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DE102005006175A1 - Switching power supply with independent of the operating state of the power unit supply of facilities - Google Patents

Switching power supply with independent of the operating state of the power unit supply of facilities Download PDF

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DE102005006175A1
DE102005006175A1 DE102005006175A DE102005006175A DE102005006175A1 DE 102005006175 A1 DE102005006175 A1 DE 102005006175A1 DE 102005006175 A DE102005006175 A DE 102005006175A DE 102005006175 A DE102005006175 A DE 102005006175A DE 102005006175 A1 DE102005006175 A1 DE 102005006175A1
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DE
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auxiliary
windings
voltage
power supply
primary
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Application number
DE102005006175A
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German (de)
Inventor
Martin Izaak
Harald Schweigert
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Siemens AG Oesterreich
Original Assignee
Siemens AG Oesterreich
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Publication date
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Priority to EP06707889A priority patent/EP1847009A1/en
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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil, bestehend aus einem Transformator mit wenigstens einer Sekundärwicklung (5), die über eine Gleichrichteranordnung an eine Last anschließbar ist, sowie wenigstens einer Primärwicklung (4), die einen ersten Wicklungsanschluss aufweist, der über ein Schaltelement (2) mit einem Anschluss für ein Bezugspotenzial verbunden ist, und einem weiteren Anschluss, der an eine Gleichspannung (U1) anschließbar ist sowie einer Steuereinrichtung (6) zur Regelung der Ein- und Ausschaltzeiten des Schaltelements (2), DOLLAR A wobei zur unabhängigen Versorgung von Einrichtungen (7) wenigstens eine Hilfssekundärwicklung (17) des Transformators vorgesehen ist, die über eine Hilfsgleichrichteranordnung an die zu versorgenden Einrichtungen (7) anschließbar ist, sowie eine taktende Hilfseinrichtung (19) zur Erzeugung eines getakteten Stroms (I2) aus einer Gleichstromquelle und wenigstens eine Hilfsprimärwicklung (15) des Transformators, die an die getaktete Gleichstromquelle angeschlossen ist. Der damit erzielte Vorteil besteht besonders darin, den im Schaltnetzteil vorhandenen Transformatorkern (3) auch zur Übertragung der Hilfsenergie zur Versorgung senkundärseitiger Einrichtungen (7) zu nutzen, ohne dabei die Funktion der Hauptversorgung zu beeinflussen.The invention relates to a switched-mode power supply, comprising a transformer with at least one secondary winding (5) which can be connected to a load via a rectifier arrangement, and at least one primary winding (4) which has a first winding terminal which has a switching element (2) A terminal for a reference potential is connected, and a further terminal which can be connected to a DC voltage (U1) and a control device (6) for controlling the switch-on and switch-off times of the switching element (2), DOLLAR A being used for the independent supply of devices ( 7) at least one auxiliary secondary winding (17) of the transformer is provided which can be connected via an auxiliary rectifier arrangement to the devices to be supplied (7), and a clocking auxiliary device (19) for generating a pulsed current (I2) from a DC power source and at least one Hilfssprimärwicklung (15) of the transformer connected to the clocked DC power source is connected. The advantage thus achieved consists in particular in utilizing the transformer core (3) present in the switched-mode power supply also for the transmission of the auxiliary power for the supply of secondary equipment (7), without influencing the function of the main supply.

Description

Die Erfindung betrifft ein Schaltnetzteil, bestehend aus einem Transformator mit wenigstens einer Sekundärwicklung, die über eine Gleichrichteranordnung an eine Last anschließbar ist und wenigstens einer Primärwicklung, die einen ersten Wicklungsanschluss aufweist, der über ein Schaltelement mit einem Anschluss für ein Bezugspotenzial verbunden ist und einem weiteren Anschluss, der an eine Gleichspannung anschließbar ist, sowie einer Steuereinrichtung zur Regelung der Ein- und Ausschaltzeiten des Schaltelements. Die Erfindung betrifft weiters ein Verfahren zum Betreiben eines derartigen Schaltnetzteils.The The invention relates to a switching power supply consisting of a transformer with at least one secondary winding, the above a rectifier arrangement can be connected to a load and at least one primary winding, which has a first winding connection, via a Switching element connected to a terminal for a reference potential is and another connection, which is connected to a DC voltage, and a control device for controlling the on and off times of the switching element. The invention further relates to a method for operating such a switching power supply.

Schaltnetzteile sind allgemein bekannt. Man kennt dabei solche, die nach dem Flusswandlerprinzip arbeiten und solche, die als Sperrwandlerprinzip arbeiten. Bei letzteren wird während einer Einspeicherphase durch einen durch die Primärwicklung eines Transformators fließenden Strom magnetische Energie gespeichert. Diese wird während einer Ausspeicherphase nach Gleichrichtung und Glättung an eine sekundärseitig angeschlossene Last abgegeben. Ein Schaltelement, das in Reihe mit der Primärwicklung des Transformators liegt, wird von einer Steuereinrichtung lastabhängig ein- und ausgeschaltet.Switching Power Supplies are well known. One knows such ones, which after the river converter principle work and those that work as a flyback principle. In the latter is during a Einspeicherphase by a through the primary winding a transformer flowing Electricity stored magnetic energy. This will be during a Discharge phase after rectification and smoothing to a secondary side connected load delivered. A switching element that is in series with the primary winding of the transformer, is load-dependent by a control device. and off.

Bei Schaltnetzteilen mit hohen Anforderungen hinsichtlich Wirkungsgrad, thermischer Belastung sowie Ausfallssicherheit und Fernwirktechnik ist es zunehmend erforderlich, zusätzliche, meist sekundärseitige Steuerelektronik vorzusehen, die unabhängig von der momentanen Hauptausgangsspannung des Schaltnetzteils mit Energie versorgt werden muss. Getaktete Stromversorgungen weisen die Eigenschaft auf, dass deren übertragener Leistungsmomentanwert direkt vom Taktverhältnis abhängt. Soll das Netzteil vorübergehend ohne Hauptausgangs spannung betrieben werden, was z.B. bei Fernausschaltung oder bei Überlastung am Ausgang vorkommt, reduzieren sich die Einschaltzeiten des Schaltelements nahezu auf Null. Auf der Sekundärseite des Transformators befindliche Elektronikbauteile können dann nur unter Verwendung aufwändiger Schaltungen weiter versorgt werden.at Switching power supplies with high requirements in terms of efficiency, thermal load and failure safety and telecontrol It is increasingly necessary, additional, mostly secondary-sided Provide control electronics, regardless of the current main output voltage of the switching power supply must be powered. clocked Power supplies have the property that their transmitted Leistungsmomentanwert depends directly on the duty cycle. Should the power supply be temporary be operated without main output voltage, which is e.g. at remote switching off or overload occurs at the output, reduce the turn-on of the switching element almost to zero. On the secondary side the transformer located electronic components can then only using more expensive Circuits continue to be supplied.

Nach dem Stand der Technik ist es deshalb bekannt, eine getrennte Hilfsversorgung mit einem eigenen Hilfstransformator vorzusehen. Dieser Hilfstransformator muss dabei die gleichen Sicherheitsabstände zwischen den Windungen der Wicklungen aufweisen wie der Haupttransformator. Damit ist die Baugröße dieses Hilfstransformators nicht von der zu übertragenden – meist geringen – Leistung abhängig, sondern von den Kriechstrecken. Es ergeben sich also zwangsläufig relativ große Konstruktionen mit entsprechendem Platzbedarf am Layout sowie damit verbundene hohe Kosten.To It is therefore known in the prior art to provide a separate auxiliary supply to provide with its own auxiliary transformer. This auxiliary transformer must have the same safety distances between the turns the windings have the same as the main transformer. This is the size of this Auxiliary transformer not from the transferred - usually low - performance dependent, but from the creepage distances. It inevitably results relatively size Constructions with corresponding space requirements on the layout and related high costs.

