Diodes. For devices that are connected to the network, is off For safety reasons not to interrupt the earth potential by components. the known full wave rectifier circuits require that with a capacitive load a rectifier is connected upstream.

In allen Fällen ist ein verhältnismäßig großer Aufwand an Bauelementen erforderlich, der außer einer größeren Störanfälligkeit auch platzraubend ist. Bei Pufferung einer eingebauten Batterie muß noch zusätzlich ein mitunter komplizierter überlastungsschutz angeschaltet werden. Der genannte Aufwand steigert sich noch mit der Höhe der Anforderungen an die Bereitstellung einer hmreichend stabilen Spannung.In all cases there is a relatively large expenditure on components required, which apart from a greater susceptibility to failure is also space-consuming. at Buffering a built-in battery has to be a complicated one overload protection can be switched on. The effort mentioned increases with the level of requirements for the provision of a sufficiently stable voltage.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, mit Hilfe einer universellen Schaltung mit einem Mindestaufwand an Bauelementen eine stabilisierte Spannung zu erhalten. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Zenerdiode und ein Kondensator in Reihe mit einer primären Wechselspannungsquelle liegen und parallel zum Kondensator einerseits eine zweite Zenerdiode und andererseits die Reihenschaltung eines Widerstandes, einer Gleichspannungsquelle und des Verbrauchers liegt.The invention is now based on the object with the help of a universal Circuit with a minimum of components to a stabilized voltage obtain. The object is achieved in that a Zener diode and a capacitor in series with a primary AC voltage source and in parallel to the capacitor on the one hand a second Zener diode and on the other hand the series connection a resistor, a DC voltage source and the consumer.

Die zu stabilisierende wie stabilisierte Gleich- und Wechselspannung ist an nur drei Klemmen anschließbar. Dabei wird zugleich Gleich- und Wechselstrom mit den gleichen Bauelementen stabilisiert. Auftretende Veränderungen des Innenwiderstandes der Speisespannungsquelle haben auf die stabilisierte Verbraucherspannung keinen Einfluß. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Schaltung voll auf Halbleiterbasis aufzubauen ist.The DC and AC voltage to be stabilized and stabilized can be connected to only three terminals. In doing so, direct and alternating current are used at the same time stabilized with the same components. Occurring changes in the internal resistance of the supply voltage source do not have any on the stabilized consumer voltage Influence. Another advantage is that the circuit is fully semiconductor based is to be built.

An Hand der F i g. 1 bis 3 sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben. Es zeigt F i g. 1 eine bekannte Schaltung, in der Zenerdioden in Gegeneinanderschaltung verwendet werden, F i g. 2 eine Stabilisierungsschaltung, in der primär Spannungsquelle mit ihrem Innenwiderstand, Zenerdiode und Kondensator in Reihe liegen und die stabilisierte Verbrauchsspannung für Gleichstrom über dem Kondensator, für Wechselstrom über Zenerdiode und Kondensator in Reihe entnommen wird, und F i g. 3 die erfindungsgemäße erweiterte Schaltung zur Erzeugung stabilisierter Spannungen für gleichzeitigen mit Pufferung oder Spezialspannungsquelle kombinierten Netz- und/oder Batteriebetrieb.On the basis of FIG. 1 to 3 is an embodiment of the invention described. It shows F i g. 1 shows a known circuit in which Zener diodes are connected against one another can be used, FIG. 2 a stabilization circuit, in the primary voltage source with their internal resistance, zener diode and capacitor are in series and the stabilized Consumption voltage for direct current across the capacitor, for alternating current across the Zener diode and capacitor is taken in series, and F i g. 3 the extended according to the invention Circuit for generating stabilized voltages for simultaneous with buffering or special voltage source combined mains and / or battery operation.

Die Schaltung der F i g. 1 mit gegeneinandergeschalteten Zenerdioden wird allgemein angewendet, wenn e2:e angelegte Wechselspannung in beiden Stromrichtungen begrenzt werden soll.The circuit of FIG. 1 with counter-connected Zener diodes is generally used if e2: e applied alternating voltage in is to be limited in both directions of current.

In F i g. 2 wird eine einfache Stabilisierungsschaltung zur Stromversorgung gezeigt. die insbesondere für einen Handdynamo als Betriebsspannungsquelle vorgesehen ist. Die Anwendungsmöglichkeiten dieser Schaltung sind trotz ihrer Einfachheit, Robustheit und der gewonnenen Betriebssicherheit noch verhältnismäßig beschränkt, da der allein zur Spannungserzeugung benutzte Handdynamo regelmäßige Bedienung, wenn auch in größeren Zeitabständen, erfordert.In Fig. 2 becomes a simple stabilization circuit for power supply shown. which is intended in particular for a handheld dynamo as an operating voltage source is. The possible uses of this circuit are, despite its simplicity, Robustness and the operational reliability gained are still relatively limited, since the hand dynamo, which is used solely to generate voltage, is used regularly, albeit at longer intervals.

