Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Fernmeldeanlagen, insbesondere für Fernsprechvermittlungsanlagen, mit Gleichspannungswandlern, welche jeweils eingangsseitig über eine Eingansinduktivität an einen Pol einer Gleichspannungsquelle und ausgangsseitig über eine Ausgangsinduktivität an die eine von zwei Eingangsklemmen eines Verbrauchers angeschlossen sind und sowohl eingangsseitig als auch ausgangsseitig jeweils einen nicht pulsierenden Gleichstrom führen, und in welchen der dem Eingang des Wandlers abgewandte Anschluß der Eingangsinduktivität und der dem Ausgang abgewandte Anschluß der Ausgangsinduktivität über einenSpeicherkondensator miteinander verbunden sind, und in welchen mittels einer Schalteranordnung sowohl der Speicherkondensator zwischen die Eingangsinduktivität und den anderen Pol der Gleichspannungsquelle schaltbar als auch der dem Ausgang abgewandte Anschluß der Ausgangsinduktivität mit der anderen Eingangsklemme des Verbrauchers verbindbar und kontinuierlich abwechselnd hiermit sowohl der Speicherkondensator zwischen die Ausgangsinduktivität und die andere Eingangsklemme des Verbrauchers schaltbar als auch der dem Eingang des Wandlers abgewandte Anschluß der Eingangsindkutivität mit dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle verbindbar ist.

Eine Schaltungsanordnung dieser ist bereits durch die deutsche Offenlegungsschrift 2 842 262, Figur 5, bekannt. Diese Anordnung sieht vor, daß eine Klemme eines Verbrauchers über den Gleichspannungswandler mit dem einen Pol der Gleichspannungsquelle verbunden ist, während die andere Klemme des Verbrauchers unmittelbar mit dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle verbunden ist. Zum Zweck einer gleichspannungsmäßigen Potentialtrennung sieht die genannte Offenlegungsschrift in Figur 10ff einen Tansformator vor, der also zusätzlich zu den erwähnten Induktivitäten erforderlich ist.

Für die Erfindung besteht deshalb die Aufgabe, bei einem Gleichspannungswandler der eingangs angegebenen Art außer der Forderung nach einem kontinuierlichen Eingangsstrom und einem kontinuierlichen Ausgangsstrom die Forderung einer galvanischen Trennung des Verbraucherstromkreises von der Gleichspannungsquelle zwecks Aufwandsersparnis auf andere Weise zu bewerkstelligen.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß die schaltbare Verbindung des Speicherkondensators mit dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle über einen zweiten Speicherkondensator verläuft, und daß über denselben auch die schaltbare Verbindung des - ersten - Speicherkondensators mit der zweiten Eingangsklemme des Verbrauchers verläuft.

Mit Hilfe der Erfindung ist es also möglich, das Potential der Ausgangsklemmen des Gleichspannungswandlers beliebig festzulegen. Es ist möglich, eine beliebige der beiden Ausgangsklemmen z.B. auf Messe- oder Erdpotential zu legen und demgemäß über die andere der beiden Ausgangsklemmen wahlweise Minuspotential oder Pluspotential dem Verbraucher zuzuführen.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung nur in wesentlich zu ihrem Verständnis beitragsnden Bestandteilen dargestellt. Darin zeigt FIG 1 das Grundprinzip in einfachster Realisierung. FIG 2 und FIG 3 zeigen weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen erfindungsge- mäßer Schaltungsanordnungen.

Die in FIG 1 dargestellte Schaltungsanordnung macht das Grundprinzip der Erfindung in einfachster Realisierung anhand einer Schaltungskonfiguration deutlich, für die eine Fülle weiterer Ausgestaltungsmöglichkeiten besteht. Von solchen sind einige in den Schaltungsanordnungen nach FIG 2 und FIG 3 wiedergegeben.