Des Weiteren ist es bekannt, eine zusätzliche Sekundärwicklung am Transformator vorzusehen und so die Streuinduktivitäten beim Sperrwandler bzw. die Glättungswirkung der Ausgangsdrossel beim Fluss- und Gegentaktwandler zu nutzen, um auch im Kurzschlussfall eine Hilfsspannung ableiten zu können. Bei Fernausschaltung ist es jedoch nötig, eine schaltbare Grundlast am Ausgang zu aktivieren. In dieser Standby-Betriebsart wird deshalb der Leistungsteil mit einem sehr geringen Tastverhältnis betrieben. Durch die Grundlast wird die Ausgangsspannung nahezu auf Null belastet, während noch Energie für die Versorgung der Steuerelektronik auf der Sekundärseite über die zusätzliche Sekundärwicklung ausgekoppelt werden kann. Bei modernen Schaltnetzteilen ist es oft erforderlich, die sekundärseitige Steuerelektronik bereits zu versorgen, bevor der Leistungsteil zu takten beginnt. Dafür ist diese Art der Hilfsversorgungserzeugung nicht geeignet.Of It is also known, an additional secondary winding provide on the transformer and so the stray inductances in Flyback converter or the smoothing effect to use the output choke on the flux and push-pull converter, in order to be able to derive an auxiliary voltage even in the event of a short circuit. at Remote switching, however, it is necessary, one switchable base load at the output to activate. In this standby mode Therefore, the power unit is operated with a very low duty cycle. Due to the base load, the output voltage is loaded almost to zero, while still energy for the supply of the control electronics on the secondary side via the additional secondary winding can be disconnected. With modern switching power supplies, it is often required, the secondary-side Control electronics already supply before the power unit to starts to clock. Therefore this type of auxiliary supply generation is not suitable.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, für sekundärseitige Einrichtungen eines Schaltnetzteils eine vom Betriebszustand des Leistungsteils unabhängige Spannungsversorgung bereitzustellen, ohne einen zusätzlichen Hilfstransformator vorzusehen.Of the The present invention is therefore based on the object for secondary side Devices of a switching power supply one of the operating state of the Power unit independent Supply voltage without an additional Provide auxiliary transformer.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mittels eines Schaltnetzteils gemäß Patentanspruch 1. Der damit erzielte Vorteil besteht besonders darin, den im Schaltnetzteil vorhandenen Transformatorkern auch zur Übertragung der Hilfsenergie zur Versorgung zusätzlicher, meist sekundärseitiger Einrichtungen zu nutzen, ohne dabei die Funktion der Hauptversorgung zu beeinflussen. Andererseits wird die so realisierte Hilfsenergieübertragung nicht durch die Funktion der Hauptversorgung beeinflusst. Die Hilfsenergieübertragung kann dabei auch von der Sekundärseite zur Primärseite des Leistungsteils erfolgen. Anwendungen für diese Übertragungsrichtung können der Bedarf niedriger Hilfsspannungen auf der Primärseite des Leistungsteils sein (z.B. zum Laden von Batterien). Für Schaltnetzteile, die um leerlauffest zu sein, eine Grundlast am Ausgang des Leistungsteils benötigen, kann durch Zurückübertragung einer Hilfsenergie über die Hilfswicklungen auf die Primärseite des Leistungsteils (z.B. zur Versorgung der Steuereinrichtungen) eine zusätzliche interne Grundlast entfallen.The solution the task is carried out by means of a switching power supply according to claim 1. The advantage thus achieved is especially in the switching power supply existing transformer core also for the transmission of auxiliary power to supply additional, mostly secondary-sided To use facilities without doing the function of main supply to influence. On the other hand, the thus implemented auxiliary power transmission not influenced by the function of the main supply. The auxiliary power transmission can also do this from the secondary side to the primary page of the power unit. Applications for this transfer direction can be Need to be low auxiliary voltages on the primary side of the power unit (for example for charging batteries). For switching power supplies that are idle to be able to require a base load at the output of the power unit by retransmission an auxiliary power over the auxiliary windings on the primary side of the power unit (for example to power the control equipment) an additional internal base load omitted.

Mit dem erfindungsgemäßen Schaltnetzteil mit unabhängiger Übertragung der Hilfsenergie kann auch ein einfacher Standby-Betrieb von Geräten (z.B. TV-Geräte) realisiert werden. Dabei kann der Leistungsteil im Standby-Betrieb abgeschaltet bleiben und die benötigte sekundärseitige Hilfsenergie wird ausschließlich über die Hilfswicklungen übertragen.With the switching power supply according to the invention with independent transmission of the auxiliary power and a simple standby operation of devices (eg TV sets) can be realized. In this case, the power unit can remain switched off in standby mode and the required secondary side auxiliary power is transmitted exclusively via the auxiliary windings.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Transformator einen dreischenkeligen geschlossenen Kern aufweist und die Primärwicklung sowie die Sekundärwicklung im Mittelschenkel angeordnet sind und die Hilfsprimärwicklung sowie die Hilfssekundärwicklung auf einem Außenschenkel angeordnet sind. Der Mittelschenkel kann dabei einen Luftspalt aufweisen.at an advantageous embodiment of the invention is provided that the transformer has a three-legged closed core and the primary winding as well as the secondary winding in Middle thighs are arranged and the auxiliary primary winding as well as the auxiliary secondary winding on an outer thigh are arranged. The middle leg can have an air gap.

Vorteilhaft ist es, die Hilfsprimärwicklung auf zwei in Serie geschaltete Hilfsprimärwicklungen und die Hilfssekundärwicklung auf zwei in Serie geschaltete Hilfssekundärwicklungen aufzuteilen und je eine dieser Hilfsprimärwicklungen und je eine dieser Hilfssekundärwicklungen auf einem gemeinsamen Außenschenkel des Kerns nebeneinander anzuordnen. Der Abstand zwischen der Hilfsprimärwicklung und der Hilfssekundärwicklung eines Außenschenkels ist unter Berücksichtigung der Kriechstrecken minimiert, wodurch eine gute Kopplung mit geringen Übertragungsverlusten der Hilfsenergie erreicht wird.Advantageous is it, the auxiliary primary development to two auxiliary primary windings connected in series and the auxiliary secondary winding split up into two series of auxiliary secondary windings and one each of these auxiliary primary windings and one of these auxiliary secondary developments on a common outer thigh of the core next to each other. The distance between the auxiliary primary winding and the auxiliary secondary development an outer thigh is under consideration minimized creepage distances, resulting in a good coupling with low transmission losses the auxiliary power is reached.

Durch diese Anordnung kommt es für die Serienschaltung der Hilfswicklungen zu einer völligen Kompensation der induzierten Spannungen des Leistungsteils mit den am Mittelschenkel angebrachten Wicklungen. Die damit verbundene thermische Zusatzbelastung des Kerns ist sehr gering, da die übertragene Hilfsleistung nur einen Bruchteil der Hauptleistung (z.B. 1%) ausmacht.By this arrangement comes for it the series connection of the auxiliary windings to a complete compensation the induced voltages of the power section with those at the center leg attached windings. The associated additional thermal load the core is very low, because the transmitted auxiliary power only a fraction of the main power (e.g., 1%).

Zur Bereitstellung einer Versorgungsspannung für die Steuereinrichtung zur Regelung der Ein- und Ausschaltzeiten des Schaltelements im Primärkreis des Leistungsteils empfiehlt sich die Verwendung eines Tiefsetzstellers, der die gleichgerichtete Wechselspannung des Zwischenkreises im Leistungsteil auf eine für die Versorgungsspannung erforderlichen Wert herabsetzt.to Provision of a supply voltage for the control device for Control of the on and off times of the switching element in the primary circuit of Power unit, it is recommended to use a buck converter, the rectified AC voltage of the DC link in Power section on one for the supply voltage reduces required value.

Diese Tiefsetzsteller sind Schaltkreise, welche meist einen Hochvolt-Schalttransistor integriert haben und nach dem Tiefsetzstellerprinzip aus dem Zwischenkreis (z.B. 320 VDC bei einer Netzspannung von 230 VAC) eine potenzialungebundene Kleinspannung von z.B. 15 V gegen Zwischenkreismasse erzeugen. Dazu benötigen diese ICs lediglich eine zusätzliche Drossel und eine ebenfalls meist nicht integrierte Freilaufdiode. Durch diese Schaltung steht die primäre Versorgungsspannung ab dem Vorhandensein von Zwischenkreisspannung zur Verfügung; dies auch unabhängig vom Tastverhältnis des Leistungsteils und ob dieser gerade abgeschaltet ist oder nicht.These Step-down converters are circuits, which are usually a high-voltage switching transistor integrated and according to the buck converter principle from the DC link (e.g., 320 VDC at 230 VAC mains voltage) provides a low voltage floating voltage from e.g. Generate 15 V against the intermediate circuit ground. For this they need ICs only an additional throttle and also usually not integrated freewheeling diode. By this circuit is the primary one Supply voltage from the presence of DC link voltage to disposal; this also independent from the duty cycle of the power unit and whether it is currently switched off or not.