Wird besagter Handdynamo gemäß F i g. 3 durch eine beliebige Wechselspannungsquelle ersetzt und schließlich noch der Anschluß einer beliebigen Gleichspannungsquelle vorgesehen, so wird eine solche Schaltung für rentabelsten Betrieb aus Batterie wie Netz geeignet und mit gleichem Vorteil für stationäre wie transportable Geräte verwendbar. Bei nur drei Anschlußklemmen ergeben sich vielseitige Anwendungsmöglicheiten. Die Schaltung läßt sich mit besonderem Vorteil in einer speziellen Baueinheit konstruktiv zusammenfassen, die dann auch bei Störungen leicht auswechselbar ist und nur noch geringes Gewicht und wenig Platz benötigt.If said hand dynamo according to FIG. 3 by any AC voltage source replaced and finally the connection of any DC voltage source such a circuit is provided for most profitable battery operation Suitable as a network and with the same advantage for stationary as well as transportable devices usable. With only three connection terminals, there are many possible applications. The circuit can be constructed with particular advantage in a special structural unit summarize, which is then easily exchangeable even in the event of malfunctions and only low weight and little space required.

Die erfindungsgemäße Schaltung kann nun am Wechsel- oder Gleichspannungsnetz oder aus Batterie wie beliebigen Kleinst-Wechsel- oder Gleichspannungserzeuger und auch mit beiderlei Strom zugleich betrieben werden.The circuit according to the invention can now be connected to the AC or DC voltage network or from a battery such as any small alternating or direct voltage generator and can also be operated with both types of electricity at the same time.

Bei zu geringer Wechselspannungsamplitude ist zwischen Wechselspannung und den Anschlüssen 1 und 2 ein entsprechender Transformator zur Erhöhung der Spannung einzubauen.If the alternating voltage amplitude is too low, a suitable transformer must be installed between the alternating voltage and connections 1 and 2 to increase the voltage.

Die Schaltung selbst läßt erkennen, daß an den Klemmen 1 und 2 eine Wechselspannung anliegt, die wesentlich größer als die Zenerspannung der Zenerdiode 3 sein mag und muß. Über dem Kondensator 4 badet sich dann eine Gleichspannung von etwa der halben Größe der Zenerspannung der Zenerdiode 3 aus. Dieser Gleichspannungswert hängt außerdem vom Innenwiderstand 5 der Wechselspannungsquelle ab.The circuit itself shows that an alternating voltage is applied to terminals 1 and 2, which may and must be significantly greater than the Zener voltage of the Zener diode 3. A DC voltage of approximately half the size of the Zener voltage of the Zener diode 3 is then bathed across the capacitor 4. This DC voltage value also depends on the internal resistance 5 of the AC voltage source.

Die zweite Zenerdiode 6 begrenzt die über dem Kondensator 4 liegende Spannung auf ihre Zenerspannung (der Zenerdiode 6), so daß ein zwischen Eingangsklemme 2 und Punkt 7 der Schaltung lieeender Verbraucher, unabhängig vom Innenwiderstand 5 der Wechselspannungsquelle und von der Zenerspannungsschwankuna der Zenerdiode 3, eine konstante, stabilisierte Gleichspannung erhält. Voraussetzung ist es, wie schon aufgeführt, daß die Ein-Uanas-Wechselspannungsamplitude größer ist als die Zenerspannung der Zenerdiode 3 und diese wiederum wesentlich größer als die Zenerspannung der Zenerdiode 6. Über der Batterie 8 und deren Widerstand kann die stabilisierte Gleichspannung und an den freien, primären wie sekundären Anschlußklemmen des Transformators die stabilisierte Wechselspannung entnommen werden.The second Zener diode 6 limits the voltage across the capacitor 4 to its Zener voltage (the Zener diode 6), so that a consumer lying between input terminal 2 and point 7 of the circuit, regardless of the internal resistance 5 of the AC voltage source and the Zener voltage fluctuation of the Zener diode 3, has a receives constant, stabilized DC voltage. Condition, it is, as already mentioned, that the A-Uanas AC voltage amplitude is greater than the Zener voltage of the Zener diode 3, which in turn is substantially greater than the Zener voltage of the Zener diode 6. Above the battery 8 and the resistance thereof, the stabilized DC voltage and to the free , the stabilized alternating voltage can be taken from the primary and secondary terminals of the transformer.

