CH668485A5

CH668485A5 - Schaltungsanordnung mit einem galvanischen trenner fuer analoge gleichstromsignale.

Info

Publication number: CH668485A5
Application number: CH1922/85A
Authority: CH
Inventors: Zur Gathen Guenter Von
Original assignee: Hartmann & Braun Ag
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1985-05-06
Publication date: 1988-12-30
Also published as: DE3422252A1; DE3422252C2

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung mit einem galvanischen Trenner nach dem Oberbegriff des Anspruches 1. Eine solche Schaltung ist aus der DE-PS 23 42 294 bekannt. Schaltungsanordnungen der genannten Art liefern sekundärseitig einen eingeprägten Gleichstrom, der das primärseitig eingespeiste Gleichstromsignal genau abbilden und vom Widerstand des Verbrauchers, dem Bürdenwiderstand, unabhängig sein soll. Je nach Art des nachgeschalteten Verbrauchers und der unterschiedlichen Leitungslängen kann der Bürdenwiderstand im Bereich bis etwa 600 Ohm beliebig gross sein. Diese Trennwandlerschaltungen arbeiten im Gegensatz zu Trennverstärkern ohne Hilfsenergie. In der Praxis bedeutet das, dass bei Unterbrechung des Ausgangskreises erhöht und der Eingangsstrom nicht aufrecht erhalten wird; ein Trennwandler ohne Hilfsenergie der genannten Art überträgt den eingespeisten Gleichstrom somit nicht rückwirkungsfrei auf den galvanisch getrennten Ausgang.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Schaltungsanordnung mit einem galvanischen Trenner anzugeben, die unabhängig von der Bürde des sekundärseitigen Ausgangsstromes den primärseitig eingespeisten Gleichstrom rückwirkungsfrei aufrecht erhält und die ohne Hilfsenergie auskommt.

Die Aufgabe ist mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Anhand eines in der Figur dargestellten Ausführungsbeispieles wird die Erfindung näher erläutert.

Die Figur zeigt einen galvanischen Trenner, der einen Übertrager 4 mit einer mittelangezapften Primärwicklung 5 und einer mittelangezapften Sekundärwicklung 6 aufweist. Die Mittelanzapfung der Primärwicklung 5 ist mit dem einen Pol einer Gleichstromquelle I verbunden, die einen Messwert entsprechenden eingeprägten Strom liefert. Die Enden der Primärwicklung 5 sind über Kollektor-Emitter-Strecken von zwei Transistoren 2 und 3 mit der Masseleitung 28 verbunden. Die Basisanschlüsse der Transistoren werden mit einer steuernden Rechteckspannung im Gegentakt beaufschlagt, die ein nicht dargestellter Rechteckgenerator liefert. Der eingeprägte Strom der Gleichstromquelle I fliesst abwechselnd über die obere und untere Hälfte der Primärwicklung, so dass der Kern des Übertragers 4 im Takt des Rechteckgenerators von dem zerhackten Gleichstrom ummagnetisiert wird.

In der Sekundärwicklung 6 wird eine dem Primärstrom proportionale Wechselspannung induziert, die einer Gleichrichter-Halbbrücke 7,8 zugeführt wird. Am Ausgang des Gleichrichters liegt ein Glättungskondensator 9. Die galvanisch vom Eingang getrennte Messgleichspannung fällt an einem Bürdenwiderstand 11 ab, der an die Ausgangsklemmen 12 und 13 angeschlossen ist. Parallel zum Glättungskondensator 9 liegt die Kollektor-Emitter-Strecke eines Schalttransistors 27, der von der gleichgerichteten Ausgangsspannung eines selbstschwingenden Oszillators angesteuert wird. Der Oszillator besteht in an sich bekannter Weise aus einem Operationsverstärker 14, den Widerständen 18 bis 22 und den Kondensatoren 16 und 17. Die am Glättungskondensator 9 anstehende Gleichspannung versorgt den Oszillator mit der erforderlichen Hilfsspannung. Der Oszillator wird über den Koppelkondensator 15 und dem an den Klemmen 12 und 13 angeschlossenen Bürdenwiderstand 11 so bedämpft, dass er nicht von selbst anschwingen kann.