Durch den großen Eingangsspannungsbereich, den ein Tiefsetzsteller konzeptbedingt aufweist, kann die primäre Versorgungsspannung bereits bei Werten der Zwischenkreisspannung sichergestellt werden, wo die Leistungsübertragung noch nicht arbeiten kann. Daher wird bei dem Erreichen der minimalen Funktionsspannung des Leistungsteils die Versorgungsspannung bereist vorhanden sein. Diese Schaltungen haben üblicherweise eine Ausgangsleistung von etwa 3-5 W.By the big one Input voltage range, which a buck converter conceptually may be the primary Supply voltage already at values of the DC link voltage be ensured where the power transfer is not working yet can. Therefore, when the minimum operating voltage is reached of the power unit, the supply voltage is already present. These Circuits usually have an output power of about 3-5 W.

In gleicher Weise ist es auch vorteilhaft, die Versorgungsspannung für den Hilfsprimärkreis mittels Tiefsetzsteller aus der gleichgerichteten Wechselspannung des Zwischenkreises im Leistungsteil bereitzustellen. Dabei kann in beiden Fällen der gleiche Tiefsetzsteller zur Anwendung kommen, was zur Vereinfachung des Layouts und Kostenreduktion führt. Es steht damit eine fixe, unabhängige und belastbare Versorgungsspannung zur Verfügung.In Similarly, it is also advantageous to supply voltage for the Auxiliary primary circuit by means of buck converter from the rectified AC voltage to provide the DC link in the power section. It can in both cases the same buck converter are used, which simplifies of the layout and cost reduction leads. It is a fixed, independent and reliable supply voltage available.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass die taktende Hilfseinrichtung auf der Primärseite einen Kleinspannungsschalttransistor umfasst, wobei dessen Gateanschluss mit dem Leistungsausgang eines Frequenzgenerators verbunden ist und wobei die Hilfsprimärwicklungen mit einem Wicklungsanschluss über den Kleinspannungsschalttransistor an das Bezugspotenzial und mit dem weiteren Anschluss an die Versorgungsspannung angeschlossen sind. Dabei sind die Hilfssekundärwicklungen und die Hilfsprimärwicklungen in gegengleicher Richtung gewickelt und die an die Hilfssekundärwicklungen angeschlossene Hilfsgleichrichteranordnung ist als Einweg-Gleichrichterschaltung mit glättendem Kondensator ausgebildet.A preferred embodiment of the invention is that the clocking Auxiliary device on the primary side a low voltage switching transistor, wherein its gate connected to the power output of a frequency generator and wherein the auxiliary primary windings with a winding connection over the low voltage switching transistor to the reference potential and with connected to the further connection to the supply voltage are. Here are the auxiliary secondary windings and the auxiliary primary windings wrapped in the same direction and those to the auxiliary secondary windings connected auxiliary rectifier arrangement is as a one-way rectifier circuit with a smoothing Capacitor formed.

Der Frequenzgenerator wird dabei von der oben beschriebenen primären Versorgungsspannung gespeist. Der Kleinspannungsschalttransistor schaltet dann die beiden Hilfsprimärwicklungen im Takt des Frequenzgenerators an die primäre Versorgungsspannung. Die Übertragung der Hilfsenergie erfolgt dabei nach dem Prinzip eines Sperrwandlers, der keinerlei Glättungsdrossel benötigt. Die Ausgangsspannung der erfindungsgemäßen Hilfsversorgungsübertragung wird folgendermaßen bestimmt. Einerseits wird das Tastverhältnis des primären Hilfsschaltelementes durch den Frequenzgenerator auf einen fixen Wert eingestellt. Die Ausgangsspannung wird dann durch die Höhe der primären Versorgungsspannung sowie das Windungsverhältnis zwischen den Hilfsprimärwicklungen und den Hilfssekundärwicklungen und durch die Belastung am Ausgang der Hilfsversorgung bestimmt. Zum Abfangen der Schwankungen kann dabei ein Längsregler nachgeschaltet werden.Of the Frequency generator is thereby from the above-described primary supply voltage fed. The low voltage switching transistor then switches the two Auxiliary primary windings in time with the frequency generator to the primary supply voltage. The transfer The auxiliary power is carried out according to the principle of a flyback converter, the no smoothing choke needed. The output voltage of the auxiliary power transmission according to the invention becomes like this certainly. On the one hand, the duty cycle of the primary auxiliary switching element set by the frequency generator to a fixed value. The Output voltage is then determined by the amount of primary supply voltage as well the turn ratio between the auxiliary primary windings and the auxiliary secondary developments and determined by the load on the output of the auxiliary supply. To catch the fluctuations while a longitudinal regulator can be followed.

Die Anzahl der Windungen der Hilfswicklungen wird so gewählt, dass einerseits durch eine geringe Windungszahl die Taktfrequenz der Hilfsversorgung ein Vielfaches (z.B. das 6-fache) der Taktfrequenz des Leistungsteils ausmacht, andererseits die nicht erwünschte Temperaturerhöhung des Kerns durch eine ausreichende Windungszahl (z.B. je vier Windungen auf der Primär- und auf der Sekundärseite) begrenzt ist.The number of turns of the auxiliary windings is chosen so that on the one hand by a small number of turns, the clock frequency of Hilfsversor On the other hand, the undesirable increase in temperature of the core by a sufficient number of turns (eg, four turns on the primary and on the secondary side) is limited to a multiple (eg, 6 times) the clock frequency of the power unit.

Es ist zudem zweckmäßig, den Strom durch den Ausgang des Frequenzgenerators mit einer Stromdetektorschaltung zu erfassen und bei Überschreitung eingestellter Grenzwerte den Ausgang abzuschalten. Dies ist vor allem beim Aufladen des auf der Sekundärseite befindlichen Glättungskondensators wichtig.It is also appropriate, the Current through the output of the frequency generator with a current detector circuit to capture and if exceeded set limit values to switch off the output. This is before especially when charging the smoothing capacitor on the secondary side important.

Eine andere Ausprägung der Erfindung sieht vor, die taktende Hilfseinrichtung als Frequenzgenerator auszubilden, wobei dessen Leistungsausgang über ein Transistorpaar und einen Koppelkondensator mit einem Wicklungsanschluss der in Serie geschalteten Hilfsprimärwicklungen verbunden ist. Der weitere Wicklungsanschluss der Hilfsprimärwicklungen ist dann mit dem Bezugspotenzial verbunden. Die Hilfssekundärwicklungen und die Hilfsprimärwicklungen sind in gleicher Richtung gewickelt und die an die Hilfssekundärwicklungen angeschlossene Hilfsgleichrichteranordnung ist als Zweiweg-Gleichrichter mit glättendem Kondensator ausgebildet.A other expression The invention provides, the clocking auxiliary device as a frequency generator form, wherein the power output via a pair of transistors and a coupling capacitor with a winding connection in series switched auxiliary primary windings connected is. The further winding connection of the auxiliary primary windings is then connected to the reference potential. The auxiliary secondary windings and the auxiliary primary windings are wound in the same direction and those to the auxiliary secondary windings connected auxiliary rectifier arrangement is as a two-way rectifier with a smoothing Capacitor formed.

Der Frequenzgenerator kann dabei als Schaltnetzteil-Ansteuer-IC ausgebildet sein, der durch die primäre Versorgungsspannung gespeist wird. Das Gateansteuerungssignal des ICs wird mit dem Transistorpaar verstärkt und über den Koppelkondensator geführt, wodurch eine Gegentaktspannung erzeigt wird, die keinen Gleichspannungsanteil aufweist.Of the Frequency generator can be designed as a switching power supply drive IC, the one by the primary Supply voltage is fed. The gate drive signal of ICs are amplified with the transistor pair and passed through the coupling capacitor, thereby a push-pull voltage is generated, which has no DC component.