Bei dem Anschluß einer Gleichspannungsquelle, z. B. einer Batterie, an die Klemmen 2 und Punkt 7, wird die Gleichspannung auf die Zenerspannung der Zenerdiode 6 herabgesetzt. Der Gleichspannungsverbraucher liegt dann hier parallel zur Spannungsquelle, und die in F i g. 3 dargestellte Schaltung begrenzt somit zugleich Verbraucher- wie Betriebsspannung.When connecting a DC voltage source, e.g. B. a battery, to the terminals 2 and point 7, the DC voltage is reduced to the Zener voltage of the Zener diode 6 . The DC voltage consumer is then parallel to the voltage source here, and the voltage shown in FIG. 3 thus limits both consumer and operating voltage at the same time.

Wird nun gleichzeitig an 1 und 2 eine Wechselspannung und an 2 und 7 eine Gleichspannung angelegt, so ergibt sich, daß die Batterie 8 durch den Verbraucher nicht mehr voll belastet ist.If an alternating voltage is now applied to 1 and 2 and a direct voltage to 2 and 7 , the result is that the battery 8 is no longer fully loaded by the consumer.

Elektrische Energie zur Stromversorgung eines nachfolgenden Gerätes wird durch Gleichrichtung der Netzwechselspannung von Klemmen 1 und 2 Tiber die Zenerdioden 3 und 6 sowie über den Kondensator 4 zugeführt. Beim Einschalten der !?d-ezhselspannung wird ferner die Batterie 8 über Zenerdioden 3 und 6 und über Kondensator 4 eben bis zur Zenerspannung der Zenerdiode 6 aufgeladen bzw. gepuffert. Bei Ausfall der Wechselspannung übernimmt die Batterie 8 selbst die Stromversorgung. Wird die Wechselspannung später wieder eingeschaltet, so wirkt die Batterie 8 gleichermaßen als Verbraucher und wird somit wieder aufgeladen, bis die Zenerspannung der Zenerdiode 6 erreicht ist. Dabei kann der zu versorgende Verbraucher an- oder auch abgeschaltet sein. Gleichzeitig wird ein Schutz für die Batterie 8 durch die parallel geschaltete Zenerdiode 6 erreicht. die ein Überladen nicht zuläßt.Electrical energy for the power supply of a downstream device is supplied by rectifying the AC mains voltage from terminals 1 and 2 via the Zener diodes 3 and 6 and via the capacitor 4 . When the!? D-ezhselvoltage is switched on, the battery 8 is also charged or buffered via zener diodes 3 and 6 and via capacitor 4 up to the zener voltage of the zener diode 6. If the alternating voltage fails, the battery 8 takes over the power supply itself. If the alternating voltage is switched on again later, the battery 8 also acts as a consumer and is thus recharged until the Zener voltage of the Zener diode 6 is reached. The consumer to be supplied can be switched on or off. At the same time, protection for the battery 8 is achieved by the Zener diode 6 connected in parallel. which does not allow overloading.

Die erfindungsgemäße Schaltung läßt sich für Netzteile aller Art, besonders vorteilhaft in tragbaren transistorierten Geräten, entweder eingebaut oder nur als ansetz- oder anschaltbarer Adapterteil verwenden.The circuit according to the invention can be used for power supplies of all types, particularly advantageous in portable transistorized devices, either built-in or only to be used as an attachable or switchable adapter part.

Claims

Claims: 1. Circuit for generating stabilized AC and / or DC voltages, preferably for stationary and / or transportable devices, characterized in that a Zener diode (3) and a capacitor (4) are in series with a primary AC voltage source and in parallel to the capacitor (4) on the one hand a second Zener diode (6) and on the other hand the series connection of a resistor (9) of a DC voltage source (8) and the consumer.

2. Circuit according to claim 1, characterized in that the circuit as special component is carried out, on a semiconductor basis.

3. Circuit according to claim 1 or 2, characterized in that the stabilized consumer voltage is independent of changes in the internal resistance of the AC voltage source.

4. A circuit according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the battery (8) is protected from overload during charging by the Zener diode (6) connected in parallel.

5. Circuit according to claim 1, 2, 3 or 4, characterized in that that an adapter in connection with the power supply of transistorized devices is used.

6. A circuit according to claim 2, characterized in that the particular Component is designed as a microcomponent. Considered publications: "Electronics", 1959, no. 10, pp. 3 to 9.