Über den Bürdenwiderstand 11 fliesst ein messwertabhän-giger Gleichstrom, der bei Änderung der Bürde in einem vorgegebenen Widerstandsbereich von beispielsweise 0 bis 600 Ohm als konstant betrachtet werden kann. Überschreitet der Bürdenwiderstand den vorgegebenen Widerstand von 600 Ohm wesentlich oder tritt gar eine Unterbrechung im Ausgangsstromkreis auf, so verringert sich damit die Bedämpfung des Oszillators. Der Oszillator schwingt an. Seine sinusförmige Wechselspannung wird mittels der Diode 23 gleichgerichtet und in eine dem Schalttransistor 27 ange-passte Steuergleichspannung mit den Widerständen 24 und 25 und dem Siebkondensator 26 umgeformt. Der Schalttransistor 27 schaltet durch und bewirkt so eine niederohmige Belastung des Sekundärkreises des galvanischen Trenners. Eine Unterbrechung bzw. eine zu geringe Belastung des Sekundärkreises wirkt daher weitgehend rückwirkungsfrei, das heisst, der in den galvanischen Trenner eingespeiste Messgleichstrom fliesst ungehindert weiter. Im Ausführungsbeispiel bewirkt der leitende Schalttransistor 27 etwa die Belastung, die bei einem Bürdenwiderstand 11 von Null Ohm auftritt.

Nach dem Durchschalten des Schalttransistors 27 sinkt die Spannung am Kondensator 9 ; demzufolge reduziert sich der dem Schalttransistor 27 zugeführte Basisstrom und die Sättigungsspannung zwischen Kollektor und Emitter des Schalttransistors 27 steigt an. Die Dimensionierung des Basisstromes ist im wesentlichen durch die Diode 23 und die Widerstände 24 und 25 gegeben, die den Basisstrom soweit begrenzen, dass die Sättigungsspannung des Schalttransistors 27 immer grösser als die Mindestspannung des Oszillators 14 ist. Der Kondensator 9 ist dementsprechend nicht mit Null Ohm belastet, sondern es stellt sich an ihm ein durch geeignete Dimensionierung der vorgenannten Bauelemente vorgegebener Spannungswert ein.

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Eine zwischen der Ausgangsklemme 12 und dem Glättungskondensator 9 in Flussrichtung geschaltete Entkopplungsdiode 10 verhindert die Bedämpfung des Oszillatorkreises durch den Glättungskondensator. - Durch Einsatz

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eines handelsüblichen Operationsverstärkers 14 mit geringem Versorgungsstrom wird der übertragene Gleichstrom im bedämpften Zustand des Oszillators nicht nennenswert verfälscht.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

668485 PATENTANSPRÜCHE

1. Schaltungsanordïiung mit einem galvanischen Trenner für analoge Gleichstromsignale, bestehend aus einem Übertrager (4), dessen Primärwicklung (5) mit einem Zerhacker (2,3) für das Gleichstromsignal (I) verbunden ist und dessen Sekundärwicklung (6) mit einem Gleichrichter (7,8) für das übertragene Wechselstromsignal verbunden ist, welches einen Bürdenwiderstand (11) speist, dadurch gekennzeichnet, dass ein selbstschwingender Oszillator (14,16-22) vorgesehen ist, der durch den Bürden widerstand (11) bedämpft ist ; dass der Oszillator schwingt, wenn der Bürdenwiderstand einen vorgegebenen Grenzwert überschreitet, wobei seine gleichgerichtete Oszillatorspannung einen Schalttransistor (27) steuert, der den Ausgang des galvanischen Trenners niederohmig belastet.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gleichgerichtete Wechselstromsignal die Hilfsspannung für den Oszillator (14,16-22) liefert.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das gleichgerichtete Wechselstromsignal einem Glättungskondensator (9) zugeführt ist, dem die Kollektor-Emitter-Strecke des Schalttransistors (27) parallel geschaltet ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgang des Oszillators (14,16-22) über einen Koppelkondensator (15) mit dem Bürdenwiderstand (11) derart verbunden ist, dass die Reihenschaltung aus dem Koppelkondensator und dem Bürdenwiderstand den Oszillator wechselspannungsmässig bedämpft.

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entkopplungsdiode (10) zwischen dem Glättungskondensator (9) und dem Lastwiderstand (11) derart geschaltet ist, dass eine Bedämpfung des Oszillators (14,16-22) durch den Glättungskondensator verhindert wird.