Die Übertragung der Hilfsenergie erfolgt dabei nach dem Prinzip eines Gegentakt-Flusswandlers, der wegen der Spitzenwertaufladung keinerlei Glättungsdrosseln benötigt. Die Ausgangsspannung wird bestimmt durch die Höhe der primären Versorgungsspannung sowie das Windungszahlverhältnis zwischen Hilfsprimärwicklungen und Hilfssekundärwicklungen. Bei dieser Schaltung hat das Tastverhältnis zwischen primärem Leistungs- und Hilfskreis sowie die Belastung am Ausgang der Hilfsversorgung nur einen untergeordneten Einfluss auf die Ausgangsspannung. Zum Abfangen der geringen Schwankungen kann auch hier ein Längsregler nachgeschaltet werden.The transfer the auxiliary power is carried out according to the principle of a push-pull flow converter, which needs no smoothing chokes because of the peak charge. The Output voltage is determined by the level of the primary supply voltage as well the turns ratio between Auxiliary primary windings and auxiliary secondary developments. In this circuit, the duty cycle between primary power and auxiliary circuit as well the load at the output of the auxiliary supply only a subordinate Influence on the output voltage. To catch the slight fluctuations can also be a longitudinal regulator here be followed.

Zur einfachen Montage der Hilfswicklungen sieht die Erfindung vor, die Hilfswicklungen als kunststoffumspritzte Formteile auszubilden. So wird die notwendige Sicherheitsisolation zu den Wicklungen des Leistungsteils erreicht. Weiters kann durch diese Konstruktion die Isolationsvorgabe zwischen Hilfsprimär- und Hilfssekundärwicklung leichter erfüllt werden. Die Verschaltung der jeweiligen Hilfswicklungen in Serie erfolgt auf einer Leiterplatte.to simple installation of the auxiliary windings provides the invention, the Form auxiliary windings as plastic-molded parts. Thus, the necessary safety insulation to the windings of the Achieved power part. Furthermore, by this construction the Isolation specification between auxiliary primary and auxiliary secondary development easier fulfilled become. The interconnection of the respective auxiliary windings in series takes place on a printed circuit board.

Eine weitere Ausführung zur einfachen Montage der Hilfswicklungen sieht vor, die Hilfsprimärwicklungen und die Hilfs sekundärwicklungen sowie die Verbindungsleitungen zwischen den in Serie geschalteten Hilfswicklungen als einheitlichen kunststoffumspritzten Formteil auszubilden. Die Überlappungen der Windungen und Verbindungsleiter sowie die Anschlüsse der Hilfsprimärwicklungen und Sekundärwicklungen sind dabei auf der vom Kern abgewandten, äußeren Seite angeordnet, um den Abstand der Hilfswicklungen zu den Wicklungen des Leistungsteils zu maximieren. Eine derartige Ausführung besitzt lediglich vier aus dem Formteil herausgeführte Anschlüsse, die auf der Primär- und der Sekundärseite der Schaltung angeschlossen sind. Bei der Herstellung des Transformators ist dieser „spangenförmige" Formteil vor dem Verkleben der Kernhälften auf eine Kernhälfte überzustülpen.A further execution For easy installation of the auxiliary windings provides, the auxiliary primary windings and the auxiliary secondary windings as well as the connecting lines between the series-connected Auxiliary windings as a uniform plastic-molded part train. The overlaps the turns and connecting conductors as well as the connections of the Auxiliary primary windings and secondary windings are arranged on the side facing away from the core, outer side to the distance of the auxiliary windings to the windings of the power unit to maximize. Such an embodiment has only four led out of the molding Connections, those on the primary and the secondary side connected to the circuit. In the manufacture of the transformer is this "clasp-shaped" molding in front of the Gluing the core halves to impose on a core half.

Günstig für die Herstellung und Montage der Hilfswicklungen ist des Weiteren eine Ausführungsform, bei der die Hilfsprimärwicklungen und die Hilfssekundärwicklungen als mehradrige Flachbandkabel in der Weise ausgebildet sind, dass eine erste Flachbandkabelschlinge eine Hilfsprimärwicklung und eine Hilfssekundärwicklung bildet und eine zweite Flachbandkabelschlinge eine weitere Hilfsprimärwicklung und eine weitere Hilfssekundärwicklung bildet und je eine dieser Flachbandkabelschlingen um die äußeren Schenkel des Kerns geschlungen sind, wobei die einzelnen Adern der Flachbandkabel an den Enden so miteinander verbunden sind, dass die Adern für jede Hilfswicklung ganze Windungen um die Außenschenkel des Kerns bilden und die Hilfsprimärwicklungen und die Hilfssekundärwicklungen jeweils in Serie geschaltet sind. Der Vorteil dabei liegt darin, dass entgegen den oben beschriebenen Ausführungsformen keine Investitionen in Werkzeuge zur Kunststoffumspritzung notwendig sind.Cheap for the production and mounting the auxiliary windings is further an embodiment, at the auxiliary primary windings and the auxiliary secondary windings are designed as multi-core ribbon cables in such a way that a first ribbon cable loop an auxiliary primary winding and an auxiliary secondary winding forms and a second ribbon cable loop another Hilfssprimärwicklung and another auxiliary secondary development forms and each one of these ribbon cable loops around the outer legs the core are looped, with the individual wires of the ribbon cable are connected at the ends so that the wires for each auxiliary winding whole turns around the outer thighs of the core form and the auxiliary primary wraps and the auxiliary secondary wraps each connected in series. The advantage is that no investment contrary to the embodiments described above are necessary in tools for plastic extrusion.

Bei der Auswahl des Flachbandkabels ist auf die Dicke der Isolation zu achten, um die Normforderungen zu erfüllen. Da diese vor allem von den Potenzialunterschieden zwischen der Primär- und der Sekundärwicklung abhängen, kann dazu keine generelle Aussage gemacht werden.at The choice of ribbon cable is based on the thickness of the insulation to comply with the standard requirements. Since these are mainly from the potential differences between the primary and secondary windings depend, no general statement can be made.

Günstigerweise werden die Enden der die Hilfsprimärwicklungen und Hilfssekundärwicklungen bildenden Flachbandkabelschlingen mit ihren Enden in Schneidklemmbuchsen auf einer Leiterplatte befestigt, wobei die einzelnen Aderenden der Flachbandkabel über Leiterbahnen auf der Leiterplatte zu ganzen Windungen verbunden sind.conveniently, become the ends of the auxiliary primary and auxiliary secondary windings Ribbon cable loops with their ends in cutting bushings on attached to a printed circuit board, wherein the individual wire ends of the Ribbon cable over Tracks on the circuit board connected to whole turns are.

Da wie oben erwähnt die durch die Hilfswicklungen hervorgerufenen Induktionen den Kern zusätzlich belasten, kann es günstig sein, die zu versorgenden Einrichtungen auf der Sekundärseite des Transformators sowohl mit der Hilfsgleichrichteranordnung als auch mit der Gleichrichteranordnung des Leistungsteils zu verbinden. Die so gestaltete Schaltung ermöglichte es, die sekundärseitigen Einrichtungen sowohl durch die Hilfsversorgung als auch durch die vom Leistungsteil sekundärseitig abgeleitete Spannung zu versorgen.As mentioned above, the inductions caused by the auxiliary windings toward the core In addition, it may be favorable to connect the devices to be supplied on the secondary side of the transformer with both the auxiliary rectifier arrangement and with the rectifier arrangement of the power unit. The circuit designed in this way made it possible to supply the secondary-side devices both by the auxiliary supply and by the voltage derived from the secondary side by the power unit.

Das Schaltnetzteil wird dann so betrieben, dass die Einrichtungen auf der Sekundärseite des Transformators nur dann durch die Hilfsspannung gespeist werden, wenn die Spannung am Ausgang der Gleichrichteranordnung im Leistungsteil unter dem für die sekundärseitigen Einrichtungen erforderlichen Wert liegt und dass bei Überschreitung dieses Wertes die sekundärseitigen Einrichtungen über die Gleichrichteranordnung im Leistungsteil versorgt werden. Die Hilfsversorgung kann dann abgeschaltet werden und es kommt zu keiner zusätzlichen Belastung des Kerns.The Switching power supply is then operated so that the facilities on the secondary side of the transformer are only fed by the auxiliary voltage, when the voltage at the output of the rectifier arrangement in the power section under the for the secondary side Facilities required value is and that when exceeded this value the secondary side Facilities over the rectifier arrangement are supplied in the power section. The Auxiliary power can then be turned off and it comes to none additional Strain on the core.