Zunächst sei die Schaltungsanordnung nach FIG 1 beschrieben. Diese Schaltungsanordnung weist zwei Eingangsklemmen e1 und e2 und zwei Ausgangsklemmen a1 und a2 auf. Die Eingangsklemmen sind mit den beiden Anschlußklemmen einer Gleichspannungsquelle verbunden. Dem einen Pol dieser Gleichspannungsquelle entspricht also die eine ihrer Anschlußklemmen und dem anderen ihrer beiden Pole ihre andere Anschlußklemme. Mit den beiden Ausgangsklemmen a1 und a2 ist ein Verbraucher mit seinen beiden Eingangsklemmen verbunden. Bei diesem Verbraucher kann es sich um Fernmeldegeräte verschiedener Art handeln, z.B. Steuereinrichtungen, Koppelfeldeinstelleinrichtungen, Teilnehmeranschlußschaltungen, Konzentratoren, Teilnehmerstationen usw., sowie um Teile solcher Geräte.

Der in FIG 1 gezeigte Gleichspannungswandler weist u.a. eine Eingangsinduktivität L1 und eine Ausgangsinduktivität L2 auf. Ferner weist der Gleichspannungswandler zwei Speicherkondensatoren C1 und C2 auf. Darüberhinaus ist eine Schalteranordnung vorgesehen, die im Falle einer Realisierung der Erfindung nach FIG 1 in Form von mechanischen Kontakten g1 und g2 ausgebildet ist. Bei diesen Kontakten kann es sich um die Kontakte eines Relais handeln, ebenso aber auch um die Kontakte eines kontinuierlich schwingenden Kontaktsystems. Die Eingangsinduktivität L1 und die Ausgangsinduktivität L2 können elektromagnetisch gekoppelt sein; es ist zweckmäßig, sie hierfür zu einem einzigen elektromagnetischen Bauteil, einer Drossel, zu vereinigen. Eine solche Kopplung ist in FIG 2 z.B. für die Eingangsinduktivität L3 und die Ausgangsinduktivität L4 dargestellt und hier mit M bezeichnet. Für den Fall einer elektromagnetischen Kopplung der Eingangsinduktivität mit der Ausgangsinduktivität ist der Wicklungssinn einer jeden der beiden von Bedeutung. In FIG 2 ist der Wicklungsanfang der Eingangsinduktivität L3 mit wa3 und der Wicklungsanfang der Ausgangsinduktivität L4 mit wa4 bezeichnet. Hierbei ist davon auszugehen, daß beide Wicklungen in der gleichen Drehrichtung bezüglich der Wicklungsherstellung gefertigt sind.

Die Beschreibung kehrt nun zu der Schaltungsanordnung nach FIG 1 zurück, deren Arbeitsweise nunmehr erläutert werden soll. Dabei sei angenommen, daß die Eingangsinduktivität L1 die gleichen elektrischen Werte aufweist, wie die Ausgangsinduktivität L2. Ferner haben Kondensatoren C1 und C2 die gleiche Kapazität; gleiche Kapazitätswerte können ferner auch die Kondensatoren C3 und C4 aufweisen.

Im dargestellten Schaltungszustand nach FIG 1 sind die Kondensatoren C1 und C2 über die Eingangsinduktivität L1 und den geschlossenen Kontakt g2 aufgeladen; sie sind über die Anschlußklemmen mit der Gleichspannungsquelle verbunden. Die Kontakte g1 und g2 werden immer gleichzeitig betätigt. Werden sie von ihrer dargestellten Ruhelage jeweils in ihre Arbeitslage umgeschaltet, so schließt dabei der Kontakt g1, wohingegen der Kontakt g2 öffnet. Geht man davon aus, daß der mit der Eingangsklemme e1 verbundene Pol der Gleichspannungsquelle der Pluspol und der mit der Eingangsklemme e2 verbundene Pol der Gleichspannungsquelle deren Minuspol ist, so werden die Speicherkondensatoren C1 und C2 während der Dauer der Schließung des Kondensators g2 und der Öffnung des Kontaktes g1 so aufgeladen, daß nach Schließung des Kontaktes g1 und Öffnung des Kontaktes g2 an der Ausgangsklemme a2 Pluspotential gegenüber dem an der Ausgangsklemme a1 herschenden Potential erscheint. Es fließt also ein Strom über die Ausgangsindurktivität L2, den Speicherkondensator C1, den Kontakt g1, den Speicherkondensator C2 und über den Verbraucher (Ausgangsklemmen a2/al). Während der Dauer der Schließung des Kontaktes g1 fließt außerdem ein Strom von der Gleichspannungsquelle über die Eingangsklemme e1, die Eingangsinduktivität L1, den Kontakt g1 und über die Eingangsklemme e2 zurück zur Gleichspannungsquelle. In diesem Schaltzustand werden die Speicherkondensatoren C1 und C2 teilweise entladen. Dieser Entladungsvorgang dauert aber nur einen relativ geringen Bruchteil des Zeitraumes, der durch die Zeitkonstante des Entladungsstromkreises bestimmt ist. Der Entladungsvorgang für die Speicherkondensatoren C1 und C2 wird zunächst wieder dadurch beendet, daß die Kontakte g1 und g2 in ihrer dargestellte Lage zurückkehren. Nunmehr werden die beiden Speicherkondensatoren C1 und C2 wieder über die Eingangsinduktivität L1 und den Kontakt g2 aufgeladen. Da die Ausgangsinduktivität L2 im vorhergehenden Schaltzustand (Kontakt g1 ge- öffnet und Kontakt g2 geschlossen) in dem beschriebenen Entladungsstromkreis für die Speicherkcndensatoren C1 und C2 von Strom durchflossen war, dient sie nach Schließung des Kontaktes g2 aufgrund ihrer induktiven Wirkung als Spannungsquelle für den über den Verbraucher verlaufenden Stromkreis. Die Eingangsinduktivität L1 dient dazu, daß jeweils nach dem Öffnen des Kontaktes g1 und dem Schließen des Kontaktes g2 der Strom über die Eingangsinduktivität L1 in nahezu voller Höhe weiterfließt, daß also über die Gleichspannungsquelle ein nahezu gleich großer Strom einerseits während der Dauer der Schließung des Kontaktes g1 und der Öffnung des Kontaktes g2 und andererseits während der Dauer der Öffnung des Kontaktes g1 und der Schließung des Kontaktes g2 fließt. In der gleichen Weise dient die Ausgangsinduktivität L2 dazu, daß über den Verbraucher ein nahezu gleich großer Strom fließt, also einerseits während der Dauer der Schließung des Kontaktes g1 und der Dauer der Öffnung des Kontaktes g2 und andererseits während der Dauer der Öffnung des Kontaktes g1 und der Dauer der Schließung des Kontaktes g2.

Wie bereits erwähnt, führt bei Anschluß eines Verbrauchers an die Ausgangsanschlüsse a1 und a2 des Gleichspannungswandlers nach FIG 1 dieser ebenso einen kontinuierlichen Eingangsstrom, der über die Gleichspannungsquelle und die Eingangsanschlüsse e1 und e2 fließt, wie auch einen kontinuierlichen Ausgangsstrom, der über den Verbraucher und die Ausgangsanschlüsse a1 und a2 führt. Die Kontinuität des Eingangsstroms und des Ausgangsstroms schließt eine geringfügige Welligkeit nicht aus. Bekanntlich ist diese Welligkeit desto kleiner, je höher die Frequenz ist, mit der die Kontakte g1 und g2 betätigt werden. Ferner wird diese Welligkeit sowohl eingangsseitig wie auch ausgangsseitig zusätzlich noch durch die Wirkungsweise der Kondensatoren C3 und C4 herabgesetzt. Die Kontinuität dieser Ströme bedeutet also, daß sie trotz der ständig alternierenden Betätigung der Kontakte g1 und g2 nicht pulsieren.