Die Erfindung wird nachfolgend in beispielhafter Weise unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:The Invention will now be described by way of example with reference to FIG on the attached figures explained. In a schematic representation:

1: ein Schaltnetzteil mit Tiefsetzsteller 1 : a switching power supply with buck converter

2: ein erfindungsgemäßes Schaltnetzteil mit unabhängiger Hilfsversorgung nach dem Prinzip eines Sperrwandlers 2 a switching power supply according to the invention with independent auxiliary supply according to the principle of a flyback converter

3: ein erfindungsgemäßes Schaltnetzteil mit unabhängiger Hilfsversorgung nach dem Prinzip eines Gegentakt-Flusswandlers 3 a switching power supply according to the invention with independent auxiliary supply according to the principle of a push-pull current transformer

4: die Anordnung der Hilfswicklungen am Kern des Transformators 4 : the arrangement of the auxiliary windings on the core of the transformer

5: die Anordnung der aus Flachbandkabel gebildeten Hilfswicklungen am Kern des Transformator 5 : the arrangement of the auxiliary windings formed from ribbon cable at the core of the transformer

1 zeigt eine beispielhafte Anordnung einer Schaltnetzteil-Schaltung unter Einbeziehung eines Tiefsetzstellers 1, der aus einer Gleichspannung U1 im Zwischenkreis eine Versorgungsspannung U2 ableitet. Die Gleichspannung U1 im Zwischenkreis kann dabei beispielsweise eine gleichgerichtete Wechselspannung sein. Über eine Gleichrichterbrücke ergeben sich nach Glättung aus einer Wechselspannung von 230 V beispielsweise 320 V Gleichspannung als Gleichspannung U1 im Zwischenkreis. Es kann aber auch eine andere Gleichspannungsquelle verwendet werden. Über ein Schaltelement 2 ist eine Primärwicklung 4, die um den Kern 3 gewickelt ist, an diese Gleichspannung U1 im Zwischenkreis angelegt. Die Ein- und Ausschaltzeiten des Schaltelements 2 werden über eine Steuereinrichtung 6 geregelt, die mit der Basis des Steuerelements 2 verbunden ist. Versorgt wird die Steuereinrichtung 6 mit der Versorgungsspannung U2. Die Versorgungsspannung U2 ist dabei die Ausgangsspannung des Tiefsetzstellers 1, der beispielsweise aus folgenden Elementen besteht: Ein LNK-Switch 10 (z.B. LNK 306, Hersteller Power Integrations), der an die Gleichspannung U1 im Zwischenkreis angelegt ist. Der Ausgang des LNK-Switch 10, dem eine Freilaufdiode 11 parallelgeschaltet ist, wird über eine glättende Drossel 12 und einen nachfolgenden Glättungskondensator 13 geführt. Derartige Schaltungen haben als Ausgangsleistung üblicherweise 3-5 W. Die zur Verfügung gestellte Versorgungsspannung U2 beträgt dabei beispielsweise 15 V. 1 shows an exemplary arrangement of a switching power supply circuit including a buck converter 1 , which derives a supply voltage U2 from a DC voltage U1 in the DC link. The DC voltage U1 in the DC link can be, for example, a rectified AC voltage. By means of a rectifier bridge, for example, after smoothing out an AC voltage of 230 V, 320 V DC voltage is produced as DC voltage U1 in the DC link. But it can also be used a different DC voltage source. About a switching element 2 is a primary winding 4 that around the core 3 is wound, applied to this DC voltage U1 in the DC link. The on and off times of the switching element 2 be via a control device 6 governed with the base of the control 2 connected is. The control device is supplied 6 with the supply voltage U2. The supply voltage U2 is the output voltage of the buck converter 1 which consists, for example, of the following elements: An LNK switch 10 (eg LNK 306 , Manufacturer Power Integrations), which is connected to the DC voltage U1 in the DC link. The output of the LNK switch 10 , which has a freewheeling diode 11 is connected in parallel, is via a smoothing throttle 12 and a subsequent smoothing capacitor 13 guided. Such circuits usually have an output power of 3-5 W. The supply voltage U2 provided is, for example, 15 V.

Sekundärseitig ist eine Sekundärwicklung 5 um den Kern 3 gewickelt. Die mit der Sekundärwicklung 5 verbundene Gleich richteranordnung umfasst eine Diode 8 und einen Glättungskondensator 9. Als Ausgangsspannung U3 ergibt sich eine geglättete Gleichspannung, wobei sekundärseitige Einrichtungen 7 zusätzliche Steuerungsaufgaben (z.B. zur Temperaturregelung) übernehmen.Secondary side is a secondary winding 5 around the core 3 wound. The with the secondary winding 5 connected rectifier arrangement comprises a diode 8th and a smoothing capacitor 9 , The output voltage U3 results in a smoothed DC voltage, with secondary-side facilities 7 take over additional control tasks (eg for temperature control).

In 2 ist eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der unabhängigen Hilfsversorgung zu sehen, wobei die in 1 beschriebenen Schaltung um weitere Elemente ergänzt ist. Die Versorgungsspannung U2 für den Hilfsprimärkreis entspricht dabei der Versorgungsspannung U2 für die Steuereinrichtung 6 zur Regelung des Schaltelements 2. Die Versorgungsspannung U2 für den Hilfsprimärkreis kann aber auch von einer gänzlich unabhängigen – hier nicht dargestellten – galvanisch getrennten Quelle abgeleitet werden.In 2 is an inventive embodiment of the independent auxiliary supply to see, with the in 1 described circuit is supplemented by other elements. The supply voltage U2 for the auxiliary primary circuit corresponds to the supply voltage U2 for the control device 6 for controlling the switching element 2 , The supply voltage U2 for the Hilfssprimärkreis but can also be derived from a completely independent - not shown here - galvanically isolated source.

Die taktende Hilfseinrichtung 19 ist in Reihe mit den Hilfsprimärwicklungen 15 und 16 angeordnet und wird beispielhaft aus einem Schaltelement 14, einem Frequenzgenerator 20 und einem zwischengeschalteten Widerstand 22 gebildet. Dabei ist der Frequenzgenerator 20 (z.B. LMC 555) an die Versorgungsspannung U2 angeschlossen und mit seinem Ausgang über den Widerstand 22 mit der Basis des Schaltelements 14 verbunden. Das Schaltelement 14 kann beispielsweise ein Kleinspannungstransistor STN2NE10 des Herstellers STM sein. Angeschlossen ist das Schaltelement 14 mit dem Source-Anschluss über einen Shunt-Widerstand 28 an das Bezugspotenzial des Zwischenkreises. Der Drain-Anschluss liegt über die beiden Hilfsprimärwicklungen 15 und 16 an der Versorgungsspannung U2 an. Durch die Hilfsprimärwicklungen 15 und 16 fließt der getaktete Primärhilfsstrom I2. Parallel zu den Hilfsprimärwicklungen 15 und 16 sind zur Entmagnetisierung zwei Zenerdioden 24 und 25 und eine Diode 23 geschaltet.The clocking auxiliary device 19 is in series with the auxiliary primary windings 15 and 16 arranged and is exemplified by a switching element 14 , a frequency generator 20 and an intermediate resistor 22 educated. Here is the frequency generator 20 (eg LMC 555 ) is connected to the supply voltage U2 and its output via the resistor 22 with the base of the switching element 14 connected. The switching element 14 may for example be a low voltage transistor STN2NE10 manufacturer STM. Connected is the switching element 14 to the source terminal via a shunt resistor 28 to the reference potential of the DC link. The drain connection is located above the two auxiliary primary windings 15 and 16 at the supply voltage U2. Through the auxiliary primary windings 15 and 16 the clocked primary auxiliary current I2 flows. Parallel to the auxiliary primary developments 15 and 16 are two Zener diodes for demagnetization 24 and 25 and a diode 23 connected.

Der Strom durch den Ausgang des Frequenzgenerators 20 wird mit einer Stromdetektorschaltung überwacht, um bei Überschreitung eingestellter Grenzwerte den Ausgang abzuschalten.The current through the output of the frequency generator 20 is monitored by a current detector circuit to turn off the output when set limit values are exceeded.