Der dem Eingang des Gleichspannungswandlers abgewandte Anschluß der Eingangsinduktivität L1 und der dem Ausgang des Wandlers abgewandte Anschluß der Ausgangsinduktivität L2 sind also über den Speicherkondensator C1 miteinander verbunden. Mit Hilfe der Schalteranordnung, die aus den Kontakten g1 und g2 besteht, wird bewerkstelligt, daß sowohl der Speicherkondensator zwischen die Eingangsinduktivität L1 und dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle, der dem Eingangsanschluß e2 entspricht, schaltbar als auch der dem Ausgang des Wandlers abgewandte Anschluß der Ausgangsinduktivität L2 mit der anderen Eingangsklemme des Verbrauchers, die dem Ausgangsanschluß a2 entspricht, verbindbar ist, und daß kontinuierlich abwechselnd hiermit sowohl der Speicherkondensator C1 zwischen die Ausgangsinduktivität L2 und die andere Eingangsklemme des Verbrauchers, die dem Ausgangsanschluß a2 entspricht, schaltbar als auch der dem Eingang des Wandlers abgewandte Anschluß der Eingangsinduktivität L1 mit dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle verbindbar ist, der dem Eingangsanschluß e2 entspricht. Wie nun außerdem aus FIG 1 zu entnehmen ist, verläuft die schaltbare Verbindung des Speicherkondensators C1 mit dem anderen Pol der Gleichspannungsquelle, welchem der Eingangsanschluß e2 entspricht, über den zweiten Speicherkondensator C2; ferner verläuft über denselben Speicherkondensator C2 auch die schaltbare Verbindung des ersten Speicherkondensators C1 mit der zweiten Eingangsklemme des Verbrauchers, welcher der Ausgangsanschluß a2 entspricht. Mit Hilfe des zweiten Speicherkondensators C2 wird eine gleichstrommäßige Potentialtrennung zwischen den Eingangsanschlüssen des Gleichspannungswandlers und seinen Ausgangsanschlüssen bewerkstelligt. Geht man z.B. davon aus, daß der Eingangsanschluß e1 von der Gleichspannungsquelle her Erdpotential führt, so kann frei wählbar der eine oder auch der andere der beiden Ausgangsanschlüsse mit einer Erdpotential oder Massepotential führenden Anschlußklemme verbunden werden. In Abhängigkeit davon führt dann der jeweils andere Ausgangsanschluß des Gleichspannungswandlers nach FIG 1 Pluspotential oder Minuspctential gegenüber Erdpotential bzw. Kassepotential.

Die Beschreibung wendet sich nun der Schaltungsanordnung nach FIG 2 zu. Hierbei sollen zunächst die Diode D12 und der Transistor T2 außer Betracht bleiben. Ein Vergleich mit der Schaltungsanordnung nach FIG 1 zeigt, daß in FIG 2 zusätzlich eine Eingangsinduktivität L5 und eine Ausgangsinduktivität L6 vorgesehen sind. Diese beiden Induktivitäten sind zwischen den Eingangsanschluß e4 und den zweiten Speicherkondensator C6 und zwischen den zweiten Ausgansanschluß a4 und ebenfalls den Speicherkondensator C6 geschaltet. Die Eingangsinduktivitäten L3 und L5 mögen gleiche elektrische Werte haben, ebenso auch die AusgangsinduktivtätenL4 und L6. Folglich ergibt sich ein elektrisch völlig symmetrischer Aufbau..