Die Stromdetektorschaltung wird gebildet aus dem Shunt-Widerstand 28, dem ein Transistor 21 mit dem Basis- und dem Kollektoranschluss parallelgeschaltet ist. Der Kollektoranschluss ist dabei mit dem Bezugspotenzial des Zwischenkreises verbunden, der Emitteranschluss des Transistors 21 ist mit dem über den Widerstand 22 geführten Ausgang des Frequenzgenerators 20 verbunden.The current detection circuit is formed of the shunt resistor 28 to which a transistor 21 is connected in parallel with the base and the collector terminal. The collector terminal is connected to the reference potential of the intermediate circuit, the emitter terminal of the transistor 21 is with the over the resistance 22 guided output of the frequency generator 20 connected.

Auf der Sekundärseite befinden sich die beiden Hilfssekundärwicklungen 17 und 18, die in gegengleicher Richtung zu den Hilfsprimärwicklungen 15 und 16 gewickelt sind. In 2 ist das durch die mit einem Punkt gekennzeichneten Wicklungsanfänge gekennzeichnet. Die sekundärseitige Hilfsgleichrichterschaltung besteht aus einer Diode 26 und einem Glättungskondensator 27 und liefert als Hilfsausgangsspannung U4 eine geglättete Gleichspannung zur Versorgung der sekundärseitigen Einrichtungen 7.On the secondary side are the two auxiliary secondary windings 17 and 18 in the opposite direction to the auxiliary primary developments 15 and 16 are wound. In 2 This is indicated by the start of the winding marked with a dot. The secondary-side auxiliary rectifier circuit consists of a diode 26 and a smoothing capacitor 27 and supplies as auxiliary output voltage U4 a smoothed DC voltage for the supply of the secondary-side devices 7 ,

3 zeigt eine weitere beispielhafte Ausführung der erfindungsgemäßen unabhängigen Hilfsversorgung. Dabei bildet wiederum die in 1 dargestellte Schaltung die Basis. Die Versorgung der primären Hilfsversorgungselemente erfolgt wiederum mit der Versorgungsspannung U2, die aber auch hier von einer gänzlich unabhängigen – hier nicht dargestellten – Quelle kommen kann. 3 shows a further exemplary embodiment of the independent auxiliary power supply according to the invention. In turn, the forms in 1 illustrated circuit the base. The supply of the primary auxiliary supply elements again takes place with the supply voltage U2, which, however, can also come from a completely independent source (not shown here).

Die taktende Hilfseinrichtung 19 ist wieder in Reihe mit den Hilfsprimärwicklungen 15 und 16 angeordnet und besteht aus einem Frequenzgenerator 20 und einem Transistorpaar 30, 31. Dabei ist der Frequenzgenerator 20 (beispielsweise ein Schaltnetz-Ansteuer-IC des Typs UC3842) an die Versorgungsspannung U2 angeschlossen. Das Gateansteuersignal des Frequenzgenerators 20 wird mit einem Paar von Transistoren 30 und 31 verstärkt und anschließend über einen Koppelkondensator 32 geführt. Die beiden in Serie geschalteten Hilfsprimärwicklungen 15 und 16 sind an diesen Koppelkondensator 32 und an das Bezugspotenzial des Zwischenkreises angeschlossen.The clocking auxiliary device 19 is back in line with the auxiliary primary windings 15 and 16 arranged and consists of a frequency generator 20 and a transistor pair 30 . 31 , Here is the frequency generator 20 (For example, a switching power supply IC type UC3842) connected to the supply voltage U2. The gate drive signal of the frequency generator 20 comes with a pair of transistors 30 and 31 amplified and then via a coupling capacitor 32 guided. The two series of auxiliary primary windings connected in series 15 and 16 are connected to this coupling capacitor 32 and connected to the reference potential of the DC link.

Die in Serie geschalteten Hilfssekundärwicklungen 17 und 18 sind in gleicher Richtung wie die Hilfsprimärwicklungen 15 und 16 um den Kern 3 gewickelt und mit einem Zweiweg-Gleichrichter 29 mit glättendem Kondensator 27 verbunden (die Wicklungsanfänge sind mit einem Punkt gekennzeichnet). Dieser Gegentakt-Flusswandler benötigt wegen der Spitzenwertaufladung keine Glättungsdrossel. Die sekundärseitige Hilfsausgangsspannung U4 versorgt die sekundärseitigen Einrichtungen 7, die zusätzlich mit der Gleichrichteranordnung im Leistungsteil verbunden sind. Die Versorgung der Einrichtungen 7 erfolgt dann über den Leistungsteil, wenn die Spannung am Ausgang der Gleichrichteranordnung (U3) im Leistungsteil über dem für die sekundärseitigen Einrichtungen 7 erforderlichen Wert liegt.The serially connected auxiliary secondary windings 17 and 18 are in the same direction as the auxiliary primary windings 15 and 16 around the core 3 wound and with a two-way rectifier 29 with smoothing capacitor 27 connected (the winding starts are marked with a dot). This push-pull current transformer does not need a smoothing choke because of the peak charge. The secondary-side auxiliary output voltage U4 supplies the secondary-side devices 7 , which are additionally connected to the rectifier arrangement in the power section. The supply of the facilities 7 then takes place via the power section, when the voltage at the output of the rectifier arrangement (U3) in the power section above that for the secondary-side facilities 7 required value is.

Der Strom durch den Ausgang des Frequenzgenerators 20 wird überwacht. Dazu ist der ISENSE Anschluss des Frequenzgenerators 20 mit dem Kollektoranschluss des zweiten Transistors 31 des verstärkenden Transistorpaars 30, 31 verbunden. Dieser Kollektoranschluss ist über einen Shunt-Widerstand 28 an das Bezugspotenzial angeschlossen.The current through the output of the frequency generator 20 is being supervised. This is the I SENSE connection of the frequency generator 20 with the collector terminal of the second transistor 31 of the amplifying transistor pair 30 . 31 connected. This collector connection is via a shunt resistor 28 connected to the reference potential.

In 4 ist der Kern 3 des Transformators mit den Wicklungen 4, 5, 15, 16, 17 und 18 schematisch dargestellt. Es handelt sich dabei um einen dreischenkeligen Ferritübertrager in ETD-Ausführung. Um den Mittelschenkel des Kerns 3 ist innen die Primärwicklung 4 und durch eine Isolierschicht getrennt darüber die Sekundärwicklung 5 des Leistungsteils gewickelt. Am ersten Außenschenkel befindet sich die erste Hilfsprimärwicklung 15 und daneben die zweite Hilfssekundärwicklung 18. Diese beiden Wicklungen sind über Verbindungsleitungen mit den am anderen Außenschenkel angeordneten Hilfswicklungen 16 und 17 verbunden, wobei die Hilfsprimärwicklungen 15 und 16 in Serie geschaltet sind und die Hilfssekundärwicklungen 17 und 18 in Serie geschaltet sind. Der Wicklungssinn der Hilfs wicklungen 15, 16, 17 und 18 im beispielhaft dargestellten Aufbau entspricht dabei einem Sperrwandler.In 4 is the core 3 of the transformer with the windings 4 . 5 . 15 . 16 . 17 and 18 shown schematically. It is a three-limbed ferrite transformer in ETD design. Around the middle leg of the core 3 inside is the primary winding 4 and separated by an insulating layer above the secondary winding 5 of the power unit wound. On the first outer leg is the first auxiliary primary winding 15 and next to it the second auxiliary secondary development 18 , These two windings are connected via connecting lines with the arranged at the other outer leg auxiliary windings 16 and 17 connected, wherein the auxiliary primary windings 15 and 16 are connected in series and the auxiliary secondary windings 17 and 18 are connected in series. The winding sense of the auxiliary windings 15 . 16 . 17 and 18 in the example shown construction corresponds to a flyback converter.

In 4 ist weiters der idealisierte Verlauf des Magnetischen Flusses des Leistungsteils ΦL und des Magnetischen Flusses der Hilfsversorgung ΦH zu sehen. Der Magnetische Fluss des Leistungsteils ΦL verläuft dabei in geschossenen Feldlinien durch den Mittelschenkel und aufgezweigt über die beiden Außenschenkel des Kerns 3. Der Magnetische Fluss der Hilfsversorgung ΦH verläuft außen und überlagert sich somit in den Außenschenkel mit dem Magnetischen Fluss des Leistungsteils ΦL. Hervorgerufen wird der Magnetische Fluss der Hilfsversorgung ΦH durch einen veränderlichen Strom I2, der durch die Hilfsprimärwicklungen 15 und 16 fließt. Bei über sekundärseitige Einrichtungen geschlossenem Stromkreis fließt durch die Hilfssekundärwicklungen 17 und 18 ein von einer induzierten Spannung hervorgerufener Strom I4.In 4 Furthermore, the idealized course of the magnetic flux of the power section Φ L and the magnetic flux of the auxiliary supply Φ H can be seen. The magnetic flux of the power section Φ L in this case runs in closed field lines by the central limb and is branched on the two outer legs of the core 3 , The magnetic flux of the auxiliary supply Φ H runs on the outside and thus superimposes itself in the outer leg with the magnetic flux of the power section Φ L. The magnetic flux of the auxiliary supply Φ H is caused by a variable current I 2 passing through the auxiliary primary windings 15 and 16 flows. Closed by secondary side devices circuit flows through the auxiliary secondary windings 17 and 18 a current induced by an induced voltage I4.