Ferner ist der Schaltungsanordnung nach FIG 2 zu entnehmer, daß die Induktivitäten L3 und L4 elektromagnetisch gekoppelt sind, desgleichen die Induktivitäten L5 und L6 untereinander. Die miteinander gekoppelten Induktivitäten sollen in bekannter Weise gleiche elektrische Werte haben. Davon ausgehend, daß die jeweils miteinander gekoppelten Induktivitäten durch Wicklungen realisiert sind, die unter Zugrundelegung gleichen Wickels uns hergestellt sind, ist zu beachten, daß der Eingangsanschluß e3 mit dem Wicklungsanfang wa3 der Eingangsinduktivität L3 und der Wicklungsanfang wa4 der Ausgangsinduktivität L4 mit dem Ausgangsanschluß e3 verbunden ist. Umgekehrt verhält es sich bei den Wicklungsanfängen wa5 und wa6 der Induktivitäten L5 und L6, was ohne weiteres aus der Zeichnung zu entnehmen ist. Darüber hinaus besteht die in der Zeichnung nicht dargestellte Möglichkeit, alle vier Induktivitäten gemäß FIG2 elektromagnetisch miteinander zu koppeln. Dies bedeutet, daß ein einziges elektromagnetisches Bauteil verwendet werden kann, das vier verschiedene Wicklungen trägt, die die vier Induktivitäten gemäß FIG 2 bilden. Während die Schaltungsanordnung nach FIG 1 sich mit Vorteil zur Speisung von Verbrauchern ohne eigene potentialmäßige Bindung eignet, bietet sich die Schaltungsanordnung nach FIG 2 (abgesehen von der erst weiter unten beschriebenen Funktionsweise des Transistors T2 und der Diode D2) aufgrund ihres symmetrischen Aufbaues mittels der gegenüber FIG 1 zusätzlichen Induktivitäten L5 und L6 besonders zur Speisung solcher Verbraucher an, bei denen eine einseitige potentialmäßige Bindung einer der beiden der Gleichstromspeisung dienenden Anschlußklemmen seitens des jeweiligen Verbrauchers vorgegeben ist. Ferner ist bei einer solchen Schaltungsanordnung eine beliebige Potentialzuordnung des einen oder des anderen der beiden Ausgangsanschlüsse uneingeschränkt möglich.

Im Unterschied zu FIG 1 sind in FIG 2 als Schalter ein Transistor T1 und eine Diode D1 verwendet. Der Transistor T1 wird über seine Emitter-Basis-Strecke in bekannter Weise angesteuert (Ansteueranschlüsse t1 und t2), wozu ein Multivibrator verwendet werden kann. Der Transistor T1 wird dadurch abwechselnd stromdurchlässig und stromundurchlässig geschaltet. Seine Wirkungsweise entspricht der des Kontaktes g1 in FIG 1. Immer wenn der Transistor T1 stromdurchlässig ist, wird die Diode D1 in Sperrichtung beansprucht. Immer wenn der Transistor T1 stromdurchlässig ist, tritt an der Diode D1 eine Spannung auf, die sie in Durchlaßrichtung in Anspruch nimmt; die Diode D1 ist also stromdurchlässig. - Die elektromagnetische Kopplung einer Eingangsinduktivität mit der jeweils ihr entsprechenden Ausgangsinduktivität bewirkt bekanntlich eine weitere Herabsetzung der Welligkeit sowohl des Eingangsstromes als auch des Ausgangsstromes.

Nunmehr sei auch auf die Diode D2 und den Transistor T2 eingegangen. Die in FIG 2 dargestellte Schaltungsanordnung stellt einen Gleichspannungswandler für beide Übertragungsrichtungen dar. Wird der Transistor T1 alternierend durchgesteuert und gesperrt, so arbeitet der Gleichspannungswandler nach FIG 2 in der Weise, daß er von einer an die Eingangsanschlüsse e3 und e4 angeschlossenen Glefchspannungsquelle gespeist wird und Gleichspannungsenergie an einen an die Ausgangsanschlüsse a3 und a4 angeschlossenen Verbraucher liefert. Ebenso kann aber auch an die Ausgangsanschlüsse a3 und a4 eine Gleichspannungsquelle angeschlossen sein, und mit den Eingangsanschiüssen e3 und e4 ein Verbraucher verbunden sein. In diesem Falle ist der Transistor T2 kontinuierlich alternierend durchzusteuern und zu sperren, wobei die Diode D2 immer dann stromführend ist, wenn der Transistor T2 gesperrt ist, und sperrend wirkt, wenn der Transistor T2 stromführend ist. Die Schaltungsanordnung nach FIG 2 erlaubt also eine Spannungswandlung in beiden Richtungen. Die für den richtigen Anschluß der Gleichspannungsquelle jeweils zu beachtende Polung sowie die jeweilige Polarität der vom Gleichspannungswandler gelieferten Ausgangsspannung ergeben sich in sinnfälliger Weise aus der in FIG 2 dargestellten Schaltungsanordnung.