Ein Kern 3 mit aus Flachbandkabel aufgebauten Hilfswicklungen 15, 16, 17 und 18 ist in 5 schematisch dargestellt. Im Mittelschenkel des dreischenkeligen Kerns 3 ist innen die Primärwicklung 4 und darüber die Sekundärwicklung 5 des Leistungsteils angebracht. Ein erstes Flachbandkabel ist durch den Spalt zwischen dem ersten Außenschenkel und dem Wickel am Mittelschenkel durchgeführt. Dargestellt ist ein vieradriges Flachbandkabel, das an beiden Enden in zwei mal zwei Adern aufgespleißt ist. Zwei dieser Adern bilden nun durch eine Verschaltung in Serie auf einer Leiterplatte 33 zwei Windungen der ersten Hilfsprimärwicklung 15. Die daneben verlaufenden beiden Adern sind ebenfalls auf der Leiterplatte 33 zu zwei Windungen der zweiten Hilfssekundärwicklung 18 verschaltet.A core 3 with built-up of ribbon cable auxiliary windings 15 . 16 . 17 and 18 is in 5 shown schematically. In the middle leg of the three-limbed nucleus 3 inside is the primary winding 4 and above that the secondary winding 5 of the power unit attached. A first ribbon cable is through performed the gap between the first outer leg and the winding on the middle leg. Shown is a four-core ribbon cable, which is spliced at both ends in two times two wires. Two of these wires now form on a circuit board through a series connection 33 two turns of the first auxiliary primary winding 15 , The adjacent two wires are also on the circuit board 33 to two turns of the second auxiliary secondary winding 18 connected.

Auf der Leiterplatte 33 befinden sich die Verbindungsleitungen zu dem in gleicher Weise am zweiten Außenschenkel angebrachten zweiten Flachbandkabel. Dabei sind die Hilfsprimärwicklungen 15 und 16 sowie die Hilfssekundärwicklungen 17 und 18 in Serie geschaltet. Der Wicklungssinn ergibt wiederum einen Sperrwandler.On the circuit board 33 the connecting lines are located to the second ribbon cable mounted in the same way on the second outer leg. Here are the auxiliary primary windings 15 and 16 as well as the auxiliary secondary windings 17 and 18 connected in series. The winding sense again results in a flyback converter.

Die Verschaltung der Adern auf der Leiterplatte 33 erfolgt durch Leiterbahnen, die über Flachbandkabelstecker 34 mit den Adern der Fachbandkabel kontaktiert sind. Es handelt sich bei der beispielhaften Darstellung um vier 4pol-Stecker (z.B. IDT Buchsen, Fa. Molex).The wiring of the wires on the circuit board 33 is done by tracks, via ribbon cable connector 34 contacted with the wires of Fachbandkabel. It is in the exemplary representation of four 4-pin connector (eg IDT sockets, Fa. Molex).

Claims (13)