Unter Bezugnahme auf die Schaltungsanordnung in FIG 2 sei auch eine weitere Möglichkeit der Ausgestaltung der Erfindung hingewiesen. Mit zwei Gleichspannungswandlern nach FIG 2,deren Eingänge parallel und deren Ausgänge gegeneinander in Serie geschaltet sind, läßt sich ein Vierquadranten-Betrieb realisieren. Es ist damit möglich, eine galvanisch getrennte Ausgangsspannung beliebig steuerbarer Polarität zu erzeugen, wobei für die beiden Gleichspannungswändler eine symmetrisch-alternative Ansteuerung vorgesehen werden kann.

Schließlich sei noch auf die Schaltungsanordnung nach FIG 3 hingewiesen. Hierin sind zwei Eingangsinduktivitäten H1 und H2 vorgesehen. Diese entsprechen den Eingangsinduktivitäten L3 und L5 der Schaltungsanordnung nach FIG 2. Der Transistor T3 in FIG 3 entspricht dem Transistor T1 in FIG 2. In FIG 3 sind nun mehrere Paare a5 und a6, a7 und a8, a9 und a0 von Ausgangsanschlüssen für mehrere voneinander unabhängig zu speisende Verbraucher vorgesehen. Diese Verbraucher sind nicht nur gegenüber den an die Eingangsanschlüsse e5 und e6 angeschalteten Gleichspannungsquellen sondern auch untereinander gleichstrommäßig voneinander getrennt. Die Kondensatoren K1, K2 und K3 und die Ausgangsinduktivitäten E3 und E4 sind einander zugeordnet und sind den beiden Ausgangsanschlüssen a5 und a6 zugeordnet. Entsprechendes gilt für die Kondensatroen K4, K5 und K6 und die Ausgangsinduktivitäten H5 und H6; Entsprechendes gilt auch für die Kondensatoren K7, K8 und K9 und die Ausgangsinduktivitäten H7 und H8. Die Kondensatoren K4 und K5 in FIG 3 sind mit den den Eingangsanschlüssen e5 und e6 abgewandten Wicklungsanschlüssen der Eingangsinduktivitäten H1 und H2 verbunden. Dagegen sind die Kcndensatoren K1 und K2 mit Wicklungsanzapfungen der Eingangsinduktivitäten H1 und H2 verbunden. Dadurch lassen sich verschiedene Spannungs- und Stromübersetzungsverhältnisse erreichen. Über die Ausgangsanschlüsse a5 und a6, a7 und a8 bzw. a9 und aO lassen sich den Verbrauchern also beliebig wählbare Speisespannungen zuführen. Dies kann also mit Hilfe von Wicklungsabgriffen an den Eingangangsinduktivitäten H1 und H2 bewerkstelligt werden. Dabei können wiederum die Induktivitäten H1, H3, H5 und H7 miteinander elektromagnetisch gekoppelt werden, sowie auch die Induktivitäten H2, H4, H6 und HS; ebenso ist es auch möglich, sämtliche Induktivitäten miteinander elektromagnetisch koppeln. Damit verbunden ist die bereits erwähnte Möglichkeit, sämtliche Induktivitäten als ein einziges elektromagnetisches Bauteil zu realisieren.

Schließlich sei auch noch die weitere Möglichkeit hingewiesen, die schaltbare Verbindung zwischen den beiden der Gleichspannungsquelle zugewandten Anschlüssen der Speicherkondensatoren anstatt direkt über einen der beiden Schalter (in FIG 2 über den Transistor T1 und in FIG 3 über den Transistor T3) vielmehr über Wicklungsanzapfungen der Eingangsinduktivitäten L3 und L5, bzw. K1 und K2, verlaufen zu lassen. Dadurch läßt sich eine noch größere Vielfalt der Möglichkeiten von Spannungsübersetzungen (und Spannungsuntersetzungen) zwischen Eingangsanschlüssen und Ausgangsanschlüssen erreichen.

Die dargestellten Schaltungsanordnungen und die nur beschriebenen Abwandlungen und weiteren Ausgestaltungsmöglichkeiten stellen für alle darüber hinaus gehenden Schaltungsvarianten und Ergänzungen die Grundlage dar, soweit solche dem Fachmann zweckmäßig erscheinen.