Schaltnetzteil mit – einem Transformator mit wenigstens einer Sekundärwicklung (5), die über eine Gleichrichteranordnung an eine Last anschließbar ist, – wenigstens einer Primärwicklung (4), die einen ersten Wicklungsanschluss aufweist, der über ein Schaltelement (2) mit einem Anschluss für ein Bezugspotenzial verbunden ist und einem weiteren Anschluss, der an eine Gleichspannung (U1) anschließbar ist, – einer Steuereinrichtung (6) zur Regelung der Ein- und Ausschaltzeiten des Schaltelements (2), dadurch gekennzeichnet, dass zur unabhängigen Versorgung von Einrichtungen (7) folgende Elemente vorgesehen sind: – wenigstens eine Hilfssekundärwicklung (17) des Transformators, die über eine Hilfsgleichrichteranordnung an die zu versorgenden Einrichtungen (7) anschließbar ist, – eine taktende Hilfseinrichtung (19) zur Erzeugung eines getakteten Stroms (I2) aus einer Gleichstromquelle und – wenigstens eine Hilfsprimärwicklung (15) des Transformators, die an die getaktete Gleichstromquelle angeschlossen ist.Switching power supply with - a transformer with at least one secondary winding ( 5 ), which can be connected to a load via a rectifier arrangement, - at least one primary winding ( 4 ) having a first winding terminal connected via a switching element ( 2 ) is connected to a terminal for a reference potential and a further terminal which is connectable to a DC voltage (U1), - a control device ( 6 ) for controlling the on and off times of the switching element ( 2 ), characterized in that for the independent supply of facilities ( 7 ) the following elements are provided: - at least one auxiliary secondary development ( 17 ) of the transformer, which via an auxiliary rectifier arrangement to the devices to be supplied ( 7 ) is connectable, - a clocking auxiliary device ( 19 ) for generating a pulsed current (I2) from a DC power source and - at least one auxiliary primary winding ( 15 ) of the transformer connected to the clocked DC source. Schaltnetzteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Transformator einen dreischenkeligen geschlossenen Kern (3) aufweist und die Primärwicklung (4) sowie die Sekundärwicklung (5) im Mittelschenkel angeordnet sind und die Hilfsprimärwicklung (15) sowie die Hilfssekundärwicklung (17) auf einem Außenschenkeln angeordnet sind.Switching power supply according to claim 1, characterized in that the transformer has a three-legged closed core ( 3 ) and the primary winding ( 4 ) as well as the secondary winding ( 5 ) are arranged in the middle leg and the auxiliary primary winding ( 15 ) as well as the auxiliary secondary development ( 17 ) are arranged on an outer thighs. Schaltnetzteil nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsprimärwicklung (15) auf zwei in Serie geschaltete Hilfsprimärwicklungen (15, 16) aufgeteilt ist und die Hilfssekundärwicklung (17) auf zwei in Serie geschaltete Hilfssekundärwicklungen (17, 18) aufgeteilt ist und dass je eine dieser Hilfsprimärwicklungen und je eine dieser Hilfssekundärwicklungen auf einem gemeinsamen Außenschenkel des Kerns (3) nebeneinander liegen.Switching power supply according to Claims 1 and 2, characterized in that the auxiliary primary winding ( 15 ) to two auxiliary primary windings connected in series ( 15 . 16 ) and the auxiliary secondary development ( 17 ) to two auxiliary secondary windings connected in series ( 17 . 18 ) and that one of each of these auxiliary primary developments and one of these auxiliary secondary developments is distributed on a common outer leg of the core ( 3 ) are next to each other. Schaltnetzteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Versorgungsspannung (U2) für die Steuereinrichtung (6) zur Regelung der Ein- und Ausschaltzeiten des Schaltelements (2) mittels Tiefsetzsteller (1) aus der Gleichspannung (U1) des Zwischenkreises im Leistungsteil abgeleitet ist.Switching power supply according to Claims 1 to 3, characterized in that a supply voltage (U2) for the control device ( 6 ) for controlling the on and off times of the switching element ( 2 ) by means of buck converter ( 1 ) is derived from the DC voltage (U1) of the DC link in the power section. Schaltnetzteil nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfsprimärkreis an die mittels Tiefsetzsteller (1) aus der Gleichspannung (U1) des Zwischenkreises im Leistungsteil abgeleitete Versorgungsspannung (U2) angeschlossen ist.Switching power supply according to claims 1 to 4, characterized in that the auxiliary primary circuit to the means of buck converter ( 1 ) from the DC voltage (U1) of the intermediate circuit in the power unit derived supply voltage (U2) is connected. Schaltnetzteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die taktende Hilfseinrichtung (19) einen Kleinspannungsschalttransistor (14) umfasst, dessen Gateanschluss mit dem Leistungsausgang eines Frequenzgenerators (20) verbunden ist und dass die Hilfsprimärwicklungen (15, 16) mit einem Wicklungsanschluss über den Kleinspannungsschalttransistor (14) an das Bezugspotenzial und mit dem weiteren Anschluss an die Versorgungsspannung U2 angeschlossen sind und dass des Weiteren die Hilfssekundärwicklungen (17, 18) und die Hilfsprimärwicklungen (15, 16) in gegengleicher Richtung gewickelt sind und die an die Hilfssekundärwicklungen (17, 18) angeschlossene Hilfsgleichrichteranordnung als Einweg-Gleichrichterschaltung (26) mit glättendem Kondensator (27) ausgebildet ist.Switching power supply according to claims 1 to 3, characterized in that the clocking auxiliary device ( 19 ) a low voltage switching transistor ( 14 ) whose gate connection to the power output of a frequency generator ( 20 ) and that the auxiliary primary windings ( 15 . 16 ) with a winding connection via the low-voltage switching transistor ( 14 ) are connected to the reference potential and with the further connection to the supply voltage U2 and that further the auxiliary secondary windings ( 17 . 18 ) and the auxiliary primary developments ( 15 . 16 ) are wound in the same direction and that they are linked to the auxiliary secondary 17 . 18 ) connected auxiliary rectifier arrangement as a disposable rectifier circuit ( 26 ) with smoothing capacitor ( 27 ) is trained. Schaltnetzteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die taktende Hilfseinrichtung (19) einen Frequenzgenerator (20) umfasst, dessen Leistungsausgang über ein Transistorpaar (30, 31) und einen Koppelkonden sator (32) an einen Wicklungsanschluss der Hilfsprimärwicklungen (15, 16) angeschlossen ist und dass der weitere Anschluss der Hilfsprimärwicklungen (15, 16) mit dem Bezugspotenzial verbunden ist und dass des Weiteren die Hilfssekundärwicklungen (17, 18) und die Hilfsprimärwicklungen (15, 16) in gleicher Richtung gewickelt sind und die an die Hilfssekundärwicklungen (17, 18) angeschlossene Hilfsgleichrichteranordnung als Zweiweg-Gleichrichter (29) mit glättendem Kondensator (27) ausgebildet ist.Switching power supply according to claims 1 to 3, characterized in that the clocking auxiliary device ( 19 ) a frequency generator ( 20 ) whose power output via a pair of transistors ( 30 . 31 ) and a coupling capacitor ( 32 ) to a winding terminal of the auxiliary primary windings ( 15 . 16 ) and that the further connection of the auxiliary primary windings ( 15 . 16 ) is connected to the reference potential and that, in addition, the auxiliary secondary developments ( 17 . 18 ) and the auxiliary primary developments ( 15 . 16 ) are wound in the same direction and that the auxiliary secondary windings ( 17 . 18 ) connected auxiliary rectifier arrangement as a two-way rectifier ( 29 ) with smoothing Capacitor ( 27 ) is trained. Schaltnetzteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsprimärwicklungen (15, 16) und die Hilfssekundärwicklungen (17, 18) als kunststoffumspritzte Formteile ausgebildet sind, dass die Überlappungen der Windungen sowie die Anschlüsse auf der vom Kern (3) abgewandten Seite liegen und dass die Verschaltung der Hilfswicklungen in Serie auf einer Leiterplatte erfolgt.Switching power supply according to Claims 1 to 3, characterized in that the auxiliary primary windings ( 15 . 16 ) and the auxiliary secondary developments ( 17 . 18 ) are formed as plastic-molded parts, that the overlaps of the windings and the connections on the core ( 3 ) side facing away and that the interconnection of the auxiliary windings takes place in series on a printed circuit board. Schaltnetzteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsprimärwicklungen (15, 16) und die Hilfssekundärwicklungen (17, 18) sowie die Verbindungsleitungen zwischen den in Serie geschalteten Hilfswicklungen (15, 16 und 17, 18) als einheitlicher kunststoffumspritzter Formteil ausgebildet sind und die Überlappungen der Windungen sowie die Verbindungsleitungen und die Anschlüsse auf der vom Kern (3) abgewandten Seite liegen.Switching power supply according to Claims 1 to 3, characterized in that the auxiliary primary windings ( 15 . 16 ) and the auxiliary secondary developments ( 17 . 18 ) and the connecting lines between the series-connected auxiliary windings ( 15 . 16 and 17 . 18 ) are formed as a uniform plastic-coated molded part and the overlaps of the windings and the connecting lines and the connections on the core ( 3 ) side facing away. Schaltnetzteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsprimärwicklungen (15, 16) und die Hilfssekundärwicklungen (17, 18) als mehradrige Flachbandkabel in der Weise ausgebildet sind, dass eine erste Flachbandkabelschlinge eine Hilfsprimärwicklung (15) und eine Hilfssekundärwicklung (18) bildet und eine zweite Flachbandkabelschlinge eine weitere Hilfsprimärwicklung (16) und eine weitere Hilfssekundärwicklung (17) bildet und je eine dieser Flachbandkabelschlingen um die äußeren Schenkel des Kerns (3) geschlungen sind und dass die einzelnen Adern der Flachband kabel an den Enden so miteinander verbunden sind, dass sie für jede Hilfswicklung ganze Windungen um die Schenkel des Kerns (3) bilden und die Hilfsprimärwicklungen (15, 16) und die Hilfssekundärwicklungen (17, 18) jeweils in Serie geschaltet sind.Switching power supply according to Claims 1 to 3, characterized in that the auxiliary primary windings ( 15 . 16 ) and the auxiliary secondary developments ( 17 . 18 ) are designed as multicore ribbon cables in such a way that a first ribbon cable loop an auxiliary primary winding ( 15 ) and an auxiliary secondary development ( 18 ) and a second ribbon cable loop forms another auxiliary primary winding ( 16 ) and another auxiliary secondary development ( 17 ) and one each of these ribbon cable loops around the outer legs of the core ( 3 ) are wound and that the individual wires of the ribbon cables are connected at the ends so that they for each auxiliary winding whole turns around the legs of the core ( 3 ) and the auxiliary primary developments ( 15 . 16 ) and the auxiliary secondary developments ( 17 . 18 ) are each connected in series. Schaltnetzteil nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsprimärwicklungen (15, 16) und Hilfssekundärwicklungen (17, 18) bildenden Flachbandkabelschlingen mit ihren Enden in Schneidklemmbuchsen (34) auf einer Leiterplatte (33) befestigt sind und die einzelnen Aderenden der Flachbandkabel über Leiterbahnen auf der Leiterplatte (33) zu ganzen Windungen verbunden sind.Switched-mode power supply according to Claims 1 to 3 and 10, characterized in that the auxiliary primary windings ( 15 . 16 ) and auxiliary secondary developments ( 17 . 18 ) forming ribbon cable loops with their ends in insulation displacement bushes ( 34 ) on a printed circuit board ( 33 ) are attached and the individual wire ends of the ribbon cable via traces on the circuit board ( 33 ) are connected to whole turns. Schaltnetzteil nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (7) auf der Sekundärseite des Transformators sowohl mit der Hilfsgleichrichteranordnung als auch der Gleichrichteranordnung des Leistungsteils verbunden sind.Switched-mode power supply according to Claims 1 to 3, characterized in that the devices ( 7 ) are connected on the secondary side of the transformer with both the auxiliary rectifier arrangement and the rectifier arrangement of the power unit. Verfahren zum Betrieb eines Schaltnetzteils nach den Ansprüchen 1 bis 3 und 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtungen (7) auf der Sekundärseite des Transformators nur dann durch die Hilfsspannung (U4) gespeist werden, wenn die Spannung am Ausgang der Gleichrichteranordnung (U3) im Leistungsteil unter dem für die sekundärseitigen Einrichtungen (7) erforderlichen Wert liegt und dass bei Überschreitung dieses Wertes die sekundärseitigen Einrichtungen über die Gleichrichteranordnung im Leistungsteil versorgt werden.Method for operating a switched-mode power supply according to Claims 1 to 3 and 12, characterized in that the devices ( 7 ) are only fed by the auxiliary voltage (U4) on the secondary side of the transformer when the voltage at the output of the rectifier arrangement (U3) in the power unit is lower than that for the secondary equipment ( 7 ) value is required and that when exceeding this value, the secondary-side devices are supplied via the rectifier arrangement in the power section.
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